第二节犁体曲面的工作原理
犁体工作曲面测绘
犁体工作曲面测绘犁体工作曲面测绘是一种针对犁体工作表面进行测量和描绘的技术，主要应用于农业机械领域，特别是犁耕机械。
犁体作为犁耕机械的核心部件，其工作曲面对于耕作质量、土壤破碎和翻耕效果具有重要影响。
本文将介绍犁体工作曲面测绘的主要步骤、方法和应用。
一、测绘准备工作在进行犁体工作曲面测绘前，需要做好以下准备工作：1.了解犁体结构：在开始测绘前，需要了解犁体的基本结构、工作原理和特点，以便确定测绘的重点和难点。
2.收集相关资料：收集与犁体相关的技术手册、图纸、说明书等资料，以便对犁体有更全面的了解。
3.准备测量工具：根据需要，准备相应的测量工具，如测量尺、卡尺、百分表等。
4.选择合适的测量方法：根据犁体的结构和特点，选择合适的测量方法，如直接测量法、间接测量法或组合测量法。
二、测绘主要步骤犁体工作曲面测绘的主要步骤如下：1.确定测量基准：根据需要选择合适的测量基准，如平面、圆柱面等。
2.选取测量点：根据犁体的结构和特点，选取具有代表性的测量点。
3.测量工作曲面：使用合适的测量方法，对选取的测量点进行实际测量。
4.数据处理与分析：对测量得到的数据进行整理、分析和处理，得出工作曲面的形状、大小和特征等信息。
5.绘制工作曲面：根据处理后的数据，绘制出犁体的工作曲面。
三、测绘方法及注意事项在犁体工作曲面测绘中，需要注意以下几点：1.测量点的选择要具有代表性，能够反映犁体工作曲面的整体特征。
2.测量方法要准确可靠，能够满足测量精度要求。
3.数据处理要严谨，避免因数据处理不当而导致误差。
4.绘制工作曲面时要注意细节处理，如曲面的平滑度、连续性和美观性等。
四、应用及意义犁体工作曲面测绘技术在农业机械领域具有广泛的应用价值。
通过对犁体工作曲面的测绘，可以获得犁体的详细几何形状和尺寸信息，为犁耕机械的设计、制造和维护提供重要的技术支持。
具体来说，犁体工作曲面测绘的意义包括：1.优化犁体设计：通过对工作曲面的测绘，可以获取犁体的详细几何信息，为进一步优化犁体设计提供依据。
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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2
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）。
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。
农业机械学耕地机械
• a—耕深（cm）；b—单个犁体的耕宽(cm)。
• 当n、P、b确定后，则ka=P/nb=C（常数）
• 若土壤比阻较大，则耕深要适当减小，否则
牵引力不足—“小马拉大车”；而土壤比阻较
小，且需要的耕深较浅时，则牵引力不能充分
发挥—“大马拉小车”，这时可考虑增加铧数
或采用调幅犁。
农业机械学耕地机
二、犁体间距、犁侧板长度
• 适用：水田干耕和水耕。
农业机械学耕地机
• 4、碎土型（特征代号：S）也称为熟地型
• 性能特点： 碎土性能好，翻土能力略 差。
• 结构特点：犁胸较陡立，且凹；犁翼 扭曲不大（因受到犁胸陡立的限制） 。
• 工作过程：以碎土为主，土垡会产生 较大的变形，断条率高，碎土能力强，也 有一定的翻土能力。
• 适用：熟地都能使用，多用于机耕和 牛耕地区，以及双季稻地区冬季翻耕。
农业机械学耕地机
二、工作过程
•
耕地时，犁体将
土壤沿垂直和水平两
个方向切开，形成耕
深和耕宽一定的土垡
