混凝土搅拌车拌桶螺旋线的反求设计
混凝土搅拌车搅拌系统仿真设计
混凝土搅拌车搅拌实验系统仿真设计学生姓名：班级：指导老师：摘要：混凝土搅拌运输车是用于解决商品混凝土运输的运输工具。
它兼有载运和搅拌混凝土的双重功能，可在运送混凝土的同时对其进行搅拌或搅动，因此能在保证输送的混凝土质量的同时适当延长运距(或运送时间)。
所以大力发展商品混凝土和搅拌运输车有明显的社会效益和适用价值。
而我国混凝土运输车起步较晚，到70年代才开始试生产。
目前，搅拌运输车的理论研究及生产在我省及整个西北地区均处于空白。
因此搅拌运输车的理论研究及开发势在必行。
搅拌运输车的搅拌筒之所以具有搅拌和卸料的功能，主要是因为拌筒内部特有的两条连续螺旋叶片在工作时形成螺旋运动，从而推动混凝土沿搅拌筒轴向和切向产生复合运动的结果。
因此两条叶片的螺旋曲线的形式及结构直接影响搅拌筒的工作性能。
本论文基于物料在螺旋叶片上的搅拌出料机理对螺旋叶片的工作原理、主要技术参数进行理论分析和计算，同时对前锥段、后锥段的螺旋叶片进行展开设计；对拌筒进行几何设计。
搅拌筒既是搅拌运输车运输混凝土的装载容器，又是搅拌混凝土的工作装置。
几何设计是搅拌筒结构设计的基础，它包括几何容积计算、外形尺寸的确定、搅拌筒有效容积及满载时重心位置计算。
为使混凝土搅拌运输车的搅拌装置系列化，以满足用户要求，借用计算机程序语言对其进行设计。
基于功率键合图的建模方法，利用大型软件Matlab的仿真工具箱Simulink，对混凝土搅拌运输车液压系统进行设计分析，同时建立系统动态仿真模型，用此来模拟液压系统工作过程，更好地反映系统中各输出变量随输入变量的变化关系。
尤其是对辅助泵调节斜盘角度系统、变量主泵控制系统及恒速控制系统进行详细的分析，为液压系统的进一步优化设计提供有益的借鉴。
关键词：混凝土搅拌运输车拌筒液压系统功率键合图几何设计数学模型螺旋叶片动态特性展开仿真指导老师签名：Design of the Structure of the Truck Mixer and DigitalSimulationof its Hydraulic SystemStudent name: ClassSupervisor:Abstract:The truck mixer is a vehicle for transportation concrete. It is fulfilled two actions,conveying concrete and mixing concrete. These actions not only ensure the quality of the concrete, but also make the conveying distance longer. But in thenorthwest area of our country, research on the field of the truck mixer is little. So the truck mixer must be developed strongly in order to meet the need of the risingconcrete market. Three important parts are studied in this thesis. Firstly, thehelix-vanes of the truck mixer are designed following the principles of the flowing state of the concrete on the helix-vane. Secondly, the drum of the truck mixer is designed base on its working characteristic. Thirdly, with the widely used soft ware package SIMULINK the mathematic models of the hydraulic system driving the truck mixer are established on the found of the theory and method of power bond graph. The dynamic characteristics of the hydraulic system are simulated numerically, and some significant results are presented.Key words:Truck Mixer Drum Spread Hydraulic SystemMathematic Models Structure Design Helix-vanesPower Bond Graph Dynamic Characteristics SimulationSignature of Supervisor:目录1.绪论1.1混凝土搅拌车的介绍 ------------------------------------------ 4 1.2课题研究背景 ------------------------------------------------ 6 1.31.4本文研究内容及方法 ------------------------------------------ 82.