毕业论文-高层建筑外墙清洗机的设计

学科门类单位代码毕业设计说明书（论文）高楼清洗机设计学生姓名所学专业班级学号指导教师XXXXXXXXX系二年XX月目录1引言42课题任务521主要内容522技术要求523成果要求524其他要求53同类课题考察631高层建筑外墙清洗机现状632高层建筑外墙清洗机发展趋势84总体方案拟订941对楼顶楼面的实际考察9411楼面结构考察9412楼顶结构考察1042方案选择与原理11421总体方案的确定11422总体方案内容14423材料选择14424轮的润滑问题15425轴承的润滑问题155重要零部件的设计与计算1551刷洗部分设计15511清洗速度的确定15512盘刷部分15513电机的选择17514刷洗部分所用弹簧的设计计算1852内空心轴的设计1853清洗机主机滚轮的设计计算1954主机上传感器及行程开关的选择1955复合缆的结构设计2056风压系统的设计计算21561采用风压的意义21562基本原理21563气动计算的原始数据与技术要求21564结构设计及相关数据计算22565抛物线中线2457齿轮副的确定和检验25571直齿轮的计算25572锥齿轮副的设计计算316设备的使用与维护3561使用方法3562使用注意事项3663日常维护与维修367CAD使用体会37参考文献401引言随着社会进步，经济与科技的发展，城市规模越来越大，建筑越来越高，以至摩天大厦比比皆是。高层建筑更是成了一个城市面貌的核心内容，但是由此导致的城市形象问题也日趋严重，尤其是在工业城市，这种问题更是突出。靓丽的新大楼，不用多久，外表便成为灰暗一片，严重影响了城市的面貌。因此为了保持良好的城市形象，城市高层建筑的清洗工作在各大城市尤其是首都、省会等国际性大都市已经成为直接影响城市形象的问题。高层建筑由于高空作业，给清洗工作带来了极大的不方便。目前，我国大多数高层建筑清洗工作还是由人力完成，这类清洗工作主要由工人搭乘吊篮进行高空作业来完成，工人的环境恶劣，且有一定的危险性，工作效率低，成本高，耗时长，随着机器人技术的出现和发展以及人们自我保护意识的增强，人们迫切希望能用机器人代替人进行这些高空极危险的作业，从而把人类从恶劣的环境和繁重的劳动中解脱出来。针对这种种问题，本清洗机采用无人化清洗，自动清洗，自动供水，供清洗液。单片机系统控制，操作人员只需通过键盘即可操纵清洗机工作，而且在清洗过程中，清洗机能够自动进行边缘识别，可根据建筑楼层的具体情况选择为纵洗或横洗。本机的清洗效率较高，清洗效果良好，是高层建筑理想的清洁工具。本机的使用将大大降低高层建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率，其有相当的社会效益、经济意义和广阔的应用前景。本机器是通过对国内外同类产品考察比较后精心设计而成，使用稳定可靠，但不足之处在所难免，所以恳请老师、同学及各位同行提出宝贵意见。2课题任务21主要内容高层建筑外墙清洗机主要由伺服悬吊系统、清洗主机和由计算机控制系统组成，本人主要承担清洗主机设计，设计中应考虑为清洗提供足够的压墙力、刷洗部件设计、清洗液的喷洒和脏液体的收集、对左右边缘和上下行程的识别、行走机构和转位机构的设计，进行必要的设计计算。22技术要求1清洗效率02平方米/S左右，清洗宽度081M，楼房高度在120米左右。2移动机构要小型、高效，使机器人可以在壁面上移动。并可灵活、自如调节行走的速度和方向。3设计安全有效的清洗机构，识别清洗质量，达到令人满意的清洗效果。边缘识别机构要能实现左右，上下边缘识别。4选择压紧力产生原理，设计相应的压紧机构，给清洗机构提供有效的压紧力。5尽量选取轻型材料，使整机尽量轻便。23成果要求1毕业设计前期工作材料。一份。2高层建筑外墙清洗机主机装配图一张（零号）3清洗机零件的强度校核4高层建筑外墙清洗机零件图。5设计说明书一份（不少于2万字，包括英文翻译）。24其他要求1适用于清洗平面，圆弧面外墙和玻璃表面2刷洗压力根据不同表面调节；3刷洗部件应能调换；4设备实现边缘识别；5清洗机的体积尽量小，尽量轻。6机体装配时应根据图纸要求简单容易的装配，维修容易，不需专门工具。7尽量使用标准件，对非标准件，应尽可能工艺简单，加工容易。3同类课题考察31高层建筑外墙清洗机现状机器人工程正在迅速地从工业领域转移到服务领域。它的潜力非常大，它能够代替人类在许多危险和受污染的地方做重复或繁重的工作，对老年人或者患病者进行长期持久的关怀和照顾，客运和货运，野外营救，精密手术，清洗对人体有害的或无法进入的事物（比如说清洗油箱）等等。高层建筑外墙壁面清洗机是特种机器人的一种，其必须具有两种功能即在壁面上的吸附功能和移动功能，由于建筑物表面的非导磁性，清洗壁面机器人多采用正压和负压两种吸附结构。其中负压吸附又成为真空吸附，由风扇、真空泵、空气压缩机等使吸盘内产生负压，依靠压差将机器人吸附在墙面上。真空吸附式壁面移动机器人又可分为单吸和多吸两种结构，单吸盘真空吸附壁面机器人可实现小型化，轻量化，且结构简单，易于控制，多吸盘脚式壁面爬行机器人的吸附稳定可靠。九十年代最新研制成功地推进型壁面机器人，采用直升机原理，利用螺旋桨产生的高速气流带动机器人向上高速移动，螺旋桨所产生的推力与壁面大约成20度角，始终有指向壁面的推力从而实现机器人的吸附功能，使机器人可以实现紧贴壁面移动，有一定的越障能力。