折叠式抹灰机设计【有CAD图纸】

说明书题 目：可折叠式抹灰机的设计 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师：第66页摘要针对目前抹灰机效率低等问题，本论文设计了一种新型的可折叠式抹灰机，文中简要的概述了抹灰机目前的现状和发展趋势。对抹灰机进行了系统的方案确定，根据机械设计的一般步骤，对抹灰机上的主要零部件进行了设计计算及其校核。设计过程中对抹灰机的工作零件和支架都进行了必要的校核计算。本论文也详细的介绍了抹灰机的工作原理。抹灰机的底座上装有轮子，抹灰装置在升降架上上下移动，人力推动机器移动，实现自动抹灰。该抹灰机简单高效，解决了工人操作的一些不利问题。关键词：抹灰机，抹灰机械，升降架，减速器，设计。全套图纸加Q 11970985 或197216396AbstractAiming at the low efficiency plastering machine, in this thesis, a new folding machine plastering, this paper briefly outlines the plastering machine current situation and development trend. Plastering machine for a systematic program to determine, general procedure mechanical design, the main components plastering machine has been designed to calculate and check. The design process of plastering machine working parts and brackets have carried out the necessary checking calculation. The paper also describes in detail the working principle plastering machine. Plastering machine with wheels on the base, plastering means a crane to move up and down, promote human machine moves, automatic plastering. The plastering machine is simple and efficient, to solve a number of adverse actions of works. Keywords: plastering machine, plastering machine, lifting frame, reducer, design。目录第一章 绪论11.1课题背景11.2抹灰机的现状和发展趋势11.3本课题研究的内容2第二章 方案拟定32.1分析并确定传动方案32.2选择减速器的电动机52.2.1选择电动机的类型52.2.2选择电动机的功率52.2.3选用电动机52.3选择外部电动机6第三章 减速器各零部件的设计计算73.1减速器的传动比的分配和转速的设计及校核73.2 减速器各轴的转速、功率及其转矩的设计计算73.2.1 减速器各轴的转速73.2.2 减速器各轴的输入功率73.2.3 减速器各轴的输入转矩73.3 蜗轮蜗杆的设计计算83.3.1 选择蜗杆的传动类型83.3.2 选择材料83.3.3 按照齿面接触疲劳强度进行设计计算83.3.4 蜗杆和涡轮的主要参数以及几何尺寸93.3.5 校核齿根弯曲疲劳强度113.3.6验算效率113.3.7蜗轮和蜗杆的结构设计计算123.3.8热平衡校核123.4齿轮的设计计算123.4.1选择齿轮的材料123.4.2按照齿面接触疲劳强度进行设计计算123.5蜗杆轴的设计计算163.5.1根据扭矩初算轴的直径163.5.2轴的结构设计计算163.6输出轴（蜗轮轴）的设计计算183.6.1输出轴的功率、转速以及转矩183.6.2求蜗杆上的作用力183.6.3初步确定蜗轮轴的最小直径183.6.4蜗轮轴的结构设计计算183.6.5 