【終稿全套】室內墻壁自動抹灰機設計【5張CAD圖紙】

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多功能墻壁噴涂抹灰設備設計,班級： 學號： 姓名：,設計選題的意義：,在建筑工程中，墻面的抹灰工程是一項工作量很大，且質量要求嚴格的工程。而墻體抹灰這一項工作到目前為止主要還是通過人的手工操作來完成的，而人工操作又存在許多不足，抹灰質量也難以得到保證，因此手工抹灰已越來越不能適應當代建筑行業(yè)發(fā)展需求。為解決手工抹灰所面臨的問題，提高施工效率和質量，減輕工人負擔，要求我們必須設計一款能代替手工的機械式抹灰機，來實現手工抹灰的機械化操作。而我國人口眾多，住房面積在世界處于首位，再加上其他建筑需求，所以抹灰機市場前景巨大，對于我國建筑行業(yè)的發(fā)展也有極其重要的意義。因此抹灰機的研制對我國有巨大經濟和社會效益。,20世紀70年代始，以德國為首的歐美國家逐步意識到使用機械化設備替代人工對建墻面進行抹灰作業(yè)帶來的巨大好處，有效提升工作效率，而且遠遠降低了工程成本，因此砂漿噴涂抹灰設備應運而生。 目前，在我國的市場上存在的抹灰機械一般有兩部分組成：一部分是抹灰機；另一部分是抹灰機的配套設備。國內抹灰機械的研制主要集中在第一部分，而第二部分是現成產品，是可以選擇的。抹灰機械的傳動方式有許多種，比如說液壓傳動，氣壓傳動，電傳動等。比如說液壓式抹灰機，其抹灰的機械運動都采用液壓傳動來實現的，而在我國目前抹灰機行業(yè)中，盡管液壓傳動有許多不足，但是液壓傳動仍是其主要的傳動方式。,國內外對此課題的研究及發(fā)展趨勢：,一、主要設計抹灰裝置 抹灰裝置可分為兩種：一類是抹灰斗旋轉式的抹灰裝置，它主要通過旋轉的抹灰盤將來自輸料管的灰漿壓到墻壁上，并實現抹灰工作。這類抹灰裝置的驅動方式有：電動機帶動軟軸式、液壓式、氣壓式和壓縮空氣式直接通過葉片旋轉工作等四種，以上的四種形式的抹灰裝置結構都比較復雜成本比較高。另一類是抹灰斗平行移動的抹灰裝置，它是借助于移動的?；野鍖碜曰叶返幕覞{平抹到墻壁上，抹灰板和墻面之間的距離是固定的，并且是有一定要求的，且固定時無相對移動，這種抹灰機的整體結構相對來說是比較簡單的。二、設計灰漿輸送配套裝置 灰漿輸送配套裝置包括輸料器電動機、減速器、離合器、輸料筒、螺旋輸送器、底座、支架和卷揚繩。,設計的任務：,設計的工作進度：,2,已完成任務：,1、開題報告 2、緒論 3、方案設計,未完成部分：,1、總體設計 2、繪制主要零部件及裝配圖 3、編寫設計計算說明書 4、總結及答辯,The end,thank you!,感謝聆聽, 設計任務書 設計題目 室內墻壁自動抹灰機設計 學院 學號 姓名 一、 設計題目來源 本課題來源于生產實踐。 二、 設計應完成的主要內容 1. 完成設備整體結構設計 2. 完成執(zhí)行機構設計 3. 完成關鍵部件結構設計及相關選型 4. 三維建模和運動仿真分析 三、 設計的基本要求及應完成的成果形式 四、 自主設計計算，注意借鑒他人設計經驗思路，以及發(fā)揮團隊協(xié)作優(yōu)勢； 1. 手動及計算機繪圖； 2. 繪制總裝圖； 3. 繪制主要零件圖； 4. 編寫設計說明書一份； 5. 英文資料翻譯。 五、 設計的進度計劃 第1 周：熟悉任務書，文獻查閱 ，了解當前轉向器發(fā)展現狀，及其他相關信息，填寫開題報告； 第2-4 周：方案設計，總體設計； 第5-10 周：裝配圖設計（包括：裝配草圖、主要部件計算、驗算、技術經濟分析、繪正式裝配圖、截面圖等）； 第11-13周：繪制主要零部件圖； 第14 周：編寫設計計算說明書； 第15-16周：畢業(yè)論文總結、評閱、審核及修改； 第17-18周：答辯準備及答辯。 六、 設計應收集的資料及主要參考文獻 [1]濮良貴.《機械設計》 [2]《機械原理》 [3]《機械設計手冊》 [4]張慶今.《無機非金屬材料工業(yè)機械與設備》.華南理工大學出版社.2011 [5]高安邦.機電一體化系統(tǒng)設計實例精解.機械工業(yè)出版社.2010. [6]《ANSYS機械工程應用實例》. 周寧.中國水利水電出版社，2006 [7]劉維信.機械最優(yōu)化設計.北京：清華大學出版社，1994 [8]張立勛.機電系統(tǒng)建模與仿真.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2009,11 [9]吳博.機電控制技術原理及應用.北京：中國電力出版社，2011 [10]李金泉，楊向東，.碼垛機器人機械結構與控制系統(tǒng)設計.北京理工大學出版社，2011，6. [11李繼業(yè).現代建筑裝飾工程手冊.北京：化學出版社，2006,1. [12]曹晴峰.建筑設備控制工程.北京：中國電力出版社，2007.1. [13]吳振彪，王正家.工業(yè)機器人.華中科技大學出版社，2006,2 七、 其他要求（此項為可選項） 1. 具有小型化優(yōu)勢，便攜； 2. 可完成棚頂及四周墻壁工作； 3. 