毕业设计（论文）-建筑用垂直运输机的设计

a建筑用垂直运输机的设计摘要随着国家经济的不断发展，国家的基础建设也越来越完善，高楼大厦随处可见，对建筑用的机械的需求也不断的增加，因此对建筑用机械的研究也需要不断完善。建筑用垂直运输机可以把建筑用材料运输到建筑需要使用的高度来满足建筑的需求。本文提出了建筑用垂直运输机的基本设计思路和设计理念，对建筑用垂直运输机的机械设备进行选型与计算，最后对建筑用垂直运输机进行主要零部件设计和结构设计，并对其主要零部件进行选材使其满足强度要求，并分析建筑用垂直运输机移动不便的缺点，在运输机下面设计了一个移动平台，使其克服移动不便的缺点，并达到实际应用的目的。关键词：建筑运输机；螺旋；垂直运输机

ABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofthenationaleconomy,thenationalinfrastructureisbecomingmoreandmoreperfect,-risebuildingscanbeseeneverywhere,thedemandforbuildingmachineryisalsoincreasing,sotheresearchonbuildingmachineryalsoneedstobeimproved.Verticaltransportaircraftcantransportbuildingmaterialstotheheightofthebuildingtomeettheneedsofthebuilding.Thispaperfirstintroducestheresearchbackgroundofverticaltransportaircraftforbuildingandthemainsignificanceofthisdesign,introducestheresearchstatusofverticaltransportaircraftforbuildingathomeandabroad,andthenputsforwardthebasicdesignideaanddesignideaofverticaltransportaircraftforbuilding.ThenthemechanicalequipmentofverticaltransportaircraftforbuildingiscarriedoutFinally,themainpartsdesignandstructuredesignofverticaltransportaircraftforbuildingarecarriedout,andthedisadvantagesofconstantmovementofverticaltransportaircraftforbuildingareanalyzed.Amobileplatformisdesignedunderthetransportaircrafttoovercomethedisadvantagesofinconvenientmovement.Andachievethepurposeofpracticalapplication.Throughthisgraduationproject,Iexercisemyabilitytoapplyanddesignthetwo-dimensionaldrawingsoftware.Ihavemadeagoodsummaryandcohesionofmyownlearningresultsforsomanyyears,andhavelaidthefoundationforthefutureworkwiththesocietylaidthefoundation.KeyWords:constructiontransport;spiral;verticaltransport

