自动墙壁清洗机设计.docx

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1、本科毕业设计（论文）通过答辩目录1引言11.1清洗建筑表面的意义11.2目的和现实意义11. 3研究现状22方案评价与选择32.1高楼外墙清洁机的结构和工作3设置于顶楼的支撑突梁3支撑缆绳4乘载用挂笼4动作马达4升降结构5清洗刷52.2方案评价与选择53运动学及结构方案的确定63.1运动学参数选定63.2计算总传动比和分配各级传动比83.3计算传动装置运动和动力参数84传动零件的设计计算104.1第一级齿轮传动设计计算10初步计算10校核计算104.2第二级齿轮传动设计计算14421.初步计算14校核计算14确定传动主要尺寸164.3画简图18初估轴径18初选联轴器19初选轴承195轴的校核计

2、算205.1高速轴受力分析205.2中间轴校核计算23本科毕业设计(论文)通过答辩节距：19/210/1811槽数 Z1/Z2:36/32转动惯量/（kgm人2）: 0.0067质量/kg:383.2计算总传动比和分配各级传动比传动装置的总传动比要求为i = m= 1430 =16.336 n 87.535式中：川一电动机满载转速,r/min.一般推荐展开式二级圆柱齿轮减速器高速级传动比i广(1.3 - 1.5)z 2，取七=4.782,；2 = 3.416。3. 3计算传动装置运动和动力参数该传动装置从电动机到工作机有三轴,依次为I、【I、【II轴，则:3. 3. 1各轴转速=1430 r/

3、minn 1430n =1.=299.038 r/minn L 4.782n n 1430知jn 二一-= 87.537 r/minIII Ji =/16.336式中：n 一为电动机满载转速,r/min；m1、 一分别为I、II、III轴转速,r/min; I 高速轴,III为低速轴.I 、 n III3. 3. 2各轴功率P = P/ , = 2.753x0.992 = 2.731WP =Pr r| =Pr|r| r| = 2.753x 0.992x 0.97x 0.99 = 2.623KWn I齿球 d /齿球P =Prv =Pvv r| r| r| = 2.753 x 0.992 x 0

4、.97 x 0.99 x 0.97 x 0.98 = 2.493W III II齿滚 d /齿球齿滚式中：P|一为电动机输出功率,KW;dPf P 七一分别为I、II、III轴输入功率,KW；1 、 11 1113. 3. 3各轴转矩I = 9.55 x 106 P fn = 9.55 x 106 x 2.731/1430 = 18238.50N mmTxx = 9.55x106 Pjnxx = 9.55x106 x2.623/299.038 = 83767.45N - mm本科毕业设计（论文）通过答辩Tm = 9.55x106 Pjnm = 9.55x106 x 2.493/87.537 =

5、 271978.147V mm本科毕业设计（论文）通过答辩4传动零件的设计计算4. 1第一级齿轮传动设计计算因传动无严格限制，生产批量小，故小齿轮用40Cr,调质处理，硬度241HB-286HB,平均取为 260HB;大齿轮用45钢，调质处理，硬度为229HB-286HB,平均取为240HB.齿轮采用非对称支承结构安 装。计算步骤如下： 齿面接触强度计算4. 1. 1初步计算转矩 T , T =18238.50N - mm1 1齿宽系数中d，由表12.13,取中弓二。A值，由表12. 16,估计& 13,取4 =88d接触疲劳极限，由图12.17c,得b =710MPqQs. 9 = 580M

6、PaH hm 1 H hm 2初步计算的许用接触应力I。j：bJaO.9bs. | =0.9x710 = 639MPq cw 0.9c）= 0.9x580 = 522MPqHlH limlH 2H hm 2传动比i, i(= w) = 4.782初步计算小齿轮直径d , A d Ti = 38.1mm= 451 加用财u il初步齿宽b , b =w 1.0 x 45 = 45n?m4.1. 2校核计算n dn圆周速度U, u= _ 71x45x143= 337 m.s 60x100060x1000f精度等级由表12.6,选用8级齿数Z、模数m和螺旋角0 :Z = 22, Z = iZ =10

