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中原工學院2014屆畢業(yè)設計（論文）---開題報告
畢業(yè)設計（論文）
開題報告
題目名稱： 秸稈壓塊機設計
院系名稱： 機電學院
班 級： 機自103
學 號： 201000314312
學生姓名： 蘇文博
指導教師： 劉雪霞
2014年3月
1.1本課題所涉及的內(nèi)容
傳動裝置總體設計 減速器的設計計算 壓塊成型系統(tǒng)機構的設計計算
1.2國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀文獻綜述
1.2.1國內(nèi)外研究文獻綜述
生物質(zhì)壓縮成型技術的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀
生物質(zhì)壓縮成型技術的研究始于20世紀，到目前為止，世界各國研究的重點還是集中于在生物質(zhì)壓縮成型燃料的制造技術和相應的燃燒設備的開發(fā)上
1.2.2國外發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀
國外的生物質(zhì)致密固化成型產(chǎn)品現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：
國外生物質(zhì)致密固化成型產(chǎn)品的發(fā)展分為三個階段，從20世紀30-50年代為研究、示范、交叉引進階段，研究的著眼點以代替化石能源為目標，最早是英國一家機械研究所以煤泥原料研制成的，后用于加工褐煤和精煤，逐步發(fā)展到用造紙廠的廢棄物。20世紀30年代，螺旋式成型機在美國開始設計生產(chǎn)；同時，現(xiàn)代化的活塞式成型機也在瑞典、德國得到推廣。以鋸末為原料的燃料塊在市場上有了競爭力，50年代后又相繼產(chǎn)生以油壓、水壓為動力的生物質(zhì)壓縮成套設備以及以機械為動力滾筒式小顆粒成型設備。
20世紀70-90年代為第二階段，各國普遍重視化石能源對環(huán)境的影響，同時由于出現(xiàn)能源危機，生物質(zhì)壓縮固化成型燃料發(fā)展很快，西歐及日本等國家已成為一種產(chǎn)業(yè)。1984年日本已有172家工廠生產(chǎn)生物質(zhì)壓縮固化成型燃料，年總產(chǎn)量達26萬噸。
第三階段為90年代后，首先以丹麥為首開展了規(guī)?；醚芯抗ぷ鳎氏妊兄瞥晒α死蒙镔|(zhì)直接燃燒發(fā)電廠，隨后瑞典、德國、奧地利等過都先后開展利用生物質(zhì)固化成型燃料發(fā)電和作為大型鍋爐的代替燃料的研究，聯(lián)合國也將此作為重點研究開發(fā)項目。
美國在1993-1998年，每年生物質(zhì)壓縮固化成型燃料銷售總量約50-60萬噸，占住宅取暖需求量的0.025%；目前，已在25個州建立了樹皮成型燃料加工廠，每天產(chǎn)量超過300噸。歐洲現(xiàn)有上百家固化成型燃料加工廠，瑞典2000年生物質(zhì)壓縮固化成型燃料的生產(chǎn)能力已達到100萬噸，人均年耗量達160公斤。亞洲的
菲律賓，越南等在2003年建立了4座以木材廢棄物為原料、年產(chǎn)量達20萬噸的
印度、律賓以解決生活燃料為目標也進行了生物質(zhì)壓縮固化成型燃料生產(chǎn)。南非2003
1
大型固化成型燃料加工廠。
國外生物質(zhì)固化成型技術發(fā)展有以下幾個特點：
一是生產(chǎn)技術大部分已經(jīng)成熟，并達到規(guī)?；蜕唐坊?；二是已由過去燒壁爐的生活用能為主轉(zhuǎn)向了生產(chǎn)階段；設備制造比較規(guī)范，耗能較高、成本較貴，同等生產(chǎn)能力的設備是國內(nèi)的5-10倍
在發(fā)達國家中，生物質(zhì)能研究開發(fā)應用工作主要集中于氣化、液化、熱解、固化和直接燃燒等方面。
美國2004年生物質(zhì)能供應量72Mtoe，約占美國能源供應總量的3%，計劃2030年達到30%。
歐盟2003年歐盟25國生物質(zhì)能消費量69Mtoe, 約占歐盟能源消費總量的4%，計劃2010年達到8.6%。
國外生物質(zhì)能政策的出發(fā)點和目標：
(1)保障國家能源安全，提高能源自我供給能力；
(2)促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)調(diào)整和農(nóng)村發(fā)展，把發(fā)展“能源農(nóng)業(yè)”作為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型和農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。
(3)增加新的就業(yè)機會，把發(fā)展生物質(zhì)能看作是解決本國就業(yè)問題的一個重要手段；
研究表明：在工業(yè)化國家，陸上石油（包括開采、冶煉和銷售）每百萬噸標準有的能源需要工作崗位959個：煤炭業(yè)為925個；天然氣業(yè)為430個。而生物質(zhì)固體燃料業(yè)為3000-5000個；生物乙醇業(yè)為18000-28000個；生物柴油業(yè)為29000個；生物質(zhì)發(fā)電業(yè)為1650個。
(4)改進環(huán)境保護，把發(fā)展生物質(zhì)能源看作減少CO2排放的重要措施。
國外主要生物質(zhì)能政策：
美國
(1)政府行政命令
1999年，總統(tǒng)克林頓簽署13134號‘開發(fā)和推進生物及產(chǎn)品和生物能源’的總統(tǒng)令，提出‘目前生物基產(chǎn)品和生物能源技術有潛力將各再生農(nóng)林資源轉(zhuǎn)換成能滿足人類需求的電能、燃料、化學物質(zhì)、藥物及其它物質(zhì)的主要來源。這些領域的技業(yè)和雇傭機會；為農(nóng)林業(yè)廢棄物建立新的市場；給未被充分利用的土地帶
術進步能在美國鄉(xiāng)村給農(nóng)民、林業(yè)者、牧場主和商人帶來大量新的、鼓舞人心的商來經(jīng)濟機會；以及減少我國對進口石油的依賴和溫室氣體的排放，改善空氣和水的質(zhì)量?！⑻岢隽恕?010年生物基產(chǎn)品和生物能源擴大三倍，2020年增加十倍，每年為農(nóng)民和鄉(xiāng)村經(jīng)濟新增200億美元的收入和減少一億噸碳排放量’的宏大目標。
