莫兰清，曾德惠，彭翰林，杨 伟，蒲昌华，沈则睿

(湖北民族大学 新材料与机电工程学院，湖北 恩施 445000)

0 引 言

我国农业种植面积广，大部分西南地区是丘陵山区地貌，旋耕机是该地区农业耕作的主要机型[1]。旋耕机通过动力驱动旋耕刀来实现旋耕作业，其质量的优良决定了旋耕作业的工作效率和旋耕机的工作寿命，针对旋耕刀的改良优化一直是设计者研究的重要课题。

旋耕刀的传统设计采用安全系数法，强度比较保守，刀片质量也较大。利用CAD/CAE工具进行数字化设计，通过有限元分析，实现结构尺寸的优化，可以减轻刀具重量、提高切削效率和延长刀具使用寿命。通过NX10.0软件对旋耕刀进行三维建模，利用NX NASTRAN进行有限元分析，对主要参数进行几何优化，为设计新型旋耕刀提供一种有效可靠的方法。

1 旋耕刀的结构和工作原理

旋耕机结构简图如图1所示，旋耕刀位于旋耕部件上，旋耕部件包括刀锟(包括刀轴、刀座或刀盘)和旋耕刀[2]。旋耕刀辊由若干旋耕刀均布地安装在旋耕刀轴上组成, 旋耕刀固定在刀座或刀盘上。旋耕刀主要由侧切面(包括侧切刃)、过渡面(包括过渡刃)、正切面(包括正切刃)组成，如图2所示。旋耕刀轴与水平方向平行，垂直于旋耕机行走方向。微耕作业时，发动机输出动力经侧减速器减速后传递至刀轴，驱动旋耕刀随刀轴转动。旋耕刀的侧切刃首先接触土壤，随着耕深的不断加大，过渡面刃口和正切刃依次切割土壤[3]。

图1 旋耕机结构简图