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小型 秸秆 压块机 设计 全套 CAD 图纸

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毕业论文（设计） 题目名称： 小型秸秆压块机 所在学院： 专业（班级） 学生姓名： 指导教师：评阅人：院 长 ： 注：黑体，二号，居中。题目较长，要写两行时，左侧对齐。阅后删除此文本框。论文题目：小型秸秆压块机总 计：毕业论文 页注：此处按照实际情况填写即可（正文内进行统计）。宋体，小四。阅后删除此文本框。表格 6 表插图 2 幅 评 阅 人： 注：此处按照实际情况填写即可。宋体，小四。评阅人处手写，其他打印。阅后删除此文本框。完 成 日 期： 小型秸秆压块机摘 要秸秆压块技术是随着时代发展而来的，是适应于农业发展的，这种技术将秸秆这种废弃的资源进行有利的整合以及再回收的利用，将秸秆这种被闲置的资源进行致密压紧处理过程之后，形成块状的产品之后能够更好的储存方便，这种新技术也越来越受到人们的欢迎，也受到科技人员更多的重视。本次设计主要是对压块机这种机器设备进行结构分析以及一些必要的计算过程说明，研究的主题为环模式的秸秆压块机，通过对环模的内径以及外径等众多因素的分析整合，从而设计出最为合适的尺寸以及一些必要的参数要求。再者通过solidworks绘图软件，对设计的产品进行3维立体的构图之后，完成总体的装配，与此同时，在这种情况下为了提高输料的能力，选用的是螺旋式的输送杆等进料装置。最后从现实生活中的实际生产情况来说，将整体的尺寸进行合理的优化并最终确定一些必要的设计要求参数，使秸秆压块机设备能够运转工作的更高效更能使利益最大化。说明书从分析秸秆压块机的历年来的发展过程以及各自的优缺点入手，进而着重对内部结构进行一定的剖析来最终确定设计方案，得出最终的设计图纸。关键词： 秸秆资源；机械设计结构；压块机器；环模结构- I -小型秸秆压块机ABSTRACTStraw briquette technology is developed over time, and is adapted to the agricultural development, This technology will make the waste material better integrated and recycled, After a tight compression of the unused resources,Its more convenient to store when the product block.The new technology is also becoming more and more popular with people from technology.This design is mainly for the structural analysis of the machine equipment and some necessary calculation,The subject of the study was the loop pattern straw press,By analyzing the inner diameter and outer diameter of the ring, the paper designs the most suitable size and some necessary parameter requirements.Also through solidworks drawing software,after three dimensional composition of the design product,completing the overall assembly.At the same time, in this case, in order to improve the ability of the material, it is a spiral conveyor.And finally, in terms of actual production in real life,optimize the overall size and finally determine the necessary design requirements parameters,It maximizes the benefits of making the straw press equipment.The specification