混凝土搅拌车罐体的计算机辅助设计及有限元分析

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混凝土搅拌车的结构主要有汽车底盘、搅拌装置两部分。汽车底盘为运载和罐体提供动力，搅拌装置则对混凝土进行装载和搅拌，罐体为搅拌装置的重要组成部分。随着用户使用要求的不断提高，制造商在激烈竞争下提高产品质量、降低生产成本的需求日益凸显。因此，对罐体多样化、通用化和仿真探究势在必行。
　　本文将CAD/CAE技术有效地结合起来，使用CAD实现后锥为单锥或双锥的混凝土搅拌车罐体的参数化设计，通过CAE分析其仿真评估结果对罐体选材及几何模型优化的CAD设计提供重要依据。通过CAD/CAE技术以计算机辅助设计代替传统经验设计，改善以往产品重复设计的单一模式，使结构设计的合理性更容易在试制前得到验证，可实现设计—仿真评估—再设计地有效循环，极大提高设计者设计效率与设计准确性，减少设计周期，降低设计成本。本课题以增设斜节的混凝土搅拌车罐体为研究对象，主要从下列几个方面进行了研究分析：
　　（1）介绍了混凝土搅拌车罐体的工作原理和物料出料机理。本文研究的混凝土搅拌车罐体筒体由后锥、斜节、前锥和中间圆柱筒体四部分焊接而成，突破了以往三部分组成的结构。增设斜节可将罐体的重心下降，增加整车平稳性。通过物料出料机理，研究了增设斜节结构下，罐体的有效下滑临界线。
　　（2）创建了筒体和叶片的数学模型。本文在设计罐体筒体和螺旋叶片时，以罐体和螺旋叶片母线的结构参数为设计参数，推导出新结构下筒体和叶片的数学计算公式，建立编程所需的数学模型。
　　（3）研究了参数化建模的二次开发过程。本文以后锥、斜节、前锥的小端直径、螺旋角和高度，圆柱直径、两端螺旋角和高度，各锥段叶片安装角度及叶片高度为设计参数，在设计系列化产品时，仅需键入相关参数就能获得不同尺寸的产品。在混凝土搅拌车罐体的参数化设计中，利用了UG二次开发工具UG/Open和C语言编译平台。具体方法是根据用户使用要求使用UG/Open MenuScript、UG/Open UIStyler进行菜单脚本和对话框设计；根据数学模型用Grip进行编程，并使用UG/Open API调用Grip程序，将API和Grip相结合；在C语言平台下经编译、链接，最终生成带有用户自定义位图文件的参数化设计界面。
　　（4）进行有限元分析并得出结论。将UG建好的几何模型导入ANSYSWorkbench中，利用静力学模块对其在各个工况（满载、制动和卸料工况）下进行有限元分析并对设计结果进行评估，为搅拌装置的进一步优化和设计提供理论依据。通过对本论文研究对象的分析结果可知，罐体在制动工况下所受应力最大，变形也最大，校核其强度和刚度，结果表明当前设计的罐体满足强度和刚度要求。

著录项

作者
李庭庭;
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作者单位

内蒙古科技大学;

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授予单位内蒙古科技大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名高耀东;
年度 2015
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 U469.65;
关键词
混凝土搅拌车; 有限元分析; 计算机辅助设计; 汽车底盘; 罐体多样化;

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