论文总字数：22140字

摘 要

随着我国社会经济的不断发展以及人民生活水平的不断提高，我国的生活垃圾产生量呈现一个持续增长的状态，餐厨垃圾作为生活垃圾的重要组成部分，如果将其进行直接填埋或者焚烧，将会对人们的生活有着严重的影响，破坏生态环境，不符合绿色生态的现代概念。所以，餐厨垃圾的合理化处理需要尽快得到有效的解决方法。

为了有效地实现餐厨垃圾的资源化利用，本课题针对日处理量为500千克的餐厨垃圾处理装置中的破碎装置总体结构进行了研究。对其关键零部件的形状、尺寸进行设计以及计算，并对其关键零件进行了强度和刚度的有限元分析，研究关键零部件的制造工艺以及分析其结构。

本文运用pro/E软件对关键零件建立三维模型，同时结合设计数据完成破碎装置的装配。随后借助ANSYS软件对关键零件进行有限元刚强度分析，验证设计结果，并简单地分析了本课题的设计的经济性问题。

对于我国每年都在持续增长的餐厨垃圾产生量，本课题的设计对餐厨垃圾资源化利用以及改善餐厨垃圾对环境的影响具有重要的意义和价值。

关键词：餐厨垃圾；破碎装置；三维建模；有限元分析

Abstract

With the continuous development of China's social economy and the continuous improvement of people's living standards, the amount of household waste generated in China presents a state of sustained growth. As an important part of household waste, if kitchen waste is landfilled or burned directly, it will have a serious impact on people's lives, destroy the ecological environment, and does not conform to the modern concept of the green ecological. Therefore, the rational treatment of restaurant and kitchen waste needs an effective solution as soon as possible.

In order to effectively realize the resource utilization of kitchen waste, this topic studies the overall structure of the crushing device in the kitchen waste treatment device with a daily processing capacity of 500 kg. Designed and calculated the shape and size of its key parts, and carried out the finite element analysis of the strength and rigidity of its key parts, studied the manufacturing process of key parts and analyze its structure.

This paper used pro / E software to build a three-dimensional model of key parts, and at the same time completed the assembly of the crushing device with design data. Subsequently, the ANSYS software was used to perform finite element stiffness analysis on the key parts to verify the design results, and simply analyze the economic problems of the design of this subject.

For the continuous increase in the amount of kitchen waste generated in China every year, the design of this topic has important significance and value for the resource utilization of kitchen waste and the improvement of the environmental impact of kitchen waste.

Key Words：kitchen waste；crushing device；3D modeling；finite element analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 餐厨垃圾处理现状及存在问题 1

1.2.1 国内外现状 1

1.2.2 存在问题 2

1.3 研究的基本内容和目标 2

1.3.1 研究的基本内容 2

1.3.2 研究目标 3

1.4 主要技术方案 3

1.4.1 破碎方法的选择 3

1.4.2 破碎机的选择 3

1.4.3 破碎装置主要零件的设计方案 3

1.4.4 其他参数的设计方案 4

1.4.5 参数优化及结构改进 4

第2章 餐厨垃圾破碎装置的设计 5

2.1 总体设计 5

2.1.1 破碎机的技术参数 5

2.1.2 结构总体 5

2.2 刀具的设计 5

2.2.1 刀具结构的设计 5

2.2.2 刀具直径及齿辊中心距的确定 5

2.2.3 刀具三维模型的建立 6

2.3 隔套的设计 7

2.3.1隔套的相关参数 7

2.3.2隔套三维模型的建立 7

2.4 辊子转速的确定 7

2.5 破碎装置生产能力的计算 8

2.6 破碎轴的设计 8

2.6.1 破碎轴的受力分析 8

2.6.2 破碎轴I的结构设计 10

2.6.3 破碎轴I三维模型的建立 11

2.6.4破碎轴II的结构分析 11

2.6.5 破碎轴II三维模型的建立 12

2.7 同步齿轮的设计 12

2.7.1 确定齿轮的中心距 12

2.7.2许用接触应力[_H] 13

2.7.3 许用弯曲应力[_F] 13

2.7.4 齿轮相关参数设计 14

2.7.5 同步齿轮三维模型的建立 15

2.8 其余零部件的设计 15

2.8.1 电动机和减速器的设计 15

2.8.2 联轴器的三维模型 16

2.8.3 箱体的三维模型 17

2.8.4 轴承的三维模型 18

2.8.5 圆螺母的三维模型 18

2.9 破碎装置的装配 18

2.9.1装配过程 18

2.9.2 破碎装置的爆炸图 19

第3章 关键零件的有限元刚强度分析 20

3.1 破碎轴I的有限元分析 20

3.1.1 建立力学模型 20

3.1.2 对破碎轴I进行有限元刚强度分析 20

3.2 破碎轴II的有限元分析 21

3.2.1 建立力学模型 21

3.2.2 对破碎轴II进行有限元刚强度分析 22

3.3 对刀具进行有限元分析 22

第4章 破碎装置的制造工艺分析 24

4.1 刀具工艺分析 24

4.1.1 刀具材料的选择 24

4.1.2 刀具加工方法 24

4.1.3 刀具排样分析 24

4.2 破碎轴工艺分析 25

4.2.1 破碎轴材料选择 25

4.2.2 破碎轴工艺 25

4.3 其余零件工艺分析 25

4.3.1隔套材料选择及加工工艺 25

4.3.2 同步齿轮材料的选择及加工工艺 25

第5章 总结与展望 27

5.1 总结 27

5.2 展望 27

参考文献 28

致 谢 30

第1章 绪论

1.1 引言

在城市生活垃圾结构中，餐厨垃圾的占比为30％到50％^[1]，显然，餐厨垃圾已经成为城市生活垃圾的重要组成部分^[2]。餐厨垃圾的特点是水分及油脂的占比大，其营养丰富，而且盐分、有机物含量高，极易腐烂变质，因此一般不适宜直接填埋或者焚烧^[3]。直接填埋会污染土壤和水资源；焚烧会污染空气，而且成本高，两种处理方式显然都不够环保和经济。餐厨垃圾具有“危害性”和“资源性”的双重属性，处理得当将会产生良好的环境效益和经济效益，否则将会造成巨大的危害^[4]。若餐厨垃圾没有好好处理，有关餐厨垃圾的低劣食品，会极大地危害人体健康。餐厨垃圾处理不及时，还会对人类的生活环境造成恶劣的影响，并且阻碍资源节约型与环境友好型社会建设步伐^[5]。因此，我们需要尽快去解决这一难题。

近几年来，国家大力推动垃圾分类、生活垃圾焚烧发电厂的规划等措施的实施，目的是从源头上进行垃圾减量，实现垃圾资源化利用，有效减少对环境的污染。目前，餐厨垃圾的资源化利用的技术主要在堆肥、制作饲料和焚烧发电这三种。我国由于各地饮食习惯不同，餐厨垃圾的组成成分也有所差别，在堆肥或者制作饲料上可能会需要不同的工艺流程，因此我国的餐厨垃圾处理方式不够统一，这也就阻碍了餐厨垃圾资源化技术的推广。

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