starts with the analysis of the development process of the straw press and the advantages and disadvantages of each.Then the internal structure is analyzed to determine the design,make the final design drawings.Keywords: straw resources; Mechnical structure; Block making machine; The ring structure- IV -目 录摘 要IABSTRACTII引 言11. 方案的选择比较21.1 秸秆压块机种类的简单介绍及比较21.1.1 铸模式压块机的优缺点21.1.2 挤压式压块机的优缺点31.1.3 平模式压块机的优缺点31.1.4 环模类型压块机的优缺点41.2 传动机构的选择41.2.1 齿轮传动41.2.2 连杆机构51.2.3 带传动61.3内部结构的选择61.3.1 三辊结构61.3.2 双辊结构72. 方案的总体设计 82.1 压块机结构的主要组成 82.2 主电机功率P的选择82.3 环模结构的分析与计算92.3.1 环模和压辊的结构关系92.3.2 压辊和环模的受力分析102.3.3 环模的单位功率面积112.3.4 压辊直径的计算122.3.5 确定环模的内径和外径122.3.6 环模的成型构造133.传动系统与动力系统的选择与确定163.1 选择设计的带轮163.1.1 计算功率的确定163.1.2 选择带轮的直径以及验算带的速度v163.1.3 带的根数的确定计算过程173.2 设计以及计算主轴的结构尺寸183.3 设计以及计算中间的传动轴224. 喂料机构的设计与计算244.1 螺旋式输送料机构的设计与计算244.2 进料料斗265. 机架机构276. 总论28参考文献.29附录1 外文译文30附录2 外文原文.35致谢. 43小型秸秆压块机引 言中国是一个以农业为基础的大国，土地富饶而且十分的广阔，在广袤的土地上种植着各种各样的农作物，养育着十几亿的人口，当然农作物除了作为粮食之外，剩余的部分也 可以成为生物质能源，被重复综合利用。其中分布最为广泛的当属秸秆这种生物质能源了，以往由于人们环保意识的缺乏以及对于生物质能源利用方面认识的不足，这种能源不是被人们焚烧就是随意丢弃，这不仅是对环境的肆意破坏，也是一种能源的浪费。随着年代的不断发展进步，对于农村的这种广泛废弃的能源的利用开发变得具有重大的实际应用前景，同时给予我们新时代的科技人员更大的发展平台，能够更好的研发这种“变废为宝”，对生物质能源更好的综合利用的设备，因此对于秸秆压块机的研究具有不可磨灭的实际价值，这对于我们今后科技技术发展的研究方向有着显著的指导作用。秸秆压块技术不仅能够把农作物饲料秸秆的使用价值发挥到极致，也能够使这种生物质能源的利用率得到大幅度的提升，这就使这种技术的研究具有明显的经济效率，优良的社会以及生态效益。同时，秸秆压块技术又为我们提供了一条崭新的途径去探索秸秆的综合利用及提升，根据往年的经验进行总结继续探索研究“治本”的方法，我们可以说秸秆压块技术是我们新时代条件下一项重大的突破，新型的秸秆压块的综合利用具有十分远大的广阔的研究前景，为未来的生物质能源的综合利用研究奠定了广大的研发平台。纵观秸秆压块机的发展历程，螺旋式的挤压型压块机、活塞式的冲压成型机以及具有环模结构的压块机3种型号的机器。分析理解过材料物的结构的特点，在接下来的设计的主要过程中 ，选用环模型结构的秸秆压块机 ，采取的设计，主要是近似于Top-down这样的设计思路，最后再进行总计装配。之所以采用环模式的结构，是因为这种形式的结构可以使生产率得到很大程度的提升，能耗大幅度的降低，工作的稳定性得到增强等等优点。现如今也得到了广泛的应用，秸秆压块的产量也在逐年增加，加上科技人员的不断改革创新，我们也在一步步的与国际顶尖水平接轨。注：页码，居中，底部，宋体，小五，正文起始页页码为1。阅后删除此文本框。1. 方案的选择比较1.1 秸秆压块机种类的简单介绍及比较对于我们来说，秸秆压块是一项崭新的科技技术，它在世界上最初是出现在五十年代中期的，而我国开始引进这一技术的起始时间大约也是在20世纪的80年代，生物质这种能源可以进行压缩的处理方式达到所需的要求，并且在政府的大力支持下可以得到快速的研究以及发展，现如今已经可以有一定得成熟程度，在90年代各个研究所以及各个省市的的生产厂家已经开始研究制造压块的设备机器，发展到今天所取得的成就我们也有目共睹，类型与型号也更加趋于多样化。