仿生深松铲的设计与分析
发布时间：2020-12-26 18:51
仿生学概念由提出到在农业机械上的发展和应用越来越迅速,同时受到更多学者的重视。本文目的是将动物优良的土壤挖掘性能应用于深松机具的结构设计中,以达到有效的减阻和更好的深松效果。本文在圆弧深松铲和对动物爪趾的研究上,在不改变制造材料的前提下将土壤洞穴动物高效的挖掘性能应用于仿生深松铲结构设计上,并结合安徽地区的土壤和机具条件;通过有限元分析和离散元方法验证仿生深松铲的设计合理性,为以后优化设计提供理论基础。同时制造出仿生深松铲实体进行田间试验。开展了一系列研究:（1）分析和建模深松整地机的主要工作部件圆弧形深松铲,引入仿生生物家鼠爪趾轮廓曲线,应用到圆弧形深松铲铲柄截面,并依据优化理论设计一种仿生深松铲;并对铲柄和铲尖受力分析;铲尖受到的阻力F1为876N,铲柄受到的阻力F2为256N;（2）针对仿生深松铲和圆弧形深松铲的铲柄和铲尖分别进行了有限元静力学分析,通过分析得到仿生深松铲铲柄最大变形量为1.35×10-3mm,最大应力为4.49MPa。圆弧形深松铲铲柄最大变形量1.63×10-3mm,最大应力...
【文章来源】：安徽农业大学安徽省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机架三维和深松铲组成图
1：机架；2：承载架；3：深松铲构成；4：开沟器；5：挡板；6：带轮；图 2-2 深松整地机三维装配图2 圆弧形深松铲深松铲结构形式的不同所产生的深松效果会在牵引阻力、松土面积、工等方面均有着不同变化。因此，深松铲在不同地区，需要再综合对应地区土壤结构参数进行更为优化的设计。实际工作中，凿形深松铲对底层土壤较弱；弧形深松铲则是对上部土壤破坏力较弱。圆弧形深松铲在作业时，柄触土面会对上部土壤产生一个方向向下的作用力，其将土壤很好的覆盖；而一般直角形深松铲结构上未具有弧形的楔角。总的来说，圆弧形铲柄计并不复杂，基本满足现深松要求，且铲柄上端面的竖式安装孔也保证了深松深度时较方便[34]。圆弧形深松铲在我国目前推广和使用最为广泛，其优点为铲柄工作表面形，此种结构深松效果较好，且不易于刮附杂草；其次是对上部土壤切削35
图 2-3 圆弧形深松铲实体图通过实际测绘工作，将图 2-3 中圆弧形深松铲在 Soildwoks 软件中绘制出三维模型，如 2-4 图所示，其三维模型也为后续仿生深松铲优化和分析做参照。图 2-4 圆弧形深松铲三维图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散元深松土壤模型的折线破土刃深松铲研究[J]. 郑侃,何进,李洪文,刁培松,王庆杰,赵宏波. 农业机械学报. 2016(09)
[2]深松作业效果试验及评价方法研究[J]. 黄玉祥,杭程光,李伟,张鹏鹏,朱瑞祥. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2015(11)
[3]仿生减阻深松铲设计与试验[J]. 张金波,佟金,马云海. 农业机械学报. 2014(04)
[4]复合形态深松铲耕作阻力有限元分析与试验[J]. 张强,张璐,于海业,肖英奎. 农业机械学报. 2012(08)
[5]圆弧状深松铲柄的有限元分析[J]. 陈坤,胡晓丽,袁洪印. 农业与技术. 2011(06)
[6]基于Pro/E和ANSYS的深松铲有限元分析[J]. 王宏立,张伟. 农机化研究. 2010(12)
[7]国内外深松铲研究现状与展望[J]. 陈坤,胡晓丽,赵新子,袁洪印. 农业与技术. 2010(03)
[8]我国深松机械的研究现状和发展趋势[J]. 杨光明,朱云,张瑞勤,殷寿安,王瑞宝,刘加红,郭常德,庄朝兵,张家顺. 湖南农机. 2009(09)
[9]保护性耕作条件下的深松技术试验[J]. 朱瑞祥,张军昌,薛少平,姚万生,李俊耀,邓海涛. 农业工程学报. 2009(06)
[10]立柱式深松铲受力数学模型及试验分析[J]. 余泳昌,刘文艺,赵迎芳,孙建青. 农业工程学报. 2007(06)
博士论文
[1]基于离散元法的深松铲减阻及耕作效果研究[D]. 李博.西北农林科技大学 2016
[2]深松铲减阻耐磨仿生理论与技术[D]. 张金波.吉林大学 2014
[3]中耕分层深松技术研究及深松部件的有限元分析[D]. 王微.沈阳农业大学 2011
[4]金龟子形态分析及深松耕作部件仿生设计[D]. 朱凤武.吉林大学 2005
硕士论文
[1]深松整地机的优化设计及田间试验研究[D]. 林泽坤.西北农林科技大学 2016
[2]基于离散元法的深松铲耕作阻力的仿真与试验研究[D]. 邓佳玉.黑龙江八一农垦大学 2015
[3]仿生深松铲振动减阻性能分析[D]. 白景峰.西北农林科技大学 2015
