仿生玉米秸秆蠕动装置的设计

【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。 【关键词】：发酵罐 万向节 solidworks adams ansys
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S817.12
【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
• Abstract57-59
• 致谢59

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