搅拌筒的结构设计2.1搅拌筒的工作原理 ------------------------------------------- 10 2.2搅拌筒的整体构成 ------------------------------------------- 10 2.3拌筒主要结构尺寸参数的确定 --------------------------------- 11 2.4切割法求装载容积 ------------------------------------------- 13 2.5积分法求装载容积 ------------------------------------------- 14 2.6搅拌筒几何容积计算 ----------------------------------------- 182.7满载时拌筒的重心位置 --------------------------------------- 183.驱动功率的计算3.1搅拌力矩曲线 ----------------------------------------------- 19 3.2驱动阻力矩计算 --------------------------------------------- 193.3搅拌筒驱动功率的计算 --------------------------------------- 234.螺旋叶片的设计及仿真4.1螺旋叶片上螺旋角的确定 ------------------------------------- 24 4.2搅拌叶片的母线方程 ----------------------------------------- 27 4.3搅拌叶片设计 ----------------------------------------------- 29 4.4搅拌叶片的仿真设计和模态分析 ------------------------------- 33 4.5搅拌叶片结构应力分析 --------------------------------------- 37参考文献------------------------------------------------------ 43致谢 ----------------------------------------------------------- 44附录 ----------------------------------------------------------- 441.绪论1.1 混凝土搅拌车的介绍商品混凝土的发展从根本上改变了传统上工地自制混凝土，用翻斗车或自卸卡车进行输送，就近使用的落后生产方式，建立起一种新的生产方式，即许多施工工地所需要的混凝土，都由专业化的混凝土工厂或大型混凝土搅拌站集中生产供应，形成以混凝土制备地点为中心的供应网。
某混凝土搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线工艺改善设计
某混凝土搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线工艺改善设计1. 引言1.1 背景介绍混凝土搅拌运输车是工程施工中常见的设备，其罐体内部的叶片轨迹线划线工艺在混凝土搅拌过程中起着至关重要的作用。
这些叶片轨迹线不仅直接影响混凝土的搅拌均匀度和质量，还影响了搅拌车的工作效率和能耗。
目前市场上大部分搅拌运输车的叶片轨迹线划线工艺存在一些问题，如线条不清晰、过于密集或稀疏等，影响了搅拌效果。
针对这一问题，进行工艺改善设计是非常必要的。
通过优化罐体叶片轨迹线划线工艺，可以提高混凝土的搅拌均匀度，降低能耗，提高工作效率，从而提升搅拌运输车的整体性能。
本文将重点研究某混凝土搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线工艺的改善设计，旨在解决现有工艺存在的问题，并提出有效的改进方案，为搅拌运输车的生产和应用提供技术支持。
1.2 问题分析在某混凝土搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线工艺中，存在着一些问题需要进行深入分析和改进。
首先是现有的划线工艺存在不精准的情况，导致罐体叶片轨迹线的标记不够清晰、准确，给操作员带来困扰，增加了操作难度。
由于工艺不够合理，导致部分罐体叶片轨迹线划线位置偏移，影响了搅拌效果和运输效率。
现有的工艺存在耗时较长、工艺复杂等问题，影响了生产效率和工作效益。
由于人为操作的不确定性，容易出现误差，造成资源浪费和材料损耗。
有必要对搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线工艺进行分析和改进，以提高生产效率、降低成本，提升产品质量和市场竞争力。
通过系统的问题分析，可以找出存在的问题根源，为制定合理的改善设计方案奠定基础。
1.3 目的和意义混凝土搅拌运输车是建筑工地上常见的重要装备，而其中的罐体叶片轨迹线划线工艺在生产过程中起着至关重要的作用。
目前这一工艺存在一些问题，如划线不准确、运输效率低下、浪费材料等，制约了生产效率和质量的提升。
本文旨在对某混凝土搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线工艺进行改善设计，以提高生产效率、降低成本、减少浪费，实现更加高效、智能的生产模式。
混凝土搅拌车拌筒及螺旋线参数化三维绘制程序设计
其 中 ０ 柱 面 螺旋 线 旋 转 至 后锥 大 端 时 的旋 是
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ｆ — ｒ已 ‘ ２ ｃ ｓ ｏ０
后锥小 端半 径 墒 、 和 分 别 表示 前 锥 、 中柱和 后
锥 螺旋 线 的螺旋 角 。若 以前锥 小 端 端 面 为 ， ｙ面 ， ｒ ｏ 其 同心 ０为坐标 原点 ， 筒 的中轴 线 为 轴 ， ０为 拌 取
Ｙ — ｒＰ２ ” ｉ０ ２ ｓｎ
（ ≤ ０≤ ０ ） （ ） ３
螺 旋线 参数 ， 则前 锥螺 旋线 参数 化方 程可 表示 为ｕ ： Ｊ
ｆ ‘一 ｒ ｃ ｓ Ｌ ｚ １ ｌ ｏ０ Ｐ
