基于创新设计模型的秸秆粉碎成型一体机设计研究

【摘要】：创新方法的研究对新产品开发具有重要意义,虽然目前创新方法很多,但还没有一种公认为是最好的或最适合于产品创新设计的设计方法,因此有必要将多种创新方法集成融合,提出更有应用前景的集成设计理论和方法,建立产品创新设计模型,以指导产品设计。 我国秸秆资源丰富,但由于秸秆堆积体积大,导致收集、运输、存储成本高,同时受到农村耕作时令的限制,大部分秸秆直接在农田被焚烧,造成资源浪费的同时还污染大气环境。因此,本文研究构建产品创新设计模型,以期改善产品设计质量、减少设计失误和缩短产品开发时间,同时基于该模型研究设计小型、低成本的秸秆粉碎成型一体机,将秸秆的收集运输化整为零,对提高秸秆资源利用率、改善环境,具有重要意义。 本文根据TRIZ理论对创新级别的分类,将产品创新设计归纳总结为：面向产品及目的的创新设计和面向问题的创新设计；分别对TRIZ理论、AD理论中的内容要素及其适用特点进行了分类研究总结,在此基础上对TRIZ与AD做了比较研究,分析了二者结合进行互补应用的可行性；以面向产品及目的的创新设计和面向问题的创新设计为切入点,建立了基于TRIZ与AD的产品创新设计模型,并详细阐述其使用的步骤。 基于该产品创新设计模型,首先按照面向产品及目的的创新设计模型,依次分析了秸秆粉碎成型一体机用户的根本需求、秸秆的物理化学特性、设备所处超系统的资源,对设备进行技术预测并确定最终理想解,基于上述分析确定了秸秆粉碎成型一体机的工作机理,并通过功能参数分解映射,完成了秸秆粉碎成型一体机总体概念设计：然后针对设备中可能存在的问题,依据模型进行面向问题的创新设计,在提高设备生产率及工作可靠性方面,得到了多个创新设计方案。在详细设计阶段,对影响到该设备粉碎成型效率的一些关键结构参数做了研究分析。 完成了秸秆粉碎成型一体机的关键工作部件的三维建模及整机装配,并且利用仿真软件ANSYS对粉碎转子主轴、成型转子主轴等进行了受力分析,对锤片在不同冲击载荷下进行受力分析,校核其工作的可靠性,利用ADAMS软件对粉碎转子主轴进行了动力学仿真分析,检验了其动平衡性,结果表明这些关键部件尺寸结构设计合理。 【关键词】：创新设计模型 TRIZ AD 秸秆粉碎成型一体机
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S226
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 基于TRIZ的集成创新方法研究现状11-13
• 1.2.2 秸秆粉碎成型一体机研究现状13-17
• 1.3 本文主要研究内容17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 2 基于TRIZ与AD的产品创新设计模型的研究19-29
• 2.1 产品创新设计的分类19-20
• 2.1.1 面向产品及目的的创新19-20
• 2.1.2 面向问题的创新20
• 2.2 TRIZ理论内容概述及应用分析20-23
• 2.2.1 TRIZ理论概述20-22
• 2.2.2 TRIZ理论解决问题的步骤22-23
• 2.3 公理设计理论内容概述及应用分析23-24
• 2.3.1 公理化设计要素23-24
• 2.3.2 设计公理24
• 2.4 TRIZ与AD的比较研究24-25
• 2.5 基于TRIZ与AD的产品创新设计模型25-28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 基于创新模型的秸秆粉碎成型一体机概念设计研究29-42
• 3.1 面向产品及目的的秸秆粉碎成型一体机总体结构研究29-34
• 3.1.1 用户需求分析与确定29
• 3.1.2 产品作用对象的分析29-30
• 3.1.3 产品所处超系统的资源分析30
• 3.1.4 产品技术系统进化法则及最终理想解30
• 3.1.5 秸秆粉碎成型一体机工作机理研究30-31
• 3.1.6 秸秆粉碎成型一体机的需求功能及参数分解31-34
• 3.2 面向问题的秸秆粉碎成型一体机部件结构设计研究34-40
• 3.2.1 粉碎部件问题分析及改进设计34-37
• 3.2.2 成型部件问题分析及改进设计37-39
• 3.2.3 联接部件问题分析研究与改进39-40
• 3.3 秸秆粉碎成型一体机最终结构方案40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 秸秆粉碎成型一体机详细参数研究42-55
• 4.1 设计任务的分析及确定42-43
• 4.2 平模成型部件关键参数分析43-47
• 4.2.1 平模成型机理与辊轮的受力分析43-44
• 4.2.2 辊轮所受挤压力与主轴所需功率及产量确定44-46
• 4.2.3 平模及平模孔的参数分析与确定46-47
• 4.3 锤片粉碎部件中关键参数分析与确定47-52
• 4.3.1 转子部件参数研究47-48
• 4.3.2 锤片参数及排列的研究48-49
• 4.3.3 齿条板及筛网参数研究49-51
• 4.3.4 喂入口参数设计51
• 4.3.5 动刀与定刀参数设计51-52
• 4.4 电动机的选择与传动系统设计52-53
• 4.5 秸秆粉碎成型一体机主轴的设计53-54
• 4.6 本章小结54-55
• 5 秸秆粉碎成型一体机关键部件仿真分析55-61
• 5.1 秸秆粉碎成型一体机主要部件建模与装配55-56
• 5.2 秸秆粉碎成型一体机关键部件的仿真分析56-60
• 5.2.1 粉碎部件主轴的静力学分析56-57
• 5.2.2 粉碎部件主轴转子的动平衡分析57-58
• 5.2.3 锤片在不同载荷下的受力分析58-59
• 5.2.4 成型部件主轴的静力学分析59-60
• 5.3 本章小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-66
• 攻读学位期间发表的学术论文66-67
• 致谢67-68

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