桨叶式搅拌机的设计

1、毕业设计（论文）题 目桨叶式搅拌机的设计 系 （院）机电工程系专 业机械设计制造及其自动化班 级学生姓名学 号指导教师 职 称 二一四年六月二十日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 年 月 日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学

2、校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 年 月 日28滨州学院本科毕业设计（论文）题目：桨叶式搅拌机的设计摘 要桨叶式混凝土搅拌机是一款小型搅拌机，主要适用于较小的建筑工程，是非常重要的建筑机械。它是强制式卧轴搅拌机的一种，不但能搅拌干硬性混凝土，而且能搅拌轻骨料混凝土，是一款多功能搅拌机。在搅拌过程中，通过搅拌轴的回转运动来带动搅拌叶片对筒内物料进行剪

3、切、挤压和翻转推移等搅拌作用，使物料在相对的剧烈运动中的得到充分的拌合，因而它具有拌合质量好、能耗低、效率高等优点。现代建筑工程中搅拌机的广泛应用，不仅减轻了工人的劳动强度，还提高了混凝土工程的质量，对我国的基础设施建设做出了很大贡献。在下一个五年规划中，国家加大了基础设施的建设的力度，这对混凝土机械行业的发展是十分有利的。该类型搅拌机的主要组成结构包括：传动系统、搅拌系统、上料系统、卸料系统、电气控制系统等零部件。在本次设计中主要设计的是外壳和搅拌轴，还确定了上料、卸料的方式以及叶片的结构，并对部分零部件进行了校核，使之满足不同场合的工作要求。关键词：混凝土搅拌机、质量、能耗、效率The d

4、esign of Vertical spindle type breakerAbstractBlade type concrete mixer is a small mixer, mainly is suitable for the small construction projects, it is very important to construction machinery.It is a kind of forced horizontal-axis mixer ，not only can mix the dry and rigid concrete, but also can sti

5、r light weight aggregate concrete，is a new multi-functional mixer。In mixing process, through the rotary motion of stirring shaft of mixing blades to drive the material in the cylinder of shear, squeezing and flip elapse, make the material such as mixing effect in the relatively intense exercise full

6、y with white, so it would be of good quality, low energy consumption, higher efficiency. Modern architectural engineering of mixer widely used, not only reduce the labor intensity of the workers, but also improves the concrete engineering quality, has made a great contribution the infrastructure con

7、struction of our country. In the next five-year plan, the government increased the strength of the infrastructure construction of concrete, the machinery industry development is very favorable. This type of main composition structure including blender, transmission system, mixing system, feeding sys

8、tem, unloading system and electrical control system components. In this design, we mainly on the transmission scheme selection and design calculation, also identified loading, unloading and ways of blade structure, and checks for some parts to meet different occasions work requirements.Keywords: con

9、crete mixer, quality, energy consumption, efficiency 目 录第一章 绪论51.1混凝土搅拌机项目研究的目的及意义51.1.1混凝土的组成61.1.2搅拌的任务61.1.3设计混凝土搅拌机的意义6第二章 技术设计任务书82.1搅拌机设计的依据及参数82.2搅拌机的工作范围及用途82.3混凝土搅拌机总体布局及结构概述82.4搅拌机的关键技术8第三章 搅拌机主参数及各部件的设计计算103.1总体设计方案103.1.1混凝土搅拌机各个品种功能的比较103.1.2混凝土搅拌机结构的选择113.2总体结构及工作原理113.2.1结构组成及工作原理113.

10、2.2主要技术参数123.3搅拌机主要部件的设计123.3.1搅拌装置的设计123.3.2机架和搅拌筒的设计123.4传动系统的设计133.4.1电机的选择133.4.2 传动部分设计14第四章 桨叶式搅拌机主要参数的确定174.1传基本结构参数174.1.1转子的直径与长度174.1.2基本结构尺寸174.2主要工作参数的确定174.2.1转子的速度174.2.2生产能力174.2.3功率184.3转子的结构设计184.3.1轴的结构设计184.3.2轴的强度计算194.3.3破碎力的确定194.3.4轴的受力分析194.4轴承和键的选用214.4.1轴承的选用和润滑214.4.2键的选用2