具備刮、涂和抹灰轉換功能 指導老師簽名________________ 年 月 日 題 目 室內墻壁自動抹灰機設計 學 院 專業(yè)班級 姓 名 學 號 指導教師 年 月 日 摘 要 本論文設計的是一種自動抹灰機，文中簡要概述了抹灰機目前的發(fā)展狀況和趨勢。對產品進行了方案的確定，按照機械設計的一般步驟，計算并設計了抹灰機上的主要零部件。設計中對減速器和工作零部件均進行了必要的校核計算。抹灰機的抹灰裝置主體結構采用門架安裝的方式，底部固定在底盤上，此部分結構主要包括門架、抹灰裝置和傳動裝置。其中抹灰裝置和傳動裝置與門架分別固定在兩個不同的底座上。抹灰裝置上的底座是固定在一起的，這樣可以構成一個固定的整體，在進行抹灰工作時可以整體上升和下降。而門架固定的底盤是拖車式的。動力和傳動裝置主要由電動機、減速器、皮帶及帶輪、聯軸器、鋼絲繩、螺旋軸、卷筒等主要部件組成。 關鍵詞：抹灰裝置，減速器，傳動裝置 46 Abstract This paper is a kind of automatic plastering machine, this paper briefly summarizes the current development status and trend of plastering machine. Of the scheme is determined according to the general procedure of mechanical design, calculation and the design of the main components of plastering machine. In the design of the reducer and the working parts are carried out the necessary check calculation.Plastering device of the main structure of plastering machine adopts gantry mounting means and fixed at the bottom of the chassis, this part of the structure mainly includes door frame, plastering device and a driving device. The plastering device and a driving device and the door frame are respectively fixed on two different base. The plastering device on the base is fixed together to form a fixed overall, in plaster work can overall rise and fall. The fixed chassis is a trailer.The power and transmission device is mainly composed of an electric motor, a reducer, a belt and a belt wheel, a shaft coupling, a steel wire rope, a spiral shaft, a drum and other main parts. Key words：plastering device, speed reducer, transmission device 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 目 錄 3 第一章 緒論 5 1.課題背景及意義 5 2.抹灰機的研究現狀 5 3.抹灰機面臨的問題及發(fā)展趨勢 6 3.1抹灰機工作特點 6 3.2抹灰機適用范圍 6 第二章 總體方案和結構設計 7 1.總體結構方案 7 2.具體結構及功能實現 7 2.1輸料裝置 7 2.2抹灰裝置 8 2.3工作過程 11 3.自動抹灰機特點 11 第三章 工作裝置零部件的設計計算 13 1.抹灰裝置電動機的選擇 13 1.1卷揚軸的輸出功率Pw： 13 1.2傳動裝置的總效率： 13 1.3電機所需的工作功率： 13 1.4確定電動機的轉速 13 1.5確定電動機的型號 14 2.電機皮帶的設計 14 2.1求計算功率Pc 14 2.2選V帶型號 14 2.3求大小帶輪基準直徑 14 2.4驗算帶速.......................................................................................................15 2.5計算V帶基準長度和中心距a 15 2.6驗算小帶輪包角 15 2.7求V帶根數z 15 2.8求作用在帶輪軸上的壓力 15 第四章 減速器設計 17 1.傳動比的分配及轉速校核 17 2.減速器各軸轉速，功率，轉矩的計算 17 2.1各軸轉速 17 2.2各軸的輸入功率 17 2.3各軸輸入轉矩 18 3.