混凝土攪拌車畢業(yè)設(shè)計(jì)

南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文.前言1.1混凝土攪拌車的介紹商品混凝土的發(fā)展從根本上改變了傳統(tǒng)上工地自制混凝土，用翻斗車或自卸卡車進(jìn)行輸送，就近使用的落后生產(chǎn)方式，建立起一種新的生產(chǎn)方式，即許多施工工地所需要的混凝土，都由專業(yè)化的混凝土工廠或大型混凝土攪拌站集中生產(chǎn)供應(yīng)，形成以混凝土制備地點(diǎn)為中心的供應(yīng)網(wǎng)。由于混凝十工廠便于應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)，使用計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)，可以得到精確配比和均質(zhì)拌合的混凝土，使混凝土質(zhì)量大大提高，所以對于整個施丁工程起到良好的促進(jìn)作用。但是混凝土的商品化生產(chǎn)，勢必把混凝土從廠站輸送到各個需求工地之間的距離相應(yīng)加長，有些供應(yīng)點(diǎn)甚至很遠(yuǎn)。當(dāng)混凝土的輸舒巨離(或輸送時(shí)間)超過某一限度時(shí)，叮燃使用一般的運(yùn)輸機(jī)械進(jìn)行輸送，混凝土就可能在運(yùn)輸途中發(fā)生分層離析，甚至初撇見象，嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量，這是施工所不允許的。因此為了適應(yīng)商品混凝土的輸送，發(fā)展了一種運(yùn)送混凝土的專用機(jī)械—混凝土攪拌運(yùn)輸車(以下簡稱攪拌運(yùn)輸車)。圖1.1所示就是這種攪拌運(yùn)輸車的外形和基本結(jié)構(gòu)。攪拌運(yùn)輸車多作為混凝十工廠或攪拌站的配套運(yùn)輸機(jī)械，通過攪拌運(yùn)輸車將混凝土工廠、攪拌站與許多施工工地聯(lián)系起來，如與混凝土輸送泵配合使用，在施工現(xiàn)場進(jìn)行“接力”輸送，則可以完全不再需要人力的中間周轉(zhuǎn)而將混凝土連續(xù)不斷的送到施工澆注點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)混凝土輸送的高效能和全部機(jī)械化。攪拌運(yùn)輸車實(shí)際上就是在載重汽車或?qū)Ｓ眠\(yùn)載底盤上安裝一種獨(dú)特的混凝土攪拌裝置的組合機(jī)械，它兼有載運(yùn)和攪拌混凝土的雙重功能，可以在運(yùn)送混凝土的同時(shí)對其進(jìn)行攪動或攪拌。因此能保證輸送混凝土的質(zhì)量，允許適當(dāng)延長運(yùn)距(或運(yùn)送時(shí)間)。基于攪拌運(yùn)輸車的上述工作特點(diǎn)，通?？梢愿鶕?jù)對混凝土運(yùn)距長短、現(xiàn)場施工條件以及對混凝土的配比和質(zhì)量的要求等不同情況，采取下列不同的工作方式:(1)預(yù)拌混凝土的攪動運(yùn)輸這種運(yùn)輸方式是攪拌運(yùn)輸車從混凝土工廠裝進(jìn)已經(jīng)攪拌好的混凝土，在運(yùn)往工地的路途中，使攪拌筒作大約1-3r/min的f氏速轉(zhuǎn)動，對運(yùn)輸運(yùn)的混凝土不停地進(jìn)行攪動，以防止出現(xiàn)離析等現(xiàn)象，從而使運(yùn)到工地的混凝土質(zhì)量得到控制，并相應(yīng)增長運(yùn)距。但這種運(yùn)輸方式其運(yùn)距(或運(yùn)送時(shí)間)不宜過長，應(yīng)控制在預(yù)拌混凝土開始初凝以前，具體的運(yùn)距或時(shí)間視混凝土配比和道路、氣候等條件而定。混凝土拌合料的攪拌運(yùn)輸這種運(yùn)輸方式又有濕料和干料攪拌運(yùn)輸兩種情況。濕料攪拌運(yùn)輸是指攪拌運(yùn)輸車在配料站按混凝土配比同時(shí)裝入水泥，砂石骨料和水等拌合料，然后在運(yùn)送途中使攪拌筒以8-12r/min的“攪拌速度”轉(zhuǎn)動，對混凝土拌合料完成攪拌作業(yè)。干料注水?dāng)嚢柽\(yùn)輸是指在配料站按混凝土配比分別向攪拌筒內(nèi)加入水泥、砂石等干料，再向車內(nèi)水箱加入攪拌用水。在攪拌運(yùn)輸車駛向工地途中的適當(dāng)時(shí)候向攪拌筒內(nèi)噴水進(jìn)行攪拌。也可根據(jù)工地的澆灌要求運(yùn)干料到現(xiàn)場后再注水?dāng)嚢??；炷涟韬狭系臄嚢柽\(yùn)輸，比預(yù)拌混凝土的攪動運(yùn)輸能進(jìn)一步延長對混凝土的輸送距離(或時(shí)間)，尤其是混凝土干料的注水?dāng)嚢柽\(yùn)輸可以將混凝土送到很遠(yuǎn)的地方。另外，這種運(yùn)輸方式又用攪拌運(yùn)輸車代替了混凝土工廠的攪拌工作，因而可以節(jié)約設(shè)備投資，相對提高生產(chǎn)率。但是，攪拌運(yùn)輸車的攪拌卻難以獲得象混凝土工廠生產(chǎn)的那樣和易性好均勻一致的混凝土，所以，在對混凝土的質(zhì)量要求愈來愈嚴(yán)格的現(xiàn)代建筑施工中，對預(yù)拌混凝土的攪動運(yùn)輸是攪拌運(yùn)輸車的主要工作方式。1.2課題研究背景隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，高速公路建設(shè)、城市基礎(chǔ)建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)也急劇發(fā)展。在以國家“十一五”規(guī)劃、中西部大開發(fā)戰(zhàn)略的大背景下，以及北京申辦2008年29屆夏季奧運(yùn)會成功的帶動下，加大城市建設(shè)成為不變的潮流。建設(shè)容量的加大，就意味著混凝土的消費(fèi)量加大?；炷烈呀?jīng)成為現(xiàn)代社會文明的基石，越來越發(fā)揮著不可替代的作用。伴隨著我國政府頒布的終結(jié)現(xiàn)場攪拌混凝土條文的實(shí)施，從2006年起，我國240多個城市要全面使用商品混凝土，作為城市中唯一合理的運(yùn)輸預(yù)拌混凝土工具，混凝土攪拌運(yùn)輸車的作用就顯得尤為重要。雖然混凝土攪拌車的市場前景異常樂觀，但是我國混凝土攪拌車生產(chǎn)的一些薄弱環(huán)節(jié)尤其是基礎(chǔ)理論方面研究的薄弱卻不容忽視。本課題針對中國重汽集團(tuán)專用汽車公司生產(chǎn)的混凝土攪拌車（如圖1.2）目前還存在著攪拌葉片使用壽命短、攪拌振動噪聲大、攪拌效果和出料速度不理想、出料殘余率高等問題和隱患而立題并開展研究的。圖1.28.5LP混凝土攪拌運(yùn)輸車圖1.21.3混凝土攪拌車攪拌系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1、國內(nèi)方面：1965年上海華東建筑機(jī)械廠引進(jìn)了我國第一臺混凝土攪拌車。