鼹鼠趾仿生及表面热处理提高齿形开沟刀减阻耐磨性能   总被引：2，自引：2，他引：0  

王少伟  李善军  张衍林  万强  陈红  孟亮 《农业工程学报》2019,35(12):10-20

为提高农用开沟机械开沟刀的减阻耐磨性能,该文针对课题组前期研制的齿形开沟刀,利用仿生结构和不同表面热处理对原齿形开沟刀进行优化。以鼹鼠前爪第3趾为仿生对象,设计了仿生开沟刀。使用EDEM软件进行模拟仿真试验,通过分析齿形开沟刀和仿生开沟刀的开沟功耗,对比2种刀片的减阻性能;进行台架磨损试验,利用金相显微镜、显微硬度仪、摩擦磨损试验机分析5种表面热处理仿生开沟刀的耐磨性能。单齿仿真试验发现,仿生开沟刀刀齿的整体三维表面结构特征有利于减阻。仿真试验结果表明沟深为150、200、250、300和350 mm时,仿生开沟刀比齿形开沟刀的开沟功耗分别降低9.68%、10.44%、10.22%、10.70%和10.95%,仿生开沟刀的减阻性能更优。台架磨损试验结果表明,渗铬淬火高温回火(Ⅱ型刀)、渗碳淬火低温回火(Ⅲ型刀)、激光熔覆WC/Ni60A粉末合金(Ⅳ型刀)和氧乙炔火焰堆焊铸造WC焊条(Ⅴ型刀)比淬火中温回火(Ⅰ型刀)处理的仿生开沟刀的磨损质量分别降低14.17%、42.05%、66.98%和75.96%,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型刀的耐磨性能依次提高,Ⅴ型刀最优。5种刀片组织结构、显微硬度和摩擦系数的分析结果表明,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型刀的硬化层显微组织主要为淬火和回火马氏体,Ⅳ和Ⅴ型刀主要为WC硬质相,Ⅳ和Ⅴ型刀的组织结构更优;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型刀的平均显微硬度为558、700、888、1 195和1 441 HV0.1;平均摩擦系数为0.67、0.57、0.26、0.25和0.22,Ⅴ型刀的显微硬度和摩擦系数最优,与台架磨损试验结果相一致。田间试验结果表明,优化后的Ⅲ型和Ⅴ型刀比原来齿形开沟刀的开沟功耗分别降低11.45%和5.41%,磨损质量分别降低28.26%和82.63%,仿生结构优化与表面热处理能够提高齿形开沟刀的减阻耐磨性能。该研究可为提高开沟刀减阻耐磨性能提供参考。  相似文献   

Unusual elastic behaviour of a wood-like material during bending,milling and nanoindentation     

《Wood material science & engineering》2013,8(3):140-146

Abstract

Pistachio hardshells exhibit isotropic composite sclerenchyma at the length-scale of nanoindentation. The cells are composed of the common wood constituents and their macroscopic elasticity is unusual: upon reversible bending to less than 50% of the clear-length the height to length ratio increases up to 10-fold. Such behaviour is not reflected by the reduced elastic modulus value from nanoindentation compared with very close values for brittle walnut and macadamia shell. This may indicate outstanding values of Poisson's ratio for pistachio, but it covers only the sclerenchymatous cell wall. Three-dimensional light microscopy on fresh fracture surfaces revealed highly structured pistachio cells with micrometre-sized protrusions in all directions, in contrast to the smoothness of walnut cells in the outer shell. Neither of the hardshells exhibited a fibrous microstructure. Elasticity and isotropy of pistachio hardshells were also evident in their unusual breaking into uniform brick-type fragments upon milling. The cell interlocking in pistachio shells (three varieties and also a salted roasted brand) may be interpreted as a bionics model for elasticity with potential use for the construction of macroscopic structures, and pistachio shells may be used as elastic feedstock rather than being wasted.  相似文献   

温室结构仿生设计的可行性研究     

史晓君  于海业 《农机化研究》2011,33(7)

我国是农业大国,发展设施农业具有非常重要的意义。为此,通过对我国温室发展现状的分析,明确了温室结构优化设计的重要性,同时通过仿生学在建筑中的应用研究,结合蜻蜓翅膀结构功能以及国内外研究现状,对温室结构的仿生设计进行了可行性研究。  相似文献   

不同材质仿生凸齿镇压器滚动件的模态分析   总被引：10，自引：9，他引：1  

张智泓  佟金  陈东辉  孙霁宇  马云海 《农业工程学报》2012,28(13):8-15

为了探讨由不同材质组成的仿生凸齿滚动件,在镇压作业时对脱土和土壤表面微形貌加工性能的影响,利用Autodesk Algor Simulation软件,对铸铁材料和UHMWPE—铸铁组合材料仿生结构滚动部件进行了模态分析。取前8阶模态,对2种滚动部件的固有频率和最大振幅做出对比,并考察滚动部件不同位置处的振幅。结果表明,UHMWPE—铸铁组合材料滚动部件在前8阶模态下各阶模态的最大振幅均大于铸铁材料滚动部件,增幅为5.716～30.077mm;UHMWPE—铸铁组合材料滚动部件更容易在相对较低的频率下获得更大振幅;在靠近辐板圈中部,即传递到牵引机构件处,UHMWPE—铸铁材料滚动部件平均振幅比铸铁材料滚动部件小0.213mm。由此可得出以下结论:相对于铸铁材料滚动部件,UHMWPE—铸铁组合材料滚动部件可在更好地保证牵引稳定性的前提下,在镇压作业时,能增强其仿生凸齿尖端处的脱土潜力,并保障对土壤表面所加工微形貌的强度。这为仿生凸齿镇压器材料的选择、牵引装置行驶速度的设定以及滚动部件上激励装置的设置提供了参考。  相似文献   

