犁体曲面的形成原理及设计方法(精)
基于Mastercam的犁体曲面的设计与制造
基于Mastercam的犁体曲面的设计与制造随着计算机技术与现代科技的不断更新以及新兴耕作理论的发展和完善,采用新的设计理论、现代设计方法与手段愈来愈来符合现代农业发展的要求。
以往设计犁体采用解析法时由于手工计算而难以实现,但是随着计算机技术的迅速发展(计算速度的不断提高),用解析法设计犁体曲面逐渐成为犁体曲面设计的新亮点。
由于这种方法应用计算机计算,利用参数化设计,解决了作图法设计犁体曲面绘图工作量大且重复进行等问题,缩短了犁体曲面的设计周期,从而提高了设计质量。
1国内外研究现状20世纪以来,犁体曲面的研究主要从两个方面进行:一是总结畜动力犁和常速机力犁的经验,成功地按经验设计法(主要采用水平直元线法和样板曲线法,即高等剖面法)设计和生产了现有的各类铧式犁;二是试图将犁体曲面设计和耕地工艺过程联系起来,将犁体曲面设计建立在理论研究或半经验半理论的基础上。
耕地质量的好坏和动力消耗的多少主要取决于铧式犁核心部件—犁体曲面的设计制造水平,其工作性能的好坏直接反映在农作物产量、拖拉机组生产率和燃油消耗上。
目前存在的犁体曲面设计方法归纳起来有:①试修法;②几何形成线图解法;③几何形成线解析法;④土迹线模拟法等4种。
农业是最古老的产业。
中国自古以农立国，具有上万年的农业发展史。
有了农业这个行业才有了农民这个职业，而农业的生产空间和农民的生活空间也就形成了农村。
铧式犁是一种耕地的农具，为全悬挂式铧式犁，由在一根横梁端部的厚重的刃构成，通常系在一组牵引它的牲畜或机动车上，也有用人力来驱动的，用来破碎土块并耕出槽沟从而为播种做好准备。
结构主犁体：其作用是切割、破碎和翻转土垡和杂草。
主要有犁铧、犁壁、犁侧板、犁托和犁柱等组成。
犁壁又叫犁镜，可分为整体式、组合式和栅条式。
犁铧又称犁铲，按结构可分为三角铧、梯形铧、凿型铧（也可按三角犁铧、等宽犁铧、不等宽犁铧、带侧舷犁铧分类）。
犁壁和犁铧组成犁体曲面，根据犁体耕翻时土垡运动特点分为滚垡型、窜垡型和滚窜垡型三大类。
第三章 犁耕原理与犁面形成
犁耕原理、犁面形成
导曲线参数
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第三章
犁耕原理、犁面形成
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南方水田有晒垡要求，希望暴露在空气中的土垡表面积最大，即 m+n最大。
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第三章
犁耕原理、犁面形成
第二节 犁体曲面的 形成原理
一、犁面形成原理
㈠几个概念：
㈡水平直元线法形成犁面的原理
㈢倾斜元线法形成犁面的原理 ㈣曲元线法形成犁面的原理
二、水平直元线犁面的设计方法
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z y 2p
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第三章
犁耕原理、犁面形成
结束
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第三章
犁耕原理、犁面形成
水平直元线法设计犁面的优点： 1.设计参数比较容易控制； 2.有规律地改变参数，可得到不同类型的犁面； 3.作图步骤简便，从图上可直观分析、估计犁体的性能。
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第三章
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第三章
① ②
犁耕原理、犁面形成
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碎土型和翻土型犁体的元线角多按直线规律变化。
2.元线角的变化规律
