液体-液体 nnk?0.7 nnk?0.7和nnk??0.45~0.55? nnk?1.3~1.6 n/nk?0.7；经上述计算得出结论：该设计的搅拌轴符合临界转速条件。
4.3平键的选择的校核
键的选择包括类型选择和尺寸选择两方面，键的类型应根据键连接的结构特点、使用 要求和工作条件来选择，在此选择平键。键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。键的主要尺寸为其截面尺寸与长度。键的截面尺寸b?h按轴的直径由标准中选定。键的长度一般可按轮毂的长度而定，即键长等于或略短于轮毂的长度。
根据所选联轴器的型号、孔长，在文献[2]中查GB1096-79选择的平键尺寸b?h为16
?10mm，长度为63mm，还需选定浆叶轴向固定的平键，其尺寸b?h为16?10，长度56mm。
平键的校核较为简单，只需按下面的公式校核即可：
?p1?2T1?10kl1d12T2?10kl2d233?2?434?105?63?503?55.1Mpa （4-16）
?p2??2?359.3?105?56?503?51.3Mpa （4-17）
式中：T——传递的转矩，N?m；
k——键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，此处h为键的高度，mm； l——键的工作长度，mm； d——轴的直径，mm；
? ???p?——键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，Mpa。 ?查文献[1]中表4-3，可知???p?=100-120Mpa
表4-3许用挤压应力
许用挤压应力 ? ???p? ??<< ???p?，?p1连接工作方式 静连接 键或毂、轴的材料 钢 铸铁 静载荷 120-150 70-80 载荷性质（Mpa） 轻微冲击 100-120 50-60 冲击 60-90 30-45 p2?<< ???p?，可见连接的挤压强度是足够的，皆采用单键布置即可。
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5 搅拌槽的虚拟装配
虚拟装配技术是将DFA技术与VR技术相结合，建立一个与实际装配生产环境相一致的虚拟装配环境，使装配人员通过虚拟现实的交互手段进入VAE，用人的智慧直觉地进行产品的装配/拆卸操作，用计算机来记录人的操作过程，以确定产品的装、拆顺序和路径。面向虚拟装配技术的研究大体上可以分作两个层次:一是采用装配过程可视化手段和干涉检查工具，直观地展示产品装配过程中零、部件的运动形态和空间位置关系，并提供装配序列的性能及其优化结果。二是基于虚拟现实技术构造虚拟的产品装配环境，操作人员有 身临其境的感觉，并能通过视觉、听觉和触觉来感知产品的装配顺序和效果[16]。
5.1虚拟装配技术的研究现状及成果
5.1.1虚拟装配技术的研究现状
虚拟装配技术是虚拟现实技术在工程领域的一个全新的应用，还处于萌芽阶段，与虚拟装配技术相关的一系列标准还没有完善，所以国内外的研究人员都在不断的对虚拟装配技术进行理论探索。
（1）国内的研究现状
在国内，虚拟装配的研究起步比较晚，而且由于虚拟装配技术所需硬件价格昂贵，大多数研究机构都是在进行理论探索与研究。近年来国内各高校对虚拟装配技术的研究比较活跃，其中以浙江大学和华中科技大学为代表的一些学校的研究比较活跃，并且取得了阶段性的理论成果和初步的应用，特别是浙江大学的谭建荣教授及其学生，在虚拟装配领域建立了一整套具有实用价值的理论。
（2）国外的研究现状
国外对虚拟装配的研究起步较早，其中以美国华盛顿洲立大学开发的“虚拟装配设计环境”系统较成熟，并已成功开发出了第二套原型系统。而且在理论上国外的研究也较丰富，涉及的面比较广，包括虚拟装配环境中人机交互、虚拟拆卸的推理框架和基于网络的协同虚拟样机技术等很多技术与理论。
5.1.2虚拟装配技术的应用及取得的成果
