能源短缺和环境污染是当前中国乃至世界发展的首要问题。我国生物质资源丰富，但由于缺少相应的利用技术，大部分的农作物秸秆被低效利用或遗弃焚烧，不仅浪费了大量能源资源，也严重污染了环境。开发利用生物质能，对增加能源供应，改善能源供应结构，保护生态环境，实现经济社会的可持续发展尤为重要。生物质固化成型技术可将生物质压缩成高密度的、清洁的优质替代燃料，因而受到广泛关注。 本文以锯屑为原料，对单螺杆挤压成型机螺杆的受力进行了计算及有限元仿真分析，本文的主要研究内容和结论如下： (1)在实验室条件下对锯屑的原料特性作了全面的测定分析，包括：锯屑的化学组成，工业分析(水分、灰分、挥发分和热值)及有关物理特性(粒度及分布、摩擦特性和堆积密度)的分析等。 (2)在实验室及现场条件下进行试验，研究了加热温度、物料水分、粒度、进套尺寸对锯屑成型棒的生产率，比功耗和密度的影响规律。试验结果表明：较高的温度、适中的水分、较小的锯屑粒度和进套尺寸，可提高生产率，降低比功耗；而降低温度、适中的锯屑粒度、水分和进套尺寸，可提高成型样的密度。 (3)对比锯屑成型前后工业分析的结果表明：成型后，锯屑水分从6.24％降到4.77％，挥发分从85.70％降到82.22％，而高、低位热值有所提高，燃料品质得到改善；对成型样品物理特性进行了测定：水溶解时间为830"～3055"，抗碎性为91.7％～98.1％，最大抗弯载荷为82.8N～296.9N，试样硬度为1350N～2140N。分析表明：成型样品密度对防水性，硬度有显著影响。 (4)结合现有机型的结构尺寸，分析了螺杆容积腔面积变化情况，计算结果表明：螺杆在进料段，压缩段和保压段各段的容积腔面积变化情况不同；整个压缩过程容积腔面积有2次比较大的变化：在套筒安装的顶端，由于内径突然变小，使压缩腔容积变小，且由于压缩是螺旋运动的，故这种变小是渐变的；另外，在螺纹结束处，由于螺纹截面突然停止，使使压缩腔容积突然变大。这2处变化，使成型过程产生波动，对挤压都是不利的。 (5)借鉴单螺杆成型机的固体塞输送理论-Darnell-Mol模型，对输送段，压缩段压力分别采用线性，指数函数假设，求解功率平衡方程，得出了螺槽，前向螺纹和背向螺纹的压力分布规律，经功率检验，计算结果基本与实际相符。分析标明：尖端一圈的螺纹压力急剧上升，与实际易于磨损的工况相符，计算的最大成型压力为15.7MPa。 (6)利用现代设计软件Por/E对成型机进行虚拟样机设计，并运用有限元方法，对螺杆进行了静力学仿真分析。计算的最大应力为214MPa，较塑料成型机的经验公式计算的86MPa要大，说明在螺杆进行强度校核时，不可套用塑料成型机的经验公式；对螺杆振动模态的分析表明：螺杆的固有频率远大于其工作频率，故螺杆工作过程中不会发生共振。