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1、真空磁傳動攪拌機(jī)概述:
真空磁傳動攪拌機(jī)在設(shè)計充分考慮到客戶的各種功能需求。
1.產(chǎn)品采用將磁傳動攪拌機(jī)安裝在真空罐上,憑借磁傳動攪拌機(jī)的靜密封結(jié)構(gòu)原理,確保攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)時嚴(yán)格密封、達(dá)到零泄漏;
2.與真空系統(tǒng)連接起來抽真空,使被攪拌的物料或介質(zhì)處在真空環(huán)境中被攪拌混合,達(dá)到理想的、純粹的攪拌工藝效果;
3.適用于在真空環(huán)境中的液-液以及固-液的攪拌、混合、溶解、傳質(zhì)、擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)等工藝。
●真空磁傳動攪拌機(jī)特點:
將多項技術(shù)元素整合設(shè)計,通過成熟的磁傳動攪拌機(jī)技術(shù),能高度確保真空攪拌機(jī)的抽真空的嚴(yán)格密封的要求。
●其他方面:
1.運(yùn)用的高效節(jié)能型軸流槳葉
2、技術(shù),非常適合中、低粘度的介質(zhì)的真空攪拌;
2.采用各種要求的螺帶攪拌器,非常適合中、高粘度的介質(zhì)的真空攪拌。
●真空攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖:
首先收集相關(guān)資料了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀并翻譯相關(guān)英文資料,在了解基本資料后進(jìn)行方案總體設(shè)計,關(guān)鍵數(shù)據(jù)計算完成后開始總裝配圖及主要零件圖制,對關(guān)鍵零件進(jìn)行設(shè)計校核后進(jìn)行三維建模、運(yùn)動仿真。
攪拌機(jī)構(gòu)的構(gòu)成及各部分作用
圖2.1 型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)
我設(shè)計的型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)由直流馬達(dá)、減速機(jī)、同步帶輪、蓋板底板、軸、接頭、連桿及板組成。其中直流馬達(dá)通過減速機(jī)將動力傳給帶輪1,帶輪1經(jīng)過皮帶傳給帶輪2,帶輪2通過軸傳給接頭
3、,接頭通過連桿將動力傳給板進(jìn)行攪拌。
圖2.1就是對型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析后得到的型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)。
運(yùn)動部件設(shè)計及校核
同步帶傳動設(shè)計與校核
確定設(shè)計功率
考慮載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)的時間等因素,設(shè)計功率要比要求傳遞的額定功率要大,即
(1.1)
式中 P——傳遞的額定功率,kW;
——工作情況系數(shù)。
4、
液體攪拌機(jī)的工況系數(shù)=1.6 (普通工作時間10~16小時),所選電機(jī)功率W
由公式1.1得到設(shè)計功率kW
選取同步帶型號
圖3.1同步帶選型圖
由上圖根據(jù)設(shè)計功率(32W)和小輪轉(zhuǎn)速(120)確定選XL型。
表1-1 同步帶主要參數(shù)
由表1-1得到XL型同步帶節(jié)距為5.08mm。
確定帶輪節(jié)圓直徑
XL型帶輪最小齒數(shù),所以初步取齒數(shù)。
故小帶輪節(jié)圓直徑 mm
帶速m/s
傳動比
大帶輪齒數(shù)
大帶輪節(jié)圓直徑mm
確定中心距a
初定中心距
代入節(jié)圓直徑得
即 取為110mm
初定帶的節(jié)線長度
5、
mm
實際中心距mm
初張緊力的校核
基準(zhǔn)額定功率kW
帶寬mm
作用在軸上的力 N
切邊長 mm
撓度mm
載荷N
查閱機(jī)械手冊 N 故滿足條件
攪拌器軸的校核
① 畫出軸的力學(xué)模型圖
分析結(jié)構(gòu)可知:此軸主要受扭轉(zhuǎn)力矩的作用,軸向力很小,忽略不計。
② 作用在軸上的力
由于此軸上安裝的攪板,攪動一種特殊的液體,此液體給板一個作用力并傳遞給軸。經(jīng)查找資料類比可得軸所受的轉(zhuǎn)矩T’是5200NM,所以T=5200NM.
