【基于建筑磚料輸送機電一體化機械手設計6500字（論文）】

基于建筑磚料輸送機電一體化機械手設計目錄TOC\o"1-3"\h\u312081概述 4167882總體設計 4177173升降工作臺設計 6290123.1升降工作臺概述 6130933.2升降工作臺方案確定 765553.3升降工作臺材料選擇 8100293.4液壓系統(tǒng)的設計 8116593.5軸承的選擇及校核 9305633.6輔助裝置的設計 1011434磚料提升系統(tǒng)設計 11228094.1磚料提升系統(tǒng)概述 11298304.2磚料提升系統(tǒng)方案選擇 11285285灰漿輸送系統(tǒng)設計 1229565.1概述 13295345.2灰漿泵的選型 1380425.3灰漿鉗設計 13268696總體布置 14314147總結 1413305參考文獻 161概述研究目的及意義自古以來都是由建筑工人手工對墻體進行砌筑。而在對墻體進行砌筑的過程中，經(jīng)常會用到磚料輸送機械手，雖然相關的工序依然需要建筑工人的手動操作才可完成，但是所需要的勞動強度卻大大的降低，工人不需要再耗費大量的體力去進行磚料的人工輸送，在進行相關操作的時候也會更加的安全和舒適，工作的整體速度也會大大提升，而對于整體工程來說需要的勞動力的工作時間就會大大降低，整體建筑成本也會大大下降。在本次設計中，主要是針對創(chuàng)新性極強的磚料輸送機械手進行設計，具備極為重大得戰(zhàn)略意義。在全球的建筑業(yè)中，目前依然是采用較為傳統(tǒng)的方法對磚混墻體進行砌筑，用到的依然基本全部為人力，會對工人造成極大的壓力，且作業(yè)的速度較慢，工程質量受到工人本身技術的影響而不穩(wěn)定，且具備較為惡劣的工作環(huán)境，工人在作業(yè)過程中受到傷害的風險較大。隨著科技的發(fā)展，取代人工的砌筑機器人的想法一直都存在，相關的科研機構也一直在努力，但是依然困難重重，未取得突破性的進展。在新時代及科技發(fā)展的基礎上，迫切的需要讀這種傳統(tǒng)作業(yè)方法進行改進。國內外發(fā)展現(xiàn)狀磚料輸送機械手屬于一種新興的技術，目前還不存在成熟的運用。在當今世界的科技水平下，機械化以及自動化已經(jīng)在各個領域進行了普及，建筑業(yè)中的高科技運用也越來越多。而本次設計內容的實現(xiàn)，會填補這個機械化的空白，也會提高整個建筑業(yè)的整體科技水平。由市場來看，本次設計的磚料輸送機械的市場潛力巨大，應用范圍也會隨著相關技術的發(fā)展而越來越廣泛，未來這個技術必定會對傳統(tǒng)的作業(yè)方法做到完全的取代。2總體設計2.1概述在對機械進行設計的時候，其一切都是基于總體設計的基礎來完成的，其決定了所有上層建筑也就是整個設計的所有細節(jié)的成敗，也就是決定了整個機械設計的總體成功與否。在對每個機構和部件進行設計的時候，都需要依照總體設計來進行。一般在一個設計工作的執(zhí)行中，由技術負責人作為總指揮。設計目標確定完畢后，需要對設計所需要的文獻資料進行詳細的解讀和研究，對國內外相關機械的研究和設計的現(xiàn)狀進行一定程度的參考，對總設計原則進行制定。設計目的是設計出符合國家標準的機型，且具備較高的技術含量，造價較低，比較容易進行操作，工作性能極為穩(wěn)定。對總的設計原則進行確定的下一步就是設計任務書的編寫工作，通過對大量調查數(shù)據(jù)的分析，結合課堂學習的知識，對總體的設計方案進行制定，并且最終為設計而服務。2.2確定總體設計方案2.2.1選擇確定總體參數(shù)總體方案的選擇在本次設計中，采用傳動方案：在傳動的過程中充分利用腳手架的作用。將手動液壓堆高車的原理利用在豎直方向上，對提升機車輪的方向進行改變，由水平方向改為左右方向。將手動液壓堆高車的原理利用在豎直方向上，將導軌利用在水平方向上。