混凝土搅拌车搅拌实验系统仿真设计
学生姓名：付昊旻 班级：078105207
指导老师：邢普
摘：混凝土搅拌运输车解决商品混凝土运输运输工具兼载运搅拌混凝土双重功运送混凝土时进行搅拌搅动保证输送混凝土质量时适延长运距(运送时间)力发展商品混凝土搅拌运输车明显社会效益适价值国混凝土运输车起步较晚70年代开始试生产目前搅拌运输车理研究生产省整西北区均处空白搅拌运输车理研究开发势必行搅拌运输车搅拌筒具搅拌卸料功拌筒部特两条连续螺旋叶片工作时形成螺旋运动推动混凝土搅拌筒轴切产生复合运动结果两条叶片螺旋曲线形式结构直接影响搅拌筒工作性文基物料螺旋叶片搅拌出料机理螺旋叶片工作原理技术参数进行理分析计算时前锥段锥段螺旋叶片进行展开设计拌筒进行设计搅拌筒搅拌运输车运输混凝土装载容器搅拌混凝土工作装置设计搅拌筒结构设计基础包括容积计算外形尺寸确定搅拌筒效容积满载时重心位置计算混凝土搅拌运输车搅拌装置系列化满足户求计算机程序语言进行设计基功率键合图建模方法利型软件Matlab仿真工具箱Simulink混凝土搅拌运输车液压系统进行设计分析时建立系统动态仿真模型模拟液压系统工作程更反映系统中输出变量输入变量变化关系尤辅助泵调节斜盘角度系统变量泵控制系统恒速控制系统进行详细分析液压系统进步优化设计提供益鉴
关键词：混凝土搅拌运输车 拌筒 液压系统 功率键合图 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 Digital
Simulation of its Hydraulic System
Student nameFu Hao Min Class078105207
SupervisorXing Pu
AbstractThe truck mixer is a vehicle for transportation concrete It is fulfilled two actionsconveying concrete and mixing concrete These actions not only ensure the quality of the concrete but also make the conveying distance longer But in the northwest 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 rising concrete market Three important parts are studied in this thesis Firstly the helixvanes of the truck mixer are designed following the principles of the flowing state of the concrete on the helixvane 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 wordsTruck Mixer Drum Spread Hydraulic System
Mathematic Models Structure Design Helixvanes
Power Bond Graph Dynamic Characteristics Simulation
Signature of Supervisor
目 录
1绪
11混凝土搅拌车介绍 4
12课题研究背景 6
13混凝土搅拌车搅拌系统国外研究现状 7
14文研究容方法 8
2搅拌筒结构设计
21搅拌筒工作原理 10
22搅拌筒整体构成 10
23拌筒结构尺寸参数确定 11
24切割法求装载容积 13
25积分法求装载容积 14
26搅拌筒容积计算 18
27满载时拌筒重心位置 18
3驱动功率计算
31搅拌力矩曲线 19
32驱动阻力矩计算 19
33搅拌筒驱动功率计算 23
4 螺旋叶片设计仿真
41螺旋叶片螺旋角确定 24
42搅拌叶片母线方程 27
43搅拌叶片设计 29
44搅拌叶片仿真设计模态分析 33
45搅拌叶片结构应力分析 37
参考文献 43
致谢 44
附录 44
1绪
11 混凝土搅拌车介绍
商品混凝土发展根改变传统工制混凝土翻斗车卸卡车进行输送落生产方式建立起种新生产方式许施工工需混凝土专业化混凝土工厂型混凝土搅拌站集中生产供应形成混凝土制备点中心供应网混凝十工厂便应现代电子技术计算机控制生产精确配均质拌合混凝土混凝土质量提高整施丁工程起良促进作混凝土商品化生产势必混凝土厂站输送需求工间距离相应加长供应点甚远混凝土输舒巨离(输送时间)超某限度时叮燃般运输机械进行输送混凝土运输途中发生分层离析甚初撇见象严重影响混凝土质量施工允许适应商品混凝土输送发展种运送混凝土专机械—混凝土搅拌运输车(简称搅拌运输车)图11示种搅拌运输车外形基结构搅拌运输车作混凝十工厂搅拌站配套运输机械通搅拌运输车混凝土工厂搅拌站许施工工联系起混凝土输送泵配合施工现场进行接力输送完全需力中间周转混凝土连续断送施工浇注点实现混凝土输送高效全部机械化样提高劳动生产率施工质量利现场文明施工城市建设尤现场狭窄施工工更加显示出优越性着国民济发展型建筑工程现浇混凝土量需求力发展商品混凝土搅拌运输车明显社会效益适价值
搅拌运输车实际载重汽车专运载底盘安装种独特混凝土搅拌装置组合机械兼载运搅拌混凝土双重功运送混凝土时进行搅动搅拌保证输送混凝土质量允许适延长运距(运送时间)基搅拌运输车述工作特点通常根混凝土运距长短现场施工条件混凝土配质量求等情况采取列工作方式
(1)预拌混凝土搅动运输
种运输方式搅拌运输车混凝土工厂装进已搅拌混凝土运工路途中搅拌筒作约13rminf氏速转动运输运混凝土停进行搅动防止出现离析等现象运工混凝土质量控制相应增长运距种运输方式运距(运送时间)宜长应控制预拌混凝土开始初凝前具体运距时间视混凝土配道路气候等条件定
(2) 混凝土拌合料搅拌运输
种运输方式湿料干料搅拌运输两种情况湿料搅拌运输指搅拌运输车配料站混凝土配时装入水泥砂石骨料水等拌合料然运送途中搅拌筒812r min搅拌速度转动混凝土拌合料完成搅拌作业干料注水搅拌运输指配料站混凝土配分搅拌筒加入水泥砂石等干料车水箱加入搅拌水搅拌运输车驶工途中适时候搅拌筒喷水进行搅拌根工浇灌求运干料现场注水搅拌
混凝土拌合料搅拌运输预拌混凝土搅动运输进步延长混凝土输送距离(时间)尤混凝土干料注水搅拌运输混凝土送远方外种运输方式搅拌运输车代混凝土工厂搅拌工作节约设备投资相提高生产率搅拌运输车搅拌难获象混凝土工厂生产样易性均匀致混凝土混凝土质量求愈愈严格现代建筑施工中预拌混凝土搅动运输搅拌运输车工作方式
述种工作方式出搅拌运输车根工作条件需灵活应充分发挥特点配合商品混凝土生产反发展商品混凝生产工艺混凝土工厂集中搅拌延伸许搅拌运输车谓分散搅拌扩混凝土工厂服务范围般运输机械相较灵活性适应性较高生产率成现代混凝土施工中效运输工具
12 课题研究背景
着国国民济迅速发展高速公路建设城市基础建设房产开发急剧发展国家十五规划中西部开发战略背景北京申办2008年29届夏季奥运会成功带动加城市建设成变潮流
建设容量加意味着混凝土消费量加混凝土已成现代社会文明基石越越发挥着代作伴着国政府颁布终结现场搅拌混凝土条文实施 2006年起国240城市全面商品混凝土作城市中唯合理运输预拌混凝土工具混凝土搅拌运输车作显尤重
然混凝土搅拌车市场前景异常乐观国混凝土搅拌车生产薄弱环节尤基础理方面研究薄弱容忽视课题针中国重汽集团专汽车公司生产混凝土搅拌车（图12）目前存着搅拌叶片寿命短搅拌振动噪声搅拌效果出料速度理想出料残余率高等问题隐患立题开展研究国家然科学基金基流变学混凝土搅拌叶片理研究山东省然科学基金基流变学混凝土搅拌车搅拌系统设计理研究资助
图12 85LP混凝土搅拌运输车
13 混凝土搅拌车搅拌系统国外研究现状
1国方面：
1965年海华东建筑机械厂引进国第台混凝土搅拌车国混凝土搅拌车开发生产始二十世纪八十年代初期开始基引进散件组装者通技贸方式引进技术生产部分零部件引进相结合生产制造模式1982年开始企业相继引进国外先进生产技术20年发展产品国产化率断提高产量提高产品系列形成3 m34 m35 m36 m38 m310 m312 m3等品种8 m3正逐渐淘汰着10 m312 m3甚更容积发展整机性国外相定差距国生产企业混凝土搅拌车搅拌系统研究引进消化国外技术者仿制国外产品开发少理方面研究较匮乏国企业生产测绘技术引进甚搅拌叶片生产安装程中局部敲硬性整合现象屡见鲜然国高校领域进行研究武汉理工学西安建筑科技学等搅拌筒进行设计绘制搅拌叶片设计数值模拟研究少
2国外方面：
