【摘要】：隨著我國經(jīng)濟水平的提高,即將進入全面的小康社會,對花卉苗木的消費需求也會增加。苗木移栽勞動強度大,國內(nèi)苗木移栽只是在挖穴環(huán)節(jié)有適用的機器,挖樹環(huán)節(jié)則主要依賴人工,購買國外植樹機價格昂貴,成本較高,致使植樹機在國內(nèi)難以普及;目前國內(nèi)有少數(shù)企業(yè)在研制植樹機,但由于技術條件的限制,這些植樹機普遍工作效率較低,功耗較大,我國的植樹機技術有待進一步提高�；谝陨锨闆r,本文以減小現(xiàn)有植樹機整機功耗,增強適用性和靈活性為目標,重點研究了植樹機鏟片切削土壤過程中的受力情況,仿照土壤動物步甲大顎體表形狀設計了新型仿生非光滑鏟片;分析了植樹機動臂機構工作時受力情況,以此為基礎對動臂機構進行了多目標參數(shù)優(yōu)化設計,得出動臂機構的最優(yōu)尺寸。本文主要的研究內(nèi)容如下:1)建立植樹機鏟片和土壤有限元模型,運用ANSYS/LS-DYNA軟件仿真鏟片切削土壤的動態(tài)過程,分析鏟片的受力情況,在鏟片的入土角為60°~85°時,分別計算鏟片切削土壤時所受阻力大小,對計算結果進行對比分析,確定鏟片的最佳入土角為83°。2)仿照土壤動物步甲大顎體表形狀設計新型仿生非光滑鏟片,即在普通鏟片表面設計球冠形凸起,建立仿生鏟片和土壤有限元模型,通過ANSYS/LS-DYNA軟件虛擬仿真計算,在入土角不變的情況下,研究凸起高度、大小和凸起間距對鏟片受力的影響,確定最佳的凸起高度為4mm,直徑為14mm,間距為28mm,且仿生鏟片與普通鏟片相比有效減小阻力13.88%。3)研究植樹機動臂機構的傳動原理,通過分析動臂機構工作時的受力情況,分別建立植樹機動臂機構的運動學模型和動力學模型,求解動臂機構各鉸鏈點的瞬時受力大小,并列出液壓缸在工作過程中的做功計算模型。4)以移樹過程中液壓缸的做功最小和動臂末端沿著前進方向軌跡擺動量最小為目標,以動臂的結構空間和工作空間、運動時不發(fā)生干涉以及構件間傳動角要求等為約束條件,以動臂機構中若干構件和各鉸鏈點間距離為設計變量,建立植樹機動臂機構參數(shù)優(yōu)化模型。運用MATLAB軟件編寫優(yōu)化程序,計算得出動臂機構各桿件的優(yōu)化尺寸。5)根據(jù)優(yōu)化設計結果研制仿生鏟片和動臂機構,并安裝在植樹機樣機上進行園間挖土試驗,對比分析試驗結果,仿生鏟片與普通鏟片相比有效減小阻力11.11%,與仿真結果基本吻合,證明了本文研究的有效性和可靠性。
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S776.263

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本文編號：2707040