现代化机械设计论文提纲

论文题目：速生林高效爬树修枝机优化设计与试验研究

摘要：我国既是一个林业生产大国,又是一个林产品消费大国。速生林面积居世界首位,具有生长周期短、出材量高等特点,对恢复森林资源生态环境,缓解日益紧张的木材资源供求矛盾具有积极而重要的意义。而修枝是速生林管理的一项基础性营林措施,合理的修枝可以提高木材质量,增加经济收益,预防森林灾害。但是目前我国林木修枝机械的研究尚处于起步阶段,修枝方式的落后,高效修枝机械的缺乏,影响了产业机械化程度,也严重制约了我国林业的健康发展。顺应林业现代化进程,为改善修枝方式落后问题,本文在课题组研制的第一代速生林修枝机械的基础上,根据其试验与应用过程中发现的实际缺陷与不足进行优化设计,并通过运动学仿真与样机试验,研制一款效率更高、适用性更强、稳定性更好的速生林高效爬树修枝机。该机主要包括攀爬机构、修枝机构、动力系统和控制系统四大部分。论文进行了速生林高效爬树修枝机整机及各机构的方案设计;根据设计方案,对各项设计参数进行计算并据此进行零部件选型,对爬树修枝机进行虚拟样机三维建模,并对攀爬机构进行动力学与运动学仿真分析;针对修枝方式存在的问题,通过对各类刀具的比较分析和计算选型,对修枝机构进行优化设计;最后根据优化设计方案对试验样机进行加工及装配,并对样机的传动性能、攀爬功能、修枝功能以及综合性能进行试验验证,并通过试验数据分析对样机性能进行评估。经过试验验证,优化后的爬树修枝机的攀爬效率显著提升,理想油门开关量70%状态下,爬升速度达0.059m/s,攀爬线速度达0.68m/s,攀爬效率提高25.5%,完成一颗高度15m树木的修枝工作,用时不到三分钟,极大提高了工作效率,节省了人力物力;每个爬升轮皆具备根据树况自动调节工作位置的能力,摆动梁摆动角度20°,爬升轮自调整高度52.09mm,足以越过树瘤、树节、树洞、树桩等障碍,同时更好地贴合树干,提高攀爬效率;修枝铣刀刃长160mm,修切快速,对速生林各类树木适用性强,最大修枝直径达60mm,配合修枝定距装置,使刀刃始终与树干保持恒定的距离,保证留桩高度一致,利用尼龙定距轮控制留桩高度,同时保护树皮;结构精简,布局紧凑,整机重量33kg,减重21.99%。优化设计的速生林高效爬树修枝机结构精简,布局紧凑,攀爬修枝高效快速,且适用性强,安全性好,自动化程度高,修枝质量好,适合广大速生林修枝作业。

关键词：林业现代化;修枝机械;优化设计;性能试验

学科专业：机械工程（专业学位）

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英文摘要

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究现状及问题

1.3 主要研究内容

2 爬树修枝机设计方案与工作原理

2.1 爬树修枝机设计需求

2.2 爬树修枝机整机设计方案

2.2.1 攀爬机构方案

2.2.2 修枝机构方案

2.2.3 动力系统方案

2.2.4 控制系统方案

2.3 爬树修枝机工作原理

2.4 爬树修枝机技术参数

3 爬树修枝机攀爬机构优化设计

3.1 攀爬效率优化分析

3.2 攀爬机构结构优化设计

3.2.1 机架结构设计

3.2.2 动力系统设计

3.2.3 夹紧机构设计

3.3 基于Adams的攀爬效率运动学分析

3.3.1 虚拟样机建模

3.3.2 模型处理与仿真求解

3.3.3 仿真结果分析

3.4 基于Adams的越障性能运动学分析

3.4.1 虚拟样机建模

3.4.2 模型处理与仿真求解

3.4.3 仿真结果分析

4 爬树修枝机修枝机构优化设计

4.1 修枝性能优化分析

4.2 修枝刀具分析与选择

4.2.1 修枝机械分类

4.2.2 修枝刀具分析

4.3 修枝机构结构优化设计

4.3.1 修枝刀具结构设计

4.3.2 修枝定距装置结构优化

5 爬树修枝机样机试制与试验

5.1 整机结构评估

5.1.1 干涉检查

5.1.2 质量评估

5.1.3 重心评估

5.2 爬树修枝机样机试制

5.3 爬树修枝机功能性试验

5.3.1 传动性能试验

5.3.2 爬树功能试验

5.3.3 修枝功能试验

5.4 爬树修枝机作业试验

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 主要创新点

6.3 前景展望

参考文献

致谢