从最初的铸模压块机到后来的挤压压块机再到平模式，再到现在最普遍使用的就是环模型的秸秆压块机。虽然种类型号不一，但环模式秸秆压块机研究的进展确实为我国的生物质能源作出了重大贡献。1.1.1 铸模式压块机的优缺点优点：铸模式这种种类的压块机的特点十分明显且具有代表性，内部结构中最重要的部分即是压辊结构，而且他们的形状是完全一致的，在运转工作期间，两个棍子做类似于旋转的相对运动，而且每一个压辊上都具有着一个明显的特点那就是：半个球形的凹状形状的坑，通过这种设备颗粒加工出的密度比较低，强度也是比较小的；缺点;因为要保证在运转的过程中，压辊上的两个半球具有比较良好的配合情况，所以这种类型的压块机要求安装的精度非常高,但与之相对应的是这种设备的生产率却很小并且消耗的功耗非常大等。图1.1 铸模型压块机1.1.2 挤压式压块机的优缺点优点：挤压压块机的压辊结构类似于齿轮的形状，材料物有一个螺旋型的输送杆向前逐渐推进，最后到达模孔处挤压成柱状的产品，在外缘均匀分布着刀具，在做旋转运动的时候将柱状的成品会切成颗粒状的产品，很显然这种设备与之前的机器设备相比生产率得到了较好的提高；缺点：由于来回的摩擦挤压作用造成机械部分的结构非常容易受到磨损破坏，由此造成的后果就是制造的成本相对较高等。图1.2 挤压型压块机1.1.3 平模式压块机的优缺点优点：平模结构的设备最大的特点就是它的滚轮在中心轴处来回转动、模板在水平方向上得到固定，并且模板上会分布着挤压的孔，生产率较之前的已有的机器有了大幅度提升、机械的磨损量又有所减少等。缺点：但是因为在平模和直辊运动的过程中会有接触的地方，在这个地方运动的线速度的径向的方向会有所不同，在这种情况下制造生成的成品的质量变得比较不均匀，而且模辊也会由于摩擦的种种原因磨损的速率变得较快，这样造成的后果最具有代表性的就是模辊表面的表面质量会遭受到一定的破坏。图1.3 平模式压块机1.1.4 环模类型压块机的优缺点优点：环模的结构的挤压方式属于开式压缩，具有不止一个的压辊以及表面分布着许多模孔的环模，由于这种类型的机械设备的稳定性得到了大幅度的提高，因此发生故障的概率也会大大降低，并且模孔出料变得十分均匀，得到产物的质量相对以前会有显著的变化，反而随着生产效率变高，消耗的能量却随之减少，操作也变得十分简单方便。缺点;环模压块机运转时速度较高这样会容易导致产料排出时的破损率可能较高。图1.4 环模式压块机综合上面说的几种情况，环模型的秸秆压块机从产品的生产情况，能源的消耗情况，产品的密度以及质量情况等方面考虑，与其他几种类型的压块机相比较而言都具有较大的明显优势，因此本次设计选用的环模式的压块机研究的价值以及应用的前景还是十分广泛的。1.2 传动机构的选择1.2.1 齿轮传动优点：齿轮运转工作时所需要的空间比较小，结构也十分的紧凑，相比于其他的传动方式传动比也比较稳定，寿命比较长，工作具有较强的可靠性，效率高，速度和尺寸选择的范围比较大；缺点：因为齿轮的形状比较特殊，所以齿轮的制造过程以及对于安装精度的要求相对于链传动，带传动或者连杆运动都高，价格相对于以上列举的其他的方式也贵得多，并且齿轮对于适宜工作的场合具有较大的局限性，比如那些对于传动的距离要求非常大的场合，齿轮传动就会显得十分吃力，进而并不适合那些场合。 图1.5 齿轮传动简图1.2.2 连杆机构优点：使用这种结构能够在多种形式之间的运动来进行转换，由于连杆运动上的各点的运动轨迹所形成的运动曲线有多种对样的变化形式，这样就可以将生产过程中的各种工作要求应用到实际，另外润滑较为方便，不容易收到磨损，构件成杆状，制造的过程比较简单并且传递的路线相比较而言较长；缺点：虽然连杆运动具有多种多样的曲线运动形式，但是因为构件和运动副的数量很多，如果想要将任何可能的运动规律都尽可能地实现的话，就会显得十分不足，并且在这种情况下造成的累计误差非常大，运动精度较低且效率不高，在运动过程中会比较容易引起动载荷的产生，不适宜高速运动。 图1.6 连杆机构传动示意1.2.3 带传动优点：对于两轴的中心距离要求并不高，也适合于较大的场合，带传动的带有十足的弹性，这样可以使冲击造成的破坏力降到最低，起到过载保护的作用，结构较其他类型的传动方式简单，传动的平稳性强，设备需要的造价低廉而且所需要的维护费用少。缺点：因为带传动会由于相互之间的摩擦而导致弹性滑动以及打滑的现象的出现，由此会导致传动比变得不稳定的现象发生，带传动这样的方式最大的缺点就是会使轴以及轴承上会有相对来说很大的力，造成的后果就是会造成带的寿命不长。 图1.7 带传动从经济方面以及实际生产过程中的问题的因素综合考虑，因为带传动的优势十分明显，譬如它的机械结构相对来说十分简单，制造成本低廉，不像齿轮的传动十分的昂贵，连杆传动使用的局限性有十分的大，所以综合考虑拟采用带传动这样的传动类型最为合适。