【基于建筑磚料輸送機電一體化設(shè)計7000字（論文）】

基于建筑磚料輸送機電一體化設(shè)計摘要對于建筑行業(yè)來說，其進(jìn)行的主要工作就是對墻體進(jìn)行砌筑，采用的原料就是建筑磚料，可以說整個建筑工程的質(zhì)量水平受到墻體砌筑重量水平的較大的影響。而在對墻體進(jìn)行砌筑的過程中，經(jīng)常會用到磚料輸送機械手，雖然相關(guān)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(jìn)行磚料的人工輸送，在進(jìn)行相關(guān)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(shè)計中，按照設(shè)計的要求，結(jié)合實際使用情況，分別對設(shè)備整體、起升和平移機構(gòu)、液壓泵站、灰漿泵以及灰漿鉗的類型、結(jié)構(gòu)以及具體參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，并對其中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的校核，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和合理性。關(guān)鍵詞：磚料輸送機械手；砌筑；雙出軸；結(jié)構(gòu)；建筑目錄TOC\o"1-3"\h\u312081概述 4167882總體設(shè)計 4177173升降工作臺設(shè)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(shè)計 8116593.5軸承的選擇及校核 9305633.6輔助裝置的設(shè)計 1011434磚料提升系統(tǒng)設(shè)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(shè)計 1229565.1概述 13295345.2灰漿泵的選型 1380425.3灰漿鉗設(shè)計 13268696總體布置 14314147總結(jié) 1413305參考文獻(xiàn) 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(jìn)行砌筑。而在對墻體進(jìn)行砌筑的過程中，經(jīng)常會用到磚料輸送機械手，雖然相關(guān)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(jìn)行磚料的人工輸送，在進(jìn)行相關(guān)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(shè)計中，主要是針對創(chuàng)新性極強的磚料輸送機械手進(jìn)行設(shè)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(jìn)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(zhì)量受到工人本身技術(shù)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(fēng)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(guān)的科研機構(gòu)也一直在努力，但是依然困難重重，未取得突破性的進(jìn)展。在新時代及科技發(fā)展的基礎(chǔ)上，迫切的需要讀這種傳統(tǒng)作業(yè)方法進(jìn)行改進(jìn)。國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀磚料輸送機械手屬于一種新興的技術(shù)，目前還不存在成熟的運用。在當(dāng)今世界的科技水平下，機械化以及自動化已經(jīng)在各個領(lǐng)域進(jìn)行了普及，建筑業(yè)中的高科技運用也越來越多。而本次設(shè)計內(nèi)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(shè)計的磚料輸送機械的市場潛力巨大，應(yīng)用范圍也會隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而越來越廣泛，未來這個技術(shù)必定會對傳統(tǒng)的作業(yè)方法做到完全的取代。2總體設(shè)計2.1概述在對機械進(jìn)行設(shè)計的時候，其一切都是基于總體設(shè)計的基礎(chǔ)來完成的，其決定了所有上層建筑也就是整個設(shè)計的所有細(xì)節(jié)的成敗，也就是決定了整個機械設(shè)計的總體成功與否。在對每個機構(gòu)和部件進(jìn)行設(shè)計的時候，都需要依照總體設(shè)計來進(jìn)行。一般在一個設(shè)計工作的執(zhí)行中，由技術(shù)負(fù)責(zé)人作為總指揮。設(shè)計目標(biāo)確定完畢后，需要對設(shè)計所需要的文獻(xiàn)資料進(jìn)行詳細(xì)的解讀和研究，對國內(nèi)外相關(guān)機械的研究和設(shè)計的現(xiàn)狀進(jìn)行一定程度的參考，對總設(shè)計原則進(jìn)行制定。設(shè)計目的是設(shè)計出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的機型，且具備較高的技術(shù)含量，造價較低，比較容易進(jìn)行操作，工作性能極為穩(wěn)定。對總的設(shè)計原則進(jìn)行確定的下一步就是設(shè)計任務(wù)書的編寫工作，通過對大量調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合課堂學(xué)習(xí)的知識，對總體的設(shè)計方案進(jìn)行制定，并且最終為設(shè)計而服務(wù)。2.2確定總體設(shè)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(shè)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(jìn)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(dǎo)軌利用在水平方向上。結(jié)構(gòu)形式整個機構(gòu)由工人進(jìn)行工作的平臺升降工作臺、對灰漿進(jìn)行傳輸?shù)幕覞{輸送系統(tǒng)以及對磚料進(jìn)行提升的磚料提升系統(tǒng)組成。2.2.2總體設(shè)計原則1.