【摘要】：近年來,由于墾荒、森林開發(fā)和開辟農田等領域的需要,推樹機等伐木機械越來越多地應用到林業(yè)生產中。推樹機作業(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,推樹機中構件的強度及構件之間的位置關系等對推樹機的作業(yè)性能也有很大的影響。本文圍繞某推樹機的性能及結構優(yōu)化進行了研究,以推樹機械裝置和機架為研究對象,采用理論計算與剛柔耦合仿真分析相結合的方法,對推樹機的結構及動力學性能進行了分析;并在此基礎上,借助MATLAB軟件對推樹機械裝置結構進行了優(yōu)化。本文研究的主要內容如下:1、分析了所研究內容的背景及意義,綜述了樹木根系錨固性能的研究現(xiàn)狀,概述了機械優(yōu)化設計的發(fā)展概況及應用,并給出了本文的研究目標及方法。2、結構分析部分:首先,確定了推樹機械裝置中各構件之間的連接關系,并對推樹機械裝置整體的運動性能進行了分析,通過各構件之間的關聯(lián)關系,建立了關鍵連接點位置隨提升油缸伸縮變化的數(shù)學關系;其次,在對推樹架所受外力進行分析的基礎上,對推樹機械裝置整體受力情況進行了分析。3、仿真及力學分析部分:在ANSYS中將頂推梁和機架柔性化,并將柔性體文件導入到Adams動力學模型中,建立推樹機剛柔耦合仿真分析模型,設置相關參數(shù),之后進行仿真分析,得到了頂推梁和機架所受應力出現(xiàn)極值時的分布云圖。在此基礎上,建立了頂推梁和機架左右梁等主要構件在危險截面處所受應力的力學分析模型。4、優(yōu)化設計部分:以推土板與提升油缸鉸接點坐標為設計變量,以頂推梁和機架等構件滿足強度要求、提升油缸行程限制及提升油缸與橫拉桿之間無運動干涉等為約束條件,以頂推梁和機架左右梁在滿足強度要求的前提下危險截面處所受應力值較小且加權值最小為目標函數(shù);并基于遺傳算法對推樹機械裝置結構的數(shù)學模型進行求解。5、仿真分析部分主要是對推樹機械裝置結構優(yōu)化前后推樹機中的頂推梁和機架進行剛柔耦合仿真分析。通過對推樹機械裝置結構優(yōu)化前后主要構件的仿真結果進行對比可知:與原模型相比,推樹機械裝置結構優(yōu)化后頂推梁和機架所受應力極值均有不同程度的減小;左右頂推梁和機架所受應力極值分別由優(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)化后各構件所受應力均小于材料相應的屈服極限,說明優(yōu)化有效。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S776

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本文編號：2661356