混凝土搅拌车螺旋叶片展开图的实现

　　ｉｎｔＰｏｉｎｔｓ１ ＝ ｑｚ２ａｒｃ１Ｏ ｂｊ．ＩｎｔｅｒｓｅｃｔＷ ｉｔｈ

　　ｓｎｇＭ ｕｌｔｉ（３，１）＝ ｉｎｔＰｏｉｎｔｓ１（０） ＇将交点 １ 坐标

　　Ｄ ｉｍ ｑｚ１ｓｔａｒｔＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ Ａ ｓ Ｄ ｏｕｂｌｅ

　　Ｄ ｉｍ ｑｚ１ｅｎｄＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ Ａ ｓ Ｄ ｏｕｂｌｅ

　　摘 要：混凝土搅拌输送车的拌筒叶片设计计算复杂， 图纸绘制的工作量大。介绍了利用 Ａ Ｕ － ＴＯ Ｃ ＡＤ ＶＢＡ 开发的混凝土搅拌输送车叶片参数化设计系统螺旋叶片展开图的实现过程， 该软件 能自动完成叶片展开图的设计计算和自动绘图。

　　Ｄ ｉｍ ｑｚ４ｓｔａｒｔＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ Ａ ｓ Ｄ ｏｕｂｌｅ

　　Ｄ ｉｍ ｑｚ４ｅｎｄＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ Ａ ｓ Ｄ ｏｕｂｌｅ

　　ｑｚ１ｌｉｎｅ１１ｂｊｅｎｄＰｏｉｎｔ（１）＝ ｓｎｇＭ ｕｌｔｉ（４，２）

　　斜圆锥对数螺旋线·ｅｘｐ （θ·ｓｉｎα／ｔｇβ）·ｓｉｎα·ｃｏｓθ ｙ＝ρ０·ｅｘｐ （θ·ｓｉｎα／ｔｇβ）·ｓｉｎα·ｓｉｎθ ｚ＝ρ０·ｅｘｐ （θ·ｓｉｎα／ｔｇβ）·ｓｉｎα·ｃｏｓθ （ １）

　　ｘ＝ρ０·ｅｘｐ （θ·ｓｉｎα／ｔｇβ）·ｓｉｎα－ｄ·ｓｉｎφ·ｃｏｓβ ｙ＝ρ０·ｅｘｐ （θ·ｓｉｎα／ｔｇβ）·ｓｉｎα－ｄ·ｓｉｎφ·ｃｏｓβ ｚ＝ρ０·ｅｘｐ （θ·ｓｉｎα／ｔｇβ）·ｃｏｓα－ｄｃｏｓβ （ ２） 式中： α — ——圆锥顶角的一半

　　ｑｚ３ｃｅｎｔｅｒ１Ｐｏｉｎｔ（０）＝ ｓｎｇＭ ｕｌｔｉ（１，１） ＇圆弧中

　　Ａ ｄｄＬｉｎｅ（ｑｚ１ｌｉｎｅ１Ｏ ｂｊｓｔａｒｔＰｏｉｎｔ， ｑｚ１ｌｉｎｅ１Ｏ ｂｊｅｎｄＰｏｉｎｔ） 心点坐标， Ｂ 点

　　Ｄ ｉｍ ｑｚ１ｌｉｎｅ１Ｏ ｂｊ Ａ ｓ Ａ ｃａｄＬｉｎｅ Ｄ ｉｍ ｑｚ１ｌｉｎｅ１Ｏ ｂｊｓｔａｒｔＰｏｉｎｔ（０ Ｔｏ ２） Ａ ｓ

　　目前多数输送车拌筒叶片主要由两组旋向相 同、互错 １８０°的螺旋叶片组成。螺旋叶片均为直纹 螺旋面， 可设计成左旋， 也可设计成右旋。

　　为便于计算， 引入了计算锥的概念。计算锥是一 个假想的平行于拌筒锥面的锥面， 该锥面与叶片螺 旋面交线上各处螺旋角均相等。目前， 设计的搅拌 输送车螺旋叶片， 多采用斜圆锥对数螺旋面。它是 在式（ １） 所列斜圆锥对数螺旋线方程的基础上， 由一 条长度为 ｄ， 与 Ｚ 轴夹角 Φ恒为常数的空间曲线 ｒ， 沿圆锥对数螺旋线绕 Ｚ 轴作螺旋运动而形成的。如 图 １ 所示。

　　Ｄ ｉｍ ｑｚ４ｃｅｎｔｅｒ１Ｐｏｉｎｔ（０ Ｔｏ ２）Ａ ｓ Ｄ ｏｕｂｌｅ

　　ｑｚ４ｃｅｎｔｅｒ１Ｐｏｉｎｔ（０）＝ ｓｎｇＭ ｕｌｔｉ（３，１） ＇圆弧中 坐标

　　Ｓｅｔｑｚ１ａｒｃ１Ｏ ｂｊ＝ ＴｈｉｓＤ ｒａｗ ｉｎｇ．Ｍ ｏｄｅｌＳｐａｃｅ．

　　Ａ ｄｄＡ ｒｃ （ｑｚ１ｃｅｎｔｅｒ１Ｐｏｉｎｔ，ｑｚ１ｒａｄｉｕｓ１，

　　混 凝 土 搅 拌 输 送 车 （以 下 简 称 输 送 车 ）是 运 输 商 品混凝土的理想工具， 它广泛地适用于公路、城乡建 设、铁道、机场和水泥制品等工程的现代化施工。混 凝土搅拌输送车的拌筒叶片是实现搅拌筒功能的主 体结构， 直接影响搅拌与输送混凝土的性能， 但其设 计计算复杂， 图纸绘制的工作量大。现在叶片的设 计计算多为人工手算， 然后根据计算结果绘制叶片 螺旋线图及展开图， 一位设计人员完成这些工作往 往需要一个月的时间。针对这一情况， 我们利用 Ａ Ｕ ＴＯ ＣＡ Ｄ Ｖ ＢＡ 软件开发了输送车叶片的参数化设 计系统。只要在该软件界面中输入搅拌车各个部分 的参数， 即能迅速自动完成叶片的设计计算及图纸 的自动绘制， 提高了设计效率和质量。下面简单介 绍拌筒叶片的计算及展开图的绘制过程。