19世纪40年代出现蒸汽动力源木制面体拌筒落式搅拌机19世纪80年代钢铁件代木板20世纪初开始改良圆柱形搅拌筒1926年美国生产出搅拌容积3m3第台混凝土搅拌车早期搅拌叶片般采阿基米德螺旋线1965年日开始采数螺旋线设计制造搅拌叶片基础局部叶片螺旋角进行修正逐渐形成现种梨形拌筒（前部分圆锥形中间部分圆柱形）混合螺旋线搅拌叶片混凝土搅拌车2000年美国CHRISTENSON RONALD E原搅拌筒基础底锥添加辅助搅拌叶片改进传统搅拌叶片2005年澳利亚KHOURI ANTHONY JAMES采两条螺旋钢板焊接作筒壁合成树脂作外筒壁改进传统三段式搅拌筒种搅拌筒制造起较困难年澳利亚VULCAN美国马克西姆等公司推出超长搅拌筒前卸式搅拌车拌筒前锥加长架驾驶室方驾驶室前方出料成搅拌车市场快速增长产品搅拌叶片设计然承数螺旋线叶片设计方法
目前国外搅拌设备研究逐渐着功动监控样化成套化发展单双卧轴式搅拌机振动式搅拌机强制式搅拌机种混凝土搅拌楼等搅拌车研究更倾装技术耐磨材料研究针国外现状文改变传统搅拌叶片母线采螺旋线方程搅拌叶片搅拌筒间连接方式安装参数改善提出限元软件搅拌叶片进行数值模拟参数优化试验验证理方法行性
14文研究容方法
1研究目
通搅拌叶片设计分析找出搅拌叶片薄弱环节搅拌叶片进行改进延长搅拌叶片寿命提高出料速度降低出料残余率降低生产成达更搅拌出料效果
2研究意义
辆混凝土搅拌车售价40～80万间中混凝土搅拌系统造价约10万元均3年左右告报废混凝土搅拌输送车搅拌卸料作搅拌装置—搅拌筒完成搅拌叶片更关键中关键搅拌叶片性坏直接决定搅拌运输车性进影响着基础建设质量研究搅拌出料程叶片磨损提高搅拌叶片寿命提高叶片搅拌质量具重济效益社会效益
充分文件检索实际调研表明解螺旋叶片出料机理分析设计搅拌装置基础生产具更搅拌性降低混凝土质量基础击响应决效率高液压系统搅拌运输车传动系统设计关键
搅拌运输车搅拌筒具搅拌卸料功拌筒部特两条连续螺旋叶片工作时形成螺旋运动推动混凝土搅拌筒轴切产生复合运动结果两条叶片螺旋曲线形式结构直接影响搅拌筒工作性文应静力学运动学原理阐述螺旋叶片工作原理技术参数进行理分析螺旋叶片结构设计提供理
搅拌筒搅拌运输车运输混凝装载容器搅拌混凝土工作装置设计搅拌筒结构设计基础包括容积计算外形尺寸确定搅拌筒效容积满载时重心位置计算文搅拌筒进行设计
螺旋叶片参数直接影响搅拌筒搅拌卸料性目前应搅拌运输车拌筒叶片螺旋面形式正螺旋面圆锥数螺旋面两种文搅拌筒螺旋叶片曲线参数选择展开进行计算加搅拌系统仿真设计运动模拟
2搅拌筒结构设计
搅拌运输车搅拌筒绝部分采梨型结构通支承装置斜卧机架绕轴线转动搅拌筒方筒口分通进出料装置进行装料卸料图21外部结构图整搅拌筒壳体变截面称双锥体外形似梨型底段锥体较短端面封闭焊接着法兰通连接法兰螺栓减速器联结段锥体渡部分条环行滚道焊接垂直搅拌筒轴线面圆周整搅拌筒通连接法兰环形滚道顷斜卧置固定机架减速器壳体支承滚轮组成三点支承结构减速器带动稳绕轴线转动搅拌筒滚道圆周部通常设钢带护绕限制搅拌筒汽车颠簸行驶时跳动机架水框架前台台门形支架组成搅拌装置部分组装面形成整体通水框架载运底盘梁螺栓连接起
21搅拌筒工作原理
搅拌筒工作原理图211 说明图通搅拌筒轴线垂直剖面示意图中(a)(b)剖开搅拌筒两部分斜线代表螺旋叶片 螺旋升角搅拌筒轴线底盘面夹角设定图a示方正图b示方反工作时搅拌筒绕身轴线转动混凝土筒壁叶片摩擦力粘着力转动筒壁圆周带起达定高度必重G作克服述摩擦力聚力翻跌滑移搅拌筒连续转动混凝土断提升滑跌运动中时受筒壁叶片确定螺旋形轨道引导产生搅拌筒切轴复合运动混凝土直推移螺旋叶片终端
搅拌筒做图a示方正转动时混凝土叶片连续断推送搅拌筒底部时达筒底混凝土势必搅拌筒端壁顶推翻转回样述运动基础增加混凝土层轴翻转运动达搅拌筒混凝土进行充分搅拌目
搅拌筒做图b示方 反转动时叶片螺旋运动方相反时混凝土叶片引导搅拌筒口方移动直筒口卸出达卸料目
图211搅拌工作原理
22搅拌筒整体构成
混凝土搅拌车汽车底盘混凝土搅拌运输专装置组成国生产混凝土搅拌运输车底盘采整车生产厂家提供二类通底盘专机构包括取力器搅拌筒前支架减速机液压系统搅拌筒操机构清洗系统等
工作原理通取力装置汽车底盘动力取出驱动液压系统变量泵机械转化液压传定量马达马达驱动减速机减速机驱动搅拌装置混凝土进行搅拌
取力装置
国产混凝土搅拌运输车采车发动机取力方式取力装置作通操取力开关发动机动力取出液压系统驱动搅拌筒搅拌筒进料运输程中正旋转利进料混凝土进行搅拌出料时反旋转工作终结切断发动机动力联接
液压系统
取力器取出发动机动力转化液压（排量压力）马达输出机械（转速扭矩）搅拌筒转动提供动力
减速机
液压系统中马达输出转速减速传搅拌筒
操机构
（1）控制搅拌筒旋转方进料运输程中正旋转出料时反旋转
（2）控制搅拌筒转速
搅拌装置
搅拌装置搅拌筒辅助支撑部件组成搅拌筒混凝土装载容器转动时混凝土叶片螺旋方运动断提升翻动程中受混合搅拌进料运输程中搅拌筒正转混凝土叶片里运动出料时搅拌筒反转混凝土着叶片外卸出叶片搅拌装置中部件损坏严重磨损会导致混凝土搅拌均匀外叶片角度果设计合理会混凝土出现离析
清洗系统
清洗系统作清洗搅拌筒时运输途中进行干料拌筒清洗系统液压系统起冷作
23拌筒结构尺寸参数确定
搅拌筒搅拌运输车运输混凝土装载容器搅拌混凝土工作装置设计基求足够效装载容量满足规定搅拌装卸料性结构适应运载底盘运输中搅拌工作特点具适寿命(耐磨性)搅拌筒设计分设计金属结构设计两部分设计金属结构设计基础节介绍拌筒设计
图23搅拌筒截面图
搅拌筒斜置安装运载底盘结构尺寸受运载混凝土容积选底盘结构尺寸保证运送混凝土质量等素影响搅拌筒斜置角α混凝土表面搅拌筒轴线夹角α0前锥锥角α1α2时运输车必须保证坡度14路面行驶出料口面坡方时产生外溢取
根中华民国建筑工业行业标准搅拌筒斜置角α取值参表23
表23
根文献形状参数化参数r(搅拌筒半径根交通法规求Y2等125m)
进料口半径取值范围250310mm
中圆长度结合搅拌筒额定容积确定
前半锥角
半锥角
24切割法求装载容积
图24混凝土搅拌输送车搅拌筒侧面图圆柱圆台球缺结合成筒体搅动程中进料口出料口间高度AB叶片混凝土拌合料挡住会AB处流出混凝土拌合料理想流体应B点形成水面搅拌筒中心线水面间成倾角a样混凝土拌合料搅拌筒构成种特殊形状体积
图24
目前关资料介绍该容积计算均采切割法切割法根图纸定尺寸例作图垂直搅拌筒轴线混凝土拌合料实体切成干厚度B薄片断面积Ai成弓形(图241)簿片体积BAi加起容积切片越容积计算越精确然切仅似值
图241
根图23写出计算方程
搅拌筒混凝土弓形截面F(x)方程
式中
搅拌筒中混凝土效容积：
25积分法求装载容积
求出图24五部分混凝土拌合料搅拌筒占体积推导出图25(粗实线包围部份)三种形状体积计算公式搅拌筒段混凝土拌合料体积计算
A B C
图25
VaVbVc表示三段体积图25 A圆柱截段(D代表直径)图25 B圆锥截段(D代表锥体底直径)图25 C球缺截段(R1代表球半径)
面分三种体积计算公式
（1）Va计算公式
已知代
（2）Vb计算公式
根图251推出中：
（h圆锥体顶点PMN距离）
（S1圆锥截段弓形底面积）
（S2MN截面积）
计算分三种情况
a正值
式中
b
c
图251
（3） Vc计算公式
根右图252求Vc需知道R
Haβ值根公式：
数便求出S1S2：
图252
（4） 根图253计算V1
图253
（5） 根图254计算V2
图254
（6）根图255计算V3
图255
26搅拌筒容积计算
搅拌运输车梨形搅拌筒容积Vj设计装载容积V存关系
V公称搅动容量运输车运输预拌混凝土捣实体积
混凝土拌合料搅拌运输值运输车置水位置搅拌筒容纳全部未搅拌配料(包括水)充分搅拌时产生外溢生产匀质混凝土捣实体积
Vj搅拌筒容积
27满载时拌筒重心位置
图27
图27示混凝土截面II处弓形设微分段重心G位置
段锥体重心：
总重心：
3驱动功率计算
31搅拌力矩曲线
混凝土搅拌程力矩曲线变化规律图31示：
图31搅拌力矩曲线
0~1：加工工序搅拌筒1418rmp正转约10min加料时间里搅拌筒驱动力矩着混凝土断加入逐渐增加满时力矩反略降
1~2：运料工序卸料点搅拌输送车停驶搅拌筒运拌状态制动转入1418rPm反转卸料工况搅拌筒驱动力矩反转开始极短时间陡然升然迅速跌落
4~5：卸料工序搅拌筒继续1418rPm速度反转驱动力矩混凝土卸出逐渐降
5~6：空筒返回搅拌筒加入适量清水返程行驶中搅拌筒作3rPm返转动进行清洗达混凝土工厂排出污水准备循环
32驱动阻力矩计算
搅拌筒驱动阻力矩拌筒支承系统摩擦阻力矩拌筒搅拌阻力矩组成拌筒搅拌阻力矩难计算
1） 积分公式计算方法
a拌合料筒壁间摩擦力矩拌合料筒壁搅拌叶片间单位摩擦力f
式中k1——粘着系数kNm2
k2——速度系数kNm2
V——拌合料速度
s——混合料坍落度
式中：
b拌合料搅拌叶片间摩擦阻力矩
图32螺旋叶片断面投影
图32拌筒螺旋叶片端面投影取半径r该半径应叶片螺旋开角k(似认应r处螺旋开角均等中径螺旋开角)
V2——拌合料搅拌螺旋叶片间相滑移速度
式中：R1——搅拌螺旋叶片断面投影半径
R2——搅拌螺旋叶片断面投影半径
c流动阻力矩
微元面积
设混凝土单位均流动阻力系数p取微元面积法阻力