目录第一章绪论 第一章绪论建筑用垂直运输机械有很多种形式，本文选取其中最常见的一种螺旋式运输机进行设计，建筑用垂直运输机是可以将建筑材料连续的在垂直方向运送到指定的高度。本文设计的螺旋式垂直运输机是利用螺旋体的旋转运动将所需运输的材料向垂直方向进行运输，是目前建筑业最常见的机械设备之一，同时也已经得到了广泛的应用，在建筑业螺旋式垂直运输机的主要作用是用来输送水泥，在运输的同时还对其进行搅拌等处理工艺，使其达到实际使用的要求。螺旋式垂直运输机的种类较多且参数多变，各参数之间还有着不可分割的关联，因此设计工作复杂，如有参数选择不当将会对其性能造成较大的影响，因此设计一款性能好的螺旋式垂直运输机是十分有意义的。1.1研究目的及意义建筑用垂直运输机的出现是随着中国建筑业的发展而出现的，顺应发展的需要，随着建筑的建设，对于运输机的需求增大，对于运输机功能的要求增多，垂直运输机的出现，使建筑业得以更加迅速发展，建筑用垂直运输机能将建材运输至高的楼层满足了建筑生产的需求，垂直运输机的应用在建筑上非常广泛。当前我国大力发展城市建设，各种建筑需要耗费大量的水泥，砂石，等建材，而且对于建材需求，对其中存在的问题进行改正，总结分析并研究出一种全新的结构，是这种结构通用性、可靠性及稳定性得到大幅度的提升。可以更有效的提高工人切割过程中的安全性，提高生产效率，对国家科技的发展及科研能力有着非常重要的意义。通过在对本装置的整体结构进行设计的过程中，能够巧妙地利用大学这几年来学到的基础理论知识，完成对其的结构设计，并且可以将理论与实践相结合，不断的巩固理论知识，完成对大学这几年的理论知识的梳理与复习，并且应用二维的绘图软件，使我们对软件的应用更加熟练，在为以后参加工作后，培养我们自主完成项目的能力，为未来的团队配合协调工作打下坚实的基础。1.2国内外研究现状我国对于螺旋式垂直运输机的研究起步还是比较早的，1977年4月，洛阳工业高等专科学校的赵红霞，刘建寿和李志荣等人从螺旋叶片结构尺寸出发，对输送机的螺旋叶片结构尺寸的优化问题做了深入研究，研究出螺旋叶片的结构尺寸对输送机的输送效率有着很大的影响。经过多年的发展，我国已在螺旋式垂直运输机的技计算出的螺旋输送机螺旋轴功率往往小于实际的需要值。总之，现在对于螺旋输送机的研究越来越受到各界的重视，而且国外也有了很多的研究成果。在国内的研究成果相对于国外来比较，研究成功还比较少，还不是很先进。螺旋输送机的未来发展方向：1.大运量、高速度、长使用寿命。2.低能送，向着大型化发展。6.扩大使用范围。7.环保意识设计，减少污染，实现绿色设计的目标。

1.3主要研究内容及结构框架第一章，首先对螺旋式垂直运输机的研究背景进行了详细的介绍，并结合当今社会的现状分析了研究的目的及意义，接下来又介绍了其国内外研究现状，并提出今后螺旋式垂直运输机的发展方向，最后对本文研究的主要内容及结构框架进行了介绍，为后续毕业设计的开展工作做了铺垫。第二章，本章首先对螺旋式垂直输送机的工作原理进行了详细的介绍，然后对螺旋选用直齿圆柱齿轮传动的形式，并对其强度进行了校核，然后对选用的键、螺栓和轴承进行强度校核，使其满足实际使用的需求。第四章，本章主要是对整个装置进行结构设计，并对其重要零部件进行结构设计，主要包括移动底座的结构设计及其加工注意事项，并且对其螺旋叶片轴、槽体还有输出轴进行了结构设计，使其达到生产使用的需求。第五章，结论与展望，总结了全文，并且对本设计中研究的主要成果进行概括总结，并且提出本设计中的不足之处，以及后续需要改进的地方。1.4本章小结首先对螺旋式垂直运输机的研究背景进行了详细的介绍，并结合当今社会的现状分析了研究的目的及意义，接下来又介绍了其国内外研究现状，并提出今后螺旋式垂直运输机的发展方向，最后对本文研究的主要内容及结构框架进行了介绍，为后续毕业设计的开展工作做了铺垫。第二章垂直运输机的工作原理及设计参数2.1工作原理防止重复率过高，需要说明书的顾客可以联系：kczx-3127350473、螺旋式运输机分为水平和垂直两种，可以分别沿水平、倾斜或垂直方向输送物料，根据结构特点又可以分为双螺旋运输机和单螺旋运输机。