(2)生物質(zhì)能立法與政策措施
2002年國會通過了‘生物質(zhì)研究開發(fā)法案’，制定了（生物質(zhì)技術路線圖,成立了‘生物質(zhì)項目辦公室’即生物質(zhì)技術咨詢委員會。2002年通過了‘農(nóng)田安全和農(nóng)村地區(qū)發(fā)展法案’。 提出鼓勵生物質(zhì)發(fā)展的一些政策措施，包括；要求農(nóng)業(yè)部制定政府生物質(zhì)能采購政策，協(xié)調(diào)分攤生物質(zhì)商業(yè)項目的成本；鼓勵生物質(zhì)能相關領域的教育計劃；鼓勵農(nóng)民、農(nóng)場主和農(nóng)村小型實體使用可再生能源技術和產(chǎn)品，購買可再生能源系統(tǒng)等。
2005年頒布（能源政策法）.它是一部綜合性能源法規(guī)，規(guī)定了一系列的鼓勵生物質(zhì)能發(fā)展的政策措施，包括：稅收激勵；強制性聯(lián)邦政府購買可再生能源產(chǎn)品配額；強制性的標準和規(guī)范；生物能產(chǎn)品生產(chǎn)和消費補貼；生物質(zhì)技術研發(fā)支持；貸款擔保等。
(3)政府部門有專門的生物質(zhì)能發(fā)展計劃
如能源部制定的‘美國生物質(zhì)路線圖’；生物質(zhì)能辦公室管理的‘生物能多年計劃’；環(huán)保署管理的‘甘蔗乙醇計劃’。
(4)地方州政府的優(yōu)惠政策
美國各州和地方政府通過稅收減免、低息貸款及其它的財政手段鼓勵生物質(zhì)能產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用。
其中有18個州和華盛頓特區(qū)對電力供應實行包括生物質(zhì)在內(nèi)的可再生能源配額制；14個州建立了可再生能源效益基金。
歐盟
(1)歐盟政策
通過發(fā)布一系列的政策法令。為歐盟及成員國生物質(zhì)能源和其它可再生能源的開發(fā)利用提供指導。以發(fā)布的有關文件是：2001年發(fā)布的<2010歐洲交通政策白皮書>、<歐盟可再生能源發(fā)電令>；2003年發(fā)布的<能源生產(chǎn)與電力稅收法令>、<歐盟交通生物質(zhì)燃料法令>、<歐盟內(nèi)部電力市場法令>
條列>、<歐盟環(huán)境技術行動計劃>；2006年又發(fā)布了<歐盟生物質(zhì)能行動計劃>.
通過《歐盟能源各級計劃》為生物質(zhì)能技術的研發(fā)、推廣、示范提供資金支持。
通過歐盟委員會下設的能源環(huán)保研究機構為歐盟委會及成員國的政府、研究機構、公司提供生物質(zhì)資源、技術等方面的信息服務。
(2) 成員國政策
歐盟成員國也以法律或聯(lián)邦政府法令的方式建立起促進生物質(zhì)能技術研發(fā)、投資、生產(chǎn)和消費的政策框架。如;德國、西班牙等15國對生物質(zhì)發(fā)電實行保護性電價；德國、英國、芬蘭、丹麥等11國為生物質(zhì)供熱提供投資補貼；瑞典、荷蘭、意大利等4國為生物質(zhì)供熱免稅。
(3) 州和地方政策
各國地方政府積極采取措施租金生物質(zhì)嫩黃的發(fā)展。如各國的巴伐利亞洲政府把發(fā)展生物質(zhì)能列為該州發(fā)展非食品農(nóng)業(yè)、租金農(nóng)村社會發(fā)展的重要舉措，制定了州生物質(zhì)能發(fā)展規(guī)劃和目標。州政府整合地方基礎研究、技術開發(fā)、市場營銷等機構，成立了州生物質(zhì)能技術開發(fā)中心。并為村落型生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)示范項目提供配套補貼資金。
1.2.3國內(nèi)發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀
我國從20世紀80年代引進并開始致力于生物質(zhì)壓縮成型技術的研究。南京林華所在七五期間開展了對生物質(zhì)壓縮成型機的研制及對生物質(zhì)成型理論的研究；湖南省衡陽市糧食機械廠于1985年研制了第一臺ZT-63型生物質(zhì)壓縮成型機；江蘇省連云港東海糧食機械廠于1986年引進一臺OBN-88棒狀燃料成型機；1990年前后，陜西省武功縣輕工機械廠，河南工藝包裝設備廠等單位先后研制和生產(chǎn)了幾種不同規(guī)模的生物質(zhì)成型機和碳化機組；1994年湖南農(nóng)大，中國農(nóng)機能源動力所分別研制出PB-1型，CYJ-35型機械沖壓式成型機；1997年河南農(nóng)大又研制出HPB-1型液壓驅(qū)動活塞式成型機；2002年中南林學院也研制了相應設備。
1.2.4國內(nèi)麥秸壓塊機存在的問題
目前我國成型機的生產(chǎn)和應用已形成一定規(guī)模，熱點主要集中在螺旋式擠壓成型機，但是仍然存在著諸如成型筒及螺旋軸磨損嚴重，壽命較短耗電大等問題，因此有待一步深入研究
作為秸稈壓塊機來說，成型是一個十分重要的問題，但是，作為成型的機理，應是原料在被擠壓進入出料道孔中所停留的時間越長，其成型狀態(tài)也越好。但是，
現(xiàn)技術中是采用單層的出料道孔，在此結構形式中出料道孔普遍感到不足。為了追求產(chǎn)量，也只有從追求設備的出料速度來滿足提高產(chǎn)量要求。這樣，也就影響到成型的質(zhì)量。形成一個惡性循環(huán)。這也是現(xiàn)有技術中又一個無法克服的技術難點。多層出料道孔秸稈壓塊機在技術上很好地解決了這一難題。
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[12] 何小柏主編 機械設計課程設計 高等教育出版社，1995
[13] 邱宣懷主編 機械設計 高等教育出版社，1995
2.本課題有待解決的主要關鍵問題
根據(jù)麥秸壓塊機結構特點，在設計該機器時，要注意以下幾點問題：
1） 總體方案的確定，通過分析對比確定采用何種機構。
2） 采用何種傳動方式。
3） 喂料室設計。
4） ?？讐狠佋O計。
5） 平模與壓輥的磨損問題。
3.對課題要求及預期目標的可行性分析 (包括解決關鍵問題技術和所需條件兩方面)
3.1課題任務介紹
圖1 傳動裝置部分簡圖
1電動機 2V-帶輪 3二級圓柱齒輪減速器 4圓柱齒輪 5圓柱齒輪