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对于碎土型犁体，按二次曲线变化，其方程为：
6.2 z 2 y 2 z 100
对于翻土型，按抛物线规律变化。如图示：
（一）土垡的翻转 （二）土垡宽深比
第二节
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犁体曲面的形成原理
1
第三章
犁耕原理、犁面形成
农业机械学试题00综述
1第一章．耕地机械-练习题一、名词解说1．犁体曲面：由犁铧和犁壁共同构成的犁体的工作曲面，起切上、翻土和碎土作用。
2．犁体三支点：由铧尖、铧翼、梨踵三点构成了犁体的支持面。
3．入土行程：犁在地头入土时，从第一铧开始入土，到最后一铧入土到规定耕深所行进的距离。
4．垂直空隙：铧尖和犁踵之连线与水平台面沟底之间构成的空隙，此空隙使犁简单入土，并保持耕深稳固。
5．水平空隙：铧尖和犁踵之连线与铅垂面之间构成的空隙，此空隙保持犁的耕宽稳固。
6．圆盘倾角：圆盘平面与铅垂面之间的夹角。
二、填空题1．犁体是由（犁铧、犁壁、犁侧板、犁托、犁柱）构成。
2．三角形犁铧有两刃口，一个是（铧刃），一个是（胫刃）。
3.依据设计方法和工作性能的不一样，犁体曲面可分为（翻垡型、窜垡型、通用型）等型式。
4．牵引铧式犁的起落及调理机构包含（地轮机构、沟轮机构、尾轮机构）。
5．旋耕机的工作零件由（拖沓灵活力输出轴）驱动，用高速展转的（刀片）铣切土壤。
6．旋耕机的传动方式有（中间传动、侧边齿轮传动、侧边链轮传动）。
7．旋耕机的碎土性能由（机器行进速度、刀轴转速）确立。
三、判断题1．梯形铧是铧式犁使用许多的一种犁铧（×）。
2．采纳栅条式犁壁主假如为了节俭钢材（×）。
3．活动犁踵装在多铧犁最后一铧的犁侧板上（√）。
4．沟轮机构由地沟轮联系机构及水平调理机构构成（√）。
5．牵引器上的安全装置用来保护犁体在碰到过大阻力时不被破坏（√）。
6．旋耕机的碎土作用主要靠挡土罩和平土拖板来达成（×）。
7．弯刀切口切削土壤时，先由正切刃切削，再由侧切刃切削（√）。
8．圆盘犁耕后沟底不平，其不平度不该超出耕深的1/2（√）。
9．双向犁的长处是：耕后地表平坦，无沟垄（√）。
四、选择题1．使用小前犁可提升主犁体的（B）。
A．碎土质量B。
覆盖质量C。
翻土质量2．使用铧式犁开荒时应采纳（C）犁体。
A．窜垡型B。
通用型C。
翻垡型3．栅条式犁壁合用于耕（A）。
通过研究犁体曲面的设计方法论曲面的实体建模_廖丽
犁体曲面质量的好坏不仅决定曲面外形的美观 程度，而且对曲面的结构分析产生很大影响，因而需 要使用曲面分析工具来评估曲面模型的质量。 Pro/E 提供了几何分析工具，可以评价曲面的质量。
曲线质量的好坏往往事关曲面的品质，分析曲线 的最好方法是检查曲线的曲率。若曲率图中的曲线比 较光滑，曲线内部曲率连续情况良好，没有不规则的 “尖峰”和“回折”现象，则所得到的曲线是满足要求的。
2
·（θmax-θmin）
（zmax-zmin）
式中：z(n)为从犁体基面往上第 n 根水平元线的
高度。 z(n)=n·Δh，Δh 为水平元线之间的高度间隔。
犁体碎土能力、 翻土能力和工作阻力的大小，主
要取决于第 2 段元线角变化规律对应于犁胸和犁翼
部分的陡峭程度。 在犁胸处，斜率越大说明该处曲线
越陡峭，碎土能力越强，工作阻力也大。 在犁翼处，斜
在耕地机械中，历史最悠久、使用最广泛的是铧 式犁。它主要是通过犁体曲面完成对土壤的松碎和扣 翻，达到土壤耕作的目的，犁体曲面形状对加工土壤 的质量有着重要的影响。 根据目前研究结果，犁体曲 面的形成原理是由准线在空间按照一定的规律运动而 成的，即利用特定的线段，按照一定的规律运动，就可 得到满足特定的翻土、碎土要求的犁体曲面。 当今世界 上所采用的犁体曲面设计方法大多基于这一原理。
犁体曲面的导曲线是控制水平直元线位置的指 导线，它是犁体曲面与铧刃线的垂直平面相交的截面 线，其位置在垂直于铧刃的垂面 N—N 内。 此铅垂面 在铧刃上的不同位置将得到不同的曲面形状，使曲面 有不同的性能。