本文采用的是单螺旋式垂直运输机。其传输部分结构示意如图1-1所示，它由单螺旋叶片和槽体组成并带有进出料口。螺旋叶片转轴通过轴承安装在槽体两端的轴承座上，螺旋叶片转轴进料口一端与驱动装置的输出端连接。2.2螺旋式垂直运输机使用方法对与螺旋式垂直运输机的使用过程，首先启动并且空载稳定运行后，先进行预热几分钟，并观察整机是否有无杂音，确定没有问题后，将需要运输的建筑材料从进料口送入，并且一定要注意的是单次进料不能过多，以避免发生意外。所运输的建筑物料随着电机带动的螺旋叶片的旋转而上升，最后再从卸料口出来，从而完成运输过程，示意图如2-2。2.3垂直输送机的设计参数2.3.1输送量输送量是对于垂直运输机是一项重要的指标，通常是通过需求来制定对应的输送量，但是其具体值也是与其它的参数紧紧相关的，查阅相关资料可以得到螺旋式垂直运输机的输送量的计算公式如下所示：、湿度、切料的长度以及净化方式、效果等多种因素有关，其值查阅相关手册ε——倾斜输送系数，考虑螺旋运输机倾斜布置时对物料的输送效果影响，倾斜输送系数见表2-1。在实际工作中，通常不考虑物料轴向阻滞的影响，因此物料在料槽内的轴向移动速度≈Sn/60。所以：Q＝60D·S·n·φ·λ·ε（2-1）由式(2-1)可以看出，螺旋运输机物料输送量与D、s、n、φ、λ、ε有关，Q取0.9时，当物料输送量Q确定后，可以调整螺旋外径D、螺距S、螺旋转速n和填充系数φ等四个参数来满足Q的要求。表2-1倾斜输送系数倾斜角度°倾斜输送系数ε填充系数φ010.5150.920.42300.820.38600.640.35900.460.302.3.2螺旋轴转速由于输送量受螺旋转速的影响，通常情况下螺旋轴转速越快，运输机的生产能力越高，但当转速超过一定极限值时，物料会因为离心力过大向外抛而无法实现物料输送。因此在设计螺旋输送机时，还需对其转速进行计算，求出一个额定转速。查阅相关文件得到惯性离心力最大值与其自身重力之间的关系如下公式2-2：因此，螺旋输送机螺旋转速应由物料输送量、螺旋直径和物料特性来确定，在满足输送量要求前提下，螺旋转速不宜过高，更不允许超过它的临界转速，即：式中n为螺旋实际转速，由式2-3得当A取210时n=490r/min。表2-2物料综合系数物料块度磨琢性举例填充系数φK值A值粉状半磨琢性水泥、石灰0.30-0.400.0415210液状磨琢性混凝土、建材0.50-0.550.6542802.3.3螺旋叶片直径螺旋叶片的直径也是螺旋式垂直输送机的重要参数之一，它决定了运输机的外形尺寸。主要根据螺旋运输机的布置形式、输送物料的结构、类型和生产能力确定螺旋叶片的直径。（2-4）令：则：（2-5）式中：K———物料综合特性系数物料综合特性系数是一个经验数值。一般来讲，根据物料的性质，物料可以分成4类。第1类是具有良好流动性，重量轻和无磨琢性的物料；第2类是无磨琢性但流动性相比第1类较差的物料；第3类是在粒度和流动性方面同第2类接近，但磨琢性较好的物料；第4类是流动性差且磨琢强的物料。物料的K值见表2-2。根据式（2-5）计算出来的D值取200mm。2.3.4螺距通常螺距应满足以下两个条件：考虑螺旋面与物料的摩擦关系及速度各分量间的适当分布关系，以此来确定最合理的螺距尺寸。查阅相关资料可知螺距需满足以下公式： （2-6）式中：——物料与叶片问的摩擦系数——螺旋轴直径系数.＝0.3～0.6。物料摩擦系数同物料在料槽里的运动取向、运动速度、物料尺寸、湿度以及螺旋叶片材料及表面的状态等有关。通常可按下处的轴向速度要大于0，即螺旋内升角/2－ρ，又因为＝f，＝S/，所以螺距与轴径之间的关系必须满足的其中一个条件是：（2-8）螺距与轴径的关系还应满足的第二个条件是：螺旋轴径处的轴向速度要大于圆周速度，即＞，由式（2-8）整理可得：（2-9）根据式（2-）取d=50mm时满足式(2-10)。