6圓柱齒輪 7圓柱齒輪 8聯(lián)軸器 9分配軸
生物質(zhì)原料主要含有纖維素，半纖維素和木質(zhì)素等物質(zhì)，其平模機模輥間的成型機理如下：見圖1 供料區(qū)內(nèi)的物料在重力作用下緊貼在平模上，當壓輥向前滾動，物料進入變形壓緊區(qū)，這時因受到擠壓，原料粒子不斷進入粒子間的空隙內(nèi)，間隙中的空氣被排除，粒子間相互位置不斷更新，粒子間所有較大的空隙逐漸都被能進入粒子占據(jù)。隨著壓輥繼續(xù)滾動，被壓實的原料進入擠壓成型區(qū)，部分楔形區(qū)，摸孔區(qū)的錐孔部分和前半部分都屬于擠壓成型區(qū)，該區(qū)域壓力繼續(xù)增加，粒子本身發(fā)生變形和塑料流動，在垂直于最大主應力的方向被延展，并繼續(xù)充填周圍較小間隙，由于壓輥和物料間的摩擦作用加劇而產(chǎn)生大量熱量，導致原料中含有的木質(zhì)素軟化，粘合力增加，軟化的木質(zhì)素和生物質(zhì)中固有的纖維素聯(lián)合作用，使生物質(zhì)逐漸成形，這時部分殘余應力存儲于成型塊內(nèi)部，粒子結合牢固但不甚穩(wěn)定。成型塊在擠壓作用下進入摸孔的保型段，在該段不利于形狀保持的殘余應力被消除，顆?；驂簤K被定型。
3.1.1麥秸壓塊機產(chǎn)量分析
秸稈燃料的經(jīng)濟效益來自秸稈壓塊后每噸獲得的凈收入部分，秸稈燃料的生產(chǎn)成本由以下部分組成，即秸稈原料的收購成本，壓塊過程的能耗、用工費。
這個現(xiàn)在很熱門，利潤也非常的不錯~這事成本核算方面的一些資料
成本核算：每小時產(chǎn)量1.5噸，日產(chǎn)：12噸
按日產(chǎn)10噸計算：
1、秸稈原料收購價（高估）平均按100元/噸
2、粉碎過程的耗能（玉米秸稈）粉碎機5.5kw×0.8元/噸=4.4元/噸 壓塊過程的耗能18.5KW×0.8元/度=14.8元/噸 合計耗能4.4+14.8元=19.2元/噸
3、粉碎過程：需人工2人，壓塊過程需人工2人，管理人員1人，共用5人。平均每人日工資40元×5人=200元
合計用工費200元÷10噸=20元/噸
總成本費：原料100元/噸+總耗能14.8元/噸+工資費用20元/噸=134.8元/噸（成本）
市場銷售價：每噸350元—生產(chǎn)成本134.8元=每噸利潤215.2元
日產(chǎn)10噸 按每年生產(chǎn)10個月計算：年產(chǎn)3000噸×215.2元/噸=645600元
3.2 關鍵問題的技術解決
1） 傳動裝置麥秸壓塊機的傳動方式采用皮帶傳動。
2） 較大的直徑可以增加壓輥的攫取角。
3） 喂料室設計要空間廣闊。
4） 采用平模靜止的工作方式。
5） 為了使平模與磨輥磨損速度減小，在滿足加工要求的前提下使粒經(jīng)盡量大些，
并把平模設計成對稱結構。
3.3設計的優(yōu)點
1） 傳動裝置 麥秸壓塊機的傳動方式采用皮帶傳動，皮帶傳動具有過載保護和緩沖吸振的能力保護壓塊機。
2）大直徑的增加壓輥的攫取角，可以使工作中的壓輥對物料有較強的攫取力，并且降低了打滑的可能性
3） 喂料室起到緩存物料和喂料的作用，完成物料向磨輥楔形攫取角的喂入，要空間廣闊為專門擠壓生物質(zhì)原料的大直徑壓輥提供了空間，也為蓬松的生物質(zhì)提供喂料空間。
4） 平模采用靜止的工作方式有利于顆粒成型率的提高，從而增提高生產(chǎn)效率，將平模設計成對稱結構，能夠正反使用，這將有效降低易損件成本。
4.整體方案初擬：
通過調(diào)研與分析，得到兩套整體系統(tǒng)的預測方案。下面一一詳述：
方案一：
平模麥秸壓塊機工作原理：平模機是以機械的圓周運動為基礎，電動機做動力，帶動齒輪傳遞至主軸及平模，在摩擦力的作用下使壓輪自轉(zhuǎn)，在壓輪的擠壓下從摸孔中擠出，通過對切刀的調(diào)整可以得到顆粒長度，再經(jīng)過甩料盤將制成的顆粒經(jīng)出料口送出機外。
圖 2 壓塊機原理示意圖 圖 3 平模麥秸壓塊機
1 電動機 2 傳動箱 3主軸 4 喂料室 5壓輥 6 均料板 7平模 8切刀
9 掃料板 10 出料口
圖4 齒輪齒條組合機構
機構選擇說明：如圖四機構的動力傳輸有三個齒輪聯(lián)合組成，齒輪傳動有著高穩(wěn)定性，可以承載和高速載荷等優(yōu)點，而且結構簡單，加工方便易于維護。
圖3工作原理：電動機通過減速箱驅(qū)動主軸，主軸帶動磨輥，磨輥繞主軸公轉(zhuǎn)的同時也繞磨輥軸自轉(zhuǎn)。加工顆粒或壓塊時，生物質(zhì)原料被送入平模機的喂料室，在分料器和刮板的共同作用下均勻地鋪在平模上，主軸帶動壓棍連續(xù)不斷地滾過料層，將物料擠壓進入?？祝锪显谀？字薪?jīng)歷成型，保型等過程，一定時間后以圓柱狀態(tài)被擠出，旋轉(zhuǎn)的切刀將物料切斷，形成顆粒或壓塊，有掃料板將顆?；驂簤K送出。
圖4運動說明：主軸曲柄轉(zhuǎn)動，帶動搖桿進行擺動，和搖桿同軸的齒輪使底部齒條水平移動的同時再將運動專遞給下一級齒輪，而下一級齒輪的運動帶動最右邊的齒輪開始轉(zhuǎn)動，最右邊的齒輪帶動第二齒輪條進行豎直運動。
方案說明：
平模機是專為農(nóng)村飼養(yǎng)專業(yè)戶及小型飼養(yǎng)場設計的中小型顆粒加工設備。且能夠加工草業(yè)，麥秸顆粒以及無機肥顆粒。主要特點：1. 結構簡單，適用性廣，占地面積小，噪音小。2. 粉狀飼料，草狀不需液體添加即可進行制粒。故顆粒飼料的含水率基本為制粒前物料的含水率，更利于儲存。3.本機制成的顆粒硬度高，表面光潔，內(nèi)部熟化程度比較充分，可以提高營養(yǎng)的消化吸收。又能殺滅一般致病微生物及寄生物，適于飼養(yǎng)兔，魚，鴨和實驗動物，比混合粉末飼料可獲得更高的經(jīng)濟效益。4. 該機型備有15到20多種孔徑模具，適應不同物料制粒，達到最佳效果。5. 適應不同飼料，保證壓制效果。木屑，玉米秸等壓縮成型需要很大的壓力，在同類治理設備中，輥輪部件是整個設備中心部件，且采用優(yōu)質(zhì)合金剛，提高輥輪的使用壽命。
方案二：
環(huán)模麥秸壓塊機機工作原理 ：物料通過進料口進入到轉(zhuǎn)動著的料盆內(nèi)，由于離心力作用，使得物料不斷的甩向內(nèi)模的內(nèi)壁面上，形成均勻的環(huán)形料層，這一環(huán)形料層被帶入到壓模和滾輪的接觸面上，經(jīng)過壓模和滾輪強烈擠壓，呈圓柱狀從摸孔中擠出，并被固定在罩殼上的切刀切斷成長度均勻的顆粒飼料。
