树木移植机铲刀拓扑优化-硕士专业学位论文开题报告.doc

xxxx大学 硕士专业学位论文开题报告 姓 名： 学 院 （室）： 机电工程学院 学 科： 农业机械化 研 究 方 向： 机械结构优化 指 导 教 师： 入 学 年 月： 2012年9月 填表时间： 2013 年 06 月 28 日 论文题目 树木移植机铲刀拓扑优化 一、论文选题的目的意义 在园林建设中，树木给人以最直观的视觉效应，所以树木的栽植成为了园林建设工作中的重中之重。在日常生活中、在新开发的小区、在新建的公园游乐场，甚至像北京奥运会工程、世博会工程等，常常能够看到栽植大型的树木的工作，而且由于工程的特殊、时间的限制，绿化工作经常要打破树木的生长规律（比如在树木不该移植的时候移植等），打破季节的限制，进行非正常的季节施工。所以常年的树木移植工作是必须的，尤其在我国近几年来飞速发展的时代。 在20世纪90年代以来，园林绿化工作部门又提出来了“植大树、见大绿”的口号，在城市的绿化工作中常常移植已经长成的大树，而移植已经长成的大树违背了树木的自然成长规律，更别说在不宜移植树木的季节移植大树。树木的带土移植为不宜移植树木的季节移植大树工作提供了技术保障，但是树木的带土移植在我国刚开始是靠手工作业，工序有：挖土球、包扎土球或钉板箱、起重、运输、挖栽植坑、栽植、浇灌等。这样费工费时、作业安全性差、劳动强度大、成活率不高（特别是移栽树木的直径超过15厘米的高大树木）。树木移植机的应用能够明显的改善以上的状况。因为树木移植机的特点如下： 1 生产率高，树木移植机的生产率是人工的五、六倍以上，并且成本可降低一半以上（树木的直径越大，效果越明显）； 2 成活率高，几乎可达到100%； 3 可以延长树木的移植作业季节，使得园林建设的工作不仅仅可以在春季开展，在夏天和秋季也可以开展，并且成活率几乎不受季节的影响； 4 减轻工人的劳动强度，提高了工人的工作安全性； 5 树木移植机可以适应复杂的土壤条件。不仅可以在正常的土壤条件下工作，而且可以在石块、瓦砾比较多的地方作业。 树木移植机的树铲是整个树木移植机的一个关键部位，在工作过程中起着重要作用：首先，当铲刀刀刃切开土壤时，铲刀使得土壤分离，由于刀刃面的作用使得刃口侧面的土壤产生一侧的运动，同时还有向下的运动。而向下的运动使得土壤有了向下的位移，使得下层土壤产生压实，而刀刃面使得土壤产生一侧的运动看成一个薄的垂直刃口在土壤中的运动。铲刀下铲过程中刀刃面使得土壤产生的侧面位移较小，该位移量仅仅被该侧的土壤所吸收，使得该侧土壤产生压实，所以得到结论：铲刀的入土过程使得两个方向上的土壤产生压实现象，进而受到两个方向上的土壤对其的作用力。在树木移植机的挖树过程中，它是挖树的所有力的承载者，包括树木移植机给它的驱动力和在入土过程中铲刀受到的所有阻力，所以铲刀的结构决定了铲刀在入土过程中受到的阻力。因此，它的结构直接决定了在相同的工况下，铲子入土时的受力情况和平稳情况；第二，在挖树工作完成之后，在树木的和土球的被提升过程中，铲刀是树木和土球的受力者。在树木和挖出的土球提升的情况下，铲刀所有的重力载荷经过计算，重力可达50—60kN（树木的质量加上土球的质量）。 基于上述的力学分析，提高铲刀的寿命与效率，研究铲刀对于发展树木移植机有着重要的作用。 二、国内外研究现状及发展趋势研究的主要内容研究方法技术路线本课题 图1 技术路线图 研究的关键点在于：定义边界条件、定义优化参数、确定优化目标函数、优化后的模型是否具有良好的可制造性，优化为更加省力的铲刀结构。 五、开展研究已具备的条件、可能遇到的困难与问题及解决措施 六、研究——2013年6月 阅读主要参考文献，对所需用到的软件进行学习。 2013年月——20年月 2013年月——20年月 2014年月——20年月 2014年月——20年月张英彦,顾正平. 直铲式树木移植机下铲阻力的探讨[J]. 北京林业大学学报,1988,02:38-45. 宋海兵,王春宏. 树木移植机下铲过程土壤与铲刀接触受力分析[J]. 林业机械与木工设备,2013,02:42-43+46. 顾正平,张英彦. 模型铲预测树木移植机下铲阻力的研究[J].