蝸輪蝸桿設計 18 3.1選擇材料 18 3.2按齒面接觸疲勞強度計算進行設計 18 3.3蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸確定 19 3.4校核齒根彎曲疲勞強度 20 3.5求蝸桿圓周速度并校核效率 21 3.6計算蝸桿傳動主要尺寸 21 3.7蝸輪蝸桿的結構設計 21 3.8熱平衡校核 22 4.蝸桿軸的設計 22 4.1扭矩初算軸徑 22 4.2軸的結構設計 22 5.輸出軸的設計計算 23 5.1輸出軸上的功率，轉速和轉矩： 24 5.2求作用在蝸桿上的力 24 5.3初步確定軸徑的最小直徑 24 5.4軸的結構設計 24 5.5精度校核軸的疲勞強度 27 6.標準件的選擇 29 6.1滾動軸承的選擇 29 6.2鍵連接的選擇及校核計算 29 第五章 輸料裝置零部件的設計計算 31 1.底座軸的校核 31 2.輸料電動機的選擇 31 2.1傳動裝置的總效率η總： 31 2.2電動機所需的工作功率： 31 2.3確定電動機的轉速 31 2.4確定電動機的型號 32 3.聯軸器選擇 32 4.螺旋軸選擇 32 4.1螺旋軸的功率Pw： 32 4.2 軸的疲勞強度安全系數校核 33 第六章 總結 35 參考文獻 36 第一章 緒論 1.課題背景及意義 在建筑工程中，墻面的的抹灰工程是一項工作量很大，且質量要求嚴格的工程。然而墻體抹灰這一項工作到目前為止主要還是通過人的手工操作來完成的，人工操作又存在許多不足，抹灰質量也難以得到保證,因此手工抹灰已越來越不能適應當代建筑行業(yè)發(fā)展需求。為解決手工抹灰所面臨的問題,提高施工效率和質量,減輕工人負擔,要求我們必須設計一款能代替手工的機械式抹灰機，來實現手工抹灰的機械化操作。我國人口眾多，住房面積在世界處于首位，再加上其他建筑需要，所以抹灰機市場前景巨大，對于我國建筑行業(yè)的發(fā)展也有極其重要的意義。因此抹灰機的研制對我國有巨大經濟和社會效益。 2.抹灰機的研究現狀 目前，市場上銷售的抹灰機械一般由兩部分組成：一部分是抹灰機；另一部分配套設備。國內抹灰機械的研制主要集中在抹灰機部分，其配套設備已有現成產品可供選擇。通過對國內近十年公布的有關抹灰機的專利分析，我國抹灰機的研制現狀可歸納為以下幾個方面： （1）根據執(zhí)行機構和抹灰裝置的操縱方式，抹灰機一般可分為兩種： 一類是手持式抹灰機，其特點是抹灰裝置沒有固定安裝在抹灰機器上，工作時工人用手掌控抹灰裝置。抹灰裝置沿墻壁高度方向上、下移動，沿墻寬度方向左、右移動。抹灰裝置與墻壁厚度方向的相對距離都完全憑操作工人手工掌控。 另一類是機械式抹灰機，這類機器的特點是將抹灰裝置安裝在機器的立柱或門架上，而立柱或門架則固定在底盤上，整臺機器形成一個剛性整體。抹灰裝置借助于升降架可在立柱或門架上上下移動。 （2）根據公布的專利，抹灰裝置可分為兩種： 一類是旋轉盤式抹灰裝置，它借助于旋轉的抹灰盤將來自灰漿管的灰漿壓到墻壁上，并予以抹平。這類抹灰裝置的驅動方式有：電動機——軟軸式、油馬達式、氣馬達式和壓縮空氣式直接葉輪工作等四種，以上的四種形式的抹灰裝置結構都過于復雜。 另一類是平移式抹灰裝置，它是借助于移動的抹灰板將來自灰漿管的灰漿抹到墻壁上并予以抹平，抹灰板和板體之間沒有相對的移動，其結構相對簡單。 抹灰機械的傳動方式多采用液壓傳動，如液壓多功能抹灰機，其抹灰的旋轉驅動、上下升降、水平移動和灰漿泵的驅動都采用液壓傳動。屋面抹灰機除旋轉盤式抹灰裝置本身的驅動采用電動機—軟軸外，其他傳動都采用液壓傳動。 3.抹灰機面臨的問題及發(fā)展趨勢 通過在使用中發(fā)現現在市場上的抹灰機存在許多缺點:采用手持式抹灰機存在的主要問題是勞動強度仍然較大，不能起到減輕工人勞動強度的作用，且抹灰質量難以控制，為解決上述問題大都采用機械式抹灰機。但是現有的機械式抹灰機存在平整度和表面光澤度達不到國家規(guī)定要求的問題，尤其是相鄰兩個剛抹出灰面不在同一個平面上。機械傳動采用的液壓傳動易產生脈動現象，抹灰質量難以控制，同樣會出現平整度和表面光澤度達不到國家規(guī)定要求的問題。為了解決上述問題，現特研制設計一款新型的自動抹灰機。 3.1抹灰機工作特點 特點：快、好、省。 （1）、自動抹灰機它抹灰的速度快，每分鐘可抹灰4平方米左右，比人工抹灰快得多。 （2）、它所抹出的墻面平整度垂直度能達到國家有關標準，附著力好,粘結力強,絕不會出現空鼓、空殼現象，所抹的墻面質量好。 （3）、省工、省力、省料。抹刷中沒有落地灰，不要搭腳手架，節(jié)省了建筑架子的費用，體現了一個省字。 3.2抹灰機適用范圍 自動抹灰機是居民樓、辦公樓、地面硬化的民房室內立墻抹灰的理想設備?？赡ǖ脡w有：水泥墻、磚混墻、空心墻、輕體磚墻、免燒磚墻等。適用的灰有：白沙灰、石粉、水泥粉、發(fā)泡沙漿、干粉沙漿、石膏等。抹灰厚度5mm以下，抹墻高度5m以下都可以使用[13]。 第二章 總體方案和結構設計 1.總體結構方案 總體設計方案如下圖2-1： 圖2-1抹灰機的總體結構 1.輸料器電動機 2.減速器 3.離合器 4.圓形輸料筒 5.螺旋輸送器 6.底座 7.支架鋼管 8.卷揚繩 9.抹灰裝置 10.可調節(jié)支撐 2.具體結構及功能實現 抹灰機的整體結構由圖2-1和2-2可得，此次設計的墻面抹灰機有底盤、灰漿輸送裝置、門架機構和抹灰裝置組成，主要包括兩部分：第一部分是灰漿輸送裝置，作用是用來輸送灰漿；第二部分是抹灰裝置，作用是進行抹灰作業(yè)。