挖掘机獾爪趾仿生斗齿提高其入土性能仿真与试验
本文选题:仿生 切入点:模型 出处:《农业工程学报》2016年18期 论文类型:期刊论文
【摘要】:为解决挖掘机斗齿入土阻力大,易断裂的问题,该文利用Handyscan700扫描仪获取獾右前爪中趾表面的三维点云,提取獾爪趾的侧面轮廓曲线,并进行拟合得到曲线方程,将获取的曲线方程运用到斗齿的设计中,利用三维软件建立斗齿模型。运用有限元分析软件对仿生斗齿和80型斗齿的力学性能和切土过程进行数值模拟,对比分析了力学性能的差异以及能量损耗与切土深度的关系。采用快速成型加工技术加工出了仿生斗齿与80型斗齿试样。利用电子万能试验机对2种试样进行了楔土试验,测定了楔入阻力与楔入深度的关系。结果表明:在施加相同载荷的情况下,仿生斗齿所产生的最大等效应力小于80型斗齿的,破坏的可能性小,比较安全;当斗齿的入土深度相同时,仿生斗齿的消耗的能量总小于80型斗齿;在同样条件下,仿生斗齿的楔入阻力较80型斗齿低11.9%~12.6%。该文以獾爪趾为仿生原型设计的挖掘机斗齿不仅解决了工程中遇到的问题,还为减阻部件的开发提供了新思路,具有重要的参考价值。
[Abstract]:In order to solve the problem that the excavator's bucket teeth are easy to break, the 3D point cloud on the middle toe surface of the right forepaw is obtained by Handyscan700 scanner, the profile curve of the claw toe is extracted, and the curve equation is obtained by fitting the curve. The obtained curve equation is applied to the design of bucket tooth, and the model of bucket tooth is established by using 3D software. The mechanical properties and soil cutting process of bionic bucket tooth and 80 type bucket tooth are numerically simulated by finite element analysis software. The difference of mechanical properties and the relationship between energy loss and soil cutting depth were compared and analyzed. The bionic bucket teeth and 80 bucket tooth samples were processed by rapid prototyping technology. The wedge soil tests of two kinds of specimens were carried out by means of electronic universal testing machine. The relationship between wedge resistance and wedge depth is measured. The results show that the maximum equivalent stress of bionic bucket teeth is less than 80 type bucket teeth under the same load. When the depth of the bucket tooth is the same, the energy consumption of the bionic bucket tooth is always less than that of the 80 type bucket tooth; under the same conditions, The wedging resistance of bionic bucket teeth is 11.9- 12.60.The bucket teeth designed with badger claw toe as bionic prototype not only solve the problems encountered in engineering, but also provide a new idea for the development of drag reducing components, which has important reference value.
【作者单位】: 吉林大学生物与农业工程学院;吉林大学工程仿生教育部重点实验室;土壤植物机器系统技术国家重点实验室;吉林大学中日联谊医院;
【基金】:国家自然科学基金项目(51475205) 吉林省科技发展计划项目(20150519022JH) 长春市科技计划项目(14KG033) 土壤植物机器系统技术国家重点实验室开放课题(2014-SKL-10)
【分类号】:TU621
【参考文献】
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,本文编号:1561507
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