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仿生玉米秸秆蠕动装置的设计

作　者: 张永华
导　师: 贺俊林
学　校: 山西农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 发酵罐万向节 solidworks adams ansys
分类号: S817.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

微贮玉米秸秆是把干玉米秸秆切块后添加外源微生物,混合均匀并在厌氧环境下发酵一段时间以提高秸秆的营养价值。经过微生物的分解和繁殖过程后,秸秆能够更容易更充分地被动物消化和吸收。因此玉米秸秆的饲喂效果得到提高,增加了饲料来源,降低了粮食在饲料中的比例。现行的微贮发酵处理大都在盛有微生物混合菌种的密闭厌氧大型地下发酵池或发酵窖中进行,由此而引起切块玉米秸秆与微生物混合不均,使得玉米秸秆发酵效率低,发酵时间长,且产物不均衡。市场上已经出现的发酵装置,也具有产能低、耗能高、安全系数低等缺点。为实现发酵罐高效安全的生产,弥补当前市场上同类产品的不足,本课题研发了新型的仿生玉米秸秆蠕动发酵装置。机构上巧妙地采用了行星轮机构,实现了罐体两端的上下颠覆；采用双曲柄滑块机构,实现了罐体的左右往复运动；其中,行星轮的自转通过十字轴万向节带动罐体的自转。以上三种运动的复合,形成发酵罐的两端颠覆、自转、公转和左右来回晃动,以达到罐体内发酵物的均匀高效混合。为使机构设计合理,减少机器研发成本,本课题采用solidworks软件建立机器三维模型；使用adams软件分析了罐体和受力极为复杂的十字轴万向节的运动学和动力学特性。最后由ansys软件完成对十字轴万向节的应力应变分析和机架的模态分析。综上来评估设计方法的合理性及装置的稳定性。

全文目录

摘要  6-7
1 前言  7-14
  1.1 国内外玉米秸秆利用的现状  8-11
    1.1.1 国内玉米秸秆利用现状  8-11
    1.1.2 国外玉米秸秆利用的现状及发展  11
  1.2 课题来源及研究意义、内容和技术路线  11-14
    1.2.1 研究意义  12-13
    1.2.2 研究内容  13
    1.2.3 技术路线  13-14
2 发酵罐主要传动机构的设计及工作原理  14-35
  2.1 机构组成及工作原理  14-16
  2.2 蠕动发酵运动装置中发酵罐的设计  16-20
    2.2.1 发酵罐尺寸的初步确定  16-18
    2.2.2 发酵罐尺寸优化设计  18-19
    2.2.3 发酵罐基本结构  19
    2.2.4 发酵罐转速的确定  19-20
  2.3 仿生玉米秸秆蠕动发酵装置中行星齿轮机构的设计  20-23
    2.3.1 行星齿轮转速的计算  20-21
    2.3.2 罐体倾斜角度的计算  21-23
  2.4 蜗杆传动的设计计算  23-30
    2.4.1 选择蜗杆传动类型、材料并确定设计准则  23
    2.4.2 按蜗轮齿根弯曲疲劳强度进行设计  23-30
  2.5 仿生玉米秸秆蠕动发酵装置中曲柄连杆机构的设计  30-35
    2.5.1 仿生玉米秸秆蠕动发酵装置中曲柄连杆机构的整体介绍  30-31
    2.5.2 仿生玉米秸秆蠕动发酵装置中曲柄连杆机构的尺寸设计  31
    2.5.3 曲柄连杆机构的布置  31-35
3 基于ADAMS软件的运动学分析  35-43
  3.1 机械系统动态仿真技术  35
  3.2 ADAMS运动学仿真  35-43
    3.2.1 利用SolidWorks建立发酵罐的模型并进行简化  35-36
    3.2.2 ADAMS仿真模型数据转换及约束添加  36-37
    3.2.3 ADAMS仿真结果  37-43
4 基于有限元法的机构整体和部分零件的分析  43-53
  4.1 有限元理论  43
    4.1.1 有限元法的基本思想  43
    4.1.2 有限元法的工程应用  43
  4.2 ANSYS WORKBENCH简介  43-48
    4.2.1 ANSYS Workbench软件介绍  43
    4.2.2 ANSYS Workbench的特点  43-44
    4.2.3 DS结构分析流程  44-48
  4.3 万向节的有限元法分析  48-50
  4.4 机架的模态分析  50-52
  4.5 有限元法分析总结  52-53
5 总结与展望  53-55
  5.1 总结  53
  5.2 展望  53-55
参考文献  55-57
Abstract  57-59
致谢  59

仿生玉米秸秆蠕动装置的设计

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