一种仿生园艺剪刀的制作方法

本发明属园艺工具技术领域，具体涉及一种仿生园艺剪刀。

背景技术：

园艺剪刀操作简单、携带方便，是园林工作者进行园艺作业时必备的工具之一。

市面上现有园艺剪刀存在如下问题：同一园艺剪刀对不同类型植物进行修剪时，刃口易受到损伤，耐磨性差，使用寿命短；修剪韧性植物时效率低下，锋利性不够，往往需要两次以上剪切才能将植物剪断。因此，耐磨性强、锋利性好、切割效率高及使用寿命长是未来园艺剪刀的发展方向。

过去的研究多从园艺剪刀的力臂、材料和整体结构入手来提高园艺剪刀耐磨性和锋利性，进而提高工作效率，增加使用寿命。很少有园艺剪刀刀片结构设计的研究，特别是将仿生原理应用于园艺剪刀刀片结构设计的研究更是寥寥无几。现有园艺剪刀设计制造有待提高和完善，亟需探索新的园艺剪刀设计制造方法和理论。在现有园艺剪刀设计制造方法基础上，运用仿生原理，设计新型耐磨锋利仿生园艺剪刀，提高其作业效率和使用寿命，对园艺剪刀技术和园林绿化行业的发展都具有十分重要的理论意义和现实意义。

竹鼠因吃竹子而得名，其门齿粗大，具有优化的几何结构和优良的力学性能，在进食过程中，门齿切割效率高，所受到的切割阻力低，因此将竹鼠门齿的仿生曲线应用于园艺剪刀刀片结构设计，对园艺剪刀的几何结构和力学性能进行优化，设计一种仿生新型园艺剪刀。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决市面上现有园艺剪刀的不足之处，提供一种耐磨性强、锋利性好、作业效率高及使用寿命久的仿生园艺剪刀。

本发明由半刀ⅰa、半刀ⅱb、销轴1和扭簧2组成，其中半刀ⅰa由刀头ⅰ7和刀柄ⅰ4组成，刀头ⅰ7和刀柄ⅰ4连接处设有中孔ⅰ6，刀柄ⅰ4近下端设有挂孔5；刀头ⅰ7和刀柄ⅰ4连接处圆滑过渡。

半刀ⅱb由刀头ⅱ11和刀柄ⅱ9组成，刀头ⅱ11和刀柄ⅱ9连接处设有中孔ⅱ10；刀头ⅱ11和刀柄ⅱ9连接处圆滑过渡。

刀头ⅰ7和刀头ⅱ11的结构相同，方向相反；刀头ⅰ7和刀头ⅱ11的内面为刀刃3，刀头ⅰ7和刀头ⅱ11的外面为刀背8；刀刃3的轮廓线为cd段的仿生曲线c，刀背8的轮廓线为ef段的曲线d；仿生曲线c与曲线d上端的连线为cf段直线e,直线e的长度为0.6-1.8mm。

半刀ⅰa和半刀ⅱb中部经销轴1活动连接。

扭簧2的左端固接于半刀ⅰa中刀柄ⅰ4的挂孔5，扭簧2的右端与半刀ⅱb中刀柄ⅱ9的内面滑动连接。

半刀ⅰa的长度h1为160-200mm，半刀ⅱb的长度h2为135-175mm，销轴1轴心到半刀ⅰa中刀柄ⅰ4下端的长度s1为95-125mm，半刀ⅱb中刀柄ⅱ9上部的厚度d1为0.8-2mm，半刀ⅱb中刀柄ⅱ9下部的宽度s2为7-12mm，厚度d2为1.5-4mm。

所述仿生曲线c的数学表达式为：

y＝0.0011x⁴-0.0336x³+0.3754x²+2.5962x-3.9563

其中：1≤x≤20。

所述曲线d的数学表达式为：

y＝0.0186x³-0.2908x²-9.619x+12.369

其中：-12≤x≤4。

本发明运用仿生学原理，采取逆向工程技术，以具有典型特征的竹鼠门齿为仿生原型，通过对竹鼠门齿结构、咬合方式的分析研究，得到其在切割食物过程中低功耗、低阻力和低磨损的特性机理，并利用竹鼠门齿的曲线特征，设计出一种仿生园艺剪刀。

