混凝土搅拌车搅拌筒设计

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

摘要

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。

目录

一、绪论 (6)

1.1 混凝土搅拌运输车的国内外现状和发展趋势 (6)

1.2 混凝土搅拌运输车的结构及工作原理 (7)

1.2.1 混凝土搅拌运输车的结构 (7)

1.2.2 混凝上搅拌运输车的工作原理 (9)

1.3 混凝土搅拌运输车的类型和特点 (10)

1.3.1 混凝土搅拌运输车的类型 (10)

1.3.2 混凝土搅拌运输车的特点 (10)

1.4 本文主要研究内容 (11)

二、搅拌筒的结构设计及受力分析 (12)

2.1搅拌筒的结构和工作原理 (12)

2.2搅拌筒的结构设计计算 (13)

2.2.1搅拌筒的几何容积 (13)

2.2.2搅拌筒的有效容积计算 (13)

2.2.3搅拌筒各参数的确定 (14)

2.3 搅拌筒筒体的有限元分析 (17)

2.3.1搅拌筒工作状态的受力分析 (17)

2.3.2用ANSYS对搅拌筒筒体进行建模及分析 (18)

2.3.3 用ANSYS对搅拌筒封头法兰进行分析 (35)

2.4本章小结 (41)

三、驱动功率的计算 (42)

3.1 搅拌力矩曲线 (42)

3.2 驱动阻力矩计算 (42)

3.2.1 拌合料与筒壁间的摩擦力矩M

(43)

筒摩

(44)

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 (45)

3.2.4 由筒体的转动引起的偏载，对搅拌筒的阻力矩 (45)

3.3 搅拌筒驱动功率的计算 (46)

四、搅拌筒螺旋叶片的设计 (48)

4.1搅拌筒螺旋叶片的工作原理 (48)

4.2搅拌筒螺旋叶片的曲线、曲面设计 (48)

4.2.1搅拌筒螺旋叶片的螺旋曲线的选择 (48)

4.2.2搅拌筒螺旋叶片的螺旋曲面的选择 (50)

4.3搅拌筒螺旋叶片的计算机辅助设计 (54)

4.3.1前锥段螺旋叶片的计算 (54)

4.3.2圆柱段螺旋叶片的计算 (61)

4.3.3后锥段螺旋叶片的计算 (62)

4.4搅拌筒螺旋叶片的展开计算 (67)

4.4.1计算锥的建立 (67)

4.4.2前锥段螺旋叶片的展开计算 (70)

4.4.3圆柱段螺旋叶片的展开计算 (73)

4.4.4后锥段螺旋叶片的展开计算 (74)

4.5本章小结 (77)

五、搅拌筒螺旋叶片的三维造型设计 (78)

5.1用Pro/E对搅拌筒螺旋叶片进行三维造型设计 (78)

5.1.1用pro/E绘制搅拌筒的螺旋线 (78)

5.1.2 用Pro/E对螺旋叶片进行三维造型 (87)

5.1.3螺旋叶片在搅拌筒三段中的衔接 (93)

5.2本章小结 (95)

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。目前，从商品混凝土的年消耗量来看，小、中等城市约为100~300万m3，而大城市约为300一500万m3，要将这些商品混凝土从搅拌站运到施工现场，混凝土搅拌运输车就起着关键的一个环节。假设按每辆搅拌运输车运输预拌混凝土每年可达 1.5万m3计，那么就需要大概几十甚至几百辆混凝土搅拌运输车来服务于每个城市，因此就产生了一个特殊运输行业—混凝土运输业。

自进入21纪以来，混凝土搅拌运输车在我国也进入了高速的发展时期，成为当今建筑业的“宠儿”。由于混凝土搅拌运输车的发展是由汽车专业分工细化的结果，随着市场上混凝土需求量的增大，这块市场已被众多企业看好。随着全民经济的快速发展和国家在基础设施建设方面力度的加大，如项目数量和规模扩张速度明显的加快，这就给混凝土搅拌运输车提供了广阔的市场前景。尽管市场前景较好，但是国内混凝土搅拌运输车行业仍存在混乱的局面，面临如下的问题:

(1)生产混凝土搅拌运输车的企业较多，在国内有限的销售市场上，竞争显得特别激烈，企业的利润受到严重的影响，从长期来看，对企业的发展不利。

(2)国家对混凝土搅拌运输车市场管控不严，导致运营混乱，缺少规范，部分生产厂家的应收货款有限，普遍存在资金周转困难。

(3)新产品的开发很多是模仿国外产品，真正自主开发的产品不多。

虽然存在较多的问题，但由于该行业正处于旺势，近几年国内对混凝土搅拌运输车每年的需求量都在增长，因此，上述的好多问题有的将会被掩盖。若国内企业把握住了该行业发展的黄金时段搞好研发设计，强化企业的竞争力，那么，当市场回落到来的时候，生产混凝土搅拌运输车的企业也健康发展起来了。反之，若同某些行业那样，在价格上互相竞争，则很有可能导致整个行业陷入困境。