基于识别技术的岩羊步态分析     

徐凯宏  刘喜玲  刘振生  谷志新 《经济动物学报》2011,(4):193-197

岩羊善于攀岩跳跃,岩羊的运动步态变化规律是研究仿生四足机器人运动机理的基础。本文从仿生学的角度出发,以岩羊为试验对象,建立岩羊三维步态试验系统,运用VFW方法进行岩羊运动视频的采集,并运用专业图像处理软件Sigma Scan进行图像处理,最终得到岩羊四肢关键点的位置、加速度曲线。试验获得完整的岩羊步态信息及分析结果,可...  相似文献   

管涔山林区林下中药材仿野生栽培研究     

王建春 《山西林业科技》2010,39(4):4-6

为了研究中药材的仿野生栽培,笔者对管涔林区的柴胡、黄芩、党参进行了鱼鳞坑法和等高线水平阶法播种试验,结果表明采用鱼鳞坑法进行播种,出苗早,出苗率、成苗率与第2年产量高,效果优于等高线水平阶法;同时对春播、夏播、秋播3个播种期进行了试验,结果表明春播药材最佳,夏播次之,秋播最差。  相似文献   

农机企业技术创新仿生策略研究——基于生物酶催化过程的视角     

杨印生  蒋月萌  丁冬 《农机化研究》2012,34(8):7-11,25

针对农机企业技术创新的现状及存在的问题,从仿生学的角度出发,利用生物学中提高酶催化反应效率的方法类比农机企业技术创新过程,探讨提高农机企业技术创新效率的影响因素,提出了相应的农机企业技术创新仿生策略。  相似文献   

仿螃蟹步行机构及其通过性试验   总被引：1，自引：1，他引：0  

李建桥  张广权  王颖  吴宝广  黄晗  薛龙 《农业工程学报》2016,32(14):47-54

仿生步行机构的研究对于复杂地形的行走机构开发具有十分重要的意义。为了设计出性能优越、结构简单的仿生步行机构,通过分析中华绒螯蟹的行走步态,提出了仿螃蟹步行机构的设计方案。由于螃蟹尾端的两只步足较少参与行走,为简化设计,将步行机构设计成6足式,腿部运动由六连杆机构实现。利用三维建模软件CATIA建立了步行机构整体模型,并在ADAMS中完成了运动学分析,得到步行机构足端运动轨迹,结果表明该步行机构能够完成预期的动作。根据设计加工出样机,在非常规地面上与轮式模型车进行通过性对比试验,结果表明仿螃蟹步行机构在农业生产所涉及的松软地面上具有较高的通过性能,在崎岖硬地面上波动比轮式模型车降低5%~75%。该步行机构还可作为试验平台,通过对其腿部杆件尺寸和足端触地方式的优化,为开展提高步行机构在不同地面通过性提供基础研究设备条件。  相似文献   

液压驱动仿生多足机器人单腿设计与试验   总被引：3，自引：3，他引：0  

陈志伟  金波  朱世强  黄翰林  陈刚 《农业工程学报》2016,32(5):36-42

为研究液压驱动多足机器人动态步态下足端与地面高速接触对机器人系统的影响及实现稳定控制,该文设计了液压驱动多足机器人单腿并进行了动态跳跃试验。根据生物学家对大型犬后腿结构仿生和运动仿生的研究成果设计多足机器人单腿机械结构参数和执行器参数:确定大小腿长度为0.35 m、髋关节角度范围为[-50°,70°],膝关节角度范围为[-140°,-20°];液压缸活塞直径为0.02 m、活塞杆直径为0.01 m,活塞杆行程为0.1 m。根据单腿竖直跳跃动态仿真试验,确定了在液压系统压力16 MPa下系统平均流量为5.6×10-5 m3/s,最后完成了机器人单腿样机机械加工并进行了动态跳跃试验,验证了机器人单腿机械结构和液压缸参数设计的合理性。该研究可为液压驱动仿生多足机器人单腿设计提供参考。  相似文献   

逆向工程技术与工程仿生   总被引：4，自引：0，他引：4  

李世武  佟金  张书军  陈秉聪 《农业机械学报》2004,35(3):109-112

工程仿生研究本身在方法上具有逆向工程研究的特点。本文对逆向工程技术与工程仿生技术进行了对比分析，探讨了利用逆向工程技术进行生物体几何特征描述的一般过程及其所涉及的关键问题。  相似文献