目前已有报道的高层建筑擦窗机还有以下几种日本BE公司研制成功的一种固定轨道式全自动擦窗机器人，靠安装在楼顶的轨道及吊索系统使擦窗机对准窗口，沿固定安装在建筑物表面导槽垂直上下移动进行自动清洗。北京航空航天大学与北京铁路局合作研制的擦窗样机，有八个吸盘，采用“十”字框架式结构，上有驱动装置，可驱动两框架做相对运动以实现壁面机器人在固定墙面上沿X，Y方向移动。上海科技大学机器人研究所研制的双足式爬壁机器人，与步行式两足机器人比较，结构较为简单，省略膝关节，通过脚腕的倾斜和圆规脚的开闭适当结合起来，即可翻越一定的台阶，对诸多复杂环境具有适应性。哈尔滨工业大学机器人研究所研制成功的清洗高层建筑瓷砖壁面或玻璃幕墙的壁面清洗爬壁机器人。该机器人吸附方式为负压吸附，移动方式为轮式，移动速度为18米/分。采用有线遥控，计算机控制。曾向深圳、香港试销二台，反映较好。最新研制成功的型样机，具有以下特点实现了控制器的小型化，可直接安放于机器人本体上，减小了体积；1采用电力线载波通讯进行遥控，减少了控制电缆数量，提高了机器人的爬高能力；2采用喷雾、刷洗与多层橡胶板刷洗工序的综合清洗机构，对清洗玻璃幕墙十分有效。该机器人采用负压吸附、双轮驱动、气垫密封结构、有线遥控与专用清洗机构，满足了可靠吸附，灵活移动和高效清洗的要求，设计是成功的，并在解决密封，遥控和清洗等关键技术上创新。除此之外，我们分别在图书馆，专利局，网络等各种途径还搜集到以下资料壁面清洗机器人及其控制系统刘淑良邵浩高波杨宏赵炎正王言（哈尔滨工业大学）黑龙江自动化技术及应用19973高楼壁面清洗机器人及其相关技术的研究刘淑霞赵炎正王言（哈尔滨工业大学机器人研究所）技术纵横爬壁机器人技术应用刘淑霞机器人19992高层建筑墙面自动清洗装置设计人项中贷专利号962056871高层建筑外墙清洗机设计人蒋崇伟专利号962283320垂直壁面行走机器人系统研制谈力士沈林勇陈振华组合式高楼外墙清洗机（网上查询）硬平整表面的清洗设备（美国专利）壁虎式自动擦窗机高层智能化墙体清洗机设计人马骥专利号952192632从以上调研的情况看，清洗对象主要是墙面，其次是圆弧面和一些不规则的墙面；其壁面材料为瓷砖，玻璃幕墙，喷涂面，其中以瓷砖和喷涂面为多，故设计时可重点考虑这两种材料的墙面；32高层建筑外墙清洗机发展趋势由于清洗工作环境及任务的特殊性，清洗爬壁机器人的总体设计要求相当苛刻。其总的设计原则是减轻重量，降低造价，安全可靠，能适应多种建筑物表面，且要有足够高的清洗效率。从清洗机的工作环境来看，其主机可能有两个发展方向其一是应与凭证瓷砖和玻璃幕墙清洗，它结构简单，易于控制，属小型轻量化。其二适应于复杂墙面，如阶梯墙面，壁面多窗户的壁面清洗，它的结构、动作、控制都很复杂。其三以壁面机器人为载体，配以专用的清洗机构，可以适应不同壁面机构。4总体方案拟订41对楼顶楼面的实际考察在接受课题之后，为了顺利地完成我们的毕业设计任务，我们参观了省会石家庄几处典型的高层建筑。并且查阅了多种关于高层建筑和以往对建筑物的清洗的相关资料，其中大部分是难以人工清洗的，因此设计开发高层建筑外墙清洗机是非常必要的。411楼面结构考察参观调查得到初步方案，清洗机主要由楼顶的随动小车和清洗主机部分组成，并且采用单片机控制。楼顶的随动小车在楼顶上预装的轨道上行走，可使悬吊的清洗机部件实现纵洗和横洗；清洗机部件利用风压使之贴在墙壁上，通过盘刷和滚刷完成清洗墙面的工作。因此，楼面情况就决定了我们如何设计轨道、变向、压紧和清洗液的输送、回收等问题。几种典型建筑物楼面结构如图41直角面圆弧面圆弧面直角面斜面图41几种典型建筑物楼面结构412楼顶结构考察几种典型建筑物楼顶结构如图42标牌架台铁架铁架女儿墙小屋卫星接收天线女儿墙台42几种典型建筑物楼顶结构42方案选择与原理421总体方案的确定根据以上提出的技术性能及要求，初步确定总体方案如下清洗机主体贴在垂直墙面上，清洗液通过水泵从水箱抽出，喷在外墙上，自动电机驱动轮子及主清洗机行走；楼顶铺有导轨，随动小车沿导轨与清洗主机随动。我们经过认真考虑及分析确定以下方案第一种结构简图如图43滚刷盘刷风扇履带图43方案一此种方案采用负压履带吸盘式盘滚组合式清洗，由于受到墙表面材料的影响较大，一般情况下，每两块瓷砖之间都有45毫米的缝隙，密封不可靠。第二种结构简图如图44盘刷风扇滚刷支撑轮图44方案二这种方案采用了风压式压紧，盘滚组合式清洗，清洗效率高，可靠性高，可以采用。但由于中间传动的需要，结构不对称,风扇的中心与刷子的中心不重合，刷洗压力不均匀，中心不稳定，容易引起震动问题。但可以考虑配重问题。第三种结构简图如图这种方案吸取了第二种方案的优点，传动的改变，使振动的问题减小，机体尺寸减小。滚刷盘刷图45方案三这种方案为螺旋桨风压式高层建筑外墙清洗机，其优点是在清洗机外机架背后安装可调风压系统来提供连续均匀的清洗力，螺旋桨可调节转速来控制清洗压力；机架内采用一清洗系统旋转装置，方便的实现了纵横两不同清洗方向的调整，减少非作业时间，增加了工作柔性，大大提高了工作效率；应用两盘两滚相结合的清洗方式，清洗液和清水分别由盘刷和滚刷提供以达到最佳清洗效果。