多功能森林撫育伐木頭的機械設計與專利挖掘.pdf

1、一方面，我國森林資源緊缺，森林撫育工程越來越得到國家、地區(qū)政府的大力支持，然而歐美伐木頭不適合我國的撫育采伐，國內的撫育采伐工具功能單一、效率低下。另一方面，過去30年，中國知識產權的發(fā)展成就卓越，現(xiàn)已躋身成為世界最大的知識產權生產國，但是機械領域的研究設計一般止步于研究成果的完成階段，缺少對研究成果進行專利挖掘的內容，大多數(shù)學術科研者缺少對研究成果的專利挖掘能力，不能自主提煉創(chuàng)新點進行專利申請，此外當前國內關于森林撫育伐木頭的專利甚少

2、。因此，設計一種適合我國林區(qū)的多功能森林撫育伐木頭并且對其進行專利挖掘具有重要意義。
　　主要研究內容:(1)結構參數(shù)設計:經過對國內外采伐機械的研究，總體設計多功能森林撫育伐木頭的整體結構、性能特點、功能原理。通過對撫育林區(qū)的測量，確定伐倒木的參數(shù)。運用一般步驟和類比方法對主要結構和整體參數(shù)進行設計。(2)建立虛擬樣機:先根據(jù)多功能森林撫育伐木頭的參數(shù)，使用PRO/ENGINEER Wildfire5.0建出零部件模型，然后把零

3、部件模型裝配成虛擬樣機，最后使用KeyShot對本設計進行渲染。(3)運動分析:對多功能森林撫育伐木頭的主要零部件進行速度、加速度分析，得出分析結論，同時計算各個零部件的擺角范圍和活動空間(4)有限元分析:推算U形架四面體單元的位移函數(shù)、應變與應力函數(shù)、剛度矩陣方程、等效節(jié)點力函數(shù)，然后對U形架進行靜力分析，輸出應力云圖和位移云圖，校核其強度和剛度。(5)專利挖掘:使用創(chuàng)新點發(fā)現(xiàn)法對多功能森林撫育伐木頭進行專利挖掘，分別獲得進料輥、輔助

4、夾抱裝置、傳動片的設計內容和專利文件。
　　研究結果表明:(1)多功能森林撫育伐木頭的結構滿足設計要求。(2)虛擬樣機具有與物理樣機相當?shù)墓δ苷鎸嵍龋⑶夷軌蜻M一步運動分析;產品效果圖能表達設計思想，達到照片級輸出的要求。(3)多功能森林撫育伐木頭各裝置的工作狀況、擺角范圍、活動空間能實現(xiàn)所需功能，并且模擬過程驗證了撫育采伐具有可行性。(4)U形架四面體單元是合理的有限元單元;U形架受到的最大節(jié)點應力是132MPa，小于許可屈服強

5、度161.4MPa，滿足強度要求;U形架的最大節(jié)點位移僅僅為0.959mm，數(shù)值接近于0，顯然滿足剛度要求。(5)經過專利挖掘，進料輥增大與伐倒木的接觸面積，提高夾抱穩(wěn)定性，添加緩沖裝置，提高進料穩(wěn)定性，并被授予專利權（專利號:ZL201420178943.9）;輔助夾抱裝置添加關節(jié)式爪具，一次作業(yè)循環(huán)能針對多棵小樹完成撫育工作，提高工作效率，并被授予專利權（專利號:ZL201420732599.3）。(3)傳動片熔合硬質金屬構件，提高