我國混凝土攪拌車的開發(fā)生產(chǎn)始于二十世紀(jì)八十年代初期，開始基本上是引進(jìn)散件組裝，或者通過技貿(mào)方式引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)與部分零部件引進(jìn)相結(jié)合的生產(chǎn)制造模式。從1982年開始，一些企業(yè)相繼引進(jìn)國外的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，經(jīng)過20年的發(fā)展，產(chǎn)品國產(chǎn)化率不斷提高，產(chǎn)量也有了很大的提高。在產(chǎn)品系列上，形成了3m3、4m3、5m3、6m3、8m3、10m3、12m3等品種，8m3以下正在逐漸淘汰，向著10m3、12m3甚至更大容積發(fā)展，但整機(jī)性能與國外相比還有一定差距。如今，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)對混凝土攪拌車的攪拌系統(tǒng)研究主要是引進(jìn)消化國外的技術(shù)或者仿制國外產(chǎn)品為主，自主開發(fā)很少，在理論方面的研究比較匱乏，國內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)多靠測繪和技術(shù)引進(jìn)，甚至在攪拌葉片的生產(chǎn)安裝過程中，局部敲打、硬性整合現(xiàn)象屢見不鮮。雖然國內(nèi)一些高校也在這一領(lǐng)域進(jìn)行研究，如武漢理工大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)等。但他們主要是對攪拌筒進(jìn)行設(shè)計(jì)繪制，對于攪拌葉片設(shè)計(jì)，數(shù)值模擬研究很少。2、國外方面：19世紀(jì)40年代出現(xiàn)以蒸汽為動力源的木制多面體拌筒的自落式攪拌機(jī)，19世紀(jì)80年代用鋼鐵件代替木板。20世紀(jì)初開始改良為圓柱形攪拌筒。1926年美國生產(chǎn)出攪拌容積為3m3的第一臺混凝土攪拌車。早期的攪拌葉片一般都是采用阿基米德螺旋線，1965年以后日本開始采用對數(shù)螺旋線設(shè)計(jì)制造攪拌葉片，后來又在此基礎(chǔ)上對局部葉片的螺旋角進(jìn)行了修正，逐漸形成了現(xiàn)在這種梨形拌筒（前后部分為圓錐形，中間部分為圓柱形）-混合螺旋線攪拌葉片的混凝土攪拌車。2000年，美國的CHRISTENSONRONALDE在原來攪拌筒的基礎(chǔ)上，在底錐添加輔助攪拌葉片改進(jìn)了傳統(tǒng)的攪拌葉片；2005年澳大利亞的KHOURIANTHONYJAMES采用兩條螺旋鋼板焊接作為內(nèi)筒壁，合成樹脂作為外筒壁，改進(jìn)了傳統(tǒng)的三段式攪拌筒，不過這種攪拌筒制造起來比較困難。近年來，澳大利亞VULCAN、美國的馬克西姆等公司推出了超長攪拌筒的前卸式攪拌車，拌筒前錐加長，架在駕駛室上方，于駕駛室前方出料。成為攪拌車市場快速增長的產(chǎn)品，但攪拌葉片設(shè)計(jì)仍然沿承了對數(shù)螺旋線葉片設(shè)計(jì)方法。目前，國外的攪拌設(shè)備研究逐漸向著多功能、自動監(jiān)控、多樣化、成套化發(fā)展，如單、雙臥軸式攪拌機(jī)、振動式攪拌機(jī)、強(qiáng)制式攪拌機(jī)，多種混凝土攪拌樓等。攪拌車研究更傾向于上裝技術(shù)、耐磨材料的研究。針對國內(nèi)外現(xiàn)狀，本文改變傳統(tǒng)的攪拌葉片母線所采用的螺旋線方程，使攪拌葉片和攪拌筒之間的連接方式和安裝參數(shù)得到了改善，提出了用有限元軟件對攪拌葉片進(jìn)行數(shù)值模擬和參數(shù)優(yōu)化。試驗(yàn)驗(yàn)證了理論方法的可行性。1.4本文研究內(nèi)容及方法1、研究目的通過對攪拌葉片的設(shè)計(jì)分析，找出攪拌葉片的薄弱環(huán)節(jié)，對攪拌葉片進(jìn)行改進(jìn)，延長攪拌葉片的使用壽命、提高出料速度、降低出料殘余率、降低生產(chǎn)成本，達(dá)到更好的攪拌出料效果。2、研究意義一輛混凝土攪拌車的售價(jià)在40～80萬之間，其中一個混凝土攪拌系統(tǒng)造價(jià)大約10萬元。平均使用3年左右即告報(bào)廢。而混凝土攪拌輸送車的攪拌和卸料作用是由攪拌裝置—攪拌筒完成的，攪拌葉片更是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，攪拌葉片的性能好壞直接決定攪拌運(yùn)輸車的性能，進(jìn)而影響著基礎(chǔ)建設(shè)的質(zhì)量。因此研究攪拌出料過程葉片的磨損、提高攪拌葉片使用壽命、提高葉片的攪拌質(zhì)量具有重要的的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。充分的文件檢索和實(shí)際調(diào)研表明，了解螺旋葉片出料機(jī)理分析是設(shè)計(jì)攪拌裝置的基礎(chǔ)。也是生產(chǎn)具有更好攪拌性能但又不降低混凝土質(zhì)量的基礎(chǔ)。沖擊小、響應(yīng)決而且效率高的液壓系統(tǒng)是攪拌運(yùn)輸車傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。攪拌運(yùn)輸車的攪拌筒之所以具有攪拌和卸料的功能，主要是因?yàn)榘柰矁?nèi)部特有的兩條連續(xù)螺旋葉片在工作時(shí)形成螺旋運(yùn)動，從而推動混凝土沿?cái)嚢柰草S向和切向產(chǎn)生復(fù)合運(yùn)動的結(jié)果。因此兩條葉片的螺旋曲線的形式及結(jié)構(gòu)直接影響攪拌筒的工作性能。本論文應(yīng)用靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)的原理闡述螺旋葉片的工作原理并對主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行理論分析。為螺旋葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。攪拌筒既是攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸混凝上的裝載容器，又是攪拌混凝土的工作裝置。幾何設(shè)計(jì)是攪拌筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它包括幾何容積計(jì)算、外形尺寸的確定、攪拌筒有效容積及滿載時(shí)重心位置計(jì)算。本論文對攪拌筒進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)。螺旋葉片的幾何參數(shù)直接影響攪拌筒的攪拌和卸料性能。目前，應(yīng)用于攪拌運(yùn)輸車的拌筒葉片螺旋面的形式有:正螺旋面、圓錐對數(shù)螺旋面兩種。