混凝土搅拌输送车搅拌简参数化组件的开发.pdf

混凝 土搅拌输送 车搅拌简参 数化 组件 的开发术 口余江鸿 口李涛 湖南工业大学 机械工程学院湖南株洲4 1 2 0 0 7 摘 要 ： 搅拌 筒主要 由拌筒和螺旋叶片构成 。 首先根据优化设计理论建立拌筒结构优化模 型， 对拌筒尺寸进行优化 ： 同时根据搅拌机理和搅拌 特点 ，建 立斜 圆锥 对数螺旋 叶片的三维数学模型 。在此基 础上 ，以 S o l i d W0 r k s为应 用平 台 V i s u a l C + + 为开发平 台， 采用 C O M组件技术 ， 开发拌筒和叶片参数化组件 ， 自动创建拌筒和叶片三维模型 。最后 利用三 角形 法对螺旋叶片进行展 开计算， 得到螺旋叶片平 面图， 为叶片的实际生产提供依 据 关键词 ： 拌筒螺旋叶片参数化 组件平面图 中图分类号 ： T H1 2 3 ； U 4 6 9 6 5 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 0 4 9 9 8 f 2 0 1 1 ) 0 8 0 0 1 6 0 3 混 凝 土 搅 拌 输 送 车 是 一 种 非 常 重 要 的 工 程 机 械 它 对 混 凝 土 有 搅 拌 和 运 输 的 双 重 功 能 。搅 拌 筒 是 搅 拌 车 的 核 心 部 件 ， 它 主 要 由简 体 、 连 接 法 兰 、 滚 道 及 搅 拌 叶 片 组 成 。简 体 的 结 构 大 多 是 两 端 锥 体 ( 前 锥 和 后 锥 ) 、 中 间 圆 柱 体 ， 后 锥 根 据 搅 拌 容 积 的 大 小 由 单 锥 或 双 锥 组 成 。 搅 拌 叶 片 的 形 状 直 接 影 响 混 凝 土 质 量 的 好 坏 叶 片 往 往 采 用 等 螺 距 的 阿 基 米 德 螺 旋 线 或 斜 圆 锥 对 数 螺 旋 曲 面 。 阿 基 米 德 螺 旋 曲 线 的 叶 片 容 易 导 致 拌 筒 出 料 困 难 ，而 在 实 际 工 程 中更 多 地 采 用 斜 圆 锥 对 数 螺 旋 曲 面 ， 它 可 以 更 好 地 改 善 拌 筒 的 出 料 性 能 圳 。本 文 针 对 拌 筒 的 结 构 和 尺 寸 不 合 理 、 螺 旋 叶 片 生 成 精 度 低 、 代 价 高 等 问 题 ， 在 建 立 拌 筒 优 化 数 学 模 型 和 螺 旋 叶 片 三 维 数 学 模 型 基 础 上 以 S o l i d Wo r k s为 开 发 平 台 ， V i s u a l C + + 为 开 发 环 境 ， 运 用 C0M ( C o mp o n e n t Ob j e c t Mo d e 1 ) 组 件 技 术 开 发 拌 筒 和 螺 旋 叶 片 参 数 化 组 件 ， 并 对 螺 旋 叶 片 进 行 展 开 计 算 与 生 成 ， 从 而 大 大 缩 短 了产 品 的 开 发 周 期 节 省 了 开 发 费 湖 南省高等学校科学研究项 目( 编号： 1 0 C 0 6 1 9 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 1 年 2月 用 。 1 搅拌筒数学模型 1 1 拌 筒 优 化 模 型 各 种 规 格 拌 筒 的 轴 向 截 面 及 任 意 横 截 面 ， - ，可 以 简 化 成 如 图 1所 示 形 状 ， 阴 影 部 分 表 示 混 凝 土 ， 为 圆 台 ABGH 的 高 度 ， ： 为 圆 柱 BC F G 的 高 度 ， ， 为 圆 台 C DE F 的 高 度 ， y 0 为 进 料 口半 径 ( 取 值 范 围 2 5 0 31 0 mm) ， Y l 为 圆 台 ABG H 的 小 头 半 径 ， 为 圆 台 ABG H 和 C DEF的 大 头 半 径 ， 亦 即 搅 拌 筒 的 最 大 半 径 ， Y 为 圆 台 C DE F 的 小 头 半 径 ， 。 为 混 凝 土 上 表 面 与 搅 拌 筒 轴 线 的 夹 角 ( 取 值 范 围 为 8 2 0 。 ) ， 。 、 分 别 为 前 后 锥 角 。 