圖5 壓縮室結構 圖6 環(huán)模機構示意圖
圖 5 麥秸原料的壓縮是靠環(huán)模與壓輪間的相對運動實現(xiàn)的。環(huán)模通過螺栓固定在機體上，兩個壓輪由前擋板和后擋板固定連接，后擋板與主軸連接由電動機帶動旋轉(zhuǎn)，由于物料的摩擦壓輪在公轉(zhuǎn)的同時自轉(zhuǎn)。
圖 6 組合環(huán)模由多個單獨的小模塊拼接而成，摸孔為矩形方孔，模塊用螺栓與機體緊固在一起，便于維修更換，此種結構在加工工藝，材料消耗以及安裝上更具有優(yōu)勢，加工精度易于保證，孔內(nèi)表面質(zhì)量高，一個優(yōu)質(zhì)環(huán)模使用壽命達800至1000h，這是指環(huán)模正常使用壓制物料產(chǎn)生疲勞的破壞的壽命。
方案說明：
環(huán)模機，經(jīng)過了對國外現(xiàn)有飼料顆粒機的考慮到適用對象對顆粒飼料的不同要求，特別是考慮到了壓制顆粒的硬度更高，密度更大特點，設計制造了這種換模式顆粒制粒機。該機型具有結構簡單，因而可以廣泛適用中小型水產(chǎn)養(yǎng)殖，糧食飼料加工廠，畜牧場，家禽養(yǎng)殖場及個體養(yǎng)殖戶使用。該機械特點：1.飼料經(jīng)該機型加工，溫度適中，能很好的保持原料內(nèi)各種微量元素，適口性好，動物采
食量大，有利于消化吸收各種營養(yǎng)。2.顆粒成分均勻，外形整齊，表面光滑，直徑可在1.5至1.6之間變換，長度可在5至20之間調(diào)節(jié)，而且顆粒密度大，便于存儲和運輸，適宜于各種養(yǎng)殖對象在不同生長期的需要。3.加工魚飼料能在水中保持較長的時間，提高飼料的利用率。有利于防止水污染。4.該機型對物料的適應性廣，可加工各種不同要求的全價配飼料。5.該機型即可加工含水量低的粉末狀飼料，也可加工含水量較高的鮮活飼料
環(huán)模麥秸壓塊機與平模麥秸壓塊機比較
一、 喂料方式：環(huán)模壓塊機采用曲線上料槽滾動壓縮進料，高速旋轉(zhuǎn)點對點進入壓縮倉，即原料送到壓輪也剛好轉(zhuǎn)到，因物料本身重量的原因，喂料上下不太均勻；平模制粒機是靠物料自身重量垂直進入壓制室，能夠均勻喂料。
二、 壓力：任何壓塊機器對生物質(zhì)的壓縮，只能在1-2.5毫米的間隙下才能夠壓縮成塊，間隙大了，往往無法壓縮成塊，而環(huán)模壓塊機的調(diào)整間隙在0-8毫米之間，不受模具直徑的限制，所以也就不存在間隙無法調(diào)整一說；平模壓輪直徑的大小不受模具直徑的限制，可以加大內(nèi)裝軸承空間，選用大號軸承增強壓輪的承受能力，不僅提高了壓輪的壓制力，而且還延長了使用壽命。
三、出料方式：環(huán)模屬于高轉(zhuǎn)速，物料排出時破損率高；而平模屬于低轉(zhuǎn)速，破損率低。 （密度達到了，塊狀成品出來，破損度跟出料速度沒有關系，最多跟接收平面的高度有關）
四、壓輪調(diào)節(jié)方式：環(huán)模壓塊機要是用壓輪中間的偏心輪上的兩個螺絲來調(diào)節(jié)壓輪模塊間隙以控制壓力，方便快捷；平模制粒機是采用螺紋絲柱m100中心調(diào)節(jié)機構，頂力百噸，下落平穩(wěn)、觸擊柔和、壓力均勻?？刹捎眯D(zhuǎn)手動和液壓自動調(diào)節(jié)兩種方式。
五、壓縮成型多樣化，圓棒、方塊、顆粒更換模具都可以做適應不同物料壓縮成型，達到最佳效益。
比較兩者有些方面平模優(yōu)于環(huán)模 我決定選擇設計平模麥秸壓塊機
5．完成本課題的工作計劃及進度安排
工作計劃：
（1）外文翻譯，并且按學院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求用譯文紙撰寫或打??；
（2）畢業(yè)設計調(diào)研，完成調(diào)研報告，并且按學院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫調(diào)研報告；
（3）總體方案設計與分析；
（4）總體結構設計（三維和二維總裝配圖）；
（5）全部零件設計（二維圖）；
（6）按學院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫設計說明書。
進度安排：
第1—2周 畢業(yè)實習，完成實習調(diào)研報告；
第3—4周 完成外文翻譯，設計方案規(guī)劃（提交開題報告）；
第5—6周 總體設計；
第7—13周 總體結構設計（4周）、零件設計（2周）、撰寫設計說明書（1周）；（第10周進行中期檢查，提交中期檢查報告和實績）；
第14周 指導教師審查、修改定稿，準備答辯PPT；
第15周 畢業(yè)答辯；
第16周 修改畢業(yè)設計。
6．指導教師審閱意見
指導教師(簽字)： 2014 年 3 月 3 日
7．指導小組意見
指導小組組長(簽字)：
2014年 3 月3日
14
中 原 工 學 院
畢業(yè)設計（論文）任務書
姓 名
蘇文博
機電 學院 機自 專業(yè) 10 班 12 號
題 目
秸稈壓塊機設計
設
計
任
務
1、外文翻譯，并且按學院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求打?。?
2、畢業(yè)設計實習，并且按學院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫實習報告、開題報告；
3、完成該秸稈壓塊機結構設計與有關計算；
4、繪制總體、部分主要機構及部分零件圖；
5、按學院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫設計說明書。
要求：壓塊的尺寸直徑從30mm-80mm，密度0.8～1.3每立方米之間
時
間
進
度
2.16~3.1 搜集課題有關的國內(nèi)外資料、完成外文翻譯；
3.2 ~ 3.15 畢業(yè)實習、完成畢業(yè)實習（調(diào)研）報告、開題報告，并確定初步設計方案；
3.16~4.5 消化吸收現(xiàn)有設備傳動設計方案及特點，完成傳動系統(tǒng)改進設計及相關設計計算；
4.6~5.10完成主要機構及關鍵零部件設計；按學院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫設計說明書；
