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推土板作为推土机的直接工作部件,作业时会受到土壤不同程度的粘附,导致工作阻力增大、生产效率降低,通过优化触土曲面轮廓构型的方式可有效改善推土板的脱附减阻性能。在上述思想的指导下,本文对推土板触土曲面的高效设计做了进一步的研究。 田鼠爪趾内轮廓曲线(即切削面)的复杂变曲率特征可能是田鼠爪趾具有优良脱阻减附性能的基本原因,这就为推土板几何构型及力学性能的优化提供了仿生研究的基础。本文对田鼠九个爪趾的内轮廓曲线进行数据点坐标的采集,利用最小二乘法求取其四次多项式拟合方程,并求出一阶、二阶导数和曲率。基于数据统计特的征值,对其变曲率规律进行分析。 利用 SolidWorks三维制图软件,分别建立以九个田鼠爪趾的内轮廓拟合曲线为准线的九个仿生型推土板-土壤切削模型。将所建模型依次导入 ANSYS/LS-DYNA中,同时设置相关参数进行求解运算。结果表明,准线形式与切削角对推土板的脱附减阻性能均有影响,总体来说准线形式对推土板脱附减阻性能影响大于切削角,其中前右食趾的推土板的水平阻力最小,后右食趾、后左中趾、后左食趾、后左中趾、前右中趾、前左中趾型的推土板水平阻力较小,后左大趾、前右大趾型的推土板垂直阻力较大。以工作阻力最小的前右食趾内轮廓曲线作为仿生型推土板的准线,继续利用 SolidWorks分别建立切削角为50°、55°、60°的圆弧型、摆线型、渐开线型、抛物线型、仿生型推土板-土壤切削模型。将所建模型依次导入 ANSYS/LS-DYNA中进行求解运算。结果表明,仿生型推土板的减阻脱附性能最好,渐开型、抛物线型推土板较优,圆弧型、摆线型推土板较小。 对准线形式为圆弧型、摆线型、仿生型、直线型的推土板进行了不同工作方式下的正交试验,试验结果表明准线形式是影响推土板工作阻力的重要因素,切削角对推土板工作阻力影响较小,其中准线形式为仿生型的推土板减阻能力最好,摆线型次之,圆弧型、直线型推土板减阻能力最差,这与仿真试验结果相似。不同工况下推土板的土壤粘附各异,总体来说准线形式对推土板土壤粘附影响程度大于切削角,其中仿生型推土板的脱土能力最好,圆弧型、摆线型推土板次之,直线型推土板脱土能力最差。