1.3内部结构的选择1.3.1 三辊结构优点：三辊结构非常适合于具有较高粘度的材料物，对于这种材料具有最有效的研磨以及分散效率，性价比相对来说也是比较好的，使用的寿命相对来说比较长，适合于大型工厂：缺点：这种结构较为复杂，使用过程中的所需要的维修费用比较高，因此造成的使用成本大，所以非常不适合于大批量的生产等。 图1.8 三辊对称结构模拟1.3.2 双辊结构优点：双辊结构对于材料物的成型具有较高的效率，并且能够实现大批量的连续不断地生产，设备机器的平稳性良好；缺点:因为物料的成型质量与压辊之间的缝隙紧密相关，所以对于棍子的安装的精度要求较其他类型较高等。 图1.9 双辊结构工作模拟综合市场上常用的结构类型以及生产的实际需要，本次设计采用双辊的结构能够实现较好的期望，产品的质量也有所保证，且耗能少，符合各方的要求。 2. 方案的总体设计 2.1 压块机结构的主要组成 2.2 主电机功率P的选择主电机的功率和制成产品的的效率以及环模的内径都有着密不可分的关系。当做设计时我们不仅应该了解制成产品的产量（根据国家的标准和直径为5 mm的小孔为准），而且更应该清楚地知道制造每吨成品的所消耗的电能指标，这样就可以简单粗略的计算出主电机的功率 P，根据材料的特质，可知按照国家标准取制造每吨成品的标准电耗为，由此可得主电机功率的计算公式为： （2.1）考虑到现实情况，由于如今设计的秸秆压块机是小型的，拟设计的设备的产量为1.5t/h，根据已有的公式可以计算出主电机的功率为首先通过选择电机的额定的转速为，最后可以将电机的类型确定为YTC型的电磁式的调速异步电动机。2.3 环模结构的分析与计算2.3.1 环模和压辊的结构关系压辊与环模两者之间的缝隙对秸秆压块机设备的生产产量和性能有着无法忽略的作用。当环模与压辊之间的缝隙较小的时候，由于材料物在模块以及压论之间受到挤压作用从而非常容易被切断，这样的话不会有藕断丝连的现象发生，避免了功率的浪费和消耗。但凡事都有一个度，如果间隙过小，反而会造成金属之间的互相摩擦，这样造成的后果就是会使压轮的表面和环模的结构两者之间的相互磨损的速度会变得加快，而且在空载工作运转的期间，这种现象就会变得尤为突出，所以磨损这种现象所带来的负面作用也会变得更加突出明显。与之相反的情况，如果两者之间的缝隙变得非常大的时候，摩擦作用反而变小，但是却会对机器设备的效率造成不小的影响。有一种方法可以进行调整，那就是通过调节齿套，使偏心轴发生转动，这样就可以改变环模和压轮之间的距离大小，通过这种手段可以将我们对于产品的需求合格率提升以及机器设备的负面影响作用降到最低。 图2.2 模辊工作示意图1、压辊 2 、 物料所在层3、已成形颗粒 4、模辊间隙5、粘附层 6、压膜 压辊和环模这两个部件是秸秆压块机最主要的工作部件，而且环模的直径的确定与诸多因素相关联，譬如需要根据与之相匹配的动力，成型孔的长度和模孔的分布数量，而且这些原因有会受到机械结构的相互影响以及相互制约。如果环模的直径可以得到确定的值之后，压辊的直径也必须与之相配合，另外，确定的压辊的直径数值大小对于材料物压入模孔的力度具有不可忽视的影响，压辊也可能能够使材料物发生变形，并且由此可以产生相对滑动的现象，如果没有滑动的现象发生时，这种条件下的直径是最佳的状态。反过来说，饲料的环模压缩比有一定的范围，通常情况下是1：8-1：3，除此之外，粗糙度也是一个标准指标去评断压料机构的成功与否，如果粗糙度很大时，这不仅会造成出料的困难，而且也会对产物的表面质量产生重要的影响，因此必须有一个范围来进行约束，最佳的粗糙度值定为0.8-1.6是最合适的。2.3.2 压辊和环模的受力分析秸秆压块机工作的主要部件是环模和压辊，采用这两种结合使用的主要目的是这种机构能够使材料物比较平均的输送到调质装置中，这样原来的材料就会继续进入到制粒的装置中。原来的材料在压辊和环模的双重挤压下，就会从模孔中出来变成一块块的颗粒产品。从工作过程的角度深层次考虑，因为在环莫压块的全过程中，物料在压制区的位置会随之变动，那么所受到的压紧力理所应当的有所不同。总体来说，我们可以将这个过程中的受力区分为4个，分别为提供材料的区域、物料受到压力的区域、材料挤压成型的区域以及最后的成型区域。图2.3 4个分区 在提供物料的区域，材料物大体上都不会受到机械的外力作用，在这个区域材料物基本上是处于松散的自然状态，但是当它由于环模圈的回转作用就会受到由此产生的离心力的作用，这样使物料就会紧紧的贴在环模的内圈上，接下来模棍会进行旋转运动，这样材料物就会被压迫着进入到压紧的区域，在这个区域里，模棍相互之间的挤压作用，就会使材料物之间发生相对移动的现象，这样就会使孔之间的缝隙慢慢的减小。