真空搅拌机技术及设计结构说明

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1、真空磁传动搅拌机概述： 真空磁传动搅拌机在设计充分考虑到客户的各种功能需求。 1.产品采用将磁传动搅拌机安装在真空罐上，凭借磁传动搅拌机的静密封结构原理，确保搅拌器运转时严格密封、达到零泄漏； 2.与真空系统连接起来抽真空，使被搅拌的物料或介质处在真空环境中被搅拌混合，达到理想的、纯粹的搅拌工艺效果； 3.适用于在真空环境中的液-液以及固-液的搅拌、混合、溶解、传质、扩散、化学反应等工艺。 ●真空磁传动搅拌机特点： 将多项技术元素整合设计,通过成熟的磁传动搅拌机技术，能高度确保真空搅拌机的抽真空的严格密封的要求。 ●其他方面： 1.运用的高效节能型轴流桨叶

2、技术，非常适合中、低粘度的介质的真空搅拌； 2.采用各种要求的螺带搅拌器，非常适合中、高粘度的介质的真空搅拌。 ●真空搅拌机结构示意图： 首先收集相关资料了解国内外研究现状并翻译相关英文资料，在了解基本资料后进行方案总体设计，关键数据计算完成后开始总装配图及主要零件图制，对关键零件进行设计校核后进行三维建模、运动仿真。 搅拌机构的构成及各部分作用 图2.1 型真空注型机搅拌机构 我设计的型真空注型机搅拌机构由直流马达、减速机、同步带轮、盖板底板、轴、接头、连杆及板组成。其中直流马达通过减速机将动力传给带轮1，带轮1经过皮带传给带轮2，带轮2通过轴传给接头

3、，接头通过连杆将动力传给板进行搅拌。 图2.1就是对型真空注型机搅拌机构结构分析后得到的型真空注型机搅拌机构。 运动部件设计及校核 同步带传动设计与校核 确定设计功率 考虑载荷性质和每天运转的时间等因素，设计功率要比要求传递的额定功率要大，即 （1.1） 式中 P——传递的额定功率，kW； ——工作情况系数。

4、 液体搅拌机的工况系数=1.6 （普通工作时间10~16小时），所选电机功率W 由公式1.1得到设计功率kW 选取同步带型号 图3.1同步带选型图 由上图根据设计功率（32W）和小轮转速（120）确定选XL型。 表1-1 同步带主要参数 由表1-1得到XL型同步带节距为5.08mm。 确定带轮节圆直径 XL型带轮最小齿数，所以初步取齿数。 故小带轮节圆直径 mm 带速m/s 传动比 大带轮齿数 大带轮节圆直径mm 确定中心距a 初定中心距 代入节圆直径得 即 取为110mm 初定带的节线长度

5、 mm 实际中心距mm 初张紧力的校核 基准额定功率kW 带宽mm 作用在轴上的力 N 切边长 mm 挠度mm 载荷N 查阅机械手册 N 故满足条件 搅拌器轴的校核 ① 画出轴的力学模型图 分析结构可知：此轴主要受扭转力矩的作用，轴向力很小，忽略不计。 ② 作用在轴上的力 由于此轴上安装的搅板，搅动一种特殊的液体，此液体给板一个作用力并传递给轴。经查找资料类比可得轴所受的转矩T’是5200NM,所以T=5200NM. ③ 画扭矩图 ④ 校核轴的强度 ⑴由此结构可知危险

6、截面在Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ上 由于此轴的材料为Q235，其需用切应力,所以安全。 ⑵因轴又细又长，为保证其能正常工作，应保证轴的角度应变率也应在一定的范围内。 而需用角度变化率，所以能正常工作。 UG三维建模及其装备 机械产品从设计到成品面向市场的过程，往往需要经历“设计样机制造、测试评价、修改、产品”这一耗时的过程。如何加速新产品的开发过程，并在新产品投产之前有一个有效的手段来检验新产品的性能和适应性，以避免投产后的失败，这是工程技术人员追求的目标。三维实体模型就是设计者进行实时形象的分析设计，模拟实验，预测结果的虚拟样机。 目前二维绘图软件的使

7、用相当普遍，这主要是由于工程设计上传统的绘图习惯，从设计的观点看，人们头脑中所构思的设计对象是三维实体，用二维图形表示三维物体有许多局限性，随着三维图形技术的发展，在三维模型的基础上可以进行装配、干涉检查、有限元分析，运动分析等高级的计算机辅助工作。随着计算机硬件的、技术的发展，二维绘图将很快被三维实体造型所代替。 型真空注型机搅拌机构设计大部分还是二维图形设计，难以实现参数化、系列化，难以实现整机分析和计算，图形数据难以为后续工程应用。因此，本文对型真空注型机搅拌机构三维实体模型的设计是利用基于特征的三维绘图软件UG来实现的。 UG软件简介 UG现在叫做NX,它是一个三维设计软件，主要