周阻力搅拌筒轴线阻力矩
d筒体转动引起偏载搅拌筒阻力矩
见图321拌合料拌筒搅拌时拌合料受筒壁搅拌叶片间摩擦阻力矩作拌合料转动方提升重心偏转动侧出现偏心距e拌筒运动产生阻力矩e值精确确定目前困难拌筒结构关外拌合料性质关采取先似计算实验验证方法确定拌合料说受三力矩作：偏心力矩简体摩擦力矩叶片摩擦力矩力矩衡条件：
图321搅拌筒偏载示意图
简体说受拌合料偏心距产生阻力矩作数值等
2）Lieberherr验公式
实验测：
式中：r——偏心距般取01mF——混凝土重量
33搅拌筒驱动功率计算
求拌筒搅拌阻力矩根传动系统总效率拌筒支撑系统摩擦阻力矩拌筒转速n求出搅拌筒驱动功率N(kw)
式中：——搅拌筒支撑机构克服摩擦阻力矩般取40005000Nm
——搅拌筒搅拌阻力矩
——机械效率般0809
C——考虑峰值影响系数1214
n——转速rpm
设：搅拌筒转速12 rpm时设混凝土重量2400搅拌筒实际容积5计算计算出搅拌筒驱动功率：
搅拌筒驱动功率般搅拌车发动机中直接取力计算搅拌车发动机功率时搅拌筒驱动功率基础加汽车驱动功率爬坡功率等
4螺旋叶片设计仿真
搅拌运输车搅拌筒搅拌卸料等工作性部特两条螺旋叶片推动混凝土搅拌筒轴切产生复合运动结果搅拌叶片螺旋曲线直接影响搅拌运输混凝土性设计中鉴国车辆道路右侧行驶规定搅拌运输车搅拌筒旋转方面车尾时针旋转时进料搅拌搅动逆时针旋转时出料搅拌筒两条螺旋叶片应互错180度左旋螺旋叶片图41
母线(直线曲线)绕轴线作匀速圆周运动时轴线方作匀速变速直线运动该母线运动轨迹形成等螺距变螺距螺旋面母线直线形成直纹螺旋面母线曲线形成非直纹螺旋面搅拌运输车中常螺旋面直纹正螺旋面(母线轴线正交)直纹斜螺旋面(母线轴线斜交)两种螺旋面圆柱面圆锥面该螺旋面交线分称圆柱螺旋线圆锥螺旋线螺旋线切线圆柱面圆锥面母线间夹角称螺旋角β表示
图41螺旋叶片部结构
41螺旋叶片螺旋角确定
圆锥面(圆柱面)螺旋面相交螺旋线螺旋角设计拌筒螺旋叶片结构前螺旋叶片螺旋角确定显格外重
a螺旋角表示
图411出锥柱螺线视图壁展开图螺线意点M
应投影展开位置mM表示中M点面投影m位置角圆锥段圆锥面展开面扇形面扇形角εM点展开面位置角OM
图411螺旋线展开图
述关系知：
设螺线点N相应位置参量N点M限接时候直线MNM点切线τ
螺旋角满足：
b外圆锥(圆柱)螺旋角关系
斜螺旋面意条母线n分锥外锥相交点12外锥半锥角分θ1θ2原点建立坐标系n线x轴夹角µ见图412
图412螺旋线转面投影图
设母线n绕Z轴旋转限角达母线位置线外锥分相交点1’2’Z轴分n组成两截面转面重叠投影图412知：
设P1P2分点1点2螺旋角出
锥
外锥：
螺旋面圆锥面(圆柱面)产生螺旋线螺旋角间关系式
进行分析时常会列种情况：
42搅拌叶片母线方程
搅拌叶片前锥锥部分采数螺旋线母线方程：
中螺旋角初始极径半锥角螺旋转角
定值时螺旋线等角数（圆锥）螺旋线变量时该螺旋线非等角数螺旋线
中圆搅拌叶片采圆柱螺旋线母线方程：
中圆柱底半径螺旋转角螺旋角
基PROE水泥搅拌筒叶片螺旋曲线设计筒体前锥锥采具等升角数螺旋叶片圆柱段采等升角阿基米德螺旋叶片时保证搅拌均匀出料干净前锥螺旋角设计60°锥螺旋角设计≥75°
图42示螺旋线方程：
式中 ——螺旋线起点极径
——极径
θ——半锥角
Ψ——极径坐标系xoy投影y轴夹角圆锥数螺旋线螺旋转角
β——圆锥数螺旋线切线圆锥母线夹角圆锥数螺旋线螺旋角
图421示圆柱阿基米德螺旋线方程
式中 R——圆柱半径
Ψ——螺旋转角
β——螺旋角
图42 图421
43搅拌叶片设计
搅拌运输车搅拌筒两条螺旋叶片搅拌运输车设计重部件结构形状搅拌运输车进出料性混凝土搅拌质量定影响目前设计搅拌运输车螺旋叶片采斜圆锥数螺旋面设计中空间螺旋面叶片分段展开成面图形制造中根设计面图形料锻压成型焊接搅拌筒壁叶片展开成面图形准确程度搅拌运输车性达求重素空间螺旋面理展开曲面制造工艺需常常采似展开法加处理设计时采制图中三角形法原理计算机空间斜圆锥数螺旋面叶片进行展开计算
螺旋面理展开曲面制造工艺求常采似展开法进行处理满足制造求设计中利空间叶片第i点第i十1两等分点间段叶片似作梯形图43示算出第i点第i+1两等分点间叶片根部顶部斜圆锥数螺旋线点CBDA坐标值根空间意两点间距离公式出图中意两点间距离ABBCCDDADB
第i点第i+1两等分点间段叶片展开通计算机进行循环计算然利三角形法整螺旋叶片展开螺旋叶片设计中两等分点间间隔控制定范围展开螺旋叶片面图达定精度求
图43叶片顶部 叶片根面
设计三段式梨形搅拌筒外形尺寸变前提进行搅拌筒外形优化暂考虑根搅拌叶片三段拟合成特点分前锥中圆锥叶片采取型线规律
图431非等变角数螺旋线正视图右视图
图中标记AB处段叶片拟合接合点
B(mm)
前锥
380
中圆
380
锥
表43搅拌叶片基设计参数
知道外螺旋线方程软件中绘制出外螺旋线图形然利扫略功做出搅拌叶片实体模型图432示
图432叶片实体模型
锥
中圆
前锥
螺旋线规律
螺旋角表达式
螺旋线规律
螺旋角表达式
螺旋线规律
螺旋角表达式
非等变角数螺旋线
等变角递增圆柱螺旋线
非等变角数螺旋线
等变角递减
数螺旋线
等角圆柱螺旋线
等变角递减数螺旋线
底部中圆接口处离散点中间等角数螺旋线
等角圆柱
螺旋线
顶部中圆接口处离散点中间等角数螺旋线
表431 搅拌叶片设计规律参数
44搅拌叶片仿真设计模态分析
计算机仿真数学模型进行试验研究计算机仿真具周期短投入少避免实际试验承担成浪费试验风险危险特数计算更显出优越性
计算机仿真作新实验研究方式实际试验研究提供参考思路实验研究计算机仿真研究相结合相辅相成取长补短课题研究非常利
理研究基础初步设计搅拌系统进行数值模拟仿真面截图基UG建立图示叶片罐总成装配模型通UG仿真功实现叶片罐运动仿真
文采85LP混凝土搅拌车模型进行研究图示
中图441443搅拌筒段图图444搅拌叶片造型图图445447实体建模图图448运动仿真图
图 44搅拌系统尺寸图
建模程：
图441前锥 图442中柱图
图443锥 图444 搅拌叶片
图445 前支撑 图446 连接法兰
图447搅拌罐三维实体装配模型
图448 运动模拟
模态分析机械结构动力学中种极重分析方法 线性定常系统振动微分方程组中物理坐标变换模态坐标采限元法形成系统离散数学模型 质量矩阵刚度矩阵方程组解耦成组模态坐标模态参数描述独立方程便求出系统模态参数方法模态分析 搅拌叶片前六阶振型图示
第1阶模态阶横弯曲振动搅拌叶片右侧振幅较左端变形较第2阶模态阶振动叶片左端振幅叶片中部产生弯曲应力第3阶模态叶片结构二阶横弯曲出现扭转弯曲复合变形 叶片中部振幅较第4阶模态叶片结构二阶弯曲出现叶片水面左右扭转叶片中部变形量较第 5 阶第 6 阶模态叶片结构方均出现范围弯曲扭转叶片中部变形量较局部振型表明叶片部位刚度存均匀现象混凝土搅拌车搅拌程中受新拌混凝土方击作 类载荷易激发叶片结构弯曲模态路行驶时 路面凹凸叶片承受更非称载荷 时易激发叶片结构扭转模态 搅拌叶片弯曲扭转振动结构动态特性表现形式
45搅拌叶片结构应力分析
ANSYS限元计算形状复杂受力情况复杂零件化分限数目单元分计算单元受力变形情况然单元整合起形成整零件受力变形图
螺旋叶片搅拌工况进行应力变形分析受力变形列图示：
图45 等角搅拌叶片应力图
图451 等变角搅拌应力图
图452 非等变角a搅拌应力图
图453非等变角b搅拌叶片应力图
图454 非等变角c搅拌叶片应力图
图455 等角出料叶片应力图
图456 变等角出料叶片应力图
图457 非等角a出料叶片应力图
图458 非等角b出料叶片应力图
图459 非等角c出料叶片应力图
综合述分析：等角等变角非等角螺旋叶片应力应变情况表45示：
表45等角等变角非等变角螺旋叶片应力应变
表知作非等角数螺旋叶片压力变形明显种数螺旋叶片压力变形值正转搅拌反转卸料时搅拌叶片应力值远远低材料屈服应力361MPa叶片应力越摩擦力越磨损越严重变形越振动更严重时变形搅拌叶片形状改变达预期搅拌出料效果见非等变角数螺旋叶片明显优种数螺旋叶片
参考文献
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[2]邢普仪垂杰郭健翔 非等角数螺旋线搅拌叶片设计研究工程机械
20064
[3]邢普仪垂杰郭健翔混凝土搅拌车搅拌叶片仿真设计模态分析机械设
计制造20078
[4]邢普 郭健翔等 非等角数螺旋线搅拌叶片实验研究 工程设计学报
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[5]邢普 仪垂杰等 混凝土搅拌车搅拌叶片新型母线应研究 建筑机械
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[8]田利芳混凝土搅拌运输车结构设计液压系统动态仿真西安建筑科技
学学位文 20040310