虚拟装配技术带来了全新的设计和制造理念，改变了传统的产品开发从设计到生产的反复修改，不断试制的过程。为企业节约了大量的成本，缩短了新产品投放市场的时间。尤其是虚拟装配技术在汽车和航天工业的应用，取得了明显的经济效益。
通用汽车公司在应用虚拟样机方面处于世界领先地位。为了以更快的速度和更低的成本开发新型汽车，通用公司的全球CAD/CAM和可视化技术中心的技术人员已经开发出了洞穴式沉浸虚拟现实系统和墙壁式投影系统，在GM的汽车产品开发中从造型到装配过程中广泛应用先进的虚拟现实技术。应用虚拟现实技术不仅可以使设计人员在虚拟的环境中检查汽车车身的光顺性，而且可以验证汽车的装配工艺，由于在新车的开发中采用了虚拟现实技术，新车的开发速度大大提高[18]。
1995年福特汽车公司启动了C3P项目，该项目泛应用先进的计算机技术。其中虚拟装配技术被用于福特轿车的装配设计，使得福特汽车的设计改动减少多达20%，将新车的开发周期周期从36周缩短到24周，每年为公司节约2亿美元成本[18]。
5.2搅拌槽的装配设计
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产品设计过程是一个复杂的创造性活动，产品设计从根本上决定着产品的内在质量和生产总成本，随着世界经济的飞速发展和市场的全球化，降低成本、提高产品质量、缩短产品的开发时间己成为企业生存、竞争、发展的关键。新的、有效的设计理论和方法的研究与实施受到了学术界和企业界的广泛重视。
装配体建模承接于基础零件建模，得到搅拌槽的三维零件模型，根据设计人员的装 配图纸生成装配模型。在Pro/Engineer中进行装配设计有两种基本方法:自底向上的设 计方法和自顶向下的设计方法。 （1）自底向上的设计方法
自底向上的设计过程，它的主要思路是先设计好各个零件，然后将这些零件拿到一起进行装配，如果在装配过程中发现某些零件不符合要求，诸如:零件之间产生干涉、某一零件根本无法进行安装等，就要对零件进行重新设计，重新装配，再发现问题，再进行修改，如此反复。自底向上的设计过程由于事先没有一个很好的规划，没有一个全局的考虑，设计阶段的重复工作很多，造成了时间和人力资源的很大浪费，工作效率低。如图5.1所示。
零件示意图零件零件零件零件部件装配体部件装配体装配体示意图装配体
图5.1自底向上的装配设计
（2）自底向上的设计方法
按照人的思维方式，通常的设计过程是:先需求分析、概念设计，再进行结构设计、详细设计、最后试制修改。其中的结构设计一般是先设计总装配图，再设计零件图，这就是自顶向下的设计方法。自底向上设计方法在零件设计的初期就考虑零件与零件之间的约束和定位关系，在完成产品的整体设计之后，再实现单个零件的详细设计。自顶向下设计过程能充分利用计算机的优良性能，最大限度地发挥设计人员的设计潜力，最大限度地减少设计实施阶段不必要的重复工作，使企业的人力、物力等资源得到充分的利用，大大地提高了设计效率，减少了新产品的设计研究时间如图5.2所示。
装配体示意图装配体部件装配体部件装配体零件示意图零件零件零件零件
图5.2自顶向下的装配设计
在以上提到的两种方法中，自底向上相对于自顶向下是比较低端的方法。因为在真正的概念设计中，很少利用一个零件来控制整个装配体的设计，往往都是拿出产品的外在概
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念和功能概念后，逐步对产品进行设计上的细化，直至细化到单个零件。但是由底向上的设计方法也有非常大的应用价值，对于一些已经比较成熟的产品的设计过程，采用这种设计方法效率反而高一些。由于搅拌槽已经是比较成熟的产品，在前面只进行了关键部件的设计，其余部分皆使用原图纸装配，因此在这次装配设计过程中混合使用这两种设计方法，以发挥各自的优点。
5.3搅拌槽的装配工艺规划
5.3.1搅拌槽装配顺序方案的确定