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出了程 序代码 。利用所 编 写 的程 序 可 由拌 筒设 计参 数 和螺 旋 角参 数 直 接 得 到 拌 简 和 螺 旋 线 的 ｊ 维 模 三
型。
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作 者在 文献 ［］ １ 中研 究 了混 凝 土 搅 拌 牟拌 筒 螺
旋线参 数化 设计 的 问题 。在 此 基 础 上 ， 文进 一 步 本
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混凝土搅拌车搅拌筒设计基本方法
混凝土搅拌车搅拌筒设计基本方法1.混凝土搅拌筒主要结构尺寸的确定根据中华人民共和国建筑工业行业标准J G/T5094-1997《混凝土搅拌运输车》,搅拌筒的斜置角a的取值可参照下表：由于运输车必须保证在坡度为14%勺路面上行驶且出料口面对下坡方向时不产生外溢，故在计算搅拌罐的额定装载容量时取混凝土与搅拌轴线的夹角arcta n(0.14)Li图搅拌罐体图搅拌筒目前一般采用梨形，底部(称为后锥)是较短的锥形，中部是圆柱形, 上部(前锥)是较长的锥形，研究发现：搅拌筒中下部的外形接近球体形状为最佳，这时，不仅搅拌效果好，搅拌效率高，而且也因搅拌筒重心适当前移，对合理分配运载底盘前后桥负荷，提高搅拌输送车的装载能力是有利的。
因此，设计 时，后锥加上球冠的长度基本等于中圆的半径。
具体参见图所示：设前锥长为L i ，中圆柱长为L 2，后锥长为L 3，中圆半径r ，则根据交通法规的要求搅拌筒的最大半径，r 1.25m L | c ( r 1-1 L 3 c 2 r1-2c i 取值范围1.4 ~1.8 c 2取值范围0.8 ~ 0.97D 为进料口半径，取值范围250-310mm 中圆的长度要结合搅拌筒的额定容积确定。
前锥角1取值范围14.2o~16.1o后锥角2取值范围15o~ 20o2. 搅拌筒几何容积与装载容积的计算积分计算方法 圆柱截段计算公式 如图所示：若 为已知，h可用代替cotb 圆锥截段计算公式1 1 V b3HS1 3hS 2其中，圆锥截段弓形的面积 S R 2arccos^^1... 2Rh^2(R hjR 其计算分三种情况h[R 3(b1)arccos(1 -)b RR23R 22Rb3b>2Rb b 2]2-1a cossin(计算示意图2-22-3b.圆柱段搅拌筒计算h i图圆柱截台计算示意图V i是一圆柱截台，是两个圆柱截段之差V i V ai V a2i)arccos(i 直)(3R22Rb b2)j2Rb b2］ Ri)arccos(i 直)(3R22Rp b；) 2Rp b；］ Ra.当，c i （叱）2 i，为正值cosS2(lcjb i24c32ln(2c i l b 2 屆疔bi) 2-4 式中,H acosS2§sin3、3l22-5c.S2 4( Ch arccOs(i2-6Eb ib2h2V ai 旦［3R3弹3b RV a2 匹［3R3 (直3b2 R(3R 2 2Rb, b 2)、2Rb, b 2] (3R 2 2Rp b ；)... 2Rb 2 b ；｝前锥圆锥段搅拌筒计算V 是一个圆锥台截段，圆台截段就是两个圆锥截段之差，如图所示:图小圆锥截台计算示意图1 1 ' ' -(HS 1 hSD -(HS 1 hSD 3 3 1 ' '-[H (S 1 S 1) h(S 2 S 2)] 2-83后锥圆锥段截台计算公式V 3是从一个圆台体减去一个圆台截体，如图，计算公式如下1 2 2 'V 3 H 0(R R 1 R R 1) V 1V i h 。
混凝土搅拌车搅拌筒设计
混凝土搅拌运输车搅拌筒的研究与设计本文主要包括以下内容：1、绪论部分2、搅拌筒的结构设计及受力分析3、驱动功率的计算4、搅拌筒螺旋叶片的设计5、搅拌筒螺旋叶片的三维造型设计山大兴邦技术中心制混凝土搅拌运输车结构上主要由独立的汽车底盘和混凝土搅拌装置两部分组成。
一般汽车底盘主要起到运输和对搅拌筒提供动力的作用，而搅拌装置则是装载混凝土及对其起搅拌和卸料的作用。
本文着重对混凝土搅拌运输车的搅拌筒筒体及其内部搅拌叶片进行研究与设计。
混凝土搅拌运输车搅拌筒筒体的结构一般是由三部分组成，即由前、后锥段筒体和中段圆柱筒体焊接而成。
本文在设计搅拌筒筒体时，主要通过计算机辅助设计得到搅拌筒体相关的几何尺寸，然后通过ANSYS软件重点对其进行静态受力分析，得到相关的应力、位移分布云图和变形图，这对设计搅拌筒筒体时进行选材和几何结构尺寸优化起到重要的验证依据。
混凝土的搅拌和卸料主要取决于搅拌筒中的两条螺旋叶片，因此螺旋叶片的设计对搅拌运输车就显得格外重要。
本文通过对叶片的理论设计计算进行编程，得到叶片的等分点值，然后利用Pro 甩软件对其进行造型设计。
将螺旋叶片在搅拌筒的不同部位进行分段，结合程序运算的每段数据，对螺旋叶片分别进行造型设计和拟合，最终得到了两条准确的螺旋叶片。
另外，在对螺旋叶片的拟合问题上，本文的设计解决了实际制造中，螺旋叶片衔接不上，用钢筋逼焊在一起，产生应力不均等相关的问题。
最后，将建模技术应用于混凝土运输车搅拌筒的研究，对其设计、制造有重要的指导意义。
这种研究思想和方法，在众多企业激烈的竞争中，确保了混凝土的质量和满足不同工作环境的需求，使得混凝土运输车的研制向着高效率、高技术、高质量及智能化控制的方向发展，对于研究和开发其它高性能机械产品具有一定的指导意义和实用参考价值。
