1、截齒在截割頭表面呈螺旋線分布，截齒的分布方式和截齒的安裝姿態(tài)直接影響了截割效果，因此截齒在截割頭上的分布方式是掘進機設計的關鍵問題之一。本研究首次基于植物葉序理論對截齒分布進行仿生設計，為截齒的分布方式提供了新的設計思路。本文以縱軸式掘進機為研究對象，在現(xiàn)有截割頭結構設計的研究基礎上，基于植物的葉序理論對截齒分布進行仿生設計，利用三維離散元軟件數(shù)值模擬截割頭破巖過程，通過對截割頭的受力情況進行分析，驗證截齒分布仿生設計的可行性。

2、　　首先，系統(tǒng)的研究了掘進機的截割機理，分析運動參數(shù)對截割過程的影響；建立了截割過程中單個截齒和截割頭整體的力學模型，根據(jù)經驗公式，進一步分析截齒和截割頭的受力情況，并提出通過均勻分布截齒來改善截割頭的受力情況。其次，通過深入研究了截割頭外形結構的設計原則，針對確定截齒安裝姿態(tài)的截割功能角進行了相關研究，為截割頭三維模型的建立做好鋪墊。然后，通過觀察發(fā)現(xiàn)植物葉片的生長軌跡與截齒的分布規(guī)律相似，進一步研究植物葉序理論發(fā)現(xiàn)：植物葉片在數(shù)量上

3、遵循一定的生長規(guī)律，在角度上均勻分布。在均勻布齒的設計思路和現(xiàn)有截齒分布設計參數(shù)的基礎上，利用Pro/E建立了截齒分布仿生設計的截割頭三維模型。最后，基于離散元法，利用三維離散元軟件 EDEM，數(shù)值模擬截割頭的破巖過程，以截割載荷為量化指標，分析截齒分布方式對截割頭受力情況的影響。
　　研究表明：綜合對比兩種截齒分布方式的截割頭在不同截割過程中的受力情況得出，基于葉序理論對截齒分布進行仿生設計后，截割頭在破巖時的受力情況得到了改善