結構形式整個機構由工人進行工作的平臺升降工作臺、對灰漿進行傳輸?shù)幕覞{輸送系統(tǒng)以及對磚料進行提升的磚料提升系統(tǒng)組成。2.2.2總體設計原則1.設計原則1)在零部件的選取上要遵守標準的規(guī)定，設計出的設計可以實現(xiàn)系列化的生產(chǎn)，且所有零部件盡量采用市場通用的，以便出現(xiàn)問題時的更換和維修。2）在設計的過程中，盡量達到對技術、結構、材質以及工藝的創(chuàng)新。3）設計的設備以非常容易進行制造和維修，且操作簡單。2.對于砌筑工作臺金屬結構的設計來說：1）滿足總體設計要求磚料輸送機械手金屬結構需要具備足夠的空間以便工人的具體操作，包括立體和平面的，且協(xié)調的對機構進行布置。2)滿足安全可靠要求整體降低危險出現(xiàn)的幾率，金屬結構具備良好且穩(wěn)定的支撐作用。（1）小巧輕便金屬結構是整個結構中最重的部分，而對于設備來說需要盡量的降低整體重量，所以在滿足性能需要的基礎上應盡可能少用材料，降低重量，達到經(jīng)濟性的目的。（2）具備良好的結構和工藝磚料輸送機械手結構在制造、安裝以及維系等方面存在較好的可操作性。（3）造型美觀用審美的角度對金屬結構進行設計。2.2.3磚料輸送機械手的工作機構升降工作臺機構：上升機構：基礎原理參照2T手動液壓堆高車結構。水平移動機構：車輪的平移依靠的是低轉速雙出軸電機的帶動實現(xiàn)的。由灰漿泵和灰漿鉗組成了灰漿輸送系統(tǒng)。磚料提升系統(tǒng)：對備用磚進行存儲的磚架平臺位于整個升降工作臺的左側，七十厘米的空間存在與磚架地面于小車工作臺之間，共可以擺放90塊磚，具體參數(shù)為：2.50~2.80kg，每塊磚的重量3升降工作臺設計3.1升降工作臺概述3.1.1升降工作臺組成在上文已經(jīng)對升降工作臺的整體結構進行了介紹，主要是用于垂直位移的手動液壓堆高車，用于水平位移的低轉速大扭矩雙出軸電機以及對小車進行支承的尼龍車輪等部件。在整個磚料輸送機械手的整體結構中，比較重要的一個就是升降工作臺，在工作過程中，其承受了整個設備不管是內在還是外在的載荷，必須具備一定的支承能力，在強度和剛度等方面的表現(xiàn)必須足夠優(yōu)秀，且性能較為穩(wěn)定可靠。在對升降工作臺進行研究的時候，最重要的就是金屬結構的質量。在實際的操作中，升降工作臺其實就是個腳手架的作用，工人在站著和坐著的狀態(tài)下都可以工作，且對高度的調整非常容易操作，可以保證工人的安全。3.1.2腳手架技術的起源在建筑業(yè)的具體要求下催生出了腳手架這個工具。在我國古代就存在腳手架的應用，目前也經(jīng)?？梢钥吹絺鹘y(tǒng)的腳手架。在中國剛剛成立的時候，存在的基本都是手工的作業(yè)，在所有的工種中最重要的是架子工，其完成的工作最多。在實際操作中，對架子工的要求較高，需要非常豐富的工作經(jīng)驗，也是整個建筑業(yè)中風險最大的一個工種，也承擔了最大的運輸量，為整體施工也營造了一個較為安全的環(huán)境。其承擔了基本所有的垂直運輸?shù)墓ぷ?。在機械科技的快速發(fā)展下，在垂直運輸方面應用了機械化的移動式起重機，也標志著建筑行業(yè)的機械化程度的增加。但是安全環(huán)境的營造還是通過架子工的努力來達成的。3.2升降工作臺方案確定在本次設計中，對以上各種類型的腳手架的優(yōu)缺點進行了分析和比較，最終認為扣件式鋼管架比較適合本次設計，其優(yōu)點也較為明顯，其中最為突出的特點是目前在建筑工地上存在大量的腳手架鋼管，可以隨地取材進行搭建。以下是本次設計選用的腳手架的搭建方式，主要是為了方便運輸，同時還保持腳手架的穩(wěn)定。方案一這種方案的軸向固定是通過管套管的方式完成的，一旦組裝后具備較大的拆解難度，在運輸方面也存在較大的難度。方案二這個方案中，管件的固定是通過扣件的作用實現(xiàn)的，拆解較為方便，也就方便了腳手架的運輸，所有的零部件在市場上都可以輕易的買到，在大規(guī)模生產(chǎn)上存在較大的優(yōu)勢。