【摘要】：近年來,由于墾荒、森林開發(fā)和開辟農(nóng)田等領(lǐng)域的需要,推樹機(jī)等伐木機(jī)械越來越多地應(yīng)用到林業(yè)生產(chǎn)中。推樹機(jī)作業(yè)環(huán)境較為惡劣,主要為林木密集的伐木場或原始森林等,如東南亞熱帶雨林;同時,作業(yè)工況也較為復(fù)雜,作業(yè)時不僅考慮連根伐木作業(yè)工況,還需兼顧清理根系、土方平整及清除障礙等工況。因此,推樹機(jī)在作業(yè)時往往會受到較大外載荷或沖擊載荷作用。同時,推樹機(jī)中構(gòu)件的強(qiáng)度及構(gòu)件之間的位置關(guān)系等對推樹機(jī)的作業(yè)性能也有很大的影響。本文圍繞某推樹機(jī)的性能及結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行了研究,以推樹機(jī)械裝置和機(jī)架為研究對象,采用理論計算與剛?cè)狁詈戏抡娣治鱿嘟Y(jié)合的方法,對推樹機(jī)的結(jié)構(gòu)及動力學(xué)性能進(jìn)行了分析;并在此基礎(chǔ)上,借助MATLAB軟件對推樹機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。本文研究的主要內(nèi)容如下:1、分析了所研究內(nèi)容的背景及意義,綜述了樹木根系錨固性能的研究現(xiàn)狀,概述了機(jī)械優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展概況及應(yīng)用,并給出了本文的研究目標(biāo)及方法。2、結(jié)構(gòu)分析部分:首先,確定了推樹機(jī)械裝置中各構(gòu)件之間的連接關(guān)系,并對推樹機(jī)械裝置整體的運(yùn)動性能進(jìn)行了分析,通過各構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,建立了關(guān)鍵連接點(diǎn)位置隨提升油缸伸縮變化的數(shù)學(xué)關(guān)系;其次,在對推樹架所受外力進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,對推樹機(jī)械裝置整體受力情況進(jìn)行了分析。3、仿真及力學(xué)分析部分:在ANSYS中將頂推梁和機(jī)架柔性化,并將柔性體文件導(dǎo)入到Adams動力學(xué)模型中,建立推樹機(jī)剛?cè)狁詈戏抡娣治瞿Ｐ?設(shè)置相關(guān)參數(shù),之后進(jìn)行仿真分析,得到了頂推梁和機(jī)架所受應(yīng)力出現(xiàn)極值時的分布云圖。在此基礎(chǔ)上,建立了頂推梁和機(jī)架左右梁等主要構(gòu)件在危險截面處所受應(yīng)力的力學(xué)分析模型。4、優(yōu)化設(shè)計部分:以推土板與提升油缸鉸接點(diǎn)坐標(biāo)為設(shè)計變量,以頂推梁和機(jī)架等構(gòu)件滿足強(qiáng)度要求、提升油缸行程限制及提升油缸與橫拉桿之間無運(yùn)動干涉等為約束條件,以頂推梁和機(jī)架左右梁在滿足強(qiáng)度要求的前提下危險截面處所受應(yīng)力值較小且加權(quán)值最小為目標(biāo)函數(shù);并基于遺傳算法對推樹機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。5、仿真分析部分主要是對推樹機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后推樹機(jī)中的頂推梁和機(jī)架進(jìn)行剛?cè)狁詈戏抡娣治�。通過對推樹機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后主要構(gòu)件的仿真結(jié)果進(jìn)行對比可知:與原模型相比,推樹機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化后頂推梁和機(jī)架所受應(yīng)力極值均有不同程度的減小;左右頂推梁和機(jī)架所受應(yīng)力極值分別由優(yōu)化前的281MPa、273MPa和233MPa減小為277MPa、266MPa和179MPa,降幅分別為1.4%、2.5%和23.1%;同時,優(yōu)化后各構(gòu)件所受應(yīng)力均小于材料相應(yīng)的屈服極限,說明優(yōu)化有效。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S776

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本文編號：2661356