5.11~5.17 審查設計 準備答辯；
5.18~5.24答辯資格評審；
5.24~5.31 畢業(yè)答辯
6.1～6.7 修改畢業(yè)設計
原 要
始 參
資 考
料 文
和 獻
主
[1] 周開勤.《機械零件手冊（第5版）》[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001
[2] 濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京:高等教育出版社.
[3]成大先.機械設計手冊（單行本）：齒輪傳動[S].北京：化學工業(yè)出版社，2004.
[4] 聯(lián)合編寫組.機械設計手冊(1-6卷) [S].北京：機械工業(yè)出版社，2004.8.
[5] 徐灝.新編機械設計師手冊 (下冊) [M]. 機械工業(yè)出版社.1994.
[6] Devolas Shetty, Richard A.Kolk. Mechatronics System Design[M].Beijing：China Machine
Press, 2005, (1)
[7] Richard R .Kibbe .Marchine Tool Practices[M]. Printed in the U.S.A， 1992
[8]鞏云鵬、田萬祿等主編.機械設計課程設計.東北大學出版社，2008.7
[9]孫志禮、冷興聚等主編.機械設計.東北大學出版社，2000.9
[10]李鳳平、張士慶等主編.機械圖學.東北大學出版社，2006.8
院長（系主任）簽名： 指導教師：
畢業(yè)設計（論文）譯文
題目名稱： 齒輪和軸的介紹
院系名稱： 機電學院
班 級： 機自103
學 號： 201000314312
學生姓名： 蘇文博
指導教師： 劉雪霞
2014年 03 月
5
中原工學院畢業(yè)設計譯文
齒輪和軸的介紹
摘 要:在傳統(tǒng)機械和現(xiàn)代機械中齒輪和軸的重要地位是不可動搖的。齒輪和軸主要安裝在主軸箱來傳遞力的方向。通過加工制造它們可以分為許多的型號，分別用于許多的場合。所以我們對齒輪和軸的了解和認識必須是多層次多方位的。
關鍵詞:齒輪；軸
在直齒圓柱齒輪的受力分析中，是假定各力作用在單一平面的。我們將研究作用力具有三維坐標的齒輪。因此，在斜齒輪的情況下，其齒向是不平行于回轉(zhuǎn)軸線的。而在錐齒輪的情況中各回轉(zhuǎn)軸線互相不平行。像我們要討論的那樣，尚有其他道理需要學習，掌握。
斜齒輪用于傳遞平行軸之間的運動。傾斜角度每個齒輪都一樣，但一個必須右旋斜齒，而另一個必須是左旋斜齒。齒的形狀是一濺開線螺旋面。如果一張被剪成平行四邊形（矩形）的紙張包圍在齒輪圓柱體上，紙上印出齒的角刃邊就變成斜線。如果我展開這張紙，在血角刃邊上的每一個點就發(fā)生一漸開線曲線。
直齒圓柱齒輪輪齒的初始接觸處是跨過整個齒面而伸展開來的線。斜齒輪輪齒的初始接觸是一點，當齒進入更多的嚙合時，它就變成線。在直齒圓柱齒輪中，接觸是平行于回轉(zhuǎn)軸線的。在斜齒輪中，該先是跨過齒面的對角線。它是齒輪逐漸進行嚙合并平穩(wěn)的從一個齒到另一個齒傳遞運動，那樣就使斜齒輪具有高速重載下平穩(wěn)傳遞運動的能力。斜齒輪使軸的軸承承受徑向和軸向力。當軸向推力變的大了或由于別的原因而產(chǎn)生某些影響時，那就可以使用人字齒輪。雙斜齒輪（人字齒輪）是與反向的并排地裝在同一軸上的兩個斜齒輪等效。他們產(chǎn)生相反的軸向推力作用，這樣就消除了軸向推力。當兩個或更多個單向齒斜齒輪被在同一軸上時，齒輪的齒向應作選擇，以便產(chǎn)生最小的軸向推力。
交錯軸斜齒輪或螺旋齒輪，他們是軸中心線既不相交也不平行。交錯軸斜齒輪的齒彼此之間發(fā)生點接觸，它隨著齒輪的磨合而變成線接觸。因此他們只能傳遞小的載荷和主要用于儀器設備中，而且肯定不能推薦在動力傳動中使用。交錯軸斜齒輪與斜齒輪之間在被安裝后互相捏合之前是沒有任何區(qū)別的。它們是以同樣的方法進行制造。一對相嚙合的交錯軸斜齒輪通常具有同樣的齒向，即左旋主動齒輪跟右旋從動齒輪相嚙合。在交錯軸斜齒設計中，當該齒的斜角相等時所產(chǎn)生滑移速度最小。然而當該齒的斜角不相等時，如果兩個齒輪具有相同齒向的話，大斜角齒輪應用作主動齒輪。
蝸輪與交錯軸斜齒輪相似。小齒輪即蝸桿具有較小的齒數(shù)，通常是一到四齒，由于它們完全纏繞在節(jié)圓柱上，因此它們被稱為螺紋齒。與其相配的齒輪叫做蝸輪，蝸輪不是真正的斜齒輪。蝸桿和蝸輪通常是用于向垂直相交軸之間的傳動提供大的角速度減速比。蝸輪不是斜齒輪，因為其齒頂面做成中凹形狀以適配蝸桿曲率，目的是要形成線接觸而不是點接觸。然而蝸桿蝸輪傳動機構中存在齒間有較大滑移速度的缺點，正像交錯軸斜齒輪那樣。
蝸桿蝸輪機構有單包圍和雙包圍機構。單包圍機構就是蝸輪包裹著蝸桿的一種機構。當然，如果每個構件各自局部地包圍著對方的蝸輪機構就是雙包圍蝸輪蝸桿機構。著兩者之間的重要區(qū)別是，在雙包圍蝸輪組的輪齒間有面接觸，而在單包圍的蝸輪組的輪齒間有線接觸。一個裝置中的蝸桿和蝸輪正像交錯軸斜齒輪那樣具有相同的齒向，但是其斜齒齒角的角度是極不相同的。蝸桿上的齒斜角度通常很大，而蝸輪上的則極小，因此習慣常規(guī)定蝸桿的導角，那就是蝸桿齒斜角的余角；也規(guī)定了蝸輪上的齒斜角，該兩角之和就等于90度的軸線交角。
當齒輪要用來傳遞相交軸之間的運動時，就需要某種形式的錐齒輪。雖然錐齒輪通常制造成能構成90度軸交角，但它們也可產(chǎn)生任何角度的軸交角。輪齒可以鑄出，銑制或滾切加工。僅就滾齒而言就可達一級精度。在典型的錐齒輪安裝中，其中一個錐齒輪常常裝于支承的外側(cè)。這意味著軸的撓曲情況更加明顯而使在輪齒接觸上具有更大的影響。
另外一個難題，發(fā)生在難于預示錐齒輪輪齒上的應力，實際上是由于齒輪被加工成錐狀造成的。
直齒錐齒輪易于設計且制造簡單，如果他們安裝的精密而確定，在運轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生良好效果。然而在直齒圓柱齒輪情況下，在節(jié)線速度較高時，他們將發(fā)出噪音。在這些情況下，螺旋錐齒輪比直齒輪能產(chǎn)生平穩(wěn)的多的嚙合作用，因此碰到高速運轉(zhuǎn)的場合那是很有用的。當在汽車的各種不同用途中，有一個帶偏心軸的類似錐齒輪的機構，那是常常所希望的。這樣的齒輪機構叫做準雙曲面齒輪機構，因為它們的節(jié)面是雙曲回轉(zhuǎn)面。這種齒輪之間的輪齒作用是沿著一根直線上產(chǎn)生滾動與滑動相結合的運動并和蝸輪蝸桿的輪齒作用有著更多的共同之處。