本論文對攪拌筒內(nèi)螺旋葉片曲線參數(shù)的選擇及展開進(jìn)行計(jì)算，并加以攪拌系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)與運(yùn)動模擬。2.攪拌車仿真的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)攪拌運(yùn)輸車攪拌筒絕大部分都采用梨型結(jié)構(gòu)，通過支承裝置斜臥在機(jī)架上，可以繞其軸線轉(zhuǎn)動，攪拌筒的后上方只有一個筒口分別通過進(jìn)出料裝置進(jìn)行裝料或卸料。圖2.1為其外部結(jié)構(gòu)圖。整個攪拌筒的殼體是一個變截面而不對稱的雙錐體，外形似梨型，底段錐體較短，端面封閉并焊接著法蘭，通過連接法蘭用螺栓與減速器聯(lián)結(jié)。上段錐體的過渡部分有一條環(huán)行滾道，它焊接在垂直于攪拌筒軸線的平面圓周上，整個攪拌筒通過連接法蘭和環(huán)形滾道頃斜臥置在固定與機(jī)架上的減速器殼體和一對支承滾輪所組成的三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)上，由減速器帶動平穩(wěn)的繞其軸線轉(zhuǎn)動。在攪拌筒滾道圓周上部，通常設(shè)有鋼帶護(hù)繞，以限制攪拌筒在汽車顛簸行駛時(shí)向上跳動。機(jī)架由水平框架、前臺、后臺和門形支架組成，攪拌裝置的各部分都組裝在它上面，形成一個整體。最后通過水平框架與載運(yùn)底盤大梁用螺栓連接在一起。1裝料斗2環(huán)形滾道3滾筒殼體4連接法蘭5減速器6機(jī)架7支承滾輪8調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9活動卸料溜槽10固定卸料溜槽圖2.12.1攪拌車仿真實(shí)驗(yàn)臺的工作原理攪拌筒的工作原理用圖2.1.1來說明。圖為通過攪拌筒軸線的垂直剖面示意圖。其中(a),(b)為剖開攪拌筒的兩部分，斜線代表螺旋葉片，為其螺旋升角，為攪拌筒軸線與底盤平面的夾角。我們設(shè)定圖a所示方向?yàn)椤罢颉?，圖b所示方向?yàn)椤胺聪颉?。工作時(shí)，攪拌筒繞其自身軸線轉(zhuǎn)動，混凝土因與筒壁和葉片的摩擦力和內(nèi)在的粘著力而被轉(zhuǎn)動的筒壁沿圓周帶起來，但在達(dá)到一定高度后，必在其自重G作用下，克服上述摩擦力和內(nèi)聚力而向下翻跌和滑移。由于攪拌筒在連續(xù)的轉(zhuǎn)動，所以混凝土即在不斷的被提升而又向下滑跌的運(yùn)動中，同時(shí)受筒壁和葉片所確定的螺旋形軌道的引導(dǎo)，產(chǎn)生沿?cái)嚢柰睬邢蚝洼S向的復(fù)合運(yùn)動，使混凝土一直被推移到螺旋葉片的終端。當(dāng)攪拌筒做圖a所示方向的“正向”轉(zhuǎn)動時(shí)，混凝土將被葉片連續(xù)不斷的推送到攪拌筒的底部，同時(shí)到達(dá)筒底的混凝土勢必又被攪拌筒的端壁頂推翻轉(zhuǎn)回來，這樣在上述運(yùn)動的基礎(chǔ)上又增加了混凝土上下層的軸向翻轉(zhuǎn)運(yùn)動，達(dá)到了攪拌筒對混凝土進(jìn)行充分?jǐn)嚢璧哪康?。?dāng)攪拌筒做圖b所示方向的“反向”轉(zhuǎn)動時(shí)，葉片的螺旋運(yùn)動方向也相反，這時(shí)混凝土被葉片引導(dǎo)向攪拌筒口方向移動直至筒口卸出，從而達(dá)到卸料目的。圖2.1.1攪拌工作原理2.2實(shí)驗(yàn)臺攪拌筒的整體構(gòu)成混凝土攪拌車由汽車底盤和混凝土攪拌運(yùn)輸專用裝置組成。我國生產(chǎn)的混凝土攪拌運(yùn)輸車的底盤多采用整車生產(chǎn)廠家提供的二類通用底盤。其專用機(jī)構(gòu)主要包括取力器、攪拌筒前后支架、減速機(jī)、液壓系統(tǒng)、攪拌筒、操縱機(jī)構(gòu)、清洗系統(tǒng)等。工作原理是，通過取力裝置將汽車底盤的動力取出，并驅(qū)動液壓系統(tǒng)的變量泵，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能傳給定量馬達(dá)，馬達(dá)再驅(qū)動減速機(jī)，由減速機(jī)驅(qū)動攪拌裝置，對混凝土進(jìn)行攪拌。取力裝置國產(chǎn)混凝土攪拌運(yùn)輸車采用主車發(fā)動機(jī)取力方式。取力裝置的作用是通過操縱取力開關(guān)將發(fā)動機(jī)動力取出，經(jīng)液壓系統(tǒng)驅(qū)動攪拌筒，攪拌筒在進(jìn)料和運(yùn)輸過程中正向旋轉(zhuǎn)，以利于進(jìn)料和對混凝土進(jìn)行攪拌，在出料時(shí)反向旋轉(zhuǎn)，在工作終結(jié)后切斷與發(fā)動機(jī)的動力聯(lián)接。液壓系統(tǒng)將經(jīng)取力器取出的發(fā)動機(jī)動力，轉(zhuǎn)化為液壓能（排量和壓力），再經(jīng)馬達(dá)輸出為機(jī)械能（轉(zhuǎn)速和扭矩），為攪拌筒轉(zhuǎn)動提供動力。減速機(jī)將液壓系統(tǒng)中馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)速減速后，傳給攪拌筒。操縱機(jī)構(gòu)（1）控制攪拌筒旋轉(zhuǎn)方向，使之在進(jìn)料和運(yùn)輸過程中正向旋轉(zhuǎn)，出料時(shí)反向旋轉(zhuǎn)。（2）控制攪拌筒的轉(zhuǎn)速。攪拌裝置攪拌裝置主要由攪拌筒及其輔助支撐部件組成。攪拌筒是混凝土的裝載容器，轉(zhuǎn)動時(shí)混凝土沿葉片的螺旋方向運(yùn)動，在不斷的提升和翻動過程中受到混合和攪拌。在進(jìn)料及運(yùn)輸過程中，攪拌筒正轉(zhuǎn)，混凝土沿葉片向里運(yùn)動，出料時(shí)，攪拌筒反轉(zhuǎn)，混凝土沿著葉片向外卸出。葉片是攪拌裝置中的主要部件，損壞或嚴(yán)重磨損會導(dǎo)致混凝土攪拌不均勻。另外，葉片的角度如果設(shè)計(jì)不合理，還會使混凝土出現(xiàn)離析。清洗系統(tǒng)清洗系統(tǒng)的主要作用是清洗攪拌筒，有時(shí)也用于運(yùn)輸途中進(jìn)行干料拌筒。清洗系統(tǒng)還對液壓系統(tǒng)起冷卻作用。2.3實(shí)驗(yàn)臺拌筒主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的確定攪拌筒既是攪拌運(yùn)輸車的運(yùn)輸混凝土的裝載容器，又是攪拌混凝土的工作裝置。所以對它的設(shè)計(jì)有以下基本要求:有足夠的有效的裝載容量:滿足規(guī)定的攪拌和裝卸料性能；在結(jié)構(gòu)上適應(yīng)運(yùn)載底盤和運(yùn)輸中攪拌工作特點(diǎn)；具有適當(dāng)?shù)氖褂脡勖?耐磨性能)。