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水田土壤旋耕技术作为耕整地技术的重要组成部分,能够覆盖杂草、肥料,防止病虫害,为播种、作物生长和田间管理提供条件。随着我国可持续型生态农业大政策的实施,将农机与农艺相结合,对旋耕作业要求越来越高。现阶段我国旋耕作业主要存在以下问题:耕深不足、关键部件缠草严重、消耗功率大、抛土性能不足等。针对以上问题,本文对旋耕机的关键部件——旋耕刀进行设计。本文以东北地区耕作土壤为背景条件进行研究。首先,综合国内外多种旋耕刀的结构特点及研究方法,设计出两种新型旋耕刀具——覆土埋草刀、抛土刀。同时利用土壤物理学、土壤粘性力学理论对土壤颗粒进行研究,简化土壤力学模型,并得出相关土壤物理参数。在此基础上,运用离散元素法以及其仿真软件EDEM进行旋耕性能对比试验和抛土性能对比试验,以检验新型刀具的作业情况。最后,结合有限元素法及其仿真软件ANSYS对刀具进行强度校核(静力学分析及动力学模态分析),以进一步改进刀具结构。具体工作如下:(1)旋耕刀的理论分析本文主要通过查阅国内外多种旋耕刀研究方法及现状,对旋耕刀进行理论研究,为新型旋耕刀整体设计提供理论依据;(2)新型旋耕刀具的设计本文运用力学理论分析、数值分析计算、计算机仿真技术设计出两种新型旋耕刀具——覆土埋草刀、抛土刀。覆土埋草刀可增大耕作深度,提高作业质量,防止运动过程中缠草现象的发生;抛土刀可大大提高刀具的抛土性能,拓展旋耕作业应用场合(如:筑梗作业)。在此基础上,运用计算机三维软件绘制出刀具的三维图纸;(3)土壤颗粒及其参数的研究本文以东北水田地区耕作土壤为研究对象,运用土壤物理学、土壤粘性力学的知识及理论,合理简化土壤颗粒运动过程中的受力模型,并得出土壤相关物理参数,为下一阶段运动仿真提供数据支持;(4)离散元素法EDEM旋耕作业虚拟仿真本文运用离散元EDEM分别对覆土埋草刀及抛土刀进行性能对比试验。并根据土壤粒子的运动及受力情况,反推出刀具在运动过程中受力;(5)有限元素法ANSYS刀具强度校核本文将EDEM虚拟仿真结果分析的相关数据进行转化,得出刀具运动过程中受力情况。在此基础上,运用有限元素法及其仿真软件ANSYS对刀具进行强度校核(静力学分析及动力学模态分析),找到最大应力及变形位置,以进一步改进刀具结构。