第４１卷第１期佳木斯大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．１２０２３年０１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｍｕｓｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｊａｎ．２０２３文章编号：１００８－１４０２（２０２３）０１－０１０６－０４犁体曲面的数学模型及程序化辅助设计①张春燕１，乔印虎１，辛楠１，姜春霞１，易克传１，何春霞２（１．安徽科技学院机械工程学院，安徽滁州２３３１００；２．南京农业大学工学院，江苏南京２１００３１）摘要：犁体曲面形状对土壤、作物品质和产量等均具有重要的影响，研究了基于水平元线法设计犁体时，导曲线等精确性的重要性和快速修改等问题，提出依据绘图思路建立曲线形成过程的几何关系数学模型，应用Ｍａｔｌａｂ＆Ｏｒｉｇｉｎ辅助编程获得拟合精确线条的拟合点或拟合关系模型，将获得的拟合数据导入ＣＡＴＩＡ软件生成犁体曲面模型。结果表明程序法辅助求解数学模型获得的犁体曲面模型精确且易于修改，从而达到对犁体曲面快速优化设计的目的。关键词：犁体曲面；程序化辅助设计；ＣＡＴＩＡ＆ＭＡＴＬＡＢ＆Ｏｒｉｇｉｎ；数学模型中图分类号：Ｓ２２２．１文献标识码：Ａ０引言犁体曲面性能的优劣对铧式犁的工作质量和能源消耗都有较大的影响，据统计，耕地所消耗的能量约占田间作业总能量的一半［１－２］。因此，犁体曲面的设计称为国内外农业机械研究的焦点之一。随着计算机科技及工程软件的发展，大部分采用了几何动线法并应用ＵＧ等三维软件进行计算机辅助建模［３－７］，针对特殊线条、结构等进行分析或参数化建模［８－１１］，通过试验等研究犁耕对果实品质［１２］、作物产量［１３］等影响，再次证明犁体曲面设计的重要性。但是，关于犁体曲面的数学模型、快速化设计等方面的报道几乎没有［１４－１６］。以导曲线参数、元线角变化规律等影响犁体曲面关键因素为基础建立其几何关系数学模型，并结合ＭＡＴＬＡＢ等辅助编程实现较快速、精确的设计犁体曲面。１犁体曲面数学模型犁体曲面主要参数：耕深ａ，宽深比ｋ，铧刃起土角ε，元线初角θ０，直线段长度Ｓ，导曲线上端点切线与铅垂线的夹角Δε。１．１导曲线几何关系数学模型导向曲线位置确定如图１（１）所示，选择元线初角θ０做铧刃线所在直线，导向曲线位置在垂直于铧刃线的平面上，当该平面在距铧尖刚好等于铧刃长度ｌ时，为翻土型犁体，当该垂面位于距铧尖２ｌ／３处时，为碎土型犁体。以导向...