按照疲劳强度条件进行精确校核22第四章 卷筒、钢丝和滑轮的选择254.1滑轮几何尺寸的设计计算254.2钢丝绳的选取254.3钢丝绳的尺寸设计计算254.4卷筒的规格25第五章 标准件的选取265.1滚动轴承的选取265.2键的选取及校核的设计计算26第六章 螺杆与V带的设计计算296.1 螺杆的设计296.1.1 材料的选择296.1.2 按照耐磨性计算螺杆中径296.1.3 验算自锁性296.1.4 螺杆强度的验算296.1.5 螺母螺纹牙强度的验算296.1.6 螺杆的稳定性验算306.1.7 螺旋传动的刚度校核306.2 V带及带轮的设计计算316.2.1 确定计算功率Pca316.2.2 选择V带316.2.3 确定V带轮的直径dd1和dd2316.2.4 验算带速316.2.5 确定中心距a316.2.6 验算包角1326.2.7 确定带的根数326.2.8 求初拉力326.2.9求压轴力326.2.10 V带轮的结构设计32第七章 机架、箱体及各附件的选择347.1尺寸外形347.2机架的设计347.2.1机架的设计准则347.2.2机架设计的一般要求347.2.3机架的材料357.3箱体的设计357.4附件的选择357.4.1轴承端盖的选择357.4.2箱体上的检查孔和检查孔盖的选择367.4.3通气器的选择367.4.4油标的选择367.4.5放油孔和螺塞的选择367.5润滑与密封的设计367.5.1滚动轴承的润滑设计367.5.2密封装置的选取367.6支架的设计及校核377.7 车轮和支撑杆的设计计算37第八章 一般的抹灰机对材料的要求388.1抹灰机抹灰的主要材料和机具388.1.1水泥388.1.2细骨料388.1.3石灰膏388.1.4磨细生石灰粉388.1.5磨细粉煤灰388.1.6其他的掺合料388.1.7主要的机具388.2作业条件398.3操作工艺408.3.1基层是混凝土的墙面408.3.2基层为加气混凝土的砌块418.4天棚抹水泥砂浆的工艺流程418.4.1工艺流程418.4.2内墙表面抹水泥混合砂浆的工艺流程428.5冬、雨期施工438.6质量标准448.6.1施工时抹灰工程的一般规定448.6.2抹灰质量的一般标准458.7 成品的保护478.8 应该注意抹灰的质量问题478.8.1裂缝、 空鼓以及烂根478.8.2 滴水线或者滴水槽不符合设计的要求488.8.3分格条和滴水槽等处拿起分格条以后不美观、不整齐488.8.4窗台吃口488.8.5墙体表面接槎不平、表面颜色不一致48结束语49致谢50参考文献51 第一章 绪论1.1课题背景 在目前的建筑行业的室内抹灰工程中，室内和顶棚的墙体抹灰这一必要的工序，多年以来都是由人工操作的，既浪费时间又不省力，在施工时，抹灰的质量很难控制，表面平整度参差不齐，这与工人的技术水平有很大的关系。到现在为止，市场上很少有自动型的抹灰机的成熟的产品。本设计为一种新型的自动抹灰装置，可用于工业和民用建筑的室内抹灰装修工程，它既可以抹水泥砂浆和麻刀白灰，又可以抹室内天棚、墙面、墙裙和打底。该抹灰装置能够自动抹灰、自动压光、上下自动升降、薄厚可调、工作时速度快、质量好、工作效率高、使用方便。对于手工操作的工人，劳动强度大、操作工序比较多。不管是屋内天棚还是墙壁抹灰等都需要搭脚手架、跳板和高凳等设备，给工人施工带来很大不便，并且生产效率较低，而该抹灰机解决了传统抹灰作业中的墙面找平、贴饼、补空填平、去除多余的部分、回收落在地上的灰浆、搭架子、高空作业等诸多的问题，他的出现标志着由工人进行手工抹灰的时代的结束，是建筑行业中一次历史性的飞跃，必定会将产生巨大的经济利益，在人类社会中也必定会将产生巨大的社会利益。1.2抹灰机的现状和发展趋势 目前，市场上销售的抹灰机主要由抹灰机外部的支撑结构、内部的抹灰结构和整个机器的横向移动结构等三部分组成。抹灰机外部的支撑结构主要由固定机器上支杆用的底座、支杆和枝干上的梁架等三部分组成。在支杆的最上端安装有液压杆，当液压杆向上伸长时就可以触及房顶。抹灰机内部的抹灰结构构主要由移动的底盘、抹灰机的抹灰装置和立式的齿条支杆等零件组成。