马铃薯仿生挖掘铲片的设计与仿真.pdf

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1、第32卷第1期干旱地区农业研究V01．32No．12014年1月~lturalResearchintheAridAreasJan．2014马铃薯仿生挖掘铲片的设计与仿真石林榕，孙伟，王蒂，赵武云，刘全威，张华，吴建民(甘肃农业大学工学院，甘肃兰州730070)摘要：据蝼蛄前足胫节爪趾第1趾的体视显微镜照片设计了马铃薯挖掘机挖掘铲铲片，为马铃薯挖掘机提供了一种减阻效率较高的挖掘铲。应用AutoCAD软件获取爪趾外侧曲线和内侧曲线的轮廓点，并将点坐标值数据使用usT命令导出，并借助EXCEL软件多项

2、式拟合法对爪趾的侧面轮廓线进行拟合，在拟合多项式的基础上在Solidworks软件中进行仿生铲片的建模，最后应用IS～DYNA软件仿真模拟普通铲片与仿生铲片挖削土壤的过程，并测定两种铲片的土壤阻力。仿真结果表明，仿生铲片较普通铲片土壤阻力减小近61％。所设计的仿生挖掘铲片为马铃薯挖掘机挖掘铲减阻技术要求提供了一种解决思路，且结构新颖。关键词：马铃薯挖掘机；仿生学；挖掘铲；IS—DYNS；减阻中图分类号：$255．71文献标志码：A文章编号：1000．7601(2014)01．0268—05Des

3、ignandsimulationresearchonthep0tat0bionicdig~ngshovelSHILin-mng，SUNWei，WANGDi，ZHAOWu-yun，LIUQuan—wei，ZHANGHua，WUJian—ming(CollegeofEngineering，CrtlJ~ttAgriculturalUniversity，Lanzhou，C．o3~u730070，China)Abstract：Inordertoprovideadigg4ngshovelwithhigher

4、eficiencyofdragreduction，ashovelwasdesignedoutforpotatodiggeraccordingtothestereomicmscopephotoaboutfirstclawtoeofGryllotalpahindtibia．ThecontourpointofclawtoeoutwardcurveandinwardcurvewereobtainedusingAutoCADsoftware，pointcoordinatevalueswereleading

5、-outbythecommandsofUsT．TheclawtoecontourWasfittedwiththehelpofExcelsoftware．ThemodelofbionicshovelWasestablishedbytheSolidworkssoftware．Theprocessofcuttingsoilwithordinaryshovelandbionicshovelweresimu—latedbytheIts—Dynasoftwareandmeasuredthesoilresis

6、tanceforthesetwoshovels．ThesimulationresultsshowedthatsoilresistanceWasreducedapproximately61％bythebionicshovelcomparedwiththenormalshove1．Thedesigncanbesuppliedasolutionthinkingforthedragreductiontechnicalrequirementsofthepotatodigerwithanovelstruct

7、ure．Keywords：potatodiger；bionics；digshovel；LS——DYNS；dragreduction马铃薯挖掘铲的功用在于掘出薯块，并将其输途径。模仿田鼠爪趾弯曲轮廓形状设计的仿生弯曲送给分离装置。挖掘铲基本设计要求为作业时既要型深松部件减阻效果明显_3I4j。蝼蛄是一种土栖昆求掘出土层中的绝大部分马铃薯，又要尽量减轻分虫，具有高超的挖掘能力。作为主要触土部件，其爪离装置负担和降低能量消耗。同时还要防止挖掘铲趾在构形与形态方面处于最优化状态，可将切削土上缠草和拥土，

8、并能顺利地把掘出物输送到分离装壤时的阻力减至最小_5J。本文应用逆向工程方法，置[1l。提取蝼蛄胫节上第一趾的侧面曲线信息，设计出马挖掘铲是马铃薯挖掘机上的重要部件，其性能铃薯挖掘机仿生铲片。直接影响着马铃薯挖掘机整体挖掘性能，减小挖掘1马铃薯仿生挖掘铲片的设计铲切削阻力可有效提高马铃薯挖掘机的挖掘效率。本文基于工程仿生学理论从土壤动物挖削土壤中获1．1蝼蛄爪趾第一趾仿生信息的获取得启发J，对马铃薯挖掘机挖掘铲触土部件进行仿如图1所示，蝼蛄，土栖，触角短于体长，前足开生改形设计，进而提高其减阻性