旋风磨作为样品分析的前处理的设备,本身在分析行业有着广阔的应用。而随着国内对于食品安全以及食品营养的重视,食品的成分分析必然会走向公众的视野。所以研究开发性能优良、成本低廉的旋风磨不但具有很好的社会效益,同时也具有比较好的经济效益。针对目前旋风磨存在的问题,本文以旋风磨关键结构设计与优化为课题,开展相关研究。具体研究内容如下:(1)本文首先通过对旋风磨国内外发展现状进行分析研究,并针对目前国内外旋风磨的缺点,确立了以旋风磨研磨环、风道以及叶轮作为关键结构,对其进行研究分析。(2)通过对使用国外生产的研磨环研磨得到的样品进行颗粒分布测定,分析可用来制作国产研磨环的新材料新工艺。(3)通过对旧风道系统分析研究,找出其存在的缺点,从而构建新的风道模型,以风道内能产生最大气流速度为目标,对风道进行了优化设计。(4)通过对旋风磨叶轮的研究,确定了以叶轮叶片数量、叶片排列方式、叶轮转速和叶轮直径为因素,以正交试验设计来对叶轮进行实验分析,通过FLUENT流体分析,以能产生的最大气流速度为目标,对叶轮进行了设计。(5)通过ANSYS对叶轮进行结构强度分析,并对叶轮做了前6阶模态分析,确定叶轮的固定频率。(6)通过筛分法实验以及实际使用进一步验证新设计的风道模型和叶轮模型。确认新的风道结构和叶轮模型系统明显优于旧的旋风磨。本课题主要创新点:(1)以风道内能产生最大气流速度为目标,设计了新的风道模型,并通过FLUENT流体有限元分析,确定新风道优于旧风道模型。(2)以正交试验设计理念对叶轮的各个因素进行合理的试验设计,最终找出影响叶轮性能的因素并设计出了新的叶轮。并通过ANSYS对新叶轮进行结构强度校核,同时也对叶轮做了模态分析,确定其共振频率。