装配规划即装配工艺规划形象的描述，就是指装配过程中按要求制定的装配计划，它研究产品装配体是用什么工具、沿怎样的路径、按照怎样的次序装配起来的。装配规划研究的重点是装配过程设计。装配过程设计相当复杂，它不但要受零部件设计的几何和功能的影响，而且受制造、装配过程以及经济性的影响。由于装配设计是一个创造性相当强的过程，而目前计算机的创造能力仍无法与人的创造能力相比拟，所以，目前的装配规划基本上都是以计算机辅助装配规划为主，以自动装配规划为辅。以本文所介绍的方法为例，在进行装配规划时，可以随意的调入任意装配模型进行零部件的拆卸与路径的调整，并可以根据个人的意愿任意的选择所要拆卸的零部件数目，如果不想继承建模者所建立的装配模型，也可以很方便的打破原有模型的子装配体等框架进行装配，同时也可以通过仿真功能可视化地验证规划的合理性与可行性。在经过装配工艺规划确定装配顺序和装配路径后，便可进行装配仿真动画的生成。
对于装配顺序可以采用“可拆即可装”的原则来确定，因为拆卸比装配容易。如果拆卸的工件都是刚性的，拆卸时工件就会保持原来的形式。则拆卸的过程就是可逆的，即能拆就能装。当我们完成拆卸的过程，记录下拆卸顺序，再逆序操作，就是装配的顺序，则可以完成装配顺序规划。
搅拌槽的主要零件包括槽体、台架、栏杆、法兰、支架、减速电机、轴及轴上零件。根据上面原则，确定使装配顺序最简单的方案如下：
（1）先装配搅拌轴及传动轴上的零件，再通过联轴器将此传动轴和搅拌轴装配到一起；
（2）将轴装配到槽体中，并将台架、减速机、栏杆、法兰等零件装配到槽体上。
5.3.2搅拌槽装配路径方案的确定
装配路径规划是虚拟装配技术的主要研究内容之一。装配路径是指零部件在组装成产品时所应遵循的空间路径,从几何形状上,按照该装配路径可以避免零部在装配过程中出现相互干涉现象;从工艺活动上,采用该装配路径具有实施合理性,能够保证装配质量。在虚拟装配操作的过程中,利用鼠标直接操纵虚拟物体具有相当的随意性,并且有的零件之间的装配方法并不是唯一的,因此有必要对装配路径进行规化。在确定装配路径时，是有一定规律可寻的。那就是，必须装配完成一个零(部)件后，再根据已装配好的装配体和下一步需要装配的零(部)件的特点确定其装配路径，以避免发生干涉和碰撞。
与装配的顺序规划类似，这里路径规划主要采取“可拆即可装”的原则。因为一旦确定了进行虚拟装配的对象，用这种方法最直观和方便。
根据以上原则确定的装配路径如下：
（1）先将浆叶装配到搅拌轴上，再将销装配到搅拌轴上；
（2）依次将透盖、轴承、轴套、螺母从传动轴底部向上装配到传动轴上； （3）将联轴器装配到搅拌轴及传动轴上，使其装配成为一根轴；
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（4）为避免干涉，应先将轴与减速机安装到支架上，再将装配好的轴与支架从槽体正上方装配到槽体上；
（5）最后将栏杆、法兰等零件装配到槽体上，即完成搅拌槽的整体装配。 下面将着重介绍轴的装配过程。
5.4搅拌槽的虚拟装配
在装配模式中单击添加模型按钮，使用浏览方式打开所需的元件搅拌轴，点击【放置】 对话框，使用缺省放置模式，放置搅拌轴。然后点击按钮，选择所需的下浆叶元件。点击【放置】对话框，选择约束类型为匹配，然后选取曲面F5和曲面F11进行约束，偏移方式为重合，放置对话框设置选项如图5-1所示。最后点击配。
按钮，即完成浆叶的装
图5-1放置设置框
完成浆叶的装配后，接着进行的是固定浆叶的键及轴端挡圈的装配。点击按钮，
选择所需的键元件。点击【放置】对话框，选择约束类型为匹配，然后选取面F5和F19进行约束，偏移方式为重合，最后点击按钮，即完成键的装配。点击按钮，选择所需的挡圈元件。点击【放置】对话框，选择约束类型为对齐，然后选轴A-1和A-2进行约束，偏移方式为重合，最后点击
按钮，即完成挡圈的装配。其装配图如图5-2所示。
图5-2浆叶装配图
搅拌轴装配完后，就将进行传动轴的装配了。传动轴上先装配的零件是轴段顶端的轴承。点击按钮，选择所需的轴承元件。点击【放置】对话框，选择约束类型为对齐，然后选取轴A-2进行约束，偏移方式为重合，最后点击钮，即完成轴承的装配。其装配图如图5-3所示。
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