　　ｑｚ１ｓｔａｒｔＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ，ｑｚ１ｅｎｄＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ）

　　ｑｚ１ｌｉｎｅ１１ｂｊｓｔａｒｔＰｏｉｎｔ（１）＝ ｓｎｇＭ ｕｌｔｉ（３，２）

　　ｑｚ１ｌｉｎｅ１１ｂｊｓｔａｒｔＰｏｉｎｔ（２）＝ ０ ｑｚ１ｌｉｎｅ１１ｂｊｅｎｄＰｏｉｎｔ（０）＝ ｓｎｇＭ ｕｌｔｉ（４，１）

　　ｑｚ１ｓｔａｒｔＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ ＝ ｒｅｔＡ ｎｇｌｅ１ － ｐｉ／６ ＇

　　ｑｚ１ｅｎｄＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ ＝ ｒｅｔＡ ｎｇｌｅ１ ＋ ｐｉ／６

　　绘制叶片的过程如图 ４ 和图 ５ 所示。 以前锥叶片为例， 具体绘制程序如下：

　　造工艺的需要常采用近似展开法加以处理， 以满足 ＇绘制 ＂ 前锥叶片展开图 １＂ 的子程序

　　制造要求。我们在设计时， 利用制图法中“ 三角形” Ｓｕｂ Ｄ ｒａｗ Ｑ ｉａｎｚｈｕｉＹ ｅｐｉａｎＺ１（）

　　Ｄ ｉｍ ｑｚ３ｅｎｄＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ Ａ ｓ Ｄ ｏｕｂｌｅ

　　ｑｚ３ｓｔａｒｔＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ ＝ ｒｅｔＡ ｎｇｌｅ３ － ｐｉ／６

　　ｑｚ３ｅｎｄＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ ＝ ｒｅｔＡ ｎｇｌｅ３ ＋ ｐｉ／６

　　设 形。制造中根据平面图形下料经锻压成型后， 焊接 多， 叶片总长度达到一定值时， 退出循环绘制。叶片

　　在搅拌筒体的内壁上。所以， 叶片展开成平面图的 展开图绘制流程图如图 ３ 所示。

　　ｑｚ１ｃｅｎｔｅｒ１Ｐｏｉｎｔ（０）＝ ｓｎｇＭ ｕｌｔｉ（２，１） ＇圆弧中心

　　Ｄ ｉｍ ｑｚ１ｌｉｎｅ１Ｏ ｂｊｅｎｄＰｏｉｎｔ（０ Ｔｏ ２） Ａ ｓ

　　Ｄ ｉｍ ｓｎｇＭ ｕｌｔｉ（１ Ｔｏ ２００，１ Ｔｏ ２００）Ａ ｓ Ｄ ｏｕｂｌｅ ＇定

　　Ｄ ｉｍ ｑｚ３ｓｔａｒｔＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ Ａ ｓ Ｄ ｏｕｂｌｅ

　　旋 叶 片 分 前 锥 叶 片 、圆 柱 叶 片 、后 锥 叶 片 三 段 进 行

　　β — ——螺旋线 — ——圆锥顶到圆台小头的母线长 φ — ——空间曲线 ｒ 与 Ｚ 轴夹角

　　ｉ — ——等分编号 据此方程， 可推导出叶片顶部和叶片根部的螺 旋线方程， 进而对螺旋线叶片的各几何尺寸进行计 算。 设计中， 将空间螺旋面叶片分段展开成平面图

　　Ｓｅｔｑｚ３ａｒｃ１Ｏ ｂｊ＝ ＴｈｉｓＤ ｒａｗ ｉｎｇ．Ｍ ｏｄｅｌＳｐａｃｅ．

　　Ａ ｄｄＡ ｒｃ（ｑｚ３ｃｅｎｔｅｒ１Ｐｏｉｎｔ，ｑｚ３ｒａｄｉｕｓ１，

　　ｑｚ３ｓｔａｒｔＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ，ｑｚ３ｅｎｄＡ ｎｇｌｅ１ＩｎＲ ａｄｉａｎ）

　　ｑｚ１ｌｉｎｅ１Ｏ ｂｊｅｎｄＰｏｉｎｔ（１） ＝ ｑｚ１ｙ０ ＋ Ｂ Ａ （０）

　　Ｄ ｉｍ ｑｚ３ｃｅｎｔｅｒ１Ｐｏｉｎｔ（０ Ｔｏ ２）Ａ ｓ Ｄ ｏｕｂｌｅ

　　Ｓｅｔ ｑｚ１ｌｉｎｅ１Ｏ ｂｊ ＝ ＴｈｉｓＤ ｒａｗ ｉｎｇ．Ｍ ｏｄｅｌＳｐａｃｅ．