11、2第五章 混凝土搅拌机搅拌叶片的有限元分析235.1搅拌叶片有限元模型的建立235.2优化设计和结果分析25第六章 结论26参考文献27感 谢28第一章 绪论1.1混凝土搅拌机项目研究的目的及意义随着改革开放的持续推进,我国经济建设及科学技术的高速稳步增长,城镇化和新农村建设的大力发展,农村和大城市基础设施建设、房地产商品房开发业务的快速发展,直接促进了混凝土生产产量的快速增长机械化建设在施工中占据了重要的的地位。因此,加强混凝土的机械化生产,是提高生产效率,改善施工环境、提高建筑工程的质量和企业效益的重要保障。 混凝土的机械化生产直接改变了人工和散分搅拌的传统生产方式,也是实现建筑行业现代化

12、的重要变革。混凝土的机械化生产因其搅拌效果好而大大提高了工程的质量,加快和提高了生产速度,减轻了工人的劳动强度,与此同时,也因其节约了建筑施工的用地面积,提高了劳动条件,减少了环境污染和节约了混凝土原材料使人类受益匪浅。 由于机械混凝土搅拌机是将一定比例的水泥、砂子、碎石(骨料)和水(有时还加入另外一些混合材料)搅拌成匀质混凝土的机械设备。不仅混凝土用量大,而且工作环境比较恶劣,如果使用人工搅拌,不仅混凝土搅拌质量差、工人劳动强度大,而且生产效率低、粉尘对人体伤害严重。因此,现代混凝土搅拌设备已经在向高效能、高技术、自动化的方向发展以此达到改善工作条件节约原材料及提高生产效率的目的。 搅拌是混

13、凝土生产过程中极其重要的一个环节,所以应使各组分原材料的运动轨迹在搅拌的过程中尽可能的穿插交错混合,在整个混合物料中最大限度的产生摩擦,并尽能提高各原材料参与运动的次数和相互交叉搅拌的频率,为混凝土各个原材料充分混合和均匀分布创造最好的条件,因此,混凝土的生产应该逐步向机械自动化的方向发展和迈进。 小型搅拌机项目的研究与生产,是为了充分满足各个市场对搅拌机的需求,以及完善各个产品的型号,适应小型基础设施和新农村建设以及满足需要搅拌机行业的要求。它是在一个相对封闭的工作环境中,对各个原材料进行充分的搅拌和输送,达到对混凝土充分搅拌混合的效果,并且较少了环境的污染,还能够改善建设施工条件的局限性。

14、1.1.1混凝土的组成混凝土作为现代化建设当中用量最多的建筑工程材料，被广泛用于国防、工农业、水利交通设施、房地产开发和新农村建设等设施建设当中，在我国经济发展中占有不可或缺的地位。这里我们所说的混凝土指的是水泥混凝土，它主要是由砂子和水泥、碎石和水按照一定的比例配合，经过混合搅拌、浇筑和振捣凝结而成的一种人造的建筑石材。其中水和水泥起凝结作用，石头和砂子起骨架梁柱填充的作用，水泥浆覆盖在砂的外表面，并且填充到砂子之间的缝隙当中成为水泥砂浆，水泥砂浆又覆盖在碎石的外表面填充着碎石的缝隙。当水泥浆脱水凝固后，将砂子和碎石头牢固地凝结在一起形成一个完整的组合体从而使混凝土具备了足够的强度以及其它一

15、些非常重要的力学性能。1.1.2搅拌的任务强度是混凝土重要的力学性能混凝土强度主要取决于混合物料结合面间的结构。通常搅拌机搅拌的主要是一下几点： (l) 使各组分原材料混合均匀，在整个混合料中达到宏观和微观上的均匀分布。 (2) 破坏水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹层，促进水泥颗粒与其他物料以及颗粒的结合，从而形成理想的水化产物。 (3) 打破水泥分子和粒子的集聚，使水泥颗粒外表面被水润湿，促进扩散的发展。 (4) 由于混合物料表面常常包裹一些比较薄的粘土和灰尘，不利于混凝土结合界面的快速形成，因此，我们应使混合物料中的各个原材料在搅拌过程中尽可能多的进行相互碰撞和交叉摩擦混合，从而减少灰尘对