抹灰机的横向移动结构主要由安装在支杆上端的齿轮齿条机构、丝杠、位于地面上的导轨和导轨上的抹灰机构的底座等组成。近年来，为了解决由人工操作作业所面临的许多的不利问题，国内和国外都研发出了一些抹灰用的产品，这些产品中最具有代表性的有两类产品，这两类产品是：一种产品是灰浆喷涂机，由于施工时每个灰浆颗粒大小都不等的原因，这种产品在工作时喷涂的墙体表面的厚度明显不均匀，喷涂完成后仍然需要人工去抹平，说以，这种产品的工作效率较低，精装修时很少采用。另一种产品是半自动抹灰机，这种抹灰机虽然能够较好地完成大面积墙壁的抹灰工作，但是却始终没有办法解决靠近尾顶和地面的墙体阴角这部分的作业，这一部分的所有工作仍然需要工人去完成，这不仅降低了抹灰机抹灰的工作效率，也导致了工人与机器抹灰的墙面的交界处将产生很明显的差异，严重影响了施工的质量。由于抹灰机的执行机构和抹灰机的抹灰装置的操作方式的不同，一般情况下，抹灰机可以分为两类：一类是手持式的抹灰机，这种抹灰机的特点是抹灰装置没有直接安装在机器上，而是由工人用手掌控。抹灰装置既可以沿着墙面高度的方向上下移动，又可以沿着墙面宽度的方向左右移动。抹灰装置与墙面厚度方向上的抹灰厚度完全由操作人工掌控。另一类是机械式的抹灰机，这种抹灰机的特点是将抹灰装置直接安装在机器的立柱上，立柱则固定在抹灰机的底盘上，整台抹灰机是一个固定的刚性整体。抹灰装置借助于升降架可以在立柱上上下移动。根据发表的专利，抹灰装置又可以分为两类:一类是旋转式的抹灰装置，这类装置的特点是它借助于旋转的抹灰盘将灰浆管喷出的灰浆压到墙面上并进行墙面抹平。另一类是平移式的抹灰装置，这类装置的特点是它借助于移动的抹灰盘将灰浆管喷出的灰浆压到平面上，并进行墙面抹平。抹灰盘和盘体之间并没有相对移动，这类抹灰机的结构相对来说比较简单。通过在实际的使用过程中发现上述的设计依然出在着许多缺点：使用手持式的抹灰机的劳动强度依然较大，并且不能起到降低工人劳动强度的作用，而且抹灰机的抹灰质量很难控制。使用机械式的抹灰机的平整度和墙面光泽度都达不到要求，容易产生脉动现象，并且有较大的噪声。为了解决上述提到的一些问题，特制的研究了本课题所设计的可折叠式抹灰机。1.3本课题研究的内容该论文所设计的主要内容由两部分组成，第一部分是传动部分（减速器的概述），该部分包括： 1.蜗轮蜗杆的设计及校核。 2卷筒、钢丝和滑轮的设计及校核。 3.滚动轴承、键等标准件的设计及校核。 4.轴的设计及校核。 5.螺杆和V带的设计及校核。 6.箱体及各附件的选择。第二部分是抹灰机构，该部分包括：1.抹灰装置的设计及校核。2.支架的设计及校核。3.车轮和支撑杆的设计。 第二章 方案拟定2.1分析并确定传动方案本设计的抹灰机是可折叠式抹灰机，它是通过电动机来带动减速器以实现机器的减速效果，然后来带动卷筒系统以使抹灰装置上下移动，来完成抹灰机的抹灰工作。为了使机器的结构简单、紧凑，本次设计所使用的减速器是一级蜗轮蜗杆减速器。由于工作时的抹灰装置的回程速度远远大于工作时的速度，因此，选用可以调节速度的电动机。2.2选择减速器的电动机2.2.1选择电动机的类型 估取Vmax=0.25m /s,因此选用Y系列三相异步电动机。2.2.2选择电动机的功率 估取抹灰装置55Kg，活动导轨25Kg，电动机和减速器90Kg。 F牵=（55+25+90）9.8=1666N （式2.1） V=0.25m/s (式2.2) a=12334 （式2.3） 1联轴器=0.98 2蜗杆传动轴承=0.99 3蜗杆传动=0.4 4齿轮齿条传动=0.97 =0.980.9930.40.97=0.37 (式2.4)输出功率Pd=FV1000 =16660.2510000.37 =1.13KW （式2.5）2.2.3选用电动机 考虑到使电动机的重量最小，所以选取Y90S-2型号的电动机。Y90S-2型号的电动机的参数如下： 表2.1电动机的选择 额定功率（KW） 额定转速（r/min） 满载转速（r/min） 1.5 2840 26502.3选择外部电动机 F牵=600N V=0.25m /s (式2.6) Pw=FV1000 =6000.251000 =0.15KW (式2.7) Pd=Pw = 0.1578% =0.19KW （式2.8） 因此选用Y90S-2型号的电动机，额定功率为1.5KW 表2.2选择电动机 额定功率（KW） 额定转速（r/min） 满载转速（r/min） 1.5 2840 2650第三章 减速器各零部件的设计计算3.1减速器的传动比的分配和转速的设计及校核 选用一级蜗轮蜗杆减速器并且要求减速器自锁，自锁时Z1=1，而且要求蜗轮的齿数大于29，即i=Z2Z1 291 =29.