攪拌筒設(shè)計(jì)分幾何設(shè)計(jì)和金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分，幾何設(shè)計(jì)是金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，本節(jié)主要介紹拌筒的幾何設(shè)計(jì)。圖2.3攪拌筒截面圖由于攪拌筒是斜置安裝在運(yùn)載底盤上，因此其結(jié)構(gòu)尺寸受到運(yùn)載混凝土的容積、所選底盤結(jié)構(gòu)尺寸及保證運(yùn)送混凝土的質(zhì)量等因素的的影響，如攪拌筒的斜置角α，混凝土表面與攪拌筒軸線的夾角α0，前后錐的錐角α1、α2。同時(shí)運(yùn)輸車必須保證在坡度為14%的路面上行駛且出料口面對下坡方向時(shí)不產(chǎn)生外溢，取根據(jù)中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，攪拌筒的斜置角α的取值可參照下表2.3公稱攪拌容量(m3)拌筒傾斜角（°）拌筒最大轉(zhuǎn)速（r∕min）1.0，（1.5），2.0，（2.5）18~2014~183.0，（4.0），4.5，（5.0），6.016~18（7.0），8.0,（9.0），10.0,12.010~15表2.3根據(jù)文獻(xiàn)，將各形狀參數(shù)化為主參數(shù)r(攪拌筒最大半徑，根據(jù)交通法規(guī)的要求Y2小于等于1.25m)可得:為進(jìn)料口半徑，取值范圍250-310mm中圓的長度要結(jié)合攪拌筒的額定容積確定。前半錐角后半錐角2.4切割法求裝載容積圖2.4是混凝土攪拌輸送車攪拌筒的側(cè)面圖，它是由圓柱、圓臺和球缺結(jié)合成的筒體。在攪動過程中，進(jìn)料口和出料口之間由于高度為A一B的葉片將混凝土拌合料擋住，不會從A一B處流出。若混凝土拌合料是理想的流體，它應(yīng)從B點(diǎn)形成一水平面。因攪拌筒中心線與水平面之間成一傾角a，這樣，混凝土拌合料在攪拌筒內(nèi)構(gòu)成一種特殊形狀的體積。圖2.4目前，據(jù)有關(guān)資料介紹，該容積計(jì)算均采用切割法。切割法就是根據(jù)圖紙給定的尺寸按比例作圖，在垂直攪拌筒軸線，將混凝土拌合料實(shí)體切成若干厚度為B的薄片，其斷面積Ai成弓形(如圖2.4.1)，把所有的簿片體積BAi、加起來，即為它的容積。切片越多、容積計(jì)算越精確，然而切得再多也僅是近似值。圖2.4.1根據(jù)圖2.3寫出計(jì)算方程攪拌筒內(nèi)混凝土任一弓形截面F(x)的方程:式中所以，攪拌筒中混凝土的有效容積為：2.5積分法求裝載容積要求出圖2.4五個部分的混凝土拌合料在攪拌筒內(nèi)占有的體積，只要推導(dǎo)出圖2.5(粗實(shí)線包圍的部份)三種形狀的體積計(jì)算公式，那么攪拌筒的每段混凝土拌合料體積就可計(jì)算。ABC圖2.5用Va、Vb、Vc表示三段的體積，圖2.5A為圓柱截段(D代表直徑)，圖2.5B為圓錐截段(D代表錐體的底直徑)，圖2.5C為球缺截段(R1代表球半徑)。下面分別三種體積的計(jì)算公式。（1）Va的計(jì)算公式若為已知，可用代替（2）Vb的計(jì)算公式根據(jù)圖2.5.1推出其中：（h為圓錐體頂點(diǎn)P到MN的距離）（S1為圓錐截段弓形底面積）（S2為MN截面積）的計(jì)算分三種情況a.當(dāng)，，為正值式中，

b.c.圖2.5.1Vc的計(jì)算公式根據(jù)右圖2.5.2要求Vc還需知道R、H、a、β的值。根據(jù)公式，有：有了以上數(shù)據(jù)便可求出S1、S2，而：圖2.5.2根據(jù)圖2.5.3計(jì)算V1圖2.5.3根據(jù)圖2.5.4計(jì)算V2圖2.5.4（6）根據(jù)圖2.5.5計(jì)算V3圖實(shí)驗(yàn)臺攪拌筒幾何容積計(jì)算攪拌運(yùn)輸車的梨形攪拌筒幾何容積Vj與其設(shè)計(jì)的最大裝載容積V存在如下關(guān)系:V一公稱攪動容量，即運(yùn)輸車能運(yùn)輸?shù)念A(yù)拌混凝土經(jīng)搗實(shí)后的最大體積。對混凝土拌合料攪拌運(yùn)輸，此值為運(yùn)輸車置于水平位置，攪拌筒能容納全部未經(jīng)攪拌的配料(包括水)要在充分?jǐn)嚢钑r(shí)不產(chǎn)生外溢，并能生產(chǎn)勻質(zhì)混凝土經(jīng)搗實(shí)后的最大體積。Vj一攪拌筒的幾何容積。2.7滿載時(shí)拌筒的重心位置圖2.7如圖2.7所示，混凝土任一截面I一I處為一弓形，設(shè)微分段重心G的位置為:每段錐體重心：總重心為：3.驅(qū)動功率的計(jì)算3.1攪拌力矩曲線混凝土攪拌的過程力矩曲線變化規(guī)律如圖3.1所示：圖3.1攪拌力矩曲線0~1：加工工序，攪拌筒以14-18rmp正轉(zhuǎn)，在大約10min的加料的時(shí)間里，攪拌筒的驅(qū)動力矩隨著混凝土不斷被加入而逐漸增大，在即將加滿時(shí)，力矩反而略有下降；1~2：運(yùn)料工序，在卸料地點(diǎn)，攪拌輸送車停駛，攪拌筒從運(yùn)拌狀態(tài)制動，轉(zhuǎn)入14-18rPm的反轉(zhuǎn)卸料工況，攪拌筒的驅(qū)動力矩在反轉(zhuǎn)開始的極短時(shí)間內(nèi)陡然上升，然后迅速跌落下來；4~5：卸料工序，攪拌筒繼續(xù)以14-18rPm的速度反轉(zhuǎn)，驅(qū)動力矩隨混凝土的卸出而逐漸下降；5~6：空筒返回，攪拌筒內(nèi)加入適量清水，返程行駛中攪拌筒作3rPm的返向轉(zhuǎn)動，對其進(jìn)行清洗，到達(dá)混凝土工廠，排出污水，準(zhǔn)備下一個循環(huán)。3.2驅(qū)動阻力矩計(jì)算攪拌筒驅(qū)動阻力矩由拌筒與支承系統(tǒng)的摩擦阻力矩與拌筒攪拌阻力矩共同組成，其以拌筒攪拌阻力矩最難計(jì)算。積分公式計(jì)算方法a.拌合料與筒壁間的摩擦力矩，拌合料與筒壁或與攪拌葉片間的單位摩擦力f式中，k1——粘著系數(shù)，kN/m2；k2——速度系數(shù)，kN/m2；V——拌合料速度；s——混合料的坍落度。式中：b..拌合料與攪拌葉片間的摩擦阻力矩圖3.2螺旋葉片斷面投影圖3.2為拌筒內(nèi)螺旋葉片的端面投影。任取一半徑r，該半徑對應(yīng)的葉片螺旋開角k(近似認(rèn)為對應(yīng)于各r處的螺旋開角，均等于中徑上的螺旋開角)。V2——拌合料與攪拌螺旋葉片間的相對滑移速度式中：R1——攪拌螺旋葉片斷面投影最小半徑R2——攪拌螺旋葉片斷面投影最大半徑c.流動阻力矩微元面積設(shè)混凝土的單位平均流動阻力系數(shù)為p，則取微元面積上的法向阻力周向阻力對攪拌筒軸線的阻力矩d.由筒體的轉(zhuǎn)動引起的偏載，對攪拌筒的阻力矩見圖3.2.1拌合料在隨拌筒攪拌的同時(shí)，由于拌合料受到與筒壁和攪拌葉片間的摩擦阻力矩的作用，使拌合料向轉(zhuǎn)動方向提升，其重心偏向轉(zhuǎn)動一側(cè)。出現(xiàn)偏心距e，對拌筒運(yùn)動產(chǎn)生阻力矩。e值的精確確定目前還有困難，除與拌筒結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與拌合料的性質(zhì)有關(guān)。