16、混凝土结合界面的影响，达到更加凝结的作用。 (5) 提高各组分混合原材料运动轨迹相互交错的概率以及参与运动的次数，从而使混凝土快速的达到均匀。1.1.3设计混凝土搅拌机的意义综上所述可以给混凝土搅拌机工作原理一个合理的说明：应使处于搅拌过程中的混合原材料的运动轨迹在交集的地方尽可能多的进行相互穿插交错，使其在混合的过程中最大额度地进行交叉摩擦，并且不断提高各个原材料参与运动的次数以及运动轨迹相互交错的概率，从而为混合材料实现宏观和微观的均匀分布制造最好的条件。强制式混凝土搅拌机作业时一般搅拌筒身固定，搅拌机叶片随着主轴连续转动，对混合物料进行强制挤压、翻转和抛掷使混凝土各组分原材料拌和均匀的目

17、的。因此，为了使混凝土拌和均匀，搅拌机必须具备以下几点： (1)能使混凝土各组分原材料搅和均匀分布，使水泥浆均匀包裹在碎石的表面； (2) 能将搅和后的混凝土均匀的卸出；(3) 混凝土拌和以及出料的时间短； (4) 占地面积小;节约空间； (5) 功率消耗小，符合环保要求。 而决定混凝土搅拌质量的主要有以下几个原因: (1) 混凝土搅拌机搅拌筒几何容积与出料容量的比率，即容积利用比例； (2) 混凝土搅拌机的结构形式和它的搅拌速度； (3) 搅拌叶片长时间工作磨损的状况及耐磨性； (4) 达到混合均匀的混凝土所需要的搅拌时间；(5) 各种原材料的加料的先后顺序。第二章 技术设计任务书2.1搅拌

18、机设计的依据及参数我国市场上现有搅拌机的品种型号较多，但是根据其搅拌机的机构以及对搅拌混合原材料方式的不同，因而对各式搅拌机的要求也是不一样的，根据现有搅拌机的搅拌的原理和机构的形式，由于搅拌机搅拌的对象主要是砂子、水泥、碎石等建筑工程材料，为了进一步延长混凝土搅拌机的使用寿命，轴承处的密封要连接紧密，拌和的效果要好，设计的结构布局要合理，操作简单以及使用维修方便，工作时要与地面接触平稳，因此我们依据这些必备的要求设计了该型号的混凝土搅拌机。2.2搅拌机的工作范围及用途由于我国房地产开发、城镇化和新农村建设的迅猛发展，直接促进了混凝土产量的增长，因此混凝土机械设备在混凝土生产的过程中中占据了至

19、关重要的位置。混凝土搅拌机的用途：用机械化来代替人工搅拌和生产混凝土，广泛适用于建筑行业、工作实验室、道路施工、水利交通，也可以用在其他需要将多种原材料进行混合搅拌均匀后使用的行业。2.3混凝土搅拌机总体布局及结构概述搅拌机主要由机架、搅拌机构、传动系统等组成。 机架是搅拌机的支承部件，由钢管和槽钢通过焊接制作而成。搅拌机构主要由搅拌筒、搅拌轴和搅拌铲片所组成，搅拌铲片被固定在搅拌臂上和搅拌轴形成一个整体，搅拌铲片与搅拌筒底部缝隙可以进行少量的修整。传动系统主要由V带传动、链传动、电动机、减速器等组成。2.4搅拌机的关键技术(1) 传动机构原材料的筛选、加工与生产：传动部件所选用的原材料它具有

20、的强度和硬度要适中，没必要过大，但也不能太小，避免造成过多的浪费，而其结构的形式要简单，尽量减少机构零件批量生产的加工难度，尽可能多的选用国家标准零件，方便后期的维修和更换。 (2) 混凝土搅拌机结构的总体布局：混凝土搅拌机主要通过机架的支承而放立在水平面上运转工作，因此混凝土的整体高度不能太高，以保证搅拌机能平稳的工作，结构的布局也应尽可能的合理紧凑，方便使用。 (3) 噪音和灰尘的控制：为了降低噪音、灰尘对工作环境的的影响和污染，我们相应的在混凝土搅拌机筒体的上方加装了一个筒盖，虽然不能消除噪音和灰层的污染，但是对噪音的降低以及灰尘的减少还是能够起到非常好的效果。 (4) 安全技术：必须保