2.4本章小结本章首先对螺旋式垂直输送机的工作原理进行了详细的介绍，然后对螺旋式垂直输送机的使用方法进行了阐述，最后对螺旋式垂直输送机的设计参数进行了计算，其中包括输送量、螺旋轴转速、螺旋叶片直径、螺距和螺旋轴直径，为后续的设备计算选型奠定了良好的基础。第三章设备选型计算3.1电机选型计算图3-1电机三维图电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度（五相电机）、0.9度/1.8度（二、四相电机）、1.5度/3度（三相电机）等。2相电机成本低，但在低速时的震动较大，高速时的力矩下降快。5相电机则振动较小，高速性能好，比2相电机的速度高30~50%，可在部分场合取代伺服电机[9]。

查阅文献，并根据系统要求的设计精度，选取步进电机步距角为，取其脉冲当量为；（1）根据文献取安全系数为0.3。根据文献《电机拖动与控制》可以查的式中数据并带入公式得到。对于工作方式为五相双五拍的步进电机得在本设计中选用Y系列一般用途全封闭式鼠笼型n=1460r/min的三相异步电动机Y160M-4。（2）确定传动:因步进电机步距角，要求脉冲当量，则传动比，故电动机选择合适。3.2输出轴设计在本次设计中，输出轴将减速器输出的转动传递给螺旋叶片轴，因此对其强度要求较高，选用35CrMnSi的材料，并对其进行调质处理后进行中频淬火以满足其使用的强度要求，并且对其加工精度要求较高，不能有加工缺陷，其三维数模和二维图分别如图3-2、3-3所示。图3-2输出轴的三维数模图3-3输出轴的二维图纸3.3减速器选型计算一般常用减速器有两种：圆锥齿轮减速器，圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮减速器的齿轮旋向相反，轴向力相互抵消结构复杂。圆柱齿轮减速器轴具有较小齿轮材料用40Cr钢，调质处理，齿面硬度为HB1=260大齿轮材料用40钢，调质处理，齿面硬度为HB2=260图3-4齿轮三维图查计算小齿轮上的名义转矩：选取载荷系数K=1.4,选取齿宽系数=0.4因[σH1]>[σH2],故用[σH2]=[σH1]=500N/mm带入公式计算中心距（初步）：圆整取a=154mm齿数取=24,=,=74.4圆整取=75模数圆整取标准模数m=3中心距(实际)a=(Z1+Z2)=1.5×(24+75)=148.5mm传动比(实际)i=Z2/Z1=3.125。2）取弯曲疲劳寿命系数，;3）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，查得4)计算载荷系数a使用系数由《机械设计》查得使用系数;b计算圆周速度v得据，7级精度，查得动载系数c计算齿宽因为本设计内的齿轮均为直齿圆柱齿轮，则依据]齿宽系数以及公式：得查得；查得：7级精度，对称布置且时，;公式：故载荷系数：7)查取齿形系数，应力校正系数查得：带入公式得,经查表验算，满足齿轮弯曲疲劳强度要求。3.4键连接强度计算在本装置上有两个平键连接的地方，本次强度校核安装在直径为60的轴上，所以平键的公称尺寸为b×h=16×50[16]. 键的强度校核公式如下：—键联接的许用挤压应力查表3.3可得轻微冲击载荷时，取=150—键的许用静压力查表3-2可知：=100表3-2许用值材料载荷性质静载荷轻微冲击冲击45钢125~150100~12060~9045钢1008060由公式可得：，所以由以上的计算可知，键的强度极限满足要求。3.5轴承强度计算本次对轴承的校核仅以滚珠丝杠副上端的连接轴承为例[15]，轴直径d=50,选用的轴承位GB/T276-94深沟球轴承6310。其主要参数为:d=50D=120B=63Cr=73.2式中：—以小时数（h）表示轴承的基本额定寿命（可靠度为90%）3.6本章小结本章是对其主要设备进行计算选型，对其用到的电机进行计算选型，然后对其减速器进行设计计算并确定选用直齿圆柱齿轮传动的形式，并对其强度进行了校核，然后对选用的键、螺栓和轴承进行强度校核，使其满足实际使用的需求。