路锥摆放及回收装置毕业设计

毕 业 设 计（论 文）设计(论文) 题目： 学生姓名： 指导教师： 二级学院： 专 业： 班 级： 学 号： 提交日期： 年 月 日 答辩日期： 年 月 日 金陵科技学院学士学位论文 目录I目 录（ “目录 ”两字中间空一格，居中三号黑体）摘 要 .IIAbstract.III1 绪 论 .41.1 课题来源 .41.2 国内外研究现状 .42 交通锥摆放及回收装置整体结构 .62.1 交通锥摆放及回收装置整体结构 .62.2 交通锥摆放及回收装置工作原理 .63路锥摆放及回收机构设计 .73.1 交通锥规格 .73.2 皮带输送机构 .83.3 横向拨推机构 .123.4 提升旋转机构 .143.5 路锥收集机构 .174 路锥收集机构的特点 .185 致谢 .18参考文献 .19附 录 .20（目录内容用四号宋体，行距 24 磅，目录标注页码）小五号宋体页眉需分章显示金陵科技学院学士学位论文 摘要II交通锥自动摆放及回收装置的设计摘 要本文介绍了一款车载式交通锥自动摆放及回收装置。交通锥自动收放机包括皮带输送机构，横向拨推机构，旋转提升机构以及交通锥收集机构四个部分。之前国内交通锥的摆放及回收还一直处于人工作业，这台机器可以做到全自动收放交通锥，仅需要一个人就可以完成摆放和回收等所有操作。本次设计采用的机构结构简单，效率高，且易于维修及保养，能减少公路施工人员的工作量，大大提升公路施工的作业效率。关键词：交通锥；自动收放装置；公路施工 ；工作效率金陵科技学院学士学位论文 AbstractIIIDesign of automatic placing and recovering device for traffic coneAbstractIn this paper, a vehicle mounted traffic cone automatic placing and recovering device is introduced. Belt conveying mechanism comprises a traffic cone automatic folding machine, transverse pushing mechanism, rotating lifting mechanism and traffic cone collecting mechanism four parts. Before the domestic traffic cone placement and recovery has been in the manual operation, this machine can do automatic retractable traffic cone, only one person can complete display and recovery of all operations. The design of the simple structure, high efficiency, and easy maintenance and maintenance, can reduce the workload of highway construction workers, greatly improve the efficiency of highway construction.Key words: Traffic cone; Automatic placing and recovering device; Highway construction; Work efficiency.金陵科技学院学士学位论文 第 2 章 数控加工动态仿真技术综述41 绪 论1.1 课题来源高速公路的保有及使用情况体现了一国交通的发展水平，甚至整体的经济发展水平。它不仅为了方便人民的出行，也会加强城市与城市之间的合作的关系，促进地方经济发展。自改革开放后，我国经济的快速发展，特别是现在是中国处于全面建设小康社会的关键时期，在规划期间，高速公路的建设和发展也将迎来一段历史的发展时期 1。同时，随着高速公路建设和发展，也对相关施工设备提出了更高的要求。