综合比较以上三种方案，根据设计要求，由于对于墙面的压力要求大，工作稳定，结构容易实现，最后我决定用第三种方案。通过螺旋桨风压系统使主机吸附在墙面上，并使盘刷和滚刷压紧，产生一定的刷洗压力，通过电机带动刷子转动，达到刷洗的目的。旋转的刷子的轨迹为包络线，从而清洗干净墙面。滚刷喷的是清水，将墙面冲洗干净，以避免留下来的清洗机腐蚀墙面，同时盘刷和滚刷采用一个电机驱动，减小了清洗主机的重量，清洁度提高，清洗效率也提高了一倍；由于采用两盘两滚结构可减少不必要的回程时间，以达到提高效率的目的。422总体方案内容本主机主要由箱体，支撑架，防护罩，刷子，电机，螺旋桨风压系统，齿轮传动系统等组成。，通过螺旋桨风压系统使主机吸附在墙面上，并使刷子压紧，产生一定的刷洗压力，通过电机带动刷子转动，达到刷洗的目的。本主机有一悬吊支撑架，其外侧与悬吊系统相连，可调风压系统安装在悬吊支撑架背后，风压系统可通过调节螺旋浆转速控制清洗力，悬吊支撑架通过一圆导轨和箱体（其上安装两盘两滚）相连，所有的清洗装置均安装在该箱体上，清洗系统由固定在悬吊支撑架上的步进电机通过齿轮传动系统执行以90度为单位的转动动作以实现横洗和纵洗的转换。箱体上有两个圆盘形清洗刷，盘刷底部都有十二个清洗液喷射孔，另有两圆柱形滚刷，在其行走前方有清水喷射孔，并安装一软质刮水板，以使清洗过的部位快速风干并避免留下来的清洗液腐蚀墙面。箱体上还有一电机通过锥形齿轮将转动传到其中一个盘型清洗刷上，再通过齿轮传动系统将转动传递给另一盘刷，所以两盘刷转动方向相反，可以达到更好的清洗效果，圆柱形滚刷是由电机尾部的轴通过V带驱动的。在悬吊支撑架上有防护罩，防止清洗液四溅。清水，清洗液，电机的供电和控制电缆都是是由复合缆供给的，复合缆连接悬吊系统。在风压支架上有配重块，配重块可以沿光杠丝杠移动。通过调节配重块可以调节系统平衡，以达到减小震动的效果。在清洗机主体的上下部安放超声波传感器，以进行边缘识别。箱体上装有两对滚轮，滚轮通过电机驱动，以实现前后移动，而转向通过箱体的转动实现。本方案通过螺旋桨风压系统使主机吸附在墙面上，并使盘刷和滚刷压紧，产生一定的刷洗压力，通过电机带动刷子转动，达到刷洗的目的。旋转的刷子的轨迹为包络线，从而清洗干净墙面。滚刷喷的是清水，将墙面冲洗干净，以避免留下来的清洗机腐蚀墙面，同时盘刷和滚刷采用一个电机驱动，减小了清洗主机的重量，清洁度提高，清洗效率也提高了一倍；由于采用两盘两滚结构可减少不必要的回程时间，以达到提高效率的目的。423材料选择根据课题要求，总体重量越轻越好，由于使用清洗液，耐腐蚀性能也要好而且此产品是轻载荷，故材料首先选用铝合金材料及非金属材料。整个及其涉及到齿轮减速器的地方，齿轮的材料经过筛选与比较采用聚甲醛（均聚），见金属机械加工工艺人员手册P244。本机的各个传动轴均采用硬质合金LY11。螺旋桨材料选用尼龙66。机架的材料采用铝合金。其他机件的选择根据通常材料在重量最轻原则下进行确定。424轮的润滑问题由于齿轮的材料已确定为聚甲醛，据机械工程手册（第二版）2369，其工作要求少润滑或无润滑，。故不考虑齿轮的润滑问题。425轴承的润滑问题大空心轴的转速较低为400R/MIN,鼓起润滑方式应为脂润滑，润滑脂为钙机润滑脂。注以上润滑脂的选择见非标准设备设计手册P5825重要零部件的设计与计算51刷洗部分设计511清洗速度的确定以离我校最近的送变电大厦为例设计要求两天时间清洗完成，每天按8小时计算（7小时工作时间，一小时的装拆时间），共计2760840MIN送变电大厦周长为120M，建筑物高度为80M,初步估算清洗面积约为9600，效率约为9600/840114/MIN019/S取清洗效率为02/S以纵向清洗为例，因清洗宽度为900MM，则可计算移动速度为02/09约为022M/S以下设计按上述要求完成，尽可能完成设计要求。512盘刷部分1）盘刷采用在塑料体上在塑料毛的盘刷，其具有一定的弹性和刚度，可保证一定的压紧力来清洗墙面，同时若墙面有一定高度的凸出物，塑料毛有一定的弹性可以退让，顺利通过。刷子半径214，有毛半径208，刷毛长度为50，盘刷与联刷体可通过螺栓来装配连接。2）联刷体采用联刷体的目的使电机与盘刷连接起来使盘刷具有可换性；可调节盘刷与墙面的距离；联刷体保证与电机连接处的强度、材料应尽量轻，其结构如图51图51盘刷结构图3）盘刷的工艺性根据资料可知刷类的刷毛是用制毛器植上的，其基本原理如下在壳体刚注塑完时，趁着壳体还为硬化，用机械方法把刷毛植进去。把一撮毛（约四至五根）折弯，在根部装上一韧性卡子，用专门植毛机把毛插入未硬化的壳体内，卡子插入后，待壳体凝固，便把刷毛固定下来，这样整个植毛工艺就完成了。根据上述原理，盘刷也可以采用这种方法制作，其技术要求毛孔直径25MM间距5MM孔深10MM每孔刷毛密度五根下面滚刷原理与上面相同512滚刷采用在钢轴外面加套橡胶轴套，在橡胶轴上栽刷毛的方法做成，可通过调换橡胶套的方法调换滚刷，滚刷半径为106，有刷毛部分长度为940。滚刷结构如图52图52滚刷结构图513电机的选择为了控制的方便，减轻主机的重量，应尽量减轻电机的数量，所以盘刷、滚刷共用一双输出轴电机，中间用齿轮和V带传动；从经济的角度考虑，采用普通的三相电机，带动两盘两滚共四个清洗刷。依据实际实验，取洗刷的压强为螺旋桨工作压力为20公斤力。