因为材料物会不断地向前移动，在这个过程中，速度也会不断的变大，随之而来的就是使得物料收到的挤压的压力在不断地增加，孔与孔之间的间隙也会随之变得不断减小，但是材料物的整体却大部分不会产生形变这种现象。接下来在挤压的区域，由于模棍之间的缝隙渐渐变小，这就会使得受到的挤压的压力快速的增加。在这一区域，物料会发生相应的形变，料筒也会变得紧实而充满了整个模孔，而且在模孔内部，会继续接受新的粉料的进入，这样的结果就是会使饲料变得不断地向外侧移动，从而排出模孔。在这一个时间点的情况下，受到的挤压力的大小的最小值也必须要以克服模孔的内料柱内部的摩擦力的总和为标准。2.3.3 环模的单位功率面积单位功率面积的含义是指压粒所使用的主电机当消耗每千瓦功率时与之相对应的环模具有的有效作用的压带面积（mm），同样地它也是一个重要的参考因素去衡量秸秆压块机性能好坏的与否，也可以作为一个主要的参数，在设计压块机中发挥着十分重大的作用。但是这个参数必须在一定的范围内才能具有最佳的效果，因为如果这个参数太大，就会引起主电机发挥功能作用的功率趋于偏小，进而会产生载荷过大的后果，与之相反的情况就会造成能源的大量流失，由此看来单位的功率面积一定存在着一个最佳的取值范围，这样才能使利用率达到最高水准。目前综合国内外的实际情况来看，功率面积的取值范围一般是在每千瓦每平方毫米2000-4000内取一最佳，本次的设计过程中取值为2500，因为这样可以使压块机的工作性能具有最高的稳定性，并且可靠性十分良好。再由此可得单位功率面积的计算公式为： （2.2）S-有效面积(mm2)D-内径(mm)b-压带宽（mm)其中取，所以2.3.4 压辊直径的计算压辊把材料物挤压进模孔内，进而会受到压力从而能够达到成型的目的，但是同时为了使材料物能够顺利地进入模孔之中，这两者之间存在着摩擦力为一个必要条件，因此可以将把压辊的表面做成不同程度的粗糙程度，这样就可以防止压辊打滑.环模秸秆压块机的压辊一般只取2-3只，特殊情况下可以取到多只。由于所选择的压辊的直径大小会对在压制材料物的过程中物料都进入角产生直接较大的影响，因此在条件允许的情况下，采用的辊的直径应该越大越好，这样能够保证机构的稳定性。双压辊这种类型的环模结构为主的压块机，压辊的直径d和环模的内径D有一定的关系，表达式应为：,所以,一般的情况下d与D的数量大小关系常为： （2.3）取k的值为0.45，根据前面的计算过程得到：，所以由此可以计算得出，取整可以取d的值为150mm。图2.4 压辊3维立体图2.3.5 确定环模的内径和外径当确定设计的环模转速的时侯要考虑的因素其实有很多，因为虽然制料的产量与环模的转速并没有直接的像正反比这样的比例关系，但每个事物都确实存在着在一个最佳范围，所以环模转速也在一定的范围内存在最佳的物料产出量，同时若转速过高反而会把压制出来的产物甩断，影响成型的效率这也就意味着产会有所下降，在设计环模的内径尺寸的同时考虑到环模这种结构在工作的过程中很容易引起离心力现象的发生，产生的离心力大小与转速的大小成近似正比的关系。在充分考虑以上种种原因之后以及现有的对于制粒机构研究的成果，环模结构的转速应该与环模内径的线速度有一定关系，线速度的值大体上都在这一个范围之内，环模的转速也应该控制在100-400r/min这一最佳的范围之内,因此选定转速，线速度，再根据有环模的内径速度计算公式可以得到 （2.4）可得=334mm （压辊内径）环模厚度与选择的物料的特性与模孔的孔径有关，如果加工的饲料不同，那么选用与之相对应的最佳直径比就十分的有必要，这样获得的颗粒才是最高质量。欲选择模孔的半径是15mm，与之相对应的每一个模孔的深度为60mm，这种情况下的模孔半径与模孔深度之间的比例关系如下 （2.5）由此可的环模内径为334mm，外径为434mm。2.3.6 环模的成型构造运用绘图软件solidworks对环模进行3维的整体构造，实体建模可以得到如2.5所示的立体图。 图2.5 环模结构三维 再应用solid works 3维软件对于环模结构进行施加载力如图所示图2.6 环模结构施加载荷后的受力再进行3维模拟仿真，观察每一部分对于压力的承受能力，对于比较容易受到破坏的部分采用优化设计的步骤对其进行修正，力求能够做到受力均匀。使环模的寿命能够达到设计的要求，进行分析之后还可以降低材料的更高效的使用，避免不必要的浪费。结果仿真图如2.7所示图2.7 受力结果示意由受力云图和计算结果显示设计符合要求并不会产生过大的形变，质量有所保证，尺寸合理，设计达标，所以生成二维图如下所示图2.8 环模结构二维图3.传动系统与动力系统的选择与确定因为载荷的变更幅度较小，所以带传动类型选择普通V带传动，带轮的减速比初步选为1：4，选择两级带轮减速，所以每级的减速比为1：2.3.1 选择设计的带轮3.1.1 计算功率的确定根据机械设计所学，首先确定计算功率Pca。