例如，德国的高速公路系统，是世界上最先进的，其中有相当一部分的高速公路已配备了先进的设备维护保养设施，不仅方便快速，也更人性化 2。高速公路的使用寿命是有限的。公路养护和公路施工过程和耐久性同样重要，我们不能厚此失彼。随着公路的不断破坏和自然的入侵，公路的使用时间不断下降 3。虽然高速公路的建设水平越来越高，里程也越来越多，但其维护以及管理水平却相对落后，二者之间的似乎存在着一些冲突，怎样才能避免这之间的冲突是非常重要的 4。道路维护和维修部分要控制交通，即放置在操作区域外的交通标志，引导车辆行驶。在维修和维修操作中，保障驾驶区域和维修操作区的安全是十分重要的，有必要用路锥等物品或设置路障以引导车辆驶入正确的道路，防止车辆进入施工区域，尤其是在高速公路上进行施工作业时，汽车行驶的速度快，车流量大，更有必要用路锥等标识来疏导交通 5。公路养护机械仍处于起步阶段，虽然已经有一些知名企业已经开始发展配套产品如三一重工和中联重科也有自己独立的研究和开发的公路、道路维修设备，但在沥青路面的养护，大型路面摊铺设备和采矿设备等方面仍有待提高，且仍存在一些问题，应当使得维修机械更人性化。同时，产品的数量和品种都比较有限，不能完全适应公路养护机械现有的广阔的发展平台 6。显然，在目前国内公路的维护工作，疏导交通的工作，以及摆放和回收路锥，交通工作安置和恢复，仍然是采用人力来完成的。国内该机构的研究尚不完善， ，但国外早已在这一领域进行积极的探索，并取得了一定的进展 7。1.2 国内外研究现状在中国，此类机构研究还处在入门水平,山东潍坊的刘先生发明了一种用于高速公路的“快速摆放锥形标的摆放机” ， 并对其发明申请了国家专利。该发明由一名工人用拖车金陵科技学院学士学位论文 第 2 章 数控加工动态仿真技术综述5把交通锥放在滑道上，交通锥沿滑道会因自身重力向下滑动，并在适当的位置自动放好。本发明可以减少人工工作量，提高交通锥施工安全系数，铺设效率在一定程度上大大提高，工人们只需要在拖车里把交通锥放在滑板上。但相比于自动摆放及回收机构来说，工作的环境舒适度和工作的安全性是一个很大的问题，更为关键的是，这个发明是半自动，并不是全自动收放 8。英国、美国、德国、美国、法国等发达国家的公路系统，由于劳动力成本高，并且他们也是基于他们的工程装备的基础在上世纪 70 年代初开始研究交通锥自动回收装置，研发了许多相关产品，在试验中和实际应用中均已得到应用。最早国外开发的用于交通锥的自动化设备是 1973 在美国获得专利，专利号 US37509009。该装置可容纳两千个交通锥，摆放交通锥时行驶速度接近 55km/ h，但由于体积庞大，只能回收，不能摆放和在设计上存在安全漏洞，从而并未在市场得到认可。上世纪 90 年代，美国一家公司发布了一种圆盘式的交通锥的自动铺设和回收系统，专利号为 US 505464810，该系统安装在皮卡车中，其核心部分直径可达 1.2 米的轮盘，在路锥的铺设过程中（驾驶速度可达 40km/h）交通锥的铺设和回收通过圆盘的回转来实现，但由于该系统并未完成完全的自动化，因此仍然需要一名工人在后面上料以及处理一些异常情况，虽然铺设效率有了明显的提升，但它依旧是一台半自动的设备。而且当该机构需要回收交通锥时，车辆只能沿正方向行驶而不能逆行。在回收交通锥的过程中车辆失去了导向作用。其他车辆很容易在高速公路上造成车祸，形成安全事故。虽然已经进行了很多改进，但是它们的安全性仍然受到质疑，并且经常需要手动干预的恢复错误，使得其在市场上的影响比第一款设备的影响更小。迄今为止，在研究路锥自动摆放及回收的这一领域内，最知名的是美国的高速公路养护技术研究中心。从上世纪 90 年代开始，美国的高速公路养护技术研究中心用皮卡车当做运载工具，在车尾箱上架起路锥摆放机构，从而实现自动收放功能，在此期间对该机构进行了一系列的研究，并发布了很多研究报告 11-16, 该装置在尾部增加了一套传动装置，用于路锥的存储以及自动摆放及回收，并设计了一个可以垂直回转的机械手，因此可以自动摆放并回收率追，司机一人可以完成所有的工作。由于车身的容量小，存储路锥的数量也不足 100 个，为了扩大系统容量，美国的高速公路养护技术研究中心又设计了一套增加容量的仓库。加上移动仓库后，可以一次性摆放或是回收 240 个路锥，效率远超过之，达到了施工作业的要求。