基于等变角螺旋线的混凝土搅拌车螺旋叶片设计方法

摘要

本发明公开了一种基于等变角螺旋线的混凝土搅拌车螺旋叶片设计方法，基于三维软件，使用表达式编程得到罐体各段的叶片根部和顶部螺旋线，前锥叶片与罐体母线垂直，中筒、后锥叶片与罐体轴线垂直；将相互衔接的螺旋线拟合，得到C3连续的两条曲线；利两条螺旋新构造螺旋曲面，通过阵列得到相差180°的另外一条叶片；编程得到用户界面，界面内容包括“后锥小端螺旋角”，“后锥大端螺旋角”，“前锥大端螺旋角”，“叶片高度”；根据用户界面提示，输入相应的参数便可完成叶片设计。采用本发明方法设计的螺旋线，能按给定的函数关系变化，可以控制罐体锥段和柱段螺旋线在衔接处的螺旋角，使螺旋线的变化趋势相同。

主权项

一种基于等变角螺旋线的混凝土搅拌车螺旋叶片设计方法，包括下列步骤：(1)建立正确的叶片根部和叶片顶部的螺旋曲线，叶片根部型线方程为：当β为变量，并随θ作线性变化时，β可表达为： β = β 1 + ( β 2 - β 1 ) θ θ max 式中，r为圆柱半径，β为螺旋角，θ为螺旋转角，θmax最大螺旋转角则圆锥段的等变角螺旋线方程为： x = ρ cos θ sin α y = ρ sin θ sin α z = ρ cos α ρ = ( d 1 / 2 sin α ) ( sin β / sin β 1 ) ^ θ max sin α / ( β 2 - β 1 ) θ max = ( β 2 - β 1 ) ln ( d 2 / d 1 ) sin α ln ( sin β 2 / sin β 1 ) 圆柱段的等变角螺旋线方程为： x = r cos θ y = r sin θ z = H ln ( sin β / sin β 1 ) ln ( sin β 2 / sin β 1 ) θmax＝H(β2‑β1)/rln(sinβ2/sinβ1)若叶片高度m，叶片母线与罐体轴线的夹角为γ。叶片顶部螺旋线与叶片根部螺旋线坐标之间的关系可表达为： x 1 = x - m cos γ cos θ y 1 = y - m cos γ sin θ z 1 = z - m sin γ x1、y1、z1为叶片顶部螺旋线坐标，x、y、z为叶片根部螺旋线坐标，通过曲线拟合，可得到曲率连续的叶片顶部螺旋线；(2)基于三维软件，使用上述表达式编程得到罐体各段的叶片根部和顶部螺旋线，前锥叶片与罐体母线垂直，中筒、后锥叶片与罐体轴线垂直；(3)将相互衔接的螺旋线拟合，得到C3连续的两条曲线；(4)利两条螺旋新构造螺旋曲面，通过阵列得到相差180°的另为一条叶片；(5)编程得到用户界面，界面内容包括“后锥小端螺旋角”，“后锥大端螺旋角”，“前锥大端螺旋角”，“叶片高度”；根据用户界面提示，输入相应的参数便可完成叶片设计。