以仿生钩形深松铲和圆弧形深松铲为研究对象,采用通用显式非线性动力分析的有限元程序ANSYS/LS-1DYNA分析了深松铲在切削土壤过程中,深松深度和前进速度对深松耕作阻力的影响,并分析了仿生钩形深松铲的减阻效果。为了验证有限元分析方法的可行性,对两种深松铲进行了室内土槽的耕作阻力验证试验。结果表明,通过有限元法模拟出的深松铲耕作阻力与室内土槽试验所测定的结果具有相同的变化趋势,利用有限元法可以分析深松铲的工作性能,并且仿生钩形深松铲的耕作阻力明显低于圆弧形深松铲。
深松作业存在的主要问题是耕作阻力大。深松机中深松铲作为重要部件,其形状和结构参数直接影响着深松作业的牵引阻力及作业质量等。通过推拉力计测量了鸭掌形铲在不同入土深度时的耕作阻力;通过变换不同铲形的耕作试验,测量了现有凿形铲、鸭掌形铲、翼形铲在入土深度为35cm时的耕作阻力。结果表明:牵引阻力随着鸭掌形铲入土深度的增大而增大,因为土壤硬度随着土层深度的增加而增大,所以在10~20cm的土层中对深松铲的阻力较小,深松铲在20~30cm的土层中的阻力有较大增加,在30~40cm的土层中阻力增加幅度更大,其规律符合二次曲线。

深松铲尖在犁底层深松作业时，受到该土层强烈的磨粒磨损，影响了农业生产效率，造成了不必要的材料损耗和能源浪费。目前国内外对农机部件通过表面处理来提高耐磨性的研究较少，因此从耐磨材料和冶金强化手段来研究其耐磨性有很大的研究空间。 本文以等离子弧的性质为理论基础，以堆焊为强化手段，利用等离子弧对蠕墨铸铁材质的国产深松铲尖进行Fe90铁基自熔性合金粉末堆焊处理。