树木园林绿化论文提纲

论文题目：园林车绿化树木修剪装置的开发与研究

摘要：随着我国道路通车里程的不断增加,绿化树木作为道路基础设施建设的一部分,种植面积不断增大,对保护生态平衡、改善气候、美化环境、净化空气、隔音吸尘、组织交通等方面有着积极作用。但是,绿化树木的自然生长会遮挡司机视线和交通指示牌,阻碍供电线路的畅通,妨碍通讯设施和道路监控设备的安装与维护,甚至出现枯枝掉落砸伤路人的现象。因此,定期修剪道路绿化树木,不仅可以保证树木的良好生长,而且可以保证行车、路人和线路安全。目前,我国道路绿化树木修剪养护工作主要依靠人工和半机械完成,存在修剪效率低、修剪质量差、劳动强度大、人工费用高、安全性差等缺点,且修剪残枝得不到及时有效处理。因此,开发一款集高枝修剪、绿篱修剪、树枝粉碎和枝屑存储等多功能于一体的园林作业车,具有重要的现实意义。首先,在分析园林车作业对象的基础上,确定了整车设计方案,完成了高枝修剪装置、绿篱修剪装置、枝屑存储箱和树枝粉碎机的详细设计,实现了园林车总体设计和整车动力性能初步校核,并运用三维建模软件UG建立了园林车整车模型,完成了虚拟装配和干涉检查。然后,运用ADAMS软件对修剪装置作业过程进行了动态仿真分析,得到了关键部件的运动学与动力学特性曲线及相关数据,验证了结构设计的合理性。其次,运用HyperWorks软件对修剪装置和副车架进行了多种工况下的有限元静态分析和自由模态下的振动分析,得到了位移、应力和模态云图。最后,根据有限元分析结果,对修剪装置进行了尺寸优化,对副车架进行了拓扑优化和尺寸优化,并在优化后进行了验证分析。分析结果表明:修剪装置和副车架在满足强度、刚度指标且不发生共振的前提下,实现了轻量化设计,其中高枝修剪装置减重19.7%,绿篱修剪装置减重11.6%,副车架减重20.3%,整车减重7.5%。在道路绿化树木修剪养护机械发展中,车载式绿化树木修剪装置的开发与研究具有重要的现实意义和使用价值,是当前和未来绿化树木修剪养护作业的重要工具。

关键词：园林车;绿化树木;修剪装置;副车架;仿真;有限元;结构优化

学科专业：机械工程

摘要

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 发展趋势

1.3 课题研究目的与意义

1.4 课题主要研究方法

1.5 课题主要研究内容

第二章 园林车总体设计与三维建模

2.1 作业对象分析

2.2 整车设计方案

2.2.1 方案设计原则

2.2.2 汽车底盘选型

2.2.3 整车布局方案

2.3 修剪装置设计指标与设计原则

2.4 高枝修剪装置总体设计

2.4.1 高枝修剪装置方案设计

2.4.2 高枝修剪装置总体布局

2.4.3 臂架结构总体设计

2.4.4 修剪刀架总体设计

2.4.5 旋转装置与液压缸总体设计

2.5 绿篱修剪装置总体设计

2.5.1 绿篱修剪装置方案设计

2.5.2 绿篱修剪装置总体布局

2.5.3 展开装置总体设计

2.5.4 修剪刀架总体设计

2.5.5 液压缸总体设计与工作原理

2.6 枝屑存储箱与树枝粉碎机总体设计

2.6.1 枝屑存储箱总体设计

2.6.2 树枝粉碎机总体设计

2.7 整车动力性能初步校核

2.8 园林车三维实体建模

2.8.1 修剪装置三维建模

2.8.2 枝屑存储箱与副车架三维建模

2.8.3 整车装配及干涉检查

2.9 本章小结

第三章 修剪装置动态仿真分析

3.1 虚拟样机技术与ADAMS软件简介

3.1.1 虚拟样机技术简介

3.1.2 ADAMS软件简介

3.2 动态仿真分析理论基础

3.2.1 运动学分析理论基础

3.2.2 动力学分析理论基础

3.3 修剪装置动态仿真分析意义

3.4 仿真模型建立

3.4.1 模型导入

3.4.2 设置初始环境

3.4.3 添加运动副约束及接触力

3.4.4 设置驱动函数及添加载荷

3.4.5 仿真模型检验

3.5 仿真运算过程及结果分析

3.5.1 修剪装置仿真运算过程

3.5.2 高枝修剪装置仿真结果分析

3.5.3 绿篱修剪装置仿真结果分析

3.6 本章小结

第四章 修剪装置有限元静态分析

4.1 有限元分析法概述

4.1.1 有限元分析法

4.1.2 有限元分析法基本理论

4.1.3 有限元分析法基本步骤

4.1.4 HyperWorks软件简介

4.2 修剪装置有限元模型的建立

4.3 静态分析评价指标

4.4 高枝修剪装置静态分析

4.4.1 初始调节工况分析

4.4.2 修剪作业工况分析

4.5 绿篱修剪装置静态分析

4.5.1 初始调节工况分析

4.5.2 修剪作业匀速工况分析

4.5.3 修剪作业制动工况分析

4.6 本章小结

第五章 修剪装置有限元模态分析与优化设计

5.1 有限元模态分析概述

5.1.1 模态分析必要性

5.1.2 模态分析理论基础

5.1.3 模态分析外界激振频率

5.2 修剪装置模态分析

5.3 结构优化设计

5.3.1 结构优化设计概述

5.3.2 基于OptiStruct的结构优化设计

5.4 修剪装置尺寸优化

5.4.1 尺寸优化前处理

5.4.2 高枝修剪装置尺寸优化

5.4.3 绿篱修剪装置尺寸优化

5.5 修剪装置优化后验证分析

5.5.1 修剪装置优化后静态分析

5.5.2 修剪装置优化后模态分析

5.6 本章小结

第六章 副车架有限元分析与优化设计

6.1 副车架有限元静态分析

6.2 副车架有限元模态分析

6.3 副车架结构优化设计

6.3.1 拓扑优化概述

6.3.2 副车架拓扑优化

6.3.3 副车架尺寸优化

6.4 副车架优化后验证分析

6.4.1 副车架优化后静态分析

6.4.2 副车架优化后模态分析

6.5 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