四个角轮分别承受3公斤力。盘滚刷均承受两公斤力刷毛与墙面的摩擦系数为0102，取015对盘刷求积分转矩为F20N0153NM洗力矩盘刷M1PSUR42NM两个刷子的转矩T2M184NM滚刷M2020678508034NM所需总的刷洗力矩M2M1M2840803492034NM2初定盘刷转速360R/MIN根据刷洗力矩，型号为Y28026，额定功率055KW,转速900R/MIN,平键420，保持转矩为98NM查GBM514刷洗部分所用弹簧的设计计算1）弹簧的种类采用圆柱螺旋压缩弹簧2弹簧的材料根据机械设计手册选用碳素弹簧钢；3）弹簧的设计计算根据机械设计手册取弹簧的工作圈数5611N根据机械设计手册取弹簧丝直径D35，允许极限负荷下的单圈变形753F单圈刚度MKGP/31弹簧节距T52最大工作载荷462极限工作载荷KGP573弹簧每圈展开长度L52MM计算数据弹簧中径MDD5163202弹簧内径MM1弹簧间隙MDT71532弹簧总展开长度L1N525260MM螺旋角7弹簧自由高度HDN75341允许极限负载时弹簧高度MFH26587343弹簧旋向左旋右旋均可52内空心轴的设计为了在盘刷中心喷清洗液，并使喷嘴不随盘刷转动，需在盘刷内用滚动轴承固定。空心轴的一端连接盘刷体，另一端与水管相连，在盘刷体转动时，空心轴固定不动，其结构如图53图53空心轴结构图工作时清洗液从中间的孔流出，喷到墙面上，几乎不受外力弯矩、扭矩，所以略去刚度、强度的计算。53清洗机主机滚轮的设计计算当清洗机工作时，风机向后吹出强大的高速气流，把清洗机压向墙面，与墙面接触的盘刷和滚刷都为柔性件，太大的压力会使刷毛弯曲过多，损坏加剧，所以大部分压力应由滚轮来承担，同时也增大了滚轮与墙面之间的摩擦力。当电机驱动时，清洗机横向行走。所以滚轮与墙面之间应有良好的接触，不可打滑。结构设计如下图54图54清洗机主机滚轮结构图54主机上传感器及行程开关的选择为了增强清洗机的自动化程度，实现远程控制，在清洗机主机上安装传感器，以识别墙面的材料，来确定清洗机的进退预停止。通过查手册传感器技术,选用德国TURCK公司生产的超声波传器，其特点有效作用距离大，与被测物的颜色、周围环境无关，具有开关量和模拟量两种输出，有利于控制。在清洗机主体的上下部安放超声波传感器，为了安全，在下边缘安装行程开关，结构可见总装配图,该行程开关型号为LX32SS,它具有弹性环节，可以缓冲猛烈的冲击，并给单片机控制系统一个输入信号，单片机经过识别后，处理中断，加强自动化，保护主机。55复合缆的结构设计由于本机的复杂性，管线较多（包括清水管，清洗液管，电缆，数据线，控制线等），且为了安全性，设计复合缆。由于各个管路的功能不同，且方便控制，决定采用分开复合的方法，结构如图55钢丝绳清洗液管电缆清水管图55复合揽结构图钢丝绳是起重机上应用最广的挠性构件，其优点是卷绕性好，承载能力大，对于冲击载荷的承受能力也强，卷绕过程中平稳，即使在卷绕速度高的情况下也无噪声，由于绳股各钢丝断裂是逐渐发生的，一般不会发生整股钢丝绳突然断裂，工作时比较安全可靠。在本复合缆中选用的型号GB110274所选钢丝绳的破断拉力应满足下面的条件S绳/SMAXN绳S绳钢丝绳破断拉力（公斤）SMAX钢丝绳工作时承受的最大静拉力（公斤）N绳根据机构重要性，工作类型及载荷情况而定的钢丝绳安全系数。所选钢丝绳为8，由资料查得此型号钢丝绳破坏拉力为3130公斤。因此机构为轻级起重机构，所以选绳N5。考虑整个清洗机，由于体积较小，重量较轻，最大的静拉力为400公斤。S绳/SMAX3130/40078255所以选用的钢丝绳强度足够。56风压系统的设计计算561采用风压的意义采用风压作为洗刷压力，可以避免因外墙材料和形状的变化对稳定性和可靠性的影响，即有障碍物，或者有突起，对压力影响不大，提高了可靠性，对建筑物外形形状的适应性也更强。562基本原理采用正压与负压相结合，利用偏心压紧，使清洗机的轮的一端先接触墙面，形成一个相对小的腔体，再利用悬吊系统，使清洗机逐渐靠近墙面同时，风机电扇的旋转，会使空气流动，与外界大气产生一定的压力差，从而产生一定的负压，使清洗机压紧墙面。空气流经由进口导流器、收敛器、进入风扇，在离心力的作用下，流出蜗壳，与机体相碰撞，会产生一定的压力，以减小空气流的速度。随着腔体的越来越小，和清洗液的涂抹，机体内的压强会越来越小，产生负压，使清洗机压紧墙面。当腔体很大时，空气会流通畅快，产生正压，使机体压紧墙面。随着腔体变小，空气流速度减小，正压减小，负压增强，调整电机转速，可得到所需的压力，使清洗机具有一定压力的贴在墙体表面，提供连续均匀的清洗力，通过调节螺旋桨的转速可以调节清洗力的大小，以达到最佳清洗效果。如对于玻璃墙面，采用低转速，对于砖墙，采用高转速，调速由电机的星三角转换完成。563气动计算的原始数据与技术要求原始数据给定为箱体的长宽高9451080540其中的充气体积为V240803352794510805402408033527377460000MM0377M螺旋桨初定选用参数1螺旋桨直径D的选择D约为1000MM2所选电机选用普通的三相电机，由于螺旋桨的要求转速较高，故选用风扇电机的功率为55千瓦，额定电压为380伏，转速为3000R/M3电机轴与螺旋桨直接用键和轴连接，轮毂和电机轴过盈配合由定位销定位。