混凝土搅拌运输车是混凝土运输行业的核心设备。近年来,国家法规对于混凝土搅拌运输车标准和规范要求趋严,其发展方向不再追求大装载量,而是将轻量化作为其发展的主方向。在保证整车使用性能和寿命的前提下,将整车质量做到最轻,实现装载的最大化。混凝土搅拌运输车的轻量化改进一般分为两个方面:一方面为对其副车架以及其他辅件的结构优化,另一方面为搅拌筒的轻量化研究。副车架轻量化结构优化相对容易实现,而搅拌筒在工作状态下,混凝土在其内部不停的被搅动,其受力情况复杂,因不间断的搅动对搅拌筒的内表面产生冲击力以及摩擦作用,致使内表面磨损,直至搅拌筒失效。因此,开展搅拌筒受力分析和磨损机理研究,据此对其进行结构和参数优化设计,是实现搅拌筒轻量化的最佳途径。本文以中国重汽集团青岛重工有限公司某款8m3混凝土搅拌运输车的搅拌筒为研究对象,采用理论计算、模拟仿真、试制加工、实验验证相结合的研究方法,实现了搅拌筒轻量化优化设计目标,对搅拌筒的轻量化研究具有一定的指导意义。具体研究内容如下:1.研究了搅拌筒磨损机理,分析了搅拌筒磨损特性。以搅拌筒为研究对象,从理论角度分析了混凝土在搅拌过程对搅拌筒的冲击以及磨损特性,并得出两种工况下影响搅拌筒磨损的因素。2.完成了搅拌筒轻量化优化设计。基于积分法对该款8m3搅拌筒的尺寸进行优化设计,以实现相同容积下筒体轻量化。对搅拌筒的螺旋角参数展开分析,并推导出等变角对数螺旋曲线的参数方程,确定了螺旋叶片各锥段最佳设计参数。3.开展了搅拌筒磨损动态模拟仿真分析,确定了搅拌筒最大磨损位置。通过模拟塌落度实验确定混凝土颗粒参数,以此为基础,采用离散元法对搅拌筒工作状态进行了模拟分析,通过对不同时间阶段多网格内颗粒的数量统计,进而分析搅拌筒的混合匀质性,模拟结果表明,搅拌筒的搅拌质量性能良好;通过对搅拌筒的受力、累积接触能量及磨损量的分析,确定了搅拌筒的最大磨损位置位于前锥大端。4.提出了离散元与有限元耦合仿真的方法,对搅拌筒进行了强度分析。采用EDEM和ANSYS Workbench耦合的方法,模拟分析了搅拌筒的应力以及形变情况,通过对搅拌筒应力以及形变的数据分析,表明轻量化设计后的搅拌筒的强度满足工作要求。5.试制了经仿真优化的轻量化搅拌筒,运用在QDZ5313GJBZHTX30E1车型上进行了装载实验。对搅拌筒的装载性能、卸载能力及残余率进行测试,实验表明,搅拌筒的搅动质量、装载性能及残余率均优于国家标准;对搅拌筒的实际磨损量进行了测量,搅拌筒工作300小时的最大磨损量为0.04mm,最大磨损量与模拟分析误差为2.5%,验证了模拟分析的准确性。