野猪头部三维几何模型逆向工程研究

野猪具有拱土觅食的行为学特性,经过长期的进化优化,野猪头部具有了独特的几何形状。在农业工程作业中,由于土壤对机具的阻力,使得触土部件的工作阻力增大,并使能耗增加,机械磨损加剧。本论文基于仿生学理论,以逆向工程为手段,采用仿生改形的方法对起垄器的铲面进行了仿生研究,为设计出具有减阻效果的起垄器铲面提供仿生学信息。 本论文研究以野猪为主要仿生研究对象,采用3D SCANNER非接触式扫描仪对野猪头部进行了三维点云的获取,利用UG/Imageware对点云进行了重构,应用CATIA重建了野猪头部三维几何模型,并对模型的特征化参数进行了提取和分析。 在室内土槽中进行了起垄器阻力的正交试验得出:1、土壤对起垄器的平均阻力为250N;2、影响土壤对起垄器运动阻力的因素按主次关系分别为灭茬机的工作状态、土壤的含水量、拖拉机的档位。根据对重建后的野猪头部三维几何模型特征曲线及曲面进行分析所得到的几何数据和普通起垄器铲面的轮廓尺寸,设计出了仿生起垄器的铲面。根据起垄器阻力试验得到的数据和约束条件,利用有限元分析软件ANSYS对普通和仿生两种起垄器铲面进行了有限元模拟分析。结果表明:模仿野猪头部曲面形状的仿生起垄器铲面,在起垄时所受应力与普通起垄器铲面所受应力相比降低了13%左右。可见,根据野猪头部触土曲面几何特性设计出的仿生起垄器铲面的工作性能要优于普通起垄器的铲面。 本论文研究以逆向工程技术为手段,得出的野猪头部三维几何模型及其分析提取出的特征化参数,以及应用野猪头部特征化几何参数采用仿生改形方法设计出的仿生起垄器铲面,均为起垄器和其它农业机械的触土部件进行更加深入的仿生研究奠定了坚实的基础。