現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)的飛速發(fā)展離不開金屬切削,而金屬切削過程中會(huì)消耗大量能源,如何提高切削效率節(jié)省能耗成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。仿生學(xué)研究表明,許多動(dòng)物的爪趾及牙齒的構(gòu)形具有優(yōu)良的力學(xué)性能及省力效果,這為刀具的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。河貍長著一對(duì)不斷生長的鑿型門齒,其中大門齒大而鋒利,并且門齒前面的釉質(zhì)極其硬實(shí),方便捕食撕咬,其中齒冠面向口腔內(nèi)的表面部分可類比于刀具的“前刀面”,面向外部環(huán)境的表面部分類比于刀具的“后刀面”,對(duì)捕食、啃咬樹木等行為起著關(guān)鍵的作用。本文首先搭建了三維掃描系統(tǒng)對(duì)河貍牙齒表面掃描,采集牙齒表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù),再根據(jù)逆向工程的思想,對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡處理,通過曲線生成、曲面重構(gòu)等操作來獲取河貍門牙的三維曲面模型。再利用MATLAB軟件強(qiáng)大的圖像處理功能和計(jì)算功能提取模型“前刀面”的輪廓曲線并擬合成合適的仿生對(duì)象曲線模型。該曲線模型將作為仿生構(gòu)形刀具參數(shù)的仿生依據(jù)。以提取的仿生曲線模型為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)出一種前刀面為曲線的仿生構(gòu)形刀具,通過有限元軟件建立其模型,并進(jìn)行了有限元仿真。同時(shí)與傳統(tǒng)平面形刀具仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,從應(yīng)力、切削力、壓力、切削溫度等幾個(gè)方面進(jìn)行分析,可得到仿生構(gòu)形刀具... 

【文章來源】：安徽大學(xué)安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究的意義
    1.2 仿生學(xué)
    1.3 仿生學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r
    1.4 刀具及仿生刀具的發(fā)展?fàn)顩r
    1.5 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 前刀面仿生構(gòu)形建模
    2.1 河貍牙齒幾何參數(shù)特征的仿生
        2.1.1 河貍的簡單介紹
        2.1.2 動(dòng)物牙齒幾何形態(tài)的仿生
    2.2 河貍門牙點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集
        2.2.1 測(cè)量設(shè)備
        2.2.2 測(cè)量機(jī)理
        2.2.3 采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)
    2.3 河貍牙齒數(shù)據(jù)處理
        2.3.1 Imageware軟件基本概述
        2.3.2 點(diǎn)云處理
        2.3.3 Bezier曲線曲面的數(shù)學(xué)模型
        2.3.4 B曲線曲面的數(shù)學(xué)模型
        2.3.5 NURBS曲線曲面的數(shù)學(xué)模型
        2.3.6 曲線構(gòu)造
        2.3.7 曲面重構(gòu)
    2.4 輪廓線提取
        2.4.1 MATLAB軟件的基本介紹
        2.4.2 提取輪廓線
    2.5 前刀面曲線建模
    2.6 本章小結(jié)
第三章 仿生構(gòu)形刀具切削過程有限元仿真
    3.1 ABAQUS有限元軟件簡介及其相關(guān)理論
        3.1.1 ABAQUS軟件的分析步驟
        3.1.2 ABAQUS/Explicit顯示算法
    3.2 切削模型的創(chuàng)建過程
        3.2.1 幾何模型的建立
        3.2.2 切削模型網(wǎng)格劃分
        3.2.3 材料模型的建立
        3.2.4 材料的斷裂準(zhǔn)則
        3.2.5 材料失效準(zhǔn)則
        3.2.6 切削分離標(biāo)準(zhǔn)
        3.2.7 模型裝配
        3.2.8 模型邊界條件設(shè)定
        3.2.9 接觸定義
        3.2.10 提交計(jì)算
    3.3 本章小結(jié)
第四章 仿生構(gòu)形刀具仿真結(jié)果分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.1 仿真結(jié)果分析
        4.1.1 切削力影響因素
        4.1.2 切削力分析
        4.1.3 主應(yīng)力分析
        4.1.4 壓力分析
    4.2 車削對(duì)比實(shí)驗(yàn)
    4.3 本章小結(jié)
第五章 仿生構(gòu)形刀具省力機(jī)理
    5.1 剪切面形變量
    5.2 減小刀具與切屑間擠壓力
    5.3 減小刀具與切屑間接觸長度
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 圖索引
附錄B 表索引
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]挖掘機(jī)仿生斗齒土壤切削試驗(yàn)與減阻機(jī)理研究[J]. 張琰,黃河,任露泉.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2013(01)
[2]生物摩擦學(xué)與仿生摩擦學(xué)的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 解芳,張林先,劉佐民.  南陽理工學(xué)院學(xué)報(bào). 2012(02)
[3]基于Imageware的河貍牙齒的逆向造型[J]. 孫源,謝峰.  工具技術(shù). 2011(11)
[4]微織構(gòu)刀具正交切削Ti6Al4V的試驗(yàn)研究[J]. 戚寶運(yùn),李亮,何寧,趙威,王震.  摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2011(04)
[5]仿生耦合孕鑲金剛石鉆頭的試驗(yàn)及碎巖機(jī)理分析[J]. 王傳留,孫友宏,劉寶昌,王銀霞.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(05)
[6]基于ABAQUS的高速切削切屑形成過程的有限元模擬[J]. 蔡玉俊,段春爭(zhēng),李園園,王敏杰.  機(jī)械強(qiáng)度. 2009(04)
[7]土壤耕作部件仿生優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 郭志軍,周志立,張毅,李忠利.  中國科學(xué)（E輯:技術(shù)科學(xué)）. 2009(04)
[8]現(xiàn)代刀具創(chuàng)新的特點(diǎn)[J]. 趙炳楨.  工具技術(shù). 2008(10)
[9]基于仿生學(xué)的刀具研究初探[J]. 慶振華,謝峰,張崇高,楊海東,周之江.  工具技術(shù). 2008(09)
[10]中國的河貍資源考察[J]. 趙景輝,趙偉剛,陳玉山,張洪英.  特產(chǎn)研究. 2005(03)

博士論文
[1]基于螳螂前足結(jié)構(gòu)特征的仿生切茬刀片設(shè)計(jì)[D]. 李默.吉林大學(xué) 2013
[2]孕鑲金剛石仿生鉆頭的研究[D]. 高科.吉林大學(xué) 2006
[3]凹坑形仿生非光滑軋輥耐磨性研究[D]. 楊卓娟.吉林大學(xué) 2006
[4]內(nèi)燃機(jī)活塞缸套系統(tǒng)非光滑效應(yīng)的仿生研究[D]. 鄧寶清.吉林大學(xué) 2004

碩士論文
[1]基于穿山甲鱗片型織構(gòu)特征的刀具減摩機(jī)制研究[D]. 鄧默.安徽大學(xué) 2016
[2]具有微織構(gòu)摩擦表面的燃?xì)廨啓C(jī)榫槽拉刀減阻效應(yīng)的研究[D]. 王秀英.安徽大學(xué) 2014
[3]獾牙齒特性及其仿生應(yīng)用[D]. 林福東.吉林大學(xué) 2014
[4]基于仿生微織構(gòu)的刀具減摩性能研究[D]. 邵世超.合肥工業(yè)大學(xué) 2013
[5]河貍牙齒的三維建模與力學(xué)性能分析[D]. 孫源.合肥工業(yè)大學(xué) 2012
[6]基于仿生學(xué)的刀具幾何參數(shù)研究[D]. 劉國林.合肥工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3440348