一种仿生铁锹头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种仿生铁锹头。
【背景技术】
[0002]铁锹，一种农具，用于耕地、铲土等。然而，在使用过程中，铁锹头存在挖掘阻力大、易磨损、易黏土、使用寿命短等问题。目前，人们多是通过对铁锹头涂抹喷漆、表面硬化等来改善上述情况。但是，这些方法都不能从根本上很好的解决这些问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目是提供一种仿生铁锹头，本发明从铁锹的外观形貌入手，涉及铁锹内表面走势、外表面形貌、锹头尖端等的设计，来解决铁锹的挖掘阻力大、容易磨损等问题。
[0004]鸵鸟具有稳健、持久的高速奔跑能力，持续奔跑速度约50?60公里/小时，并可持续约30分钟。鸵鸟足趾甲作为主要触沙部位之一，起到固沙、限流和增大推力作用。从鸵鸟足趾甲的结构可以看出，鸵鸟足趾甲有四个明显的结构特征，包括趾尖平面区域、内凹槽区域、背部倒三角结构以及侧凹槽区域。前部平面区域近似于一个三角形，触沙时，三角形平面区域对沙土具有压实作用；入沙过程中，三角形尖端降低入沙阻力，易于入沙；入沙后，沙土的作用力在该平面上可以形成向前的合力，有利于增大牵引力。内凹槽区域在触沙时可以使沙土紧固聚集于此，产生临时“固结体”，有固沙、限流及防滑作用。背部倒三角结构表面光滑，并具有特殊的圆弧结构，可以使足趾甲平滑的进入沙土，减小对沙土的扰动，降低入土阻力。另外，鸵鸟跗跖骨及第III足趾背面单层叠合排列着鳞片，鳞片表面纵向纹络明显，易于提高鳞片耐沙磨损性能；趾背鳞片使扎入沙地中的第III趾通过趾甲起定位防滑的作用。
[0005]本发明具有内表面、外表面和锹头尖端，内表面成内凹型，内表面是由第一曲线沿着第二曲线扫掠而成，内表面和外表面的中间脊线走势满足第二曲线；锹头尖端形貌满足第三曲线；第一曲线两端点与第三曲线的三个端点投影相连形成铁锹的轮廓曲线；曲线方程分别满足:
[0006]第一曲线:y= -0.0007x2+0.1518x+55.294，其中:5<x<215 ；
[0007]第二曲线:y= 12.812e°.°667x，其中:10<x<45 ；
[0008]第三曲线:y= -2X 10 6χ4+0.0003χ3+0.0234χ2-1.7435χ+54.859 ;其中:-35<χ<95 ；
[0009]从中间脊线向两侧轮廓线，锹头厚度成线性减小。
[0010]外表面的脊线两侧均匀分布宽度、深度、长度相等的沟槽。
[0011]每个沟槽的宽度与一侧紧邻的外表面宽度比是1:3。
[0012]本发明有益的效果是:
[0013]1、揪头尖端利于固着、定位防滑，提尚铁揪入土性能；内表面易固土，提尚了铁揪的包土性能；外表面形貌利于降低铁锹的挖掘阻力，且均匀分布的沟槽有利于提高铁锹的耐磨性能，降低磨损程度。
[0014]2、本发明与传统的铁锹相比:入土阻力降低86%，耐磨性能显著提高。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的立体图。
[0016]图2为本发明的主视图。
[0017]图3为本发明的背面图。
[0018]图4为本发明的侧视图。
[0019]图5为本发明的俯视图
[0020]其中:1-内表面；2_锹头尖端；3_第一曲线；4_外表面；5_第三曲线；6-沟槽；7-第二曲线。
【具体实施方式】
[0021]请参阅图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例具有内表面1、外表面4和锹头尖端2，内表面1成内凹型，内表面1是由第一曲线3沿着第二曲线7扫掠而成，内表面1和夕卜表面4的中间脊线走势满足第二曲线7 ;锹头尖端2形貌满足第三曲线5 ;第一曲线3两端点与第三曲线5的三个端点投影相连形成铁锹的轮廓曲线；曲线方程分别满足:
[0022]第一曲线3:y = -0.0007x2+0.1518x+55.294，其中:5<x<215 ；
[0023]第二曲线7:y = 12.812e0.0667x，其中:10<x<45 ；
[0024]第三曲线5:y = -2X10 6χ4+0.0003χ3+0.0234χ2-1.7435χ+54.859，其中:-35<χ<95 ；
[0025]加上如图5所示，从中间脊线向两侧轮廓线，锹头厚度成线性减小。
[0026]如图3所示，外表面4的脊线两侧均匀分布宽度、深度、长度相等的沟槽6。每个沟槽6的宽度与一侧紧邻的外表面4的宽度比是1:3。
[0027]锹头左右两侧结构对称，在本实施例中，锹头左右两侧的横向长度是20cm，中间脊线的纵向长度是25cm。锹头尖端的第三曲线5的切线相交角度是63°。锹头中间脊线上厚度是0.6cm，从中间脊线向两侧轮廓线，锹头厚度成线性减小到0.2cm，如图5所示。
【主权项】
1.一种仿生铁锹头，具有内表面(1)、外表面(4)和锹头尖端(2)，其特征在于:内表面(1)成内凹型，内表面⑴是由第一曲线⑶沿着第二曲线(7)扫掠而成，内表面⑴和外表面(4)的中间脊线走势满足第二曲线(7);锹头尖端(2)形貌满足第三曲线(5);第一曲线(3)两端点与第三曲线(5)的三个端点投影相连形成铁锹的轮廓曲线；曲线方程分别满足:第一曲线(3):y = -0.0007x2+0.1518x+55.294，其中:5<x<215 ；第二曲线(7):y = 12.812e°'°667x，其中:10<x<45 ；第三曲线(5):y = -2X10 6χ4+0.0003χ3+0.0234χ2_1.7435x+54.859，其中:_35〈x〈95。2.根据权利要求1所述的一种仿生铁锹头，其特征在于:从中间脊线向两侧轮廓线，锹头厚度成线性减小。3.根据权利要求1所述的一种仿生铁锹头，其特征在于:所述外表面(4)的脊线两侧均匀分布宽度、深度、长度相等的沟槽。4.根据权利要求1所述的一种仿生铁锹头，其特征在于:每个沟槽￠)的宽度与一侧紧邻的外表面宽度比是1:3。
【专利摘要】本发明公开了一种仿生铁锹头，具有内表面、外表面和锹头尖端，内表面成内凹型，内表面是由第一曲线沿着第二曲线扫掠而成，内表面和外表面的中间脊线走势满足第二曲线；锹头尖端形貌满足第三曲线；第一曲线两端点与第三曲线的三个端点投影相连形成铁锹的轮廓曲线；第一曲线：y＝-0.0007x2+0.1518x+55.294，其中：5<x<215；第二曲线：y＝12.812e0.0667x，其中：10<x<45；第三曲线：y＝-2×10-6x4+0.0003x3+0.0234x2-1.7435x+54.859；其中：-35<x<95；本发明与传统的铁锹相比：入土阻力降低86％，耐磨性能显著提高。
【IPC分类】A01B1/02
【公开号】CN105359641
【申请号】CN201510702894
【发明人】张锐, 韩佃雷, 马松松, 李建桥
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月24日