混凝土攪拌車螺旋葉片軌跡坐標Matlab求解

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1、制適業(yè)信愿化 MANU^ACTURINO MFORMATUATlON 混凝土攪拌車螺旋葉片軌跡坐標Matlab求解 王新艷.王建設 (山東■峰專用汽車有限公司，山東耒安271000) 摘 要：以前權(quán)葉片設計為例，給出了葉片參數(shù)的求解過程和公式，利用Matlab語言編程為手段，進行了葉片各點軌 跡坐標的計算繪制?提供了螺旋葉片軌遶坐標的計算機輔助求解繪圖的方法。 關(guān)鍵詞：混頁土攪拌運輸車：螺旋葉片；嫦旋軌邊；編程；繪圖 中圖分類號汀P391.7 文獻標識碼:A 文章編號:1002-2333( 2010 )07-0098-02 2坐標尺寸計算 以02為原點建立坐標系?

2、如圖2所示?計算坐標尺 寸如下： Z3=B/sind2=400/inl 2.03=1919.17 Zv^i/tan^l 170/tanl2.03=5490.28 Z^-//=5490.28-1560=3930.28 葉片頂部坐標計算 Z；=549O.28-HU)0sin 12.03 =5573.65 Z?=3930.28+4008inl2.03=4013.65 3引入計算錐 假設一個錐面平行于前錐面?且螺旋面與之交 線■斜圓錐對數(shù)嫖旋線上所有的螺旋角都相等，這個 攪拌車螺旋葉片是混凝土攪拌運輸車的關(guān)艮部 件?它關(guān)系到混凝土攪拌的均質(zhì)性和出、進料的順暢 性。一般的設計方式是

3、根據(jù)攪拌筒的外形尺寸和螺旋 角計算葉片各部位軌跡坐標，根據(jù)坐標值繪制工作圖. 然后根據(jù)工作圖進行葉片仮金展開■下料成型生產(chǎn)。葉 片各部位軌跡坐標宜的計算工作fit較大?肅復煩瑣?而 且容易出錯.Matiab語育編程可以很好地解決這個問 題。本文僅以10m】攪拌車前錐計算實例?根據(jù)實際設 計經(jīng)臉，運用Matlab語言編程?進行攪拌車葉片螺旋 線的設計計算。 1攬拌簡尺寸及葉片相關(guān)尺寸參數(shù) 圖1所示為M lOmJ攪拌簡的尺勺參數(shù)：前憔小嫂 半徑x.=837.5mm.ffj錐軸線方向長度//=1560mmt中段 半徑xb=l 170mm,航錐半錐頂角^=12.03%葉片斜置角 牛-12?03。?

4、葉片母線寬度 民400mm。 假想鏈叫計算錐?引人 計算錐是為了計算方 便.計算錐上各點螺旋 角均相等?其螺旋線展 開線是一條對數(shù)螺旋 線.可簡化坐標值計 算。先算出計算錐上各 點的坐標值.然后根據(jù) 計算錐上各點與葉片頂 點的坐標差值和葉片頂 點與葉片根部差值?來 求解葉片各點坐懷值和 螺旋角。 以0為原點建立坐 標系?見圖3。 此時?葉片頂端的坐 標值為： 襯=4013.65-1919.17 =2094.48 ^95573.65-1919.17 =3654.48 混凝土一般下滑角 =36。?根據(jù)有關(guān)資料結(jié) 合實際設計經(jīng)驗值和實 驗數(shù)據(jù).選取前錐葉片 大端頂部6’點處螺旋角 A

5、r=69%根據(jù)文獻［1〕中 的相關(guān)理論.為了改售 前錐小端處的出料性 能.取小端處的螺旋角 民適當大于大端處的煤旋角?以使“工作點”低一些。 取民詛+6。=75。 ，二 tan(B/-A>)(l-tar^tan8)二 tang/ tai^3/ 98 I機械工程師2010年第7朗 制謹業(yè)信息化 MANUFACTURING INFORMATIZATXX SH / ■■ /CAD/CAM/CAE/CAPP (Ian75-tmi69))(1 +13“ 12?O3tan 12.03。) tan75 tan69 =1102.1 整理得 _ _ |