本发明的仿生园艺剪刀，相比市面现有的园艺剪刀，在剪切作业过程中其切割阻力较低，切割效率更高，锋利性更好，可一次剪断韧性植物，耐磨性好，使用寿命更长久。

附图说明

图1为仿生园艺剪刀的结构示意图

图2为半刀ⅰ的结构示意图

图3为半刀ⅰ的尺寸标记图

图4为半刀ⅱ的后视图

图5为图1中a所指的局部放大图

图6为图1中b所指的局部放大图

图7为图4中c所指的刃部曲线

图8为图4中d所指的背部曲线

其中：a.半刀ⅰb.半刀ⅱ1.销轴2.扭簧3.刀刃4.刀柄ⅰ5.挂孔6.中孔ⅰ7.刀头ⅰ8.刀背9.刀柄ⅱ10.中孔ⅱ11.刀头ⅱ

具体实施方式

下面结合附图对本发明的进行详细阐述。

如图1、图2、图4所示，本发明由半刀ⅰa、半刀ⅱb、销轴1和扭簧2组成，其中半刀ⅰa由刀头ⅰ7和刀柄ⅰ4组成，刀头ⅰ7和刀柄ⅰ4连接处设有中孔ⅰ6，刀柄ⅰ4近下端设有挂孔5；刀头ⅰ7和刀柄ⅰ4连接处圆滑过渡；半刀ⅱb由刀头ⅱ11和刀柄ⅱ9组成，刀头ⅱ11和刀柄ⅱ9连接处设有中孔ⅱ10；刀头ⅱ11和刀柄ⅱ9连接处圆滑过渡；刀头ⅰ7和刀头ⅱ11的结构相同，方向相反；刀头ⅰ7和刀头ⅱ11的内面为刀刃3，刀头ⅰ7和刀头ⅱ11的外面为刀背8；刀刃3的轮廓线为cd段的仿生曲线c，刀背8的轮廓线为ef段的曲线d；仿生曲线c与曲线d上端的连线为cf段直线e,直线e的长度为0.6-1.8mm；半刀ⅰa和半刀ⅱb中部经销轴1活动连接；扭簧2的左端固接于半刀ⅰa中刀柄ⅰ4的挂孔5，扭簧2的右端与半刀ⅱb中刀柄ⅱ9的内面滑动连接。

如图3、图5、图6所示，半刀ⅰa的长度h1为182mm，半刀ⅱb的长度h2为142mm，销轴1轴心到半刀ⅰa中刀柄ⅰ4下端的长度s1为111.5mm，半刀ⅱb中刀柄ⅱ9上部的厚度d1为1.2mm，半刀ⅱb中刀柄ⅱ9下部的宽度s2为9mm，厚度d2为2mm。

如图7所示，刀刃拟合曲线c的数学表达式为：y＝0.0011x⁴-0.0336x³+0.3754x²+2.5962x-3.9563,其中：1≤x≤20。

如图8所示，刀刃拟合曲线d的数学表达式为：y＝0.0186x³-0.2908x²-9.619x+12.369，其中：-12≤x≤4。

技术特征：

技术总结
一种仿生园艺剪刀属园艺工具技术领域，本发明中半刀Ⅰ和半刀Ⅱ的上部内侧为刃部，且其刀刃具有仿生曲线结构，半刀Ⅰ和半刀Ⅱ的上部外侧为具有仿生曲线的刀背，半刀Ⅰ的下部为刀柄及扭簧安装通孔并安装扭簧，刀背与下部刀柄由圆弧平滑连接；本发明将竹鼠门齿的仿生曲线应用于园艺剪刀刀片结构，设计出一种仿生园艺剪刀，相比市面现有的园艺剪刀，在剪切作业过程中其切割阻力较低，切割效率更高，锋利性更好，可一次剪断韧性植物，耐磨性好，使用寿命更长久。

技术研发人员：王虎彪;马云海;赵宏伟;齐红岩;王慧鑫;禹江涛;芭芭拉·布尚;庄健;佟金
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2018.10.31
技术公布日：2019.02.05