于圣洁，刘元义，胥备，杨书搏，张悦，杨超

(山东理工大学农业工程与食品科学学院，山东淄博，255000)

0 引言

设施农业作为现代农业的重要组成部分，并随着我国农业技术的发展[1]，设施农业体量已经达到世界第一，约占世界设施农业的80%[2]，但是也存在诸多不足，如潮湿环境加之长期的重茬种植，导致细菌及虫卵孳生，引发严重的病虫害现象[3]。铧式犁深翻作业可有效防治病虫害[4]，但铧式犁的翻垡特性导致耕作时土壤会有侧移[5]，设施农业中空间较小且有立柱墙壁等障碍物的限制，难以使用普通铧式犁。所以设施农业中耕整作业大多采用旋耕法[6]，其耕作深度一般不超过20 cm，难以达到深翻的目的[7]。因此，需设计一种耕作后土垡无侧移的就地翻土犁[8]。

对于“正面犁”“横排犁”等原沟翻转概念犁体，马廷玺翻译了美国专利“土垡原地翻转横排犁”[9]；王梦熊翻译莫斯科哥略契金农业生产工程学院设计研制的“正面犁”[10]；王世学一等设计了一种双铧对称式的犁体[11-13]；佳木斯工学院尤玉锴推测土垡运动规律设计了一种螺旋式犁体曲面及一种横排犁[13]等。土壤在很大程度上影响农业机械，其物理性质的一些微小变化都将引起土壤耕作机械结构整体或部分的改变[14-15]。在设计土壤作业机械或是对现有机械进行改进时，必须重视农业机械对土壤的力学研究[16]。离散单元法模拟可以描述土壤的力学行为，李博[17]运用离散元法对深松铲进行了研究，黄玉祥等[18]基于离散元分析了深松铲的扰动行为，赵吉喆[19]采用离散元法对马铃薯挖掘铲进行了仿真试验。……