6、an61?65? _ [025.06x1:614829786? fzoptiniw^y ] G(i)=ta咱 6 用 Matlab 程 運行中分別輸 A FZ1.FZ2TRU FR2.FPG即可得 到前錐任意i點上 螺旋面上的值。運 行結(jié)果部分數(shù)據(jù)見 表]。 根據(jù)表1數(shù) 據(jù)繪制螺旋線展 開圖如圖4。 7結(jié)論 Matlab語言 編程解決了大負 重復計算何題，節(jié) 省了設計人員的 精力。而且可以便 i fZi FZ2 FUI FR2 FP C 1 0 04 8375 4463 0 8338 2 15.4 98.8 M0.8 咖 皿

7、8331 3 31.1 1143 S44.I 452.9 3U 83.12 4 47 130.3 咖 4563 4S 811$ 5 63.1 WS 850.9 459.7 64J 83XK 6 793 162J 8M.4 4632 812 83XW 7 179.4 &58.0 466 982 S192 4 ??? ?“ ??? ? ?? 75 20518 2135」 883S 2O97J 76J9 1第i點妁炭面上的坐標值 2094.48 3654.48 求計算錐螺旋角0 t

8、aiV3=tar^l 1■-r—^-—— 名b( 1-taryx.tan^)廠 1102.1 求得 0=61.65。 計算錐與葉片頂錐上任意對應點的縱坐標差值 6_zJu>w2nQi _ 1102.1 tan(-12.03 )tan 12.03 1-taryilan^i 1 +tan 12.03tan 12.03 -47.88 九—=2094.48M7.88=2142.36 z/^/-6=3654.48*47.88=3072.36 4以Q為原點，建立坐標系 此時衣a遼坐標值為 z 隹2142.36-1102.1=1040.26 詁=3072.36-1102」二 197

9、0.26 根據(jù)對數(shù)螺旋線性質(zhì)g的 s=exp(蟲警匸)=1.0! 4829786 tar^n —螺旋線投影時,平面內(nèi)所取的等分點?取n=48;i- 為尊分編號Mr■第i個等分點的縱坐標;卻"=0時的縱坐 標。代入材Mb”值： 1040.26=uqX 1.014829786 ?得 z(f 1025.06 3072.36=1025.06xL014829786< ?得 474.46?取 475。 計算錐上第i點縱坐標 薩1025.06x1.01482978 5葉片頂部、根部各點坐標計算 以前錐小端截面圓心為原點(圖3)■根據(jù)坐標尺寸關(guān) 系?計算錐上i點的縱坐標： z/= 1025.

10、06x1.0148297864( 393028-1919.17-110Z1) =1025.06x 1.014829786J909.01 (1) 葉片頂部任意等分點縱坐標 FZ2(i)=l025.06x 1.014829786i-909.01 +b =1025.O6x 10148297864956.89 (2) 葉片根部任意等分點縱坐標 =1025?06x 1.01482978641040.26 (3) 葉片根部任意等分點橫坐標 FR|(i )=837.5+FZ1(i)tan 12.03 (4) 葉片頂部任意等分點橫坐標 FRXiWRXi )-403co8 12.03。 (5

11、) 筒壁螺旋線任意x點展開尺寸坐標值 FPCi^FZXn/cos 12.03 (6) 筒堅螺旋線的螺旋角 根據(jù)同一螺旋面在不同圓錐面上產(chǎn)生的螺旋線的螺 Onfi 1025.06x 1.014829786*3799.03 令 H i卜 tan61 ?65。( 1025?O6x 1 ?014829786A3799.03) 1025.06x1.014829786/ clear %FZ1=O； %FP(0)^0; %FRI(0)837.5： %FZ2(0)=68」7* %FR2( 0)=446.3; forixl：75; FZl(i)=1025.06*eip(i.^0.014

12、721 )-1040.26; FZ2(i) =1025.06*exp(i^0.0l4721 )-956.89; FRKi )8375+FZ 1(i).*un(C.2O996)； FR2( i )xFR l(i)-400*coe( 0.20996); FP(i)=FZI(i)Jco<(0.20996); F (i) =un (1X)76) .? (1025D6.^exp(LW.014721) *3799X)3 )/1025X)67 exp(i.^O.OI4721); C(i)=atan(F(i)V180/pi end 捷地與其他程序和語言接口 ?如可以用Matlab程序生成 Au