③ 畫扭矩圖
④ 校核軸的強(qiáng)度
⑴由此結(jié)構(gòu)可知危險
6、截面在Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ上
由于此軸的材料為Q235,其需用切應(yīng)力,所以安全。
⑵因軸又細(xì)又長,為保證其能正常工作,應(yīng)保證軸的角度應(yīng)變率也應(yīng)在一定的范圍內(nèi)。
而需用角度變化率,所以能正常工作。
UG三維建模及其裝備
機(jī)械產(chǎn)品從設(shè)計到成品面向市場的過程,往往需要經(jīng)歷“設(shè)計樣機(jī)制造、測試評價、修改、產(chǎn)品”這一耗時的過程。如何加速新產(chǎn)品的開發(fā)過程,并在新產(chǎn)品投產(chǎn)之前有一個有效的手段來檢驗新產(chǎn)品的性能和適應(yīng)性,以避免投產(chǎn)后的失敗,這是工程技術(shù)人員追求的目標(biāo)。三維實體模型就是設(shè)計者進(jìn)行實時形象的分析設(shè)計,模擬實驗,預(yù)測結(jié)果的虛擬樣機(jī)。
目前二維繪圖軟件的使
7、用相當(dāng)普遍,這主要是由于工程設(shè)計上傳統(tǒng)的繪圖習(xí)慣,從設(shè)計的觀點看,人們頭腦中所構(gòu)思的設(shè)計對象是三維實體,用二維圖形表示三維物體有許多局限性,隨著三維圖形技術(shù)的發(fā)展,在三維模型的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行裝配、干涉檢查、有限元分析,運(yùn)動分析等高級的計算機(jī)輔助工作。隨著計算機(jī)硬件的、技術(shù)的發(fā)展,二維繪圖將很快被三維實體造型所代替。
型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)計大部分還是二維圖形設(shè)計,難以實現(xiàn)參數(shù)化、系列化,難以實現(xiàn)整機(jī)分析和計算,圖形數(shù)據(jù)難以為后續(xù)工程應(yīng)用。因此,本文對型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)三維實體模型的設(shè)計是利用基于特征的三維繪圖軟件UG來實現(xiàn)的。
UG軟件簡介
UG現(xiàn)在叫做NX,它是一個三維設(shè)計軟件,主要
8、用于汽車和機(jī)械行業(yè),在航空領(lǐng)域也有部分企業(yè)在使用。相似軟件還有catia、proe等
EDS公司的Unigraphics NX是一個產(chǎn)品工程解決方案,它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。Unigraphics NX針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計的需求,提供了經(jīng)過實踐驗證的解決方案。Unigraphics NX為設(shè)計師和工程師提供了一個產(chǎn)品開發(fā)的嶄新模式,它不僅對幾何的操縱,更重要的是團(tuán)隊將能夠根據(jù)工程需求進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。Unigraphics NX能夠有效地捕捉、利用和共享數(shù)字化工程完整過程中的知識,事實證明為企業(yè)帶來了戰(zhàn)略性的收益。
來自 UGS PLM 的 NX 使
9、企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。 NX 包含了企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的集成應(yīng)用套件,用于產(chǎn)品設(shè)計、工程和制造全范圍的開發(fā)過程。
如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是,通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新,在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新,必須評審更多的可選設(shè)計方案,而且在開發(fā)過程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗中所獲得的知識更早地做出關(guān)鍵性的決策。
NX 是 UGS PLM 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng),它可以通過過程變更它使得工程專業(yè)人員能夠推動革新以創(chuàng)造出更大的利潤。 NX 可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識,根據(jù)已知準(zhǔn)則來確認(rèn)每一設(shè)計決策。