蜗轮轴转速n0.251000603.1497.9 =48.8mm （式3.2）由机械设计（濮良贵、陈国定著）表11-2，得蜗杆分度圆直径为50mm，模数为5，蜗轮齿数为30.蜗轮转速（式3.2） 传动比，不妨取i=30。则蜗轮的实际转速为(式3.3）。验算转速误差 转速误差 （式3.4）所以，合理。3.2 减速器各轴的转速、功率及其转矩的设计计算3.2.1 减速器各轴的转速 蜗杆轴 （式3.5） 涡轮轴 （式3.6）3.2.2 减速器各轴的输入功率蜗杆轴 P1=Pd1=1.130.98=1.1KW （式3.7）涡轮轴 T1=Td23=1.10.990.4=0.44KW （式3.8）3.2.3 减速器各轴的输入转矩电动机的输入转矩Td=9550Pd/n满=95501.13/2840=3.8Nm （式3.9）蜗杆轴 T1=Td1=3.80.98=3.72Nm （式3.10）减速器各轴的各参数的计算结果列于下表中：表3.1 转动参数参数电动机轴蜗杆轴涡轮轴转速(r/min)2640284094.7输入功率（KW）1.131.10.44输入转矩(Nm)3.83.7244.19传动比130效率0.980.373.3 蜗轮蜗杆的设计计算3.3.1 选择蜗杆的传动类型根据GB/T10085-1988，选用渐开线蜗杆ZI，因为其效率相对来说比较高。3.3.2 选择材料蜗杆选用45号钢，经过调质热处理，蜗杆的螺旋齿面要求淬火处理，齿面硬度为4555HRC，涡轮选用铸锡磷青铜2CuSn10P1，采用金属模铸造，为了节省价格昂贵的有色金属，仅仅齿圈采用青铜制造，而轮芯择则采用灰铸铁HT100制造。3.3.3 按照齿面接触疲劳强度进行设计计算按照闭式蜗杆传动的设计准则进行蜗轮蜗杆传动的设计计算，先按照齿面接触疲劳强度进行设计计算，再按照校核齿根弯曲疲劳强度设计计算，由式（11-10）得，（式3-11）。(1) 先确定作用在涡轮上的转矩T2由于是单头蜗杆，取Z1=1，估取效率=0.7，则： （式3.12）（2） 确定载荷系数K 因为工作时的载荷比较稳定，因此，可以选取载荷分布不均匀系数K=1；由表11-5可选取使用系数KA=1.15.因为要求工作时的转速不高，工作的冲击力不大，因此，选取动载荷系数Kv=1.05.则K=KAKKV=1.1511.05=1.21（式3.13）（3） 确定弹性影响系数ZE因为选取的是铸锡磷青铜涡轮，并且与钢蜗杆相互匹配，因此ZE=160MPa1/2。（4）确定涡轮的齿数Z2Z2=Z1i=130=30（5） 确定许用接触应力 由于选取的涡轮的材料为铸锡磷青铜2CuSn10P1，采用金属模铸造的铸造方法，蜗杆的螺旋齿面硬度大于45HRC，因此，从表11-7中可查得涡轮基本许用应力/为268MPa。估取寿命Lh为12000h，则应力循环次数N=60jn2Lh=601284012000/30=6.82107(式3.14).寿命系数(式3.15），则（式3.16）（6） 确定中心距 （式3.17），因为Z1=1，并且要求自锁，故从表11-2中取模数m=4mm，蜗杆的分度圆直径d1=70mm，所以（式3.18）3.3.4 蜗杆和涡轮的主要参数以及几何尺寸（1） 蜗杆蜗杆的轴向齿距（式3.19）蜗杆的直径系数（式3.20）蜗杆的齿顶圆直径（式3.21）蜗杆的齿根圆直径（式3.22）分度圆导程角蜗杆的轴向齿厚（式2.23）（2） 蜗轮蜗轮的分度圆直径(式3.24)蜗轮的喉圆直径(式.3.25)蜗轮的齿根圆直径(式3.26)蜗轮的咽喉母圆直径(式3.27)图3.1 蜗轮简图图3.2 蜗杆简图3.3.5 校核齿根弯曲疲劳强度(式3.28)当量齿数 (式3.29）根据ZV2=30.14，从图11-17中可以查得齿形系数YFa2=2.51螺旋角系数（式3.30）许用弯曲应力（式3.31）从表11-8 中可以查得由2CuSn10P1材料制造的涡轮的许用弯曲应力/=26MPa寿命系数（式3.32）=560.626=35.056MPa（式3.33）弯曲强度满足。