自動抹灰機的這兩部分是分開的，兩者之間是通過輸料管連接的。 2.1輸料裝置 帶有地面行走輪的槽鋼固定著底板和各機構，輸料器底盤上有電動機，電動機與減速器，接著與聯軸器，然后與輸料筒相連接構成灰漿輸送裝置。輸料裝置中的各部件裝配在底座上，底座主要起固定零件和支撐作用。底座設計成簡易小拖車的形式，前邊配有拉桿孔，因為設計的小拖車是純機械式的，所以設計拉桿孔方便對小拖車進行拖拉。其簡易結構如圖2-2： 圖2-2 機底座 1.輪軸支撐板 2.底輪 3.輪軸支撐板 4.輪軸 5底架槽鋼 6.拉桿孔 由圖2-1可知從右到左主要的工作部件是電動機、減速器、離合器、螺旋輸料器。在工作時，當輸料器電機啟動后，按要求配置的灰漿就從送料口送到輸料機內，再由輸料機內的螺旋輸送器通過旋轉將灰漿擠壓到末端出料口處，并經過輸料管送達抹灰裝置上的圓型抹灰斗中，以此來實現灰漿輸送。 這樣設計與以往的抹灰機不同之處在于把料斗單獨隔離出來，通過輸料機進行灰漿輸送,這一工作主要是通過電機帶動輸料筒中的螺旋輸料器來實現的。這一裝置主要是考慮到了抹灰機的特點，抹灰機工作時候是不需要移動灰漿輸送機的，這樣可以定點輸送灰漿，不需要和普通抹灰機那樣隨時運灰。這樣可以節(jié)省人力和物力，在一定程度上提高效率。同時對于抹灰裝置的設計及總體設計都是有利的。 2.2抹灰裝置 圖2-3為此次設計的抹灰機主體結構中的抹灰裝置部分。墻面抹灰就是通過抹灰裝置實現的。具體結構如圖2-3和圖2-4 ： 圖2-3 抹灰裝置結構圖 1.抹灰斗 2.螺旋軸 3.螺旋柱帶輪 4．電機 5.皮帶 6.減速器 7.卷揚帶輪8.卷揚軸 圖2-4 抹灰板側面圖 抹灰機的抹灰裝置主體結構采用門架安裝的方式，底部固定在底盤上，此部分結構主要包括門架、抹灰裝置和傳動裝置。其中抹灰裝置和傳動裝置與門架分別固定在兩個不同的底座上。抹灰裝置上的底座是固定在一起的，這樣可以構成一個固定的整體，在進行抹灰工作時可以整體上升和下降。而門架固定的底盤是拖車式的。 門架是由兩根鋼管和方管橫梁構成的。鋼管是抹灰機工作時抹灰裝置和傳動裝置上下滑行的軌道，適應高度為2米?4米。在進行移動時，如果需要抹灰的墻面高度較高時，每側支架可分兩節(jié)套管組成，通過這樣的方式可以增加抹灰的高度，提高抹灰效率。橫梁上兩邊各有一個固定的滑輪，鋼絲繩穿過滑輪后通過電機帶動的卷揚筒提升抹灰裝置。橫梁的作用是，在抹灰機工作時頂住房屋頂端固定住門架結構。橫梁和鋼管在搬運或者不用時可以拆分放置， 這樣不但可以減小抹灰機的體積，而且運送起來方便，快捷，省時省力。 門架固定在底盤上，而底盤與灰漿輸送裝置底盤基本相同，但是考慮到抹灰時穩(wěn)定性的要求，底盤上會有螺紋支撐桿。根據實際工作要求，在抹灰時，上下墻面灰的厚度應保持一致，這就要求有一個機構固定底板，使其與墻面的距離保持不變，螺紋支撐桿就是起的這個作用。在具體工作時，底盤與墻體保持一定的距離，且是水平放置的，其水平移動是通過人力拖動實現的。底盤也是由方槽鋼構成。在使用時鋼管插入底盤上的與鋼管所對應的孔中。由于采用自上而下抹灰方式，在確定好底盤位置后，固定好底盤，先讓抹灰上升，到達頂部后再下降進行抹灰。不需要和以前自下而上工作方式需要多次重復移動底座。 此次設計的抹灰裝置是灰頭和灰斗一體圓型封閉式的，這樣可以保重在電機停掉時由于其封閉性，可以防止灰漿外漏，灰斗是抹灰機的執(zhí)行機構，在從上到下抹灰時，抹灰采用攪灰、壓灰、抹灰方式來實現抹灰動作。工作部件還有螺旋軸，其主要作用在工作時通過攪灰、圧灰把灰漿壓到墻壁上，螺旋軸的轉動是通過電機帶動卷揚軸，通過皮帶連接帶動螺旋軸帶輪轉動，實現抹灰，通過這個抹灰動作，可以使灰漿結合更緊密，抹灰質量更好。同時抹灰裝置之所以這樣設計主要是考慮到墻面抹灰的壓實效果和采用自上而下的抹灰方式。其他工作部件還有抹平板、耐壓橡膠板，而根據對墻面平整度和光澤度的要求，對抹平板的粗糙度也是有要求的，以達到施工要求。 動力和傳動裝置主要由電動機、減速器、皮帶及帶輪、聯軸器、鋼絲繩、螺旋軸、卷筒等主要部件組成。電機產生的動力經減速器和皮帶傳動裝置減速后，一方面帶動螺旋軸旋轉實現抹灰，另一方面通過卷筒工作，帶動鋼絲繩經門架上方的橫梁上的滑輪帶動整個抹灰裝置沿著鋼管移動。動力系統(tǒng)中取消了液壓系統(tǒng)，也無氣動系統(tǒng)，這樣設計是考慮到這些系統(tǒng)中本身存在不穩(wěn)定因素，不利于提高抹灰質量。在傳動系統(tǒng)中，電機和螺旋軸的連接是通過皮帶實現的，皮帶傳遞動力比較安全，如果突然負載過大，皮帶可以通過打滑起到保護電機作用，使電機不至于因負載過大而燒毀。 2.3工作過程 操作程序即為：本機定位→開機→自動上升→終端自動停機→開啟輸料器、下落抹灰→到達底端→更換位置。 由操作程序可知，先將抹灰機械搬運到施工現場，根據裝配要求裝配各個工作部件，然后把組裝好的抹灰機放置于待抹灰的墻邊，并且讓帶有抹灰板的一側靠近墻壁，并將輸料機等放置在比較合適的位置，并連接好輸灰管。通過水平找準等，確定底座位置并固定好。接通傳動裝置中電動機的電源，通過電動機帶動皮帶輪和減速器帶動卷筒工作，鋼絲繩繞過滑輪組牽拉升降架，并帶動抹灰裝置沿立柱向上移動，但此時抹灰裝置不工作抹灰，當到達頂端時停止。