1、 本科生毕业设计（论文） 题 目： 树枝粉碎机设计与动画模拟 姓 名： 学 号： 系 别： 机 械 工 程 系 专 业： 机 械 工 程 及 自 动 化 年 级： 指导教师： 2013 年 5 月 31 日 独创性声明 本毕业设计（论文）是我个人在导师指导下完成的。文中引 用他人研华侨大学厦门工学院 毕业设计（论文） 究成果的部分已在标注中说明；其他同志对本设计（论文）的启发和贡献均已在谢辞中体现；其它内容及成果为本人独立完成。特此声明。 论文作者签名： 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解华侨大学厦门工学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学院有权保留送交论文的印刷本、复印件和电子版
2、本，允许论文被查阅和借阅；学院可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名： 指导教师签名： 日期：I 树枝粉碎机设计与动画模拟 摘要 绿化一直以来都是城市建设不可缺少的一部分，但是在绿化的过程中难免会产生浪费。比如修剪下来的树枝没得到合理的利用，往往都是通过焚烧的方式处理。在这种情况下，树枝粉碎机就随之产生了。树枝粉碎机的研制对废弃树枝的处理以及资源化利用提供了保障，同时也能促进城市绿化工作的进行。 树枝粉碎机是通过对树枝进行切片及粉碎处理，为 之后的 树枝利用提供保障。本文根据现有树枝粉碎机的工作原理，分析了
3、关键部件设计时考虑的力学因素 ， 提出了若干设计 要点 ， 进一步的改进树枝粉碎机的设计方案。并运用三维建模软件 Pro/Engineer 对树枝粉碎机进行三维设计，利用Pro/Engineer 软件进行运动仿真。 关键词： 绿化， 树枝，树枝粉碎机，切片粉碎，力学分析， Pro/Engineer 华侨大学厦门工学院 毕业设计（论文） II The design of the branch crusher and animated simulation Abstract Greening has always been an indispensable part of urban constr
4、uction, but in the greening process will inevitably produce waste. Such as trim down the tree branches did not get reasonable use, often by incineration manner. In this case, the branch crusher was born. The development of the branch crusher was provide protection for the discard branches treatment
5、and recycling used, at the same time also can promote the urban greening exercise. The branch crusher is via sliced and smash the branches, for subsequent the branches to use to provide protection. This article according to the existing branch crushers working principle, and analysis of the mechanic
6、al factors taken into account in the design of key components, made a number of design elements, further improvements the branch crusher design scheme. And use the three-dimensional modeling software Pro / Engineer to 3D design of the branch crusher, motion using Pro / Engineer software to animated
7、simulation. Key Words: Greening , The Branches, The Branch Crusher, Sliced And Smash, Mechanical Analysis, Pro / Engineer. III 目 录 第 1 章 绪论 1 1.1 研究 的 背景 . 1 1.2 研究 的 目的 . 1 1.3 研究 的 意义 . 1 1.4 国内外树枝粉碎机的发展现状和趋势 . 1 1.5 本次设计的任务 . 2 第 2 章 树枝粉碎机的 分类特点及其工作原理 3 2.1 树枝粉碎机的分类 . 3 2.1.1 盘式削片机 . 3 2.1.2 鼓式粉碎