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[12] M DI PRISCO L FERRARA F MEFTAH Mixed mode fracture in plain
and reinforced concrete someresults on benchmark tests
International Journal of Fracture 103 127–148 2000
致谢
文导师邢普博士精心指导完成作者点进步倾注邢老师番心血教诲谨致衷心感谢
付昊旻
2011年5月
附录A
部分程序源代码
NUMBERr(5)h(4)bt(3)bt1(3)btn(3)ijststm(3)k(3)a1a3pp1p3stn1 1定义变量 ENTITYaxps1(1021)ps2(1021)m(4)g(4)sl(6)pt(5)pt0(2)b(9)SPLN(2)
ln(10)EN(K)CSYS1CSYS2CSYS3
pds1 2生成输入参数话框
＇前锥端半径＇r(1)
＇前锥高度＇h(1)
＇前锥螺旋角＇bt(1)
＇前锥螺旋角＇bt1(1)
＇前锥螺旋转角＇k(1)
＇中圆半径＇r(2)
＇中圆高度＇h(2)
＇中圆螺旋角＇bt(2)
＇中圆螺旋角＇bt1(2)
＇中圆螺旋转角＇k(2)
＇锥端半径＇r(3)
＇锥锥面段数＇j
＇锥高度＇h(3)
＇锥前锥面高度＇h(4)
＇锥前锥面端半径＇r(4)
＇锥锥面端半径＇r(5)
＇锥螺旋角＇bt(3)
＇锥螺旋角＇bt1(3)
＇锥螺旋转角＇k(3)rsp
JUMPpds1stop1rsp
axLINE(pt0(1)POINTO00)(pt0(2)POINT00600)3生成罐体
g(1)LINE(pt(1)POINTr(1)00)(pt(2)POINTr(2)0h(1))
g(2)LINEpt(2)(pt(3)POINTr(2)0(h(1)+h(2)))
IFTHENj2
g(3)LINEpt(3)(pt(4)POINTr(4)0(h(1)+h(2)+h(4)))
g(4) LINEpt(4)(pt(5)POINTr(5)0(h(1)+h(2)+h(3)))
m(4)REVSRFg(4)AXISax0360
ELSEIFj1
g(3)LINEpt(3)(pt(4)POINTr(3)0(h(1)+h(2)+h(3)))
ENDIF
m(1)REVSRFg(1)AXISax0360
m(2)REVSRFg(2)AXISax0360
m(3)REVSRFg(3)AXISax0360
a1ATANF((r(2)r(1))h(1))前锥半锥角
4计算基参数
a3ATANF((r(3)r(2))h(3))锥半锥角
DOLOOP1i1200
pSINF(i*1802040)+i2040
btn(1)bt(1)(bt(1)bt1(1))*p
p1(r(2)r(1))h(1)*COSF(a1)*COSF(btn(1))SINF(btn(1))
stm(1)i*k(1)200
LOOP1
DOLOOP2i200390
stm(2)k(1)+(i200)*k(2)190
LOOP2
DOLOOP3i3901020
pSINF(i*1802040)+i2040
btn(3)bt(3)(bt(3)bt1(3))*p
p3(r(3)r(2))h(3)*COSF(a3)*COSF(bt(3))SINF(btn(3))
stm(3)k(1)+k(2)+(i390)*k(3)630
LOOP3
i1
STR15计算曲线点坐标
st(i1)*stm(3)1020
IFTHENst xcr(1)*EXPF(p1*st)*COSF(st*180314159)
ycr(1)*EXPF(p1*st)*SINF(st*180314159)
zcr(1)*h(1)(r(2)r(1))*(EXPF(p1*st)1)
ELSEIFstm(1) xcr(2)*COSF(st*180314159)
ycr(2)*SINF(st*180314159)
zcr(2)*COSF(bt(2))SINF(bt(2))*(ststm(1))+h(1)
ELSEIFstm(2) xcr(2)*EXPF(p3*(ststm(2)))*COSF(st*180314159)
ycr(2)*EXPF(p3*(ststm(2)))*SINF(st*180314159)
zcr(2)*h(3)(r(3)r(2))*(EXPF(p3*(ststm(2)))1)+h(1)+h(2)
ENDIF
ps1(i)POINTxcyczc6生成螺旋线
ps2(i)POINTxcyczc
stn1 stm(1)16
ii+1
IFst sl(1)SPLINEps1(1(i1))
sl(2)SPLINEps2(1(i1))
b(1)POINT50000
ln(1)LINEPS1(1)b(1) 生成条筒底准备扫掠母线
L10生成前锥螺旋面
KK
IDENT＇pick Guide Curve＇+ISTR(K)ENT(K)sl(1)选择引导曲线
IFK1JUMPL20
JUMPL10
L20
KK+1
IDENT＇Pick Genertor Curve＇ENT(K)ln(1)选择母线
7扫掠曲面
BSURFSEPSRFTRACRVENT(1)GENCRVENT(2)IFERR
IFst sl(3)SPLINEps1((istm(1)+16)(i48))
sl(4)SPLINEps2((istm(1)+16)(i48))
ln(2)LINEps1(istm(1)+16)ATANGLK(1)180
ln(3)LINEps1(istm(1)+16)ATANGLa1
CSYS1CSYSps1(istm(1)+16)ln(3)
b2POINT00500
ln(4)LINEps1(istm(1)+16)b(2)生成条中圆准备扫掠母线
b(3)POINT000
CSYS2CSYSb(3)ln(1)
SPLN(1)SPLINEps1(stm(1))TANTOsl(1)ps1((istm(1)+16)TANTOsl(3)
L30生成渡部分(前锥中圆)乔接面
KK
IDENT＇pick Guide Curve＇+ISTR(K)ENT(K)SPLN(1)选择引导曲线
IFK1JUMPL40
JUMPL30
L40
KK+1
IDENT＇Pick Genertor Curve＇ENT(K)ln(4)选择母线
生成扫掠曲面
BSURFSEPSRFTRACRVENT(1)GENCRVENT(2)IFERR
L50生成圆柱部分螺旋面
KK
IDENT＇pick Guide Curve＇+ISTR(K)ENT(K)sl(3)选择引导曲线
IFK1JUMPL60
JUMPL50
L60
KK+1
IDENT＇Pick Genertor Curve＇ENT(K)ln(4)选择母线
生成扫掠曲面
BSURFSEPSRFTRACRVENT(1)GENCRVENT(2)IFERR
IFst sl(5)SPLINEps1(((istm(2)+48)i)
sl(6)SPLINEps2((istm(2))+48)i)
ln(5)LINEps1(istm(2)+48)ATANGLk(2)+k(1)360
ln(6)LINEps1(istm(2)+48)ATANGLa3
CSYS3CSYSps1(istm(2)+48)ln(6)
b(4)POINT00500
ln(7)LINEps1(istm(2)+48)b(4) SPLN(2)SPLINEps1(istm(2)+48)TANTOsl3(1)ps1(i48)TANTOsl(5)
L70生成渡部分乔接线
KK
IDENT＇pick Guide Curve＇+ISTR(K)ENT(K)SPLN(2)选择引导曲线
IFK1JUMPL80
JUMPL70
L80
KK+1
IDENT＇Pick Genertor Curve＇ENT(K)ln(7)
生成扫掠曲面
BSURFSEPSRFTRACRVENT(1)GENCRVENT(2)IFERR
L90生成锥部分螺旋面
KK
IDENT＇pick Guide Curve＇+ISTR(K)ENT(K)sl(5)选择引导曲线
IFK1JUMPL100
JUMPL90
L100
KK+1
IDENT＇Pick Genertor Curve＇ENT(K)ln(7)
生成扫掠曲面
BSURFSEPSRFTRACRVENT(1)GENCRVENT(2)IFERR
BLANKaxgptpt0ps1(1(i1))ps1(1(i1))
结束处理
stop1
HALT
根螺旋线方程参数变量t出前锥数螺旋线方程：
t0 n109*t*pi() r0329113
l1589 m8136 rr0*exp(sin(l)tan(m)*n)
