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| 1 | 被动式圆盘刀作业性能优化试验显示文摘在保护性耕作环境下,为了研究普通圆盘刀、大波纹圆盘刀、缺口圆盘刀等不同类型被动式圆盘刀的作业性能,设计了一种偏角和倾角可调的圆盘刀试验台,并以圆盘刀类型、前进速度、偏角、倾角为因素,圆盘刀破茬率和工作阻力为评价指标,进行了四因素三水平正交试验。结果表明:各因素对破茬率和工作阻力影响的主次顺序依次为:圆盘刀类型、倾角、前进速度、偏角;被动式圆盘刀在给定因素水平上的最优组合是:选用大波纹型圆盘刀,前进速度为5 km/h,偏角为5°,倾角为2°,破茬率为86.17%,工作阻力为3 296.53 N;在低速情况下,圆盘刀滑切破茬效果好于砍切。本研究可为以圆盘刀破茬的深松作业机等农机产品提供设计依据。 | 朱瑞祥 李成鑫 程阳 闫小丽 李江 史岩鹏 葛世强 | 2014 | 农业工程学报2014，30，18： | 28 |
| 2 | 天牛仿生大麻收割机切割刀片设计与试验显示文摘针对现有大麻收割机切割刀片存在切割阻力大、功耗高、割茬质量差的问题。运用仿生学原理,通过提取天牛上颚切割齿部位齿廓曲线,以天牛切割齿廓代替普通稻麦收割机刀片的三角形尖齿,设计了仿生切割刀片。利用双动刀切割装置测试平台,对收割期大麻茎秆进行了仿生刀片和普遍刀片单茎秆切割性能对比试验。试验表明,2种刀片的切割力-位移曲线都可分为挤压、切割和切割完毕3个阶段,其中仿生刀片具有切入能力强、切割茬口较平齐、切割质量好的优势。通过对2组切割试验数据进行均值统计和方差分析可知,仿生刀片和普通刀片单茎秆最大切割力和切割功耗平均值分别为442.6、478.1 N和2.16、2.35 J,仿生刀片和普通刀片相比,平均最大切割力和切割功耗分别降低7.4%和8.0%,表明仿生刀片较普通刀片具有更优的减阻降耗性能;方差分析表明刀片类型对单茎秆最大切割力影响极显著(P<0.01),对单茎秆切割功耗影响显著(P<0.05)。 | 田昆鹏 李显旺 沈成 张彬 黄继承 王锦国 周杨 | 2017 | 农业工程学报2017，33，5： | 26 |
| 3 | 凸齿镇压器与土壤相互作用的三维动态有限元分析显示文摘为分析凸齿镇压器与土壤的相互作用、预测不同的作业参数对凸齿镇压器作业效果的影响,该文利用有限元方法,在Abaqus软件中建立了凸齿镇压器与土壤相互作用的三维动态有限元模型。该模型在分析过程中使用任意拉格朗日-欧拉方法对网格进行自适应划分,以解决土体局部变形引起单元畸变而导致分析中断的问题。根据凸齿镇压器的2种工作模式,对模型设置不同的边界条件,探讨不同载荷对凸齿镇压器沉降量和所需牵引力的影响以及不同沉降量对所需载荷及牵引力的影响。搭建了基于室内土槽的凸齿镇压器牵引试验平台,通过土槽试验对有限元分析结果的有效性进行验证。结果表明,有限元求解的牵引力与实测值相对误差为3.4%,并且有限元分析模型运行结果能准确反映土壤的形貌变化特征;任意拉格朗日-欧拉方法有效解决了单元扭曲导致分析不收敛的问题;在恒定速度下,凸齿镇压器的沉降量和所需水平牵引力随着载荷的增大而增大,同样,沉降量的增大导致了所需载荷和牵引力的增加。该三维有限元模型可用于预测凸齿镇压器工作过程中的所需牵引力和土壤表面微形貌加工的作业效果,可为探索凸齿镇压器与土壤相互作用的机理,对凸齿形状进行改良与优化、以及作业条件与参数的选择提供参考依据。 | 佟金 张智泓 陈东辉 张清珠 马云海 | 2014 | 农业工程学报2014，30，10： | 22 |
| 4 | 仿生镇压辊减粘降阻的有限元分析与试验验证显示文摘利用ABAQUS软件建立了传统镇压辊和仿生镇压辊与土壤相互作用的三维有限元模型。模拟结果中伪应变能约占内能的0.1%,传统镇压辊和仿生镇压辊的牵引阻力的模拟值和试验值相对误差分别为11.47%和2.38%,模拟值和试验值吻合较好,验证了模型的可靠性。从Mises应力云图、镇压辊与土壤接触面积和位移云图3方面对2种镇压辊的模拟结果进行了对比。结果表明:仿生镇压辊与土壤的接触应力显著大于传统镇压辊,更利于将土壤表层的土块压碎;仿生镇压辊与土壤的接触面积比传统镇压辊降低了79.05%,有利于降低土壤与仿生镇压辊表面的粘附力,且土槽试验结果得到仿生镇压辊的粘附土壤量比传统镇压辊降低52.78%;仿生镇压辊表面的肋条结构能在一定程度上约束土壤流动,避免了壅土现象的产生;2种镇压辊的下陷量相差很小,压实阻力基本相同,但仿生镇压辊更利于压实表层土壤;传统镇压辊造成土壤沿镇压辊宽度方向的位移扰动量大于仿生镇压辊,需要消耗更多的功。土槽试验结果表明:与传统镇压辊相比,仿生镇压辊的阻力降低了28.66%。 | 佟金 张清珠 常原 李默 张磊磊 刘昕 | 2014 | 农业机械学报2014，45，7： | 21 |