7、5.24 ,取 Z =1051212d 45m = _L= 2.045455 ,由表 12. 3,取=2mmZ玄“m2P = arccos -= arccos 126,5n (和估计值接近)m2.045455本科毕业设计（论文）通过答辩使用系数由表12.9, K25 动载系数K,由图12.9, K-=l.18齿间载荷分配系数Kha气=斧= 2x1 写8.5。二。145r 1 1 11.88-3.21 + I icospZ z 2 J k)(1 1 )11.88 - 3.21+I22 105cosl265” = l.67宜h25 x 8106_= 22.52 1,取和=1故螺旋角系数Zg, Z广

8、 Jcos。= Jcosl265 =0.99接触最小安全系数&而，由表12.14,得SHn.n= 1.05 (-般可靠)本科毕业设计（论文）通过答辩总工作时间弗4= 4x250x16 = 16000/?应力循环次数nl :Nt= 6()y n t = 60x1x1430x16000 =1.3728x1()9 L1 hNL2 = N J i= 1.3728x109/4.782 = 2.8708x10s 接触寿命系数4,由图12. 18, ZNx = 0.97, Zn2 = 1.15 许用接触应力bj:b H lim N1 =655.90MPqHSH lim1.05| = =580 xl.15=6

9、35.24MPqsH lim1.05b Z 710x0.97验算b =ZZZsZ jv +1 h eh W bd? 11 u2x 3.37x18238.50 4.782 +1n 4.78245x452=478.81Mpa YP120T26 _3.17厂产=匚67予(n0=27a 8前已求得妁以=1.74 Y Y 600x0.89x1a =心u，=427.20MPF1 5厂.1.25r ming = biinJg = 450 x 0.94 xl = 338 F2 具.1.25F min验算本科毕业设计（论文）通过答辩。Y Y Y YFl bd m 松l al P1 n=1 竺竺三竺竺,x 2.6

10、7x1.52x0.70 x 0.9 = 83.36MPq a 45x45x2b = b 七2、2 = 83.36 x 欺=7840 L取=1,故螺旋角系数, Z广后=*OS133210” = 0.99接触最小安全系数5弘协，由表12.14,得min _ 1.。5 (一般可靠) 总工作时间?，=4x250x16= 16000/1应力循环次数l :KaFi- 125 x 2326.87 =40.40 v 100N/mm b本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩N = 60y /? t = 60x1 x 299.038x16000 = 2.87x10sL/1n,=N Ji2 = 2

11、.87 xl0s/5.416 =8.40x107接触寿命系数图12. 18, Zn】 = 1.10,2庭=1.16许用接触应力b早z 710 xl.10b =Omm=743.81 MPaH Sh 临 1.05孔籍亍=光当=64。.76碎验算12KT 7 u +1=189.8x 2.44x 0.77 x 0.99=505.97 Mpa Y ,故七= 0.89P P12020Pmin3.83齿间载荷分配系数K /，个=匚同天=3.30a 前已求得KFal.75v_w.，故 K = 1.75 Ya =12.8 , K r = 1.442.25 2.5齿向载荷分配系数膈，由图12. 14,载荷系数 K

12、, K=KAKvKFaKF= 1.25x1.10x1.75x1.44 = 3.47弯曲疲劳极限,由图 12. 23c,。Fiimi = 600MPQ , a Fiim2 = 450MPq 弯曲最小安全系数，由表12. 14, SFmin = 1.25应力循环次数 N N/ 2.87 x108, Ni2= 8.40x107 弯曲寿命系数。，由图12. 24, L = % , %2 = *94. 25,上=1。Y 600 x 0.92 xl尺寸系数女,Ia =441.6MPqF， b y =4叫为.94 x 1 = 338.4omPq=验算F 哽 2N2F min1 C匚1 .ZDbY YYFl