軸是一種轉(zhuǎn)動或靜止的桿件。通常有圓形橫截面。在軸上安裝像齒輪，皮帶輪，飛輪，曲柄，鏈輪和其他動力傳遞零件。軸能夠承受彎曲，拉伸，壓縮或扭轉(zhuǎn)載荷，這些力相結合時，人們期望找到靜強度和疲勞強度作為設計的重要依據(jù)。因為單根軸可以承受靜壓力，變應力和交變應力，所有的應力作用都是同時發(fā)生的。
“軸”這個詞包含著多種含義，例如心軸和主軸。心軸也是軸，既可以旋轉(zhuǎn)也可以靜止的軸，但不承受扭轉(zhuǎn)載荷。短的轉(zhuǎn)動軸常常被稱為主軸。
當軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)變形必需被限制于很小的范圍內(nèi)時，其尺寸應根據(jù)變形來確定，然后進行應力分析。因此，如若軸要做得有足夠的剛度以致?lián)锨惶螅敲春蠎Ψ习踩竽鞘峭耆赡艿?。但決不意味著設計者要保證；它們是安全的，軸幾乎總是要進行計算的，知道它們是處在可以接受的允許的極限以內(nèi)。因之，設計者無論何時，動力傳遞零件，如齒輪或皮帶輪都應該設置在靠近支持軸承附近。這就減低了彎矩，因而減小變形和彎曲應力。
雖然來自M.H.G方法在設計軸中難于應用，但它可能用來準確預示實際失效。這樣，它是一個檢驗已經(jīng)設計好了的軸的或者發(fā)現(xiàn)具體軸在運轉(zhuǎn)中發(fā)生損壞原因的好方法。進而有著大量的關于設計的問題，其中由于別的考慮例如剛度考慮，尺寸已得到較好的限制。
設計者去查找關于圓角尺寸、熱處理、表面光潔度和是否要進行噴丸處理等資料，那真正的唯一的需要是實現(xiàn)所要求的壽命和可靠性。
由于他們的功能相似，將離合器和制動器一起處理。簡化摩擦離合器或制動器的動力學表達式中，各自以角速度w1和w2運動的兩個轉(zhuǎn)動慣量I1和I2，在制動器情況下其中之一可能是零，由于接上離合器或制動器而最終要導致同樣的速度。因為兩個構件開始以不同速度運轉(zhuǎn)而使打滑發(fā)生了，并且在作用過程中能量散失，結果導致溫升。在分析這些裝置的性能時，我們應注意到作用力，傳遞的扭矩，散失的能量和溫升。所傳遞的扭矩關系到作用力，摩擦系數(shù)和離合器或制動器的幾何狀況。這是一個靜力學問題。這個問題將必須對每個幾何機構形狀分別進行研究。然而溫升與能量損失有關，研究溫升可能與制動器或離合器的類型無關。因為幾何形狀的重要性是散熱表面。各種各樣的離合器和制動器可作如下分類：
1． 輪緣式內(nèi)膨脹制凍塊；
2． 輪緣式外接觸制動塊；
3． 條帶式；
4． 盤型或軸向式；
5． 圓錐型；
6． 混合式。
分析摩擦離合器和制動器的各種形式都應用一般的同樣的程序，下面的步驟是必需的：
1． 假定或確定摩擦表面上壓力分布；
2． 找出最大壓力和任一點處壓力之間的關系；
3． 應用靜平衡條件去找尋（a）作用力；（b）扭矩；(c)支反力。
混合式離合器包括幾個類型，例如強制接觸離合器、超載釋放保護離合器、超越離合器、磁液離合器等等。
強制接觸離合器由一個變位桿和兩個夾爪組成。各種強制接觸離合器之間最大的區(qū)別與夾爪的設計有關。為了在結合過程中給變換作用予較長時間周期，夾爪可以是棘輪式的，螺旋型或齒型的。有時使用許多齒或夾爪。他們可能在圓周面上加工齒，以便他們以圓柱周向配合來結合或者在配合元件的端面上加工齒來結合。
雖然強制離合器不像摩擦接觸離合器用的那么廣泛，但它們確實有很重要的運用。離合器需要同步操作。
有些裝置例如線性驅(qū)動裝置或電機操作螺桿驅(qū)動器必須運行到一定的限度然后停頓下來。為著這些用途就需要超載釋放保護離合器。這些離合器通常用彈簧加載，以使得在達到預定的力矩時釋放。當?shù)竭_超載點時聽到的“喀嚓”聲就被認定為是所希望的信號聲。
超越離合器或連軸器允許機器的被動構件“空轉(zhuǎn)”或“超越”，因為主動驅(qū)動件停頓了或者因為另一個動力源使被動構件增加了速度。這種離合器通常使用裝在外套筒和內(nèi)軸件之間的滾子或滾珠。該內(nèi)軸件，在它的周邊加工了數(shù)個平面。驅(qū)動作用是靠在套筒和平面之間契入的滾子來獲得。因此該離合器與具有一定數(shù)量齒的棘輪棘爪機構等效。
磁液離合器或制動器相對來說是一個新的發(fā)展，它們具有兩平行的磁極板。這些磁極板之間有磁粉混合物潤滑。電磁線圈被裝入磁路中的某處。借助激勵該線圈，磁液混合物的剪切強度可被精確的控制。這樣從充分滑移到完全鎖住的任何狀態(tài)都可以獲得。
本文摘譯自<
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GEAR AND SHAFT INTRODUCTION
Abstract:The important position of the wheel gear and shaft can't falter in traditional machine and modern machines.The wheel gear and shafts mainly install the direction that delivers the dint at the principal axis box.The Passing to process to make them can is divided into many model numbers,use ding for many situations respectively.So we must be the multi-layers to the understanding of the wheel gear and shaft in many ways. .
Key words:Wheel gear;Shaft
In the force analysis of spur gears, the forces are assumed to act in a single plane. We shall study gears in which the forces have three dimensions. The reason for this, in the case of helical gears, is that the teeth are not parallel to the axis of rotation. An din the case of bevel gears, the rotational axes are not parallel to each other. There are also other reasons, as we shall learn.