| 5 | 山地果园开沟机倾斜螺旋式开沟部件设计与优化显示文摘为缓解中国山地果园开沟施肥作业中,可用开沟机型短缺、已有开沟机型普遍存在开沟功耗高、开沟稳定性差的问题,该文设计并优化了山地果园开沟机倾斜螺旋式开沟部件,进行了直刃刀、曲刃刀与齿形刀对比试验和齿形刀开沟刀片结构参数优化仿真试验。为验证优化效果及分析作业参数对开沟功耗的影响,进行了开沟作业参数对开沟功耗影响试验。试验结果表明:开沟功耗方面曲刃刀与齿形刀较优且差异不大,直刃刀较差;开沟沟深稳定性方面3者比较接近。利用响应面分析方法和EDEM软件建立了齿形刀结构参数优化仿真模型,仿真结果表明:对开沟功耗影响显著顺序为折弯角>刃角>安装角>齿形。优化后结构参数为安装角4.5?,折弯角49?,刃角21?,原齿倍数1.25,对应开沟功耗为9.73kW。对开沟功耗影响显著顺序为沟深>前进速度>开沟转速;转速为566r/min时,开沟功耗较低。优化后开沟功耗降低12.80%,沟深稳定性系数提高1.18%。对比现有开沟机,开沟功耗降低22.22%,沟深稳定性系数提高7.2%~8.5%。研究结果可为山地果园开沟机开沟部件结构设计和开沟刀片结构参数优化提供参考。 | 王少伟 李善军 张衍林 张池 陈红 孟亮 | 2018 | 农业工程学报2018，34，23： | 11 |
| 6 | 挖泥船绞刀挖岩过程的数值模拟显示文摘针对挖泥船绞刀挖岩过程中绞刀切削力难以预测的问题,本文应用有限元方法建立了模拟绞刀挖岩过程的三维分析模型。采用罚刚度的接触约束算法确定绞刀与岩体的接触状态和接触作用力,利用扩展的DruckerPrager塑性模型以及包含单元删除功能的损伤演化模型模拟岩体变形及破碎,从而获得了绞刀挖岩过程中绞刀的切削力,并进行了实验验证。结果表明:绞刀转速恒定时,切削载荷和功率均随绞刀横移速度增大而显著增大;绞刀横移速度恒定时,功率随转速增大而增大,但切削载荷却有所下降;适当降低绞刀转速和提高横移速度有利于降低岩石切削比能。这些结果可为新型挖泥船绞刀设计提供参考。 | 张凌博 蔡宗熙 李瑞祥 刘俸麟 韩美东 | 2018 | 哈尔滨工程大学学报2018，39，2： | 10 |
| 7 | 仿生深松铲发展现状与展望显示文摘针对仿生深松铲的研究发展现状,综合分析了相关文献,讨论了仿生深松铲的设计过程。结合现有研究情况,指出了以往研究中存在的问题以及在深松铲设计过程中需要解决的问题。在此基础上,提出了未来仿生深松铲的发展趋势,即在仔细分析自然界中动物的基础上采用计算机辅助优化设计方法,应用多种仿真手段进行分析,并进行田间的进一步验证。 | 李磊 张荣英 陈海燕 | 2015 | 农机化研究2015，37，2： | 9 |
| 8 | 基于狗獾爪趾的仿生深松铲结构设计与试验 | 白景峰 李博 吕秀婷 陈军 党革荣 史江涛 | 2016 | 农机化研究2016，38，4： | 6 |
| 9 | 基于蚯蚓体表特征的仿生深松铲设计及分析显示文摘深松铲是深松机的重要工作部件,深松作业过程中出现的减阻降耗问题和深松作业的质量问题成为近年来的研究热点。在深松过程中,出现深松铲黏土严重的现象,可增加作业过程中的阻力,提高作业的能耗,造成作业成本的提高;另外,在深松作业后,出现的土壤土块较大和土壤的透水性、透气性较差等问题,阻碍了深松技术的推广。针对以上这些问题,结合蚯蚓体表形态特征,提出设计新的仿生深松铲,以期达到降低深松作业阻力、减少能耗、改善深松后土壤质量的目的。 | 邱兆美 张海峰 张伏 杨欣 王俊 毛鹏军 马延武 | 2018 | 江苏农业科学2018，46，4： | 5 |
| 10 | Design of a Bionic Blade for Vegetable Chopper显示文摘竹子象鼻虫幼虫在切上有优秀性能工厂纤维。从竹子象鼻虫的上颚门牙侧面的定量分析幼虫,门牙的主要优势接近一条标准圆形的弧,这被发现,它对改进上颚门牙的切的效率有用。从竹子象鼻虫 larvas 门牙的几何特征启发了,新仿生的小步走片被设计并且生产。砍相等的中国卷心菜的试验性的结果证明当旋转速度是 1400 rpm 时,仿生的片的小步走的精力消费是 12.8% 比常规片和仿生的片的砍的效率低更高是 12.5% 。同时,仿生的片的小步走的能力是是 1.5 次常规片的 36 kg·h −1, , 24 kg·h −1 。材料重量损失率是比常规片的低的 11.2 % 。仿生的片砍的切碎的卷心菜的资格率是 93.3% ,它比 85.7% 常规片高。因此,仿生的片能显然支持产品的质量和切碎机器的工作效率。这些结果将为设计处理机器的蔬菜 choppers,多汁切割器和另外的食物的切的部件提供指导。 | Jin Tong Shun Xu Donghui Chen Mo Li | 2017 | Journal of Bionic Engineering2017，14，1： | 5 |
| 11 | Design and Experiments of Biomimetic Stubble Cutter显示文摘 | Zhiyong Chang Wei Liu Jin Tong Li Guo Heng Xie Xiao Yang Haifeng Mu Donghui Chen | 2016 | Journal of Bionic Engineering2016，13，2： | 3 |
