真空攪拌機(jī)技術(shù)及設(shè)計結(jié)構(gòu)說明

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1、真空磁傳動攪拌機(jī)概述： 真空磁傳動攪拌機(jī)在設(shè)計充分考慮到客戶的各種功能需求。 1.產(chǎn)品采用將磁傳動攪拌機(jī)安裝在真空罐上，憑借磁傳動攪拌機(jī)的靜密封結(jié)構(gòu)原理，確保攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)時嚴(yán)格密封、達(dá)到零泄漏； 2.與真空系統(tǒng)連接起來抽真空，使被攪拌的物料或介質(zhì)處在真空環(huán)境中被攪拌混合，達(dá)到理想的、純粹的攪拌工藝效果； 3.適用于在真空環(huán)境中的液-液以及固-液的攪拌、混合、溶解、傳質(zhì)、擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)等工藝。 ●真空磁傳動攪拌機(jī)特點(diǎn)： 將多項技術(shù)元素整合設(shè)計,通過成熟的磁傳動攪拌機(jī)技術(shù)，能高度確保真空攪拌機(jī)的抽真空的嚴(yán)格密封的要求。 ●其他方面： 1.運(yùn)用的高效節(jié)能型軸流槳葉

2、技術(shù)，非常適合中、低粘度的介質(zhì)的真空攪拌； 2.采用各種要求的螺帶攪拌器，非常適合中、高粘度的介質(zhì)的真空攪拌。 ●真空攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖： 首先收集相關(guān)資料了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀并翻譯相關(guān)英文資料，在了解基本資料后進(jìn)行方案總體設(shè)計，關(guān)鍵數(shù)據(jù)計算完成后開始總裝配圖及主要零件圖制，對關(guān)鍵零件進(jìn)行設(shè)計校核后進(jìn)行三維建模、運(yùn)動仿真。 攪拌機(jī)構(gòu)的構(gòu)成及各部分作用 圖2.1 型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu) 我設(shè)計的型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)由直流馬達(dá)、減速機(jī)、同步帶輪、蓋板底板、軸、接頭、連桿及板組成。其中直流馬達(dá)通過減速機(jī)將動力傳給帶輪1，帶輪1經(jīng)過皮帶傳給帶輪2，帶輪2通過軸傳給接頭

3、，接頭通過連桿將動力傳給板進(jìn)行攪拌。 圖2.1就是對型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析后得到的型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)。 運(yùn)動部件設(shè)計及校核 同步帶傳動設(shè)計與校核 確定設(shè)計功率 考慮載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)的時間等因素，設(shè)計功率要比要求傳遞的額定功率要大，即 （1.1） 式中 P——傳遞的額定功率，kW； ——工作情況系數(shù)。

4、 液體攪拌機(jī)的工況系數(shù)=1.6 （普通工作時間10~16小時），所選電機(jī)功率W 由公式1.1得到設(shè)計功率kW 選取同步帶型號 圖3.1同步帶選型圖 由上圖根據(jù)設(shè)計功率（32W）和小輪轉(zhuǎn)速（120）確定選XL型。 表1-1 同步帶主要參數(shù) 由表1-1得到XL型同步帶節(jié)距為5.08mm。 確定帶輪節(jié)圓直徑 XL型帶輪最小齒數(shù)，所以初步取齒數(shù)。 故小帶輪節(jié)圓直徑 mm 帶速m/s 傳動比 大帶輪齒數(shù) 大帶輪節(jié)圓直徑mm 確定中心距a 初定中心距 代入節(jié)圓直徑得 即 取為110mm 初定帶的節(jié)線長度

5、 mm 實際中心距mm 初張緊力的校核 基準(zhǔn)額定功率kW 帶寬mm 作用在軸上的力 N 切邊長 mm 撓度mm 載荷N 查閱機(jī)械手冊 N 故滿足條件 攪拌器軸的校核 ① 畫出軸的力學(xué)模型圖 分析結(jié)構(gòu)可知：此軸主要受扭轉(zhuǎn)力矩的作用，軸向力很小，忽略不計。 ② 作用在軸上的力 由于此軸上安裝的攪板，攪動一種特殊的液體，此液體給板一個作用力并傳遞給軸。經(jīng)查找資料類比可得軸所受的轉(zhuǎn)矩T’是5200NM,所以T=5200NM. ③ 畫扭矩圖 ④ 校核軸的強(qiáng)度 ⑴由此結(jié)構(gòu)可知危險

6、截面在Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ上 由于此軸的材料為Q235，其需用切應(yīng)力,所以安全。 ⑵因軸又細(xì)又長，為保證其能正常工作，應(yīng)保證軸的角度應(yīng)變率也應(yīng)在一定的范圍內(nèi)。 而需用角度變化率，所以能正常工作。 UG三維建模及其裝備 機(jī)械產(chǎn)品從設(shè)計到成品面向市場的過程，往往需要經(jīng)歷“設(shè)計樣機(jī)制造、測試評價、修改、產(chǎn)品”這一耗時的過程。如何加速新產(chǎn)品的開發(fā)過程，并在新產(chǎn)品投產(chǎn)之前有一個有效的手段來檢驗新產(chǎn)品的性能和適應(yīng)性，以避免投產(chǎn)后的失敗，這是工程技術(shù)人員追求的目標(biāo)。三維實體模型就是設(shè)計者進(jìn)行實時形象的分析設(shè)計，模擬實驗，預(yù)測結(jié)果的虛擬樣機(jī)。 目前二維繪圖軟件的使