設(shè)計原則1)在零部件的選取上要遵守標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，設(shè)計出的設(shè)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(shè)計的過程中，盡量達(dá)到對技術(shù)、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及工藝的創(chuàng)新。3）設(shè)計的設(shè)備以非常容易進(jìn)行制造和維修，且操作簡單。2.對于砌筑工作臺金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計來說：1）滿足總體設(shè)計要求磚料輸送機械手金屬結(jié)構(gòu)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(diào)的對機構(gòu)進(jìn)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(jié)構(gòu)具備良好且穩(wěn)定的支撐作用。（1）小巧輕便金屬結(jié)構(gòu)是整個結(jié)構(gòu)中最重的部分，而對于設(shè)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(chǔ)上應(yīng)盡可能少用材料，降低重量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的目的。（2）具備良好的結(jié)構(gòu)和工藝磚料輸送機械手結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。2.2.3磚料輸送機械手的工作機構(gòu)升降工作臺機構(gòu)：上升機構(gòu)：基礎(chǔ)原理參照2T手動液壓堆高車結(jié)構(gòu)。水平移動機構(gòu)：車輪的平移依靠的是低轉(zhuǎn)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(jìn)行存儲的磚架平臺位于整個升降工作臺的左側(cè)，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(shè)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(jié)構(gòu)進(jìn)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(zhuǎn)速大扭矩雙出軸電機以及對小車進(jìn)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(jié)構(gòu)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(shè)備不管是內(nèi)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(jìn)行研究的時候，最重要的就是金屬結(jié)構(gòu)的質(zhì)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(diào)整非常容易操作，可以保證工人的安全。3.1.2腳手架技術(shù)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(yīng)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(fēng)險最大的一個工種，也承擔(dān)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(dān)了基本所有的垂直運輸?shù)墓ぷ鳌Ｔ跈C械科技的快速發(fā)展下，在垂直運輸方面應(yīng)用了機械化的移動式起重機，也標(biāo)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(dá)成的。3.2升降工作臺方案確定在本次設(shè)計中，對以上各種類型的腳手架的優(yōu)缺點進(jìn)行了分析和比較，最終認(rèn)為扣件式鋼管架比較適合本次設(shè)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(jìn)行搭建。以下是本次設(shè)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。方案一圖3-1升降臺設(shè)計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(gòu)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(zhì)量以及材質(zhì)均需要符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對于其本身質(zhì)量、材質(zhì)、產(chǎn)品力學(xué)性能、外觀及尺寸等均有非常詳細(xì)和明確的規(guī)定，中間的每一項指標(biāo)都牽扯到一項國家或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。3.3.2腳手架扣件1.依照GB15831—1995《鋼管腳手架扣件》標(biāo)準(zhǔn)對腳手架扣件進(jìn)行制造。依照J(rèn)G3061—1999《鋼板沖壓件》標(biāo)準(zhǔn)對鋼板沖壓扣件進(jìn)行制造。2.另外需要對扣件的力學(xué)性能、外觀以及附件質(zhì)量進(jìn)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(zhuǎn)剛度進(jìn)行必要檢測；對于旋轉(zhuǎn)型式扣件需要對抗滑和抗破壞性能進(jìn)行必要檢測；對接型式扣件需要對其抗拉性能進(jìn)行必要檢測。另外需要對底座的抗壓性能進(jìn)行必要檢測。3.4液壓系統(tǒng)的設(shè)計由以下部件組成完整的液壓泵站：二位二通換向閥在實際工作的時候，對于小車的升降存在一個指定的高度，達(dá)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(jìn)行啟停的，散熱的問題不需要進(jìn)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(yán)格。1油箱2過濾器3液壓泵4先導(dǎo)式溢流閥5按鈕式二位二通換向閥6調(diào)速閥以及手動式7二位二通換向閥。圖3-3液壓系統(tǒng)圖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(biāo)準(zhǔn)件的存在，是專業(yè)的工廠進(jìn)行生產(chǎn)的，針對其各個參數(shù)等的標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)部的是其內(nèi)圈，向外一點則是外圈，內(nèi)外圈之間就是滾動體的存在，最后則是其保持架。