机械设计方法学大作业-自动铺砖机的设计

机械 设计 方法学 大作 业 摘要 1/2 如今的社会提倡和 谐 ，提倡文明，提倡 卫 生。人人都 爱 干 净 ，大到街道路面，小到房屋地面，多数路面或地面都 铺 上了各式各 样 的地 砖 。家里 铺 地 砖 ，清 洁 方便，另外，美 观 舒适；街道路面两 侧铺 地 砖 ，从整体来看， 规 划布局整 齐 合理。再 细 想一想， 铺 了地 砖 的路面， 车辆过 后或是大 风 吹 过 会有 尘 土 飞扬吗 ？ 显 然没有，而且 铺 了地 砖 ，这让 我 们 的城市美容师 清 洁 工人的工作也 轻 松便捷了很多。 摘要 2/2 走入 农 村看一看，不管是步入小康 还 是未步入小康的家庭室内地面 铺 上了形形色色的地 砖 ，室外的大院子也都 铺 上了地 砖 ，这样 一来，屋里屋外都是整 洁 美 观 的，家庭主 妇 的工作也 轻 松不少。 总 体上来看， 这铺砖 工作都是人工所 为 。对 于小面 积 的 铺砖还行，但 对 于像 马 路两旁的人行道 这 种工作量大的 铺砖 ，人工来做就是既耗 时 又 费 力，工作效率低，当然经济 效益也不会很高。因此， 为 了提高工作效率，增加 经济 效益，我 们 需要灵活高效 铺砖 系 统 ，它的 诞 生将 给 我 们 的生活将 带 来不少方便。 一、作业内容及要求 到原理方案； 二、组织形式 6组为单位完成作业。作业由全组成员共同完成，每个成员应参与到作业的每个环节中； 容包括前述作业内容。如有需要，可以增加对方案的补充说明； 辩时应准备 辩讲解时间 5分钟，提问时间 5分钟； 0月 24日。答辩开始前所有组应提交书面报告，逾期视为未按时完成作业； 三、作业目的 深和拓展设计方法学方面的理论知识； 深大家对设计方法学实际问题的解决能力及相关设计流程的熟悉，使理论结合与实际，让大家掌握理论知识的实际运用； 练发现，提出，分析和解决实际问题的实践能力和创新精神； 同完成设计任务，培养团队协作意识和共同进步的学习精神。 四、作业流程 解人工 作业的作业任务及工作方法，清楚作业环境及其相关问题； 师布置相关作业内容及要求，和作业方法； 后大家各自准备阅 读相关资料书籍； 合小组成员的创造性思维综合得出最优解； 着进行了任务分配的问题，分配结果如下： 演示 课程作业说明书的写作：。 辩人选：。 五、问题探讨 将地板砖移动摆放到铺好的水泥砂浆上，对齐、找平，然后进行下一轮循环，且要求机器能够对地板砖进行一定的存储，并将这个机器的循环铺设以移动机器或者移动机器上部件的方式实现。 最后，将铺地砖机以下列几个词汇进行功能描述： 动力转换、存储、转移（取料 移动 放置）、对齐、铺平、移动 经过对问题的分析，得出黑箱法输入为物料、能量、信号，输出为物料，详情如下图所示： 经过对黑想法及所要求功能的分析求解，对地板砖的操作包括储存、转移、对齐、铺平，能量经能量转换装置后输入到以上各种动作和移动中，信号也要输入到转移、对齐、铺平以及移动上，得到功能结构图如下： 对于问题的制定，对功能结构图中的六个功能元进行依次的 求解，即： 动力、存储、转移、对齐、铺平、移动 ; 功能元求解讨论 : 经过反复的思考和比较，归纳如下 : 动力： 比较与评价结果： 电动式 能量简单易取，经济方便，容易得到，但是需要电源电线等。 汽油机式 能量易取，不需要接通固定能力源及复杂线路，机器工作环境不受限制，但是不够经济环保。 液动式和气动式 控制反应迅速简单精确，但是需要专门的气源和液压源装置。 储存和转移： 取料方式可以采用吸盘转移或者倾斜方式，移动时也可以采用传送带、推动或者吸盘带动式，放置时也可以采用叉架收回、推送或者直接放置式。 即水平放置在一个储存箱内，取料方式可以采用从顶部取料或者从底部取料，从顶部取料可以采用吸盘或者推送的方式，从底部取料可以采用摩擦力传送带将地砖从底部运走。然后移动可以采用传送带式、推动式或者吸盘式，放置时可以采用叉架收回、直接推送或者直接放置式。 可以采用传送带方式，传送带运动过程中，人为直接将地板砖放置在传送带上，经传送带传送至指定位置上，然后可以选择叉架式或者是推送式。 