然后使電機反轉帶動卷揚軸反向轉動，此時抹灰裝置自上而下運動，抹灰斗開始進行抹灰作業(yè)。同時接通輸料器和輸料裝置的電動機電源，在螺旋輸送器的旋轉壓力的作用下將灰漿均勻的通過灰漿輸送管輸送到抹灰裝置上的灰斗中，灰斗中的螺旋軸旋轉，通過旋轉和輸料器的壓力把灰斗中的灰抹到墻面上，灰斗上端的抹灰板則將新抹的灰壓平。當抹灰裝置運行到抹灰機底部時一次抹灰作業(yè)結束，關掉所有工作電源。松開固定裝置，然后通過人力將抹灰機橫向移動到下一個工位繼續(xù)工作，如此復循環(huán)作業(yè)。 3.自動抹灰機特點 該自動抹灰機適用于高度為2米?4米的墻壁的各種灰漿的墻體抹灰。經過以往試驗表明，把灰漿由噴涂的工作方式改為直接抹灰的方式節(jié)約了成本，提高了效率，且降低了勞動強度，提高了抹灰質量。由于抹灰裝置螺旋軸的作用，使灰漿更加好的抹到墻體上，無論采用何種灰漿幾乎都不會出現灰漿在墻體上聚集的現象，使墻體表面的光整度更好。作業(yè)時，抹灰裝置除上部即刮板與墻體有一定距離外 ，這個距離就是灰層的厚度，其他部分都與墻體形成密封的空間。輸料器供給的灰漿通過輸灰管進人封閉的灰斗，并可保持一定的壓力，同時在與螺旋軸的聯合作用下使灰漿與墻體充分親合。隨著抹灰裝置的自上而下運動，抹灰裝置的上部刮板將輸料器不斷提供的灰漿壓在墻體上形成密實灰層。如此抹灰方式形成的灰層與墻體結合性好，干燥后不易形成“空鼓”，或脫落，且因為采用自上而下的抹灰方式，在施工過程中落地灰也極為有限。抹灰時間要比自下而上工作方式花費的少，但抹灰效率更高。在電機所需要的功率方面，由于自上而下抹灰方式往上移動時灰斗是空的，所以所需要的電機功率也相對較低，進一步節(jié)約了成本。 自動抹灰機采用自上而下抹灰工作方式、且同時灰斗是高壓封閉，采用反向螺旋分流處理技術，使抹灰機的抹灰力度更強，灰漿的結合力更好。采用卷筒帶動鋼絲繩傳動方式避免了因液壓傳動而產生的不穩(wěn)定現象，保證了機械傳動的平穩(wěn)性和抹灰的平穩(wěn)性，提高了墻面抹灰的表面質量及其光整度。抹灰斗由電機帶動旋轉，內設螺旋軸使灰漿能夠攪拌均勻，且與沒有螺旋軸單純靠擠壓的抹灰裝置相比抹灰層密度和表面質量有很大提高。與同類型抹灰機相比該新型抹灰機用灰漿輸料器代替人工供給添送灰漿，使其抹灰效率更高，也真正實現了機械自動化。 第三章 工作裝置零部件的設計計算 1.抹灰裝置電動機的選擇 1.1卷揚軸的輸出功率Pw： 1.2傳動裝置的總效率： 查機械設計手冊效率?。簬鲃樱?.95 軸承:0.99 滾筒：0.99 求減速器的效率η=0.97 1.3電機所需的工作功率： Po 1=Pw1/傳動裝置總效率 取電動機的工況系數為k=1.1 電動機的額定功率Pm=1.1Po 所以Pm= 1.26kW 查表后，選擇電動機的額定功率為1.5kW 1.4確定電動機的轉速 電動機轉速為 帶傳動的傳動比，減速器選擇為一級蝸輪蝸桿減速器其傳動比范圍為 取減速器的傳動比為 電動機轉速的可選范圍為：根據功率及傳動比 符合這一范圍的同步轉速有750，1000，1500r/min三種。 總傳動比=滿載轉速/工作機轉速 1.5確定電動機的型號 表3—1 電動機型號 電動機型號 額定功率 電動機轉速 r/min 同步轉速 滿載轉速 Y100L-6 1,5 1000 940 Y90L-4 1.5 1500 1400 Y90S-2 1.5 3000 2840 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結構和總傳動比，選擇型號為的Y90L-4電動機。 2.電機皮帶的設計 2.1求計算功率Pc 假設減速器每天工作12個小時，則查表得工作情況系數 則功率 2.2選V帶型號 選擇普通V帶，根據Pc, 。查文獻[2]教材圖8-11知該點位于A區(qū)內，故選擇A型 2.3求大小帶輪基準直徑 為了節(jié)省設計帶輪的種類，盡量少的使用帶輪的種類，在設計一級帶傳動和二級帶傳動時，我們小帶輪使用一種，大帶輪使用一種，使設計盡量簡單省材料。 由教材表8-5和表8-8，，取小帶輪的基準直徑，則求的 2.4驗算帶速 ，在5-25m/s范圍內，合適。 2.5計算V帶基準長度和中心距a 初步選取中心距 取 則帶長 查文獻[2]教材表8-2，取 實際中心距 2.6驗算小帶輪包角 ，合適 2.7求V帶根數z 由，查文獻[2]教材表8-4a，V帶基本額定功率 則傳動比，查文獻[2]教材表8-4b， 由,查文獻[2]表8—2得,由查文獻[2]表13-7得 故，取2根 2.8求作用在帶輪軸上的壓力 由，則單根V帶初拉力 作用在軸上的壓力 第四章 減速器設計 1.傳動比的分配及轉速校核 采用一級蝸輪蝸桿減速器減速并且要求自鎖，當要求自鎖時，且蝸輪的齒數要求大于29， 所以蝸輪軸的轉速 所以齒輪的直徑 (式4-1) 取齒輪分度圓直徑為63mm，模數m=6.3，齒數為31 則實際蝸輪轉速 (式4-2) 傳動比 取 則蝸輪的實際轉速為 檢驗轉速誤差 轉速誤差，合乎要求。 2.