因螺旋桨的洗刷压力始终使螺旋桨压向电机，不会甩脱。4被压缩气体进口条件下的容积效率为10容积效率为GV314420420120300001/410E90083M3/MIN进口气体参数为PI101105PA；TI293KCI022M/S技术要求为1高效率；2尺寸小，重量轻；3变工况特性好；4使用寿命要求在8000小时以上；5结构合理，运行安全可靠。564结构设计及相关数据计算风扇部分的结构如图所示，其中进口导流器的作用是使气流以轴线方向或以所需方向进入下一级或固定容器，起着整流作用。收敛器的作用是使利用气体自中心向外缘流动过程中有效流动面积的增加和减小；来达到增压的目的，减小空气流的速度。风扇的作用是产生离心力，使空气向四周流动，增大空气流的动能，使其对机体产生较大的冲击力。假设有1/10V的气体被抽出腔体，由气体连续性方程P1V1P2V2P1V1P211/10V1P210/11P1F1P0P10S1/11P0S1/1110110594510809371N气体进口即进入导流器时的速度为V1QV/S00834/314330330106097M/S忽略中间的损失，由气体连续方程可得V1R1R1V2R2R2V2V1R1R1/R2R2097330330/180180326M/SV2即为气体进入风扇的进口速度。气体质量流率为00831029510E3107510E4KG/S1小时内的气体质量为107510E436000387KG电机功率为550W/H由动能定理可得1/2MVVP5001/20175VVV7928M/S气体出口处与大气相通，速度一般为1015M/S,取C215M/S由流体力学动量定理知，单位时间内流出控制面的动量与流入控制面的动量的差值，等于作用于控制面内流体的全部外力之和，即FMC2C1C32C12C222C1C2COS140792821522792815COS140833227C39128M/SF0387912835325N所产生的总的压力为F总9371353259406325N沿半径方向各翼型的确定和叠加成叶身，在平均半径处B90T2314R/Z231490/41413一般沿半径高度取59个截面计算，并且必须包括叶片顶部，平均半径及叶片根部三个截面。叶栅的几何参数为T_栅距，沿叶栅额线向相邻两叶型对应点之间的距离。BS_安装角，它是叶型弦线（通常是外弦）与叶栅额线之间的夹角（指锐角）B1P_进口几何角，它是指叶型中线在前缘的切线与叶栅前额之间的夹角。B2P_出口几何角，指叶型中线在后缘的切线与叶栅额线之间的夹角。叶栅的气动参数有B1_进气角，指叶栅额线于进口气流相对速度W1之间的夹角。B2出气角，指叶栅额线于出口气流相对速度W2之间的夹角。B_气流折转角，指气流流经叶栅转过的角度。I_冲角，指来流速度与叶型中线在前缘点的切线之间的角。_落后角，指气流进口速度方向与叶型中线自后缘点的切线之间的夹角。定义B2PB1在平均半径处，BMARCTG05/06398I1B1PB1I3981388BSB1PX138824628B2PB1P40388788565抛物线中线目前采用的中线有两种弯曲形式，即圆弧和抛物线中线，其中圆弧中线适用于马赫数较高的气体，此处采用抛物线中线。当中线为抛物线时，经过坐标原点的中线方程为（XAY）/2BXCYD0抛物线中线见图所示式中的系数A,B,C,D可由边界条件决定。X0,Y0,DY/DXTGX1XB,Y0,DY/DXTGX2所得ACTGX2CTGX1/2BBCBCTGX1D0叶型弯曲较小时，中线坐标Y比横坐标X要小的多。故抛物线方程中AY可以忽略，这样方程可简化为YX2BXD/2AXC代入系数后，得1/YCTGX1/XCTGX2/BX设计中取X106,X204,A/B045所以X1064024X2044016B90A405中线长度为LB/2SIN/29040/91802SIN20294翼型结构尺寸请见零件图。57齿轮副的确定和检验571直齿轮的计算1齿轮的设计计算及强度校核电动机驱动的闭式直齿圆柱齿轮传动，标称功率P15KW,小齿轮转速N11500R/MIN，传动比I403许有4的误差,长时工作，预期寿命五年，每年按200天计。工作有轻微冲击，齿轮对称布置。（1）选材料确定初步参数A选材料小齿轮40CR调质，平均取齿面硬度为260HBS大齿轮45钢调质，平均取齿面硬度为230HBS（2）初选齿数取小齿轮齿数为Z32，则大齿轮齿数为1ZIZ41321312,21园整，为使U为除不尽的数取Z12923齿数比U129/3240312Z验算传动比误差，100017允许403（4）选择齿宽系数D和传动精度等级查表得齿宽系数D0275初估小齿轮直径D80MM估1,则齿宽BDD027580MM22MM估齿轮圆周速度V,估SMSND/286/1065801查表可选择精度等级为7级,（5）计算小齿轮转矩T1T95510161NP95510NMM95510NMM6503定重合度系数Z、Y由公式188321/Z1/Z12重合度18832（1/321/129）1755分别由公式得Z08653475Y02560120757确定载荷系数K、KHF1）使用系数K由已知条件查表，取K135AA2）动载系数K