3.3.6验算效率 =0.950 .96tantan(+V) （式3.34） 已知=31328=3.22,V=tan-1fV fV与相对滑动速度Vs有关 Vs=d1n1601000cos =712840601000cos3.22 =10.57m/s（式3.35） 由表11-8，用插值法查得fV =0.0158 V =0.5346 带入上式，得=0.75， 大于原估计值，因此不用重算。3.3.7蜗轮和蜗杆的结构设计计算 蜗杆与轴设计成一体，形成蜗杆轴。蜗轮则采用整体的形式，用铸造方法制成，具体的尺寸见零件图。3.3.8热平衡校核 估算散热面积A A=0.33（100）2 =0.33（95100）2 =0.3m2（ 式3.36） 估取周围空气的温度t=20。 散热系数K，从K=1417.5中选取K=16W/m2 热平衡校核 由式t1=1000p11-nKA +t=10001.131-0.75160.3 +20=78.85S=1.5 故，安全。 （3）第四段轴的截面的右侧抗弯界面系数W。根据表15-4中的计算公式计算 W=0.1d3=0 .1353=4287.5mm3抗扭截面系数WT。 WT=0.2d3=0.2353=8575mm3扭矩以及扭转切应力为： M=10.330-2630=1.37Nm（式3.88） T=TW=22.018575103=2.57MPa（式3.89） b=MW=1.370.43=3.19MPa（式3.90） 过盈配合处的配合方式为k，根据附录表3-8，采用插值法，选取k=0.8k，因此，k=3.15。则，k=0.83.15=2.52。 蜗轮轴采用磨削加工的方式，根据附图3-4得，表面质量系数=0.91，因此，综合系数为：K=k+1-1=3.15+10.91-1=3.24（式3.91）K=k+1-1=2.52+10.91-1=2.61（式3.92）计算安安全系数Sca S=-1Ka+m=2753.245.07+0.10=16.74（式3.93） S=-1Ka+m=1552.612.572+0.052.572=45.3（式3.94） Sca=SSS2+S2=16.7445.316.742+45.32=15.7S=1.5（式3.95） 故，该轴的强度足够。 第四章 卷筒、钢丝和滑轮的选择4.1滑轮几何尺寸的设计计算 滑轮组是由钢丝绳和一定数量的定滑轮或者定滑轮组成的，大多数情况下都作为起升运输机器的一个组成的部分，但是也可以单独作为一个起升运输装置来使用。根据生活中的实际情况，一般情况下大多数都采用省力的滑轮组，因为这样的滑轮可以减少钢丝绳所受的拉力和滑轮所承受的阻力，来用于延长滑轮和钢丝的寿命。大多数滑轮的材料为HT15-32灰铸铁。滑轮的倍率ih=VjV=ZcZj=21=2。（式4.1）4.2钢丝绳的选取 钢丝绳是起重运输装置的主要组成部分。它自身具有很高的强度、自身重量比较轻（和链条相比）、弹性的性能也比较好、很少的突然断裂、在机构上运行时比较平稳、适用于速度较高的传动等优点。钢丝绳不仅可以应用于起重运输装置，还可以应用于变幅、牵引以及旋转的机器中。起重运输装置捆扎物件的时候也可以采用钢丝绳。除此以外，钢丝绳还可以用作绳索起重机和架空索道时使用的支撑绳。钢丝绳里的钢丝要求具有很高的强度，一般的情况下，通常由含碳量为0.50.8%的碳素结构钢制成的，它的强度极限达到了14002000MPa。根据表2-2，选用圆股线接触钢丝绳。4.3钢丝绳的尺寸设计计算 根据实际情况，估取抹灰装置的重量为55Kg，活动导轨的重量为25Kg。因此，钢丝绳的提升拉力为F=55+25g=（55+25）9.8=784N.（式4.2）根据表2-2，选取钢丝绳为6W（19）。故，钢丝绳的直径为6mm，钢丝的直径为0.8mm，钢丝的总断面积为28.27mm2。4.4卷筒的规格 起重运输装置中大多数都采用圆柱形卷筒。在大多数的情况下，钢丝绳在卷筒上只绕上一层，只有当所需要起升的高度很大时，而且卷筒的长度又受到限制的时候才采用钢丝绳在卷筒上绕上多层的方法。在卷筒上绕多层的主要缺点是内层的钢丝绳受到外层的钢丝绳的挤压将会减少钢丝绳的使用寿命。除此以外，当钢丝绳