HT18高枝剪产品设计分析

赵燕翔，黄其庆

（ 江苏苏美达五金工具有限公司，江苏 南京 210032 ）

0 引言

近年来，国内园林工具制造企业发展迅速，产销量不断提高。以修剪树枝为主要功能的园林工具产品获得了欧美家庭以及国内外园林、园艺、绿化养护单位的青睐。其修枝工作原理为：由电机驱动，通过偏心轮将上、下刀片由旋转运动转换为往复运动，以切割灌木、绿篱等。本文以HT18高枝剪为例，介绍并分析该款产品的结构与性能。

1 概述

HT18高枝剪采用可自由更换的双工作头设计，即修枝刀头和圆锯，见图1。

通常，18 V直流高枝剪修枝刀头在实际作业中较难剪切Φ20 mm以上的树枝，更换工作头后，配合Φ102 mm圆锯，可使同一把工具轻松锯断Φ50 mm粗树枝。圆锯机头可在150°范围内进行10个档位调节，有效提供操作便利性。

图1 HT18高枝剪工作头

2 结构与特点

1）传动方式

传统修枝剪的传动系统一般采用齿轮传动，常见的齿轮材料为粉末冶金件或尼龙注塑件。HT18高枝剪大胆采用两级同步带传动、铝合金带轮，减速比可达15，见图2。

同步带传动为啮合传动，实现无滑差的同步传动，传动效率可达98%。采用该方式无需润滑，可吸收振动、缓和冲击，故噪音较低。与同类型齿轮传动修枝剪测试对比，在功率、刀片长度增加20%的情况下，工具噪音值和耳旁噪音值均下降5 dB左右，效果明显；同时可加大轴间距，为双工作头设计提供空间。

HT18高枝剪采用了轻量化设计，机体同步带重量几乎可以忽略，整机（含刀具和电池包）净重仅为 2.25 kg。

图2 传动机构

2）飞轮形式

HT18高枝剪将飞轮与一级小带轮整合为一体。飞轮具有一定的转动惯量，具有储能作用，当遇到较大阻力时更易克服，故其切割能力更为强劲，同时可降低周期性转动的波动，对降低振动有一定帮助。

3）机头旋转

传统修枝机机头调节一般设置在转轴处按压，机头易滑档，HT18高枝剪可一手握杆、一手满握住机身调节，人机工学设计合理，见图3。

图3 机头旋转

4）卡扣设计与超声波焊接

HT18高枝剪传承了家用电器结构设计风格，卡扣设计较多；手柄部分采用整体式设计以及局部覆盖，内部螺钉连接，整体感较好（图4）。塑料机壳采用超声波焊接，如电机舱上下盖（图5），提升外观美感。

图4 卡扣设计

图5 超声波焊接

5）机头与握杆分离

机头与握杆分离以减小包装体积，为二次开发留有余地，四节接杆可延展并增加作业高度至3.5 m，充分发挥整机重量轻的优势。

图6 接杆

3 软件控制

采用串口转USB通讯，硬件连接简单，BMS上位机软件设计功能强大，界面设置及功能参数呈现，直观简便操作性强。

1）Monitor界面

面向售后服务维修人员，分析、判断电池包是否正常。

显示电池包中每节电芯的电压、电池包/BMS生产日期、序列号、当前电压、温度、电流、充电容量、剩余容量等信息；电池包充电状态信息、电池包使用过程信息。售后维修服务人员可灵活读取身份信息，追踪电池包生产日期及序列号，从而反馈至生产商以便对该批产品进行追查核对，见图7。

图7 Monitor界面

2）Parameter界面

面向开发人员，进行电池包/BMS参数二次开发，读写调试。

显示电池包充、放电配置参数以及电机配置参数，开发人员可灵活调整相应参数，便于调试，并可设置密码进行管控，见图8。

图8 Parameter界面

3）Pack Test界面

面向生产操作人员，进行电池包一致性的批量管控。

通过USB通讯接口，可与电池包进行通讯、检测温度，写入电压参数后显示实测电压及压差、检查充电时电池包的电流和电压、检查电机负载下电池包的电流和电压、写入序列号，生产人员可灵活读取信息，与设置标准信息相比较，见图9。

图9 Pack Test界面

4 结语

HT18修枝剪将小家电中的多种设计技巧和特点运用在电动工具中，材料的选取、表面处理的要求、结构排布等，都不再局限于传统电动工具的设计思路和方法。敢于尝试，形成“去工业化”设计的特点，采用两级同步带传动，有效降低产品噪音和振动并降低产品重量。事实上，皮带传动结构在串激电机割草机产品上早有应用，但是在高扭矩的输出情况下，外界变负载冲击对皮带损伤较大，由此带来的故障发生率较高。故不同工具对是否能采用带传动还需具体问题具体分析，即使同一类工具，也应考虑具体工况，以达到最佳效果。

[1]Hand-heldmotor-operated electric tools particular requirements for hedgetrimmer：EN 60745-2-15[S].