纸浆搅拌机设计

数字化技术项目综合训练

训练报告

项目名称纸浆搅拌机

学生姓名

学号************

同组学生

班级

指导教师张晓青/刘溪涓/马雪芬

刘镝时/钱炳锋

数字化技术项目综合训练报告

姓名：全清荣班级：BJ1104 学号：40

第一部分：数字化设计部分

一、项目介绍

图1纸浆搅拌器装配等轴侧示意图

图2纸浆搅拌器装配主视图

1.工作原理

本机构工作原理是电机带动12，12带动11，11和3之间键连接带动3做匀速的转动，把锅内的纸浆保持比较高速的随锅旋转，起到一定的搅拌作用，但是还是有一部分纸浆会出现沉淀的现象，所以我们还设计了由7,8，9,4组成的防沉淀机构，其工作原理是7带动8旋转，8带动9，9带着4做上下的滑动，4

做上下可以使底部没有沉淀，达到均匀搅拌的目的。

2.主要功能及实际意义

我们的老祖先发明了造纸术，但是纯手工的制造方法随着生产技术的飞速发展手工制造已经慢慢的退出了世界舞台，作为造纸术发源地的中国也在这方面增出不穷的出现了很多的设备，我们这个纸浆搅拌器也是造纸过程中不可或缺的设备之一，它主要可以对少量的浓稠纸浆进行均匀搅拌，方便造纸过程，省去了人力搅拌，而却搅拌效果还不怎么好，它属于比较小型的搅拌设备，可以加快造纸的效率，节省人力。

3.机构设计

我们最开始设计纸浆搅拌器机构的时候，期初有三个方案，最后经过我们小组成员的慎重思考和热烈的讨论，最后分别从外形，是否简单，是否能承载等方面确定了现在的方案。本机构涉及到两个大的运动，而且是两个相互没有联系的运动，分别是锅的绕轴旋转和四杆机构组成的旋转转化为竖直方向的滑动。最终两个运动密切配合完成搅拌过程。

4．零件的建模和装配

建模大体可分为两大类，一类是标准件，例如螺栓，垫圈，螺母，齿轮，轴承，键等；另一类是非标准件，底板，支架，锅，连杆等。其中建模的过程中涉及到了草图的绘制，拉伸，旋转，镜像体，wave技术，移动对象以及关联复制中的很多功能。

装配过程运用了一些常用的装配方式，例如，接触对提，里面用的最多的就是自动判断中心轴和首选接触，其中还用到了平时很少用的角度这一约束命令，确定搅拌杆的正确方位。还有在角铁的装配过程巧妙的使用了组件阵列技术，省去了很多繁琐的装配过程。

二、运动仿真

图3纸浆搅拌器运动示意图（图中包含运动付符号）

1.各连杆定义

连杆1为固定的电机外壳；连杆2为短连杆，电机轴和固定电机轴和连杆1的螺栓；连杆3为长连杆；连杆4为搅拌杆；连杆5为固定的滑杆固定块和支架；连杆6为固定的电机外壳和L板；连杆7为小齿轮；连杆8为大齿轮和锅以及连接键。

2.仿真过程

纸浆搅拌器有两个运动仿真，一个为右侧的搅拌机构的运动过程，另外一个是左侧的锅的旋转过程。个拌机构的运动设置了五个连杆，其中连杆1和连杆5是固定连杆，其余全部是可运动连杆，连杆1和连杆2之间是一个带有驱动的旋转副，连杆2和连杆3之间是没有驱动的旋转副，连杆3和连杆4之间是没有驱动的旋转副，连杆4个连杆5之间是没有驱动的滑动副完成把纸浆沉淀部分搅拌均匀的过程。左侧的旋转过程设置了3个连杆，连杆6为固定连杆，其余都是可运动连杆，连杆6和连杆7之间是带有驱动的旋转副，连杆6和连杆8之间是没有驱动的旋转副，连杆7和连杆8之间是传动比为30/101的齿轮副，通过连杆6，7，8的配合完成锅的旋转过程带动锅内的纸浆做匀速旋转。通过两部分的密切配合完成整个机构的搅拌过程。

3.驱动参数顶部电机恒定速度30 底部电机恒定速度 50

图4纸浆搅拌器搅拌杆运动零件的位移曲线图

图5纸浆搅拌器搅拌杆运动零件的速度曲线图

图5纸浆搅拌器搅拌杆运动零件的加速度曲线图

三、有限元分析

1.底板做了有限元分析，当初我们用ANSYS专业的有限元分析软件，但是由于模型转换格式导致模型变成了片体无法在ANSYS内做有限元分析，最后不得已只能在ug8.0里面分析了。我们分析的过程如下；1启动NX8,0软件.

2.导入要分析的。

3.进入高级仿真模块。

4.新建FEM和有限元。

5.定义零件载荷。

6.定义约束。

7.划分网格。

8.求解。

9.载入求解结果数据。10.绘制位移，应力，形变等变形图。11.观看形变动画。12.查看导出结果。13.保存分析结果。如下图所示。

图7有限元分析过程截图

2.选择的原因

底板是主要的承重的部件，主要的承

重部件的寿命直接影响整个设备的寿命，

所以有分析的首选必要。其次该部件分析

的结果表现很直观，很容易观察出变形大

小。再者就是此部件比较简单，分析起来

比较容易。

3.载荷

载荷的类型分为左图13种类型，我们

这里选择力，经过初略的估算我们得出载

力为750N（g=10N/Kg）经过分析载荷力

的类型为集中力，所以我们直接把力均的

力施加在轴承座上。

4.约束

约束类型分为用户定义约束，强迫位移约束，固定约束等12个类型，我们这里用固定约束，使底板支架的内侧面全都固定约束。

5.划分网格

一般来说网格越小分析出来的结果越接近与真实的效果，但是我们也不能设置的太小了，这样会增加分析的计算量，有时候我们没有必要给计算机增加负担，我们只是初略的知道大概变形的样子，大概估算部件的寿命，确定在设定的载荷下部件会不会承受不了。我们这里采用的是CTETRA，划分网格单元大小为：33.9mm，中节点方法为混合模式，最大雅可比值为10.网格设置为曹勇默认参数，表面曲率大小变化为49.7.单元体积增长率为50.5，并勾选了过度单元大小，目

标收集器采用solid（1）方法。

6.求解

点击求解，会生成一个OP2格式的

文件，记住保存的根目录，在后处理

带航期中点击已导入的结果，然后双

击solution1就可以查看位移，旋转，

应力，反作用力的变形云图。

7.导出结果

点击文件下面有个导出，选择里面

PNG格式，导出到指定目录下PNG图片。

图8求解截图