減速器各軸轉速，功率，轉矩的計算 2.1各軸轉速 蝸桿軸 蝸輪軸 2.2各軸的輸入功率 蝸桿軸 蝸輪軸 2.3各軸輸入轉矩 計算電動機軸的輸入轉矩 蝸桿軸 蝸輪軸 表4-1各傳動參數 運動和動力參數的計算結果列于下表： 參數 軸名 電動機軸 蝸桿軸 蝸輪軸 轉速n/（r/min） 2840 2840 91.61 輸入功率P/kW 1.5 1.46 0.58 輸入轉矩T/（N·M） 5.04 4.89 58.09 傳動比i 1 31 效率η 0.97 0.397 3.蝸輪蝸桿設計 3.1選擇材料 蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC。 蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。 3.2按齒面接觸疲勞強度計算進行設計 根據閉式蝸桿傳動的設計進行計算，先按齒面接觸疲勞強度計算進行設計，再校對齒根彎曲疲勞強度。由式[2]11-10， 傳動中心距 (1)確定作用在蝸輪上的轉矩T 按Z=1,估取，有 (式4-3) (2)確定載荷系數K 因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數；由表[2]11-5選取使用系數；由于轉速不大，工作沖擊不大，可取動載系；則 (式4-4) (3)確定彈性影響系數 因選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有 (4)確定接觸系數 先假設蝸桿分度圓直徑d1和中心距a的比值，可查到 (5)確定許用接觸應力 根據選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度＞45HRC，可從表[2]11-7中查蝸輪的基本許用應力 應力循環(huán)次數 (式4-5) 壽命系數 (式4-6) 則 (式4-7) (6)計算中心距 (式4-8) 因要求自鎖，所以取a=160mm,由 i=31，則從表11-2中查取模數m=4，蝸桿分度圓直徑d1=71mm 可查，由于＜，即以上算法有效。 3.3蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸確定 (1)蝸桿 軸向尺距 直徑系數 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓導程角 蝸桿軸向齒厚 (2)蝸輪 蝸輪齒數, 變位系數 驗算傳動比i= 這時傳動比誤差=3.3%, 是允許的 蝸輪分度圓直徑 式4-18) 喉圓直徑 齒根圓直徑 咽喉母圓半徑 圖4.1 蝸輪簡圖 3.4校核齒根彎曲疲勞強度 (式4-9) 當量齒數 (式4-10) 根據 可查得齒形系數。 螺旋角系數 (式4-11) 許用彎曲應力 查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應力[]=56MPa 壽命系數 (式4-12) (式4-13) (式4-14) 彎曲強度是滿足的。 3.5求蝸桿圓周速度并校核效率 (式4-15) 已知；；與相對滑動速度有關。 (式4-16) 從表中用差值法查得： 代入式中，得大于原估計值。因此不用重算。 3.6計算蝸桿傳動主要尺寸 傳動比i=31、蝸桿頭數Z1=1、蝸輪齒數Z2=31 蝸桿導程角 得 蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數q 取 蝸輪分度圓直徑 中心距 (式4-17) 取整數100mm 變位系數x2 普通圓柱蝸桿傳動變位的主要目的是配湊中心距使之符合標準或推薦值。蝸桿傳動的變位方法與齒輪傳動相同，也是在切削時，將刀具相對于蝸輪移位。湊中心距時，蝸輪變位系數x2為 (式4-18) 在0.4～0.7之間符合要求。 3.7蝸輪蝸桿的結構設計 蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。蝸輪采用整體式，鑄造.具體尺寸見零件圖 3.8熱平衡校核 初步估計散熱面積A (式4-19) 周圍空氣的溫度t 取t=20°C 熱散系數K 從 取 熱平衡校核 由式 (式4-20) 得符合條件。 4.蝸桿軸的設計 4.1扭矩初算軸徑 選用45鋼調質，硬度為 取 考慮到有鍵槽，將直徑增大7%，則： 因此選 4.2軸的結構設計 (1)軸上零件的定位，固定和裝配 一級蝸桿減速器可將蝸輪安排在箱體中間，兩隊軸承對稱分布，蝸輪由軸肩定位，蝸輪周向用平鍵連接和定位。同時另一邊用套筒固定。軸承用套筒和端蓋定位固定。 蝸桿 圖4.2 蝸桿軸結構簡圖 段：軸的最小直徑為安裝聯軸器處的直徑，故同時選用聯軸器的轉矩計算，查教材[7]14-1，考慮到轉矩變化很小，故取 按照計算轉矩應小于聯軸器公稱轉矩的條件查機械手冊 表4.1聯軸器的選擇 選用型號彈性套柱銷聯軸器 型號 公稱轉距 許用轉速 軸的直徑（mm） D (mm) 160 7100 27 32 14 90 因此選擇段長度取軸上鍵槽鍵寬和鍵高以及鍵長為總鍵槽鍵4 段：因為定位銷鍵高度 因此，。軸承端蓋的總長為20mm,根據拆裝的方便取端蓋外端面于聯軸器右端面間的距離為 所以， 段：初選用單列圓錐滾子軸承，參考要求，選用直徑 查機械手冊選用型號滾子軸承 且 滾子軸承右端用于軸肩定位。