一、绪论 (5)1.1 混凝土搅拌运输车的国内外现状和发展趋势 (5)1.2 混凝土搅拌运输车的结构及工作原理 (6)1.2.1 混凝土搅拌运输车的结构 (6)1.2.2 混凝上搅拌运输车的工作原理 (7)1.3 混凝土搅拌运输车的类型和特点 (8)1.3.1 混凝土搅拌运输车的类型 (8)1.3.2 混凝土搅拌运输车的特点 (9)1.4 本文主要研究内容 (9)二、搅拌筒的结构设计及受力分析 (11)2.1搅拌筒的结构和工作原理 (11)2.2搅拌筒的结构设计计算 (12)2.2.1搅拌筒的几何容积 (12)2.2.2搅拌筒的有效容积计算 (12)2.2.3搅拌筒各参数的确定 (13)2.3 搅拌筒筒体的有限元分析 (16)2.3.1搅拌筒工作状态的受力分析 (16)2.3.2用ANSYS对搅拌筒筒体进行建模及分析 (17)2.3.3 用ANSYS对搅拌筒封头法兰进行分析 (34)2.4本章小结 (39)三、驱动功率的计算 (40)3.1 搅拌力矩曲线 (40)3.2 驱动阻力矩计算 (40) (41)3.2.1 拌合料与筒壁间的摩擦力矩M筒摩 (42)3.2.2 拌合料与搅拌叶片间的摩擦阻力矩M叶摩3.2.3 流动阻力矩 (43)3.2.4 由筒体的转动引起的偏载，对搅拌筒的阻力矩 (43)3.3 搅拌筒驱动功率的计算 (44)四、搅拌筒螺旋叶片的设计 (46)4.1搅拌筒螺旋叶片的工作原理 (46)4.2搅拌筒螺旋叶片的曲线、曲面设计 (46)4.2.1搅拌筒螺旋叶片的螺旋曲线的选择 (46)4.2.2搅拌筒螺旋叶片的螺旋曲面的选择 (48)4.3搅拌筒螺旋叶片的计算机辅助设计 (52)4.3.1前锥段螺旋叶片的计算 (52)4.3.2圆柱段螺旋叶片的计算 (58)4.3.3后锥段螺旋叶片的计算 (59)4.4搅拌筒螺旋叶片的展开计算 (65)4.4.1计算锥的建立 (65)4.4.2前锥段螺旋叶片的展开计算 (68)4.4.3圆柱段螺旋叶片的展开计算 (71)4.4.4后锥段螺旋叶片的展开计算 (72)4.5本章小结 (74)五、搅拌筒螺旋叶片的三维造型设计 (76)5.1用Pro/E对搅拌筒螺旋叶片进行三维造型设计 (76)5.1.1用pro/E绘制搅拌筒的螺旋线 (76)5.1.2 用Pro/E对螺旋叶片进行三维造型 (84)5.1.3螺旋叶片在搅拌筒三段中的衔接 (90)5.2本章小结 (92)一、绪论1.1 混凝土搅拌运输车的国内外现状和发展趋势随着建筑业的发展，混凝土使用量也不断增加，而我国混凝土主要用于城市公共设施、民用住房的建筑中。
搅拌车筒体非等角对数螺旋线的探讨
搅拌车设计计算书(DOC)
混凝土搅拌运输车设计计算书湖北汇合专用汽车有限公司二〇一四年五月二十日混凝土搅拌运输车设计计算书一.上车的设计计算。
1.搅拌筒几何容积的确定根据中机函［2015］7号文件《关于规范混凝土搅拌运输车《公告》管理要求的通知》中第1条1、2、3款要求:1)混凝土搅拌运输车应符合下表规定：2)混凝土搅拌运输车的搅拌筒填充率应不小于51.5％(填充率定义：搅拌筒搅动容量与几何容量之比，用百分比表示)。
3)混凝土搅拌运输车的搅动容量应符合下式要求：搅动容量≤载质量（kg）/ 混凝土密度（kg/m3）×110%注：混凝土密度采用GB/T 26408-2011《混凝土搅拌运输车推荐的2400kg/m3。
根据上述要求：HH5142GBJ型混凝土搅拌运输车搅拌筒几何容积搅拌容积（搅拌容积=载质量（kg）/ 混凝土密度（kg/m3））应满足如下要求：V d/ V j≥0.515V≤V d/1.1=3.6 m3V——设计额定搅拌容积即装载容积(m3)V d——混凝土搅拌运输车搅动容量(m3)V j ——搅拌筒几何容积(m 3)HH5142GBJ 型混凝土搅拌运输车的搅拌容积选定为3.5 m 3。
2.搅拌筒设计尺寸的计算根据上述第一部分对HH5142GBJ 型混凝土搅拌运输车搅拌容积与搅拌筒几何容积的确认，先对搅拌筒的设计尺寸进行计算并进行校核。
根据中华人民共和国建筑工业行业标准JG/T5094-1997《混凝土搅拌运输车》，搅拌筒的斜置角α的取值选为13.5o 。
由于运输车必须保证在坡度为14%的路面上行驶且出料口面对下坡方向时不产生外溢，故在计算搅拌罐的额定装载容量时取混凝土与搅拌轴线的夹角0arctan(0.14)8ααα=+≈+图2.1搅拌罐体图搅拌筒目前一般采用梨形，底部（称为前锥）是较短的锥形，中部是圆柱形，上部（后锥）是较长的锥形，研究发现：搅拌筒中下部的外形接近球体形状为最佳，这时，不仅搅拌效果好，搅拌效率高，而且也因搅拌筒重心适当前移，对合理分配运载底盘前后桥负荷，提高搅拌输送车的装载能力是有利的。
混凝土搅拌车拌桶螺旋线的反求设计
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收 稿 日期 ：２ ０ ．２０ ０ ６１．３ 作 者 简 介 ：赵 永 辉 ，男 ， １ ８ 年 生 ， 硕 士 研 究 生 ， 从 事 汽 车ＣＡ ／ Ａ 方 面 的研 究 。 ９０ ＤＣ Ｅ
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如 测 量 出拌 筒 参 数ｒ、ｒ 即可 以根 据 式 。 ２ ， 和ｈ （） ２ 计算 出 ，因此 由式 （ ）可 见只要拟 合出ｐ即可 。 １ 得 到相 应 的螺 旋 角 。设 前锥 螺 旋 线上 测 量 点为 个 （， ， １２ …， ，则 由式 （ ）算 出的理论 值 Ｐ ｚ （ ， ， ） ， ，） １
在混凝土搅拌运输车拌桶 的设计上，各 企业 间技 术 是有差别 的，如何根据较先进的产 品来进行 反求设 计 就显得 比较重要 。在实际测量中，拌桶 的直径和 高 度 可以较 容易地测定 ，而此时寻找一种 由离散的测量 点拟合成光滑且 与罐桶 良好贴合的螺旋线的方法 就显
和 实 际值 偏 差 的平 方 和 为 ：
０为坐 标 原 点 ，拌 筒 的 中 轴 线 为ｚ ， 建立 柱 坐 标 轴
系 ，则前锥螺旋线理论方程可表示为
ｐ＝ｒ ｅｑ ｌ
｛ 。 ∑（ ， Ｉ ） １‘ ０ ＝ ｎ ）
ｌ（ ［ ｐ Ｉ Ｌ 喜ｎ
，
刚 （ ６ ）
：：
： ：！ ０ ≤ ｍ ！ ：！ 二 ≤ ！
难以求解，因此可将式 （ ）进行对数变换，得 ： １
