隨著當(dāng)前粉碎加工行業(yè)的發(fā)展,人們對物料粉碎加工的質(zhì)量和細(xì)度要求越來越高,膠體磨機(jī)是粉碎加工行業(yè)發(fā)展過程中非常重要的設(shè)備,在各行業(yè)中均有著廣泛的應(yīng)用,發(fā)展空間廣闊。但目前的膠體磨也存在著一些問題:轉(zhuǎn)定子與物料間容易產(chǎn)生較大的熱量,工作溫度隨之升高,易使物料變性;磨頭工作表面較易磨損,而磨損后,細(xì)化效果會顯著下降。牛磨牙具有獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)和良好的耐磨性,本文采用仿生設(shè)計(jì)的方法,將牛磨牙幾何特征應(yīng)用到膠體磨機(jī)磨頭工作表面上,以降低其工作溫度和作用阻力,提高物料破碎效率,本文主要工作內(nèi)容如下:1.牛磨牙的逆向重構(gòu)。利用高精度三維掃描儀獲取完整成熟牛磨牙列的點(diǎn)云數(shù)據(jù),并運(yùn)用逆向工程軟件Geomagic studio對獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,重構(gòu)牛磨牙模型,同時(shí)對其進(jìn)行建模誤差分析,為仿生設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。2.提出一種針對動物磨牙仿生幾何形態(tài)特征確定、提取與表征的方法。研究牛牙的齒系及其分布形式,從宏觀角度描述牛磨牙的幾何結(jié)構(gòu)和特征分布,結(jié)合其生理意義和作用,分析整個牙列中各磨牙牙冠幾何特征變化規(guī)律和趨勢,判辨牙列中幾何結(jié)構(gòu)變化最明顯的幾何特征,初步確定仿生設(shè)計(jì)的仿生特征——齒坎和牙尖。然后運(yùn)用有限元分析法,從牛磨牙的整體幾何特征和局部幾何特征兩方面,分析牛磨牙牙冠幾何特征對其咀嚼過程的影響,進(jìn)一步確定仿生設(shè)計(jì)的仿生特征——齒坎。在此基礎(chǔ)上,采用三維軟件SolidWorks通過投影法和剖視圖法對牛磨牙齒坎特征的尺寸參數(shù)進(jìn)行提取,用圓弧和直線來逼近其特征輪廓,并對仿生特征的參數(shù)進(jìn)行表征。3.提出一種新型的基于牛磨牙幾何特征的膠體磨機(jī)磨頭仿生設(shè)計(jì)方法。采用牛磨牙齒坎的幾何形態(tài)優(yōu)化磨頭的工作表面,如采用齒星弧面、齒坎張角和齒坎側(cè)面傾角、齒坎尖角、齒坎次尖依次優(yōu)化工作端面、齒槽形狀(即法向壓力角α)、螺旋角β、齒槽底面,建立膠體磨機(jī)磨頭仿生模型。根據(jù)設(shè)計(jì)原則和實(shí)際加工情況,合理地選取所提取特征參數(shù)的水平,并設(shè)計(jì)相應(yīng)的正交試驗(yàn),利用有限元分析進(jìn)行驗(yàn)證,從而設(shè)計(jì)出最優(yōu)的膠體磨仿生磨頭。仿真結(jié)果表明該磨頭能有效降低膠體磨工作溫度,減小作用阻力。4.仿生磨頭的試驗(yàn)驗(yàn)證。搭建膠體磨機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺,以工作溫度、作用阻力和研磨細(xì)度等為評價(jià)指標(biāo),分別對仿生磨頭與普通鋸齒形磨頭進(jìn)行研磨試驗(yàn),對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析,結(jié)果表明仿生磨頭能有效降低工作溫度和作用阻力,提高研磨細(xì)度。研究結(jié)果表明:基于牛磨牙幾何形態(tài)特征的膠體磨機(jī)仿生磨頭能有效地降低膠體磨工作溫度和作用阻力,提高物料研磨細(xì)度。
【學(xué)位單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ051.92
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 膠體磨的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 牙齒仿生研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 基于逆向工程的牛磨牙三維掃描與模型重構(gòu)
    2.1 逆向工程簡介
    2.2 基于逆向工程技術(shù)的牛磨牙牙冠數(shù)據(jù)采集
    2.3 掃描數(shù)據(jù)處理
        2.3.1 逆向工程軟件Geomagicstudio簡介
        2.3.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理與模型重構(gòu)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 牛磨牙幾何特征描述與分析
    3.1 牛的牙齒及其齒式
    3.2 牛磨牙列齒冠的形態(tài)特征描述及其基本功能分析
    3.3 牛磨牙形態(tài)的生理學(xué)意義
    3.4 本章小結(jié)
第4章 牛磨牙咀嚼分析與仿生幾何特征的確定
    4.1 有限元法簡介
    4.2 有限元分析軟件ABAQUS簡介
    4.3 牛牙的咀嚼運(yùn)動模式與食物破碎準(zhǔn)則
        4.3.1 牛牙的咀嚼運(yùn)動模式
        4.3.2 食物破壞準(zhǔn)則
    4.4 牛磨牙整體幾何特征的咀嚼仿真分析
        4.4.1 有限元模型的建立
        4.4.2 咀嚼仿真分析
    4.5 牛磨牙局部幾何特征的咀嚼仿真分析
        4.5.1 有限元模型的建立
        4.5.2 咀嚼仿真分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 膠體磨機(jī)磨頭工作表面仿生設(shè)計(jì)及其試驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 膠體磨機(jī)磨頭工作表面仿生設(shè)計(jì)
        5.1.1 膠體磨機(jī)的粉碎機(jī)理分析
        5.1.2 膠體磨機(jī)磨頭工作表面的受力分析
        5.1.3 膠體磨機(jī)磨頭工作表面仿生優(yōu)化方案的確定
    5.2 矩形齒槽磨頭研磨物料的有限元對比分析
        5.2.1 膠體磨機(jī)磨頭模型的建立
        5.2.2 仿真參數(shù)的設(shè)置
        5.2.3 膠體磨機(jī)磨頭研磨仿真分析
    5.3 鋸齒形磨頭研磨物料的有限元對比分析
        5.3.1 膠體磨機(jī)磨頭模型的建立
        5.3.2 膠體磨機(jī)磨頭研磨仿真分析
    5.4 膠體磨機(jī)物料粉碎試驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及參與項(xiàng)目

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2859093