[发明专利]一种仿生铁锹头

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿生铁锹头。

背景技术

铁锹，一种农具，用于耕地、铲土等。然而，在使用过程中，铁锹头存 在挖掘阻力大、易磨损、易黏土、使用寿命短等问题。目前，人们多是通过 对铁锹头涂抹喷漆、表面硬化等来改善上述情况。但是，这些方法都不能从 根本上很好的解决这些问题。

发明内容

本发明的目是提供一种仿生铁锹头，本发明从铁锹的外观形貌入手，涉 及铁锹内表面走势、外表面形貌、锹头尖端等的设计，来解决铁锹的挖掘阻 力大、容易磨损等问题。

鸵鸟具有稳健、持久的高速奔跑能力，持续奔跑速度约50～60公里/小时， 并可持续约30分钟。鸵鸟足趾甲作为主要触沙部位之一，起到固沙、限流和 增大推力作用。从鸵鸟足趾甲的结构可以看出，鸵鸟足趾甲有四个明显的结 构特征，包括趾尖平面区域、内凹槽区域、背部倒三角结构以及侧凹槽区域。 前部平面区域近似于一个三角形，触沙时，三角形平面区域对沙土具有压实 作用；入沙过程中，三角形尖端降低入沙阻力，易于入沙；入沙后，沙土的 作用力在该平面上可以形成向前的合力，有利于增大牵引力。内凹槽区域在 触沙时可以使沙土紧固聚集于此，产生临时“固结体”，有固沙、限流及防滑 作用。背部倒三角结构表面光滑，并具有特殊的圆弧结构，可以使足趾甲平 滑的进入沙土，减小对沙土的扰动，降低入土阻力。另外，鸵鸟跗跖骨及第 Ⅲ足趾背面单层叠合排列着鳞片，鳞片表面纵向纹络明显，易于提高鳞片耐 沙磨损性能；趾背鳞片使扎入沙地中的第Ⅲ趾通过趾甲起定位防滑的作用。

本发明具有内表面、外表面和锹头尖端，内表面成内凹型，内表面是由 第一曲线沿着第二曲线扫掠而成，内表面和外表面的中间脊线走势满足第二 曲线；锹头尖端形貌满足第三曲线；第一曲线两端点与第三曲线的三个端点 投影相连形成铁锹的轮廓曲线；曲线方程分别满足：

第一曲线：y＝-0.0007x²+0.1518x+55.294，其中：5<x<215；

第二曲线：y＝12.812e^0.0667x，其中：10<x<45；

第三曲线：y＝-2×10^-6x⁴+0.0003x³+0.0234x²-1.7435x+54.859；其中： -35<x<95；

从中间脊线向两侧轮廓线，锹头厚度成线性减小。

外表面的脊线两侧均匀分布宽度、深度、长度相等的沟槽。

每个沟槽的宽度与一侧紧邻的外表面宽度比是1:3。

本发明有益的效果是：

1、锹头尖端利于固着、定位防滑，提高铁锹入土性能；内表面易固土， 提高了铁锹的包土性能；外表面形貌利于降低铁锹的挖掘阻力，且均匀分布 的沟槽有利于提高铁锹的耐磨性能，降低磨损程度。

2、本发明与传统的铁锹相比：入土阻力降低86％，耐磨性能显著提高。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的背面图。

图4为本发明的侧视图。

图5为本发明的俯视图

其中：1-内表面；2-锹头尖端；3-第一曲线；4-外表面；5-第三曲线；6- 沟槽；7-第二曲线。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例具有内表面1、外 表面4和锹头尖端2，内表面1成内凹型，内表面1是由第一曲线3沿着第二 曲线7扫掠而成，内表面1和外表面4的中间脊线走势满足第二曲线7；锹头 尖端2形貌满足第三曲线5；第一曲线3两端点与第三曲线5的三个端点投影 相连形成铁锹的轮廓曲线；曲线方程分别满足：

第一曲线3：y＝-0.0007x²+0.1518x+55.294，其中：5<x<215；

第二曲线7：y＝12.812e^0.0667x，其中：10<x<45；

第三曲线5：y＝-2×10^-6x⁴+0.0003x³+0.0234x²-1.7435x+54.859，其中： -35<x<95；