华大学出版社 2 0 0 5 3 R y a n R R F u n c t i o n a l V i r t u a l P r o t o t y p i n g ： R e a l i z a t i o n o f ” T h e D i g i t a l C a r ”Wh i t e P a p e r E B O L h t t p ： w w w a d a ms c o r n s o l ut i o n s a u t o Di g i t a l _Ca r_P a p e r p d f 4 石博 强 ， 申焱华 A D A MS基础 与工程 范例教 程 M 北 京 ： 中国铁道 出版社 ， 2 0 0 7 ： 1 6 4 1 6 9 J固 2 0 1 1 8 5 6 郑凯 ， 胡仁喜 A D A MS 2 0 0 5机械设计 高级应用实例 M 北 京 ： 机械工业 出版社 。 2 0 0 6 ： 6 0 7 9 郑文纬 机械原理 M j E 京 ： 高等教 育 出版 社 ， 1 9 9 6 ： 1 l l 一 1 21 ( 编 辑 凌 云 ) 机械制造4 9卷 第5 6 4 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 选 择 Y 为 主 参 数 ， 将 各 形 状 参 数 化 为 y 2 的 函 数 ， 从而有Ll = c l Y 2 ， L 3 = c 2 9 2 ， Y l = ( 1一 c 1 t a n c t 1 ) Y 2 ， y 3 =( 1一 c z t a n t 2 ) 。 其 中 c 取 值 范 围 1 5 1 8， C 2 取 值 范 围 0 8 0 97。 O L 1 取 值 范 围 1 4 2 1 6 1 。 ； 2 取 值 范 围 l 4 5 1 5 5 。 。 由 图1可 得 母 线 AB、 BC、 c D 以 及 混 凝 土 上 表 面 在 0Y X F 面 上 的 投 影 线 方 程 分 别 为 ： y 1 ( ) ( Y l ， Y 2 ， L ) ( 1 ) Y 2 ( ) ( y 2 ) 一y 2 ( 2) ) ， 3 ( ) ( ， Y 3 ， L1 + L2 + L3 ) ( 3) y 4 ( X ) = f 4 ( y 0 ， s 0 ) ( 4) 混 凝 土 在 任 意 截 面 ， 一 ，处 为 一 弓 形 ， 其 面 积 F( x) 是 y 4 ( x) 和 圆 半 径 R( ) 的 函 数 ， 记 为 ： F( x) ( R( ) ， y 4 ( x) ( 5) f Y 1 ( )0 l 式 中 ： R( ) = Y 2 ( ) L l W 时 仍 然 使 式 ( 7 ) 不 成 立 时 ， 那 么 y z 就 不 能 继 续 增 大 。 在 式 ( 6) 中 ， 把 Y 2 看 成 常 数 ， 把l ，看 成 圆 柱 段 长 度 ：的 函 数 ， 记 为 ( ： ) ( 2 ) ， 变 化 ， J ： 的 取 值 ， 循 环 计 算 ( ： ) ， 当 ： I V( 2 ) 一 V o I ( 8 ) 成 立 时 ， 就 可 以 求 出 拌 筒 的 优 化 尺 寸 ， 这 样 的 过 程 可 以 通 过 定 步 长 辛 普 生 算 法 来 进 行 程 序 计 算 。 1 2螺 旋 叶 片 数 学 模 型 设 在 搅 拌 筒 的 圆 台 侧 表 面 上 有 一 条 圆 锥 对 数 螺 旋 线 ， 如 图 2所示 。 其 方 程 可 以 表 示 为 ： e x p ( ) s i n c 。 s y 0 e x p ( ) s i n s i n ( 9) 。 e x p ( o s 式 中 ： 为 圆 锥 顶 角 的 一 半 ； 为 圆 锥 对 数 螺 旋 线 的 切 线 与 圆 锥 母 线 的 夹 角 ， 即螺 旋 线 的 螺 旋 角 ； P 。 为 圆 锥 顶 到 圆 台 小 头 的母 线 长 度 ； 0为 半 锥 角 。 