人工灌木林履带式割灌机结构设计与分析

摘要

本文在对国内外灌木割灌机的发展历史、现状以及发展趋势进行了深入分析的基础上，对比各类割灌机的优缺点，提出一种适合我国人工灌木林发展现状的人工灌木林履带式割灌机，对其整体布局方案和具体结构组成进行了详细的计算、研究和设计。
　　针对灌木林的生长特性和人工灌木林的种植环境，本文提出一种以履带式行走机构为载体的割灌机，并对该割灌机的行走机构、割灌机构、传动系统和翻转调节机构进行了设计和分析，确定了各个结构部件的组成形式、连接形式和安装尺寸。并最终确定该履带式割灌机的整体性能参数。
　　本设计的割灌机构的实现形式采取双曲柄机构，使用往复锯切的切削方式对人工灌木林进行收割作业。本文针对这种形式的作业方式采用了ADAMS运动学仿真分析软件对其进行了运动学分析，以检验该割灌机构的运动学性能。运用ANSYS有限元分析软件对割灌机的关键零部件进行有限元分析，以检验所设计的结构的刚度、强度是否满足使用要求。
　　为了提高本设计的割灌机的使用性能，本文对割灌机在进行收割作业时割灌机振动系统对各个激励的响应进行分析计算。本文在进行振动分析时主要考虑的激励有割灌机构往复运动产生的激励、汽油机工作时产生的激励和路面不平度产生的激励，列解了割灌机的振动方程，并对其结果进行了分析。
　　为了提高本设计的履带式人工灌木林割灌机的工作效率和使整机的机构更加合理，本文对该割灌机的割灌机构的传动系统中的齿轮传动部分进行了优化设计，提出了优化函数并利用MATLAB这一计算工具进行优化设计计算。此外，针对振动分析结果再次对原有的设计进行了改进和优化，以提高本设计的割灌机的整机性能。
　　人工灌木林履带式割灌机作为一种新型的灌木林收割设备，为灌木林的收割作业研究提供了重要的理论和实践基础，也为我国人工灌木林的收割设备的发展做出一定的贡献。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外割灌机械的发展现状及趋势

1．2．1 国外割灌机械装备研究

1．2．2 国内割灌机械装备研究

1．3 主要研究内容

2 人工灌木林履带式割灌机总体设计

2．1 人工灌木林履带式割灌机设计要求

2．1．1 割灌机功能参数的确定

2．1．2 履带式行走机构参数确定

2．2 人工灌木林履带式割灌机方案设计

2．2．1 原动机的形式的选择

2．2．2 割灌机构实现形式

2．2．3 履带底盘的选择

2．2．4 总体方案布局

2．2．5 履带式割灌机整机结构设计

2．3 履带式割灌机主要结构设计

2．3．1 履带式底盘结构选择

2．3．2 割灌机构结构设计

2．3．3 割灌机传动系统设计

2．3．4 翻转调节装置设计

2．4 履带式割灌机主要技术参数和样机

2．5 本章小结

3 人工灌木林割灌机运动学分析及关键零部件有限元分析

3．1 运动学分析的一般步骤

3．2 割灌机构运动学分析

3．2．1 割灌机构三维模型建立

3．2．2 虚拟样机模型建立

3．2．3 虚拟样机仿真模型检验

3．2．4 仿真结果及分析

3．3 人工灌木林履带式割灌机关键零部件有限元分析

3．3．1 切削阻力计算

3．3．2 锯条支撑架有限元分析

3．3．3 割灌机构安装板有限元分析

3．4 本章小结

4 人工灌木林履带式割灌机振动分析

4．1 机械振动简介

4．2 割灌机机械振动模型建立

4．3 割灌机振动方程描述

4．3．1 割灌机振动系统的振动激励类型

4．4 割灌机对各激励的响应分析

4．4．1 割灌机对割灌机构产生激励的响应

4．4．2 割灌机对汽油机工作时产生振动激励的响应

4．4．3 割灌机对地面不平度产生激励的响应

4．5 本章小结

5 人工灌木林履带式割灌机结构优化设计

5．1 割灌机构传动系统优化设计

5．1．1 割灌机传动系统数学模型的建立

5．1．2 目标函数的确定

5．1．3 选择独立设计变量

5．1．4 确定约束条件

5．1．5 复合形法优化计算及处理结果

5．2 割灌机构安装板拓扑结构优化设计

5．3 割灌机构结构优化

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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