基于Solidworks和AMESim的新型可遥控缆索集材跑车设计

发布时间：2020-06-01 19:05

【摘要】：先进的缆索集材技术,对于提高陡坡山地森林抚育间伐、择伐生产效率和实现森林生态采伐起着重要的作用。为了解决传统缆索集材系统机构复杂笨重、机动性差的问题,作为关键技术,本文将联系我国南方林区生产实际,研究设计一款新型可遥控缆索集材跑车,旨在将传统的三索制缆索集材系统简化为二索制缆索集材系统。基于二索制缆索集材系统对跑车的要求,本设计赋予了跑车以下主要功能:1)对承载索和主索的互锁制动功能;2)遥控功能;3)起重运输功能。为了实现上述功能,本文通过对跑车进行功能分析与求解,确定了通过车架行走机构、承载索及主索互锁制动机构、起重机构、液压及遥控系统以及能量转化机构等的联合作用实现跑车功能的总体方案。进而在Solidworks和AMEsim等计算机软件的支持下,按照机械设计规范对跑车上述机构和系统进行了严谨的设计研究。作为设计成果,本文设计并绘制了跑车的总体装配图,同时设计确定了液压及遥控系统各元件的具体参数和规格。为了保证本跑车设计的可靠性和合理性,本文应用计算机仿真软件对跑车进行了机械仿真和液压仿真分析,分析研究结果如下:(1)应用Solidworks软件对跑车整机总装数字模型进行干涉分析,对发生装配干涉的零件如承载索制动机构的长销轴等进行了修正设计。(2)应用Solidworks Simulation对跑车主要承载构件如前行走轮轴等进行的有限元分析结果表明:最大应力和位移均满足跑车强度和刚度设计要求。(3)应用Solidworksmotion对承载索和主索制动机构进行的运动仿真分析结果表明:本设计的机械增力机构对制动力有明显的放大作用,能满足跑车对缆索的制动要求。(4)应用AMEsim对跑车液压系统进行的仿真动态特性分析结果表明:跑车行走155m左右系统压力达到设计阀值;对前行走轮轴(液压动力输入轴)的最大负载阻力矩为1.15 N·m,小于该轴可输出的最大转矩3.4 N·m;两次互锁制动操作后,压力降为11.38MPa,大于系统公称压力1OMPa;液压系统的供油体积为0.085L,小于系统可供油体积0.141L,表明液压泵和蓄能器的选择均满足互锁制动的压力要求。结论:本新型可遥控缆索集材跑车各机构和系统的运动与控制以及整体结构均依据功能需求进行设计,并通过计算机仿真软件的分析,验证了整体结构及各主要参数的合理性和准确性,达到了设计目的。
【图文】：

功能结构图,功能结构,主索,承载索

的外部物料只有承载索和主索，跑车的总功能是对承载索和主索的互锁制动，制动结果逡逑是承载索或主索的变形。控制信号由遥控器发出，跑车接收到控制信号后进入相应缆索逡逑的制动或解除制动状态。总功能的能量流、物料流和信号流转换关系如下图２－５邋（ａ）所逡逑示。然而从总功能上看还未能立即找到相应的原理解决方案，需进行功能分解，具体过逡逑程如下图２－日化）、（Ｃ）所示。逡逑（ａ）逡逑主索、自重做功逦？！逦；逦Ｉ逦？变形能逡逑承载索、主索跑车对承载索＾主索的圈变形的承载索、主索逡逑控制信号逦？互锁制动逦逦？制动或解除制动逡逑（ｂ）逡逑１逦逦逦逦逦逦逦－１逡逑主索、自重做功！逦？能量转变为逦！逦＊逡逑控制信号一４■－？｜互锁制动力ｉ逦。逡逑；逦＾对承载索、—？变形能逡逑承载索、主索主索制动变形的承载索、主索逡逑（Ｃ）逦，逦逦逦逦—逦逦逦－逦＇逡逑拉制信号一信号接收－》能量转换为逦ｉ逡逑ｊ邋Ｉ■？能量传递－？互锁制动力逦ｉ逡逑主索、自重做功一ｉ逦？逦—邋逦邋－？对承载索一Ｉ￣？变形能逡逑承载索ｗｋｍｓｉ＾行走中间支架制动逦变形的承载索逡逑Ｉ逦逦邋Ｉ－？对主索制－ｉ邋？变形能逡逑主索逦装卸木材动逦变形的主索逡逑图２－５跑车功能结构的建立过程逡逑（ａ）跑车的总功能；（ｂ）跑车主要分功能；（Ｃ）跑车完整的功能结构逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－５邋Ｔｈｅ邋ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ邋ｐ

曲面图,承载索,主索,制动蹄

Ｆ／Ｃ有最大值听．ｍａｘ邋＝邋Ｆｐ．ｍｏ＾邋＝邋１ＳＫＮ。逡逑（２）当跑车对主索制动时，，Ｗ跑车和主索整体为研究对象，假设跑车自身重力Ｇ在逡逑起重滑轮的轴也０上、承载索的倾斜角为０，受力分析如下图３－４所示；逡逑图３－４主索制动时跑车和主索整体受力分析逡逑Ｆｉｇｕｒｅ３－４邋Ｔｈｅ邋ｃａｒｒｉａｇｅ邋ａｎｄ邋ｍａｉｎｌｉｎｅ邋ｏｖｅｒａｌｌ邋ｆｏｒｃｅ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｂｒａｋｉｎｇ邋ｏｎ邋ｒｎａｍｌｉｎｅ逡逑①主索牵引跑车的牵引力Ｆ２计算；逡逑当跑车处于静止或匀速直线运动的平衡状态下，有平衡方程逡逑１８逡逑
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S776.32

【参考文献】