机械制造 4 9 卷 第 5 6 4期 设 有 一 空 间 曲线 ， 与 Z轴 的 夹 角 恒 为 常 数 ， 其 长 度 为 d ， 则 其 方 程 可 以 写 为 ： 0 I ) d = c o s ( 1 ) d = c o s O ( 1 0) ( ) ， _ y i ) d = s i n O 当 厂 的 一 端 ( ， Y ， 1 ) 沿 着 螺 旋 线 式 ( 9 ) 绕 Z 轴 作 螺 旋 运 动 时 ， 则 形 成 斜 圆 锥 对 数 螺 旋 面 ， 将 式 ( 9) 代 入 式 ( 1 0) 得 到 的 方 程 可 以 表 示 为 ： = p 。 e x p ( s a i n c O 一，) s i n c 。 s d c 。 s y 。 e x p ( s a i n c t O 一) ，s i n s i n + d s i n ( 1 1 ) z 。 e x p( s a i n s O 一 ) ，C O S O +d c 。 s 此 方 程 表 示 的 即 为 斜 圆 锥 对 数 螺 旋 面 。 2 搅拌筒参数化组件 的设计 参 数 化 组 件 的 开 发 通 常 以 三 维 设 计 软 件 为 平 台 ， 根 据 用 户 的 具 体 要 求 进 行 设 计 ， 用 户 不 参 与 模 型 的 构 造 ， 只 需 要 提 供 零 件 的 设 计 参 数 ， 由参 数 化 组 件 自动 生 成 模 型 。其 最 大 特 点 是 底 层 功 能 由 三 维 软 件 设 计 系 统 提 供 ， 对 原 来 系 统 有 很 大 的 依 赖 性 ， 但 是 可 以 大 大 提 高 应 用 软 件 的 开 发 效 率 。 参 数 化 设 计 方 法 非 常 适 用 于 复 杂 零 部 件 的 设 计 与 制 造 ， 可 以 提 高 产 品 开 发 效 率 降 低 产 品 开 发 成 本 。 2 1搅 拌 筒 参 数 化 组 件 的 开 发 思 想 在 零 件 模 型 中 特 征 是 组 成 零 件 实 体 模 型 最 基 本 的 元 素 ， 它 体 现 了 产 品 的 功 能 要 素 和 工 程 含 义 ， 是 描 述 产 品 信 息 的 集 合 。 设 计 人 员 直 接 用 特 征 来 定 义 零 件 的 几 何 结 构 其 操 作 对 象 不 再 是 原 始 的线 条 和 体 素 而 是 产 品 的 功 能 要 素 ， 诸 如 凸 台 、 倒 角 、 圆 角 、 螺 纹 孔 和 键 槽 等 ， 基 于 特 征 的 设 计 符 合 设 计 人 员 的设 计 思 路 。 参 数 化 是 指 对 零 件 上 的 各 种 特 征 施 加 各 种 约 束 形 式 ，各 个 特 征 的 几 何 形 状 与 尺 寸 大 小 用 变 量 的 方 式 表 示 ，如 果 定 义 某 个 特 征 的 变 量 发 生 了改 变 ，则 零 件 的 这 个 特 征 的 几 何 形 状 与 尺 寸 大 小 将 随 着 参 数 的 改 变 而 变 化 。参 数 驱 动 方 法 具 有 简 单 、 方 便 、 易 开 发 和 使 用 的 特 点 。 2 2搅 拌 筒 参 数 化 组 件 的 开发 原 理 S o l i d Wo r k s软 件 是 基 于 W i n d o w s平 台 的 全 参 数 化 特 征 造 型 软 件 ， 采 用 W i n d o ws的 C 0M 组 件 技 术 架 构 开 发 并 支 持 O L E( Ob j e c t L i n k i n g a n d En b e d i n g ) 技 术 。 为 满 足 特 定 企 业 的 特 殊 要 求 ， 需 要 对 其 进 行 本 地 化 、 专 业 化 的 二 次 开 发 ， S o l i d Wo r k s以 AP I ( Ap p l i c a t i o n P r o g r a m I t e r f a c e ) 函 数 形 式 提 供 直 接 访 问 S 0 1 i d Wo r k s的 能 力 。 AP I函 数 定 义 为 对 象 的 方 法 或 属 性 。通 过 对 这 些 对 象 属 性 的 设 置 和 方 法 的 调 用 ， 用 户 就 可 以 在 自 己 开 发 的 201 18 回 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m