第四章建筑用垂直运输机的结构设计4.1总体结构设计本次设计的建筑用垂直运输机主要包括以下几部分:移动底座、电机、圆柱齿轮减速器、传动轴、螺旋叶片轴、槽体，进料口和出料口组成，其中移动底座位于整设备的最下方与地面接触放置整个设备，主驱动源采用的步进电机，通过螺栓连接安装在移动底座上面，减速器采用直齿圆柱齿轮传动，将电机传递过来的转动在式垂直输送机三维结构设计和二维图纸的绘制建筑用螺旋式垂直输送机的三维数模和二维装配图分别如图4-1、4-2所示，装配体在实际安装的过程中要注意各个零部件的公差配合和尺寸精度是否满足要求，在装配前要检查各个零件是否有加4.2移动底座设计在本次设计中移动底座是整个装置的基础，用来支撑整体装置，并且移动底座最下方安装有脚轮，可以更加方便的实现整个输送机的移动，因此对于移动底座的强度要求很高，它需要保证整体装置的稳定性可靠性。本次设计采用的是钢管拼焊在底板上而成，其中底板材料选用45钢，钢管采用Q235，既可以提高整体结构的稳定性和强度，又可以降低成本，并且要保证其定位销孔的加工精度，防止加工缺陷影响整体装置的装配使用要求,移动底座的三维数模和二维装配图分别如图3.1、3.2所示，对于其三维模型的建立构成中其上面的钢管可以通过拉伸的指令完成，其周圈四个相同的钢管可以使用圆周阵列的指令快速建模。移动底座的下方与脚轮安装，其安装板的平面需要焊后加工保证平面度，，焊接后要对整体框架进行时效处理，保证其应力得到完全释放。4.3螺旋叶片轴设计在本次设计中螺旋叶片轴是整个装置的最终执行元件，整套装置正式通过它的旋转运动来实现物料的运输，因此螺旋叶片轴在整个装置中是一个十分重要的零部件，因此对其加工质量及强度均有着较高的要求。因此本次设计中的螺旋叶片轴采用又可以降低成本。焊接后要对螺旋叶片轴进行时效处理，保证其应力得到完全释放。螺旋叶片轴的三维数模4-5所示，对于其三维模型的建立是通过先拉伸主轴，然后建立螺旋并通过扫描的指令完成螺旋叶片的建模。图4-5螺旋叶片轴的三维数模4.4槽体设计在本次设计中整个槽体包含两部分，下进料管道和上出料管道，槽体的整体零部件材料均选用45钢。他们是通过法兰连接的方式固定在一起，既可以保证装置的强度有方便生产加工，两个法兰采用高强度螺栓连接在一起，下进料管道主体采用无缝钢架进行时效处理，保证其应力得到完全释放。上出料管道也是采用与下进料管道同等规格型号的无缝钢管，在其上方焊接有出料口，使通过螺旋叶片轴运输的物料最终在此出料口输出，用于生产使用。图4-6，4-7分别为下进料管道和上出料管道的三维模型。4.5本章小结本章主要是对整个装置进行结构设计，并对其重要零部件进行结构设计，主要包括移动底座的结构设计及其加工注意事项，并且对其螺旋叶片轴、槽体进行了结构设计，使其达到生产使用的需求。

第五章总结本次的设计任务对与我个人来说实属很难，很难，尤其是这个设计很复杂，尤其在于本次的设计过程中，一直以来自己能力有限。确实无法完成本次的设计，最后在老师与同学的热情帮助下，我经历各种问题，最后实现了设计思路的设定，最后完成这个建筑用螺旋式垂直输送机的设计，完成一个主要从结构设计到最后的创新设计的一个过程。实的基础。其实一个产品从设计到最后，成型到最后加工要经历一个全新的过程，这个过程很漫长也很长久，经过这个过程我也努力的完成了自己的想法与梦想。未来我希望自己能在机械设计领域创造出属于自己的天地。本次的设计，让给我感触很深，本次设计对我的锻炼也很多，让自己更加清楚自己的能力，设计就是从发现问题到最后解决问题的一个过程，本次完成设计任务，对自己也是一个极大的认可。参考文献闫滨.超高层建筑垂直运输设备使用要点分析[J].科技创新与应用,2024,14(06):172-175.李建兵.塔机结合移动吊笼的垂直运输方式在超高层的应用[J].建筑机械化,2023,44(12):48-49+57.王彬,晁自如