21、证搅拌机在正常工作使用情况下，对人体健康不造成危害。第三章 搅拌机主参数及各部件的设计计算3.1总体设计方案3.1.1混凝土搅拌机各个品种功能的比较强制式搅拌机：圆盘立轴式搅拌机是混凝土搅拌机主要由动力装置、加料和卸料装置、供水系统、搅拌筒、搅拌机构、传动装置、机架、支承机构等组成。 从搅拌机运动方式及结构的形式可大致分为两大类:一个是通过钢齿轮传动来充分带动某一种形状的筒体(圆锥体或圆柱体等)的旋转来达到使物料搅拌均匀的效果；而另一个则是单运动的轴式传动，在轴上(单轴或双轴)安装各种各样的搅拌叶片(螺旋形或长锥形等),并通过搅拌叶片转动来均匀拌合物料。 按出料方式的不同可分为非倾翻式和倾翻式

22、两种；按搅拌机搅拌拌筒结构形式的不同可分为圆盘立轴式、圆槽卧轴式、双锥、鼓筒式等；按工作性质的不同又可分为间歇式和连续式；按搅拌原理的不同分为连续式、强制式和自落式；按安装方式可分为移动式和固定式两种。 连续式混凝土搅拌机 装有螺旋状搅拌叶片，各种材料分别按照配合比经连续称量后送入搅拌机内，搅拌好的混凝土从卸料口连续向外输出。这种搅拌机的搅拌时间短，生产效率高、并得到迅速发展。 自落式搅拌机：早在二十世纪初期，蒸汽机带动动的鼓筒式混凝土搅拌机就已经出现。随着科学技术的发展，倾翻出料式和反转出料式的双锥形搅拌机以及立筒式搅拌机等相继出现并取得快速发展。自落式混凝土搅拌机工作机构是筒体，沿筒内壁圆

23、周安装若干搅拌叶片。工作时，将物料投入搅拌筒内，筒体绕其自身轴旋转，靠搅拌筒的旋转，由筒内的搅拌叶片将物料推到一定的高度后，物料靠自重坠落下来，反复对物料进行搅拌而加工成匀质混凝土。这种搅拌机特点是搅拌强度不大，效率低，一般以搅拌普最早出现的强制式混凝土搅拌机。随后得到了快速的发展与应用。这种搅拌机分为行星式和涡桨式两大类。随着后期轻原材料的应用与推广，出现了圆槽卧轴式强制混凝土搅拌机，它又可分双卧轴和单卧轴式两种，同时具备自落和强制两种搅拌机搅拌的特点。因其搅拌叶片的运动速度小、耐磨性能好以及能耗少而获得了市场的大量推广和使用。强制式混凝土搅拌机的搅拌机构是水平式设置在筒内的搅拌轴，轴上安装

24、搅拌叶片，工作时，强制式混凝土搅拌机的搅拌筒固定不动，加入拌筒内的各种原材料，物料在搅拌叶片的强制搅动下进行强制式的挤压、翻转、剪切，使拌合料在剧烈的相对运动中达到拌和均匀。3.1.2混凝土搅拌机结构的选择卧轴式搅拌机搅拌：筒内径相对而言都做的比较大，骨料被甩向搅拌筒外壁，通过离心力的作用使混凝土拌料分崩离析，而且加水量不易控制，搅拌力量小，使物料搅拌不够充分。 立轴式搅拌机：主要通过筒内转轴的带动叶片旋转强制式搅拌，使拌合料在剧烈的相对运动中达到拌和均匀。除此之外，立轴式搅拌机的搅拌筒中央装有一轴套，用于放置搅拌机构，连接传动机构，结构紧凑，传动机构下置，润滑和密封性能好。 综上所述，立轴式

25、搅拌机不仅结构简单、制作成本低、拌合质量好，而且易于操作和控制。因此本次设计的是一台高效立轴式混凝土搅拌机。3.2总体结构及工作原理3.2.1结构组成及工作原理本次设计的混凝土搅拌机主要组成部分为：动力装置、传动系统、搅拌装置、机架等。整体结构如图1所示： 图1搅拌机总体结构示意图 本次搅拌机设计的工作原理是，电动机输出的转速通过V带传动传递到减速器，减速器与搅拌轴通过链传动带动轴的旋转，轴上安装有搅拌叶片随轴的旋转对混合物料进行强制搅拌，从而达到拌合均匀的目的。3.2.2主要技术参数项目 数据 进料容量 80L 最大出料容量 50L 搅拌筒内径 800mm 搅拌叶片转速 30r/min 叶片

