刘进宝，李清超，郑 炫，王子龙

（1.新疆农垦科学院机械装备研究所，新疆 石河子 832000；2.石河子大学机械电气工程学院）

0 引言

耕作的主要目的是通过深耕和翻扣土壤，疏松板结土壤层，改善土壤结构，为作物的生长创造适宜土壤环境。耕作部件的设计水平决定了其工作性能，直接影响作业质量和工作油耗。当前尚未建立成熟的土壤与耕作部件之间准确的理论联系，多是经验设计法或将耕作部件参数和耕地工艺过程联系起来的半经验半理论法[1]。本文从耕作部件理论研究，耕作部件与土壤相互作用研究，耕地机械仿生设计，与农艺融合设计方法等方面总结，为耕作部件的优化设计提供参考。

1 耕作部件与土壤相互作用研究

1.1 土壤耕作力学相关研究

在土壤宏观力学结构的尺度特征方面，相关研究通过粒间联结数，热扩散系数中间量进行实验获得了剪切强度与容重和含水率之间的关系模型，在干容重一定条件下，剪切强度随含水量呈负指数形式逐渐减小。含水率一定条件下，围压大时干容重对剪切强度影响不明显，围压小时干容重与剪切强度呈递增关系。有关研究表明剪切破坏是土壤在耕作时主要的破坏形式。剪切强度取决于粘结力和内摩擦力，此外，耕作部件表面和土壤还存在附着力和摩擦力。旱作耕田含水量为35%~60%，低于塑限，是适合耕作的。在土壤塑性研究方面，发现弯曲即峰值力较小且能量消耗较少，犁体曲面对土壤的破坏形式主要是剪切失效[2-4]。……