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本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告 論 文 題 目： 環(huán)保草坪修剪機結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué) 院 ：  畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告要求 開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文 （設(shè)計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù) 1. 論文（設(shè)計）題目及研究領(lǐng)域； 2. 論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值； 3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題； 2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路）； 3. 本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果。三、論文（設(shè)計）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； 2. 論文（設(shè)計）進度計劃。四、文獻查閱及文獻綜述 學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎(chǔ)上通 過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應(yīng)在調(diào)研、實驗或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。 五、其他要求 1. 開題報告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計）工作開始后的前四周內(nèi)完成； 2. 開題報告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會審查通過； 3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學(xué)生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計）工作，否則不允許參加答辯； 4. 開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師； 5. 開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。? 一、選題依據(jù) 1. 論文（設(shè)計）題目 環(huán)保草坪修剪機結(jié)構(gòu)設(shè)計 2. 研究領(lǐng)域 機械設(shè)計制造及其自動化—機械設(shè)計、機械原理 3. 論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步,人們對生存環(huán)境的要求越來越高。城市化進程的加快與城市綠化標(biāo)準(zhǔn)的提高，使得國內(nèi)草坪需求大幅提升，如江河堤壩、高速公路、鐵路等交通水利設(shè)施的護坡以及屋頂花園、室內(nèi)綠化都需要優(yōu)質(zhì)草坪。草坪美化環(huán)境、固土護坡、凈化空氣的多種功能已成為人們的共識，為草坪業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。草坪業(yè)的迅猛發(fā)展，意味著草坪修剪機械的大量需求， 對草坪修剪機械的需求增大，現(xiàn)階段已開發(fā)了幾十種適用于不同場合的草坪修剪機。但我國生產(chǎn)草坪修剪機起步較晚，企業(yè)規(guī)模普遍較小，產(chǎn)品用途較為單一。并且市場上現(xiàn)有的草坪修剪機多以燃油機械動力驅(qū)動，存在噪音大、有污染等問題。園林機械設(shè)備的迅速發(fā)展, 科學(xué)技術(shù)的不斷進步，“環(huán)?！?、“節(jié)能”將成為生產(chǎn)力發(fā)展的第一路線，為適應(yīng)小面積和特殊區(qū)域草坪的使用和發(fā)展, 應(yīng)研制一種無動力環(huán)保節(jié)能草坪修剪機。該類草坪修剪機具有不需要能源;結(jié)構(gòu)簡單、體積小、無噪音、無污染、無振動的優(yōu)點。 