查手冊型號軸承定位軸肩高度選用因此可以確定段的尺寸。 段：查變形系數所以 , 段：安裝軸承和軸承蓋，因此 5.輸出軸的設計計算 5.1輸出軸上的功率，轉速和轉矩： (式4-21) (式4-22) 輪軸的轉速 5.2求作用在蝸桿上的力 5.3初步確定軸徑的最小直徑 選用鋼，硬度 根據教材公式式，并查教材表15-3，取 (式4-23) 考慮到鍵槽，將直徑增大10%，則； (式4-24) 所以，選用 5.4軸的結構設計 (1)軸上的零件定位，固定和裝配 蝸輪蝸桿單級減速裝置中，可將蝸輪安裝在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，蝸輪左面用軸肩定位，右端面用軸端蓋定位，軸向采用鍵和過度配合，兩軸承分別以軸承肩和軸端蓋定位，周向定位則采用過度配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，右軸承從右面裝入。 圖4.3 蝸輪軸結構簡圖 (2)確定軸的各段直徑和長度 由輸出端開始往里設計。 表4.2聯軸器的選擇 查機械設計手冊[12]選用HL1彈性柱銷聯軸器。 型號 公稱轉矩 許用轉速 （r/min） L1 L 軸孔直徑 (mm) HL1 160 7100 38 52 20 I段和Ⅶ段：，。軸上鍵槽取， II段：初選用單列圓錐滾子軸承，參照要求取，型號為 初選30206型圓錐滾子軸承 ，考慮到軸承右端用套筒定位，取齒輪距箱體內壁一段距離a=10mm，考慮到箱體誤差在確定滾動軸承時應據箱體內壁一段距離S，取S=8。已知寬度T=17.25， 則 Ⅲ段：因定位軸肩高度，，軸承端蓋的總寬度為20mm，根據拆裝方便，取外端蓋外端面與聯軸器右端面間的距離為30mm,因此 ， Ⅳ段：為安裝蝸輪段， ， 蝸輪齒寬 ， V段：Ⅵ段右端為軸承的軸向定位。， VI段：該段為軸承安裝故選 。 (3)軸上零件的周向定位 齒輪、半聯軸器與軸的定位均采用平鍵連接。按由教材表6-1查得平鍵截面，鍵槽用銑刀加工，長為32mm，同時為了保證齒輪與軸配合由良好的對稱，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣半聯軸器與軸的連接，選用平鍵分別為為，半聯軸器與軸的配合為。滾動軸承的周向定位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 (4)參考教材表15-2，取軸端倒角為圓角和倒角尺寸，各軸肩的圓角半徑為1~2 (5)求軸上的載荷 可以看出安裝蝸輪處的軸截面是軸的危險截面 (式4-25) (式4-26) (式4-27) (式4-28) 表4.3軸上各載荷參數 載荷 H V 支反力 N 118.6 118.6 43.2 43.2 彎矩M 總彎矩M 扭矩 (式4-29) 故安全。 5.5精度校核軸的疲勞強度 由于軸的最小直徑是按扭矩強度為寬裕確定的，所以截面均無需校核。由第三章附表可知鍵槽的應力集中系數比過盈配合小，因而該軸只需校核安裝軸承處軸截面。 抗截面系數 抗扭截面系數 截面E左側彎矩 截面E上扭矩T=29.22 (式4-30) (式4-31) 軸的材料為45鋼，調質處理由表查得 ，，， 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數及 因， , 又由可知軸的材料敏性系數， 故有效應力集中系數 (式4-32) (式4-33) 尺寸系數，， 軸未經表面強化處理 (式4-34) (式4-35) 又由碳鋼的特性系數 ??；， 計算安全系數 截面右側 抗截面系數按教材[2]表15-4中的公式計算 抗扭截面系數 彎矩及扭轉切應力為 (式4-36) (式4-37) (式4-38) 過盈配合處由附表3-8用插值法求出并取 =3.16，故 表面質量系數 故得綜合系數為 軸未經表面強化處理 又由碳鋼的特性系數 取；， 計算安全系數 (式4-39) (式4-40) (式4-41) 故該軸的強度足夠。 6.標準件的選擇 6.1滾動軸承的選擇 根據使用條件，軸承預計壽命：12000小時 由于軸受較大的軸向力，因此采用圓錐滾子軸承 蝸桿軸使用的軸承30204GB/T294-1994 蝸輪軸使用的軸承30216 GB/T294-1994 6.2鍵連接的選擇及校核計算 1.聯軸器1與蝸桿軸連接采用平鍵連接： 軸徑， 查手冊[12]GB/T1096-2003選用A型平鍵 得 即：鍵 可算得 又 根據文獻[2]式（6-1）平鍵連接強度條件得 (式4-42) 2.蝸輪軸與蝸輪連接采用平鍵連接： 軸徑 查手冊[12]GB/T1096-2003 選A型平鍵，得： 即：鍵10×20 可算得 又 根據文獻[2]P106式（6-1）平鍵連接強度條件得 (式4-43) 3.輸出軸與聯軸器2連接用平鍵連接: 軸徑 查手冊[12]GB/T1096-2005 選A型平鍵，得： 即：鍵 可算得 又 根據文獻[2]P106式（6-1）平鍵連接強度條件得 (4-44) 第五章 輸料裝置零部件的設計計算 1.底座軸的校核 軸的結構如下圖5—1： 圖5-1 底座軸 在進行軸的設計校核時主要考慮的是彎矩的作用。 p----軸的傳遞功率 n----軸的轉速 p=0.06kw n=8轉/分 C=112 計算得軸徑14.5mm 取軸的直徑為15mm。 