模拟测量数据进行 了拟合计算 ，得到 了较好 的结果 ， 为拌筒螺旋线的反求设计提供 了有益的参 考。
混凝土搅拌站螺旋输送机设计手册
0.70 1.30 1.40 0.90 4.63 1.85 1.85 0.93 3.20 1.00 30.00 8.70 4.35 60.08 78.10 7.20
0.70 1.30 1.40 0.90 8.34 3.34 3.34 1.67 3.20 1.00 30.00 8.70 4.35 108.22 140.69 1.82
209.00 0.47 0.82 0.82
209.00 0.47 0.82 0.82
倾角系数Kβ 比重r 满载起动系数Kf 传动效率η 轴功率N0 物料运行功率N1 空载运行功率N2 物料提升功率N3 阻力系数W 空载阻力系数λ 螺旋倾角β 螺旋长度L 提升高度H 输送能力Q
搅拌站螺旋设计计算书
前言：搅拌站用螺旋输送机安装倾角在30°-45°，必要时可达到60°，螺旋长度不应超过14米 参数 项目 公式/选取方式 单位 194 219 273 D=φ －2（b+δ） 螺旋直径D m 0.16 0.19 0.24 旋转体与壳体间隙 δ/D值以0.04～0.05为宜 m δ 机壳外径φ m 机壳壁厚b m 一般按旋转体直径D的1/3左右选 芯管直径d m 0.06 0.06 0.06 择 S=0.8D 一般 螺旋节距S m 0.14 0.19 0.24 螺旋转速N 填充系数 轴向泄露系数Kx 切向滞后系数Kα 323 0.29 备注
KW KW KW KW
H=LSinβ
Q=60Kπ/4(D2-d2)NS Q=60Kπ/4(D -d )NSr
2 2
驱动功率N（理论） N≥KfN0/η
0.06 0.29 209.00 0.47 0.82 0.82
一般为150-300rpm，应用较多的 为160rpm和210rpm K=KxKαKβ Kx=1-4.5δ/D，一般取0.77-0.82 切向滞后系数Kα与螺旋面的平均 螺旋角α和粉料对钢的摩擦系数tg ∮有关。一般Kα=0.75 ～ 0.82
混凝土搅拌车新型螺旋线搅拌叶片的设计
混凝土搅拌车新型螺旋线搅拌叶片的设计摘要：基于微分原理，提出了搅拌筒叶片新的推导方法，推导了对数螺旋线与平方螺旋线，结合经验，设计出一种新型的搅拌筒叶片曲线，与传统对数螺旋线叶片进行对比，它的搅拌均匀性、出料速度和出料残余率性能有很大提高，进一步建立了新型搅拌筒三维数字模型。
关键词：搅拌车对数螺旋线混凝土搅拌近年来我国的混凝土搅拌运输车需求量越来越大，然而实际运用中，混凝土搅拌运输车在搅拌和卸料性能都存在很多弊端，而叶片是混凝土搅拌装置中实现工作性能的主要部件，其设计是否合理直接影响混凝土搅拌和出料性能，为保证混凝土搅拌和卸料时的均匀顺畅，混凝土搅拌筒叶片螺旋线型线和螺旋角的选择至关重要。
以往文献大多介绍的是等角或非等角对数螺旋线搅拌叶片的设计方法，但对于不同螺旋线的数学规律还未作深入的阐述，虽然非等角对数螺旋线搅拌叶片在搅拌性能上已经有很大提高，但是在出料性能上还是存在出料速度慢、积料现象。
为改善出料性能存在的不足，该文分析搅拌叶片的搅拌出料机理，突破传统的对数螺旋线的推导方法，基于微分原理利用新的推导方法设计了一种新型螺旋线搅拌叶片。
1 传统对数螺旋线搅拌叶片目前混凝土搅拌车搅拌叶片的母线大多数采用的是等角或非等角对数螺旋线。
进一步分析等角对数螺旋线搅拌叶片的特征，得出叶片方程为：(如图1)由上式（1.1）可知，当圆锥顶角α为确定值时，叶片螺旋面的形状取决于投影位置角θ和螺旋角β。
当螺旋角过小时，工作点在螺旋面的位置过高，混凝土将不会沿着螺旋面曲线方向滑动，而是向两边滑走，以至于影响混凝土出料速度，功率损耗增大。
2 推导三种搅拌叶片螺旋线方程的新方法对搅拌车对数螺旋线搅拌机理进行深入研究，结合某厂生产搅拌车叶片的经验，利用微分方法推导了对数螺旋线，并结合实际经验，总结出搅拌筒叶片的成型规律，进而针对目前传统搅拌车叶片的不足。
设计出一种新型螺旋曲线。
2.1 传统搅拌筒叶片螺旋线(1)对数螺旋线与平方曲线搅拌筒叶片曲线分为三段，前锥段、圆柱段和后锥段。
混凝土搅拌车拌桶及螺旋线参数化三维绘制程序设计
混凝土搅拌车拌桶及螺旋线参数化三维绘制程序设计张宇龙 马 力 田哲文 周 旋（武汉理工大学汽车学院 湖北武汉 430070）摘 要：以参数化设计方法为基础，利用UG/GRIP 语言编制了混凝土搅拌车拌桶和螺旋线的三维生成程序，给出了理论计算公式、二次开发方法和源程序代码。
关键字：混凝土搅拌车 拌筒螺旋线 参数化设计 程序设计作者在文献[1]中研究了混凝土搅拌车拌筒螺旋线参数化设计的问题，在此基础上，本文进一步介绍了利用GRIP 语言在UG 平台上二次开发混凝土搅拌车拌桶和螺旋线三维生成程序的方法，并给出了程序代码。
利用所编写的程序可由拌桶设计参数和螺旋角参数直接得到拌桶和螺旋线的三维模型。
1．理论计算公式用1h 、2h 和3h 分别表示前锥、中柱和后锥的高度，1r 、2r 和3r 分别表示前锥小端半径、中柱半径和后锥小端半径，1β、2β和3β分别表示前锥、中柱和后锥螺旋线的螺旋角。