動力引擎的草坪修剪機不僅產(chǎn)生噪聲污染，不適用與辦公和學(xué)習(xí)的地方，由于具有動力裝置，保養(yǎng)維修費用較高，同時動力引擎草坪修剪機主要依靠刀片的高速旋轉(zhuǎn)把草割斷，通過旋轉(zhuǎn)氣流把草排出，因此，對整機的安全性要求較高，操作時也會給工作人員帶來強烈的震動，使得操作者很不舒服，雖然動力引擎草坪修剪機割草效率較高，割草效果較好，但是價格也相對昂貴，對于一般用戶難以接受，所以研究一種無引擎且造價較低的草坪修剪機勢在必行! 4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 在草坪修剪機械發(fā)展的歷史上，第二次世界大戰(zhàn)是一個轉(zhuǎn)折點。在 20 世紀(jì) 30 年 代前后，每年生產(chǎn)的各類草坪修剪機數(shù)量約 3 萬臺左右。戰(zhàn)后，美國經(jīng)濟得到復(fù)興， 允許現(xiàn)役軍人低價買房不付現(xiàn)金，大批建設(shè)房屋并出售，促使草坪修剪機械得到迅速發(fā) 展，生產(chǎn)量急劇上升，1947 年達 36 萬臺，1974 年達 700 萬臺。20 世紀(jì) 70 年代后期開始,草坪修剪機的市場銷售量逐漸趨向飽和，但每年仍保持在 500 萬～600 萬臺的銷量。 草坪修剪機在數(shù)量增加的同時，其性能也在不斷改進。1950 年，美國第一臺無線電操縱的草坪修剪機誕生：1978 年，Clarence Noke 研制出了可進行草坪修剪編程的草坪修剪機；20 世紀(jì) 80 年代，一些新的草坪設(shè)備又投放市場，如 Mulching mower Shredder,Lawn dethatcher,String trimmer 等，以及清潔草坪用的 Blower,Lawn vacuum,Lawn sweeper。到了 80 年代后期，string trimmer 被認為是一件普通的家庭 用具。 我國生產(chǎn)草坪修剪機起步較晚，從 1958 年才開始研制畜力割草機，現(xiàn)有的草坪修剪機根據(jù)其工作原理和形式可分為滾刀式、懸刀式和掃雷式三種類型。草坪修剪機的制造技術(shù)和工藝并不復(fù)雜,與高精端產(chǎn)品相比,它的研發(fā)門檻是較低的。以前之所以主要依靠進口,一是因為國內(nèi)市場需求量小, 二是草坪修剪機最核心的部件─四沖程汽油發(fā)動機需要進口, 在重慶設(shè)廠的嘉陵-本田發(fā)動機有限公司生產(chǎn)的通用發(fā)動機正式投放市場 ,在一定程度上解決了國產(chǎn)草坪修剪機的動力問題。動力裝置解決后, 國產(chǎn)草坪修剪機的成本優(yōu)勢顯示出來，國內(nèi)組裝草坪修剪機越來越容易,技術(shù)越來越成熟,優(yōu)勢也越來越大。另外,在銷售渠道上,國產(chǎn)機的優(yōu)勢將更明顯。無論是按城市人均應(yīng)有的草坪面積來計算，還是按種草草坪面積和國家有關(guān)部門的規(guī)劃來預(yù)測，我國草坪草坪修剪機的需求量巨大。據(jù)不完全統(tǒng)計，在全國 500 個城市 66 萬 hm2 綠地面積中草坪占 18 萬 hm2，現(xiàn)今我國多數(shù)城市人均草地面積約 1m2，與發(fā)達國家相比有著較大的差距，多數(shù)城市加大了綠化程度。近年，我國草坪業(yè)的年增長率高達 30%～ 40%； 按國家建設(shè)部規(guī)定，2005 年后城市建設(shè)區(qū)人均公共綠地面積要達到 8m2，按草地面積一般占綠地面積的 30%推算，今后 3 年至少需植草坪 18 多萬 hm2，每年約需草坪修剪 機 18 萬臺。隨著人們對環(huán)境保護、固土防沙意識的日益增強，退耕還草政策的進一步實行，草坪修剪機市場容量將成倍增長。 草坪修剪機必須符合當(dāng)今人類對環(huán)境保護方面的需求，應(yīng)不斷地采用先進技術(shù)。采用液壓、電力或氣動驅(qū)動，是環(huán)保型草坪修剪機械及設(shè)施開發(fā)的途徑之一，是世界草坪修剪機新的發(fā)展趨勢。如 Pottcrson 公司設(shè)計開發(fā)利用 PTO(取力器)驅(qū)動液壓系統(tǒng)的新型草坪修剪機，以及采用高效率低噪音液壓系統(tǒng)來驅(qū)動刀片的“快速拆卸”旋轉(zhuǎn)式草坪修剪機；常州、寧波等地已有采用小型電機作動力驅(qū)動的草坪修剪機產(chǎn)品試銷，但還沒有解決好專用電機設(shè)計、電纜的卷繞、電機控制及過載安全保護等問題。 總之，對于國產(chǎn)草坪機械來說，應(yīng)該抓住中國草坪業(yè)快速發(fā)展的機遇，不斷開發(fā)新產(chǎn)品，使草坪修剪機成為低噪聲、低放排、操縱便捷、舒適、造型美觀、高可靠性、高質(zhì)量的產(chǎn)品 ,這些對用戶尤為重要；占據(jù)國內(nèi)市場，最終打入國際市場，為我國出口創(chuàng)匯準(zhǔn)備條件。 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容 1. 