xtr*sin(l)*cos(n*360(2*pi()) ytr*sin(l)*sin(n*360(2*pi())) ztr*cos(l) xt1r*sin(l)*cos(n*360(2*pi())) yt1r*sin(l)*sin(n*360(2*pi())) zt1r*cos(l)
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混凝土搅拌车搅拌实验系统仿真设计
学生姓名：付昊旻 班级：078105207
指导老师：邢普
摘：混凝土搅拌运输车解决商品混凝土运输运输工具兼载运搅拌混凝土双重功运送混凝土时进行搅拌搅动保证输送混凝土质量时适延长运距(运送时间)力发展商品混凝土搅拌运输车明显社会效益适价值国混凝土运输车起步较晚70年代开始试生产目前搅拌运输车理研究生产省整西北区均处空白搅拌运输车理研究开发势必行搅拌运输车搅拌筒具搅拌卸料功拌筒部特两条连续螺旋叶片工作时形成螺旋运动推动混凝土搅拌筒轴切产生复合运动结果两条叶片螺旋曲线形式结构直接影响搅拌筒工作性文基物料螺旋叶片搅拌出料机理螺旋叶片工作原理技术参数进行理分析计算时前锥段锥段螺旋叶片进行展开设计拌筒进行设计搅拌筒搅拌运输车运输混凝土装载容器搅拌混凝土工作装置设计搅拌筒结构设计基础包括容积计算外形尺寸确定搅拌筒效容积满载时重心位置计算混凝土搅拌运输车搅拌装置系列化满足户求计算机程序语言进行设计基功率键合图建模方法利型软件Matlab仿真工具箱Simulink混凝土搅拌运输车液压系统进行设计分析时建立系统动态仿真模型模拟液压系统工作程更反映系统中输出变量输入变量变化关系尤辅助泵调节斜盘角度系统变量泵控制系统恒速控制系统进行详细分析液压系统进步优化设计提供益鉴
关键词：混凝土搅拌运输车 拌筒 液压系统 功率键合图 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 Digital
Simulation of its Hydraulic System
Student nameFu Hao Min Class078105207
SupervisorXing Pu
AbstractThe truck mixer is a vehicle for transportation concrete It is fulfilled two actionsconveying concrete and mixing concrete These actions not only ensure the quality of the concrete but also make the conveying distance longer But in the northwest 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 rising concrete market Three important parts are studied in this thesis Firstly the helixvanes of the truck mixer are designed following the principles of the flowing state of the concrete on the helixvane 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 wordsTruck Mixer Drum Spread Hydraulic System
Mathematic Models Structure Design Helixvanes
Power Bond Graph Dynamic Characteristics Simulation
Signature of Supervisor
目 录
1绪
11混凝土搅拌车介绍 4
12课题研究背景 6
13混凝土搅拌车搅拌系统国外研究现状 7
14文研究容方法 8
2搅拌筒结构设计
21搅拌筒工作原理 10
22搅拌筒整体构成 10
23拌筒结构尺寸参数确定 11
24切割法求装载容积 13
25积分法求装载容积 14
26搅拌筒容积计算 18
27满载时拌筒重心位置 18
3驱动功率计算
31搅拌力矩曲线 19
32驱动阻力矩计算 19
33搅拌筒驱动功率计算 23
4 螺旋叶片设计仿真
41螺旋叶片螺旋角确定 24
42搅拌叶片母线方程 27
43搅拌叶片设计 29
44搅拌叶片仿真设计模态分析 33
45搅拌叶片结构应力分析 37
参考文献 43
致谢 44
附录 44
1绪
11 混凝土搅拌车介绍
商品混凝土发展根改变传统工制混凝土翻斗车卸卡车进行输送落生产方式建立起种新生产方式许施工工需混凝土专业化混凝土工厂型混凝土搅拌站集中生产供应形成混凝土制备点中心供应网混凝十工厂便应现代电子技术计算机控制生产精确配均质拌合混凝土混凝土质量提高整施丁工程起良促进作混凝土商品化生产势必混凝土厂站输送需求工间距离相应加长供应点甚远混凝土输舒巨离(输送时间)超某限度时叮燃般运输机械进行输送混凝土运输途中发生分层离析甚初撇见象严重影响混凝土质量施工允许适应商品混凝土输送发展种运送混凝土专机械—混凝土搅拌运输车(简称搅拌运输车)图11示种搅拌运输车外形基结构搅拌运输车作混凝十工厂搅拌站配套运输机械通搅拌运输车混凝土工厂搅拌站许施工工联系起混凝土输送泵配合施工现场进行接力输送完全需力中间周转混凝土连续断送施工浇注点实现混凝土输送高效全部机械化样提高劳动生产率施工质量利现场文明施工城市建设尤现场狭窄施工工更加显示出优越性着国民济发展型建筑工程现浇混凝土量需求力发展商品混凝土搅拌运输车明显社会效益适价值
搅拌运输车实际载重汽车专运载底盘安装种独特混凝土搅拌装置组合机械兼载运搅拌混凝土双重功运送混凝土时进行搅动搅拌保证输送混凝土质量允许适延长运距(运送时间)基搅拌运输车述工作特点通常根混凝土运距长短现场施工条件混凝土配质量求等情况采取列工作方式
(1)预拌混凝土搅动运输
种运输方式搅拌运输车混凝土工厂装进已搅拌混凝土运工路途中搅拌筒作约13rminf氏速转动运输运混凝土停进行搅动防止出现离析等现象运工混凝土质量控制相应增长运距种运输方式运距(运送时间)宜长应控制预拌混凝土开始初凝前具体运距时间视混凝土配道路气候等条件定
(2) 混凝土拌合料搅拌运输
种运输方式湿料干料搅拌运输两种情况湿料搅拌运输指搅拌运输车配料站混凝土配时装入水泥砂石骨料水等拌合料然运送途中搅拌筒812r min搅拌速度转动混凝土拌合料完成搅拌作业干料注水搅拌运输指配料站混凝土配分搅拌筒加入水泥砂石等干料车水箱加入搅拌水搅拌运输车驶工途中适时候搅拌筒喷水进行搅拌根工浇灌求运干料现场注水搅拌
混凝土拌合料搅拌运输预拌混凝土搅动运输进步延长混凝土输送距离(时间)尤混凝土干料注水搅拌运输混凝土送远方外种运输方式搅拌运输车代混凝土工厂搅拌工作节约设备投资相提高生产率搅拌运输车搅拌难获象混凝土工厂生产样易性均匀致混凝土混凝土质量求愈愈严格现代建筑施工中预拌混凝土搅动运输搅拌运输车工作方式
述种工作方式出搅拌运输车根工作条件需灵活应充分发挥特点配合商品混凝土生产反发展商品混凝生产工艺混凝土工厂集中搅拌延伸许搅拌运输车谓分散搅拌扩混凝土工厂服务范围般运输机械相较灵活性适应性较高生产率成现代混凝土施工中效运输工具
12 课题研究背景
着国国民济迅速发展高速公路建设城市基础建设房产开发急剧发展国家十五规划中西部开发战略背景北京申办2008年29届夏季奥运会成功带动加城市建设成变潮流
建设容量加意味着混凝土消费量加混凝土已成现代社会文明基石越越发挥着代作伴着国政府颁布终结现场搅拌混凝土条文实施 2006年起国240城市全面商品混凝土作城市中唯合理运输预拌混凝土工具混凝土搅拌运输车作显尤重
然混凝土搅拌车市场前景异常乐观国混凝土搅拌车生产薄弱环节尤基础理方面研究薄弱容忽视课题针中国重汽集团专汽车公司生产混凝土搅拌车（图12）目前存着搅拌叶片寿命短搅拌振动噪声搅拌效果出料速度理想出料残余率高等问题隐患立题开展研究国家然科学基金基流变学混凝土搅拌叶片理研究山东省然科学基金基流变学混凝土搅拌车搅拌系统设计理研究资助
图12 85LP混凝土搅拌运输车
13 混凝土搅拌车搅拌系统国外研究现状
1国方面：
1965年海华东建筑机械厂引进国第台混凝土搅拌车国混凝土搅拌车开发生产始二十世纪八十年代初期开始基引进散件组装者通技贸方式引进技术生产部分零部件引进相结合生产制造模式1982年开始企业相继引进国外先进生产技术20年发展产品国产化率断提高产量提高产品系列形成3 m34 m35 m36 m38 m310 m312 m3等品种8 m3正逐渐淘汰着10 m312 m3甚更容积发展整机性国外相定差距国生产企业混凝土搅拌车搅拌系统研究引进消化国外技术者仿制国外产品开发少理方面研究较匮乏国企业生产测绘技术引进甚搅拌叶片生产安装程中局部敲硬性整合现象屡见鲜然国高校领域进行研究武汉理工学西安建筑科技学等搅拌筒进行设计绘制搅拌叶片设计数值模拟研究少