只能采取先近似計(jì)算，再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法確定。對拌合料來說，共受到三個力矩的作用：即偏心力矩、與簡體的摩擦力矩、與葉片的摩擦力矩。由力矩平衡條件得：圖3.2.1攪拌筒偏載示意圖對簡體來說，又受到由于拌合料的偏心距，產(chǎn)生的阻力矩作用，在數(shù)值上等于。2）Lieberherr的經(jīng)驗(yàn)公式實(shí)驗(yàn)測得：式中：r——偏心距，一般取0.1m；F——混凝土重量3.3攪拌筒驅(qū)動功率的計(jì)算按求得的拌筒攪拌阻力矩，再根據(jù)傳動系統(tǒng)的總效率，拌筒與支撐系統(tǒng)的摩擦阻力矩及拌筒轉(zhuǎn)速n，即可求出攪拌筒的驅(qū)動功率N(kw)式中：——攪拌筒支撐機(jī)構(gòu)所克服的摩擦阻力矩；一般取為4000-5000Nm——攪拌筒攪拌阻力矩；——機(jī)械效率，一般0.8-0.9C——考慮峰值的影響系數(shù)，1.2-1.4；n——轉(zhuǎn)速，rpm設(shè)：當(dāng)攪拌筒轉(zhuǎn)速為12rpm時(shí)，設(shè)混凝土重量2400，攪拌筒實(shí)際容積按5計(jì)算，則計(jì)算出攪拌筒的驅(qū)動功率為：因?yàn)閿嚢柰驳尿?qū)動功率一般是從攪拌車發(fā)動機(jī)中直接取力，在計(jì)算攪拌車發(fā)動機(jī)功率時(shí)，要在攪拌筒驅(qū)動功率的基礎(chǔ)上，再加上汽車驅(qū)動功率、爬坡功率等。4.螺旋葉片的設(shè)計(jì)及仿真攪拌運(yùn)輸車的攪拌筒所以有攪拌和卸料等工作性能，主要是因其內(nèi)部特有的兩條螺旋葉片推動混凝土沿?cái)嚢柰草S向和切向產(chǎn)生復(fù)合運(yùn)動的結(jié)果。因此攪拌葉片的螺旋曲線直接影響攪拌與運(yùn)輸混凝土的性能。在其幾何設(shè)計(jì)中，鑒于我國車輛在道路右側(cè)行駛的規(guī)定，攪拌運(yùn)輸車攪拌筒旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?，面向車尾看，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)為進(jìn)料、攪拌或攪動，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)為出料，所以攪拌筒的兩條螺旋葉片應(yīng)為互錯180度的左旋螺旋葉片。如圖4.1。母線(直線或曲線)在繞軸線作勻速圓周運(yùn)動的同時(shí)，沿軸線方向作勻速或變速直線運(yùn)動，該母線的運(yùn)動軌跡形成等螺距或變螺距螺旋面。母線為直線形成直紋螺旋面;母線為曲線形成非直紋螺旋面。攪拌運(yùn)輸車中常用的螺旋面是直紋正螺旋面(母線和軸線正交)和直紋斜螺旋面(母線和軸線斜交)兩種螺旋面。圓柱面或圓錐面同該螺旋面的交線分別稱為圓柱螺旋線或圓錐螺旋線。螺旋線的切線和圓柱面或圓錐面的母線之間的夾角稱為螺旋角，用β表示。1夾卡套2輔助葉片3進(jìn)料管4滾道5拖輪6入孔7筒體8葉片9輔助攪拌葉片10連接法蘭圖4.1螺旋葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)4.1螺旋葉片上螺旋角的確定由于不同的圓錐面(或圓柱面)與同一螺旋面相交的螺旋線是不同的，因此螺旋角也不同。在設(shè)計(jì)拌筒螺旋葉片結(jié)構(gòu)之前，螺旋葉片上螺旋角的確定就顯得格外重要。a.螺旋角的表示圖4.1.1給出了錐、柱螺線的視圖和內(nèi)壁展開圖。螺線上任意一點(diǎn)M的對應(yīng)的投影和展開位置用m、和M表示。中為M點(diǎn)平面投影m的位置角。圓錐段的圓錐面展開面為一扇形面，為扇形角，ε為M點(diǎn)在展開面上的位置角，所以=OM。圖4.1.1螺旋線及展開圖由上述幾何關(guān)系可知：。設(shè)螺線上另一點(diǎn)N，其相應(yīng)的位置參量為。當(dāng)N和點(diǎn)M無限接近的時(shí)候，直線MN就是M點(diǎn)切線τ，而且其螺旋角滿足：b.內(nèi)外圓錐(或圓柱)上螺旋角的關(guān)系斜螺旋面的任意一條母線n分別與內(nèi)錐、外錐相交于點(diǎn)1和2，內(nèi)、外錐的半錐角分別為θ1、θ2，以為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，n線與x軸的夾角為μ。見圖4.1.2圖4.1.2螺旋線轉(zhuǎn)面投影圖設(shè)母線n繞Z軸旋轉(zhuǎn)無限小角到達(dá)母線的位置，線與內(nèi)外錐分別相交于點(diǎn)1’和2’，Z軸分別和n、組成兩個縱截面，并轉(zhuǎn)面重疊投影。由圖4.1.2可知：設(shè)P1和P2分別為點(diǎn)1和點(diǎn)2的螺旋角，由此可得出:內(nèi)錐；外錐：這就是同一螺旋面在不同圓錐面(圓柱面)上產(chǎn)生的螺旋線的螺旋角之間的關(guān)系式。在進(jìn)行分析時(shí)，經(jīng)常會用到下列幾種情況：4.2攪拌葉片的母線方程攪拌葉片在前錐和后錐部分采用的是對數(shù)螺旋線，其母線的方程為：其中為螺旋角，為初始極徑；為半錐角；為螺旋轉(zhuǎn)角。當(dāng)是一定值時(shí)，螺旋線為等角對數(shù)（圓錐）螺旋線；當(dāng)是一個變量時(shí)，該螺旋線即為非等角對數(shù)螺旋線。中圓攪拌葉片采用圓柱螺旋線，其母線方程為：其中為圓柱底半徑，為螺旋轉(zhuǎn)角，為螺旋角。基于UG的水泥攪拌筒葉片螺旋曲線的設(shè)計(jì)。筒體前錐和后錐采用具有等升角的對數(shù)螺旋葉片，圓柱段采用不等升角的阿基米德螺旋葉片。為了同時(shí)保證攪拌均勻和出料干凈，將前錐螺旋角設(shè)計(jì)為60°后錐螺旋角設(shè)計(jì)為≥75°圖4.2所示的螺旋線方程為：式中——螺旋線起點(diǎn)的極徑；——極徑；θ——半錐角；Ψ——極徑在坐標(biāo)系xoy的投影與y軸的夾角，即圓錐對數(shù)螺旋線的螺旋轉(zhuǎn)角；β——圓錐對數(shù)螺旋線的切線與圓錐母線的夾角，即圓錐對數(shù)螺旋線的螺旋角。圖4.2.1所示的圓柱阿基米德螺旋線的方程

