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深松機作為農業機械化生產體系中主要配套機具之一，作業后可加深耕層而不翻轉土壤，打破犁底層，能夠增加土壤的透氣性，減輕土壤侵蝕，從一定程度上提高土壤的蓄水抗旱能力。深松鏟是深松機的關鍵部件，其結構參數與加工工藝水平不僅影響著整機的尺寸和質量，而且在很大程度上影響著深松效果。設備的可靠性和使用壽命，因此深松鏟的強度。剛度研究是深松機設計和制造必不可少的環節。如何快速準確地對深松鏟進行設計和強度校核，并縮短產品設計周期，是擺在設計師面前一個十分棘手的問題。
參數化設計和有限元分析能力，探索了設計農機具的新思路，只要設計人員改變參數，就可使用進行深松鏟的參數化設計，并進行了詳細的有限元分析，從而能夠大大減少深松機研究與設計的工作量，提高產品質量。
深松鏟主要由鏟柱和鏟尖兩部分組成。利用經驗數據完成深松鏟各部分的初步設計，確定其幾何尺寸。公差精度。材料特性。結構原理和裝配關系等特征參數。根據Pro/E的參數化建模技術，在分析了各零部件尺寸參數和約束的基礎上，制造所需要零部件數據庫，利用虛擬裝配技術，根據尺寸約束特性將所需的各零部件裝配成整體，隨后進行干涉檢查和整體檢查。如果在檢查中發現了問題，修改結構或尺寸，直到檢查合格為止。
為尋求鏟柱最優結構形狀，假定深松鏟柱截面形狀有梯形和三角形兩種結構形式，分析不同截面鏟柱的變形及應力情況，如圖所示。
根據生產經驗，翼形鏟尖深松效果較好。Pro/E參數化設計后的鏟尖三維模型如圖所示。
為了模擬深松鏟真實工作情況，須對剛體施加約束，限制其自由度。本研究中在鏟柱的5個螺栓孔及鏟尖與鏟柱相聯結的兩個螺栓孔處分別施加約束，限4個移動自由度以及兩個垂直于孔軸線方向的轉動自由度。
由圖可知，鏟柱的下端，即與鏟尖連接處變形較大，梯形鏟柱最大變形值為 0.078，三角形鏟柱最大變形值為0.024，而兩種形狀鏟柱變形量均較小。
由圖可知，深松鏟尖最大變形處在鏟的尖端部，最大變形值為0.066，越接近后部變形越小。由圖可知，鏟尖在工作過程中最大應力位置在與鏟柱相聯接的第1個螺栓孔前，得到最大應力值為120 MPa，越接近前面尖部的位置所受的應力越小。鏟尖最大應力和變形值均在允許范圍之內，即結構的強度、結構剛度滿足設計要求。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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