2国外方面：
19世纪40年代出现蒸汽动力源木制面体拌筒落式搅拌机19世纪80年代钢铁件代木板20世纪初开始改良圆柱形搅拌筒1926年美国生产出搅拌容积3m3第台混凝土搅拌车早期搅拌叶片般采阿基米德螺旋线1965年日开始采数螺旋线设计制造搅拌叶片基础局部叶片螺旋角进行修正逐渐形成现种梨形拌筒（前部分圆锥形中间部分圆柱形）混合螺旋线搅拌叶片混凝土搅拌车2000年美国CHRISTENSON RONALD E原搅拌筒基础底锥添加辅助搅拌叶片改进传统搅拌叶片2005年澳利亚KHOURI ANTHONY JAMES采两条螺旋钢板焊接作筒壁合成树脂作外筒壁改进传统三段式搅拌筒种搅拌筒制造起较困难年澳利亚VULCAN美国马克西姆等公司推出超长搅拌筒前卸式搅拌车拌筒前锥加长架驾驶室方驾驶室前方出料成搅拌车市场快速增长产品搅拌叶片设计然承数螺旋线叶片设计方法
目前国外搅拌设备研究逐渐着功动监控样化成套化发展单双卧轴式搅拌机振动式搅拌机强制式搅拌机种混凝土搅拌楼等搅拌车研究更倾装技术耐磨材料研究针国外现状文改变传统搅拌叶片母线采螺旋线方程搅拌叶片搅拌筒间连接方式安装参数改善提出限元软件搅拌叶片进行数值模拟参数优化试验验证理方法行性
14文研究容方法
1研究目
通搅拌叶片设计分析找出搅拌叶片薄弱环节搅拌叶片进行改进延长搅拌叶片寿命提高出料速度降低出料残余率降低生产成达更搅拌出料效果
2研究意义
辆混凝土搅拌车售价40～80万间中混凝土搅拌系统造价约10万元均3年左右告报废混凝土搅拌输送车搅拌卸料作搅拌装置—搅拌筒完成搅拌叶片更关键中关键搅拌叶片性坏直接决定搅拌运输车性进影响着基础建设质量研究搅拌出料程叶片磨损提高搅拌叶片寿命提高叶片搅拌质量具重济效益社会效益
充分文件检索实际调研表明解螺旋叶片出料机理分析设计搅拌装置基础生产具更搅拌性降低混凝土质量基础击响应决效率高液压系统搅拌运输车传动系统设计关键
搅拌运输车搅拌筒具搅拌卸料功拌筒部特两条连续螺旋叶片工作时形成螺旋运动推动混凝土搅拌筒轴切产生复合运动结果两条叶片螺旋曲线形式结构直接影响搅拌筒工作性文应静力学运动学原理阐述螺旋叶片工作原理技术参数进行理分析螺旋叶片结构设计提供理
搅拌筒搅拌运输车运输混凝装载容器搅拌混凝土工作装置设计搅拌筒结构设计基础包括容积计算外形尺寸确定搅拌筒效容积满载时重心位置计算文搅拌筒进行设计
螺旋叶片参数直接影响搅拌筒搅拌卸料性目前应搅拌运输车拌筒叶片螺旋面形式正螺旋面圆锥数螺旋面两种文搅拌筒螺旋叶片曲线参数选择展开进行计算加搅拌系统仿真设计运动模拟
2搅拌筒结构设计
搅拌运输车搅拌筒绝部分采梨型结构通支承装置斜卧机架绕轴线转动搅拌筒方筒口分通进出料装置进行装料卸料图21外部结构图整搅拌筒壳体变截面称双锥体外形似梨型底段锥体较短端面封闭焊接着法兰通连接法兰螺栓减速器联结段锥体渡部分条环行滚道焊接垂直搅拌筒轴线面圆周整搅拌筒通连接法兰环形滚道顷斜卧置固定机架减速器壳体支承滚轮组成三点支承结构减速器带动稳绕轴线转动搅拌筒滚道圆周部通常设钢带护绕限制搅拌筒汽车颠簸行驶时跳动机架水框架前台台门形支架组成搅拌装置部分组装面形成整体通水框架载运底盘梁螺栓连接起
21搅拌筒工作原理
搅拌筒工作原理图211 说明图通搅拌筒轴线垂直剖面示意图中(a)(b)剖开搅拌筒两部分斜线代表螺旋叶片 螺旋升角搅拌筒轴线底盘面夹角设定图a示方正图b示方反工作时搅拌筒绕身轴线转动混凝土筒壁叶片摩擦力粘着力转动筒壁圆周带起达定高度必重G作克服述摩擦力聚力翻跌滑移搅拌筒连续转动混凝土断提升滑跌运动中时受筒壁叶片确定螺旋形轨道引导产生搅拌筒切轴复合运动混凝土直推移螺旋叶片终端
搅拌筒做图a示方正转动时混凝土叶片连续断推送搅拌筒底部时达筒底混凝土势必搅拌筒端壁顶推翻转回样述运动基础增加混凝土层轴翻转运动达搅拌筒混凝土进行充分搅拌目
搅拌筒做图b示方 反转动时叶片螺旋运动方相反时混凝土叶片引导搅拌筒口方移动直筒口卸出达卸料目
图211搅拌工作原理
22搅拌筒整体构成
混凝土搅拌车汽车底盘混凝土搅拌运输专装置组成国生产混凝土搅拌运输车底盘采整车生产厂家提供二类通底盘专机构包括取力器搅拌筒前支架减速机液压系统搅拌筒操机构清洗系统等
工作原理通取力装置汽车底盘动力取出驱动液压系统变量泵机械转化液压传定量马达马达驱动减速机减速机驱动搅拌装置混凝土进行搅拌
取力装置
国产混凝土搅拌运输车采车发动机取力方式取力装置作通操取力开关发动机动力取出液压系统驱动搅拌筒搅拌筒进料运输程中正旋转利进料混凝土进行搅拌出料时反旋转工作终结切断发动机动力联接
液压系统
取力器取出发动机动力转化液压（排量压力）马达输出机械（转速扭矩）搅拌筒转动提供动力
减速机
液压系统中马达输出转速减速传搅拌筒
操机构
（1）控制搅拌筒旋转方进料运输程中正旋转出料时反旋转
（2）控制搅拌筒转速
搅拌装置
搅拌装置搅拌筒辅助支撑部件组成搅拌筒混凝土装载容器转动时混凝土叶片螺旋方运动断提升翻动程中受混合搅拌进料运输程中搅拌筒正转混凝土叶片里运动出料时搅拌筒反转混凝土着叶片外卸出叶片搅拌装置中部件损坏严重磨损会导致混凝土搅拌均匀外叶片角度果设计合理会混凝土出现离析
清洗系统
清洗系统作清洗搅拌筒时运输途中进行干料拌筒清洗系统液压系统起冷作
23拌筒结构尺寸参数确定
搅拌筒搅拌运输车运输混凝土装载容器搅拌混凝土工作装置设计基求足够效装载容量满足规定搅拌装卸料性结构适应运载底盘运输中搅拌工作特点具适寿命(耐磨性)搅拌筒设计分设计金属结构设计两部分设计金属结构设计基础节介绍拌筒设计
图23搅拌筒截面图
搅拌筒斜置安装运载底盘结构尺寸受运载混凝土容积选底盘结构尺寸保证运送混凝土质量等素影响搅拌筒斜置角α混凝土表面搅拌筒轴线夹角α0前锥锥角α1α2时运输车必须保证坡度14路面行驶出料口面坡方时产生外溢取
根中华民国建筑工业行业标准搅拌筒斜置角α取值参表23
表23
根文献形状参数化参数r(搅拌筒半径根交通法规求Y2等125m)
进料口半径取值范围250310mm
中圆长度结合搅拌筒额定容积确定
前半锥角
半锥角
24切割法求装载容积
图24混凝土搅拌输送车搅拌筒侧面图圆柱圆台球缺结合成筒体搅动程中进料口出料口间高度AB叶片混凝土拌合料挡住会AB处流出混凝土拌合料理想流体应B点形成水面搅拌筒中心线水面间成倾角a样混凝土拌合料搅拌筒构成种特殊形状体积
图24
目前关资料介绍该容积计算均采切割法切割法根图纸定尺寸例作图垂直搅拌筒轴线混凝土拌合料实体切成干厚度B薄片断面积Ai成弓形(图241)簿片体积BAi加起容积切片越容积计算越精确然切仅似值
图241
根图23写出计算方程
搅拌筒混凝土弓形截面F(x)方程
式中
搅拌筒中混凝土效容积：
25积分法求装载容积
求出图24五部分混凝土拌合料搅拌筒占体积推导出图25(粗实线包围部份)三种形状体积计算公式搅拌筒段混凝土拌合料体积计算
A B C
图25
VaVbVc表示三段体积图25 A圆柱截段(D代表直径)图25 B圆锥截段(D代表锥体底直径)图25 C球缺截段(R1代表球半径)
面分三种体积计算公式
（1）Va计算公式
已知代
（2）Vb计算公式
根图251推出中：
（h圆锥体顶点PMN距离）
（S1圆锥截段弓形底面积）
（S2MN截面积）
计算分三种情况
a正值
式中
b
c
图251
（3） Vc计算公式
根右图252求Vc需知道R
Haβ值根公式：
数便求出S1S2：
图252
（4） 根图253计算V1
图253
（5） 根图254计算V2
图254
（6）根图255计算V3
图255
26搅拌筒容积计算
搅拌运输车梨形搅拌筒容积Vj设计装载容积V存关系
V公称搅动容量运输车运输预拌混凝土捣实体积
混凝土拌合料搅拌运输值运输车置水位置搅拌筒容纳全部未搅拌配料(包括水)充分搅拌时产生外溢生产匀质混凝土捣实体积
Vj搅拌筒容积
27满载时拌筒重心位置
图27
图27示混凝土截面II处弓形设微分段重心G位置
段锥体重心：
总重心：
3驱动功率计算
31搅拌力矩曲线
混凝土搅拌程力矩曲线变化规律图31示：
图31搅拌力矩曲线
0~1：加工工序搅拌筒1418rmp正转约10min加料时间里搅拌筒驱动力矩着混凝土断加入逐渐增加满时力矩反略降
1~2：运料工序卸料点搅拌输送车停驶搅拌筒运拌状态制动转入1418rPm反转卸料工况搅拌筒驱动力矩反转开始极短时间陡然升然迅速跌落
4~5：卸料工序搅拌筒继续1418rPm速度反转驱动力矩混凝土卸出逐渐降
5~6：空筒返回搅拌筒加入适量清水返程行驶中搅拌筒作3rPm返转动进行清洗达混凝土工厂排出污水准备循环
32驱动阻力矩计算
搅拌筒驱动阻力矩拌筒支承系统摩擦阻力矩拌筒搅拌阻力矩组成拌筒搅拌阻力矩难计算
1） 积分公式计算方法
a拌合料筒壁间摩擦力矩拌合料筒壁搅拌叶片间单位摩擦力f
式中k1——粘着系数kNm2
k2——速度系数kNm2
V——拌合料速度
s——混合料坍落度
式中：
b拌合料搅拌叶片间摩擦阻力矩
图32螺旋叶片断面投影