重點解決的問題 （1） 環(huán)保草坪修剪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)分析其工作原理和結(jié)構(gòu)，選擇合理的驅(qū)動方式以及傳動機構(gòu)，畫出草坪修剪機的機構(gòu)簡圖。 （2） 無引擎的環(huán)保草坪修剪機為了實現(xiàn)操作者在正常行走速度下操作，需要特別的增速機構(gòu)，計算選擇齒輪、鏈輪和軸配合的組成方案，注意設(shè)計成本。 （3） 分析這款環(huán)保草坪修剪機的特點，剪草方式、刀架設(shè)計及其刀架高度的選擇確 認前后輪的參數(shù)，利用solidworks 畫出三維圖，最終完成設(shè)計。 2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路） （1） 查閱文獻，了解研究課題的當(dāng)代意義、歷史概況和發(fā)展趨勢； （2） 分析草坪修剪機的結(jié)構(gòu)，選擇合理的方案，畫出結(jié)構(gòu)草圖； （3） 計算結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定各個機械零件的尺寸； （4） 完成環(huán)保草坪修剪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 3. 本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果 通過學(xué)習(xí)及查閱有關(guān)資料掌握環(huán)保草坪修剪機的工作原理以及其機構(gòu)的設(shè)計, 了解現(xiàn)在草坪修剪機的發(fā)展趨勢、相關(guān)技術(shù)的對比及市場前景。通過自主設(shè)計并選擇最合理的方案設(shè)計能夠得到以下結(jié)果： (1) 環(huán)保草坪修剪機的工作原理及總體方案設(shè)計； (2) 主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（裝配圖、零件圖、三維圖） (3)設(shè)計說明書； (4)與環(huán)保草坪修剪機相關(guān)的一篇外文翻譯（2000 字以上）。 三、論文（設(shè)計）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； 設(shè)計參數(shù)：草坪修剪機外形尺寸大約 800x650x400mm 剪草高度 20~100mm 割幅 400mm 自重 5kg~8kg 考慮人步行剪草速度為 0.8m/s 草坪修剪機設(shè)計壽命 8 年。 技術(shù)路線： （1） 查閱文獻，了解研究課題的當(dāng)代意義、歷史概況和發(fā)展趨勢； （2） 選擇環(huán)保草坪修剪機更合理的方案，制定出大體方案設(shè)計； （3） 對環(huán)保草坪修剪機的各個機構(gòu)進行理論計算，完成草坪修剪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計； （4） 利用制圖軟件輔助方案進行校驗。 2. 論文（設(shè)計）進度計劃 第一周至第二周：審題、查找并閱讀資料。第三周：寫出文獻綜述。 第四周：開題報告。 第五周及第六周：思考設(shè)計方案的選擇，完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)草圖。 第七周至第十周：進行傳動機構(gòu)參數(shù)設(shè)計計算，修改并完善方案。第十一周：完成草坪修剪機的草坪修剪機構(gòu)的設(shè)計。 第十二周：完成所有的裝配圖和零件圖。 第十三周：總體完善，達到設(shè)計要求，完善畢業(yè)設(shè)計說明書。第十四周：制作PPT，打印相關(guān)文件。準(zhǔn)備答辯。 四、需要閱讀的參考文獻 [1] 杜寶兵.滾刀式草坪修剪機傳動方式的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].時代農(nóng)機,2016 年，（6期）. 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Mathematical and Computer Modelling,2013 年,(58 期). 指導(dǎo)教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱） 審核 意 見 教研室主任意見  簽字： 年 月 日 簽字： 年 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會意見 簽字： 年 月 日公章： 附：文獻綜述或報告一、 引言 基于世界各國對環(huán)境保護及環(huán)境綠化重視程度 日益提高的考慮，草坪修剪機作為我國農(nóng)業(yè)大國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要工具，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)量中起著重要的作用。