本文關(guān)鍵詞：多功能森林撫育伐木頭的機械設(shè)計與專利挖掘

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【摘要】：一方面,我國森林資源緊缺,森林撫育工程越來越得到國家、地區(qū)政府的大力支持,然而歐美伐木頭不適合我國的撫育采伐,國內(nèi)的撫育采伐工具功能單一、效率低下。另一方面,過去30年,中國知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)展成就卓越,現(xiàn)已躋身成為世界最大的知識產(chǎn)權(quán)生產(chǎn)國,但是機械領(lǐng)域的研究設(shè)計一般止步于研究成果的完成階段,缺少對研究成果進行專利挖掘的內(nèi)容,大多數(shù)學(xué)術(shù)科研者缺少對研究成果的專利挖掘能力,不能自主提煉創(chuàng)新點進行專利申請,此外當(dāng)前國內(nèi)關(guān)于森林撫育伐木頭的專利甚少。因此,設(shè)計一種適合我國林區(qū)的多功能森林撫育伐木頭并且對其進行專利挖掘具有重要意義。主要研究內(nèi)容：(1)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計：經(jīng)過對國內(nèi)外采伐機械的研究,總體設(shè)計多功能森林撫育伐木頭的整體結(jié)構(gòu)、性能特點、功能原理。通過對撫育林區(qū)的測量,確定伐倒木的參數(shù)。運用一般步驟和類比方法對主要結(jié)構(gòu)和整體參數(shù)進行設(shè)計。(2)建立虛擬樣機：先根據(jù)多功能森林撫育伐木頭的參數(shù),使用PRO/ENGINEER Wildfire 5.0建出零部件模型,然后把零部件模型裝配成虛擬樣機,最后使用KeyShot對本設(shè)計進行渲染。(3)運動分析：對多功能森林撫育伐木頭的主要零部件進行速度、加速度分析,得出分析結(jié)論,同時計算各個零部件的擺角范圍和活動空間(4)有限元分析：推算U形架四面體單元的位移函數(shù)、應(yīng)變與應(yīng)力函數(shù)、剛度矩陣方程、等效節(jié)點力函數(shù),然后對U形架進行靜力分析,輸出應(yīng)力云圖和位移云圖,校核其強度和剛度。(5)專利挖掘：使用創(chuàng)新點發(fā)現(xiàn)法對多功能森林撫育伐木頭進行專利挖掘,分別獲得進料輥、輔助夾抱裝置、傳動片的設(shè)計內(nèi)容和專利文件。研究結(jié)果表明：(1)多功能森林撫育伐木頭的結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求。(2)虛擬樣機具有與物理樣機相當(dāng)?shù)墓δ苷鎸嵍?并且能夠進一步運動分析；產(chǎn)品效果圖能表達設(shè)計思想,達到照片級輸出的要求。(3)多功能森林撫育伐木頭各裝置的工作狀況、擺角范圍、活動空間能實現(xiàn)所需功能,并且模擬過程驗證了撫育采伐具有可行性。(4)U形架四面體單元是合理的有限元單元；U形架受到的最大節(jié)點應(yīng)力是132MPa,小于許可屈服強度161.4MPa,滿足強度要求；U形架的最大節(jié)點位移僅僅為0.959mm,數(shù)值接近于0,顯然滿足剛度要求。(5)經(jīng)過專利挖掘,進料輥增大與伐倒木的接觸面積,提高夾抱穩(wěn)定性,添加緩沖裝置,提高進料穩(wěn)定性,并被授予專利權(quán)(專利號：ZL201420178943.9)；輔助夾抱裝置添加關(guān)節(jié)式爪具,一次作業(yè)循環(huán)能針對多棵小樹完成撫育工作,提高工作效率,并被授予專利權(quán)(專利號：ZL201420732599.3)。(3)傳動片熔合硬質(zhì)金屬構(gòu)件,提高了通孔及其頂部的強度和耐磨性,并被授予專利權(quán)(專利號：ZL201520201508.8)。
【關(guān)鍵詞】：森林撫育 伐木頭 機械設(shè)計 專利挖掘
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S776
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究目的及意義12-13
• 1.3 國內(nèi)外森林采伐裝備的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 主要研究內(nèi)容18-20
• 1.5 研究技術(shù)路線20
• 1.6 創(chuàng)新點20-21
• 1.7 本章小結(jié)21-22
• 2 多功能森林撫育伐木頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計22-41
• 2.1 總體方案設(shè)計步驟及內(nèi)容22-23
• 2.1.1 設(shè)計步驟22
• 2.1.2 設(shè)計內(nèi)容22-23
• 2.2 多功能森林撫育伐木頭的總體參數(shù)23-25
• 2.2.1 作業(yè)要求23-24
• 2.2.2 運動功能的特性24
• 2.2.3 自由度24-25
• 2.3 森林撫育林區(qū)測量分析25-28
• 2.4 夾抱除枝刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計28-29
• 2.4.1 特征28
• 2.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計28-29
• 2.5 進料輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計29
• 2.5.1 特征29
• 2.5.2 輥的參數(shù)29
• 2.6 測量輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計29-30
• 2.7 鏈鋸的結(jié)構(gòu)設(shè)計30-39
• 2.7.1 鏈鋸選型30-32
• 2.7.2 鋸導(dǎo)板的選型32
• 2.7.3 鋸鏈的選型32-33
• 2.7.4 傳動片的齒廓優(yōu)化33-39
• 2.8 多功能森林撫育伐木頭整體參數(shù)39-40
• 2.9 本章小結(jié)40-41
• 3 多功能森林撫育伐木頭的建模裝配及渲染41-52
• 3.1 CAD設(shè)計介紹41
• 3.2 Pro/ENGINEER軟件41-42
• 3.2.1 簡介41
• 3.2.2 建模方法和準(zhǔn)則41-42
• 3.3 多功能森林撫育伐木頭的建模42-47
• 3.3.1 主體架建模42-44
• 3.3.2 夾抱除枝刀和大圓弧除枝刀建模44-45
• 3.3.3 進料輥建模45-46
• 3.3.4 鏈鋸建模46
• 3.3.5 其他建模46-47
• 3.4 多功能森林撫育伐木頭的裝配47-50
• 3.4.1 進料輥的裝配47-48
• 3.4.2 鏈鋸的裝配48-49
• 3.4.3 測量輪的裝配49
• 3.4.4 液壓缸的裝配49
• 3.4.5 整體的裝配49-50
• 3.5 多功能森林撫育伐木頭的渲染50-51
• 3.5.1 渲染及KeyShot簡介50-51
• 3.5.2 KeyShot渲染過程51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 4 多功能森林撫育伐木頭的運動分析52-68
• 4.1 運動分析簡介52
• 4.2 多功能森林撫育伐木頭初始狀態(tài)52-53
• 4.3 主體架53-55
• 4.3.1 總體運動特征53-54
• 4.3.2 運動學(xué)分析54-55
• 4.4 夾抱除枝刀55-58
• 4.4.1 總體運動特征55-57
• 4.4.2 運動學(xué)分析57-58
• 4.5 進料輥58-60
• 4.5.1 總體運動特征58-59
• 4.5.2 運動學(xué)分析59-60
• 4.6 大圓弧的運動分析60-62
• 4.7 鏈鋸的運動分析62-63
• 4.8 測量輪的運動分析63-64
• 4.9 運動包絡(luò)和擺角總結(jié)64-65
• 4.10 撫育采伐仿真模擬65-66
• 4.11 本章小結(jié)66-68
• 5 多功能森林撫育伐木頭的有限元分析68-80
• 5.1 ANSYS軟件68
• 5.1.1 簡介68
• 5.1.2 典型分析過程68
• 5.2 有限元分析對象的確定68
• 5.3 U形架的四面體單元的理論分析68-74
• 5.3.1 單元的位移函數(shù)69-71
• 5.3.2 單元的應(yīng)變與應(yīng)力71-72
• 5.3.3 單元的剛度矩陣72-73
• 5.3.4 單元的等效節(jié)點力73-74
• 5.4 U形架的有限元靜力分析74-78
• 5.4.1 靜力分析基礎(chǔ)74
• 5.4.2 材料確定74
• 5.4.3 單位類型74-75
• 5.4.4 導(dǎo)入模型75
• 5.4.5 網(wǎng)格劃分75
• 5.4.6 約束載荷75
• 5.4.7 分析結(jié)果75-78
• 5.5 本章小結(jié)78-80
• 6 多功能森林撫育伐木頭的專利挖掘80-92
• 6.1 專利挖掘80-81
• 6.1.1 概述80
• 6.1.2 總體要求80
• 6.1.3 方法80-81
• 6.2 專利文件基礎(chǔ)81-82
• 6.2.1 專利文件組成81-82
• 6.2.2 權(quán)利要求書撰寫方法82
• 6.3 多功能森林撫育伐木頭的專利挖掘82
• 6.4 提取伐木頭的創(chuàng)新點82-83
• 6.5 進料輥的專利挖掘83-87
• 6.5.1 設(shè)計發(fā)明內(nèi)容83-85
• 6.5.2 專利文件撰寫分析85-87
• 6.6 U形架的專利挖掘87-89
• 6.6.1 發(fā)明內(nèi)容87-89
• 6.6.2 權(quán)利要求書89
• 6.7 傳動片的專利挖掘89-90
• 6.7.1 發(fā)明內(nèi)容89-90
• 6.7.2 權(quán)利要求書90
• 6.8 本章小結(jié)90-92
• 結(jié)論92-93
• 參考文獻93-98
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文98-99
• 致謝99-100

