基于叶序理论掘进机截齿排布仿真研究

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1、ＶＨＰｗ，１０１４４分类号编号硕±学位论文题目為４々ｔ疼鄰化紙也申戎拥命伤今沒１妍究生姓名據策，）届亦瓜棘浩巧處複化专业）导师姓名化？ｔ考．论文完成日期＞／矣《ｉ化＾欠旁Ｓｈｅ打ｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ分类号：TD421.5密级：ＵＤＣ：621编号：工学硕士学位论文基于叶序理论掘进机截齿排布仿真研究硕士研究生：张建川指导教师：纪玉杰学科、专业：机械设计及理论沈阳理工大学2016年3月分类号：TD421.5密级：ＵＤＣ：621编号：工学硕士学位论文基于叶序理论掘进机截齿排布仿真研究硕士研究生：张建

2、川指导教师：纪玉杰学位级别：工学硕士学科、专业：机械设计及理论所在单位：机械工程学院论文提交日期：2015年12月论文答辩日期：2016年3月学位授予单位：沈阳理工大学ClassificationIndex:TD421.5U.D.C:621AThesisfortheDegreeofM.Eng.StudyonSimulationofRoadheader’sPickDistributionBasedonPhyllotaxisTheoryCandidate:ZhangjianchuanSupervisor:Prof.jiyujieAcademicDegreeAppliedfor:Mast

3、erofEngineeringSpeciality:MachinedesignandtheoryDateofSubmission:December，2015DateofExamination:March，2016University:ShenyangLigongUniversity沈阳理工大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用己在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人

4、和集体。，均己在文中明确方式标明本人完全意识到本？声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：换速叫谷曰斯：年５月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：沈阳理工大学有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳理工大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名；＾叫指导教师签名：＾‘／台：＞日期；日期７｜＾＾摘要

5、截割头是掘进机截割煤岩的工作装置，截齿在其包络面上呈螺旋线状分布，截齿排布方式的好坏决定了截割头截割性能的优劣，所以合理的截齿排布方式是截割头设计的关键部分之一。本文以悬臂式纵轴掘进机的截割头为研究对象，将叶序理论与截齿排布参数相结合，通过截齿仿生排布的方式，达到改善截割头截割载荷的目的。首先，本文将截割头投影在XOY面内，确定截齿安装半径；根据掘进机几何尺寸和截割头运动规律，建立截齿的速度和加速度数学模型；以截割头力学模型为依据，分析截割头受力情况与截齿位置角的关系。其次，研究叶序理论的内涵，根据叶片生长方式与截齿排布方式的相似性，建立一种仿生截割头模型，并绘制不同截齿安装周向角

6、的截齿排布展开图。再次，采用离散元软件EDEM对两种类型截割头煤岩截割过程进行仿真，获取截割头载荷曲线，分析不同截齿安装周向角参数对截割头载荷的影响。最后，分析截齿间距对截割头性能的影响，根据截割头力学模型，以截齿间距为优化变量，建立优化截割头载荷的目标函数，采用Matlab软件优化截齿间距，再次进行离散元仿真，比较优化前后截割载荷情况，评价仿生截割头的优缺点。比较两种截割头载荷曲线得出结论：以45.833°为截齿周向安装角的仿生截割头，增强了横向载荷曲线的连续性，能够改善截割头纵向工况和垂直工况的载荷情况，提高了截割头工作稳定性，初步验证了截齿仿生排布方式的可行性。关键词：截齿排

7、布；叶序理论；仿生；离散元仿真AbstractCuttinghead,aworkingdeviceofroadheader,isusedtocutcoalandrock.Thedistributionwayofpicks,whichspiralontheenvelopeplane,determinesitsworkperformance.So,areasonablepicks’distributionmodeisoneofthekeypartsincuttinghea