三七种苗仿生挖掘铲设计与有限元分析

发布时间：2022-12-05 19:51

　　针对现有三七种苗挖掘铲挖掘阻力大、碎土性能与减黏性差等问题,设计一种三七种苗挖掘铲。本研究运用仿生学原理,依据穿山甲良好的挖掘性能设计三七种苗挖掘铲。对穿山甲前爪中趾和鳞片进行结构分析,测量爪趾纵剖面和前端轮廓数据,通过曲线拟合得到仿生铲外形轮廓;结合穿山甲鳞片表面的楔形形状,将仿生铲表面设计成有凸起的楔形铲面;根据三七育苗农艺,确定仿生铲的挖掘深度和挖掘铲宽度;建立仿生铲三维模型,通过Ansys有限元仿真分析,确定挖掘铲厚度和入土角,研究仿生挖掘铲结构性能;并运用EDEM离散元动态仿真分析验证凸起仿生挖掘铲作业过程中所受阻力和土壤挖掘效果。三七种苗挖掘铲设计为凸起仿生挖掘铲,由Ansys仿真分析可知,凸起仿生挖掘铲最大应力为11.864 MPa,最大变形量为0.064 687 mm;由EDEM离散元法仿真分析得到凸起仿生挖掘铲挖掘阻力比平面铲小18.78%,作业时土壤颗粒平均翻滚角速度较平面铲提升27.13%,且具有较好的减黏效果。用穿山甲前爪和鳞片仿生三七种苗挖掘铲,能在保证不破坏三七主根和剪口的同时,达到增大碎土性能和减少土壤黏附的效果。该研究对三七种苗挖掘铲的设计与改进具有重要... 

【文章页数】：7 页

【文章目录】：
0 引言
1 仿生挖掘铲结构设计
    1.1 设计依据
    1.2 铲体结构设计
    1.3 铲尖设计
    1.4 铲面设计
2 参数确定
    2.1 入土角与挖掘铲厚度
    2.2 挖掘深度与铲面宽度
3 挖掘铲有限元分析
    3.1 受力分析
    3.2 建立有限元模型
    3.3 分析结果
        3.3.1 平面铲应力分布与变形情况
        3.3.2 仿生铲应力分布与变形情况
4 挖掘性能仿真分析
    4.1 仿真模型建立
    4.2 离散元仿真分析
        4.2.1 挖掘阻力性能分析
        4.2.2 土壤减黏性能分析
        4.2.3 土壤碎土性能分析
5 结论


【参考文献】：
期刊论文
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[2]马铃薯仿生挖掘铲减阻性能研究[J]. 石林榕,赵武云,孙伟,孙步功,张华.  干旱地区农业研究. 2018(03)
[3]三七收获机组合式挖掘铲设计与试验[J]. 张丹,张兆国,曹永辉,王法安.  江苏大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]基于离散元法的新型仿生挖掘铲的仿真分析[J]. 王玉晶,王祎才,刘孜文,张毅.  中国农机化学报. 2017(03)
[5]仿生铲的减阻碎土机理及仿真研究[J]. 胡宗政,石林榕,赵武云.  农业机械. 2015(17)
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[8]穿山甲鳞片表面的几何形态特征及其性能[J]. 马云海,佟金,周江,荣宝军,任露泉.  电子显微学报. 2008(04)
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硕士论文
[1]三七收获机关键部件的改进与试验研究[D]. 张丹.昆明理工大学 2017
[2]三七移栽机分离装置设计与试验研究[D]. 胡子武.昆明理工大学 2017
[3]土壤水分对三七生长及有效成分的影响[D]. 李佳洲.西北农林科技大学 2015



本文编号：3710249