仿生双翼通用除草铲的制作方法
【专利摘要】仿生双翼通用除草铲属农业机械【技术领域】，本发明中铲柄工作刃口段上下端分别与铲柄连接段和锄铲安装段固接，锄铲与锄铲安装段下端固接，锄铲具有锄铲尖部弧线D；工作刃口段与铲柄连接段连接断面处刃口截面可采用倒角形式、抛物线形式或正弦曲线形式，工作刃口段前表面刃口的准线具有仿生结构的高斯函数曲线A，其方程式为：本发明兼顾除草和碎土性能，可使除草铲柄工作阻力减少约9%，提高除草铲的入土能力，并使其缠草和伤苗的几率降低。
【专利说明】仿生双翼通用除草铲
【技术领域】
[0001]本发明属农业机械【技术领域】，具体涉及一种具有仿生结构的用于中耕机械的仿生双翼通用除草铲。
【背景技术】
[0002]保护性耕作技术的引入实现了我国农业耕作技术的一次革新，其所取得的成效为我国农业的发展做出了巨大贡献，保护性耕作发展初期采用化学除草剂管理农田杂草，随着杂草抗药性的出现以及保护性耕作使得农田杂草治理难度的加大，因此机械除草替代或者部分替代化学除草势在必行，同时还能减少化学试剂给自然环境带来的污染。中耕除草成为我国农业精耕细作的重要环节之一，中耕除草铲是中耕机具中重要的耕作部件，其中双翼通用铲兼顾了除草和碎土的双重性能，不仅能有效地灭除杂草，同时可以实现播前的土壤疏松，保证作物根系的发育，使作物充分吸收土壤中的养分，在农作物生长期间创造有利的条件是保证高产、稳产不可缺少的有效措施。但传统除草铲存在工作阻力大、缠草等技术问题。
[0003]研究发现，鼢鼠的前足爪趾是其主要的挖掘器官并且具有较强的切挖能力，鼢鼠作为一种土壤洞穴动物常年生活在地下，鼢鼠生活的土壤环境杂草丛生且植物根系发达，鼢鼠能在根系发达的土壤中实现高效切挖，且前足爪趾入土能力强，不缠绕杂草，这与其爪趾的特殊几何结构有关；对鼢鼠前足中趾研究发现，其下表面沿爪趾长度方向的轮廓线具有高斯函数曲线特征，这种结构特征是鼢鼠具有较强挖掘能力的主要原因。因此，将鼢鼠的这种高斯函数曲线特征形式和趾尖弧线的多项式曲线特征分别应用于除草铲铲柄和锄铲的结构仿生设计，能够提高除草铲的入土能力，降低除草铲工作过程中的阻力和减少缠草现象的发生。
【发明内容】
[0004]除草铲的工作阻力来自于在部件工作中对土壤的剪切阻力以及其与土壤的摩擦阻力，导致入土能力低，传统除草铲缠草情况的发生主要是除草铲设计存在缺陷，使得杂草不能顺利掉落，本发明的目的在于提供一种能解决传统除草铲入土能力低、工作阻力大以及缠草的技术问题，且具有高斯函数曲线形铲柄和多项式曲线形锄铲铲刃的仿生双翼通用除草铲。
[0005]本发明由铲柄I和锄铲II组成，其中铲柄I由连接段1、工作刃口段2和锄铲安装段3组成，其中工作刃口段2上端与铲柄连接段I固接，工作刃口段2下端与锄铲安装段3上端固接，工作刃口段2的前表面刃口的作用是土垡破碎、分拨杂草；曲线A、B所构成的曲面能够辅助碎土和使杂草易于滑落；曲线C是为了与曲线A和曲线B相结合，满足整个铲柄弯曲部分的强度；铲柄连接段I上设有连接安装调节孔，锄铲安装段3上设有锄铲安装螺纹孔；锄铲II与锄铲安装段3下端固接，锄铲II具有锄铲尖部弧线D ;工作刃口段2与铲柄连接段I连接断面处刃口的刃口角Ci1为90° ;工作刃口段2下端与锄铲安装段3连接断面处刃口的刃口角 为120° ;工作刃口段2前表面刃口准线具有仿生结构的高斯函数曲线A，其方程式为:
[0006]
【权利要求】
1.一种仿生双翼通用除草铲，由铲柄(I )和锄铲(II )组成，其中铲柄(I )由连接段(I)、工作刃口段⑵和锄铲安装段⑶组成，其特征在于所述的工作刃口段⑵上端与铲柄连接段(I)固接，工作刃口段(2)下端与锄铲安装段(3)上端固接；铲柄连接段(I)上设有连接安装调节孔，锄铲安装段(3)上设有锄铲安装螺纹孔，锄铲(II )与锄铲安装段(3)下端固接，锄铲(II )具有锄铲尖部弧线D ;工作刃口段(2)与铲柄连接段(I)连接断面处刃口的刃口角Ci1为90° ;工作刃口段(2)下端与锄铲安装段(3)连接断面处刃口的刃口角P1为120° ;工作刃口段(2)前表面刃口准线具有仿生结构的高斯函数曲线A，其方程式为:
2.按权利要求1所述的仿生双翼通用除草铲，其特征在于所述的工作刃口段(2)与铲柄连接段(I)连接断面处刃口横向截面或采用抛物线形式，其抛物线方程式为:
f (X) =X2/2 其中:-10mm〈x〈10mm。 工作刃口段(2)与铲柄连接段(I)连接断面处刃口横向截面或采用正弦曲线形式，其正弦曲线方程式为:
f(X)=6sinx 其中:0<X<3I。
3.按权利要求1所述的仿生双翼通用除草铲，其特征在于所述的铲柄(I)中铲柄宽度a与铲柄厚度S的比值为3:1，铲柄宽度a为35mm?45mm ;除草铲总高度H为400mm?550mm ;纟产柄连接段高度H1为100_?200_ ;工作刃口段高度H2为250_?300_ ;锄韦产安装段宽度S1为30mm，锄铲安装螺纹孔间距t为45±0.5mm ;铲柄前伸长度L为200mm?250mmo
4.按权利要求1所述的仿生双翼通用除草铲，其特征在于所述的锄铲尖部弧线D为仿生多项式曲线，其方程式为:
5.按权利要求1所述的仿生双翼通用除草铲，其特征在于所述的锄铲(II)中锄铲翼张角2 Y为50°?80°，碎土角02为22°?42°，切土角β。为22°?25°，隙角ζ为10°，铲翼宽度I 铲翼宽度II d2:铲翼宽度I屯=2:3，铲翼厚度δ为5_，铲胸升角α 2为16°，锄铲工作幅宽度e为385_。
【文档编号】A01B39/18GK103430648SQ201310372716
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月24日 优先权日:2013年8月24日
【发明者】佟金, 王洪昌, 陈东辉, 张智泓, 张清珠, 马云海, 许顺, 孙霁宇, 周江, 陈玉香, 郭丽 申请人:吉林大学