图32拌筒螺旋叶片端面投影取半径r该半径应叶片螺旋开角k(似认应r处螺旋开角均等中径螺旋开角)
V2——拌合料搅拌螺旋叶片间相滑移速度
式中：R1——搅拌螺旋叶片断面投影半径
R2——搅拌螺旋叶片断面投影半径
c流动阻力矩
微元面积
设混凝土单位均流动阻力系数p取微元面积法阻力
周阻力搅拌筒轴线阻力矩
d筒体转动引起偏载搅拌筒阻力矩
见图321拌合料拌筒搅拌时拌合料受筒壁搅拌叶片间摩擦阻力矩作拌合料转动方提升重心偏转动侧出现偏心距e拌筒运动产生阻力矩e值精确确定目前困难拌筒结构关外拌合料性质关采取先似计算实验验证方法确定拌合料说受三力矩作：偏心力矩简体摩擦力矩叶片摩擦力矩力矩衡条件：
图321搅拌筒偏载示意图
简体说受拌合料偏心距产生阻力矩作数值等
2）Lieberherr验公式
实验测：
式中：r——偏心距般取01mF——混凝土重量
33搅拌筒驱动功率计算
求拌筒搅拌阻力矩根传动系统总效率拌筒支撑系统摩擦阻力矩拌筒转速n求出搅拌筒驱动功率N(kw)
式中：——搅拌筒支撑机构克服摩擦阻力矩般取40005000Nm
——搅拌筒搅拌阻力矩
——机械效率般0809
C——考虑峰值影响系数1214
n——转速rpm
设：搅拌筒转速12 rpm时设混凝土重量2400搅拌筒实际容积5计算计算出搅拌筒驱动功率：
搅拌筒驱动功率般搅拌车发动机中直接取力计算搅拌车发动机功率时搅拌筒驱动功率基础加汽车驱动功率爬坡功率等
4螺旋叶片设计仿真
搅拌运输车搅拌筒搅拌卸料等工作性部特两条螺旋叶片推动混凝土搅拌筒轴切产生复合运动结果搅拌叶片螺旋曲线直接影响搅拌运输混凝土性设计中鉴国车辆道路右侧行驶规定搅拌运输车搅拌筒旋转方面车尾时针旋转时进料搅拌搅动逆时针旋转时出料搅拌筒两条螺旋叶片应互错180度左旋螺旋叶片图41
母线(直线曲线)绕轴线作匀速圆周运动时轴线方作匀速变速直线运动该母线运动轨迹形成等螺距变螺距螺旋面母线直线形成直纹螺旋面母线曲线形成非直纹螺旋面搅拌运输车中常螺旋面直纹正螺旋面(母线轴线正交)直纹斜螺旋面(母线轴线斜交)两种螺旋面圆柱面圆锥面该螺旋面交线分称圆柱螺旋线圆锥螺旋线螺旋线切线圆柱面圆锥面母线间夹角称螺旋角β表示
图41螺旋叶片部结构
41螺旋叶片螺旋角确定
圆锥面(圆柱面)螺旋面相交螺旋线螺旋角设计拌筒螺旋叶片结构前螺旋叶片螺旋角确定显格外重
a螺旋角表示
图411出锥柱螺线视图壁展开图螺线意点M
应投影展开位置mM表示中M点面投影m位置角圆锥段圆锥面展开面扇形面扇形角εM点展开面位置角OM
图411螺旋线展开图
述关系知：
设螺线点N相应位置参量N点M限接时候直线MNM点切线τ
螺旋角满足：
b外圆锥(圆柱)螺旋角关系
斜螺旋面意条母线n分锥外锥相交点12外锥半锥角分θ1θ2原点建立坐标系n线x轴夹角µ见图412
图412螺旋线转面投影图
设母线n绕Z轴旋转限角达母线位置线外锥分相交点1’2’Z轴分n组成两截面转面重叠投影图412知：
设P1P2分点1点2螺旋角出
锥
外锥：
螺旋面圆锥面(圆柱面)产生螺旋线螺旋角间关系式
进行分析时常会列种情况：
42搅拌叶片母线方程
搅拌叶片前锥锥部分采数螺旋线母线方程：
中螺旋角初始极径半锥角螺旋转角
定值时螺旋线等角数（圆锥）螺旋线变量时该螺旋线非等角数螺旋线
中圆搅拌叶片采圆柱螺旋线母线方程：
中圆柱底半径螺旋转角螺旋角
基PROE水泥搅拌筒叶片螺旋曲线设计筒体前锥锥采具等升角数螺旋叶片圆柱段采等升角阿基米德螺旋叶片时保证搅拌均匀出料干净前锥螺旋角设计60°锥螺旋角设计≥75°
图42示螺旋线方程：
式中 ——螺旋线起点极径
——极径
θ——半锥角
Ψ——极径坐标系xoy投影y轴夹角圆锥数螺旋线螺旋转角
β——圆锥数螺旋线切线圆锥母线夹角圆锥数螺旋线螺旋角
图421示圆柱阿基米德螺旋线方程
式中 R——圆柱半径
Ψ——螺旋转角
β——螺旋角
图42 图421
43搅拌叶片设计
搅拌运输车搅拌筒两条螺旋叶片搅拌运输车设计重部件结构形状搅拌运输车进出料性混凝土搅拌质量定影响目前设计搅拌运输车螺旋叶片采斜圆锥数螺旋面设计中空间螺旋面叶片分段展开成面图形制造中根设计面图形料锻压成型焊接搅拌筒壁叶片展开成面图形准确程度搅拌运输车性达求重素空间螺旋面理展开曲面制造工艺需常常采似展开法加处理设计时采制图中三角形法原理计算机空间斜圆锥数螺旋面叶片进行展开计算
螺旋面理展开曲面制造工艺求常采似展开法进行处理满足制造求设计中利空间叶片第i点第i十1两等分点间段叶片似作梯形图43示算出第i点第i+1两等分点间叶片根部顶部斜圆锥数螺旋线点CBDA坐标值根空间意两点间距离公式出图中意两点间距离ABBCCDDADB
第i点第i+1两等分点间段叶片展开通计算机进行循环计算然利三角形法整螺旋叶片展开螺旋叶片设计中两等分点间间隔控制定范围展开螺旋叶片面图达定精度求
图43叶片顶部 叶片根面
设计三段式梨形搅拌筒外形尺寸变前提进行搅拌筒外形优化暂考虑根搅拌叶片三段拟合成特点分前锥中圆锥叶片采取型线规律
图431非等变角数螺旋线正视图右视图
图中标记AB处段叶片拟合接合点
B(mm)
前锥
380
中圆
380
锥
表43搅拌叶片基设计参数
知道外螺旋线方程软件中绘制出外螺旋线图形然利扫略功做出搅拌叶片实体模型图432示
图432叶片实体模型
锥
中圆
前锥
螺旋线规律
螺旋角表达式
螺旋线规律
螺旋角表达式
螺旋线规律
螺旋角表达式
非等变角数螺旋线
等变角递增圆柱螺旋线
非等变角数螺旋线
等变角递减
数螺旋线
等角圆柱螺旋线
等变角递减数螺旋线
底部中圆接口处离散点中间等角数螺旋线
等角圆柱
螺旋线
顶部中圆接口处离散点中间等角数螺旋线
表431 搅拌叶片设计规律参数
44搅拌叶片仿真设计模态分析
计算机仿真数学模型进行试验研究计算机仿真具周期短投入少避免实际试验承担成浪费试验风险危险特数计算更显出优越性
计算机仿真作新实验研究方式实际试验研究提供参考思路实验研究计算机仿真研究相结合相辅相成取长补短课题研究非常利
理研究基础初步设计搅拌系统进行数值模拟仿真面截图基UG建立图示叶片罐总成装配模型通UG仿真功实现叶片罐运动仿真
文采85LP混凝土搅拌车模型进行研究图示
中图441443搅拌筒段图图444搅拌叶片造型图图445447实体建模图图448运动仿真图
图 44搅拌系统尺寸图
建模程：
图441前锥 图442中柱图
图443锥 图444 搅拌叶片
图445 前支撑 图446 连接法兰
图447搅拌罐三维实体装配模型
图448 运动模拟
模态分析机械结构动力学中种极重分析方法 线性定常系统振动微分方程组中物理坐标变换模态坐标采限元法形成系统离散数学模型 质量矩阵刚度矩阵方程组解耦成组模态坐标模态参数描述独立方程便求出系统模态参数方法模态分析 搅拌叶片前六阶振型图示
第1阶模态阶横弯曲振动搅拌叶片右侧振幅较左端变形较第2阶模态阶振动叶片左端振幅叶片中部产生弯曲应力第3阶模态叶片结构二阶横弯曲出现扭转弯曲复合变形 叶片中部振幅较第4阶模态叶片结构二阶弯曲出现叶片水面左右扭转叶片中部变形量较第 5 阶第 6 阶模态叶片结构方均出现范围弯曲扭转叶片中部变形量较局部振型表明叶片部位刚度存均匀现象混凝土搅拌车搅拌程中受新拌混凝土方击作 类载荷易激发叶片结构弯曲模态路行驶时 路面凹凸叶片承受更非称载荷 时易激发叶片结构扭转模态 搅拌叶片弯曲扭转振动结构动态特性表现形式
45搅拌叶片结构应力分析
ANSYS限元计算形状复杂受力情况复杂零件化分限数目单元分计算单元受力变形情况然单元整合起形成整零件受力变形图
螺旋叶片搅拌工况进行应力变形分析受力变形列图示：
图45 等角搅拌叶片应力图
图451 等变角搅拌应力图
图452 非等变角a搅拌应力图
图453非等变角b搅拌叶片应力图
图454 非等变角c搅拌叶片应力图
图455 等角出料叶片应力图
图456 变等角出料叶片应力图
图457 非等角a出料叶片应力图
图458 非等角b出料叶片应力图
图459 非等角c出料叶片应力图
综合述分析：等角等变角非等角螺旋叶片应力应变情况表45示：
表45等角等变角非等变角螺旋叶片应力应变
表知作非等角数螺旋叶片压力变形明显种数螺旋叶片压力变形值正转搅拌反转卸料时搅拌叶片应力值远远低材料屈服应力361MPa叶片应力越摩擦力越磨损越严重变形越振动更严重时变形搅拌叶片形状改变达预期搅拌出料效果见非等变角数螺旋叶片明显优种数螺旋叶片
参考文献
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[8]田利芳混凝土搅拌运输车结构设计液压系统动态仿真西安建筑科技
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[9]王明庆前端卸料搅拌输送车应推广 建筑机械 1988(12)
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Standards and Technology J Res Natl Inst Stand Technol Volume