8、用于汽车和机械行业，在航空领域也有部分企业在使用。相似软件还有catia、proe等 EDS公司的Unigraphics NX是一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。Unigraphics NX为设计师和工程师提供了一个产品开发的崭新模式，它不仅对几何的操纵，更重要的是团队将能够根据工程需求进行产品开发。Unigraphics NX能够有效地捕捉、利用和共享数字化工程完整过程中的知识，事实证明为企业带来了战略性的收益。 来自 UGS PLM 的 NX 使

9、企业能够通过新一代数字化产品开发系统实现向产品全生命周期管理转型的目标。 NX 包含了企业中应用最广泛的集成应用套件，用于产品设计、工程和制造全范围的开发过程。 如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。 NX 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。 NX 可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。 NX 建立

10、在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率来驱动产品革新。 NX 独特之处是其知识管理基础，，削减成本，并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新， NX 的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得 NX 通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。 工业设计和风格造型: NX 为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用 NX 建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状， 并且使用先进的渲染

11、和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。 (1)产品设计: NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 NX 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。 (2)仿真、确认和优化: NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发 周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。

12、 UG设计思路和方法 用UG进行三维模型设计，是以三维零件为基础的三维图形设计。从而构成产品的设计过程，加工原理，动画以及性能评价与分析结构。三维图形设计不仅具有美学特点和个性特点，而且与产品加工方式有关。 三维虚拟图形要求能反应机械产品的外观，空间关系，运动等方面的特性、原理，用户能从不同的角度，以不同的比例观察虚拟模型，还能够通过操纵模型对产品的功能进行定性的评价。其设计过程如图4.1所示。 图4.1 UG建模设计说明图 用UG进行零件设计 在UG中，具有全面的零件实体建模功能和变量化的草图轮廓绘制，能够自动进行动态约束检查。用UG的拉伸、旋转、倒角，等功能可以方便的得到

13、要设计的实体模型。 以我设计型真空注型机搅拌机构接头的三维图形为例说明零件的建模过程 （1）生成基体特征，在前视图上画出草图轮廓，在草图上添加几何关系和尺寸，并用回转特征生成基体，即接头的大致基本形状。 （2）在基体上选择一端为基准面，绘制矩形草图，用拉伸—求差等特征完成接头与连杆连接缝。 （3）在基体上选择另一端面作为参考平面，运用切除—拉伸完成螺栓孔的绘制。 （4）绘制一基准面，运用拉伸—求差生成一小孔。 这样就绘制出型真空注型机搅拌机构接头的三维图形如图4.2 图

14、4.2 接头 在UG中，对于结构，形状复杂的产品模型进行建模的思路是将整个产品分解为多个零件，通过零件之间的布尔运算逐步得到完整的产品模型，其中，往往将整个产品中最主要或最大的部分视为基本零件，首先完成它的造型，其它部分作为添加特征，以搭积木的方法，在基体零件的基础上，通过添加，最终得整个模型。 UG装配设计 装配设计包括部件设计和总装配设计。利用零件的平移、旋转、重合、同心、垂直、平行、相切、距离、夹角等装配约束使设计好的所有零部件装配在一起。同时，在装配过程中进行动态装配干涉检查，一旦发生装配干涉或公差不配合，可在特征树的编辑功能下进行修改。最后，对装配图进行渲染，包括阴影，纹理，透

15、明，高光，漫反射，选择材料等。 在UG的装配设计中可以直接参照已有的零件生成新的零件。在型真空注型机搅拌机构的装配中，零部件为底板，其它部分为子部件，如盖板、轴、接头、连杆及板等。最后，将子部件和其它零件装配在基部件上完成装配。 以型真空注型机搅拌机构的装配过程为例说明零件的装配过程 画出所有零部件的三维模型零件图 图4.3底板三维模型零件图 图4.4盖板三维模型零件图 图4.5轴三维模型零件图 图4.6板三维模型零件图 图4.7带轮三维模型零件图 图4.8电动机减速机三维模型零件图 图4.9挡

16、边三维模型零件图 图4.10连杆三维模型零件图 图4.11 UG装配图 上述例子可以看出，运用三维绘图软件，型真空注型机搅拌机构设计与制造过程可以从单一的平面转变可视化的三维动态图形，更接近生产实际，它可直观地检查产品工作过程中相对运动及干涉原因，缩短了产品设计制造周期，可达到高效，快速，敏捷和一次试制成功的目的，有效地降低了设计制造成本。 运用基于三维特征造型软件UG构造了产品的三维模型图，将三维动态模拟，图形学与机械产品模型，，直观的描述了产品设计过程，大大节省了设计时间和设计周期。 ADAMS运动仿真 ADAMS，即机械系统动力

17、学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额,现已经并入美国MSC公司。 ADAMS软件介绍 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。 用ADAMS做运功仿真 图5.1 图5.2 图5.3 16 / 16