【相似文獻】

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4 本報記者 趙佳 通訊員 馬明明;森林撫育余物,有待充分利用[N];洛陽日報;2012年

5 記者 王儷玢;森林撫育經(jīng)營關(guān)乎林業(yè)發(fā)展大局[N];中國綠色時報;2012年

6 宋汜波 徐春華 本報記者 劉大泳;—40℃ 森林撫育不停歇[N];黑龍江日報;2013年

7 本報記者 王儷玢;森林撫育加固陜北綠色屏障[N];中國綠色時報;2013年

8 記者 王旭東 通訊員 蔣三乃;2012年度森林撫育補貼啟動國家級抽查[N];中國綠色時報;2013年

9 記者 王旭東;我國森林撫育相關(guān)工作取得階段性進展[N];中國綠色時報;2013年

10 記者 曹隴生　通訊員 趙俠;我省森林撫育補貼試點工作啟動[N];陜西日報;2010年

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4 楊文龍;湖南省主要用材林森林撫育綜合效益研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2012年

5 馮娜娜;浙江省森林撫育補貼政策實施狀況及其影響分析[D];浙江農(nóng)林大學(xué);2014年

6 辛力;森林撫育對不同林分類型結(jié)構(gòu)及健康的影響研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2011年

7 周勇;森林撫育作業(yè)設(shè)計方案[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

8 趙西哲;湘中南地區(qū)主要用材林森林撫育綜合效益研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2013年

9 陳昱杉;吉林省森工林區(qū)森林撫育綜合效益評價研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2011年

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本文編號：1073991