仿生半圆弧齿顶水田除草刀设计与试验OA

水稻是我国的主要粮食作物,杂草严重影响水稻的生长与产量。针对现有水田除草刀入土冲击大、结构稳定性不足等问题,本文围绕除草刀关键部件开展结构设计与参数优化研究。基于犬齿结构仿生原理,构建一种半圆弧齿顶结构除草刀模型,系统分析其结构组成与工作原理,并结合水稻栽培行距及根系分布特征,完成关键结构参数设计。通过建立除草刀运动学模型,确定刀轴转速与前进速度的匹配关系,实现结构参数与作业性能的协同设计。此外,采用离散元软件EDEM构建除草刀-土壤耦合仿真模型,以入土深度、转速与前进速度为试验因素,以除草扭矩和土壤扰动速度为试验指标,以降低功耗为目标进行了三因素三水平正交试验,以考察试验因素对除草刀作业性能的影响规律。结果表明:刀轴转速为主要影响因素,其次为入土深度,前进速度影响较小。综合多指标评分结果表明,入土深度50 mm、转速180 r/min和前进速度0.7 m/s的工况参数组合为最优工况,能在增大作业区域内土壤扰动的同时,减少机械负载。同时,提取不同推进距离下的扰动断面轮廓进行几何对比,验证了仿生齿形结构对土壤扰动行为的优化作用,证明其具有较优的作业性能。