26、距筒底的间隙 3-5mm 拌料粒径 530mm 电动机功率 4kw3.3搅拌机主要部件的设计3.3.1搅拌装置的设计立轴式强制搅拌机是通过搅拌轴带动搅拌叶片的旋转运动，从而带动物料进行剧烈拌合运动的搅拌机。其叶片伴随着竖直轴进行圆周运动；搅拌叶片有螺旋带式和铲片式两种形状，可以根据需要进行选择。一般的立轴式强制搅拌机的铲片式搅拌叶片表面形状通常为平面, 在工作时, 混合拌料对平面式搅拌叶片的阻碍作用过大，长时间运转消耗的功率大，不利于节能，而且搅拌质量差。另外平面式铲片对混合拌料只有推动的效果， 没有翻滚的作用，所以搅拌混合效率很低。搅拌叶片安装的角度直接影响着搅拌机均匀拌合性能的好坏,对混凝

27、土的质量以及生产的效率都起着决定性的作用,并且搅拌叶片安装的角度与搅拌机其他的一些参数联系紧密，任何一个参数的改变都会影响搅拌机整体搅拌的性能。 3.3.2机架和搅拌筒的设计机架是整个混凝土搅拌机的支承部分，它承受了搅拌机所有的力（电动机、减速器、传动装置、搅拌装置、搅拌筒体、物料等的重力以及轴的应力）。机架是混凝土搅拌机平稳运转以及稳定工作的基础。因此，不管机架是从材料的选择上还是结构形式的选择上，都应该使用强度大的材料与牢固稳定的结构。搅拌机机架是用槽钢和钢管加工而成，通过焊接在搅拌筒底部用来起支承作用的。 搅拌机筒体是由热轧钢板通过卷曲焊接而成,在搅拌筒上方配有筒盖，搅拌筒底部有出料口，

28、当需要出料时，只要转动料门手柄，打开出料口，均匀混合的拌料即沿出料口快速卸出。搅拌筒的筒体高为H=310mm，直径为D=800mm，筒壁的厚度为3mm。3.4传动系统的设计3.4.1电机的选择1) 桨叶搅拌机的设计参数2) 功率的确定由邦德理论 (3-1)式中：d-输出料粒径，um； D-原料粒径，um； Q-产量，t/h；得由电机功率，查手册：选电机型号为Y280M-6功率为55kw转速为外形尺寸为3.4.2 传动部分设计1) 确定计算功率考虑到载荷的性质、原动机的不同和每天工作时间的长短等，计算功率Pca比要求传递的功率P略大，即 (3-2)式中：-工作情况系数， 2) 选择V带型号根据计

29、算功率由机械设计手册图12-1-1确定选用D型带。3) 确定带轮直径，a) 参考机械设计手册带传动设计部分，取小带轮直径b) 验算带的转速 (3-3)带的速度合适 （普通V带）c) 从动带轮直径 (3-4)由机械设计手册表12-1-10查得4) 确定中心距a和带的基准长度根据 (3-5) (3-6) 由机械设计手册表12-1-4选带的基准长度 (3-7)5) 验算主动轮上的包角 (3-8)主动轮包角合适6) 确定V带根数za) 由线性插值法求得额定计算功率 (3-9) 额定功率值的增量,包角系数,长度系数b) 计算V带根数z (3-10)由机械设计手册表12-1-18 由机械设计手册表12-1

30、-21 由机械设计手册表12-1-22 根 (3-11)取z=5根7) 计算单根V带初拉力F (3-12)由表12-1-28) 计算对轴的压力 (3-13)如图 V带的示意图第四章 桨叶式搅拌机主要参数的确定4.1传基本结构参数4.1.1转子的直径与长度 转子直径一般根据给料块的尺寸来决定提出转子直径与给料块尺寸之比为1.25,大型搅拌机取低值。D=1000mm。转子轴直径与长度之比值一般为0.72,物料冲击力较强时,应取较大的比值。 (4-1)4.1.2基本结构尺寸a给料口宽度、长度、高度、倾角给料口宽度大于2倍最大给料尺寸取B=300mm、L=310mm,为了要求给料有一定的垂直下落速度取