目前， 國內(nèi)外草坪修剪機大部分采用單一汽油機作為動力，以致草坪修剪機存在噪音大、體積大、笨重、割草效率低及維修難度大等缺點。 針對傳統(tǒng)割草機的缺點，本文研發(fā)了一種環(huán)保型草坪修剪機，其具有割草效率高、操作方便、安全可靠及維修容易等特點，可廣泛應(yīng)用于庭院小區(qū)、辦公學(xué)習(xí)區(qū)和廣場綠地等場所的草坪修剪。本文首先根據(jù)機械原理得出了新型空間機構(gòu)割草機自由度;其次，根據(jù)高等空間機構(gòu)學(xué)理論對割草機構(gòu)進行運動學(xué)分析;最后， 根據(jù)動力學(xué)理論結(jié)合動力學(xué)分析軟件，CAD 平面設(shè)計，SolidWorks 進行仿真分析， 并對這兩種方式進行對比分析，驗證了該新型草坪修剪機的可靠性和可行性。本文論證該機能夠滿足工作要求，具有一定的應(yīng)用價值。 二、 課題國內(nèi)外現(xiàn)狀 （1） 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 近幾年來，國家不斷增加對牧草機械化的扶持力度，頒布了一系列優(yōu)惠政策。在重點地區(qū)推廣力度不斷增加，使得國內(nèi)的牧草收獲機械市場發(fā)展十分活躍［12］。 文獻［3］［17］對步進式草坪修剪機進行的論述。新型步進式自走草坪割草機的傳動機構(gòu)采用的是皮帶傳動 + 外置立式減速器 + 鏈條傳動的配置形式。汽油機輸出動力的一部分通過主動輪、三角帶、從動輪(由兩部分組成，兩者在外力的作用下可以沿軸向移動)傳至減速器，經(jīng)過減速器內(nèi)蝸輪、蝸桿的變速，動力再由小鏈輪、鏈條、大鏈輪傳至草坪割草機后軸，驅(qū)使草坪割草機行走。在割草機工作過程中，從動輪在壓簧的作用下，自動調(diào)整從動輪上下兩部分間的軸向距離，從而改變皮帶輪的節(jié)圓，使得三角帶始終處于合適的張緊狀態(tài)，保證動力的有效傳輸。新型步進式自走草坪割草機的結(jié)構(gòu)布局如圖 2 所示。其中減速器通過蝸輪、蝸桿實現(xiàn)變速，同時利用蝸輪兩側(cè)的一對摩擦錐來控制離合。摩擦錐之間配有壓簧，可以沿軸向移動，未工作時， 摩擦錐在 壓簧用下與蝸輪分離。當(dāng)減速器殼體外的離合拉桿扭轉(zhuǎn)時，殼內(nèi)桿會迫使其兩側(cè)的離合軸承分離，推動摩擦錐與蝸輪錐面軸向鎖緊從而夾緊蝸輪，實現(xiàn)扭矩的傳遞。當(dāng)沒有外力作用時，摩擦錐與蝸輪錐面在殼外拉簧和殼內(nèi)壓簧共同作用下復(fù)位， 從而實現(xiàn)減速器的分離。減速器的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 3 所示。 文獻［1］［11］是對滾刀式草坪修剪機進行的介紹。傳統(tǒng)的滾刀草坪修剪機是通過圓柱形滾刀的旋轉(zhuǎn)和固定平直底刀之間的剪切運動剪草的，傳統(tǒng)的滾刀草坪修剪機的刀片間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)由機架兩側(cè)的底刀調(diào)節(jié)螺栓 1、底刀架 2、滾刀 3、底刀 4 幾部分組成。如圖 1 所示，在滾刀高速運轉(zhuǎn)時，底刀會出現(xiàn)震動從而造成剪出來的草坪有波浪紋，極大地影響了草坪的美觀度。 為了克服這種不足，新型的刀片間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)將底刀固定不動，通過改變滾刀兩端偏心座的偏心量來調(diào)節(jié)滾刀與底刀之間的間隙，徹底解決了這個問題。如圖 2 所示，此種新型的 調(diào)節(jié)機構(gòu)將固定底刀 9 的刀架 11 通過 焊接方式固定在機架 10 上，保證了底刀在工作時的穩(wěn)定性。滾刀 4 由兩端的偏心軸承座 2、6 裝與機架 10 上，通過固定偏心軸承座的偏心座固定法蘭盤 3、7 及相應(yīng)的緊固件 1、5、8 固定位置。通過圖 3 偏心軸承座調(diào)節(jié)原理圖可以看出，順時針旋轉(zhuǎn)滾刀偏心座，滾刀將向下移動，底刀與滾刀之間的間隙將變小，逆時針旋轉(zhuǎn)，滾刀將向上移動，底刀與滾刀之間的間隙將變大。 文獻［15］［16］對新型連桿式環(huán)保草坪修剪機進行了說明。隨著世界各國對環(huán)保的要求越來越高和低碳概念的提出，大多數(shù)民眾都對耗能機械望而卻步。國家環(huán)保部頒布的《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096－2008)，對不同工作的環(huán)境和城市各種功能區(qū)域都給出了噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)(見表 1)，以保護正常學(xué)習(xí)、工作和休息。