比较与评价结果： 竖直放置式 储存安全可靠，取料移动放置形式多样，用吸盘连杆式可以直接放置到正确位置，且连杆式简单方便，但是竖直放置时要考虑其安全和水平进给。 水平放置式 储存安全方便可靠，而且取料，移动放置简单方便，但是放置位置不易控制，而且不精确。 人为放置式 简单方便，但是存储量小，需要有人一直参与。 对齐： 安装图像识别装置，可以设置其对地砖的九十度角敏感或者对地砖和水泥的不同反射光线敏感可以识别一葡国地砖的位置进行反馈控制。 以地砖尺寸编制程序，控制机器移动固定的水平和竖直进给量，可以采用编码盘的形式。 安装传感器，对已安装地砖和未安装地砖的部分进行识别，也可以对传感器的缝隙识别，进行反馈控制。 比较与评价结果： 图像识别式 结果精确，机动效果好，对于复杂的地砖也可以进行铺设，但是价格昂贵，在恶劣的工程环境下的使用寿命短。 固定进给量 的方式简单方便易行，但是属于开环控制型，对齐结果可能不准确也没有反馈修改，对机器移动量的控制要求就较高。 传感器式 在价格方面上比图像式稍微便宜了点，但是价格还是相对昂贵，但是控制精度比较高。 铺平： 对地砖上的三个不在一条线上的点进行控制，设置其 求其数值始终统一，即完成了地砖的水平控制。同时，可以在旁边安装测距传感器，保证其与旁边已铺设地砖的连接合适。 仿照公路铺设时压路机的方式，采用橡胶等较软点的材料制成滚压设备，安装在机器后方，在移动时连带完成滚压，将地砖压平，为了保证水平，需要对滚轮的竖直位置进行控制。 采用震动的方式使地砖以及下面的水泥砂浆铺平，外加测距反馈的方式保证 比较与评价结果： 三点控制式 ，三点确定一条平面，可以方便可靠的控制其水平性，外加测距传感器的反馈，易可准确控制其与已铺设地砖保持齐平，但是由于地面水平性未知所以不易保证 滚压式 简单方便，在恶劣的环境也能可靠工作，使用方便，但是它对铺设结果的控制效果不好，而且不易控制水平。 震动式 采用震动的方式使水泥砂浆和地砖保持水平，这样砂浆均匀，外加传感反馈，工程质量高，但是震动难以控制，且价格较高。 移动： 比较与评价结果： 轮式： 机动性强，价格便宜，但是移动过程中不太稳定可靠，容易打滑。 履带式： 移动过程中稳定可靠，而且受力均匀，但是机动性不好。 导轨式： 移动精确，位置方面可以省去传感反馈装置，但是体积大，在狭小空间内难以实施。 六、运用形态学矩阵 根据上述的讨论结果，针对各个功能元的解决方案进行总结分析，然后根据设计方法学中功能原理解的求解方法，选择形态学矩阵法进行功能原理解的分析综合，建立形态学矩阵如下： 计算功能原理解数目 1 4 5 8 03*3*3*3*3*5*3*4* 定最终方案 经过认真思考与比较，根据功能元对机器的重要性及解决起来的困难程度，功能元求解顺序如下： 对齐 移动 转移 铺平 存储 动力 通过针对以上列举的各种方式进行了分析与比对，并对各种方案组合方式的优缺点进行了反复斟酌，然后发现各个方案所存在的问题，争取在解决一般性任务问题要求的情况下，充分考虑了功能实现的精度效果以及经济性等问题，最终得出了一组最优解，结果如下： 对齐方式采用 固定进给 并采用 传感器进行反馈控制 ，移动方式采用 履带式 ，转移采用 吸盘连杆式 、 直接放置 到给定位置处，铺平采用 三点控制式 进行水平控制，并安装 传感器 进行垂直方向测距反馈控制，存储采用 竖直放置 、 水平进给存储箱 的形式，动力采用 电动拖线式 。 八、心得体会 通过几天的努力我完成了这次设计方法学大作业，从中学收获了很多的东西，不仅巩固了已学过的知识，也接触到到很多在平时没有接触过的知识。通过完成此次作业，我懂得了理论结合实践是极其重要的，仅仅依靠书本上的理论知识那是远远不够的，只有把所学的理论与实践相结合起来，才能真正解决实际问题，从而提高自己的实际动手和独立思考能力。这也激发了我们今后努力学习的兴趣，我想这将对我们以后的学习产生积极的影响。 通过这次课程作业，我更加体会到学习的重要性，认识到理论与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为我们今后的学习和工作做出了最好的榜样。作为对