13、toCAD騰本文件，在AutoCAD環(huán)境下自動生成圖4所 示的軌跡圖。 [#*文X】 [1]楊紀明混凝土技拌輸送車菲筒煤旋葉片的設計[J]?建筑機械 化 3984(3):19-34. 旋角之間的關(guān)系式可得: 測61$5 T025?06x 1.014829786： 1025.06x 1.014829786i+6-400sin 12.03+z, 作者荷介:王併輪(1973-)* ?工疽憶主要從亨*用事設計工藝工作。 *. 0^:2010-04-29 機播工程師2010年第7期| 99 混凝土攪拌車螺旋葉片軌跡坐標Matlab求解 LLJ 無鉄竝捲 作者： 王

14、新艷，王建設 作者單位： 山東魯峰專用汽車有限公司山東泰安,271000 刊名： 機械工程師 英文刊名： MECHANICAL ENGINEER 年，卷(勒： 201Q ""(7) 被引用次數(shù)： 0次 參考文獻(1條) 1. 楊紀明混凝土攪拌輸送車拌筒螺旋葉片的設計 1984(3) 相似文獻(10條) 1. 期刊論文 曾代忠.鄭華.Zeng Daizhong . Zheng Hua混凝土攪拌運輸車攪拌筒螺旋葉片的成形 -工程機械 2006,37(1) 研究了具有不可展空間曲面的混凝土攪拌運輸車攪拌筒螺旋葉片的曲面方程和展開計算于彈塑性大變形有限元數(shù)值成形技術(shù)進行了回彈量

15、模擬 ，并應用于螺旋葉片成形模具設計實際工程實踐表明回彈量模擬和多線成形技術(shù)的運用顯著地改善了螺旋葉片的成形效果和效率明顯地提高了混凝土 攪拌運輸車攪拌筒的工作性能和混凝土的質(zhì)量. 2. 學位論文田利芳混凝土攪拌運輸車結(jié)構(gòu)設計及液壓系統(tǒng)動態(tài)仿真 2004 混凝土攪拌運輸車是用于解決商品混凝土運輸?shù)倪\輸工具E兼有載運和攪拌混凝土的雙重功It可在運送混凝土的同時對其進行攪拌或攪調(diào)此能 在保證輸送的混凝土質(zhì)量的同時適當延長運E或運送時間.所以大力發(fā)展商品混凝土和攪拌運輸車有明顯的社會效益和適用價而中國混凝土運輸車 起步較晚至U70年代才開始試生產(chǎn)目前,攪拌運輸車的理論研究及生產(chǎn)在我省及整個西北

16、地區(qū)均處于空因此攪拌運輸車的理論研究及開發(fā)勢在必彳読 拌運輸車的攪拌筒之所以具有攪拌和卸料的功it主要是因為拌筒內(nèi)部特有的兩條連續(xù)螺旋葉片在工作時形成螺旋運動而推動混凝土沿攪拌筒軸向和 切向產(chǎn)生復合運動的結(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論文基于物料在螺旋葉片上的攪拌出料機理對螺旋葉片 的工作原理、主要技術(shù)參數(shù)進行理論分析和計算同時對前錐段、后錐段的螺旋葉片進行展開設計對拌筒進行幾何設計攪拌筒既是攪拌運輸車運輸混凝 土的裝載容器又是攪拌混凝土的工作裝置幾何設計是攪拌筒結(jié)構(gòu)設計的基礎它包括幾何容積計算、夕卜形尺寸的確定、攪拌筒有效容積及滿載時重心位 置計算為使混凝土攪

