江子和，姚立健，朱世威，陈喜庭，张辉

(浙江农林大学，临安 311300)

一种毛竹根挖掘机的设计和优化

江子和，姚立健*，朱世威，陈喜庭，张辉

(浙江农林大学，临安 311300)

以轻便、高效、可靠为设计目标，提出了一种毛竹根挖掘机的设计和优化方法。首先依据文献和试验选定动力源为汽油机及其型号，确定二级齿轮减速器为传动机构，并求取齿轮减速器在满足约束条件下的最优解；其次选择圆筒旋转磨切机构切割竹鞭，并对双螺旋导泥片的起始角度、旋转半径进行分析计算；最后在Solidworks环境下建立样机三维模型，用simulation模块对圆筒旋转磨切机构模型进行动力学仿真分析，根据数据的拟合曲线推导出满足挖掘所需强度的条件同时质量较小的尺寸，并对该模型进行静态分析以检验其强度是否达到要求。仿真优化结果表明：筒顶镂空偏移角θ和开口槽的半径R对圆筒强度影响较大，但开口槽的距离d对其影响甚微。最终毛竹根挖掘机的总质量为12 kg，其中执行机构最终的质量为1.25 kg。该优化方法在满足机器安全系数的条件下，能有效减少挖掘机尺寸、减轻机器质量，满足毛竹根挖掘生产中对机器质量及性能的要求。

毛竹根；挖掘；优化设计；仿真分析

毛竹是我国栽培面积最广、经济价值最高的竹种，广泛应用于建筑材料、生活工具、工艺品制作等领域。毛竹砍伐留下的竹根自然腐烂时间约为8～10 a[1-3]，影响新竹生长，因此需研制一种机具除去竹根。早在1984年，吴樟森等[4]便完成一款凿切式毛竹挖根机的研发，该机器通过偏心连杆机构传递汽油机动力，通过反复凿切挖出竹根，但该机器运行的振动会产生较大负荷，无法有效地作业。……