Helical gears are used to transmit motion between parallel shafts. The helix angle is the same on each gear, but one gear must have a right-hand helix and the other aleft-hand helix. The shape of the tooth is an involute helicoid. If a piece of paper cut in the shape of a parallelogram is wrapped around a cylinder, the angular edge of the paper becomes a helix. If we unwind this paper, each point on the angular edge generates an in volute curve. The surface obtained when every point on the edge generates an involute is called an involute helicoid.
The initial contact of spur-gear teeth is a line extending all the way across the face of the tooth. The initial contact of helical gear teeth is a point, which changes into a line as the teeth come into more engagement. In spur gears the line of contact is parallel to the axis of the rotation;in helical gears, the line is diagonal across the face of the tooth. It is this gradual of the teeth and the smooth transfer of load from one tooth to another, which give helical gears the ability to transmit heavy loads at high speeds. Helical gears subject the shaft bearings to both radial and thrust loads.When the thrust loads be come high or are objection able for other reasons, it may be desirable to use double helical gears. A double helical gear (herringbone) is equivalent to two helical gears of opposite hand, mounted side by side on the same shaft. They develop opposite thrust reactions and thus cancel out the thrust load. When two or more single helical gears are mounted on the same shaft, the hand of the gears should be selected so as to produce the minimum thrust load. Crossed-helical,or spiral, gears are those in which the shaft center lines are neither parallel nor intersecting.The teeth of crossed-helical fears have point contact with each other, which changes to line contact as the gears wear in. For this reason they will carry out very small loads and are mainly for instrumental applications, and are definitely not recommended for use in the transmission of power. There is on difference between a crossed helical gear and a helical gear until they are mounted in mesh with each other. They are manufactured in the same way. A pair of meshed crossed helical gears usually have the same hand; that is ,aright-hand driver goes with a right-hand driven.In the design of crossed-helical gears, the minimum sliding velocity is obtained when the helix angle are equal. However, when the helix angle are not equal, the gear with the larger helix angle should be used as the driver if both gears have the same hand.