金陵科技学院学士学位论文 第 2 章 数控加工动态仿真技术综述62 交通锥摆放及回收装置整体结构2.1 交通锥摆放及回收装置整体结构1、皮带输送机构 2、横向拨推机构 3、旋转提升机构 4、交通锥收集机构图 2.1 整体结构图2.2 交通锥摆放及回收装置工作原理图 2.1 所示为车载式交通锥摆放及回收装置整体结构图，装置 1 是皮带输送机构，用于输送和存储交通锥，存储量为 100 个，摆放交通锥时，当靠近车头的四排交通锥全部摆放完毕，装置 1 皮带输送机构会将第二排的交通锥推送到最前方，回收交通锥时，当靠近车头四排交通锥放满了，就将其运动到靠后一排的位置；装置 2 是横向拨推机构，摆放交通锥时，当图 2.1 中最右侧的交通锥摆放完成，则将下一摞交通锥推至最右侧，回收交通锥时，当最右侧一摞的交通锥数量达到五个，则装置 2 横向拨推机构将交通锥推向左侧；装置 3 是提升旋转机构，在交通锥的顶部，有一块用于吸附在提升装置上的铁块，装置 3 提升旋转机构的末端有一块电磁铁，整个机构的旋转运动靠工作台上的伺服电机带动。摆放交通锥时，缆绳下降，末端电磁铁吸住交通锥，提升上去之后靠伺服电机带动旋转，然后放下缆绳，电磁铁断电，交通锥摆放完成。回收交通锥时工作顺序相反；装置 4 是交通锥收集机构，在摆放及回收交通锥时起到导向作用。末端的开口作用是在车辆行驶稍有偏离时，也能够将交通锥摆放到位或回收上车 17。金陵科技学院学士学位论文 第 3 章 一种可用于仿真系统开发的平台ACIS73路锥摆放及回收机构设计3.1 交通锥规格交通锥俗称红帽子，也称为锥形路标或是路锥等等。执行 JT/T595-2004锥形交通路标交通行业标准。本装置使用的路锥按照 GBT24720-2009 交通锥 18中所规定的交通锥外形，根据需要在顶部增加一铁块圆形平面，因此可以吸附在提升旋转机构上。如图 3.1所示,顶部铁块直径 56mm,厚度 15mm，下面锥总高 700mm，锥顶部外圆 86mm，斜面底部外圆 300mm，交通锥壁厚 15mm，底座上圆盘直径 330mm,厚度 28mm,下圆盘直径 424mm，厚度30mm，底部圆孔直径 270mm，路锥重量约为 5kg。路锥底部分为圆底和方形底部，圆底的好处在于摆放和回收的时候，不需要进行周转方向的定位。图 3.1 交通锥金陵科技学院学士学位论文 第 3 章 一种可用于仿真系统开发的平台ACIS83.2 皮带输送机构图 3.2 皮带输送机构图 3.3 皮带输送机构结构原理图皮带输送机构如图 3.2 和图 3.3 所示，由上述 8 个部件组成。本机构有两个作用，用于输送和存储交通锥，存储量为 100 个，横向可以摆放 5 排，纵向摆放 4 排，每一摞放 5 个路锥，摆放交通锥时，当靠近车头的四排交通锥全部摆放完毕，装置 1 皮带输送机构会将第二排的交通锥推送到最前方，回收交通锥时，当靠近车头四排交通锥放满了，就将其运动到靠后一排的位置。3.2.1 驱动滚筒的选择皮带输送机构中，驱动滚筒与从动滚筒的中心距为 2270mm。由于外形尺寸有限，因此不选用外接电机，考虑到现有的尺寸结构，选用电机滚筒一体式设计。电机滚筒有很多种类。根据带式输送机的某些特殊场合需要，又出现了介于分离式驱动和电动滚筒驱动形式之间的减速装置在滚筒体内部、电动机在滚筒体外面的外装式电动滚筒。在本文金陵科技学院学士学位论文 第 3 章 一种可用于仿真系统开发的平台ACIS9中选取的电机滚筒如下图所示。带式输送机的油浸式电动滚筒传动装置。在同样的油冷滚筒和风冷滚筒的比较中，具有一定的优势：电机允许高温情况下作业，使用的是 F 级绝缘的油浸，工作寿命长。 行星齿轮传动，负载大，噪音低。 新密封剂和特殊防漏措施，无渗漏。 这种类型的电鼓具有完全密封型，适合潮湿多尘的环境。 在这些情形下不能使用：对工作环境的要求需要防爆，工作场所高于 45 度，以及在高温下的物料输送 19。油浸式电动滚筒结构：由两边端盖以及滚筒组件装配而成，利用两边的法兰撑在底部支撑座上面。电机后方接一个二级齿轮减速器，减速比为 1:10，减速器连接电动滚筒，由于滚筒具有双重密封结构，因此发生漏油的可能性几乎为零。出于方便维护的角度考虑，在每个滚筒装配的时