若以前锥小端端面为xoy 平面，其圆心o 为坐标原点，拌筒的中轴线为z 轴，取θ为螺旋线参数，则前锥螺旋线参数化方程可表示为[1]：111111111cos sin cos cot (1)/p p p x re y re z r e p θθθθθαβ⎧=⎪=⎨⎪=-⎩ ()m 0q θθ≤≤ （1.1） 式中1α为前锥半锥角，1p 为前锥螺旋线参数，m q θ为螺旋线从小端转至大端时的旋转角：12111tan ()r r h α--=；211111()cos cot r r p h αβ-= ；11m 1111ln(1)/cos cot q p h p r θαβ=+ 中段柱面螺旋线方程可表示为[1]：2222m 1cos sin cot ()q x r y r z r h θθβθθ⎧=⎪=⎨⎪=-+⎩()m m q z θθθ≤≤ （1.2） 其中zm θ是柱面螺旋线旋转至后锥大端时的旋转角：2m m 22cot z q h r θθβ=+ 后锥锥面螺旋线方程为[1]： 3m 2m 3m ()2()2()333312cos sin cos cot (1)/z z z p p p x r e y r e z r e P h h θθθθθθθθαβ---⎧=⎪=⎨⎪=-++⎩()zm hm θθθ≤≤ （1.3）式中m h θ为螺旋线旋转至后锥小端时的旋转角；3α为后锥半锥角，3p 为后锥螺旋线参数： 13233tan ()r r h α--=；323333cos cot r r p h αβ-= ；33m 3m 333ln(1)/cos cot h z p h p r θθαβ=++ 2．用户菜单的开发对UG 进行二次开发时，首先需要在用户工作盘上（如E 盘）建立一个名为E:\USER 的文件夹，在该文件夹中分别建立Startup 和Application 两个子文件夹，用于存放具体的开发内容。
混凝土搅拌站的螺旋输送机设计计算方法
混凝土搅拌站的螺旋输送机设计计算方法文章来源：立杰机械水泥等粉料的输送必须在完全密封的腔体内进行，以免污染环境和输送物料受潮。
O 形截面的螺旋输送机是应用最广泛的粉料供料输送装置。
其机壳采用无缝钢管，常见规格有Ø219、Ø273、Ø325。
机壳尾部进口通过球形绞链与筒仓翻板门连接，头部出口通过帆布袋柔软连接通向主体上的粉料秤斗。
安装倾角一般在 30°～ 45°之间，必要时可达 60°。
螺旋的长度不应超过 14m ，可通过更换中间节段得到不同的螺旋总长度。
更长的输送距离可通过螺旋接力的方式实现，接续螺旋设置两个进料口。
机壳中的旋转体由芯管与连续式的螺旋叶片组焊而成，中间节段的旋转体采用中间支承和无油润滑的联轴节。
螺旋体的直径D=φ－ 2 （b+δ）其中：φ与 b 为机壳的外径与壁厚，δ为旋转体与机壳的间隙，δ/D值以 0.04 ～ 0.05 为宜，芯管直径 d 一般按旋转体直径 D 的三分之一左右选择。
螺旋节距t=0.8D. 螺旋转速 n 的范围一般为150～300rpm，应用较多的为160 rpm和210 rpm。
混凝土搅拌机影响螺旋输送机生产效率的因素很多，螺旋输送能力 Q=33.5K x KαKβrD3n(t/h) 。
首先输送能力取决于旋转体的直径和转速。
Q 与 D3n 成正比；其次，轴向泄漏系数 K x旋转体与机壳之间的间隙有关， K x=1 －4.5δ/D，一般 K x=0.77 ～ 0.82 ；此外，切向滞后系数 Kα与螺旋面的平均螺旋角α和粉料对钢的摩擦系数 tg ∮有关。
一般 Kα=0.75 ～ 0.82；另外 , 倾角系数 Kβ与螺旋安装角度β有关 , 当β=0°时 ,Kβ=1 ，β=30°时， Kβ=0.75 ～ 0.85 ，β=45°时， Kβ=0.65 ～ 0.72; 而且，粉料的容重与其堆积状态有关，变化范围较大，如水泥 r=0.9 ～ 1.7 ，粉料进入螺旋后的充填密度又与供料的流量有关；因此输送时的粉料实际容重也可能差异很大。
混凝土搅拌车拌筒螺旋叶片的设计
混凝土搅拌车拌筒螺旋叶片的设计李 斌，王凯威，刘 杰，肖 凡（沈阳建筑大学 交通与机械工程学院，辽宁 沈阳 110168）［摘要］搅拌筒非等角对数螺旋叶片具有流线性好、拟合方便的优点。
根据等角对数螺旋线的性质，按搅拌筒功能区段，适当区别选用叶片的螺旋升角，着重满足该段的主要工作性能，提出设计非等角对数螺旋搅拌叶片的新方法，并在此基础上应用AutoCAD 二次开发技术进行叶片的参数化设计，从而大大提高设计与制图效率。
［关键词］螺旋叶片；螺旋升角；螺旋曲线［中图分类号］TU642 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X （2014）09-0070-06Design on helical blades of concrete mixer truck mixing drumLI Bin ，WANG Kai -wei ，LIU Jie ，XIAO Fan混凝土搅拌车搅拌筒内部特有的2条连续螺旋叶片在工作时形成螺旋运动，推动混凝土沿搅拌筒轴向和切向产生复合运动［1］，这2条叶片的螺旋曲线直接影响搅拌筒的工作性能。
在其几何设计中，必须根据工作性能要求和混凝土性质等有关因素，恰当确定叶片螺旋曲线的形式和具体参数，这些参数中，最重要的是螺旋升角。
叶片曲线的螺旋升角决定混凝土在搅拌筒内沿轴向或切向运动的状态，从而影响搅拌和卸料性能。
本文根据设计经验对对数螺旋线的螺旋角进行修正，使得不同筒体段内螺旋搅拌叶片的螺旋角呈线性变化关系，这样不同筒体段内的螺旋线在筒体结合处形成平滑过渡，保证了螺旋线的连续性，也能有效地避免混凝土在这个位置发生粘结，可以有效地提高混凝土搅拌车的工作效能。
1 搅拌叶片螺旋曲线方程的建立1.1 选用螺旋曲线形式为使搅拌叶片具有更好的搅拌与出料性能，采用改进对数螺旋曲线，它是在等角对数螺旋曲线的基础上得到的。
等角对数螺旋曲线是自极点出发、其运动方向始终与径向保持定角β的动点轨迹（见图1）。
某混凝土搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线工艺改善设计
某混凝土搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线工艺改善设计小标题1：引言混凝土搅拌运输车是建筑行业不可缺少的机械设备之一，其主要作用是搅拌和输送混凝土，用于建筑施工。
搅拌轮叶片是混凝土搅拌车的主要组成部分之一，具有重要的功能。
当前，混凝土搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线工艺仍存在一些问题，比如不规范、浪费、易损坏等，需要进行改善设计。