8、机 . 4 2.1.3 两种粉碎机的比较 . 4 2.2 树枝粉碎机的结构 . . 5 2.2.1 削片部分 . 5 2.2.2 粉碎部分 . 5 2.2.3 筛选部分 . 5 第 3 章 树枝粉碎机的设计方案 6 3.1 选题的思想和设计方法 . 6 3.2 树枝粉碎机的设计方案的确定 . 6 3.3 树枝削片是的切削力分析 . 8 3.4 轴承的选择 10 3.5 电动机的选择 10 3.6 传动方案的确定 12 3.6.1 带传动的特点 .12 3.6.2 链传动的特点 .12 3.6.3 齿轮传动的特点 .13 3.6.4 蜗杆传动的特点 .13 3.6.5 机械传动方案的选择 . 1
9、3 第 4 章 树枝粉碎机的三维设计 . 14 4.1 运用 Pro/Engineer 对树枝粉碎机进行三维设计 . 14 4.2 树枝粉碎机零部件的结构设计 14 4.2.1 进料口的结构设计 . 14 华侨大学厦门工学院 毕业设计（论文） IV 4.2.2 刀盘与飞刀的结构设计 . 15 4.2.3 扇叶片与锤片的结构设计 . 16 4.2.4 主轴的结构设计 . 17 4.2.5 轴承座与轴承的结构设计 . 18 4.2.6 筛网的结构设计 . 19 4.2.7 外壳的结构设计 . 19 4.3 树枝粉碎机的三维装配 20 第 5 章 树枝粉碎机操作事项 . 24 5.1 树枝粉碎机的安
10、装 24 5.2 技术参数分析 24 5.3 树枝粉碎机的检修的三大点 24 5.4 树枝粉碎机的安全操作规程 25 结论 . 26 参考文献 . 27 谢辞 . 28 树枝粉碎机设计与动画模拟 1 第 1章 绪论 1.1 研究 背景 随着人们环境意识的日益增强，对环境的要求越来越高，城市废弃树枝的随意堆放及焚烧被逐渐禁止，废弃树枝的处理及综合利用成了城市园林及环卫部门亟待解决的问题 1。目前采用的主要技术方案是将树枝粉碎后堆肥，用作城市植被、盆栽花卉及树苗移栽的底肥 1。国内有些厂家及科研机构对树枝粉碎设备进行了研究和开射 1。 1.2 研 究 目的 城市 在 绿化 过程中，每 次 都要修剪
11、大量的树枝 以及树木移栽之后残留下的树根等 。修剪下的树枝 还有树根 形状各异 、 大小不等 、 粗细 也一样 ，收集整理 起来 十分不 方 便。因为 树枝蓬松，运输 不方便，所以效率低、 费时又费力，而且 这样 运输 起来 安全性 也比较差。而且 运出的树枝 、树根 ， 有一 部分 会 被送到垃圾场， 还有一些是 被烧掉。 这样做树枝处理了，但污染 却 了环境， 也浪费了人力物力。因此树枝处理不但是令相关部门 头疼的问题，也是工厂 、 学校 、 小区 、 果园等每年都要面临的问题。 将树枝就地削片粉碎，不但 可以节省运输 的 成本 、 减少树枝堆积 的 用地 、 净化环境，削片粉碎后的 枝叶
12、碎渣也 可以用于生产有机堆肥，改良土壤，进行循环利用 ； 或者加工成纸浆 造纸和生产人造板所需 要的工艺木板 ； 或 着进行粉碎后利用，制作成压缩燃料 或作为裸露地覆盖物， 这样就 能 够 变废为宝。近年来，树枝削片粉碎处理 已经悄然兴起，这不仅大大地改变了以前靠人力处理枯枝残根 的模式 ，加快树枝树根 处理 的速度，并且节省了费用，还减轻了人员 的劳动量，成了树枝 处理 必然 的 发展趋势。 1.3 研究 意义 研制树枝粉碎 机，对提高树枝处理 的 效率 、 扩大树枝的用途 、 提高树枝的利用率 、节约资源 、 美化环境具有重要意义。 1.4 国内外树枝粉碎机的 研究 现 状和 发展 趋势
13、我国对树枝粉碎机的研制工作由 20 世纪 60 年代开始， 70 年代中期开始研究伐区木片生产工艺设备， 80 年代国家设立 “伐区树枝木片生产设备及工艺的研究 ”攻关课题，进行了系统研究，取得了一定成果。进入 90 年代，木片生产得到了快速发展，木材削片机制造业也随之进一步发展。目前已至少有 30 多家生产削片机的厂家，生产 20 多种型华侨大学厦门工学院 毕业设计（论文） 2 号的木材削片机。我国目前所用的削片机主要有以下几种型号：（ 1） BX117C 盘式削片机； (2)BX1107/4 盘式削片机； (3)BX116 盘式削片机； (4)BX1108/3 盘式削片机；此外，还有极少量
14、的 BX1710B 盘式削片机和 BX1112 盘式削片机等。至于树枝粉碎机，我国常州市林机厂及其它生产企业在 90 年代就曾研制过多种机型，功率一般为 3-5kW，但都未推广，主要原因都是功率太小，只能削小树枝，径级到 3040mm 就削不动，无法满足使用要求。在其他国家 大规模的木片生产 是从 60 年代 开始 ，近 些年来发展非常地 快，不仅 是 产量 上 迅速 地 增加，而且在一些国家， 比如日本、前苏联、美国等国已经 发展成为 了 木材工业部门中的一个独立 的体系。而在瑞典、芬兰等国却已经发展 成为 了木材加工企业中不可或缺 的 重要 组成部分。而且 国外树枝削片机的性能也比国内要好