| 12 | 农耕机械触土部分磨损及表面改性研究现状显示文摘土壤是农耕机械主要的加工对象,农耕机械中的触土部件在与土壤接触作用的过程中会受到来自于土壤颗粒的磨损失效,这是造成其产生失效的主要原因。现有的提高触土部件耐磨性能的方式包括选择耐磨材料、改进加工工艺、涂层和表面处理等,近几年随着生物仿生学的发展,仿生农耕触土部件的设计成为了新的发展趋势和手段。本研究从触土部件的磨损机制、产生磨损的因素及现有的提高农耕机械触土部分耐磨性能的表面改性方法等几个方面进行了综合论述,以期能对我国农耕机械触土部件设计的优化和发展提供理论参考。 | 夏国峰 杨学锋 万壮 刘文波 李丹 | 2020 | 江苏农业科学2020，48，4： | 3 |
| 13 | 森林防火开沟犁的设计及性能分析显示文摘为防止山火蔓延、保护森林资源,在林区开设防火线是主要措施之一。但由于比较成熟的、专门用于开设防火线的开沟设备非常少,一般直接采用农用开沟设备进行作业,其开沟效率不高且杂草覆盖效果不好。基于多功能森林消防车,笔者设计了一款能与其相配套使用的三悬架型式的森林防火开沟犁,犁体曲面设计成三片曲率不同的曲面,以适应复杂土质环境,获得良好翻土性能。运用ANSYS软件对开沟犁的静力学、动力学及动力消耗进行了分析。结果表明,最大总体变形0.32 mm发生在犁铧刃口末端;最大应变0.000 2 mm、最大应力34.74 MPa发生在犁柱与犁片焊接最上端。犁体完全入土后土壤平均反力为7.89 k N;开沟犁整机所消耗的平均功率为23.67 k W。通过进行开沟犁的牵引阻力试验,获得单个犁体牵引阻力为6.9 k N,试验值与仿真值基本相符。 | 钱啸冬 茹煜 汪东 丛静华 | 2016 | 林业工程学报2016，1，4： | 2 |
| 14 | 基于CFD-DEM方法的挖泥船绞刀导送性能研究显示文摘为了研究绞吸式挖泥船水下绞吸砂土的效率问题,结合计算流体力学和离散单元法提出了一种研究绞刀绞吸过程的三维数值模拟方法,并且建立了基于绞刀的流体计算域模型和砂土的离散元接触模型。利用这两个模型模拟了砂土被挖泥船绞刀切下以及通过管道排出的完整过程,得到了五臂绞刀和六臂绞刀在不同转动速度和横移速度下的绞刀转动功率和导送效率的变化规律,并与实船数据进行了对比。结果表明:转速恒定时,绞刀转动功率和导送效率随着横移速度的增大而逐渐上升;当横移速度恒定时,绞刀转动功率随着转速增大显著上升,而导送效率先上升然后又降低;在不同工况下两种绞刀的转动功率基本相同,但六臂绞刀的导送效率优于五臂绞刀;数值模拟获得的绞刀转动功率和导送效率与实船数据对比误差分别约为15%和25%,验证了本数值模拟方法的可行性。 | 张岩松 蔡宗熙 张凌博 苏召斌 | 2020 | 应用力学学报2020，37，4： | 2 |
| 15 | Motion Characteristics of the Appendages of Mole Crickets during Burrowing显示文摘Mole crickets,Gryllotalpa orientalis,have a pair of fully specialized forelegs for burrowing and employ an efficient underground excavating pattern,which provides excellent biological example for design of bionic underground excavation equipment.In this study,the excavating pattern and kinematic features of mole crickets were obtained by using high-speed motion capture system and employing a transparent hydrogel as the analogue for soil.The two-dimensional motion characteristics of the forelegs of mole crickets during burrowing were captured and analyzed.The results show that the forelegs of the mole cricket employ a unique excavating pattern,which consists of foreword digging and horizontal expansion.We label this pattern a digging-expanding mode.An excavating cycle includes the digging and expanding motion of the forelegs,rotation caused by the midlegs and hindlegs,and forward thrust by the hindlegs.The excavating motion of the left and right forelegs is alternately carried out.This study can inspire the design of bionic tunnelling mechanisms and underground excavation equipment. | Yan Zhang Jiafeng Cao Qi Wang Pengfei Wang Yueying Zhu Junxia Zhang | 2019 | Journal of Bionic Engineering2019，16，2： | 1 |