，由于犁体继续前进
，土垡沿犁体曲面升
起。在其升起过程中
，土垡因受挤压、推
移和扭转弯曲的作用
而松碎，并向犁沟方
向翻转。
农业机械学耕地机
三、犁体的一般构造
Extension
Plow leg
犁 翼
面犁 体 曲
• 不同土壤的垡片翻转 后，其形状不同。除轻松 砂质土壤的垡片在翻转过 程中容易松散，不能保持 原有的矩形断面外，其它 一般壤土的垡条断面变形 不大，大致保持矩形。矩 形的宽度b为犁的工作幅 宽，高度a为犁的耕深。
农业机械学耕地机
• 垡片翻转后能否处 于稳定状态（即原土壤 表面向下覆盖在前一垡 片的底面上，而其底面 向上），取决于垡片的 宽深比K值。对于翻垡 型犁，在犁耕不易松散 的土壤时，要获得稳定 状态的条件是：
铧犁的工作原理
铧犁的工作原理
铧犁是一种农用机械设备，其工作原理是利用弯曲刃片和曲面使土壤起伏变化，从而达到犁耕的效果。
它主要由曲面犁身和刃片构成。
铧犁的曲面犁身形状是弧形，以适应不同的土壤条件和作业需求。
曲面犁身可以降低土壤的阻力，并且在耕作过程中可以将土壤翻转和混合。
刃片是铧犁的关键部件，位于曲面犁身的底部。
刃片通常呈三角形或菱形结构，可以将土壤翻转到一定深度。
刃片通过与土壤的接触，将土壤剖开并向两侧移动。
当铧犁运行时，刃片与土壤的接触点不断移动，并在切割和翻转土壤的同时，将农田底部的土壤翻到表层，使土壤得到充分松散和通气。
此外，犁耕还能有效地除草，改善土壤结构和湿度，并提高土壤的肥力。
总的来说，铧犁通过曲面犁身和刃片的结合，实现了对土壤的剖开、翻转和混合，为耕作提供了良好的土壤状态。
这种工作原理使铧犁成为农田耕作中常用的机械设备之一。
第二节犁体曲面的工作原理.
L
碎土型——犁胸部较陡，翼部几乎为直立状，土垡沿曲 面上升过程中表现为上压下挤，从而使土垡破碎。一般 用于土壤状况较好、杂草较少且以松土为主的耕地作业， 故又称熟地型犁。 L
通用型——形状和性能基本介于翻土型和碎土型之间， 故又称半螺旋型，目前包括山东在内的华东、华中地区 应用较多。
二、犁体曲面的工作原理
第二节 犁体曲面的工作原理
一、犁体曲面的类型 二、犁体曲面的的工作原理
一、曲面类型
前面我们已经介绍过，犁铧与犁壁共同组成了 犁体曲面，由于曲面的参数不同、性能不同，犁体 曲面可分为：翻土型、碎土型和通用型（又称：螺 旋型、熟地型、半螺旋型）。
翻土型
通用型 碎土性能增强 翻土性能增强
碎土型
翻土型——犁铧起土角较小，犁胸部平缓，易于引导土垡 上升，但翼部扭曲较为明显，目的在于将上升至曲面顶部 的土垡实现翻扣。这种形式的曲面，土垡的运动轨迹为一 条螺旋线，故又称螺旋犁。他主要用于开荒、深翻、消灭 杂草和病虫害。
从两面楔到三面楔的工作过程
2、翻垡原理
（1）滚垡 分切土、抬垡、翻垡三个阶段
理想土垡的翻转过程：
a
b
FLASH
因为土垡在翻转过程中是要变形的，为了研究的 方便，我们作了如下假设： 1.土垡块在翻转过程中始终保持矩形断面； 2.始终有一个棱角与沟底相接触，既只有滚动而无滑动。
土垡翻转的目的是为了彻底的翻扣地表杂草和病虫 害，实现土垡的稳定铺放既彻底翻扣是犁体曲面设计和 工作的关键。当土垡翻转结束，土垡在犁通过后又重新 翻回到犁沟中，被称为回垡。是否出现回垡现象主要取 决于曲面的形状，或者说是取决于曲面的设计参数。
（1）窜垡
分切土、窜垡、扣垡三个阶段
比较适合南方水田地区晒垡要求，宽深比不受 太多要求，K=0.75--1.25；
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
