深松铲减阻耐磨仿生技术

松铲仿生减阻耐磨结构是受到自然界中某些生物具有减阻耐磨特征的身体结构或器官的启发，并基于仿生学原理而设计的，本书系统地介绍了深松铲减阻耐磨仿生技术。其主要内容包括：绪论、仿生减阻耐磨深松铲设计制造、仿生棱纹形几何结构耐磨深松铲刃磨料磨损试验研究、深松铲耕作阻力试验研究、深松铲田间耕作试验研究、深松铲土壤耕作过程离散元模拟分析、深松技术装备研究现状及发展趋势。本书是作者多年来研究工作的系统总结，书中的农业机械仿生学思想可以为解决农业生产实际问题提供很好的借鉴和帮助，具有较高的学术参考价值和实践应用价值。

金波，梧州学院副教授、硕士生导师，工学博士。主要研究方向：智能农业装备。主要学术兼职：黑龙江省仿生与生物制造学会理事、国际仿生工程学会创始会员、中国农业机械学会高级会员、黑龙江省农业机械学会会员、中国机械学会高级会员、中国动力工程学会会员。主持教育厅骨干人才支持计划项目1项、科研面上项目2项，主持教育部重点实验室开放基金1项，参与各级各类科研项目20余项。主持省教育厅“十三五”教育规划课题1项，主持广西教育科学“十四五”规划专项重点课题1项，主持省高教学会规划课题1项。发表教改论文17篇，科研论文30余篇（SCI/EI收录14篇）。出版专著1部、教材5部。获得国家专利14项。

序 前言 第1章绪论1 1.1研究目的及意义1 1.2农机触土部件的磨损与耐磨性3 1.2.1磨料磨损3 1.2.2农机触土部件的耐磨性4 1.3深松铲减阻技术5 1.4仿生学7 1.5农业机械与仿生学8 1.5.1农业机械仿生减阻技术8 1.5.2农业机械仿生黏附技术14 1.5.3农业机械仿生耐磨技术16 1.6主要研究内容20 参考文献20 第2章仿生减阻耐磨深松铲设计制造28 2.1生物耐磨结构28 2.1.1凸包形耐磨几何结构28 2.1.2棱纹形耐磨几何结构39 2.1.3鳞片形耐磨几何结构40 2.1.4凹坑形耐磨几何结构41 2.1.5螺旋形耐磨几何结构41 2.2生物耐磨几何结构特征提取及数学模型建立43 2.2.1生物特征提取43 2.2.2数学模型建立45 2.3仿生棱纹形深松铲刃设计制造46 2.3.1仿生棱纹形深松铲刃的设计原则及步骤46 2.3.2仿生棱纹形几何结构深松铲刃设计47 2.3.3仿生棱纹形几何结构深松铲刃制备49 2.4生物防黏减阻特性51 2.4.1土壤洞穴动物减阻特性分析51 2.4.2仿生减阻几何结构信息提取及数学模型建立53 2.5仿生减阻深松铲柄设计制造54 2.5.1仿生减阻深松铲柄的设计原则54 2.5.2仿生减阻深松铲柄结构参数确定55 2.5.3仿生减阻深松铲柄设计56 2.5.4深松铲柄加工制造57 2.6小结60 参考文献61 第3章仿生棱纹形几何结构耐磨深松铲刃磨料磨损试验研究65 3.1试验条件66 3.2试验设备66 3.3磨料磨损试验68 3.3.1试验方案68 3.3.2磨损试验流程69 3.4铲刃样件磨损试验结果71 3.5磨损量结果分析72 3.5.165Mn深松铲刃磨损结果分析72 3.5.2T10深松铲刃磨损试验结果分析74 3.5.3材料特性对铲刃磨损量的影响分析75 3.6深松铲刃磨损表面形貌分析77 3.6.1深松铲刃磨损表面宏观形貌分析77 3.6.2仿生棱纹形深松铲刃耐磨机理分析80 3.6.3深松铲刃磨损表面微观形态分析82 3.7小结84 参考文献85 第4章深松铲耕作阻力试验研究91 4.1试验方案的制定91 4.2试验条件92 4.3深松试验仪器设备93 4.4深松耕作土槽试验96 4.4.1试验区整地及规划96 4.4.2土壤坚实度测量96 4.4.3土壤容重测定98 4.4.4土壤含水量测定100 4.4.5试验过程101 4.5试验结果与分析102 4.5.1深松铲深松耕作试验阻力测试结果102 4.5.2仿生指数函数曲线型深松铲试验结果分析110 4.5.3深松铲耕作阻力对比分析111 4.6仿生减阻深松铲减阻机理分析114 4.7仿生铲柄与仿生铲刃协同减阻试验116 4.7.1试验方案116 4.7.2耕作阻力试验结果118 4.7.3耕作阻力对比分析126 4.8小结128 参考文献129 第5章深松铲田间耕作试验研究134 5.1试验方案134 5.1.1前进速度134 5.1.2耕深确定及调节135 5.1.3对比深松铲类型选择135 5.1.4数据采集方式135 5.2试验仪器及设备138 5.3试验场地及土壤参数测量139 5.3.1试验区划分及土壤物理性状139 5.3.2试验区土壤参数测量141 5.4田间深松试验142 5.4.1试验过程142 5.4.2耕作阻力试验结果及分析143 5.5土壤扰动形貌分析146 5.6小结149 参考文献149 第6章深松铲土壤耕作过程离散元模拟分析157 6.1离散元法简介157 6.2离散元法模拟的一般流程159 6.3土壤物理参数确定160 6.3.1土壤密度160 6.3.2土壤坚实度161 6.3.3土壤内聚力和内摩擦角161 6.3.4土壤弹性模量168 6.4深松铲-土壤接触离散元模拟169 6.4.1接触力学模型169 6.4.2土壤细观参数171 6.4.3深松铲-土壤接触离散元模拟结果171 6.5小结174 参考文献175 第7章深松技术装备研究现状及发展趋势184 7.1深松技术装备研究现状184 7.1.1国外深松技术装备研究现状184 7.1.2我国深松技术装备研究现状189 7.2深松技术装备的未来发展趋势195 参考文献196