| 16 | 森林防火开沟装置研究现状及展望显示文摘使用传统的农用开沟装置进行防火开沟,不仅防火效果较差,而且工作效率较低。综述了国内外开沟装置的特点和研究方法,提出了设计与森林消防车配套的防火专用开沟器的思想。建议运用有限元ANSYS方法进行开沟装置的曲面优化设计和机体优化设计,以满足林区耕翻防火线的要求,为今后深入开展专用防火开沟器研究工作奠定基础。 | 钱啸冬 茹煜 汪东 丛静华 | 2014 | 农业工程2014，4，4： | 1 |
| 17 | Bionic Design to Reduce Jacking Force for Trenchless Installations in Clay Soil显示文摘The application of trenchless technology is the trend of underground public facilities'installation,replacement and repairing.As the soil-engaging component during penetrating bore,the working resistance of penetration head has remarkable effect on energy consumption of the whole working process.Some typical soil-digging animals,like pangolin and earthworm,they own special micro structures on their surface.It has been widely proved that some micro geometrical structures can effectively reduce adhesion resistance.Four kinds of bionic penetration heads were designed by imitating micro geometrical structures inspired by the soil animals.In this work,the real time jacking forces of the bionic penetration heads were measured and compared with a smooth penetration head(control group)without micro geometrical structures.The result indicated that the jacking forces of the bionic penetration heads were smaller than that of the smooth penetration head.This proved that the bionic penetration heads have the ability of reducing adhesion resistance.The vertical concave penetration head got the smallest jacking force,of which the average jacking force was 18.7%lower than that of the smooth penetration head.The interaction between soil and bionic surface of penetration head was discussed on the condition of wet friction.The bionic surface reduced the adhesion resistance by disturbing the soil and braking the continuous water film between soil and the surface of the penetration head. | Donghui Chen Xiao Yang Taidong Dai Youhong Sun Zhiyong Chang | 2020 | Journal of Bionic Engineering2020，17，4： | 1 |
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