由图可查得，K114VV3）齿向载荷分布系数K,由图可取K1294）齿间载荷分配系数K、K根据条件HFMNMNBDTFT/10/6514/80215932K31A查表得K1/Z1/0865134H2K1/Y1/0677148F5）载荷系数K、K由公式可算得HKKKKK135114129134266HAVHKKK/K266148/134294FF2、齿面接触疲劳强度计算1确定许用应力H1）总工作时间T820058000HH2）应力循环次数N、N由公式及表可计算查得12N606011500800072101HNT8N288079034U3寿命系数、1Z2N由图917取112Z4）接触疲劳极限LIM1LI,H由图913取630MPA，490MPALIHLI5）安全系数S参照表913，取S1H6）许用应力、12由式（915）1HMPASZHN6301LIM249LI（2）弹性系数ZE由表911，取Z190MPA（3）节点区域系数ZH由图912，取Z25H（4）求所需小齿轮直径D由式（911）1D3212HDEHUTK符合初估数值M564490327508511962322（5）确定中心距、模数等主要几何参数1）中心距A初算中心距MUD9162MIN10园整取中心距A200MM2模数M由中心距A及初选齿数Z、Z得12MMZ481293021按标准取M25MM3分度圆直径D、D12DMZ253280MM1DMZ251293225MM取为D320MM224）确定齿宽取大齿轮齿宽BB22MM,小齿轮齿宽B32MM213齿根抗弯疲劳强度验算（1）求许用弯曲应力F1）应力循环次数NN由以上计算可得12N7210N179101F8F82寿命系数Y、Y取YY11N21N23极限应力、LIMFLI由图921取220MPA170MPA1LI2LIMF4尺寸系数Y由图926，取Y1XX5）安全系数S参照表913，取S15FF6）许用应力、由式（920），许用弯曲应力12FMPASYFXN293510LIM2FFX72LI（2）齿形系数、1AY2由图919，取251FA2152（3）应力修正系数、1SAYSA由图920，取163S1822SA（4）校核齿根抗弯曲疲劳强度由式（917），齿根弯曲应力13112356705280294FSAFFMPAYMBDTK212181SAFFY抗弯疲劳强度足够。4、齿面静强度计算（1）确定许用接触应力MAXH参照表913，取静强度安全系数11HS由图917，取寿命系数6121NZ于是由式（921），许用接触应力（大轮较低）MAXHMPASZHN714902（2）校核齿面静强度根据过载条件，由式（921），齿面最大接触应力齿面静强MAX12MAX65814352490HVAHPAKT度足够。5、齿根（抗弯）静强度验算（1）确定许用弯曲应力参照表913，取静强度安全系数61FS由图925，取寿命系数521NY于是由式（922），许用弯曲应力6867MPAMPASYFNF612931MAX1FF5272AX2（2）求最大弯曲应力并校核强度由式（922），最大弯曲应力MAX11MAX174513252FVAFMPKT静强度满足要求。AX212AX2938FVAF带动两个盘刷的齿轮对称布置572锥齿轮副的设计计算根据机械工程设计手册第二版2369，材料选择聚甲醛（均聚），参照机械工程手册第6卷1基础尺寸确定由小锥齿轮所传递转距为T1064,根据图和图选择小齿轮大MN142152端分度圆直径为，取大端模数。MD60151ZDME则齿数241Z60524IMM5062D轴交角分锥角902118ZARCTG012268外锥距SIN/SIN2/211DDR齿宽系数取03，则齿宽取B24MMMRB34齿顶高HMHAA5,47321齿根高FF0齿高21大端齿顶圆直径11COSHDAA04384753606645MM22SHDAA0571150CO151MM齿根角0114ARCTNRHFF0229RTFF齿顶角01214FA顶锥角7F01269FA根锥角14FF02235FF冠顶距11SINHDAAK082475320735MM21SINHDAAK0685260285MM2确定传动的精度等级初选平均切线速度VMTDN/60100033M/S由机械设计PG159表95，选择传动等级为8级3确定载荷系数K使用系数KA,由已知条件查表99，取KA125动载荷系数KV,由图96，取KV116齿向载荷分布系数K,按小锥齿轮悬臂考虑取K18载荷系数KKAKKV125116182614齿面接触疲劳强度计算确定许用应力H寿命系数ZN,由已知条件取ZN1ZN21安全系数SH,参照表913，取SH1SH21接触疲劳极限HLIM1HLIM2350公斤力/CM235MPAH1H2HLIM1ZN1/SH135MPA弹性系数ZE564MPA节点区域系数ZH25小齿轮所需大端分度圆直径D1,由式（944）D13250/2/74URZKT37MM验算速度VMT平均直径DM1D11R371050331456M/S平均线速度VMTDM1N1/60100031M/S确定模数MMD1/Z1255齿根抗弯疲劳强度计算1确定许用弯曲应力F1F21寿命系数YN1YN212安全系数SF1SF2133尺寸系数YX14极限应力FLIM1,FLIM2取FLIM1FLIM230MPA5许用弯曲应力F1F22FLIM1YN1YX/SF23011/1346154MPA2齿形系数YFA1,YFA211分锥角12182当量齿数ZV1Z1/COS1238ZZ2/COS2596V2由图919，取YFA1278,YFA22133应力修正系数由图920取YSA1156，YSA21884校核齿根抗弯疲劳强度由式946F1471KT1YFA1YSA1/R105R2Z12M325396MPA6设备的使用与维护61使用方法1搬运本机器尺寸如装配图所示，主机长1712，宽1130MM，高1260MM，悬吊系统长，宽，高均在1500MM左右，体积较大，虽采用轻型材料，但其总重量也在600公斤左右，属于较大型的机器。