15、一些，这主要表现在其产品型号齐全，功率强劲，外形美观，操作方便，噪声低，人性化设计等。如美国的百莱玛设备公司的产品威猛系列切枝机。其中威猛 BC600XL 型就是一款高产量、大功率的切枝机，它具有独创的外观设计和驱动系统，具有同类产品中最大的进料口。从细小的树枝到直径 150mm 的树干， BC600XL 型切枝机都能从容应付。其较大的动力和宽阔的进料口使其功效超卓，并可省去大量的对树枝的预先修理时间。 近年来，国外的树枝粉碎机研制有了进一步发展，主要是增加辅助进料口、增加进料口的截面积 、铰接式安装进料口、侧面出料（木片）、减少飞刀尺寸和角度，并且装刀多刀化、飞刀夹装在刀盘上，并呈螺旋线安装
16、、刀盘悬臂式装配；降低削片机噪声、增设第二底刀以及使其多刃化、可调节生产率的削片机、改进切削机构和进给方式以及适应不同原料的削片的专用、通用、以及削片机组和削片生产线。 1.5 本次设计的任务 本次设计主要是 根据现有树枝粉碎机的工作原理，分析 树枝粉碎机 关键部件设计时考虑的力学因素，提出了设计要点， 为 进一步改进树枝粉碎机设计方案 提供基础 。并运用三维建模软件 Pro/Engineer 对树枝粉碎机进行三维设计， 利用 Pro/Engineer 软件进行运动仿真。 树枝粉碎机设计与动画模拟 3 第 2章 树枝粉碎机的分类特点及其工作原理 2.1 树枝粉碎机的分类 随着人造 木 板工业的
17、发展和原 生 木 财资源的日益匮乏 ，利用各种剩余 木材制品 制 做工艺木片作为充分利用木材资源 、 提高木材 的综合利用率的主要手段的观点，已经获得了人们的普遍赞同，粉碎 机的种类也随之而日益增多。 树枝粉碎机按切削机构的形状 主要 可分为鼓式和盘式 两种 。 2.1.1 盘式削片机 盘式 削片机 的结构简图如下图 2-1 所示 ： 1.轴承座 2.主轴 3.刀盘 4.压刀块 5.飞刀 6.侧刀 7.底 刀 图 2-1 盘式树枝粉碎机 机结构简图 要把树枝 加工成碎片 ， 首先需要人工将 树枝 材放 入进料口 ， 木材在人力或进料机构的压力作用下进入 了 削片机 ， 当木材的端面碰到飞刀刀盘
18、端面时 ， 进给 就 停止 了 ， 当 飞刀 的刀刃与树枝接触时， 切削 开始 ， 因为 飞刀 具 有一定 的 角度 ， 当切入树枝 一定深度 的时 时候 ， 树枝 受到飞刀切削面的分力 、 刀盘和 进料口 (或底刀 )的阻碍作用 ， 一部分 沿 着木材纤维 的 方向崩裂成木片 ， 从前刀面飞出。 在 切削 的 过程中 ， 树枝 在压力和飞刀切削分力的 共同 作用下，向刀盘方向进给 ， 使切削加工得以连续进行 ， 完成整根木材的 切削粉碎的 加工。 华侨大学厦门工学院 毕业设计（论文） 4 2.1.2 鼓式 粉碎 机 鼓式粉碎机 的结构简图如下图 2-2 所示。 1.主轴 2.锁紧装置 3.飞
19、刀 4.飞刀螺栓 5.压刀块 6.飞刀座 7.刀辊 8.上喂料辊 9.下喂料辊 10.底刀 图 2-2 鼓式 树枝 粉碎机结构简图 鼓式树枝粉碎机机机座采用高腔度钢板焊接而成，这是整台机器的支承基础；刀辊上安装两把飞刀，然后用专门制造的飞刀螺栓，通过压力块，把飞刀固定在刀辊上；根据被切削原料的不同厚度，上喂料辊可以借助液压系统在一定范围内上下浮动；切削下来的合格木片通过网筛孔落下，有底部排处，大的片料将在机内再 进行切削粉碎。 2.1.3 两种粉碎机的比较 一般而言，盘式树枝粉碎机 因为刀盘上的 飞刀运动时的切削平面固定不变，飞刀和底刀可以 形成 很好的剪切作用， 因此 盘式枝树枝碎机的木片比
20、鼓式枝树枝碎机的木片质量好， 而且 生产率 也 高 ； 适宜加工原木 、 劈木 、 木芯 、 较厚的板皮和成捆的 树枝 材，因其进料槽为方形或圆形，可充分发挥其生产能力，主要用于生产规模较大的人造板企业和造纸企业。鼓式 树枝 粉碎机由于飞刀的切削平面 会 随飞刀位置的变化而 发生 变化，削片过程中不能形成有利的剪切作用，其进料槽沿刀鼓方向为长方形，适用于加工板皮 、板条 、 碎单板 、 小径木 、 树枝 材等厚度较小 、 径级不大的木料和竹材，这种削片机主要用于中小型人造板企业 ； 现在经改进的鼓式削片机的削片质量完全能够满足人造板生产的工艺要求。盘式 树枝 粉碎机大多数采用自由进料，而鼓式 树枝 粉碎机大多数采用强制进料，水平进料的适宜加工较长的原料，而加工较短的原料通常采用倾斜进料。总之，树枝 粉碎机的结构形式主要取决于原料的特征和对削片质量及生产率的要求。 对于中小型树枝粉碎机而言，因为 其削制的原料大多数是 树枝 、树根 等剩余物，材