式中R——圓柱半徑；Ψ——螺旋轉(zhuǎn)角；β——螺旋角。圖4.2圖攪拌葉片設(shè)計(jì)攪拌運(yùn)輸車攪拌筒內(nèi)的兩條螺旋葉片，是攪拌運(yùn)輸車設(shè)計(jì)的重要部件。它的結(jié)構(gòu)形狀對攪拌運(yùn)輸車進(jìn)、出料性能及混凝土的攪拌質(zhì)量有一定影響。目前，設(shè)計(jì)的攪拌運(yùn)輸車螺旋葉片，多采用斜圓錐對數(shù)螺旋面。設(shè)計(jì)中，將空間螺旋面葉片分段展開成平面圖形。制造中根據(jù)設(shè)計(jì)的平面圖形下料經(jīng)鍛壓成型后，焊接在攪拌筒內(nèi)壁上。所以，葉片展開成平面圖形的準(zhǔn)確程度，是使攪拌運(yùn)輸車性能達(dá)到要求的重要因素之一。而空間螺旋面理論上是不可展開曲面由于制造工藝的需要我們常常采用近似展開法加以處理。在設(shè)計(jì)時(shí)，采用制圖中的“三角形”法的原理并借用計(jì)算機(jī)對空間斜圓錐對數(shù)螺旋面葉片進(jìn)行展開計(jì)算。螺旋面理論上是不可展開曲面，由于制造工藝的要求，常采用近似展開法進(jìn)行處理，以滿足制造要求。我們在設(shè)計(jì)中，利用將空間葉片第i點(diǎn)至第i十1兩等分點(diǎn)之間的一小段葉片，近似地看作一梯形，如圖4.3所示。只要算出第i點(diǎn)至第i+1兩等分點(diǎn)之間葉片根部及頂部斜圓錐對數(shù)螺旋線上點(diǎn)C、B、D、A的坐標(biāo)值，就可根據(jù)空間任意兩點(diǎn)間距離公式得出圖中任意兩點(diǎn)間的距離，即AB、BC、CD、DA、DB。還可把第i點(diǎn)至第i+1兩等分點(diǎn)之間這一小段葉片展開，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，然后利用“三角形”法，將整個螺旋葉片展開。只要在螺旋葉片設(shè)計(jì)中，兩等分點(diǎn)之間的間隔控制在一定范圍內(nèi)，展開的螺旋葉片平面圖，就可達(dá)到一定的精度要求。圖4.3葉片頂部本設(shè)計(jì)是在三段式梨形攪拌筒外形尺寸不變的前提下進(jìn)行的。攪拌筒的外形優(yōu)化暫不考慮。根據(jù)攪拌葉片有三段擬合而成的特點(diǎn)，我們分別對前錐、中圓和后錐的葉片采取不同的型線規(guī)律。圖4.3B(mm)前錐380中圓380后錐圖中標(biāo)記A、B處是各段葉片的擬合接合點(diǎn)表4.3攪拌葉片基本設(shè)計(jì)參數(shù)知道了內(nèi)外螺旋線的方程，我們就可以在軟件中繪制出內(nèi)外螺旋線的圖形，然后利用掃略功能，做出攪拌葉片的實(shí)體模型,如圖4.3.2所示。圖4.3.2葉片實(shí)體模型后錐中圓前錐螺旋線規(guī)律螺旋角表達(dá)式螺旋線規(guī)律螺旋角表達(dá)式螺旋線規(guī)律螺旋角表達(dá)式非等變角對數(shù)螺旋線等變角遞增圓柱螺旋線非等變角對數(shù)螺旋線等變角遞減對數(shù)螺旋線等角圓柱螺旋線等變角遞減對數(shù)螺旋線底部和與中圓接口處為離散點(diǎn)，中間為等角對數(shù)螺旋線。等角圓柱螺旋線頂部和與中圓接口處為離散點(diǎn)，中間為等角對數(shù)螺旋線。表4.3.1攪拌葉片設(shè)計(jì)規(guī)律與參數(shù)4.4攪拌葉片的仿真設(shè)計(jì)和模態(tài)分析計(jì)算機(jī)仿真也是對一個數(shù)學(xué)模型進(jìn)行的試驗(yàn)研究，計(jì)算機(jī)仿真具有周期短，投入少，避免了實(shí)際試驗(yàn)所承擔(dān)的成本浪費(fèi)、試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)。特別是用于大數(shù)據(jù)的計(jì)算更顯出其優(yōu)越性。計(jì)算機(jī)仿真作為新的實(shí)驗(yàn)研究的方式，可以為實(shí)際的試驗(yàn)研究提供參考和思路。實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)仿真研究相結(jié)合，相輔相成，取長補(bǔ)短，對于課題的研究非常有利。我們在理論研究的基礎(chǔ)上，初步對設(shè)計(jì)的攪拌系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模擬和仿真，下面是一些截圖基于在UG下建立的，如下圖所示的葉片與罐總成裝配模型，通過UG的仿真功能，實(shí)現(xiàn)了葉片與罐的運(yùn)動仿真。本文采用8.5LP混凝土攪拌車為模型進(jìn)行研究如下圖所示。其中，圖4.4.1-4.4.3為攪拌筒各段圖，圖4.4.4為攪拌葉片造型圖；圖4.4.5-4.4.7為實(shí)體建模圖；圖4.4.8為運(yùn)動仿真圖。圖4.4攪拌系統(tǒng)尺寸圖建模過程如下：圖4.4.1前錐圖4.4.2中柱圖圖4.4.4攪拌葉片圖4.4.5前支撐圖4.4.6連接法蘭圖4.4.7攪拌罐三維實(shí)體裝配模型圖4.4.8運(yùn)動模擬模態(tài)分析是機(jī)械和結(jié)構(gòu)動力學(xué)中一種極為重要的分析方法,是將線性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標(biāo)變換為模態(tài)坐標(biāo),采用有限元法形成系統(tǒng)的離散數(shù)學(xué)模型-質(zhì)量矩陣和剛度矩陣,使方程組解耦,成為一組以模態(tài)坐標(biāo)和模態(tài)參數(shù)描述的獨(dú)立方程,以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)的方法。經(jīng)過模態(tài)分析,攪拌葉片的前六階振型如下圖所示。第1階模態(tài)是一階橫向彎曲振動,攪拌葉片右側(cè)振幅較大,左端變形較??；第2階模態(tài)是一階縱向振動,葉片左端振幅很大,葉片中部產(chǎn)生很大的彎曲應(yīng)力；第3階模態(tài)是葉片結(jié)構(gòu)的二階橫向彎曲即出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)和彎曲的復(fù)合變形,葉片中部的振幅較大；第4階模態(tài)是葉片結(jié)構(gòu)的二階縱向彎曲即出現(xiàn)了葉片在水平面內(nèi)的左右扭轉(zhuǎn),葉片中部的變形量較大；第5階和第6階模態(tài)葉片結(jié)構(gòu)在各個方向均出現(xiàn)了大范圍的彎曲和扭轉(zhuǎn),葉片中部變形量較大。這些局部振型表明葉片各部位剛度存在不均勻的現(xiàn)象?；炷翑嚢柢囋跀嚢璧倪^程中受到新拌混凝土在各個方向上的沖擊作用,這類載荷最易激發(fā)葉片結(jié)構(gòu)的彎曲模態(tài)；當(dāng)在路上行駛時(shí),由于路面的凹凸不平,葉片承受更多的非對稱載荷,此時(shí)最易激發(fā)葉片結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)模態(tài)。因此,攪拌葉片的彎曲及扭轉(zhuǎn)振動是其結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的主要表現(xiàn)形式。5.攪拌葉片結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析ANSYS有限元的計(jì)算，就是將形狀復(fù)雜以及受力情況復(fù)雜的零件化分為有限數(shù)目的單元，再分別計(jì)算這些單元的受力和變形情況，然后將這些單元整合起來，就形成了整個零件的受力變形圖。