內(nèi)外圈的轉(zhuǎn)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(nèi)、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(zhì)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(zhì)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(jìn)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(nèi)。其承受純軸向載荷的時候一般都是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，造價較低，是目前應(yīng)用數(shù)量較大的一種軸承型式。（2）調(diào)心球軸承有兩列球體存在與該類軸承中，內(nèi)球面是其外圈的滾道，可以自動對中心進(jìn)行調(diào)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(nèi)，但是純軸向載荷卻不在其承受范圍之內(nèi)。該類型的軸承的應(yīng)用范圍相對較窄。圖3-4調(diào)心軸承（3）調(diào)心滾子軸承與調(diào)心球軸承進(jìn)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(nèi)，同樣的純軸向載荷也不在其承受范圍之內(nèi)。（4）圓柱滾子軸承圖3-5圓柱軸承該類軸承的內(nèi)圈存在擋邊，其內(nèi)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(nèi)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(yīng)用范圍內(nèi)，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(shè)計為了對工人起到良好的保護(hù)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。圖3-6小車把手設(shè)計4磚料提升系統(tǒng)設(shè)計4.1磚料提升系統(tǒng)概述磚料提升系統(tǒng)是該設(shè)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(shè)計采用改進(jìn)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(jìn)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(dá)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(gòu)的復(fù)雜程度較高，需要花費更大的成本進(jìn)行構(gòu)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(shè)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(nèi)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(jié)構(gòu)也變得不再那么的穩(wěn)定可靠，磚斗內(nèi)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(dá)到預(yù)期的目的。方案三圖4-3升降臺設(shè)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(shè)計5.1概述由灰漿泵提供動力，灰漿鉗負(fù)責(zé)涂抹灰漿，灰漿管則負(fù)責(zé)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(yīng)力范圍越來越大，應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越廣，人們對灰漿泵的關(guān)注程度獲得了較大的提升。在對灰漿進(jìn)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(jìn)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(jìn)行輸送以及灌注工作。二．對建筑物的表面進(jìn)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(shè)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(jìn)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(xiàn)資料內(nèi)容，325灰漿為整體灰漿的型號。5.3灰漿鉗設(shè)計灰漿鉗設(shè)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(jìn)行一定的修整，其強度也必須滿足要求。灰漿鉗制作圖5-1灰漿鉗圖（外徑40mm）灰漿鉗是一種喇叭口形狀的存在，其本質(zhì)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(jìn)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(yīng)是獨立且不受影響的?？偢?.8米，機械鏈條長1.5米寬度為0.6米。圖6-1總體布置圖

7總結(jié)好的時光總是過得很快，眼看就要到了畢業(yè)離開大學(xué)校園的時間。在本次設(shè)計過程中，運用了大量的在課堂上學(xué)習(xí)到的知識，也發(fā)現(xiàn)了自己在相關(guān)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(xué)習(xí)起到了一次全面的驗證，通過發(fā)現(xiàn)不足點，并對其進(jìn)行重點的掌握，加深了對知識的理解和熟悉。在設(shè)計過程中，很多不懂的或者不把握的，會與同學(xué)們請教或者討論，大家甚至?xí)ｉT設(shè)立討論組，針對出現(xiàn)的難點踴躍的發(fā)表自己的意見，這些都更加的加深了我們同學(xué)之間的感情，且可以從各個方面更深的對所學(xué)知識進(jìn)行熟悉和運用。本次設(shè)計，對于掌握的知識點以外的內(nèi)容，需要查閱大量的文獻(xiàn)資料，需要與同學(xué)相互之間討論或者請教，最終不明白的地方還需要老師的幫助。在這個過程中，掌握了很多在課本上學(xué)不到的知識，通過老師的指導(dǎo)學(xué)