NX 建立
10、在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗基礎(chǔ)之上,這些解決方案可以全面地改善設(shè)計過程的效率來驅(qū)動產(chǎn)品革新。 NX 獨特之處是其知識管理基礎(chǔ),,削減成本,并縮短進(jìn)入市場的時間。通過再一次將注意力集中于跨越整個產(chǎn)品生命周期的技術(shù)創(chuàng)新, NX 的成功已經(jīng)得到了充分的證實。這些目標(biāo)使得 NX 通過無可匹敵的全范圍產(chǎn)品檢驗應(yīng)用和過程自動化工具,把產(chǎn)品制造早期的從概念到生產(chǎn)的過程都集成到一個實現(xiàn)數(shù)字化管理和協(xié)同的框架中。
工業(yè)設(shè)計和風(fēng)格造型:
NX 為那些培養(yǎng)創(chuàng)造性和產(chǎn)品技術(shù)革新的工業(yè)設(shè)計和風(fēng)格提供了強(qiáng)有力的解決方案。利用 NX 建模,工業(yè)設(shè)計師能夠迅速地建立和改進(jìn)復(fù)雜的產(chǎn)品形狀, 并且使用先進(jìn)的渲染
11、和可視化工具來最大限度地滿足設(shè)計概念的審美要求。
(1)產(chǎn)品設(shè)計:
NX 包括了世界上最強(qiáng)大、最廣泛的產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用模塊。 NX 具有高性能的機(jī)械設(shè)計和制圖功能,為制造設(shè)計提供了高性能和靈活性,以滿足客戶設(shè)計任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。 NX 優(yōu)于通用的設(shè)計工具,具有專業(yè)的管路和線路設(shè)計系統(tǒng)、鈑金模塊、專用塑料件設(shè)計模塊和其他行業(yè)設(shè)計所需的專業(yè)應(yīng)用程序。
(2)仿真、確認(rèn)和優(yōu)化:
NX 允許制造商以數(shù)字化的方式仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開發(fā)過程。通過在開發(fā)
周期中較早地運(yùn)用數(shù)字化仿真性能,制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量,同時減少或消除對于物理樣機(jī)的昂貴耗時的設(shè)計、構(gòu)建,以及對變更周期的依賴。
12、
UG設(shè)計思路和方法
用UG進(jìn)行三維模型設(shè)計,是以三維零件為基礎(chǔ)的三維圖形設(shè)計。從而構(gòu)成產(chǎn)品的設(shè)計過程,加工原理,動畫以及性能評價與分析結(jié)構(gòu)。三維圖形設(shè)計不僅具有美學(xué)特點和個性特點,而且與產(chǎn)品加工方式有關(guān)。
三維虛擬圖形要求能反應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品的外觀,空間關(guān)系,運(yùn)動等方面的特性、原理,用戶能從不同的角度,以不同的比例觀察虛擬模型,還能夠通過操縱模型對產(chǎn)品的功能進(jìn)行定性的評價。其設(shè)計過程如圖4.1所示。
圖4.1 UG建模設(shè)計說明圖
用UG進(jìn)行零件設(shè)計
在UG中,具有全面的零件實體建模功能和變量化的草圖輪廓繪制,能夠自動進(jìn)行動態(tài)約束檢查。用UG的拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角,等功能可以方便的得到
13、要設(shè)計的實體模型。
以我設(shè)計型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)接頭的三維圖形為例說明零件的建模過程
(1)生成基體特征,在前視圖上畫出草圖輪廓,在草圖上添加幾何關(guān)系和尺寸,并用回轉(zhuǎn)特征生成基體,即接頭的大致基本形狀。
(2)在基體上選擇一端為基準(zhǔn)面,繪制矩形草圖,用拉伸—求差等特征完成接頭與連桿連接縫。
(3)在基體上選擇另一端面作為參考平面,運(yùn)用切除—拉伸完成螺栓孔的繪制。
(4)繪制一基準(zhǔn)面,運(yùn)用拉伸—求差生成一小孔。
這樣就繪制出型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)接頭的三維圖形如圖4.2
圖
14、4.2 接頭
