阅读说明：本技术 深松铲仿生鲨鱼皮表面结构的设计 (Design of bionic sharkskin surface structure of subsoiler ) 是由 骆通运 解加庆 张军昌 陈军 周天丰 衣杰 崔轶立 于 2019-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种深松铲仿生鲨鱼皮表面结构的设计,包括仿生鲨鱼非光滑表面凸起建模方法,缩放比例以及与深松铲铲面接触的排布方向,其特征在于：具有一定尺寸要求和形状要求的仿生鲨鱼皮表面。仿生鲨鱼皮表面结构与深松铲表面以一定的方向贴合,本发明的优点有：提取了鲨鱼皮的表面特征,减小了深松铲与土壤接触的正压力,对土壤具有一定的导向性降低了深松耕的摩擦损耗。(The invention discloses a design of a surface structure of a bionic sharkskin of a subsoiler, which comprises a bionic shark non-smooth surface bulge modeling method, a scaling and an arrangement direction in contact with a surface of the subsoiler, and is characterized in that: has a bionic shark skin surface with certain size and shape requirements. The bionic sharkskin surface structure is attached to the surface of the subsoiler in a certain direction, and the bionic sharkskin subsoiler has the advantages that: the surface characteristics of the sharkskin are extracted, the positive pressure of the subsoiler in contact with the soil is reduced, a certain guidance is provided for the soil, and the friction loss of subsoiling is reduced.)

深松铲仿生鲨鱼皮表面结构的设计

技术领域

本发明为一种深松铲仿生鲨鱼皮表面结构的设计，涉及土壤深松技术领域，尤其是涉及一种仿生鲨鱼皮结构的非光滑表面设计与耦合技术。

技术背景

深松耕地可以加深更耕层，改善土壤结构并疏松通气。深松不会翻转土层，使得土壤表面的植被依然处于土壤表面的位置，有利于保护土壤避免土壤被过快风蚀。深松可以提高蓄水能力，深松土壤的蓄水能力是浅耕的2倍，可使不同类型土壤透水率提高5-7倍。采用深松铲进行深松耕可以提高土壤的蓄水能力，有利于缓解地表径流对土壤的冲刷。但是深松铲在土壤下受到的阻力达到3000N，因此一般情况需要功率较大的拖拉机配合深松铲进行作业。深松耕明显的不足之处就是由于土壤的阻力而过于耗费能源。

鲨鱼表面鳞片为盾鳞，是由一个髓腔上覆象牙质构成，外面再包一层珐琅质。具有自清洁和减阻的功能。仿生鲨鱼皮泳衣具有非常明显的减阻特性。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提供了一种深松铲仿生鲨鱼皮表面结构的设计，其具有降低土壤正压力，引流土壤，自清洁表面的优秀性质。即使由于长期的磨损导致表面非光滑凸起磨损，仍然可以作为普通深松铲进行使用，不会对土壤或机械造成损害。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：鲨鱼表面结构特征提取，鲨鱼表面结构处理。其特征在于：鲨鱼表面结构和深松铲表面结构均使用Solidworks建模软件进行建模，通过Solidworks装配体模块进行鲨鱼表面的阵列和装配。

进一步，所述的鲨鱼表面特征提取通过激光共聚焦显微镜进行测量并获取表面结构的主要参数。

进一步，所述鲨鱼表面结构处理包含结构参数在Solidworks软件中的绘制以及特征原则。通过matlab软件的曲线拟合获得单个鲨鱼皮沿鲨鱼游动正方向即横截面的轮廓多项式拟合公式：

，定 义域为[0,210]。纵截面的高斯曲线拟合公式为：

，定 义域[0,110]。通过Solidworks草图方程式驱动曲线进行方程式驱动的曲线的绘制，并且注 明定义域和值域。两个正交方向的曲线全部绘制完毕，进行扫描特征。选择轮廓方位保持法 向不变。

进一步，所述鲨鱼表面结构处理包括表面结构的缩放；在Solidworks中选择缩放比一共为0.025；即先将尺寸缩放为微米级别的1:1,之后放大25倍与深松铲表面进行耦合。

进一步，所述鲨鱼表面结构处理包括排布方向为正对铲面的水平方向在铲面上的投影方向。

进一步，所述鲨鱼表面结构处理包括线性阵列一共阵列5*5个；其中一个方向为纵截面方向，一个方向为横截面方向。

进一步，所述鲨鱼表面结构处理包括装配图中线性阵列；线性阵列的方向为水平的速度方向为沿着垂直铲面方向的投影方向；线性阵列的个数以覆盖将深松铲表面覆盖完全为标准。通过拉伸切除去除多余的仿生鲨鱼表面；需要补充一点，本发明使用深松铲为JB/T9788-1999国标深松铲和深松铲柄，且仿生表面结构与深松铲铲面完全固定无相对位移。

该发明的有益之处是：为了减粘降阻提出了一种全新的表面非光滑凸起，大胆的运用了仿生的方法进行建模与实验；可以极大地降低土壤与铲面的正压力值进而减小土壤对深松铲表面的阻力；将鲨鱼皮仿生运用到土壤的减阻中提高了深松耕地效率。

附图说明

图1为仿生鲨鱼皮的表面结构图；

图2为本发明的装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。如图1和图2所示，本发明所述的一种深松铲仿生鲨鱼皮表面结构的设计，仿生鲨鱼皮非光滑表面，和国标双翼深松铲其特征在于：通过SLM150金属3D打印机进行增材制造，表面粗糙度加工。表面结构的排布方向沿着水平方向在各个铲面的投影方向排布。在国标深松铲铲柄的带动下进行运动。固定连接为普通螺栓连接。

当深松铲在土壤中进行运动的过程中，土壤沿着深松铲表面仿生鲨鱼皮的排布方向运动。仿生鲨鱼皮表面会减少土壤与铲面的接触面积从而减小正压力，并且对土壤具有一定的导向性。因此仿生鲨鱼皮表面的深松铲在运动的过程中既有国标深松铲本身具有的功能，又能够减少深松铲和土壤的接触面积。实现了减阻功能。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。