如图 2 所示，导曲线的形状是一段抛物线，由高 度 h（取犁体曲面顶边线最大高度）、开度 L、两端点切 线夹角 ω、铧刃起土角 ε 和直线长度 S 确定。 ω 越大，
犁体曲面的形成原理
第二节 耕层土壤的动力学特性
一、耕层土壤的物理特性 二、耕层土壤的动力特性
一、耕层土壤的物理特性
土壤的主要物理性质有以下几方面：
（一）土壤构成
土壤由固体、液体和气体组成。
砂粒 直径（毫米） 0.05－3
粉粒
0.001－0.05
四 窜垡过程
土垡在“窜垡型”犁体曲面上 的运动过程与前述滚垡过程不 同。如图2—45所示，当土垡被 犁体的铧刃和胫刃切开后，不 是绕某一棱角滚翻，而是沿着 犁体曲面向上窜升，同时略有 扭转和侧移。当土垡上窜到一 定高度后，扭转和弯曲加大， 并腾空翻转。土垡离开犁壁后， 在重力和落地后的撞击作用下， 土垡内的剪切裂纹发生断裂， 并形成较短的垡块，称为断条。
三、耕作机具
１、播前耕作
耕地作业：铧式犁、圆盘犁 整地作业：圆盘耙、钉齿耙、水田耙、镇压器、驱动耙、耢等 耕耙联合作业：旋耕机、耙耕机、回转锹
２、播后耕作
中耕培土作业：中耕机（水田旱地两类）、培土器 施肥、开沟、筑埂等作业：中耕培土施肥机、筑埂机、开沟机 等
３、少耕法
浅松或深松作业：深松（凿形）犁、通用耕作机（深松、浅松、 除草）
耕速与牵引阻力有以下关系：
pv 0.83 0.007 v2 p
式中 Pv－在耕速v（km／h）时的牵引阻力（kN）； P－在耕速为4.83km／h时的牵引阻力（kN）； V－犁耕速度（km／h）。
（三）高速型犁面的特点
高速型犁体可以从常速的熟地型（碎土 型）、通用型和翻垡犁体通过试验和个性设计 出来，使之适应高速作业。
我们以临界状态为研究对象，确定土垡翻转过 程中不产生回垡的基本条件，为犁体曲面的设计提供 依据。
《农业机械学》
绪 论一、 农业机械的作业特点《农业机械学》是农业机械化及其自动化专业的主干课程，同时也是该专业的特色课程。
农业机械是机械工程学科中的一个大门类，但是他与其他通用机械有许多不同之处，例如：1，工作对象复杂：农业机械的工作对象为生物及与生物活动有关的环境条件——土壤、水、肥料、气候等，而这些情况有又根据区域、作物类别、种类、自然条件和栽培制度的不同变化较大，这就要求农业机械应具有较大的适应性。
2，季节性强：农业生产具有很强的季节性，往往是在时间比较集中的高强度条件下进行作业，这就需要农业机械具有较高的可靠性和生产率。
3，工作环境条件差：许多农业机械是在田间、露天地和高速行走状态下工作的，农业机械必须有较高的产品质量和管理水平。
二、农业机械学的研究领域农业机械学有广义和狭义之分。
广义的农业机械是指机具和动力，也就是我们经常所说的机组，而且，含盖了大农业范围内的农、林、牧、副、渔等所有的作业设备——田间作业机械、场上作业机械、农副产品加工机械、林业机械、渔业机械、牧草机械、蓄禽饲养机械、饲料加工机械、农田基本建设机械等；狭义的农业机械主要是指田间作业机具。
农业机械学的研究领域主要是根据农业生产的实际需要、自然条件等，利用机械动力学、控制论及优化设计、随机过程、可靠性设计、机械设计及理论等研究农业机械的理论、结构设计、试验和应用等问题。
本课程所涉及的内容主要是田间作业机械，而且侧重于小麦生产机械化所必须的典型设备的构造、原理、设计理论等。
三、国内外农业机械化发展现状与趋势国内情况：中国是从解放后开始发展自己的农机化事业的，虽然经历了许多的风风雨雨，但还是取得了较大的发展，由于中国地域辽阔，经济发展不平衡，农机化水平差别较大，农机总动力与发达国家几乎相当，但农机具数量、质量、种类、性能等硬件指标与发达国家存在较大的差距，机械化程度系数平均为0．3左右，处于现代农业的初级阶段，农机化事业任重而道远。
关于中国农机化发展历程以及目前的状况，我们已在《农机化经营管理学》中作过详细的介绍，未来中国的农机化发展趋势从宏观上看要与世界发展同步，但微观工作难度较大，基本机械化是我们的近期目标，全方位农机化及局部领域内的以机械、电子、信息等为依托的与生物工程相结合的精确农业机械化则是中国农机化发展的远期目标。
犁体曲面的形成原理及设计方法(分析“曲面”文档)共12张PPT
