推土机作为在工程和农业领域中应用较为广泛的机械设备,由于在克服土壤切削阻力过程中消耗功率的占比过高,从而降低了生产效率,造成大量能源浪费。而推土板是推土机在工作过程中与土壤进行交互作用的直接工作部件,其触土曲面形状会对土壤切削阻力有直接影响。自激振动式推土板触土曲面与被切削土壤之间振动参数的合理匹配也可改善推土板的脱附减阻性能。结合共振效应对自激振动式推土板触土曲面几何结构优化是减小工作阻力、改善土壤脱附效果、降低整机能源消耗的重要途径。首先对土槽土壤的物理参数和振动特性参数进行了测试。在获得土壤第一阶固有频率及对应阻尼比的基础上,以单自由度推土板-土壤振动切削系统的位移-位移幅频特性曲线为理论指导,对共振能量分布进行分析,确定了用于指导振动切削机具设计的共振区范围。然后根据测定的土壤第一阶固有频率以及共振区能量占比分布,从幅频特性曲线上选取了具有代表性的6个频率作为推土板触土曲面的设计冲击频率,以正弦几何波的形式叠加在基底抛物线型推土板上,设计并制作了18种具有6种不同冲击频率、3种不同幅值的抛物线型自激振动式推土板模型。最后对这些推土板的土壤切削过程分别进行了有限元仿真分析和土槽全面试验,探究基于共振效应和自激振动原理的推土板触土曲面几何结构减阻设计的可行性和具体方法,以及不同自激振动式推土板的减阻脱附规律。通过有限元分析发现推土板触土曲面冲击频率相较于幅值对推土板的减阻性能影响更大,在冲击频率为共振点29Hz、幅值为2mm减阻性能最好,并且呈现出冲击频率远离共振点时减阻效果下降的趋势。通过土槽全面试验发现大部分抛物线基底自激振动式推土板相较于抛物线型推土板都具有良好的减阻效果,减阻率为0.63%～14.68%,同时也出现了部分阻力增大的现象。在冲击频率相同时幅值为1mm和2mm的推土板减阻效果较好,平均减阻率分别为4.18%和4.67%;在幅值相同时冲击频率为29Hz的推土板减阻效果最好,平均减阻率为9.47%。推土板工作阻力折线图与幅频特性曲线变化趋势一致,并且冲击频率位于共振区范围内的推土板减阻效果较好。此外,土壤粘附主要集中在推土板的铲尖位置,其中幅值为1mm和2mm的推土板触土曲面土壤粘附情况较好,而幅值为3mm的推土板触土曲面土壤粘附情况较为严重。并且随着冲击频率的变大,推土板触土曲面土壤粘附情况总体呈现出逐渐严重的趋势,但在共振区附近的推土板土壤粘附相对较少。通过对有限元仿真分析和土槽试验工作阻力结果极差分析,可初步证明冲击频率对工作阻力的影响大于幅值对工作阻力的影响,且频率为29Hz、幅值为2mm的推土板工作阻力最小;根据方差分析结果可知幅值和冲击频率对推土板工作阻力均有显著性影响,显著性水平均达到了0.01;通过仿真与试验的工作阻力结果对比显示,两种方法的工作阻力变化趋势总体差别不大,平均差值为14.43N,平均误差率为6.42%。本次研究工作为自激振动式推土板触土曲面的减粘降阻设计方法提供了新的思路,对于土壤切削工具自激振动减阻和触土曲面几何结构修改减阻设计均具有较重要的理论和实践意义。