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碎土型——犁胸部较陡，翼部几乎为直立状，土垡沿曲 面上升过程中表现为上压下挤，从而使土垡破碎。一般 用于土壤状况较好、杂草较少且以松土为主的耕地作业， 故又称熟地型犁。
L
通用型——形状和性能基本介于翻土型和碎土型之间， 故又称半螺旋型，目前包括山东在内的华东、华中地区 应用较多。
二、犁体曲面的工作原理
我们观察下面这样一种现象：设耕作的土垡断面深度为a，宽度
分别为b1、b2、b3，在翻转到某个时刻时为土垡的临界状态。a
a
b3
b1
a
b2
回垡状态
临界状态
稳定状态
当土垡翻转至最终位置时，如果支撑点在右侧，则 可保证为稳定铺放，在正上方则为临界状态（不稳定状 态），在左侧可产生回垡现象。很显然，在耕深不变的 情况下，耕宽的改变可对土垡的稳定铺放产生重要的影 响。通过正确的确定土垡的尺寸，决定犁体曲面的大小 和形状，以保证土垡的稳定铺放。
（1）窜垡
分切土、窜垡、扣垡三个阶段
比较适合南方水田地区晒垡要求，宽深比不受 太多要求，K=0.75--1.25；
犁体曲面由铧刃线、胫刃线、接缝线、顶边线和 翼边线组成。
顶铧刃线
铧刃线在水平面开出沟底，胫刃线在沿前进方向上铅垂面内开出 沟墙，形成一耕宽为b，耕深为a的矩形断面土垡条。很显然，犁体曲 面的功能就是起土、碎土和翻土。
1、三面楔原理 从两面楔到三面楔的工作过程
从两面楔到三面楔的工作过程
设临界宽深比 K b a
则有：
1 1
K
1 K
2
1
整理得： K 4 K 2 1 0 , K 1.27
临界覆土角
我们称b/a=K为理想土垡的宽深比。实际上土壤是 不均质的，土垡在翻转过程中是要变形的，有的变形很 严重，含水率高的粘重土壤变形较小，K≥1.27；对沙质 土，土壤很难成形，犁体通过后立刻堆积，K≤1.27；一 般取K=1。
第二节 犁体曲面的工作原理
一、犁体曲面的类型 二、犁体曲面的的工作原理
一、曲面类型
前面我们已经介绍过，犁铧与犁壁共同组成了 犁体曲面，由于曲面的参数不同、性能不同，犁体 曲面可分为：翻土型、碎土型和通用型（又称：螺 旋型、熟地型、半螺旋型）。
翻土型
通用型 碎土性能增强 翻土性能增强
碎土型
翻土型——犁铧起土角较小，犁胸部平缓，易于引导土垡 上升，但翼部扭曲较为明显，目的在于将上升至曲面顶部 的土垡实现翻扣。这种形式的曲面，土垡的运动轨迹为一 条螺旋线，故又称螺旋犁。他主要用于开荒、深翻、消灭 杂草和病虫害。
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。
B
B’
C
C’
a
A
G A’
D
D’
b
b
当土垡横断面的对角线BD垂直于沟底时，因 A’D’=BC=a, DD’=CD=b, 所以△DA’D’ ∽ △BCD, 因此有：
AD DC DD BD
a
b
b a2 b2
从两面楔到三面楔的工作过程
2、翻垡原理
（1）滚垡
分切土、抬垡、翻垡三个阶段
理想土垡的翻转过程：
a
b
FLASH
因为土垡在翻转过程中是要变形的，为了研究的 方便，我们作了如下假设： 1.土垡块在翻转过程中始终保持矩形断面； 2.始终有一个棱角与沟底相接触，既只有滚动而无滑动。
土垡翻转的目的是为了彻底的翻扣地表杂草和病虫 害，实现土垡的稳定铺放既彻底翻扣是犁体曲面设计和 工作的关键。当土垡翻转结束，土垡在犁通过后又重新 翻回到犁沟中，被称为回垡。是否出现回垡现象主要取 决于曲面的形状，或者说是取决于曲面的设计参数。