本文将针对混凝土搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线工艺存在的问题，提出改善设计方案，并详细介绍方案实施的具体步骤和效果。
小标题2：问题分析1.不规范：部分罐体叶片轨迹线划线不规范，导致混凝土搅拌时叶片与罐体间摩擦增大，影响混凝土搅拌效率和叶片寿命。
2.浪费：一些划线工人在划线时使用过多的涂料，导致涂料浪费严重。
3.易损坏：部分划线不规范，导致划线的涂料与罐体接触面积过大，容易被叶片刮掉，导致划线涂料易损坏。
小标题3：方案设计2.优化涂料使用：使用智能涂料划线机进行罐体叶片轨迹线划线，可控制涂料用量，减少涂料使用量，降低涂料浪费，提高划线效率。
3.增加涂料附着力：使用新型强附着力涂料进行罐体叶片轨迹线划线，划线涂料与罐体接触面积减少，涂料不易被叶片刮掉，提高涂料的附着力和耐久性。
为实施改善设计方案，需要按照以下步骤进行：小标题6：结论本文综合分析了混凝土搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线工艺存在的问题，并对其进行了改善设计，最终实现了规范化划线、减少涂料浪费、提高涂料附着力和耐久性等目标。
改进的划线工艺可以提高混凝土搅拌效率，延长叶片寿命，降低生产成本。
因此，将改善设计方案应用到混凝土搅拌运输车罐体叶片轨迹线划线中，具有很高的实用性和经济效益。
混凝土搅拌车螺旋叶片参数化设计方法
混凝土搅拌车螺旋叶片参数化设计方法李斌;王凯威;柯安娜【期刊名称】《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(031)002【摘要】目的研究混凝土搅拌车螺旋叶片的参数化设计方法,实现螺旋叶片二维工程图纸的自动设计出图.方法依据搅拌筒的功能及结构特征,给出了通用于三段式与四段式搅拌筒的叶片螺旋线的方程.以叶片三维螺旋线方程为基础构造螺旋面,提出了从空间螺旋曲面到二维工程图的映射算法.以Visual Basic为平台,基于ActiveX Automation技术对AutoCAD进行二次开发,开发了螺旋叶片的参数化制图软件,并以10m3混凝土搅拌车的螺旋叶片为例进行了检验.结果该参数化制图软件能够实现螺旋叶片参数的自动计算,并能快速准确的绘制出叶片的工程图.软件具有简洁实用的用户交互式界面,方便了用户的操作及大量设计参数的输入和修改工作.结论工程图参数化设计计算方法及软件开发流程对设计是可行的,可以有效提高设计与制图的效率,对具有同样相似结构机械零件参数化设计软件的开发具有指导意义.【总页数】9页(P335-343)【作者】李斌;王凯威;柯安娜【作者单位】沈阳建筑大学交通与机械工程学院,辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学交通与机械工程学院,辽宁沈阳110168;沈阳建筑大学交通与机械工程学院,辽宁沈阳110168【正文语种】中文【中图分类】TU64+2【相关文献】1.混凝土搅拌车拌筒螺旋叶片的设计 [J], 李斌;王凯威;刘杰;肖凡2.混凝土搅拌车拌筒螺旋叶片参数化设计 [J], 朱红;贾海云3.混凝土搅拌车筒体螺旋叶片参数化建模 [J], 裴志军4.混凝土搅拌车螺旋叶片轨迹坐标Matlab求解 [J], 王新艳;王建设5.基于PRO/E的混凝土搅拌车螺旋叶片三维造型 [J], 郑招强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
搅拌筒螺旋叶片轨迹坐标CAD求解与绘图_卫国军
机械化 , 1984. 3. 2. 程卫国等. M A T HL AB5. 3 精要 - 编 程及 高 级应 用. 北
京 :机械工业出版社 , 2000. 4.
2005 2 专用汽车 ZH U A N YO NG Q ICHE 3 3
图 4 后锥扇形图
图 5 后锥螺旋叶片轨迹线
5 结论 设计人员可利用文献中的有关公式 , 根据各种
规格搅拌筒的设计需要 , 利用 M athlab 和 AutoCAD 软件协同工作 , 反复利用三 、四中的步骤 , 可以很快 得到需要的数据与图形 。
另外 , 如果使用类似伊萨公司的数控切割机 , 可 以利用套料软件 , 把类似图 5 中的轨迹线生成 NC 代码输入到数控切割机直接下料 。
2. 3 后锥上 B 点螺旋角的计算 tanβB =t anβ2(1 - tanμtanθ)cosθ =tan74. 96°(1 - t an0°t an15. 5°)co s15. 5° βB =74. 42°,
式中 :βB ———后锥 B 点的螺旋角 ; θ———后锥半锥顶角 ; μ———叶片斜置角 。
同样 , 在 w o rk 文件夹内新建 houzhuiguijizuobiao. m 文件 , 文件内容略 。 4 AutoCAD 绘图
由上面的计算 、分析 , 不难在 AutoCAD 环境下 绘制扇形图 , 如图 4 , 然后运行工具条中“辅助\脚本 \运行脚本”命令 。 打开 Work 文件夹内“后锥螺旋 叶片轨迹坐标”脚本文件 。此时 , 在 AutoCAD 环境 下自动生成图 5 所示的轨迹线 。
=65. 953 , 取 i =66 。当 i =36 时 , 螺旋线在圆锥上
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8.期刊论文 于世旭.仪垂杰.郭健翔.邢普 混凝土搅拌车罐体和螺旋叶片展开图的实现 -工程机械2008,39(4)
4.期刊论文 郑招强.卢泽杰.李子君.ZHENG Zhao-qiang.LU Ze-jie.LI Zi-jun 混凝土搅拌车筒体非等角对数螺旋
线的探讨 -建筑机械（上半月）2009,""(6)
推导搅拌车简体等变角对数叶片螺旋线方程,并使用PRO/参数表达式生成曲线验证其正确性.