17、拌運輸車的攪拌裝置系列個滿足用戶要求借用計算機程序語言對其進行設偃于功率鍵合圖的建模方法利J用大型軟件 Matlab的仿真工具箱Simulink,對混凝土攪拌運輸車液壓系統(tǒng)進行設計分析同時建立系統(tǒng)動態(tài)仿真模型用此來模擬液壓系統(tǒng)工作過靈好地反映系統(tǒng) 中各輸出變量隨輸入變量的變化關(guān)系尤其是對輔助泵調(diào)節(jié)斜盤角度系統(tǒng)、變量主泵控制系統(tǒng)及恒速控制系統(tǒng)進行詳細的分析液壓系統(tǒng)的進一步優(yōu)化 設計提供有益的借鑒. 3. 期刊論文 于世旭.儀垂杰.郭健翔.邢普 混凝土攪拌車罐體和螺旋葉片展開圖的實現(xiàn) -工程機械2008,39(4) 混凝土攪拌輸送車的拌筒葉片設計計算復$精確度低■圖紙繪制的工作量大效率低根據(jù)攪

18、拌筒的幾何參數(shù)結(jié)合實際通過研究具有不可展空間曲 面的混凝土攪拌運輸車攪拌筒螺旋葉片的曲面方程和展開計給出對數(shù)螺旋線的平面參數(shù)表達式艮據(jù)推導出的參數(shù)方程曲中繪出外錐對數(shù)螺旋線、 罐體與螺旋軌跡和螺旋葉片的平面展開翻短了設計周期提高了設計精度為攪拌葉片的實際生產(chǎn)提供了依據(jù). 4. 期刊論文 程書良.姚莉莉 混凝土攪拌運輸車攪拌葉片的設計 -建筑機械化2002,23(2) 混凝土攪拌運輸車攪拌葉片是實現(xiàn)攪拌筒功能的主體結(jié)樓有攪拌和出料功能在論述攪拌葉片總體結(jié)構(gòu)基礎上介紹了前錐、圓柱段、后錐各部螺 旋葉片的設計特點及參數(shù)選取. 5. 學位論文張旭東混凝土攪拌運輸車攪拌筒攪拌機理與液壓傳動系統(tǒng)研

19、究 2005 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，形成以混凝土制備地點為中心的供應網(wǎng)。由于混凝土 工廠便于應用現(xiàn)代電子技術(shù)，使用計算機控制生產(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，所以對于整個施工工程起到良好 的促進作用。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加長，有些供應點甚至很遠。當混凝土的輸送距離 輸送時間)超過某一限度時，仍然使用一般的運輸機械進行輸送

20、，混凝土就可能在運輸途中發(fā)生分層離析，甚至初凝現(xiàn)象，嚴重影響混凝土質(zhì)量，這是施 工所不允許的。因此為了適應商品混凝土的輸送，發(fā)展了一種混凝土專用機械一一混凝土攪拌運輸車?；炷翑嚢柽\輸車是用于解決商品混凝土運輸?shù)?運輸工具。它兼有載運和攪拌混凝土的雙重功能，可在運送混凝土的同時對其進行攪拌或攪動，因此能保證輸送的混凝土質(zhì)量，允許適當延長運距 送時間)。 攪拌運輸車的攪拌筒之所以具有攪拌和卸料的功能，主要是因為拌筒內(nèi)部特有的兩條連續(xù)螺旋葉片在工作時形成螺旋運動，從而推動混凝土沿攪拌 筒軸向和切向產(chǎn)生復合運動的結(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。 本課題應用靜力學

21、、運動學的原理闡述螺旋葉片的工作原理并對主要技術(shù)參數(shù)進行理論分析。為螺旋葉片的結(jié)構(gòu)設計提供理論依據(jù)。并通過建立動 力學模型，對攪拌筒的攪拌過程進行動力學分析，由此建立了攪拌筒攪拌動力學模型，為攪拌筒的設計提供了一定的理論依據(jù)。 攪拌筒既是攪拌運輸車運輸混凝土的裝載容器，又是攪拌混凝土的工作裝置，在運輸過程中對混凝土進行攪動或攪拌，其動力的配置，傳動系統(tǒng)的 設計計算，是攪拌輸送車設計的關(guān)鍵，本課題將對目前國內(nèi)外在攪拌運輸車驅(qū)動系統(tǒng)中廣泛使用的變量泵容積式無級調(diào)速液壓系統(tǒng)進行詳細的分析和計 算。 6. 期刊論文 賴寶.陳宜通.LAI Bao. CHEN Yi-tong混凝土攪拌運輸車攪拌筒螺

