农业机械学报

作者：王海翼，纪中良，赵玄，尤泳，王德成，方宪法

单位：中国农业大学,山东五征高北农牧机械有限公司,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业机械化科学研究院集团有限公司,

关键词：青饲料;切碎弯刀;刀形;仿生;结构参数;组合

基金：国家重点研发计划项目(2022YFD2001905)、 山东省重大科技创新工程项目(2022CXGC020704-01)和财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系项目（CARS-34）

针对现有平板直刀式切碎刀具作业时滑移严重、切碎均匀性差、作物适应性差等问题，基于河狸下门齿的功能结构特性，采用三维激光扫描及计算机辅助处理的逆向工程技术，提取河狸头骨模型并拟合下门齿特征曲线，依此设计一种仿生青饲料切碎刀具。在构建河狸下门齿仿生耦元结构表征模型的基础上，通过理论分析确定下门齿钳住角、楔角、滑切角与生物切割行为的运动和受力关系，建立刀刃斜切和稳定滑切模型，得出稳定切割过程河狸下门齿结构特征与降阻减滑的响应机制，建立侵彻物料切割受力模型，对刀头受力特性进行理论分析，得出楔角与刀头受力及强度的影响规律。分段表征河狸下门齿功能结构，并以此设计切碎刀形。为确定刀形最佳结构参数，以标准草长率、斜茬率和破节率为试验指标，采用四因素五水平正交试验研究切碎刀刀形关键参数对青饲料切碎效果的影响，台架试验结果表明，当钳住角为46°、内滑切角为31°、外滑切角为67°、楔角为28°时，标准草长率为95.84%、斜茬率为2.84%、破节率为95.46%。在台架试验确定的最佳结构参数条件下，以标准草长率、斜茬率和破节率为试验指标，分别对黑麦草、全株青贮玉米和甜高粱开展田间收获验证试验，试验结果表明：当作业参数为工作速度6km/h、喂入量8kg/s时，额定负载下，黑麦草平均标准草长率为91.95%、平均斜茬率为3.31%、平均破节率为96.11%;全株青贮玉米平均标准草长率为95.62%、平均斜茬率为3.81%、平均破节率为96.32%;甜高粱平均标准草长率为92.60%、平均斜茬率为4.06%、平均破节率为96.03%，各项性能指标均符合国家行业标准。

来源：2025年第6期

《农业机械学报》期刊编辑部

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