在整體構造中，升降平臺在垂直面的運動是通過卷揚機來完成的，其水平方向的位移則是由小車的運動來實現(xiàn)。3.3升降工作臺材料選擇3.3.1腳手架鋼管對于腳手架鋼管來說，其本身質量以及材質均需要符合國家相關標準的規(guī)定，對于其本身質量、材質、產(chǎn)品力學性能、外觀及尺寸等均有非常詳細和明確的規(guī)定，中間的每一項指標都牽扯到一項國家或者行業(yè)標準。3.3.2腳手架扣件1.依照GB15831—1995《鋼管腳手架扣件》標準對腳手架扣件進行制造。依照JG3061—1999《鋼板沖壓件》標準對鋼板沖壓扣件進行制造。2.另外需要對扣件的力學性能、外觀以及附件質量進行檢測。3.對于直角型式的扣件需要對抗滑和抗破壞的性能以及扭轉剛度進行必要檢測；對于旋轉型式扣件需要對抗滑和抗破壞性能進行必要檢測；對接型式扣件需要對其抗拉性能進行必要檢測。另外需要對底座的抗壓性能進行必要檢測。3.4液壓系統(tǒng)的設計由以下部件組成完整的液壓泵站：在實際工作的時候，對于小車的升降存在一個指定的高度，達到這個高度的時候小車需要停止運動，泵站則也是根據(jù)這個進行啟停的，散熱的問題不需要進行考慮，也就省去了蓄能器以及冷卻器的安裝，對油箱的大小要求也不嚴格。3.5軸承的選擇及校核對于軸承來說，其主要起到的作用就是支承軸的存在。一般來說，有的軸承在工作的時候產(chǎn)生的是滑動摩擦力，這就是滑動摩擦軸承；有的軸承在工作的時候產(chǎn)生的是滾動摩擦力，其就是滾動摩擦軸承。這也代表了軸承的具體分類。對于滾動軸承來說，其屬于標準件的存在，是專業(yè)的工廠進行生產(chǎn)的，針對其各個參數(shù)等的標準也相對的較為完善，其類型的選擇也比較的簡單，由工作條件和要求可以直接確定。一般來說，位于滾動軸承最內部的是其內圈，向外一點則是外圈，內外圈之間就是滾動體的存在，最后則是其保持架。內外圈的轉動方式的類型較多，在每個滾動體與其他滾動體之間存在著起到隔絕作用的保持體，滾動體之間不會發(fā)生相互的干涉，一般都是球形和滾子形的滾動體。一般來說，都是用鉻鋼和鉻錳硅鋼制造滾動軸承的內、外圈和滾動體，這種金屬具備較高的強度，且抗磨損能力也較強，前后兩種材質滿足了軸承大小的制造需求。GCr9、GCr15和GCr15SiMn屬于經(jīng)常被選擇的材質類型，58-66HRC為其淬火后的硬度。一般來說都是用低碳鋼沖壓來制造保持架，有時候也會用銅合金、鋁材或塑料，這樣可以削弱保持體與滾動體之間的摩擦力，滾動體的可使用時間也可以得到較大的保證。滾動軸承的載荷作用方向不同，則軸承的類型也不同，有承受徑向載荷的徑向接觸軸承，有承受向心力載荷的向心角接觸軸承，還有承受軸向載荷的軸向接觸軸承。1.對徑向載荷進行承載的一般都是徑向接觸軸承，其有：（1）深溝球軸承徑向載荷是這類軸承主要承受的，但是一定的軸向載荷也在其承受范圍之內。其承受純軸向載荷的時候一般都是轉速較高的時候，其也代替了推力球支承的作用。如果按照外形尺寸來劃分，其明顯優(yōu)于其余類型的軸承，其具備較小的摩擦因數(shù)，能夠承受更加高的轉速，造價較低，是目前應用數(shù)量較大的一種軸承型式。（2）調心球軸承有兩列球體存在與該類軸承中，內球面是其外圈的滾道，可以自動對中心進行調整。徑向軸承是其主要承載的載荷，但是少量的軸向載荷也在其承受范圍之內，但是純軸向載荷卻不在其承受范圍之內。該類型的軸承的應用范圍相對較窄。（3）調心滾子軸承與調心球軸承進行對比的時候，如果尺寸相同的話，該類型的軸承可以承受更大的載荷作用，徑向載荷和較小的軸向載荷都在其承受范圍之內，同樣的純軸向載荷也不在其承受范圍之內。（4）圓柱滾子軸承該類軸承的內圈存在擋邊，其內裝有圓柱形滾子與保持架，但是擋邊在外圈卻不存在，沿軸可以實現(xiàn)對內外圈的分離，也算是分離型軸承的一種，其可以承受相同尺寸球軸承1.7倍的載荷作用，軸線的偏斜對其影響較大。在其應用范圍內，軸需要具備較大的剛性，且具備良好的二軸承孔同軸度。