7、用相當(dāng)普遍，這主要是由于工程設(shè)計上傳統(tǒng)的繪圖習(xí)慣，從設(shè)計的觀點(diǎn)看，人們頭腦中所構(gòu)思的設(shè)計對象是三維實體，用二維圖形表示三維物體有許多局限性，隨著三維圖形技術(shù)的發(fā)展，在三維模型的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行裝配、干涉檢查、有限元分析，運(yùn)動分析等高級的計算機(jī)輔助工作。隨著計算機(jī)硬件的、技術(shù)的發(fā)展，二維繪圖將很快被三維實體造型所代替。 型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)計大部分還是二維圖形設(shè)計，難以實現(xiàn)參數(shù)化、系列化，難以實現(xiàn)整機(jī)分析和計算，圖形數(shù)據(jù)難以為后續(xù)工程應(yīng)用。因此，本文對型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)三維實體模型的設(shè)計是利用基于特征的三維繪圖軟件UG來實現(xiàn)的。 UG軟件簡介 UG現(xiàn)在叫做NX,它是一個三維設(shè)計軟件，主要

8、用于汽車和機(jī)械行業(yè)，在航空領(lǐng)域也有部分企業(yè)在使用。相似軟件還有catia、proe等 EDS公司的Unigraphics NX是一個產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。Unigraphics NX針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計的需求，提供了經(jīng)過實踐驗證的解決方案。Unigraphics NX為設(shè)計師和工程師提供了一個產(chǎn)品開發(fā)的嶄新模式，它不僅對幾何的操縱，更重要的是團(tuán)隊將能夠根據(jù)工程需求進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。Unigraphics NX能夠有效地捕捉、利用和共享數(shù)字化工程完整過程中的知識，事實證明為企業(yè)帶來了戰(zhàn)略性的收益。 來自 UGS PLM 的 NX 使

9、企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。 NX 包含了企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的集成應(yīng)用套件，用于產(chǎn)品設(shè)計、工程和制造全范圍的開發(fā)過程。 如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新，必須評審更多的可選設(shè)計方案，而且在開發(fā)過程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗中所獲得的知識更早地做出關(guān)鍵性的決策。 NX 是 UGS PLM 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更它使得工程專業(yè)人員能夠推動革新以創(chuàng)造出更大的利潤。 NX 可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識，根據(jù)已知準(zhǔn)則來確認(rèn)每一設(shè)計決策。 NX 建立

10、在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗基礎(chǔ)之上，這些解決方案可以全面地改善設(shè)計過程的效率來驅(qū)動產(chǎn)品革新。 NX 獨(dú)特之處是其知識管理基礎(chǔ)，，削減成本，并縮短進(jìn)入市場的時間。通過再一次將注意力集中于跨越整個產(chǎn)品生命周期的技術(shù)創(chuàng)新， NX 的成功已經(jīng)得到了充分的證實。這些目標(biāo)使得 NX 通過無可匹敵的全范圍產(chǎn)品檢驗應(yīng)用和過程自動化工具，把產(chǎn)品制造早期的從概念到生產(chǎn)的過程都集成到一個實現(xiàn)數(shù)字化管理和協(xié)同的框架中。 工業(yè)設(shè)計和風(fēng)格造型: NX 為那些培養(yǎng)創(chuàng)造性和產(chǎn)品技術(shù)革新的工業(yè)設(shè)計和風(fēng)格提供了強(qiáng)有力的解決方案。利用 NX 建模，工業(yè)設(shè)計師能夠迅速地建立和改進(jìn)復(fù)雜的產(chǎn)品形狀， 并且使用先進(jìn)的渲染

11、和可視化工具來最大限度地滿足設(shè)計概念的審美要求。 (1)產(chǎn)品設(shè)計: NX 包括了世界上最強(qiáng)大、最廣泛的產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用模塊。 NX 具有高性能的機(jī)械設(shè)計和制圖功能，為制造設(shè)計提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設(shè)計任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。 NX 優(yōu)于通用的設(shè)計工具，具有專業(yè)的管路和線路設(shè)計系統(tǒng)、鈑金模塊、專用塑料件設(shè)計模塊和其他行業(yè)設(shè)計所需的專業(yè)應(yīng)用程序。 (2)仿真、確認(rèn)和優(yōu)化: NX 允許制造商以數(shù)字化的方式仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開發(fā)過程。通過在開發(fā) 周期中較早地運(yùn)用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時減少或消除對于物理樣機(jī)的昂貴耗時的設(shè)計、構(gòu)建，以及對變更周期的依賴。