31、h=560mm,要求入料块经导板给入，因此，导板的倾角不应小于，否则引起给料块的堆积。b卸料口尺寸搅拌机的卸料口尺寸由产品粒度的大小来决定。c给料方式搅拌机要求给料块有一定的垂直下落速度，故给料口一般都设置在机架的上方。4.2主要工作参数的确定4.2.1转子的速度从桨叶式搅拌机的特点可看见转子转速是搅拌机的重用工作参数它影响着搅拌机的破碎效率、破碎比和生产能力。由 (4-2)式中转子的圆周速度,转子直径，。得 一般中小型搅拌机的转速为，圆周速度为。4.2.2生产能力 (4-3)式中 转子长度 卸料篦条间歇出料块的粒度 卸料篦条间歇的数目 松散与排料不均匀系数转子圆周方向锤子的排数 转子转速 石

32、灰石的堆积比重，4.2.3功率功率消耗和很多因数有关,但主要取决于物料的性质,转子的圆周速度,破碎比和生产能力。 (4-4)式中 锤头质量, ;转子半径, ;转子转速, ;机械效率,; 修正系数。与转子的圆周速度有关,随圆周速度增加而减少,因为速度愈高,每个锤头打击物料的机会率愈低。4.3转子的结构设计4.3.1轴的结构设计a) 轴的材料及热处理由于搅拌机的设计功率不是太大,对其重量和尺寸无特殊要求,故选择常用材料45钢,调质处理。b) 初估轴径按扭矩初估轴的直径,查机械设计表10-2,得C=106-117,考虑倒安装皮带轮仅受扭矩作用,取C=110,则 (4-5)式中 由轴承的材料和承载情况

33、缩确定的常数;轴的输出功率,;轴的转速, ;符合要求,所以轴的设计合格。4.3.2轴的强度计算轴的各段长度主要根据轴上零件的毂长或轴上的零件配合部分的长度确定。另外,也要根据机体及轴承盖等零件有关。本设计中,综合考虑机体、转子、衬板、轴承座等因素的影响后,轴的具体设计尺寸如图4-1所示。4.3.3破碎力的确定a) 冲击时间的计算 (4-6)式中: 料块的半径, ; 转子的圆周速度, 。 b) 破碎力P的计算 (4-7)式中: 破碎力,;料块的质量,;冲击后物料的速度,;冲击时间,。4.3.4轴的受力分析a) 画轴的受力简图 b) 计算支承反力。由式： (4-8)得 由式： (4-9)得 在垂直

34、面上 c) 画弯矩图 由式： (4-10)在水平面上，aa剖面左侧 aa剖面右侧在垂直面上 合成弯矩,aa剖面左侧由式： (4-11)得 a a剖面右侧 画转矩图由式： (4-12)得 转矩 4.4轴承和键的选用4.4.1轴承的选用和润滑a) 轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择滚动轴承的主要依据。上端选 GB/T288-1994 1536622型调心滚子轴承下端选 GB/T288-1994 153622型调心滚子轴承 GB5801-1994 9039430型推力调心滚子轴承b) 校核轴承的使用寿命根据 (4-13)对于153662型轴承，假定其寿命为3年查手册 (4-14) 该轴承符合要求

35、。c) 轴承润滑方式选用油管润滑。4.4.2键的选用a) 键分别选平键28×16×104 （GB1095-86）36×20×848 （GB1095-86）b) 平键的校核根据 转矩, 轴的直径, 键的高度, 键的工作长度, 许用挤压应力, 由机械手册表3.1查得 。键一： 28×16×104 符合要求。键二： 36×20×848 符合要求。第五章 混凝土搅拌机搅拌叶片的有限元分析混凝土搅拌车目前还存在着搅拌叶片使用寿命短、搅拌振动噪声大、搅拌效果和出料速度不理想、出料残余率高等问题和隐患。传统搅拌叶片结构计算一般采

36、用经验公式, 使用较多的假设和简化, 造成计算模型与实际结构形状相差很大, 无法得到精确计算结果。有限元法是一种有效的数值方法,它把连续弹体分割为相连的单元组合件, 以节点位移为基本未知量, 通过位移函数的选取和关于节点位移线性代数方程组的求解, 将无限自由度问题转化为有限自由度题。因此在产品设计初期, 分析人员就能参与产品开发, 对所设计产品强度、刚度及动态特性等进行评价, 为产品的设计开发提供依据, 在保证设计要求的同时缩短开发进程。搅拌叶片是混凝土搅拌车的核心部件, 它直接影响搅拌罐的寿命、出料残余率、搅拌效果、出料速度等。在搅拌罐的装料、运料和卸料3 个过程运动中, 新拌混凝土运动会造