通过参考资料显示，可以通过查表8-8得到，现在拟选择的工作运转情况下的系数为,所以有公式： （3.1）V带带型型号的选择初选A型V带。3.1.2 选择带轮的直径以及验算带的速度v（1）按照表8-7以及表8-9，初步选定小带轮的直径为，（2）带速v的验算。有速度公式： （3.2）将确定的数据带入可得： 由于5m/sv30m/s，所以带的速度是合适的。（3）大带轮直径的计算 （3.3）计算所需的带长L和V带的中心距 (3.4） （3.5）根据参考资料可知，有带传动的中心矩公式： （3.6）由此初步选定中心矩a为350mm，又有带长公式: （3.7）（4）小带轮上包角的验算 （3.8）中心矩的变化范围 （3.9） （3.10）3.1.3 带的根数的确定计算过程单根V带的额定功率Pr。按照计算过程以及查资料可以得到，额定的转速，最后通过查表可以得到。再根据转速，传动比，以及选择的V型带的种类（A），查表可得。最后可以通过参考资料查表，可以得到，再有公式： （3.11）取z的值为4根。轴上载荷的计算过程根据可以作为参考的资料查表可以得到：A种型号带的单位计长度的质量为q=0.105kg/m，所以再有公式: (3.12)轴上的压力计算公式： （3.13）由上面的计算过程，可以得到的主要设计结论如下：选择使用带的类型为A型，数量为4，带的长度计算为1100mm。小带轮的直径计算结果为125mm，大带轮的直径计算结果为250mm，中心矩计算结果为350mm。图3.1 带轮3维图3.2 设计以及计算主轴的结构尺寸由公式 （3.14）A0取值为112，代入数据可以计算出，考虑到要有退刀槽的缘故所以初步选定轴的最小直径是65mm。接下来对轴进行强度校核的演算过程，详细计算过程如下：假设取每级传动效率为0.98，那么 （3.15） 根据材料力学的有关知识求解可得：施加载荷水平的面H垂直的面V支承反力F弯矩M总弯矩扭矩T根据计算结果按照弯矩和扭矩的合成应力来验证轴的强度是否符合标准情况下的要求，在校核的时候，只需要演算危险界面的强度是否符合要求，根据已经计算出的上表中的结果，带入已有的公式中，可得到计算应力的数值大小如下： （3.16）又因为轴的材料选择为45钢，并且经过调质的处理，根据机械设计一书中的表15-1可以查到标准的力学性能，所计算出的结果远远小于这一值，所以轴的设计是安全的。轴的弯矩扭矩图如下：图3.2 分析轴的弯矩扭矩图下面对于轴的疲劳强度进行比较精准的验证，同上的方法一样只需要对危险界面左右的强度进行校核即可。（1）在危险面的左侧：抵抗弯矩变形的系数 抵抗扭矩变形的系数 危险面左侧的弯矩 危险面上的扭矩 由此可得危险界面的弯曲应力应为 危险界面上的扭矩引发的切应力 因为轴的材料拟选择的是45钢，并且是经过调制过程的处理，最后再有机械设计一书中的表15-1可以查得 ， ，。因为采用的阶梯轴的结构形式，不可避免的就会有轴肩的缘故，如果要确定截面上形成的理论应力应该具有的集中的系数，我们可以依据机械设计中的附表3-2查取，在这里取为： ， 通过附图3-1可以查的轴的敏感系数为 ， 再有有效的应力集中的系数公式 （3.17） （3.18）再可以通过书中的附图3-2可以查得尺寸系数，在此取，然后再通过书中的附图3-3可以选择扭转的尺寸系数，在这里拟取为。由生产实践以及课本中对于材料的要求，轴的加工方式采用磨削的形式，最后可以通过附图3-4可以查得到表面的质量系数，在这次的设计中取，由于所选的轴的表面并没有经过强化处理，所以，由综合系数的计算公式： （3.19） （3.20）又因为碳钢的特性系数由一个范围即： 最后计算安全系数的值，再按照公式 （3.21）所以由计算结果可以得到轴的设计是比较安全的。（2）在危险面的右侧计算过程与相似，最终计算出的安全系数值大于1.5，所以右侧 的强度也是足够抵抗弯矩和扭矩所引起的变形。主轴的具体尺寸为下图所示图3.3 主轴设计结构简图3.3 设计以及计算中间的传动轴由轴的计算公式： （3.22）在这里A0取得值为112，代入公式可得，又因为要在轴上开键槽，所以取整取为40mm。中间传动轴的校核过程与主轴的计算过程是一样的，最终计算的系数安全值符合要求，所以计算过程省略。中间用来进行带传动的轴的设计尺寸示意见图3.4所示：图3.4 中间传动轴的简图4. 喂料机构的设计与计算喂料机构的主要部分就是进料料斗以及螺旋式的输料装置两个部分，这二者之间需要的是相互间彼此配合，与机架相固定。本次设计拟采用螺旋机构作为喂料装置的主要部件，它最重要的作用就是把初加工过后的揉切后的材料物比较均匀的运送到压辊和环模两者之间所形成的空腔之中。