Worm gears are similar to crossed helical gears. The pinion or worm has a small number of teeth, usually one to four, and since they completely wrap around the pitch cylinder they are called threads. Its mating gear is called a worm gear, which is not a true helical gear. A worm and worm gear are used to provide a high angular-velocity reduction between nonintersecting shafts which are usually at right angle. The worm gear is not a helical gear because its face is made concave to fit the curvature of the worm in order to provide line contact instead of point contact.However, a disadvantage of worm gearing is the high sliding velocities across the teeth, the same as with crossed helical gears.
Worm gearing are either single or double enveloping. A single-enveloping gearing is one in which the gear wraps around or partially encloses the worm..A gearing in which each element partially encloses the other is, of course,a double-enveloping worm gearing. The important difference between the two is that area contact exists between the teeth of double-enveloping gears while only line contact between those of single-enveloping gears. The worm and worm gear of a set have the same hand of helix as for crossed helical gears, but the helix angles are usually quite different. The helix angle on the worm is generally quite large, and that on the gear very small. Because of this, it is usual to specify the lead angle on the worm, which is the complement of the worm helix angle, and the helix angle on the gear; the two angles are equal for a 90-deg. Shaft angle.
When gears are to be used to transmit motion between intersecting shaft,some of bevel gear is required. Although bevel gear are usually made for a shaft angle of 90 deg. They may be produced for almost any shaft angle. The teeth may be cast, milled, or generated. Only the generated teeth may be classed as accurate. In a typical bevel gear mounting,one of the gear is often mounted outboard of the bearing. This means that shaft deflection can be more pronounced and have a greater effect on the contact of teeth. Another difficulty, which occurs in predicting the stress in bevel-gear teeth, is the fact the teeth are tapered. Straight bevel gears are easy to design and simple to manufacture and give very good results in service if they are mounted accurately and positively. As in the case of sure gears, however, they become noisy at higher values of the pitch-line velocity. In these cases it is often good design practice to go to the spiral bevel gear, which is the bevel counterpart of the helical gear. As in the case of helical gears, spiral bevel gears give a much smoother tooth action than straight bevel gears, and hence are useful where high speed are encountered. It is frequently desirable, as in the case of automotive differential applications,to have gearing similar to bevel gears but with the shaft off set. Such gears are called hypoid gears because their pitch surfaces are hyperboloids of revolution. The tooth action between such gears is a Combination of rolling and sliding a long a straight line and has much in common with that of worm gears. A shaft is a rotating or stationary member, usually of circular cross section, having mounted upon it such elements as gears, pulleys, flywheels, cranks, sprockets, and other power-transmission elements. Shaft may be subjected to bending, tension, compression,or torsional loads,acting singly or in combination with one another. When they are combined, one may expect to find both static and fatigue strength tobe important design considerations, since a single shaft may be subjected to static stresses,completely reversed, and repeated stresses, all acting at the same time. Because of the similarity of their functions, clutches and brakes are Treated together.In a simplified dynamic representation of a friction clutch,Or brake,twoinertiasI1andI2travelingat the respective an gular velocities W1 and W2, one of which may be zero in the case of brake, are to be brought to the same speed by engaging the clutch or brake. Slippage occurs because the two elements are running at different speeds and energy is dissipated during actuation, resulting in a temperature rise. In analyzing the performance of these devices we shall be interested in the actuating force, the torque transmitted, the energy loss and the temperature rise. The torque transmitted is related to the actuating force, the coefficient of friction, and the geometry of the clutch or brake. This is problem in static, which will have to be studied separately for eath geometric configuration. However, temperature rise is related to energy loss and can be studied without regard to the type of brake or clutch because the geometry of interest is the heat-dissipating surfaces. The various types of clutches and brakes may be classified as follows: 1. Rim type with internally expanding shoes
2. Rim type with externally contracting shoes
3. Band type
4. Disk or axial type
5. Cone type
6. Miscellaneous type
The analysis of all type of friction clutches and brakes use the same general procedure. The following step are necessary:
1. Assume or determine the distribution of pressure on the frictional surfaces.
2. Find a relation between the maximum pressure and the pressure at any point
3. Apply the condition of statical equilibrium to find (a) the actuating force, (b) the torque, and (c) the support reactions.
Miscellaneous clutches include several types, such as the positive-contact clutches, overload-release clutches, overrunning clutches,magnetic fluid clutches, and others.
A positive-contact clutch consists of a shift lever and two jaws. The greatest differences between the various types of positive clutches are concerned with the design of the jaws. To provide a longer period of time for shift action during engagement, the jaws may be ratchet-shaped, or gear-tooth-shaped. Sometimes a great many teeth or jaws are used, and they may be cut either circumferentially, so that they engage by cylindrical mating, or on the faces of the mating elements.
Although positive clutches are not used to the extent of the frictional-contact type, they do have important applications where synchronous operation is required.
Devices such as linear drives or motor-operated screw drivers must run to definite limit and then come to a stop. An overload-release type of clutch is required for these applications. These clutches are usually spring-loaded so as to release at a predetermined toque. The clicking sound which is heard when the overload point is reached is considered to be a desirable signal.
An overrunning clutch or coupling permits the driven member of a machine to“freewheel” or“overrun” because the driver is stopped or because another source of power increase the speed of the driven. This type of clutch usually uses rollers or balls mounted between an outer sleeve and an inner member having flats machined around the periphery. Driving action is obtained by wedging the rollers between the sleeve and the flats. The clutch is therefore equivalent to a pawl and ratchet with an infinite number of teeth.
Magnetic fluid clutch or brake is a relatively new development which has two parallel magnetic plates. Between these plates is a lubricated magnetic powder mixture. An electromagnetic coil is inserted somewhere in the magnetic circuit. By varying the excitation to this coil, the shearing strength of the magnetic fluid mixture may be accurately controlled. Thus any condition from a full slip to a frozen lockup may be obtained.