37、成搅拌叶片的磨损破坏,致使搅拌系统的效率下降, 产生振动和噪声, 缩短搅拌系统的使用寿命。通过对搅拌叶片的有限元分析, 找出叶片受力大的区域和叶片的固有频率, 从而使叶片具有足够的强度和刚度, 避免共振现象的产生, 提高叶片的使用寿命。5.1搅拌叶片有限元模型的建立(l) 模型导入 将在Solidworks系统中建立的搅拌叶片三维参数化模型以IGES 数据格式导人ANSYS系统,通过对其进行几何与拓扑修补, 形成实体模型。在导人模型和进行几何与拓扑修复过程中, 会造成模型几何信息的丢失, 这样在ANSYS系统进行网格划分形成的有限元模型不会完整。通过将丢失的几何信息在Solidworks系统原

38、模型中进行网格划分, 将节点和单元的文本文件转化成ANSYS接受的格式, 导人ANSYS系统已建立的有限元模型中, 形成搅拌叶片完整的有限元模型。如图1 所示。图1 桨叶叶片 (2) 单元属性和网格划分 搅拌叶片所用材料种类为16Mn不锈钢, 密度，弹性模量为21OGPa , 泊松比为0.3 。在ANSYS系统中采用三维四面体单元进行映射网格划分, 整个搅拌叶片被划分成10 790个实体单元。每个实体单元有4 个节点, 每个节点有6 个自由度, 能够模拟搅拌叶片的受力和变形情况 。搅拌叶片映射网格划分局部放大图如图2 所示。 图2桨叶叶片映射网格的局部放大图 (3 )载荷处理和边界条件确定 根

39、据搅拌筒结构特点及搅拌过程中拌和料可能出现的流动形态,我们对搅拌机理有一个大致的认识。搅拌筒匀速转动过程中,由于搅拌叶片连续不断的推拨作用(可看作是一种碰撞过程),混凝土拌和料在沿圆周方向上运动的同时, 卡料工况时,搅拌叶片的受力分析搅拌装置在卡料时主要受到来自叶片的法向阻力FN，FN可分解为沿搅拌轴旋转切向分力Fx和沿搅拌轴轴向分力FY。如图 叶片的受力情况 5.2优化设计和结果分析优化设计能保证产品具有优良性能并减轻结构耗材和降低产品造价。通过对搅拌叶片厚度的动态优化设计,使其最大应力小于材料的许用应力且使自身的固有频率错开新拌混凝土的激振频率,避免共振产生。当ANSYS系统内部将搅拌叶片

40、的壁厚优化到4.5023mm 时,其强度和刚度能够满足材料的使用要求并避免出现共振现象。(l) 强度和刚度分析搅拌叶片的应力、应变除了节点183和185两处应力(183节点应力值最大, 最大应力值为18MPa, 也在材料许用应力361MPa 范围内)较大, 其他部分应力值都不超过10MPa。(2 ) 固有频率分析对搅拌叶片进行模态分析,得到搅拌叶片的前6 阶频率如表1 所示,其中六阶振型(3: 1 比例显示)如图4所示。本模型计算的搅拌叶片的自身固有频率均高于新拌混凝土的激振频率,故不会出现共振现象。图4叶片的模态分析第六章 结论四年的大学生活马上就要结束了，在大四下学期，我们的主要任务便是实习和做毕业设计，为以后的工作和继续深造做准备。毕业设计是对我们四年学习成果的一次有效检验，也是我们步入社会参与工作前的一个重要展示机会。通过毕业设计，我们巩固了大学四年所学的专业知识，把所学的专业知识很好的结合在了一起，也是一次锻炼自己分析解决实际问题的一个很好的机会。虽然时间只有三四个月，但是通过毕业实习和毕业设计，我们不但加深了对所学知识的印象，还知道了这些知识在实际生产中是如何应用的。在本学期刚开始的时候，老师便给我们明确交代了这学期的主要任务。开始阶段，我们主要是做外文翻译和搜集与毕业论文相关的资料，等我们这些