因为是螺旋式的输入，所以可以避免发生堵塞的现象，但同时为了实现这样的目的，又必须要确保一定得比例关系。根据已有的经验总结，实际生产实践中最经常用到的就是等螺距式的螺旋机构，但在有的情况下，为了使压块的效率得到大幅度的改善，也会采用变螺距式的螺旋机构，这样可以在输入材料物之前进行与压缩，增大原始材料的最开始的密度。在这次机器机构的设计中，选取的螺旋式的输料运送装置是螺旋式的叶片之间的距离是相等的。4.1 螺旋式输送料机构的设计与计算（1）输料杆的直径D以及输送轴的转速n由公式： （4.1）Q-送料的能力，根据拟定的设计要求，值取为1.5t/h；K-材料物的特征系数，k在这里取值0.041；-填充系数，在这取0.35；C-倾角的特征系数，取1；-材料物的松散状态的程度系数，取值为0.52t/m3，将确定好的数据代入公式（4-1），这样可以算的 圆整取值为0.1m。另外根据运输机械设计选用手册有公式 （4.2）公式中的A-材料物的综合系数，根据参考资料查值，取值为75最为合适，由此代入公式（4-2），可得 根据参考资料又有公式15-3 （4.3）把上方确定的数值代入到公式（4-3）中，可计算出 同样经过圆整之后，取为。将D和n经过取整处理之后的值代入公式，对系数再进行后续的计算比较： 符合所取的值，所以D和n的值是合适的。（2）计算输料杆送料的轴向之间的速度有公式: (4.4)V-轴向的向前推进速度（m/s）；S-螺距（m）；n-转速（r/min）;由此可得推进速度。图4.1 螺旋式结构4.2 进料料斗进料料斗的总高为745mm，进料口的尺寸为630mm*865mm，它的作用不仅是输送物料那么简单，而且还是整个设备散热以此来进行温度调节的关键结构。图4.2 进料料斗的3维模型5. 机架机构机架是秸秆压块机必不可失的一个部分，它不仅起着保护设备受到外部环境的腐蚀从而能够增加寿命的作用，同时对于使用这种设备的工作人员也起到了一定的安全保护作用，防止运动过程中速度的过快由此造成物料的四处飞散，从另一程度来说也减少了材料的浪费。机架的三维图如下图5.1 机架的三维图其中将压块机工作运转部分作为基础载体的机架的大体尺寸设计为高度820mm，长度为600mm，考虑到运转工作的环境以及使用条件，寿命等诸多因素的综合考虑，材料选用铸铁为最佳选择，这样能保证机架的强度要求，对于寿命也有一定的保障，机架是由螺栓与压块机运转工作的台面固定，各个零件之间的相互拟合如下所示 图5.2 装配的拟合图6. 总论综合以上的计算说明以及各个零件的设计选型，将各个零件进行三维构造及装配，得到设计的秸秆压块机如下：设计的秸秆压块机总体尺寸为1940*1060*945，生产效率为0.98，总体质量为600kg，各个装配的零件按照设计的要求以及国际标准严格选择，达到所需的效果。得到最终的三维整体效果图见图6.1图6.1 压块机3维效果图生成的二维平面图见图6.2图6.2 压块机装配图参 考 文 献1周开勤. 机械零件手册(第四版)M.北京:高等教育出版社,2014. 2孙恒，陈作模.机械原理(第七版)M.北京：高等教育出版社，2006. 3濮良贵,纪明刚.机械设计(第九版)M北京：高等教育出版社，2013. 4美伯尔著,汪一麟等译机械分析与机械设计M. 北京:机械工业出版社，2012. 5 章日晋等编.机械零件的结构设计M.北京: 机械工业出版社，2014.6王守忠, 陈爱荣. 车床自动压印装置的研制J. 机电产品开发与创新, 2012(02)：158-159.7赵润福,魏炯. 秸秆压块机的分类及选用J. 农业机械化,2014（04）：57-59.8岳苓. 链板、刮板复合型压花器J. 制造技术与压花机，2009（05）：140-141.9古今学. 我国产业的现状与发展现状J. 国土资源高等教育研究，2005（10）：60-62.10曾家驹, 王懋荣, 廖德刚. 机械制造技术(现代技术部分)M . 北京: 机械工业出版社, 2014.11 G. J. Goroyias , M. D. Hale. The mechanical and physical properties of strand boards treated with preservatives at different stages of manufactureJ. Wood Sci Tech, 2004(38): 93-107.12刘欣. 玉米秸秆饲料压块机的设计研究J. 农业科技与装备.2012.(07): 32-3313付敏，郭婉丽，梁栋. 生物质压块成型设备研究现状J. 科技创新导报.2015.（17）：137-141.附录1 外文译文在制造的不同阶段防腐剂对于链板的机械与物理性能 G. J.