干混砂浆混合机混合系统的参数优化设计及有限元分析

论文摘要

干混砂浆产业的快速发展,必然会推动干混砂浆混合机的迅猛发展。然而,我国的混合机在结构参数的设计以及工作性能上还不够完善,并不能达到在短时间内将干混砂浆混合均匀的目的。故本文将在现有干混砂浆混合机的基础上,设计了一台2立方的干混砂浆混合机,对其搅拌参数做理论分析,选择最佳的搅拌参数并进行匹配,利用ANSYS软件对该混合机重要零部件做有限元分析。本文采用数值模拟、理论分析和实验研究相结合的方法对搅拌臂的排列、搅拌叶片的安装角、搅拌筒长宽比、搅拌机转速等主要参数的确定进行了系统、深入的研究。通过归纳,确定了双卧轴混合机的主要参数,总结出了评价混合机参数合理与否的准则和搅拌臂排列的基本原则。在上述理论分析的基础上,进行了干混砂浆混合机主要零部件的设计,包括搅拌叶片的设计、搅拌筒的设计、搅拌臂的设计,并利用UG软件完成了上述零部件的参数化建模,绘制出了三维模型图,并进行了装配模拟。最后,利用ANSYS软件对混合系统进行了有限元分析,结果表明:叶片的应力分布不均匀,并且最大应力与最小应力相差几个数量级,因此为了使叶片在实际使用中满足工况要求,同时为了避免材料的浪费,采用零阶优化方法对搅拌叶片的厚度尺寸进行了优化研究,对合理设计搅拌叶片提供了依据。本文的研究工作是对现有混合技术的深入探讨,其研究成果对今后我国干混砂浆混合机的发展也具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 干混砂浆的生产现状
• 1.1.1 干混砂浆的技术优势
• 1.1.2 干混砂浆的原料组成
• 1.1.3 干混砂浆的种类与特点
• 1.2 干混砂浆的工艺流程与生产设备
• 1.2.1 干混砂浆的生产工艺流程
• 1.2.2 干混砂浆的生产设备分类
• 1.2.3 干混砂浆生产设备的组成
• 1.3 干混砂浆混合机
• 1.3.1 干混砂浆混合机分类
• 1.3.2 干混砂浆的混合技术
• 1.4 课题的提出及研究意义
• 1.4.1 课题提出的背景
• 1.4.2 课题研究意义
• 1.5 本文的研究内容及方法
• 第2章 混合原理与参数分析
• 2.1 混合原理研究
• 2.2 干混砂浆混合机的主要参数
• 2.3 混合机参数的确定准则
• 2.4 搅拌臂的料流排列研究
• 2.5 搅拌臂数目优化
• 2.6 本章小结
• 第3章 干混砂浆混合机主要零部件的设计
• 3.1 UG 软件介绍
• 3.1.1 CAE 模块
• 3.1.2 CAD 模块
• 3.2 干混砂浆混合机的设计
• 3.2.1 样机结构
• 3.2.2 搅拌机构的设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 混合机关键零件的有限元分析与模态分析
• 4.1 有限单元法
• 4.2 ANSYS 软件介绍
• 4.3 搅拌臂、叶片的有限元分析
• 4.3.1 搅拌臂、叶片有限元模型的建立
• 4.3.2 搅拌臂、叶片有限元模型的加载
• 4.3.3 有限元模型的结果分析
• 4.4 搅拌轴的有限元分析
• 4.4.1 搅拌轴有限元模型的建立
• 4.4.2 搅拌轴的受力分析
• 4.4.3 ANSYS 对搅拌轴的静强度分析
• 4.5 搅拌臂的模态分析
• 4.5.1 模态分析的基本原理
• 4.5.2 模态分析
• 4.5.3 结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 搅拌叶片的结构优化研究
• 5.1 ANSYS 软件在优化设计中的应用
• 5.2 ANSYS 优化设计的基本步骤
• 5.3 搅拌叶片的结构优化设计
• 5.3.1 搅拌叶片优化设计过程
• 5.3.2 计算结果与分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果及发表的论文
• 致谢