[4]基于CATIA的深松机设计及有限元分析[D]. 吴海涛.安徽农业大学 2013
[5]深松铲减阻技术研究[D]. 张璐.吉林大学 2013
[6]基于土壤力学模型的深松铲有限元分析与结构优化[D]. 龚皓晖.西华大学 2013
[7]深松铲受力数学模型与计算机模拟[D]. 周玉乾.河南农业大学 2006
[8]深松铲工作状态受力分析与计算机模拟[D]. 马守锋.河南农业大学 2004
本文编号：2940274
【文章来源】：安徽农业大学安徽省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机架三维和深松铲组成图
1：机架；2：承载架；3：深松铲构成；4：开沟器；5：挡板；6：带轮；图 2-2 深松整地机三维装配图2 圆弧形深松铲深松铲结构形式的不同所产生的深松效果会在牵引阻力、松土面积、工等方面均有着不同变化。因此，深松铲在不同地区，需要再综合对应地区土壤结构参数进行更为优化的设计。实际工作中，凿形深松铲对底层土壤较弱；弧形深松铲则是对上部土壤破坏力较弱。圆弧形深松铲在作业时，柄触土面会对上部土壤产生一个方向向下的作用力，其将土壤很好的覆盖；而一般直角形深松铲结构上未具有弧形的楔角。总的来说，圆弧形铲柄计并不复杂，基本满足现深松要求，且铲柄上端面的竖式安装孔也保证了深松深度时较方便[34]。圆弧形深松铲在我国目前推广和使用最为广泛，其优点为铲柄工作表面形，此种结构深松效果较好，且不易于刮附杂草；其次是对上部土壤切削35
图 2-3 圆弧形深松铲实体图通过实际测绘工作，将图 2-3 中圆弧形深松铲在 Soildwoks 软件中绘制出三维模型，如 2-4 图所示，其三维模型也为后续仿生深松铲优化和分析做参照。图 2-4 圆弧形深松铲三维图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散元深松土壤模型的折线破土刃深松铲研究[J]. 郑侃,何进,李洪文,刁培松,王庆杰,赵宏波. 农业机械学报. 2016(09)
[2]深松作业效果试验及评价方法研究[J]. 黄玉祥,杭程光,李伟,张鹏鹏,朱瑞祥. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2015(11)
[3]仿生减阻深松铲设计与试验[J]. 张金波,佟金,马云海. 农业机械学报. 2014(04)
[4]复合形态深松铲耕作阻力有限元分析与试验[J]. 张强,张璐,于海业,肖英奎. 农业机械学报. 2012(08)
[5]圆弧状深松铲柄的有限元分析[J]. 陈坤,胡晓丽,袁洪印. 农业与技术. 2011(06)
[6]基于Pro/E和ANSYS的深松铲有限元分析[J]. 王宏立,张伟. 农机化研究. 2010(12)
[7]国内外深松铲研究现状与展望[J]. 陈坤,胡晓丽,赵新子,袁洪印. 农业与技术. 2010(03)
[8]我国深松机械的研究现状和发展趋势[J]. 杨光明,朱云,张瑞勤,殷寿安,王瑞宝,刘加红,郭常德,庄朝兵,张家顺. 湖南农机. 2009(09)
[9]保护性耕作条件下的深松技术试验[J]. 朱瑞祥,张军昌,薛少平,姚万生,李俊耀,邓海涛. 农业工程学报. 2009(06)
[10]立柱式深松铲受力数学模型及试验分析[J]. 余泳昌,刘文艺,赵迎芳,孙建青. 农业工程学报. 2007(06)
博士论文
[1]基于离散元法的深松铲减阻及耕作效果研究[D]. 李博.西北农林科技大学 2016
[2]深松铲减阻耐磨仿生理论与技术[D]. 张金波.吉林大学 2014
[3]中耕分层深松技术研究及深松部件的有限元分析[D]. 王微.沈阳农业大学 2011
[4]金龟子形态分析及深松耕作部件仿生设计[D]. 朱凤武.吉林大学 2005
硕士论文
[1]深松整地机的优化设计及田间试验研究[D]. 林泽坤.西北农林科技大学 2016
[2]基于离散元法的深松铲耕作阻力的仿真与试验研究[D]. 邓佳玉.黑龙江八一农垦大学 2015
[3]仿生深松铲振动减阻性能分析[D]. 白景峰.西北农林科技大学 2015
[4]基于CATIA的深松机设计及有限元分析[D]. 吴海涛.安徽农业大学 2013
[5]深松铲减阻技术研究[D]. 张璐.吉林大学 2013
[6]基于土壤力学模型的深松铲有限元分析与结构优化[D]. 龚皓晖.西华大学 2013
[7]深松铲受力数学模型与计算机模拟[D]. 周玉乾.河南农业大学 2006
[8]深松铲工作状态受力分析与计算机模拟[D]. 马守锋.河南农业大学 2004
本文编号：2940274
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