格里亚斯 黑尔摘要：评估在生产过程中板在不同的点对于一种防腐剂的物理和机械性能以此来决定应用防腐剂的最好阶段。一种铜硼戊唑醇胺水性防腐剂用于3%的PF-bonded链板以达到五种不同的固位。在生产周期的不同阶段进行防腐剂添加检查，也就是绿色链扩散,真空干燥链治疗,胶层喷雾,制成板的热与冷淬火,制造前的真空处理。当有高度防腐剂保留的板与未经处理的相比较而言，这种处理方法对于一些板的机械性能有着显著的影响。在板的制造之前通过干燥链条的真空处理或者绿色链条的扩散应用防腐剂能够取得最好的处理效果。在两种处理方法上对于板的性质有较小影响的是增加防腐剂的保留量，但是通过喷雾干燥链或者热和冷淬火应用防腐剂时，我们注意到会有显著的恶化。增加压力温度对于喷雾板的机械性能有显著的提高，但制造前的真空处理将会造成板的内部粘结强度巨大的破坏。简介;定向结构刨花板(的OSB)是一种结构板,广泛地应用于房屋建筑或者其他应用，主要是内部使用或者短期的外部接触，在高湿度条件下，使用的OSB在外部条件限制由于其低耐久性对衰变真菌,肿胀,合成导致减少内部粘结强度(格里亚斯和黑尔2000)。 防腐处理很容易适用于实木,也可以应用于提高产品的面板属性。由于这种原因在制造之后出于商业目的也可应用于胶合板，一种这种类型的产品，经过一种合适的防腐剂处理后，对地面接触的使用展现出充分的耐腐蚀性(AWPA C9 1999)。但是，相对于胶合板和实木，定向结构刨花板产品的低消耗提供了一个成本竞争力的动机去开发一个系统以此提高OSB的耐腐蚀性和尺寸稳定性。在制造之后的OSB的液防腐处理会导致高肿胀，所以在生产周期中需要开发可替代的应用程序。因此，一系列的的因素，包括处理的时间常数，防腐剂的添加阶段，处理板的物理和力学性能，复合防腐剂的抗浸出,耐腐性(有或没有浸出)需要考虑。腐剂和胶粘剂类型的混合以及添加的阶段在成功的生产出一个防腐处理板的过程中扮演着极其重要的角色。 格里亚斯和黑尔(1999、2000、2000 b)最近回顾了一些与防腐剂对于板的力学性能影响的相关文献，已经证明防腐剂添加对板材产品的物理和机械性能会产生巨大的破坏（阿和史蒂文斯1993;巴恩斯 . 1996年)。许多防腐剂被应用于各种各样的研究之中用来去阻止板材产品的腐蚀程度，这些防腐剂包括包括五氯苯酚、二甲基氯化铵(DDAC),癸酯DDAC与铜、DDAC与氨基甲酸酯、氟化钠、氢氟化氢铵、氨的砷酸铜锌(ACZA)硼酸防腐剂,环烷酸铜(村),铜辛酸酯,毒死蜱,环烷酸锌。但是却可能发生许多问题，有毒防腐剂的大量蒸汽蒸发也许会产生紧急情况，防腐剂也许会干扰胶粘剂的合成，板的机械性能的大量损失会造成商业应用的广泛限制。但是无酸性防腐剂(如DDAC-based)和乳化性CuN对于板的机械性能显示了较少的负面影响(施密特维克1990)。氧环唑，应用作为阿斯彭的粉晶片后树脂的应用，对于板的性能测试并没有显著的作用(施密特1988)。 复合板可以在生产过程中或者之后的各种各样的点被保存，使用几种防腐剂配方(即扩散处理。氨的砷酸铜(ACA)、copper-chromium-arsenic(CCA)混合可以产生一个前面板，具有良好的性质,高于标准规格,但与未经处理的板相比，反而具有较弱的性能。 防腐剂作为液体(例如ACA,CCA)通过喷雾或者作为粉末在树脂混合之前,或之后进行的表面添加已经证明会对链板的性能产生巨大的衰减作用，(黑尔1979;施密特1988)。影响的程度取决于具有胶合剂的防腐剂的兼容程度，并且已经研究出多种防腐剂的配方不干扰UF树脂 。然而，脲甲醛树脂并不适合外部规范板，当受潮的时候脲甲醛树脂板就会大量的失效(贝克尔1969;1987;)。几种类型的防腐剂配方粉在板的制造前就已经和树脂得到了广泛的应用(施密特1988)。这种方法只有当防腐剂是热稳定和兼容的胶粘剂时才能给出良好的机械性能。制造前液体也许可以通过浸渍、喷涂、刷,或真空或真空压力得到应用，但由于干燥，特许情况以及这种方法的机械强度局限性,与蒸汽处理方法以及超临界流体已经得到了研究。这些新方法给于了我们一些有前景的结果，在板的物理和机械性能方面没有任何的改变。刷、滴、喷雾经常处理不令人满意的渗透率，用这些方法处理的产品也只适用于不与地面接触的环境，因为防腐剂仅仅对于板的表面区域有限制作用。可以从文献中得出结论各种各样的独立的研究已经聚焦于不同类型面板产品的防腐剂，那些研究涉及各种防腐剂，各种配方类型(如粉,油,或水性)，在生产过程中不同阶段防腐剂的应用以及不同的木材种类、树脂、和紧迫的条件。这些研究不能直接的相互比较去得出最好的防腐剂的应用方法，因为他们设计太多的不相关的变量。然而他们却真真实实的表明一些防腐剂不适合。这篇文章是对于大量链板的物理和机械性能的综合研究，在制造的不同阶段用一种新型的防腐