因此，在确定清洗建筑物后，应采用合适的运输工具将其运送到目的地。再加上要在顶部安装的悬吊系统，应考虑用电梯等提升装置将清洗部件及悬吊系统运到建筑物顶层。2安装在适用本机器进行建筑物外墙清洗前，建筑物顶层应事先依据建筑物的外部轮廓，装有导轨。导轨的尺寸应与小车滚轮的间距相配合。将小车用提升装置提升至导轨上，并开动小车将其调整到清洗位置。将清洗主机的钢缆系好，并连于小车的卷扬机构上。3装水A在水箱内加入水。B在洗涤液箱内加入洗涤液。4提调利用小车的卷扬机构将清洗主机吊起，并通过小车上的丝杠螺母调节清洗部件与建筑物外墙的位置。5清洗开动洗刷电机，螺旋桨电机及水泵，开启行走电机，采用纵洗或横向清洗，注意调节小车与清洗主机的位置关系，注意中途补水。6转向当需要横向清洗与纵向清洗转换时，既需要转向。这时应该先关闭行走电机，水泵，再关闭洗刷电机，调小螺旋桨转速，然后开启转向电机，待转向完毕后再开启洗刷电机，水泵，调大螺旋桨转速，最后开启行走电机。7关机清洗完毕后，关机进行清理工作。62使用注意事项1本机器属于清洗设备，必然与液体接触频繁，并且悬吊装置内还装有水箱。因此对各部件要求密封和放水。在使用过后注意擦拭所剩余液体。条件允许最好进行冷风吹干。2当进行建筑物外墙清洗时，悬绳钢丝要进行检查，确保安全。要检查主机上各部件的紧固螺栓，要拧紧螺旋桨紧固螺钉。3在进行建筑物外墙清洗时，关闭所有窗户。4清洗机工作时，主机下方一定范围内不要站人。5污水箱泄水螺栓的胶皮管用夹子加紧，确保不会漏水。6在进行建筑物外墙清洗时，建筑物外墙上不要留有绸布等装饰品，不要人为的竖起突出物。7当建筑物污染较为严重或室外温度过低不便清洗时，考虑到保证清洗效果，可将洗涤液加热后在加入洗涤液箱内使用。63日常维护与维修1本机在工作一段时间后，考虑到轴承的润滑脂的流失。应注意添加一定数量的润滑脂。2在机器使用完毕后，请用干布擦拭剩余水分，防止生锈。3洗涤箱盛放有腐蚀性的液体，在机器使用完毕后请用清水冲洗。防止起化学反应。4本机的部分零件的材料采用非金属材料，为防止零件变形，请不要将本机置于日下暴晒。5本机宜放置于干燥，低温的环境下。6刷子在磨损后要注意更换刷体。7CAD使用体会本次设计所有图纸的设计绘制均采用国际上流行的设计软件AUTOCAD进行设计的。这也是考虑到社会进步和现代企业的要求而采取的绘图方式。在设计过程中我们可算得设计软件由多种，其中最具代表性的是国外的AUTOCAD和国内二次开发的CAD软件例如机械工程师和电子图板。AUTOCAD功能强大，在设计绘图领域一直占据主导地位，其简介方便的交互式操作工作方式非常利于设计人员使用。而且，该软件考虑到了用户在设计中的创新和独立进行设计的思想，使得该软件的重点放在了开发方面。国内软件在功能上与其相差无几，在某些方面例如这些软件建立了标准库，使得用户使用起来很方便。不过在应用到开发领域，便显得稍逊一筹。因此我们选择了AUTOCAD。在使用过程中我们体会到，该软件确实功能完善强大，很有助于我们完成设计任务。使用中也走了一些弯路，主要的体会如下1图纸的设计绘制一般应在模型空间进行设计最后再到布局中打印。2在设计绘图中，要制定不同的图层放置相同的内容。例如，如粗实线层，细实线层，标注层等。必要时可以冻结或所订图层，以防止意外对图纸的损毁。3注意某些命令的使用方法，大部分命令既可以选定物体后执行也可以先选择命令后选择物体执行。但有些命令时必须按后者的方式使用，例如缩放、拉伸等。有些命令属于透明命令可以在执行一个令的过程中执行，例如实时平移、实时缩放等命令。命令必须是满足其执行所需的要件之后才能执行，不可以让其执行该命令所不可能实现的功能。最典型的例子是，经常有些人用剪切命令去剪切看上去在一起但确实是一个分离的物体，像线、圆等。当出现类似这样的错误时，AUTOCAD在命令行可能给出一些提示，需要用户注意。4打印图纸时，最好先打印一张足以体现设计方案的小图，纠正某些错误最终确定无误后在打印正式图纸，以期减少损失。从实际上说，每张图纸都会有某些潜在的不合理之处，经过检查校核之后会得到改善，所以我们建议采取上述方法。如果有投影仪的话亦可以先行投影在幕布上，由工程人员纠正错误之后，在行打印。5打印时，要考虑到模型空间转换到图形空间后的打印比例，这会影响到出图的效果，由其影响最大的尺寸配合的标注，使得本来在模型空间显示得当的字体大小变的过于的大或小，使图纸整体外观失衡，影响到工程人员的使用。