摇滚式混合机节能设计及其筒体组件的强度分析与优化

【摘要】：摇滚式混合机是一种新型的粉体混合机。具有结构简单、混合效果好、可大型化等优点，广泛应用于医药、化工、食品等行业，本文分析了混合机筒体的摆动轨迹，求出了筒体组件摆动功率变化规律，并对其进行了多筒体节能设计，还对混合机筒体组件进行了强度分析和优化设计。 本文应用计算软件MATLAB，根据矢量方程解析法对摇滚式混合机筒体组件的摆动轨迹进行了分析，由摆动支架摆角变化求出其相应的摆动角速度和摆动角加速度，并计算出整个摆动部分的重心和转动惯量，得到摆动所需功率。然后根据正负功叠加的方法，通过使用曲拐来设计节能的并联多筒体摇滚式混合机，由程序实现对各种曲拐角度的试验，找出合功率最大值取极小时的曲拐角度，得到设计方案。结果表明该设计具有明显的节能效果。 另外，本文采用ANSYS对筒体组件进行了参数化模型的建立，通过设定多个参数，计算出筒体等效应力和径向位移，逐步改进各个参数值，确定了筒体组件的优化方案。最后对摩擦轮的外层橡胶进行了强度校核。 总之，本文对摇滚式混合机的研究，对它的工程设计及应用生产提供了一定的理论支持，还为以后此类混合机的研究提供了参考。 【关键词】：摇滚式混合机 摆动机构 节能设计 强度分析 优化
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TB44
【目录】：

• 第一章 绪论11-26
• 1.1 粉体混合简介11-14
• 1.1.1 粉体混合的机理及混合过程11-12
• 1.1.2 影响混合效果的因素及混合度的评价方法12-13
• 1.1.3 混合过程的数值模拟和实验研究的进展13-14
• 1.2 近年广泛应用的粉体混合机的结构性能及其应用情况14-20
• 1.2.1 容器静止型粉体混合机14-18
• 1.2.2 容器运动型粉体混合机18-20
• 1.3 摇滚式混合机介绍20-22
• 1.3.1 摇滚式混合机的发展20-21
• 1.3.2 摇滚式混合机的结构和工作原理21-22
• 1.4 论文选题的目的和意义22
• 1.5 论文的研究方法22-24
• 1.6 论文的主要研究内容24-26
• 第二章 并联多筒体摇滚式混合机节能设计26-41
• 2.1 摇滚式混合机摆动机构分析26-35
• 2.1.1 摆动机构的四连杆简化26-27
• 2.1.2 计算数据27
• 2.1.3 四连杆位置、角速度和 CD杆角加速度变化27-31
• 2.1.4 摆动过程中摆动部分重心及转动惯量变化31-33
• 2.1.5 摆动过程中功率消耗变化33-35
• 2.2 摇滚式混合机多筒体节能设计35-41
• 2.2.1 并联双筒体节能设计36-37
• 2.2.2 并联三筒体节能设计37-38
• 2.2.3 并联四筒体节能设计38-39
• 2.2.4 并联双筒体结构39-41
• 第三章 摇滚式混合机筒体组件有限元模型的建立41-56
• 3.1 有限元几何模型41-51
• 3.1.1 模型的结构、材料及主要尺寸41-43
• 3.1.2 计算软件介绍43-44
• 3.1.3 材料与状态非线性分析44-46
• 3.1.4 应用单元46-51
• 3.1.5 参数化有限元模型51
• 3.2 载荷与位移边界条件51-56
• 3.2.1 粉体力学知识发展现状51-53
• 3.2.2 粉体载荷的施加53-55
• 3.2.3 位移边界条件55-56
• 第四章 摇滚式混合机筒体组件的强度分析及优化56-74
• 4.1 分析设计法56-57
• 4.2 应力强度的限制条件57-58
• 4.3 摩擦轮对筒体有限元结果的影响58-65
• 4.3.1 摩擦轮位置对筒体有限元结果的影响58-63
• 4.3.2 摩擦轮大小对筒体有限元结果的影响63-65
• 4.4 确定筒体壁厚及优化结果65-71
• 4.4.1 筒体壁厚对筒体有限元结果的影响65-67
• 4.1.2 筒壁的局部加厚设计67-71
• 4.5 筒体的疲劳分析71
• 4.6 摩擦轮强度分析71-74
• 第五章 结论74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 攻读学位期间发表的学术论文目录81

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