22、旋葉片的3R0/三維設計 -建筑機械 (上半月)2009,""(12) 在將計算機輔助設計所得數(shù)據(jù)應用于RO/中繪制攪拌運輸車攪拌筒螺旋葉片耳採用分段繪制的新方法得劍比較準確的螺旋葉片圖形解決了傳統(tǒng) 用掃描繪制整體螺旋葉片時出現(xiàn)較大偏!以及在筒體錐部與吲柱段連接處葉片難以準確銜接等問!大大提高了攪拌筒的加工質(zhì)量、工作性能和生產(chǎn)周 期. 7. 學位論文李冬梅低塌落度混凝土攪拌運輸車罐體及葉片設計與研究 2005 最近出現(xiàn)了一種用于澆注高速公路隔離帶、路肩石等的特殊混凝其強度等級為：35坍落度在3cmE右為適應這種特殊混凝土的攪拌與運輸本文 對現(xiàn)有混凝土攪拌運輸車的罐體和葉片進行了研究和改

23、進設主要工作如下： 對商品混凝土的性能、組成成分及商品混凝土攪拌中易出現(xiàn)的離析現(xiàn)象進行了分析此基礎上對攪拌筒工作特性、葉片攪拌機理進行研運用物 料流動學理論探討影響攪拌車攪拌勻質(zhì)性和進料、卸料速度的主要因素. 在攪拌車設計過程中基于攪拌筒各段葉片攪拌功能各不相同的情曜立了拌筒內(nèi)螺旋線數(shù)學模型采用分段選取不同螺旋角的方法對螺旋葉片進行 優(yōu)化設計解決了常規(guī)攪拌罐葉片設計無法對低坍落度的干硬混凝土進行攪拌和進料、卸料的問題. 應用Pro/Engineer、Microsoff Excel等軟件計算罐體容積、繪制攪拌筒葉片螺旋線降低計算強度提高了設計準確性. 應用有限單元方法和有限元分析軟件NS

24、Y$攪拌罐體及葉片進行初步靜力學分析為進一步深入分析攪拌罐體和葉片的優(yōu)化設計提供重要依據(jù). 本文研究與設計已在唐山亞特專用汽車有限公司實際生產(chǎn)中得到應用得良好效果. 8. 期刊論文 衛(wèi)國軍.WEI Guo-jun攪拌筒螺旋葉片軌跡坐標CA求解與繪圖 -專用汽車2005,""(2) 以后錐段葉片軌跡的繪制為例利用Mathlab吾言編程與AutoCA制圖相結(jié)合的手段提供了螺旋葉片軌跡坐標的計算機輔助求解并繪圖的方漠要改 變相應參數(shù)或應用有關(guān)公式同樣適用于攪拌筒葉片的設計與繪圖. 9. 期刊論文曾代忠.周日平混凝土攪拌運輸車攪拌筒的Pro/ENGINEER計 -建設機械技術(shù)與管理2004,

25、17(12) 本文著重探討了混凝土攪拌運輸車攪拌筒的 ro/ENGINEES模、分析和優(yōu)化設計方法以期達到縮短攪拌筒設計周期提高攪拌筒設計質(zhì)量的目的. 10. 學位論文 劉學鵬 混凝土攪拌運輸車CAD 1999 該文主要討論混凝土攪拌運輸車的攪拌裝置攪拌筒的設1攪拌的卸料和攪拌功能主要依靠攪拌葉片亥文從模型的建立方法入手用AutoCAID次開 發(fā)設計出具有系列化標準化的產(chǎn)品它借用VC+的編程調(diào)用AutoCA的命令從而使參數(shù)可變達到系列化的高度該論文的設計重點是攪拌筒葉片形式 的模型建立難點是用VC+調(diào)用AutoCA實現(xiàn)一系列的設計. 本文鏈接： 授權(quán)使用：重慶大學(cqdx)，授權(quán)號：62a49834-d0eb-45b0-85fe-9e4600b3ab99 下載時間：2010年12月8日