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0引言
混凝土攪拌機(jī)是使混凝土配合料均勻拌和而制備混凝土的專用機(jī)械，是現(xiàn)代化建設(shè)施工中不可缺少的機(jī)械設(shè)備。為了適應(yīng)不同混凝土攪拌要求，攪拌機(jī)有多種機(jī)型。按工作性質(zhì)分，有周期式和連續(xù)式攪拌機(jī);按攪拌原理分，有白落式和強(qiáng)制式攪拌機(jī)。本次設(shè)計(jì)的是生產(chǎn)率為75m3/h的雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，它是由攪拌系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置、卸料機(jī)構(gòu)等組戊:攪拌系統(tǒng)由圓槽形攪拌筒和攪拌軸組成，在兩根攪拌軸上安裝了幾組結(jié)構(gòu)相同的葉片，但其前后上下都錯(cuò)開(kāi)一定的空間，使拌合料在兩個(gè)攪拌筒內(nèi)不斷地得到攪拌，一方面將攪拌筒底部和中間的拌合料向上翻滾，另一方面又將拌合料沿軸線分別向前推壓，從而使拌合料得到快速而均勻的攪拌。設(shè)置在兩只攪拌間底部的卸料門由氣缸操縱。卸料門的長(zhǎng)度比攪拌筒長(zhǎng)度短，80-90%的混凝土靠其自重卸出，其余部分則靠攪拌葉片強(qiáng)制向外排出，卸料迅速干凈。
SolidWorks軟件可以十分方便地繪制復(fù)雜的三維實(shí)體模型、完成產(chǎn)品裝配和生成工程圖。它能以立體的、有光的、有色的生動(dòng)畫(huà)面表達(dá)大腦內(nèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)果，較之于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)圖更符合人的思維習(xí)慣與視覺(jué)習(xí)慣，有利于發(fā)揮人的創(chuàng)造性思維，有利丁新產(chǎn)品、新方案的設(shè)計(jì)，幫助機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人員更快、更準(zhǔn)確、更有效率地將創(chuàng)新思想轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌?chǎng)產(chǎn)品。
為此，我們利用SolidWorks軟件來(lái)完成雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)
1雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)主要參數(shù)的確定
2雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)的主體樣機(jī)設(shè)計(jì)
在攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，最困難、最繁瑣的工作就是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)軌跡校核。目前主要采用的軌跡圖法或根據(jù)幾何約束條件建立方程組來(lái)求解，但這種設(shè)計(jì)比較麻煩，且設(shè)計(jì)工作不直觀，設(shè)計(jì)結(jié)果不盡人意，而利用三維設(shè)汁軟件Solidworks則能較好地解決上述問(wèn)題，首先建立零件的三維模型，再將其裝配起來(lái)，并可進(jìn)行有限元分析計(jì)算，最后利用COSMOSMotion來(lái)模擬各零部件的運(yùn)動(dòng)情況
2.1零件設(shè)計(jì)建模
利用拉伸、陣列、切除、掃描、鏡像等特征，建立雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)主要零部件的三維參數(shù)化模型.包括攪拌臂、攪拌筒、各種襯板、8種規(guī)格的攪拌葉片、刮板、攪拌裝置等100多個(gè)零件。因電機(jī)、減速器、連軸器等為選購(gòu)件，在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有建立這些零件的三維模型，僅建立雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)主機(jī)上零件模型。在建模過(guò)程中，充分利用參數(shù)化尺寸、方程式共享數(shù)值、配置、派生零件等參數(shù)化設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)重用技術(shù)，便于虛擬裝配時(shí)發(fā)現(xiàn)零件結(jié)構(gòu)不合適時(shí)對(duì)其進(jìn)行修改。
2.2虛擬裝配
SolidWorks軟件提供了自上而下和自下而上兩種設(shè)計(jì)方式，因我們已完成了雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)主要零部件設(shè)計(jì)，所以采用自下而上方式.按照同袖、共面等幾何約束關(guān)系先將側(cè)襯板、側(cè)攪拌葉片、攪拌葉片、攪拌裝置軸裝配體等小部件裝配起來(lái).然后將子裝配體裝配成筒體攪拌裝置等較大的部件，最后將較大的子裝配體組裝成雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)的整機(jī)裝配圖。采用分級(jí)裝配方法，既便于我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝配問(wèn)題，又便于修改。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中為便于方案論證和與領(lǐng)導(dǎo)、制造工程師及其他相關(guān)人員進(jìn)行交流，我們使用了Animaior插件實(shí)現(xiàn)了攪拌機(jī)所有零部件的動(dòng)態(tài)組裝模擬，并制作了裝配動(dòng)畫(huà)，提高了設(shè)計(jì)的可視化。
2.3有限元分析計(jì)算
攪拌機(jī)在工作過(guò)程中，攪拌軸是主要的傳動(dòng)和工作部件，利用SolidWorks內(nèi)嵌集成的COSMOSWorks有限元分析軟件對(duì)裝配有攪拌臂和葉片的攪拌裝置軸裝配體進(jìn)行有限元分析計(jì)算。首先將所建模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，忽略圓角倒角鍵槽等設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，調(diào)人到CosmosWorks有限元分析模塊，進(jìn)行實(shí)體網(wǎng)格劃分，添加軸一端"不可平移"約束、軸承載荷和葉片上分布?jí)毫�，然后進(jìn)行有限元分析計(jì)算，得到攪拌軸應(yīng)力分布情況應(yīng)變和變形狀況，計(jì)算出危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變，為攪拌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)是否合理進(jìn)行準(zhǔn)確快速的評(píng)估。
2.4攪拌運(yùn)動(dòng)模擬
攪拌機(jī)螺旋葉片繞水平軸旋轉(zhuǎn)時(shí)使物料向上翻動(dòng)，軸向力的作用將物料沿水平軸推向中問(wèn)和另一端，物料的運(yùn)動(dòng)軌跡非常復(fù)雜在方案論證時(shí)，為形象地表達(dá)物料的運(yùn)動(dòng)情況，我們首先借助COSMOSMotion全功能運(yùn)動(dòng)仿真軟件，制作了攪拌機(jī)空轉(zhuǎn)工作的運(yùn)行動(dòng)畫(huà)，再建立單個(gè)物料和攪拌葉片碰撞的數(shù)學(xué)方程，借助Swift 3D制作了單個(gè)物料在攪拌簡(jiǎn)運(yùn)行狀況，模擬出物料在整個(gè)攪拌筒中形成的封閉式環(huán)流，反映出物料的拌合、離析狀態(tài)，為進(jìn)一步借助控制方程模擬雙臥軸攪拌機(jī)的物料運(yùn)動(dòng)軌跡打下基礎(chǔ)。
3結(jié)束語(yǔ)
利用SolidWorks軟件進(jìn)行雙臥軸攪拌機(jī)設(shè)計(jì)，可以形象生動(dòng)地表達(dá)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)果，既幫助設(shè)計(jì)人員更快更準(zhǔn)確地進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，同時(shí)提高了設(shè)計(jì)的可視性和可靠性.
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