安徽工业大学毕业设计(论文)开题报告

毕业论文开题报告

文 题目：秸秆膨化机三维仿真和传动装置设计

学 院：机 械 工 程 学 院

专 业：机械设计制造及其自动化

年级(班）： 机 088 班

学 号： 089054370

姓 名： 曹 伟

指导教师： 涂 德 裕

论

一. 课题的目标和任务

选题依据和理论的背景: 我国农作物秸秆年产量约为7亿t左右，列世界之首。在非常规饲料中，农作物秸秆起着相当重要的作用。然而，由于其质地粗硬，粗纤维含量高，直接作为反刍动物的粗饲料时，其粗蛋白含量低，适口性差，限制了它的应用。目前，我国农作物秸秆用于饲料部分远不足10％。大量的秸秆被用作燃料直接焚烧或还田，造成环境污染。因此研究适合我国国情的饲料化处理方法，开发高效优质的饲料化处理设备，不仅关系到我国资源的合理利用，畜牧业的发展和人民生活水平的改善，而且已成为近年来农业废弃物综合开发利用方面的一个重要研究课题。

挤压膨化技术是将物料放于挤压机之中，借助螺杆的强制输送，通过压延效应和加热产生的高温、高压，使物料在机筒中被挤压、混合、剪切、熔融、杀菌和熟化等一系列复杂的连续化处理。当物料从机筒中被挤压出时，压力骤降到常压，水分急剧汽化而产生巨大的膨胀力，物料也瞬间膨化。经挤压膨化后的物料，可以大大提高糊化度，更易被酶水解，制品复水性好，改善了原料的加工性能。挤压膨化技术是一项经济实用的新型加工方法，它具有工艺简单、原料利用率高、占地面积小、生产能力高等特点，不仅广泛应用于食品工业中，而且在饲料工业、油脂工业等领域也有所应用。

研究目的: 随着饲料工业的迅猛发展，对饲料加工工艺的研究也越来越深入。膨化技术在饲料生产中的应用是近年来得到广泛关注的课题，膨化饲料的优越性也为广大养殖户所认识。国内外大量的研究试验和使用结果己经充分表明膨化饲料具有许多传统饲料无法比拟的优势。利用膨化技术，对饲料原料进行预处理，可以达到灭菌、消毒、抑制抗营养因子、提高蛋白利用率的目的。

对于我国这样一个幅员辽阔的农业大国来说，单就农作物秸秆而言，年产量

高达7亿多吨，相当于3．5亿吨标准煤。玉米秸秆是一种丰富可再生的资源，除了少部分被利用外，大部分以堆积、烧荒等形式直接倾入环境，造成极大污染和浪费，而且这种直接燃烧的方法热效率很低，只有lO％左右，如果将它们转化成气体或液体燃料(酒精、氢气、柴油等)热效率可达30％以上，这样不但缓解人类所面临的资源危机，食物短缺，环境污染等一系列问题，也为人类持续发展提供了保证

工作原理及结构组成：挤压式膨化机是饲料膨化工艺当中最主要的装备，其主要工作原理是通过钢制螺旋与具有特殊结构的外壳之间的相对运动，使饲料在运送过程中被揉合、剪切、挤压、高温融化形成高粘性介质，并通过模头突然释放，使其瞬间减压膨胀，形成内部多孔结构的膨化物。挤压膨化的实质是通过高温、高湿、高压、短时处理，使饲料中的淀粉糊化(淀粉Q化)．蛋白变性，彻底杀灭有害细菌和微生物，抑制各类抗营养因子。同时，由于高温加工时间短，对饲料原有营养成份不形成明显破坏。其作用机理表现为物料膨化时产生的一系列有

益的物理、化学变化。

二． 需要解决的问题

在本设计中，秸秆膨化机的动力系统、传动装置以及关键部件（膨化机的螺杆，套筒和喷头）的三维建模和运动仿真是亟待解决的问题，同时也是难点问题。在设计过程中将会参考国内外先进的设计方法、理念，以及前人总结出来的设计经验，并加以整合，以期达到最好的效果。

设计过程中需要进行大量计算来确定传动方案以及传动装置的各项参数，对关键部件进行校核和优化使其安全性得到保障，并需绘制相关的草图及图纸若干。

在进行膨化部件的三维建模和仿真的过程中需要使用到Pro/E，SolidWorks以及AutoCAD等相关软件，须熟练掌握这些软件。

三． 工作计划

工作内容及步骤

（1）查阅相关资料，概述膨化加工技术及其生产现状。

（2）对现有秸秆膨化机的结构、工作原理及传动部件的结构、工作原理进行分析。

（3）对秸秆膨化机传动装置的设计进行可行性分析。

（4）对传动部件进行结构设计，并综合考虑结构，工艺，装配及经济性。

(5) 对秸秆膨化机的关键部件进行三维建模。

（6）对设计进行优化，绘制二维、三维零件图和装配图。

解决的关键技术

设计方案的确定；电机的选择；带传动的设计；带轮的设计；带传动系统技术参数的确定；主轴刚度的校核计算；挤压螺杆的参数确定及三维建模。 工作计划安排

第一阶段（第 1 周）：查阅相关资料，为开题报告做准备；

第二阶段（第 2 周）：撰写开题报告,外文翻译；

第三阶段（第 3-4 周）：学习相关软件,搜集相关设计资料，为设计准备；

第四阶段（第5-11周）：初步设计，根据需要同步绘制相关图纸,三维建模；

第五阶段（第12-13周）：对设计进行修改校对，并完善图纸；

第六阶段（第14-15周）：定稿，制作设计电子版及准备答辩所需资料；

第七阶段（第 16 周）：模拟答辩，再次对设计进行校核；

第八阶段（第 17 周）：论文答辩。

四． 预期结果

完成传动装置的设计，计算及校核；

完成关键部件的三维建模和仿真；

绘制相关图纸（包含至少一张手绘）；

按时按量完成毕业论文的撰写。

五．参考文献

[1] 邢廷铣. 农作物秸秆饲料加工与应用(修订版). 中国人民解放军总后勤部金

盾出版社, 2008年6月

[2] 田宜水, 孟海波. 农作物秸秆开发利用技术. 化学工业出版社, 2008年3月

[3] 高春雨, 毕于运等. 秸秆综合利用100问. 中国农业出版社, 2009年3月

[4] 周元军. 秸秆饲料加工与应用技术图说. 河南科学技术出版社, 2003年2月

[5] 尚永彪, 唐浩国. 膨化食品加工技术. 化学工业出版社, 2007年5月

[6] 郑文维，吴克坚主编. 机械原理（第七版）.高等教育出版社, 2002年

[7] 濮良贵，纪名刚主编. 机械设计. 高等教育出版社, 1995年

[8] 彭文生，黄华良主编. 机械设计. 华中理工大学出版社，2000年