虽然我们走了一些弯路，但这并不影响AUTOCAD本身的功能强大，它仍然是一款优秀的软件。这些弯路使得我们增长了经验，加深了对AUTOCAD印象。计算机绘图已经成为业界的共识，我们希望了类似的软件的能得到推广应用，使得国内的设计水平与国际接轨。参考文献1杨景蕙，陆玉，唐蓉城机械设计机械工艺出版社2直升飞机计算和设计国防工业出版社3刘庚寅公差测量基础及应用机械工业出版社4张展非标准设备设计手册兵器工业出版社，19935赵振起机械制图手册国防工业出版社6邓述慈,王省三,韩学铨,成大先机械设计手册,上册,第二版化学工业出版社7机械设计手册,中册，第二版化学工业出版社8机械设计手册,中册燃料化学工业出版社9徐灏机械设计手册,下册机械工业出版社，199110金属机械加工工艺人员手册增订组金属机械加工手册上海科学技术出版社11龚桂义机械设计课程设计图册,第三版高等教育出版社12传动设计卷分编辑委员会机械工程手册,第二版,传动设计卷机械工业出版社，199513蔡春源新编设计手册辽宁科学技术出版社，199314专用机械（三）分编辑委员会机械工程手册,专用机械（三），第二版机械工业出版社，199715金属机械加工工艺人员手册增订组金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社16梁德本,叶玉驹机械制图手册机械工业出版社，199017清华紫光集团土木实业公司,清华紫光高层建筑擦窗机产品简介199918潘沛霖,廖国水,赵言正,阎国荣单吸盘真空吸附式爬壁机器人密封性能的分析哈尔滨工业大学机器人研究所，1996719沈国良，丁健美CN2245421Y,199720刘淑霞，赵炎正，王言高楼壁面清洗机器人及其相关技术的研究技术纵横，19975509021谈士力，沈林勇，陈振华，龚振邦垂直壁面行走机械人系统研制上海大学特种机械人技术应用研究室,19967708322邵浩，高波，杨宏，赵炎正壁面清洗机器人及其控制系统黑龙江自动化技术及应用，1997320023423项中贷CN2620568Y，199824柳春辉，赵言正，王言爬壁机械人技术及应用哈工大机械人所25项中岱高层建筑墙面自动清洗装置专利专利号9620568711997112226蒋崇伟CN2622833Y，199927孙江宏，米建，张健AUTOCAD2000应用与开发技巧科学出版社199928MSUGISAKAA,B,ANDDHAZRYCDEVELOPMENTOFAPROPORTIONALCONTROLMETHODFORAMOBILEROBOT200629PIAZZAMAININAPPARATUSFORCLEANINGTHEOUTERSURFACEOFBUILDINGSCN0541951A1，1993050330KAIKUOCHANGHIGERISEBUILDINGCLEANINGMACHINECNU/S005465446A，19950102附件图纸装配图大V大轮大圆柱齿轮电机支架轴承端盖丝杠光杠配重支架悬吊支撑架端盖支撑架盘刷体小圆柱齿轮空心轴中心轴管圆喷头大锥齿轮小锥齿轮传动轴滚刷轴承座轮轴箱体您好，为你提供优秀的毕业论文参考资料，请您删除以下内容，O_O谢谢ALARGEGROUPOFTEAMERCHANTSONCAMELSANDHORSESFROMNORTHWESTCHINASSHAANXIPROVINCEPASSTHROUGHASTOPONTHEANCIENTSILKROAD,GANSUSZHANGYECITYDURINGTHEIRJOURNEYTOKAZAKHSTAN,MAY5,2015THECARAVAN,CONSISTINGOFMORETHAN100CAMELS,THREEHORSEDRAWNCARRIAGESANDFOURSUPPORTVEHICLES,STARTEDTHETRIPFROMJINGYANGCOUNTYINSHAANXIONSEPT19,2014ITWILLPASSTHROUGHGANSUPROVINCEANDXINJIANGUYGURAUTONOMOUSREGION,ANDFINALLYARRIVEINALMATY,FORMERLYKNOWNASALMAATA,THELARGESTCITYINKAZAKHSTAN,ANDDUNGANINZHAMBYLPROVINCETHETRIPWILLCOVERABOUT15,000KILOMETERSANDTAKETHECARAVANMORETHANONEYEARTOCOMPLETETHECARAVANISEXPECTEDTORETURNTOJINGYANGINMARCH2016THENTHEYWILLCOMEBACK,CARRYINGSPECIALTYPRODUCTSFROMKAZAKHSTANASMALLARTTROUPEFOUNDEDSIXDECADESAGOHASGROWNINTOAHOUSEHOLDNAMEINTHEINNERMONGOLIAAUTONOMOUSREGIONINTHE1950S,ULANMUQIRARTTROUPEWASCREATEDBYNINEYOUNGMUSICIANS,WHOTOUREDREMOTEVILLAGESONHORSESANDPERFORMEDTRADITIONALMONGOLIANMUSICANDDANCE