5.1物理模型與網(wǎng)格劃分計(jì)算采用專用汽車公司的8.5LP型攪拌車的攪拌罐。根據(jù)罐體尺寸在UG中對攪拌設(shè)備進(jìn)行建模，將生成的模型以IGES的格式導(dǎo)入到ICEM中，如圖5-1所示，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，考慮到幾何造型比較復(fù)雜，在這里采用四面體網(wǎng)格進(jìn)行劃分，劃分后的網(wǎng)格如圖5-2所示。工作介質(zhì)為新拌混凝土，計(jì)算中攪拌葉片轉(zhuǎn)速為12r／min，相應(yīng)的雷諾數(shù)Re=2.7×103，故罐內(nèi)液體處于湍流模式。圖5-1攪拌系統(tǒng)模型圖5-2攪拌葉片網(wǎng)格劃分邊界條件：采用的材料為水，水泥，砂子，石子的混合物，其配比為：0.45：1：1.48：3.15。本文假定了葉片進(jìn)口邊的流速v=1m／s，流體密度2400kg／m3，流體粘v=0.01kg／m·s，進(jìn)口邊的壓力為101kPa，出口邊的壓力為0，與葉片接觸的流體滑移流速為0。求解過程中各松弛因子為：壓力項(xiàng)0.3，速度項(xiàng)0.7，湍動能項(xiàng)和湍流粘性系數(shù)項(xiàng)0.5，湍流耗散率項(xiàng)0.3。進(jìn)口條件為速度進(jìn)口，出口條件為壓力出口。臨近固壁的區(qū)域采用壁面函數(shù)，固壁面采用無滑移邊界條件。在差分格式中，壓力項(xiàng)采用標(biāo)準(zhǔn)格式。速度項(xiàng)，湍動能項(xiàng)和湍流粘性系數(shù)項(xiàng)均采用一階迎風(fēng)差分格式，壓力與速度之間的耦合算法為SIMPLE算法。5.2數(shù)值模擬結(jié)果正轉(zhuǎn)攪拌工況根據(jù)計(jì)算方法與邊界條件，用CFX對正轉(zhuǎn)時(shí)攪拌罐內(nèi)流場進(jìn)行分析，運(yùn)行后，得到罐體內(nèi)的流場速度矢量如圖5-3，圖5-5和圖5-6分別為罐體在軸向和周向的速度矢量圖，其中圖5-4為在軸截面的速度分布圖。罐內(nèi)流體流線如圖5-7所示，攪拌葉片和罐體軸截面的壓力分布如圖5-8和圖5-9所示，圖5-10，5-11，5-12分別為攪拌罐內(nèi)流體的X，Y，Z坐標(biāo)值隨時(shí)間的變化率：圖5-3罐體流場速度矢量圖圖5-4軸截面速度分布圖圖5-5周向速度矢量圖圖5-6軸向速度矢量圖圖5-7罐內(nèi)流體流線圖圖5-8攪拌葉片壓力分布圖圖5-9罐體軸截面的壓力分布圖5-10罐內(nèi)流體x坐標(biāo)值隨時(shí)間的變化圖5-11罐內(nèi)流體y坐標(biāo)值隨時(shí)間的變化圖5-12罐內(nèi)流體z坐標(biāo)值隨時(shí)間的變化反轉(zhuǎn)卸料工況用CFX對強(qiáng)迫出料工況攪拌罐內(nèi)流場進(jìn)行分析，得到罐體內(nèi)的流場速度矢量如圖5-13所示，圖5-15和圖5-16分別為罐體在軸向和周向的速度矢量圖，其中圖5-14為在軸截面的速度分布圖。罐內(nèi)流體流線如圖5-17所示，攪拌葉片和罐體軸截面的壓力分布如圖5-18和圖5-19所示，圖5-20，5-21，5-22分別為攪拌罐內(nèi)流體的X，Y，Z坐標(biāo)值隨時(shí)間的變化率：圖5-13罐體流場速度矢量圖圖5-14軸截面速度分布圖圖5-15周向速度矢量圖圖5-16軸向速度矢量圖圖5-17罐內(nèi)流體流線圖圖5-18攪拌葉片壓力分布圖圖5-19罐體軸截面的壓力分布圖5-20罐內(nèi)流體x坐標(biāo)值隨時(shí)間的變化圖5-21罐內(nèi)流體y坐標(biāo)值隨時(shí)間的變化圖5-22罐內(nèi)流體z坐標(biāo)值隨時(shí)間的變化從以上各圖可知：攪拌罐在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)過程中的壓力、流速在葉片內(nèi)部分布是不均勻的，流體在罐體中的運(yùn)動非常復(fù)雜，隨著半徑的增大，相對速度有上升的趨勢。當(dāng)攪拌罐正轉(zhuǎn)時(shí)，在葉片后錐與中圓處的速度最大，此處壓力也最大，那么這里的葉片也最容易遭到破壞，所以在底錐和中圓處要采用較厚的葉片。而且葉片與筒壁的接合處所受壓力很大，這就要求在葉片焊接時(shí)進(jìn)行滿焊。當(dāng)攪拌葉片反轉(zhuǎn)時(shí)，中圓到前錐段流體速度最快，此處攪拌葉片受到的壓力也最大，這與理論分析的結(jié)果是一致的。總結(jié)通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我學(xué)會了很多有關(guān)專業(yè)的知識，使對專業(yè)得到進(jìn)一步的了解，學(xué)到了以下幾點(diǎn)：第一學(xué)會了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程是創(chuàng)造性的過程，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)按科學(xué)的程序進(jìn)行，一般包括課題調(diào)研，擬定設(shè)計(jì)方案、總體設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、技術(shù)資料整理、產(chǎn)品試制、改進(jìn)設(shè)計(jì)等過程，一個產(chǎn)品經(jīng)過多次改進(jìn)，才能完善成熟。第二提高了綜合應(yīng)用各科知識的能力。以前課程設(shè)計(jì)接觸課程知識比較窄，而且時(shí)間有限，即使發(fā)現(xiàn)問題也不能及時(shí)的改進(jìn)，借用這次機(jī)會再把專業(yè)知識做了系統(tǒng)的了解。第三鞏固了計(jì)算機(jī)繪圖的能力。以前所繪的工程圖，標(biāo)注配合公差毒標(biāo)注不完整，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅提高了自己的作圖能力，更是培養(yǎng)了自己細(xì)致的作圖習(xí)慣。第四提高了收集資料和查閱的能力。收集資料是做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作，資料是否全面可靠關(guān)系到整個畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)程。查閱手冊是設(shè)計(jì)過程中隨時(shí)要做的事情。只有廣泛收集有用的資料才能設(shè)計(jì)出較好的產(chǎn)品。第五培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)?？