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竹材作为一种重要的森林资源,与木材相比具有生长周期短,繁殖力强,一次种植可永续经营等特点,并且竹材自身的弹性和韧性较好、力学性能优异,已经在民用、轻工、建筑等行业得到了非常广泛的应用,在森林资源日益减少而人类需求逐渐增加的今天,竹材越来越受到人们的关注。以竹代木,以竹胜木,必将是21世纪森林资源可持续经营的一个重要方向。但目前我国采伐竹子的方法仍然是传统的人工刀砍或者是油锯采伐,随着人工成本的不断上升,加之手工砍伐效率低下等问题,阻碍了竹材的大规模开采利用。因此设计一种能够在地形复杂的竹林地形中自走作业的高效竹材采伐机械很有价值。本文对目前我国自走式采伐机的发展现状进行讨论,并对未来采伐机的发展趋势做出预测。通过对竹林的生长环境和立地条件进行研究,对自走式竹材采伐机的整机尺寸、行走方式进行了确定。对采伐机的主要参数和关键组成部分进行了设计与布局。对竹材的组成结构和层间断裂特性的研究,明确竹材作为一种生物复合材料,它的力学性能具有较强的各向异性的性质,顺纹向的拉伸强度高,但剪切强度却相对很低。通过对竹子的微观结构分析解释了 Ⅰ型层间断裂韧性和Ⅱ型层间断裂韧性的特点,为采伐机的切削原理分析提供理论基础。在此基础上确定了采用组合圆锯的采伐方式,并对锯片的运动轨迹进行分析,对切削力、切削功率的大小进行了计算确定。利用Solidworks软件对自走式竹材采伐机的切削机构、推进机构、行走机构进行结构设计,对各组成零件承受的载荷进行分析计算,并依此进行选型和参数的确定。对整机和各组成部分进行三维建模,通过计算验证了采伐机的接地比压和行驶稳定性符合设计要求。使用Adams软件对采伐机的切削过程进行动力学仿真,通过建立简化模型,施加约束并设置各项锯切参数,得出了单圆锯的转速、锯片直径、刃厚、齿数转速、竹材壁厚、直径等不同参数对切削力的影响,并分析了三圆锯的转速和锯片间距对于切削力大小的影响,最终对各切削参数进行设定。使用ANSYS Workbench软件对切削主轴进行静力学分析,对发动机座架进行静力学分析和模态分析,验证其强度和刚度满足实际使用需求,采伐机工作时发动机座架的振动不会对采伐机的正常工作产生影响。最后根据仿真结果对关键部件切削主轴进行优化设计,通过确定设计变量、确定目标函数、确定约束条件,用MATLAB软件编写程序,最终得到最优结果,使主轴的尺寸更加紧凑,保证采伐机的结构合理,安全高效。