小型履带式双圆锯割灌机的设计与研究

作     者：于会鑫 

作者单位：东北林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：战丽

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 082801[工学-农业机械化工程] 

主      题：灌木林 割灌机 有限元分析 行驶性能分析 遥控系统 

摘      要：本文在对国内外灌木收割机械的发展历史、现状以及发展趋势进行分析的基础上,通过对各类型灌木收割机械优缺点的对比,提出一种适合我国当前林业产业发展现状的小型履带式双圆锯割灌机的设计方案,并对其整体布局以及具体结构进行详细设计、研究和计算。针对我国灌木林的生长特性及其种植环境,本文提出一种以履带底盘为载体的双圆锯割灌机,并对割灌机的割灌机构、履带行走机构等进行设计与分析,确定各部件的组成形式、相对位置关系、连接形式以及安装尺寸。确定双圆锯割灌机的整机性能参数,并通过对灌木切削理论的研究,结合木材的切削要素计算出割灌机所需的切削力以及切削功率。采用LS-DYNA动力学分析软件结合割灌机的性能参数,模拟割灌机的切削过程,得到割灌机切削过程中的等效应力变化云图以及等效应力的变化曲线。对小型履带式双圆锯割灌机的底盘性能进行分析,结合整机结构参数对割灌机的转向性能、行驶稳定性以及越障性能进行分析计算,得出割灌机的最小转向半径,极限翻倾角,横向抗侧翻角、可通过的壕沟宽度和可跨越的垂直障碍物高度,验证整机行驶的稳定性。在对小型履带式双圆锯割灌机进行总体设计以及关键结构设计的基础上,运用ANSYS有限元分析软件,对关键零部件进行静力学分析以及模态分析,得出其形变、应力、应变云图以及前六阶固有频率及振型,验证其强度和刚度等满足割灌机的设计要求。设计小型履带式双圆锯割灌机的控制系统,对割灌机控制系统的功能进行描述以及资源需求的分析,完成控制系统电路原理图的设计,硬件的选型以及控制终端等软件的设计开发。本文设计的新型小型履带式双圆锯割灌机,满足我国灌木林对灌木收割作业的需求,为我国灌木收割设备的创新设计提供了新的思路和依据。