該割草機采用純?nèi)肆︱?qū)動的全機械結(jié)構(gòu)，如圖 1 ～ 圖 3 所示。該割草機包括車架、行走機構(gòu)、增速機構(gòu)和割草裝置。 該割草機的關(guān)鍵部件是割草裝置，機構(gòu)如圖 2 和圖 3 所示。該裝置的運動原理采 用直動推桿圓柱空間凸輪機構(gòu)原理驅(qū)動，如圖 4 所示。凸輪等速轉(zhuǎn)動，凸輪輪廓推動滾子從動件做直線往復(fù)運動，割草機動刀與滾子從動件聯(lián)接，從而與定刀一起做直線交錯相對運動，完成割草動作。 文獻［2］［14］對連桿機構(gòu)在草坪修剪機調(diào)高機構(gòu)中的應(yīng)用進行了綜述。果園生草的作用需要在雜草適當(dāng)控制的時候才能得以發(fā)揮。為了減輕勞動強度，提高勞動效率，對果園種植果品和地形的差異，因此對割草機割茬高度有不同的要求。平行四桿式割草割茬高度調(diào)整機構(gòu)如圖 2 所示。繞 Z 軸轉(zhuǎn)動高度調(diào)節(jié)手柄，通過扭桿的轉(zhuǎn)動帶動拉桿 OA 在 xoy 平面內(nèi)繞O 點旋轉(zhuǎn)。刀盤與拉桿 CD 和 C'D'固定在一起，與拉桿 BC 和 B'C'構(gòu)成了平行四桿機構(gòu)。通過拉桿 AB 的拉動，整個割草機割茬高度調(diào)整機構(gòu)構(gòu)成了一個曲柄搖桿機構(gòu)，通過桿 OA 轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)刀盤的高度。其中，B 點位為一球面空間運動副，從而桿 AB 可以在一定空間范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。 利用三維軟件運動模擬設(shè)計（圖 5），便可以很準(zhǔn)確地確定割茬高度調(diào)整機構(gòu)的位置關(guān)系。隨著設(shè)計進程的推進，還可以采用運動仿真等功能模塊，對刀盤拉桿的拉力、扭桿扭矩以及各桿件的尺寸結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，達到機構(gòu)設(shè)計合理、降低生產(chǎn)成本的要求 （2） 國外發(fā)展現(xiàn)狀 國外草坪修剪機械的研究起步很早。 目前，歐美等經(jīng)濟發(fā)達國家的牧草從種植到收獲各生產(chǎn)環(huán)節(jié)都已實現(xiàn)全部機械化，產(chǎn)品品種齊全，功能完善。其中美、德、法、意和日等發(fā)達國家在牧草收獲機械領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位［12］。約翰·迪爾公司的 1209 型草坪修剪機具有先進的自動控制和自動檢測技術(shù)，性能良好。 紐荷蘭公司的 47l 488 499 系列割草機配備護刃器和短齒護刃器，可根據(jù)牧草作物生長情況合理選用，并預(yù)防牧草堵塞情況，護刃器傾角能手動或液壓調(diào)節(jié)，對多石塊或坡地的田間惡劣作業(yè)環(huán)境均能較好地適應(yīng)。美國凱斯公司生產(chǎn)的 8330 8350 8370 8380 系列割草機，割幅寬度一般在 2. 80 ～ 4. 88 m，可根據(jù)不同用戶和地塊進行選擇［6］。 三、 發(fā)展趨勢 隨著環(huán)保意識提高，我國草坪業(yè)發(fā)展迅速，對草坪修剪機械的需求亦隨之增大，本著節(jié)能、環(huán)保、健身的宗旨，研究人針對市場需求，經(jīng)過多方調(diào)研，并綜合現(xiàn)有市場銷售的割草機的優(yōu)缺點，提出了一種新的設(shè)計理念并研制開發(fā)了一種新型環(huán)保草坪修剪機。該草坪修剪機人力驅(qū)動，具有不需要能源，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、無噪音、無污染、無振動等優(yōu)點。隨著人們生活水平的不斷提高和庭院式草坪的增加，該類型無動力草坪修剪機將擁有更廣闊的市場，成為對庭院式草坪進行修剪養(yǎng)護的理想機具。 四、 存在問題 現(xiàn)階段國內(nèi)外關(guān)于草坪修剪機主要運用燃油發(fā)動機驅(qū)動，但隨著人們對生活質(zhì)量的看重和環(huán)境保護的意識不斷提高，燃油式發(fā)動機存在很多缺點和不便的地方。 （1） 燃油草坪修剪機噪音污染，不利于學(xué)校、辦公區(qū)域的使用，所以新型環(huán)保草坪修剪機無引擎驅(qū)動，采用人力為動力源。 （2） 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易于拆卸修理。不適用于小面積、高度不同的剪草作業(yè)。 （3） 人力驅(qū)動的情況下，剪草刀具的運動方式和剪草速度需要反復(fù)計算、試驗， 選擇最適合的角度。 所以解決以上問題是我本次研究額主要目的。