106 Number 2 March–April 2001 ( 391–399)
[12] M DI PRISCO L FERRARA F MEFTAH Mixed mode fracture in plain
and reinforced concrete someresults on benchmark tests
International Journal of Fracture 103 127–148 2000
致谢
文导师邢普博士精心指导完成作者点进步倾注邢老师番心血教诲谨致衷心感谢
付昊旻
2011年5月
附录A
部分程序源代码
NUMBERr(5)h(4)bt(3)bt1(3)btn(3)ijststm(3)k(3)a1a3pp1p3stn1 1定义变量 ENTITYaxps1(1021)ps2(1021)m(4)g(4)sl(6)pt(5)pt0(2)b(9)SPLN(2)
ln(10)EN(K)CSYS1CSYS2CSYS3
pds1 2生成输入参数话框
＇前锥端半径＇r(1)
＇前锥高度＇h(1)
＇前锥螺旋角＇bt(1)
＇前锥螺旋角＇bt1(1)
＇前锥螺旋转角＇k(1)
＇中圆半径＇r(2)
＇中圆高度＇h(2)
＇中圆螺旋角＇bt(2)
＇中圆螺旋角＇bt1(2)
＇中圆螺旋转角＇k(2)
＇锥端半径＇r(3)
＇锥锥面段数＇j
＇锥高度＇h(3)
＇锥前锥面高度＇h(4)
＇锥前锥面端半径＇r(4)
＇锥锥面端半径＇r(5)
＇锥螺旋角＇bt(3)
＇锥螺旋角＇bt1(3)
＇锥螺旋转角＇k(3)rsp
JUMPpds1stop1rsp
axLINE(pt0(1)POINTO00)(pt0(2)POINT00600)3生成罐体
g(1)LINE(pt(1)POINTr(1)00)(pt(2)POINTr(2)0h(1))
g(2)LINEpt(2)(pt(3)POINTr(2)0(h(1)+h(2)))
IFTHENj2
g(3)LINEpt(3)(pt(4)POINTr(4)0(h(1)+h(2)+h(4)))
g(4) LINEpt(4)(pt(5)POINTr(5)0(h(1)+h(2)+h(3)))
m(4)REVSRFg(4)AXISax0360
ELSEIFj1
g(3)LINEpt(3)(pt(4)POINTr(3)0(h(1)+h(2)+h(3)))
ENDIF
m(1)REVSRFg(1)AXISax0360
m(2)REVSRFg(2)AXISax0360
m(3)REVSRFg(3)AXISax0360
a1ATANF((r(2)r(1))h(1))前锥半锥角
4计算基参数
a3ATANF((r(3)r(2))h(3))锥半锥角
DOLOOP1i1200
pSINF(i*1802040)+i2040
btn(1)bt(1)(bt(1)bt1(1))*p
p1(r(2)r(1))h(1)*COSF(a1)*COSF(btn(1))SINF(btn(1))
stm(1)i*k(1)200
LOOP1
DOLOOP2i200390
stm(2)k(1)+(i200)*k(2)190
LOOP2
DOLOOP3i3901020
pSINF(i*1802040)+i2040
btn(3)bt(3)(bt(3)bt1(3))*p
p3(r(3)r(2))h(3)*COSF(a3)*COSF(bt(3))SINF(btn(3))
stm(3)k(1)+k(2)+(i390)*k(3)630
LOOP3
i1
STR15计算曲线点坐标
st(i1)*stm(3)1020
IFTHENst
ycr(1)*EXPF(p1*st)*SINF(st*180314159)
zcr(1)*h(1)(r(2)r(1))*(EXPF(p1*st)1)
ELSEIFstm(1)
ycr(2)*SINF(st*180314159)
zcr(2)*COSF(bt(2))SINF(bt(2))*(ststm(1))+h(1)
ELSEIFstm(2)
ycr(2)*EXPF(p3*(ststm(2)))*SINF(st*180314159)
zcr(2)*h(3)(r(3)r(2))*(EXPF(p3*(ststm(2)))1)+h(1)+h(2)
ENDIF
ps1(i)POINTxcyczc6生成螺旋线
ps2(i)POINTxcyczc
stn1 stm(1)16
ii+1
IFst
sl(2)SPLINEps2(1(i1))
b(1)POINT50000
ln(1)LINEPS1(1)b(1) 生成条筒底准备扫掠母线
L10生成前锥螺旋面
KK
IDENT＇pick Guide Curve＇+ISTR(K)ENT(K)sl(1)选择引导曲线
IFK1JUMPL20
JUMPL10
L20
KK+1
IDENT＇Pick Genertor Curve＇ENT(K)ln(1)选择母线
7扫掠曲面
BSURFSEPSRFTRACRVENT(1)GENCRVENT(2)IFERR
IFst
sl(4)SPLINEps2((istm(1)+16)(i48))
ln(2)LINEps1(istm(1)+16)ATANGLK(1)180
ln(3)LINEps1(istm(1)+16)ATANGLa1
CSYS1CSYSps1(istm(1)+16)ln(3)
b2POINT00500
ln(4)LINEps1(istm(1)+16)b(2)生成条中圆准备扫掠母线
b(3)POINT000
CSYS2CSYSb(3)ln(1)
SPLN(1)SPLINEps1(stm(1))TANTOsl(1)ps1((istm(1)+16)TANTOsl(3)
L30生成渡部分(前锥中圆)乔接面
KK
IDENT＇pick Guide Curve＇+ISTR(K)ENT(K)SPLN(1)选择引导曲线
IFK1JUMPL40
JUMPL30
L40
KK+1
IDENT＇Pick Genertor Curve＇ENT(K)ln(4)选择母线
生成扫掠曲面
BSURFSEPSRFTRACRVENT(1)GENCRVENT(2)IFERR
L50生成圆柱部分螺旋面
KK
IDENT＇pick Guide Curve＇+ISTR(K)ENT(K)sl(3)选择引导曲线
IFK1JUMPL60
JUMPL50
L60
KK+1
IDENT＇Pick Genertor Curve＇ENT(K)ln(4)选择母线
生成扫掠曲面
BSURFSEPSRFTRACRVENT(1)GENCRVENT(2)IFERR
IFst
sl(6)SPLINEps2((istm(2))+48)i)
ln(5)LINEps1(istm(2)+48)ATANGLk(2)+k(1)360
ln(6)LINEps1(istm(2)+48)ATANGLa3
CSYS3CSYSps1(istm(2)+48)ln(6)
b(4)POINT00500
ln(7)LINEps1(istm(2)+48)b(4) SPLN(2)SPLINEps1(istm(2)+48)TANTOsl3(1)ps1(i48)TANTOsl(5)
L70生成渡部分乔接线
KK
IDENT＇pick Guide Curve＇+ISTR(K)ENT(K)SPLN(2)选择引导曲线
IFK1JUMPL80
JUMPL70
L80
KK+1
IDENT＇Pick Genertor Curve＇ENT(K)ln(7)
生成扫掠曲面
BSURFSEPSRFTRACRVENT(1)GENCRVENT(2)IFERR
L90生成锥部分螺旋面
KK
IDENT＇pick Guide Curve＇+ISTR(K)ENT(K)sl(5)选择引导曲线
IFK1JUMPL100
JUMPL90
L100
KK+1
IDENT＇Pick Genertor Curve＇ENT(K)ln(7)
生成扫掠曲面
BSURFSEPSRFTRACRVENT(1)GENCRVENT(2)IFERR
BLANKaxgptpt0ps1(1(i1))ps1(1(i1))
结束处理
stop1
HALT
根螺旋线方程参数变量t出前锥数螺旋线方程：
t0 n109*t*pi() r0329113
l1589 m8136 rr0*exp(sin(l)tan(m)*n)
xtr*sin(l)*cos(n*360(2*pi()) ytr*sin(l)*sin(n*360(2*pi())) ztr*cos(l) xt1r*sin(l)*cos(n*360(2*pi())) yt1r*sin(l)*sin(n*360(2*pi())) zt1r*cos(l)
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