履带式电动竹木去梢切断运输一体机设计与研究

摘要

中国竹林地域广阔，品种繁多。竹子具有广泛的应用领域，竹木制品不仅在建筑、材料等领域有很高的应用价值，而且具有很高的观赏价值。然而，竹林的经营和生产机械化作业一直受到竹子生长的地理条件和竹子本身的特点的制约，与其他林木相比，竹材在采伐、运输和加工阶段的机械化程度相对较低。据调查，目前市场上成熟可靠的竹林经营与生产机械还很少，国内外相关研究也较少。根据调查和实际经验分析，竹林经营更适宜使用小型化设备。为此，本文研制了一种小型履带式电动去梢切断运输一体机，用于解决竹林产地工况下的竹子去梢、切断和运输工作，本文设计、研制样机对其进行研究，并进行相关实验和探讨。　　首先，本文旨在对竹材采伐后的去梢、切断、运输环节进行机械化作业，查阅国内外有关竹林机械的文献，并参考文献中竹林机械的设计结构，收集和了解现有竹林机械的去梢、切断、运输存在问题；考察竹木的生长环境，了解竹材的力学特性，了解竹产区大型机械设备作业存在的问题，最终制定机械作业替代人工作业的方案。　　其次，根据制定的履带式电动去梢切断运输一体机实施方案参考相关的设计方案，履带式电动去梢切断运输一体机的建模和设计由Solidworks进行，主要包括履带式底盘的设计、选择履带行走系统的几何尺寸、动力源的选择、传动方式的确定、运输机构的设计、切割机构的设计和运输机构的设计。通过ANSYS对机器执行机构进行仿真分析，并制造和测试了原型机。　　最后，优化原型机的行走系统在山地丘陵的竹木林区工况下的工作稳定性，并提出和人工搬运相比，电动遥控履带行走系统可以大大节省人力。与轮式车辆相比，它具有良好的操作性和通行性。该机在运输机的基础上集成了去梢和定长切断功能。由于去梢和定长切断功能工作在底盘的静止状态，本部分主要以具备运输功能的履带式电动运输机为对象，对履带行走系统的坡路行走侧翻稳定性进行分析。　　本文设计研究的履带式电动竹木去梢切断运输一体机，同时将竹材的去梢、切断、运输工作集成于一体，将传统的砍伐后人工搬运、去枝，经过运输后在竹材加工厂切断等工作环节，改变为林间砍伐后直接去梢、定长切断为需要长度、由运输机运送至附近加工厂或者转送到长途运输车辆。去梢后的竹枝可收集后作为加工其他产品的原料，也可粉碎后还林。将繁琐的人工作业简化、节约了劳动力改善劳动条件，同时电动机械可以达到较好的环保指标。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景与意义

1.2课题来源与经费支持

1.3国内外研究动态

1.3.1竹木营林机械研究动态

1.3.2主要优化设计方法

1.4论文的技术路线与主要研究内容

1.4.1研究内容

1.4.2技术路线

1.5本章小结

2 设计依据调研与实施方案设计

2.1设计依据的调研与分析

2.1.1多年生毛竹的直径

2.1.2竹枝直径

2.1.3竹林间道统计

2.2实施方案设计

2.2.1搭载底盘方案设计

2.2.2运输实施方案

2.2.3切断实施方案

2.2.4去梢实施方案

2.3本章小结

3 样机的设计

3.1搭载底盘设计

3.1.1运输机竹参数确定

3.1.2牵引力的确定

3.1.3履带竹木运输机最大行驶速度计算

3.1.4额定功率的计算

3.1.5模型建立

3.2运输机构设计

3.2.1压紧机构压板所需固定压力计算

3.2.2压杆式固定机构压杆的电机功率计算

3.2.3压紧机构机架设计

3.2.4运输机构模型建立

3.3切断机构设计

3.3.1锯切过程分析

3.3.2确定参数

3.3.3切断机构模型建立

3.4去梢机构设计

3.4.1机构设计

3.4.2去梢刀锯静力学仿真

3.5本章小结

4 关键机构仿真分析

4.1履带底盘架静载荷分析

4.1.1履带底盘架静力学分析

4.1.2履带底盘架改进设计

4.2底盘行驶稳定性分析

4.2.1爬坡前后翻稳定性分析

4.2.2沿坡侧行侧翻受力分析

4.2.3动态模型分析

4.3运输切断机构运动学分析

4.3.1仿真模型导入

4.3.2添加约束

4.3.3设置驱动

4.3.4仿真结果分析

4.4本章小结

5 样机的试验

5.1底盘爬坡性能试验

5.1.1履带试验概况

5.1.2实验过程与结果

5.1.3试验结果分析

5.2试验样机运输性能试验

5.2.1试验设计

5.2.2试验结果分析

5.3试验样机切断性能试验

5.3.1试验设计

5.3.2试验结果分析

5.4样机结构及工作原理

5.3本章小结

6 履带式电动竹木去梢切断运输一体机应用价值与推广

6.1前景分析及效益推算

6.2推广形式

6.3意见反馈

7 结论及展望

7.1结论

7.2.1不足

7.2.2展望

参考文献

致谢