随着我国经济快速发展,能源与环境问题愈发突出,生物质能源因具有绿色清洁、可再生、分布广泛等优点而受到各界关注。生物质致密成型机作为加工生物质能源的重要设备,能生产具有方便运输、应用广泛、低污染和燃烧效率高等特点的固体燃料,但仍存在成型模具磨损过多,动力损耗偏高,使用寿命偏短,设计装配要求较高等问题,设计研究一款新型成型机迫在眉睫。通过对比分析三类致密成型机,研究设计一款新型生物质环模柱塞式致密成型机;根据分析吨料耗能、成型燃料产量和质量高低,研究影响致密成型的三大类因素,确定成型机技术的关键参数;结合成型机工作原理,构建整机总体方案,研究关键部件的布局方式,确定动力装置为功率55kW的Y250M-4三相异步电动机和B3SH4直交轴式减速机,输送装置为FT-2500螺旋输送机。根据整机的总体方案,对关键部件(压辊、成型模具及主轴)进行结构设计,确定环模直径、模具压缩比及压辊柱塞直径等参数;通过对关键部件的受力分析与强度校核,证明关键部件的设计满足工作要求;对整机进行3D建模和装配,结合其关键参数特性的分析结果,表明产量满足要求且能耗较低;对其进行运动干涉分析,表明挤压成型过程中压辊柱塞作匀速周期性运动,与环模模具不会发生干涉。对成型模具进行受力分析,构建其力学模型,为仿真分析奠定基础;采用有限元分析的方法,对成型模具进行静力学分析,得出所选材料满足工作时的强度要求和形变要求;研究不同锥度对成型模具的影响,发现锥角越小,模具的形变和最大应力值越小;通过对压辊进行有限元模态分析,结果表明压辊组件的振荡频率与一阶固有频率相差很大,实际工作过程中不会发生共振现象。