Resumen

Un escarabajo estercolero muy eficiente en la excavación del suelo posee una intrincada curva de contorno exterior en el diente final de su pata delantera. Este estudio se ha llevado a cabo basándose en la evidencia de que esta curva especial del contorno exterior tiene el potencial de reducir la resistencia a la penetración en el suelo y podría mejorar la eficiencia de la excavación del suelo. Una rueda dentada es un implemento agrícola típico para la impresión del suelo, para aumentar su eficiencia de trabajo; se utilizó el enfoque de la estructura geométrica biónica para optimizar la forma innovadora de la rueda dentada de impresión. Se extrajeron las características del diente de la pata delantera del escarabajo pelotero y se estudiaron mediante la técnica de detección de bordes. A continuación, esta curva especial del contorno exterior se modeló mediante una función polinómica de nueve órdenes y se utilizó para el diseño innovador de la impresión del borde de corte del diente. Se fabricaron tanto los dientes convencionales como los biónicos, y se realizaron pruebas de tracción en un cubo de tierra. Tomando como índices de evaluación la fuerza de tracción requerida y el volumen de la microcuenca impresa, se compararon e investigaron la eficacia y la calidad de funcionamiento de las diferentes ruedas dentadas. Los resultados indican que, en comparación con la rueda dentada convencional, la rueda dentada biónica posee una mejor propiedad de reducción de la resistencia al avance contra el suelo y, al mismo tiempo, puede mejorar la calidad de la impresión del suelo aumentando el volumen de la microcuenca creada.

• Materias:Método de elementos finitos Ingeniería biomédica Biomecánica Huesos Prótesis
• Subjects:Finite element method Biomedical engineering Biomechanics Bones Prostheses
• Palabras claves:curva de contorno exterior, escarabajo pelotero, rueda dentada, extremo de la pata delantera, estructura geométrica biónica, calidad del suelo, contorno exterior especial, fuerza de tiro necesaria, apero agrícola típico, rueda dentada convencional
• Keywords:outer contour curve, dung beetle, toothed wheel, foreleg end, bionic geometrical structure, quality of soil, special outer contour, required draft force, typical agricultural implement, conventional toothed wheel