12、 UG設(shè)計思路和方法 用UG進(jìn)行三維模型設(shè)計，是以三維零件為基礎(chǔ)的三維圖形設(shè)計。從而構(gòu)成產(chǎn)品的設(shè)計過程，加工原理，動畫以及性能評價與分析結(jié)構(gòu)。三維圖形設(shè)計不僅具有美學(xué)特點(diǎn)和個性特點(diǎn)，而且與產(chǎn)品加工方式有關(guān)。 三維虛擬圖形要求能反應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品的外觀，空間關(guān)系，運(yùn)動等方面的特性、原理，用戶能從不同的角度，以不同的比例觀察虛擬模型，還能夠通過操縱模型對產(chǎn)品的功能進(jìn)行定性的評價。其設(shè)計過程如圖4.1所示。 圖4.1 UG建模設(shè)計說明圖 用UG進(jìn)行零件設(shè)計 在UG中，具有全面的零件實體建模功能和變量化的草圖輪廓繪制，能夠自動進(jìn)行動態(tài)約束檢查。用UG的拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角，等功能可以方便的得到

13、要設(shè)計的實體模型。 以我設(shè)計型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)接頭的三維圖形為例說明零件的建模過程 （1）生成基體特征，在前視圖上畫出草圖輪廓，在草圖上添加幾何關(guān)系和尺寸，并用回轉(zhuǎn)特征生成基體，即接頭的大致基本形狀。 （2）在基體上選擇一端為基準(zhǔn)面，繪制矩形草圖，用拉伸—求差等特征完成接頭與連桿連接縫。 （3）在基體上選擇另一端面作為參考平面，運(yùn)用切除—拉伸完成螺栓孔的繪制。 （4）繪制一基準(zhǔn)面，運(yùn)用拉伸—求差生成一小孔。 這樣就繪制出型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)接頭的三維圖形如圖4.2 圖

14、4.2 接頭 在UG中，對于結(jié)構(gòu)，形狀復(fù)雜的產(chǎn)品模型進(jìn)行建模的思路是將整個產(chǎn)品分解為多個零件，通過零件之間的布爾運(yùn)算逐步得到完整的產(chǎn)品模型，其中，往往將整個產(chǎn)品中最主要或最大的部分視為基本零件，首先完成它的造型，其它部分作為添加特征，以搭積木的方法，在基體零件的基礎(chǔ)上，通過添加，最終得整個模型。 UG裝配設(shè)計 裝配設(shè)計包括部件設(shè)計和總裝配設(shè)計。利用零件的平移、旋轉(zhuǎn)、重合、同心、垂直、平行、相切、距離、夾角等裝配約束使設(shè)計好的所有零部件裝配在一起。同時，在裝配過程中進(jìn)行動態(tài)裝配干涉檢查，一旦發(fā)生裝配干涉或公差不配合，可在特征樹的編輯功能下進(jìn)行修改。最后，對裝配圖進(jìn)行渲染，包括陰影，紋理，透

15、明，高光，漫反射，選擇材料等。 在UG的裝配設(shè)計中可以直接參照已有的零件生成新的零件。在型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)的裝配中，零部件為底板，其它部分為子部件，如蓋板、軸、接頭、連桿及板等。最后，將子部件和其它零件裝配在基部件上完成裝配。 以型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)的裝配過程為例說明零件的裝配過程 畫出所有零部件的三維模型零件圖 圖4.3底板三維模型零件圖 圖4.4蓋板三維模型零件圖 圖4.5軸三維模型零件圖 圖4.6板三維模型零件圖 圖4.7帶輪三維模型零件圖 圖4.8電動機(jī)減速機(jī)三維模型零件圖 圖4.9擋

16、邊三維模型零件圖 圖4.10連桿三維模型零件圖 圖4.11 UG裝配圖 上述例子可以看出，運(yùn)用三維繪圖軟件，型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)計與制造過程可以從單一的平面轉(zhuǎn)變可視化的三維動態(tài)圖形，更接近生產(chǎn)實際，它可直觀地檢查產(chǎn)品工作過程中相對運(yùn)動及干涉原因，縮短了產(chǎn)品設(shè)計制造周期，可達(dá)到高效，快速，敏捷和一次試制成功的目的，有效地降低了設(shè)計制造成本。 運(yùn)用基于三維特征造型軟件UG構(gòu)造了產(chǎn)品的三維模型圖，將三維動態(tài)模擬，圖形學(xué)與機(jī)械產(chǎn)品模型，，直觀的描述了產(chǎn)品設(shè)計過程，大大節(jié)省了設(shè)計時間和設(shè)計周期。 ADAMS運(yùn)動仿真 ADAMS，即機(jī)械系統(tǒng)動力

17、學(xué)自動分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，該軟件是美國MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件。目前，ADAMS已經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制造商采用。根據(jù)1999年機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析軟件國際市場份額的統(tǒng)計資料，ADAMS軟件銷售總額近八千萬美元、占據(jù)了51%的份額,現(xiàn)已經(jīng)并入美國MSC公司。 ADAMS軟件介紹 ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法，建立系統(tǒng)動力學(xué)方程，對虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。 ADAMS一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析。另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)工具平臺。 用ADAMS做運(yùn)功仿真 圖5.1 圖5.2 圖5.3 16 / 16