5.期刊论文 邢普.仪垂杰.郭健翔.于世旭.XING Pu.YI Chui-jie.GUO Jian-xiang.YU Shi-xu 混凝土搅拌车搅拌叶
下载时间：2010年12月8日
片新型母线及其应用研究 -建筑机械（上半月）2007,""(2)
介绍非等角对数螺旋线搅拌叶片的设计方法,对这种搅拌叶片与传统等角对数螺旋线叶片进行了有限元受力及位移分析的对比,并进行了实际性能的 实验对比.验证了新型搅拌叶片的优越性,为搅拌系统进一步的优化设计奠定了基础.
6.期刊论文 邢普.孙红霞.郭健翔.仪垂杰.XING Pu.SUN Hong-xia.GUO Jian-xiang.YI Chui-jie 混凝土搅拌车搅
本文对混凝土搅拌车螺旋叶片设计与运动仿真进行了阐述。混凝土搅拌车拌筒螺旋叶片由于其空间形状的不规则性和复杂性,使拌筒叶片模具曲面制 作难度增加,螺旋叶片质量难于保证。设计时运用Pro/E方程绘制曲线的方式,产生的螺旋叶片的螺旋线与手工和其他方法产生的螺旋线相比,更加流畅和 连续、没有死角。
引证文献(1条)
1)依靠引进相关人才； 2)购买相关技术； 3)与大专院校联合设计等方式进行； 这一现状,制约了相关企业在这一领域向着更合理的结构布局、向着更大的搅拌容积方向的发展. 本课题的完成,不仅使我们具有了快速、独立地研发各种搅拌容量的水泥搅拌运输车的能力,也使我们在这一领域的研发能力处于了国内的前沿位置. 本文从混凝土相关特性及螺旋叶片对混凝土的搅拌原理出发,利用空间解析几何的概念,推导出了相关的计算公式,在这一过程中,提出了"工作点、最 大有效倾角、最大有效转角、计算锥"等概念,并证明了计算锥的存在定理,利用所提出的概念清晰地描绘出了混凝土在罐体中的运动状态；利用所推导的 公式,确定罐体内各段的圆锥对数螺旋线方程. 利用pro/e的强大的曲线、曲面设计功能,依据上述的计算,完成整套图纸的设计工作,并在pr0/e环境下,完成了模拟真实工况下的各角度的测量工作. 通过对样车的考核测试,证明了以该设计方案为基础生产的混凝土搅拌车的性能高于国家标准的规定.
9.期刊论文 裴志军.PEI Zhi-jun 混凝土搅拌车搅拌筒叶片螺旋线的探讨 -建筑机械（上半月）2007,""(5)
随着商品混凝土在我国大中城市的推广和普及,作为实现混凝土生产商品化的重要设备,混凝土搅拌运输车得到了迅速发展,并呈现出系列化、大型化 的发展趋势.
10.会议论文 牟向东 混凝土搅拌车螺旋叶片设计与运动仿真 2008
混凝土搅拌车拌桶螺旋线的反求设计
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
赵永辉， 马力， 王元良， 姚晓璐 武汉理工大学汽车学院,湖北武汉,430070
专用汽车 SPECIAL PURPOSE VEHICLE 2007，""(2) 1次
参考文献(2条)
1.周旋.马力.张宇龙 基于UG的混凝土搅拌输送车拌筒螺旋线参数化设计[期刊论文]-专用汽车 2006(01) 2.裴志军 搅拌筒螺旋线平面展开方程及基于UG的参数表达式[期刊论文]-专用汽车 2006(05)
以等变角圆锥螺旋线和等变角圆柱螺旋线为叶片型线,应用PRO/E交互式命令对叶片进行三维造型,并对叶片进行曲率、光顺性的检查.
3.学位论文 杨青海 Pro/e环境下的混凝土搅拌车罐体的设计 2007
水泥搅拌运输车是城市建筑中不可缺少的混凝土运输专用车辆,其中,罐体设计的好坏对整个产品有着举足轻重的影响.目前,国内生产企业能够进行 快速、独立研发的企业并不多.其研发现状基本上是:
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1.宁东兴.刘鑫明 搅拌罐圆柱螺旋线具体工程实现[期刊论文]-专用汽车 2009(5)
本文链接：/Periodical_zyqc200702013.aspx 授权使用：重庆大学(cqdx)，授权号：438266a7-efa1-4df4-899b-9e4600b62c49
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1.期刊论文 张宇龙.马力.田哲文.周旋 混凝土搅拌车拌筒及螺旋线参数化三维绘制程序设计 -专用汽车
2006,""(4)
以参数化设计方法为基础,利用UG/GRIP语言编制了混凝土搅拌车拌筒和螺旋线的三维生成程序,给出了理论计算公式、二次开发方法和源程序代码.