一、犁体曲面的形成原理
0,1,2,m in......m ax
⑶绘制俯视图及样板曲线
动线为水平直元线，始终平行于水平面，在向上运动的过程中始终与铅垂面N内导曲线相靠贴，且与沟墙的水平夹角θ是随着元线的高度变
化的，其元线角的变化规律为θ=f（z）。
水平直元线法的设计特点是：
犁体曲面形成的基本原理？
⑶绘制俯视图及样板曲线
导曲线平面不同位置对工作性能的影响
二.犁体曲面的设计要点
1.首先了解当地农业生产中耕地作业的基本要求； 2.根据农业要求确定可能出现的最大耕深； 3.根据土壤性状及土垡稳定铺放原则确定宽深比K； 4.根据作业要求确定犁体曲面的工作性能；
5.进行设计计算和绘制设计工作图。
主视图的绘制
犁体主视图是犁体曲面在垂直于前进方向的铅垂面内的 投影图，要确定犁体曲面轮廓的投影尺寸。依据的基本数据 是农艺要求的规定耕深和基于宽深比K的耕宽。
犁体曲面的形成原理是由动线在空间按照一 定的规律运动而成。
目前在设计犁体曲面时所用的方法有三种：水 平直元线法、倾斜直元线法、翻土曲线法。其中， 水平直元线法技术最为成熟，应用最广。
在应用水平直元线法设计犁体曲面时要特别注意 的三个关键要素：
水平直元线
导曲线（曲导线） 元线角的变化规律θ=f（z）
根据农业要求确定可能出现的最大耕深；
θ 元犁线体角 曲的面变的化形规成律原理θ=是f（由z）动线在空间按照一定的3规律运动而成。
水平直元线形成犁体曲面的三大要素？
6 ， ε＝15～25o;
θ ω= 90o+ ε－△ ε， △ ε＝5～10o;
需2/3要处特时别为指碎出土的型是，，界导于曲二线者所之在间的的位为置通对用犁型体。曲2面的性能有较大的影响，当导曲线在铧尾处时，所形成的犁体曲面为翻土型的，在距铧尖
第3章 犁体曲面
2、使用时，指导调整耕深。
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§3-2犁体曲面的形成原理
点的运动→线；线的运动→面；面的运动→体 直线的运动→直纹面；曲线的运动→非直纹面 铧部：输送作用 胸部：碎土作用 翼部：翻土作用（β↑）
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一、水平直元线形成的犁体曲 面——直纹面：
1、曲面的构成线——水平直线（元线、母线） 2、导线（曲导线）：元线上某一定点沿此线运动（空间曲线）
形状：包络抛物线+一段直线 位置：翻土或碎土为主 3、运动规律：推土角θ=f[z] 取曲线的不同部分，效果亦不一样，在胸部时，也在翼部，既影 响碎土性能，亦影响翼部翻土性能。
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一、铧式犁体工作原理
1、二面楔子工作原理 由两个面，一个刃口组成。 •楔刃垂直于前进方向： 裂纹随角度的增大而增加，使土壤松碎、断裂（碎土角α）
•楔刃垂直于地面： 将土壤推向一边（推土角θ）
•楔刃与前进方向一致： 翻土作用（翻土角β）
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一、铧式犁体工作原理
2、三面楔子工作原理 三个面（1个工作面、2个支承面） 两个刃（铧刃、胫刃） 三个角（α、β、θ）
华南农业大学 工程学院 杨丹彤
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第四章 耕整机械
2019/11/26
华南农业大学 工程学院 杨丹彤
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第四章 耕整机械
2019/11/26
华南农业大学 工程学院 杨丹彤
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2、胫刃线BC
南方系列犁：C靠右边，因为土壤有 自然休止角；
北方系列犁：C靠左边，因为Fra bibliotek前犁 刀。H=b±2cm 粘土砂土+