2.輸料電動機的選擇 2.1傳動裝置的總效率η總： 查機械設計手冊效率取： 聯軸器：0.99 求減速器的效率 （式51） 2.2電動機所需的工作功率： Po =Pw/傳動裝置總效率 取電動機的工況系數為k=1.1 電動機的額定功率Pm=1.1Po 所以Pm= 1.48kW 查表后，選擇電動機的額定功率為1.5kW。 2.3確定電動機的轉速 工作機轉速為，減速器按二級圓柱減速器則傳動比為 取減速器的傳動比為23 電動機轉速的可選范圍為：根據功率及傳動比 符合這一范圍的同步轉速有750，1000，1500r/min三種。 總傳動比=滿載轉速/工作機轉速 2.4確定電動機的型號 按已知的工作要求和條件選用 Y系列三相異步電動機 表5—1 電動機型號 電動機型號 額定功率 電動機轉速 r/min 同步轉速 滿載轉速 Y100L-6 1,5 1000 940 Y90L-4 1.5 1500 1400 Y90S-2 1.5 3000 2840 在選擇電動機時，考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結構和總傳動比，選擇型號為的Y90L-4電動機。 3.聯軸器選擇 聯軸器選擇為由設計手冊查取聯軸器工作情況系數K=1.3，則傳遞轉矩 查閱資料取彈性柱銷聯軸器HL2。 4.螺旋軸選擇 4.1螺旋軸的功率Pw： (式52) 螺旋軸結構圖如下圖5-2： 圖5-2 螺旋軸 已知輸送機的功率為 P=1.5Kw,工作轉速為 n=63r/min。 對只受轉矩或以承受轉矩為主的傳動軸,應按扭轉強度條件計算軸的直徑。若有彎矩作用,可用降低許用應力的方法來考慮影響。 按扭轉強度條件計算： (式53) 式中： d—計算剖面處軸的直徑mm T—軸傳遞的額定扭矩, T=9550000 N—軸傳遞的額定功率 1.5kw n—軸的轉速190r/min []—軸的許用應力 A— 按[]所定的系數查表得A=130 將數據帶入公式（5-3）得： 圓整取螺旋軸的的直徑為40mm 4.2 軸的疲勞強度安全系數校核 疲勞強度校核判斷根據為 S≥[S]。 當該式不能滿足時， 應改進軸的結構以降低應力集中，亦可采用熱處理，表面強化處 理等工藝措施以及加大軸徑，改用較好材料等方法解決。軸的疲勞強度是根據減速器 作用在軸上的最大變載荷進行校核計算。 危險截面安全系數 S 的校核計算公式為[6]： （式5-4） 式中： —只考慮彎矩作用時的安全系數 —只考慮扭矩作用時的安全系數 —按疲勞強度計算的許用安全系數 —對稱循環(huán)應力下的材料彎曲疲勞極限 —對稱循環(huán)應力下的材料扭轉疲勞極限 —彎曲和扭轉時的有效應力集中系數 —表面質量系數 —彎曲和扭轉時的尺寸影響系數 —彎曲應力的應力幅和平均應力 —扭轉應力的應力幅和平均應力 查手冊表[12]知：=115；=1.20；=0.21 =0.81； 計算: 所以 符合疲勞強度安全系數。 第六章 總結 經過3個月的努力，在老師的指導下，我的抹灰機設計終于完成了，在整個設計過程中，我不斷學習有關方面知識，把它充分運用到我的設計當中。完成了自己的設計任務。在本次設計中，加深對機械CAD軟件的使用，這使我能更加熟練的運用AutoCAD畫圖，而且還熟練掌握了一些常用軟件的應用，比如WPS office，PowerPoint等。 此次設計的抹灰機主要由抹灰裝置和輸料裝置構成，分別安裝在兩個底座上，兩者之間通過輸料管連接。其動力源也分別由兩臺電機提供，兩臺電機的工作相互不受影響，但為了能夠正常進行抹灰作業(yè)，也需要進行很好的配合。在抹灰時其工作順序是先讓抹灰裝置升到最頂端，然后啟動輸料電機，讓其從上往下開始抹灰。 本次設計的自動抹灰機結構簡單，采用模塊化組裝設計，好多部件可以購買成品，易于拆裝，可以很好的適應不同的抹灰環(huán)境。因此其具有成本低、操作簡單、運行穩(wěn)定等特點，有廣泛的應用前景，能很好地適合建筑工地的使用，可以很好的替代工人進行抹灰工作。 參考文獻 [1]陸玉﹒機械設計課程設計﹒機械工業(yè)出版社，2008 [2]濮良貴 陳國定﹒機械設計﹒高等教育出版社，2013 [3]張龍﹒機械設計課程設計手冊﹒國防工業(yè)出版社，2006 [4]龔桂義﹒機械設計課程設計圖冊﹒高等教育出版社，2007 [5]Mechanical design foundation and Machinery Industry Press, Sun Baojun, 2005 [6]周元康﹒機械設計課程設計﹒重慶大學出版社，2001 [7]朱文堅﹒機械設計﹒高等教育出版社，2005 [8]王旭機﹒械設計課程設計﹒機械工業(yè)出版社，2003 [9]陳立德﹒機械設計基礎課程設計指導書﹒高等教育出版社，2004 [10]劉鴻文﹒材料力學（第二版）﹒高等教育出版社 ，2004 [11]Plastering machine mechanism design and construction machinery,Xueui SangJiwang, 2001, (10) 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