在UG中,對于結(jié)構(gòu),形狀復(fù)雜的產(chǎn)品模型進(jìn)行建模的思路是將整個產(chǎn)品分解為多個零件,通過零件之間的布爾運(yùn)算逐步得到完整的產(chǎn)品模型,其中,往往將整個產(chǎn)品中最主要或最大的部分視為基本零件,首先完成它的造型,其它部分作為添加特征,以搭積木的方法,在基體零件的基礎(chǔ)上,通過添加,最終得整個模型。
UG裝配設(shè)計
裝配設(shè)計包括部件設(shè)計和總裝配設(shè)計。利用零件的平移、旋轉(zhuǎn)、重合、同心、垂直、平行、相切、距離、夾角等裝配約束使設(shè)計好的所有零部件裝配在一起。同時,在裝配過程中進(jìn)行動態(tài)裝配干涉檢查,一旦發(fā)生裝配干涉或公差不配合,可在特征樹的編輯功能下進(jìn)行修改。最后,對裝配圖進(jìn)行渲染,包括陰影,紋理,透
15、明,高光,漫反射,選擇材料等。
在UG的裝配設(shè)計中可以直接參照已有的零件生成新的零件。在型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)的裝配中,零部件為底板,其它部分為子部件,如蓋板、軸、接頭、連桿及板等。最后,將子部件和其它零件裝配在基部件上完成裝配。
以型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)的裝配過程為例說明零件的裝配過程
畫出所有零部件的三維模型零件圖
圖4.3底板三維模型零件圖
圖4.4蓋板三維模型零件圖
圖4.5軸三維模型零件圖
圖4.6板三維模型零件圖
圖4.7帶輪三維模型零件圖
圖4.8電動機(jī)減速機(jī)三維模型零件圖
圖4.9擋
16、邊三維模型零件圖
圖4.10連桿三維模型零件圖
圖4.11 UG裝配圖
上述例子可以看出,運(yùn)用三維繪圖軟件,型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)計與制造過程可以從單一的平面轉(zhuǎn)變可視化的三維動態(tài)圖形,更接近生產(chǎn)實際,它可直觀地檢查產(chǎn)品工作過程中相對運(yùn)動及干涉原因,縮短了產(chǎn)品設(shè)計制造周期,可達(dá)到高效,快速,敏捷和一次試制成功的目的,有效地降低了設(shè)計制造成本。
運(yùn)用基于三維特征造型軟件UG構(gòu)造了產(chǎn)品的三維模型圖,將三維動態(tài)模擬,圖形學(xué)與機(jī)械產(chǎn)品模型,,直觀的描述了產(chǎn)品設(shè)計過程,大大節(jié)省了設(shè)計時間和設(shè)計周期。
ADAMS運(yùn)動仿真
ADAMS,即機(jī)械系統(tǒng)動力
17、學(xué)自動分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),該軟件是美國MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件。目前,ADAMS已經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制造商采用。根據(jù)1999年機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析軟件國際市場份額的統(tǒng)計資料,ADAMS軟件銷售總額近八千萬美元、占據(jù)了51%的份額,現(xiàn)已經(jīng)并入美國MSC公司。
ADAMS軟件介紹
ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫,創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型,其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法,建立系統(tǒng)動力學(xué)方程,對虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析,輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。
ADAMS一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件,用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析。另一方面,又是虛擬樣機(jī)分析開發(fā)工具,其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口,可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)工具平臺。
用ADAMS做運(yùn)功仿真
圖5.1
圖5.2
圖5.3
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