3.6輔助裝置的設計為了對工人起到良好的保護作用，需要將安全把手布置在其周圍，在小車移動的過程中，工人可以牢牢抓住把手，起到穩(wěn)定和安全的作用。4磚料提升系統(tǒng)設計4.1磚料提升系統(tǒng)概述磚料提升系統(tǒng)是該設備中的較為重要的部分，磚料置于工作位置就是通過其替身工作用實現(xiàn)的，工人的取磚變得異常的簡單，加快工作的速度，對工人的勞動強度也是一個極大的降低。本次設計采用改進的懸掛輸送機。4.2磚料提升系統(tǒng)方案選擇方案一圖4-1磚料提升圖磚料在2位置開始進行提升，最終輸送到1的發(fā)現(xiàn)1的下方，在垂直運動作用下到達1的上方，工人可以直接接收到滑下來的磚料。對于這個方案來說，需要兩個鏈傳動的配合，整體機構的復雜程度較高，需要花費更大的成本進行構造，整體具備較大的重量，在運輸上變得非常困難，推廣較難。方案二圖4-2設計圖優(yōu)點如下：在上下的過程中利用的是卷揚機的功能，減少了其余零部件的安裝。一般情況下有40-50塊的磚存在與磚斗內部，且彈簧的彈力會促使新磚源源不斷的彈出，其保持一樣的最適合工人的高度，取磚的工序變得異常簡單，工作效率也大大提高。缺點如下：增加了升降平臺整體的重量，其結構也變得不再那么的穩(wěn)定可靠，磚斗內部的專用彎需要較長時間的補充，而工人卻因無磚可用而只能等待，整體的工作效率不升反降，無法達到預期的目的。方案三圖4-3升降臺設計磚料的移動靠打的是鏈的左右擺動實現(xiàn)的，砌筑的工人取磚的方便程度一樣，提高了整體的工作效率，對勞動強度大大降低。缺點如下：升降平遙因為鏈的左右擺動而不太穩(wěn)定，如果磚被晃掉的話就會工人造成危險。其這種方案會與升降平臺造成互相的不利影響。5灰漿輸送系統(tǒng)設計5.1概述由灰漿泵提供動力，灰漿鉗負責涂抹灰漿，灰漿管則負責對灰漿的運輸通道，這些各具功能的部分組成了完整的灰漿輸送系統(tǒng)。5.2灰漿泵的選型5.2.1灰漿泵介紹隨著灰漿泵的應力范圍越來越大，應用的領域也越來越廣，人們對灰漿泵的關注程度獲得了較大的提升。在對灰漿進行輸送的過程中，通過管道的作用來實現(xiàn)，灰漿的輸送通道分為垂直面和水平面的移動，最后還可以對灰漿進行一定程度的涂抹工作。整體加工的速度獲得了較大的提升，勞動生產(chǎn)率也獲得了較為明顯的升高，工人勞動強度也獲得了較大的降低。灰漿泵適用范圍：一．對物料進行輸送以及灌注工作。二．對建筑物的表面進行灰漿的涂抹。一般情況下，灰漿泵的作用較大，其也具備較多的類型，在本次設計中，選擇螺桿式灰漿泵的灰漿泵。一般選擇耐壓耐磨的橡膠管作為水平輸漿管；選用耐壓耐磨橡膠管作為垂直輸漿管。選擇軟橡膠氣管作為輸氣管，需要綜合參考多種參數(shù)得需求對噴槍進行選擇。5.2.2灰漿泵選擇一般情況下，在建筑業(yè)中M25-M5的砌筑水泥是比較適合灰漿泵的流量多層磚混合采用，且根據(jù)文獻資料內容，325灰漿為整體灰漿的型號。5.3灰漿鉗設計灰漿鉗設計要求。一般將灰漿均勻額涂到磚上采用的就是灰漿鉗，為了對磚進行一定的修整，其強度也必須滿足要求?；覞{鉗制作圖5-1灰漿鉗圖灰漿鉗是一種喇叭口形狀的存在，其本質是一種焊接鋼管的存在，外徑為，240mm為其口徑的最大值，這樣可以對灰漿飛濺損失的情況進行一定的改善，灰漿管則固定在其另一端的倒刺上。6總體布置總體的布置如圖所示，升降工作臺的前方為灰漿輸送系統(tǒng)的灰漿泵，每個系統(tǒng)的存在都應是獨立且不受影響的。圖6-1總體布置圖7總結好的時光總是過得很快，眼看就要到了畢業(yè)離開大學校園的時間。在本次設計過程中，運用了大量的在課堂上學習到的知識，也發(fā)現(xiàn)了自己在相關專業(yè)知識掌握上存在的大量不足，對自己專業(yè)知識的學習起到了一次全面的驗證，通過發(fā)現(xiàn)不足點，并對其進行重點的掌握，加深了對知識的理解和熟悉。在設計過程中，很多不懂的或者不把握的，會與同學們請教或者討論，大家甚至會專門設立討論組，