茖W(xué)工作來不得半點(diǎn)虛假，在設(shè)計(jì)過程中每個結(jié)構(gòu)、零件、材料、尺寸、公差都反映在圖紙上，每一個錯誤都會造成經(jīng)濟(jì)損失，因此，在設(shè)計(jì)的過程中，必須要有高度的責(zé)任心，要有嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。總之，對于我們每個學(xué)生來說，經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對今后的工作有非常大的幫助。參考文獻(xiàn)[1]馮忠緒.混凝土攪拌理論與設(shè)備，北京人民交通出版2001.8[2]邢普，儀垂杰，郭健翔.非等角對數(shù)螺旋線攪拌葉片的設(shè)計(jì)研究.工程機(jī)械2006.4[3]邢普，儀垂杰，郭健翔.混凝土攪拌車攪拌葉片仿真設(shè)計(jì)及模態(tài)分析.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2007.8[4]邢普郭健翔等非等角對數(shù)螺旋線攪拌葉片的實(shí)驗(yàn)研究工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)2008.1[5]邢普儀垂杰等混凝土攪拌車攪拌葉片新型母線及應(yīng)用研究建筑機(jī)械2007.2[6]張國忠王福良等現(xiàn)代混凝土攪拌輸送車及應(yīng)用中國建材工業(yè)出版2006.6[7]江繼輝.混凝十?dāng)嚢栎斔蛙嚁嚢柰矓嚢柽^程的運(yùn)動分析工程機(jī)械1991(2)[8]程書良.混凝土攪拌車攪拌葉片的設(shè)計(jì).建筑機(jī)械化2002年第2期[9]田利芳.混凝土攪拌運(yùn)輸車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)動態(tài)仿真.西安建筑科技大學(xué)學(xué)位論文2004.03.10.[10]王明慶.前端卸料攪拌輸送車的應(yīng)用與推廣建筑機(jī)械1988(12)[11]濮良貴.紀(jì)名剛等機(jī)械設(shè)計(jì)高等教育出版社2006.06[12]R.V.RomenStudiesontransferprocessinmixingvessels:effectsofgasonsolid-liquidhydrodynamicsusingmodifiedRushtonturbineagitators[J].BioprocessEngineering17,1997.[13]ChiaraF.FerrarisConcreteMixingMethodsandConcreteMixers:StateoftheArtJournalofResearchoftheNationalInstituteofStandardsandTechnologyJ.Res.Natl.Inst.Stand.Technol.Volume106,Number2,March–April2001(391–399)[14]M.DIPRISCO,L.FERRARA,F.MEFTAH,Mixedmodefractureinplainandreinforcedconcrete:someresultsonbenchmarktests.InternationalJournalofFracture103:127–148,2000.致謝在論文完成之際，我的心情萬分激動。從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫編排整個過程中，我得到了許多的熱情幫助。我首先要感謝刑普老師，是他將我領(lǐng)入了信息安全的大門，并對我的研究提出了很多寶貴的意見，使我的研究工作有了目標(biāo)和方向。在這這學(xué)期的時(shí)間里，他對我進(jìn)行了悉心的指導(dǎo)和教育。使我能夠不斷地學(xué)習(xí)提高，而且這些課題的研究成果也成為了本論文的主要素材。同時(shí)，邢老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度也令我十分敬佩，是我以后學(xué)習(xí)和工作的榜樣。還要再次感謝邢老師對我的關(guān)心和照顧,在此表示最誠摯的謝意。

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文作者（本人簽名）：年月日學(xué)位論文出版授權(quán)書論文密級：□公開 □保密（___年__月至__年__月）(作者簽名：_______導(dǎo)師簽名：______________年_____月_____日_______年_____月_____日

獨(dú)創(chuàng)聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。

作者簽名:二〇一〇年九月二十日

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作者簽名:二〇一〇年九月二十日

致謝時(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計(jì)。首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。郭謙功老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。再次對周巍老師表示衷心的感謝。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對我的嚴(yán)格要求，感謝他們對我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。最后，我要感謝我的父母對我的關(guān)系和理解，如果沒有他們在我的學(xué)習(xí)生涯中的無私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無法順利完成今天的學(xué)業(yè)。四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際工作中去?；厥姿哪?，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師四年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關(guān)心和愛護(hù)。學(xué)友情深，情同兄妹。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師趙達(dá)睿老師、和研究生助教熊偉麗老師。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。在論文的撰寫過程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠的感謝?；贑8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