13、bdmn Fal & P= ：孕竺竺x 2.55x1.62 x 0.69 x 0.89 = 113.80MPa a 72x72x2.5j =b *a2%a2 _ 11 R m 2.19 xl.82 = i09.80MpQ = 0.44c = 0.44x 750 = 330MPa-1bBt = 0.30c? = 0.30x 750 = 225MPa-1B脉动循环疲劳极限 。=1.7b =1.7x330 = 561 MPaOb-1bt =1.6t = 1.6x 225 = 360MPa0-1等效系数V =2%= 2x330-561 =0 18。 b561Ob2t -t 2x225- 360 n t

14、360o截面3-3上的应力水平面弯矩本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业设计（论文）通过答辩Mxy=FR1xm+FaX ? + F x412 r372=-668.44x112 + 560.19x_t+871.11x 41 = 18982.93N mm2垂直面弯矩Mxz = Fxll2+F,、x41Hlc j=-1730.90x110 + 2326.87 x 41 = -98459.13/V - mm合成弯矩M =2+ Mxz2 = 100282.39 N - mm弯曲应力幅=(-18982.93 + (-98459.13 = 100272.39N mm b =b = g = 20027239

15、= 3,S3MPaW0A64弯曲平均应力扭转切应力扭转切应力幅和平均切应力7； _ 83767.45 t= -2- = - = 1.60MPaWT 0.2 x 643Tc =c = = 0.SO MPaa2应力集中系数有效应力集中系数因在此截面处，有轴径变化，过渡圆角半径r=lmm ， 由O /出6 5.7=5 / 6厂4击1.0 =2 利I b b = 75QMPq从附录表1中查出心=2.14,卜 1.39o表面状态系数由附录5查出P = 0.86尺寸系数 由附录6查出=0.68,以=0.74安全系数 弯曲安全系数 设为无限寿命，An=1,由式16.5得Sok。1x330k n 小一=_土=

16、 23.55藤 &阮-X 3,83本科毕业设计（论文）通过答辩扭转安全系数复合安全系数kx1x225S 疽 L+WmxPeT a T m 0.86x 0.74115.54SS 23.55 x115,54S =一必.552+115.542一=23.08经检验轴所用尺寸合格。轴承验算本科毕业设计（论文）通过答辩1引言1.1清洗建筑表面的意义随着人类社会的不断发展进步，城市规模不断扩大，城市建筑更加规范，完美。千姿百态的各 式建筑，尤其是高层建筑外墙都用各种建筑材料进行装饰，如粘帖各色墙砖，瓷砖，马赛克，或涂 上涂料，但是，自然界的风吹雨打，日光辐射，尘埃污染，以及一些人为或偶然事故等原因，一段 时

17、间过后，建筑表面都将不同程度地变得污浊灰暗，破旧不堪，在环境差的地区，污染或损坏还相 当严重。建筑表面就像人身上的外衣，要保持清洁，就需要经常清洗，整理。为此，世界发达国家 和地区，对保持建筑表面的清洁非常重视，并以法律的形式明确规定，每年必须定期清洗，否则将 受到处罚。近年来，我国各级政府部门的环境保护意识已发生了很大改变，国内一些大，中城市， 特别是旅游，开放城市，旅游景点，为保持建筑表面清洁，也制定出台了相应的法规，全国范围的 卫生评比活动，把保持建筑表面清洁列为考核的重要指标之一，其中高层建筑的外墙，醒目，突出， 自然也就成为检查的重中之重。有信息表明，十五期间国家用于环境保护的投资将

18、由九五期间国民生产总值的1.5%翻倍增加 至4%,同时还伴随以产业政策的优惠。所以，随着我国改革开放的不断深入，政府，公民的环保意 识的不断加强，建筑表面清洁问题必将引起各方面的高度重视，建筑清洗行业必然具有广泛的发展 前景，将产生巨大的经济效益和社会效益.建筑表面清洗主要包括外墙清洗和中央空调风管的清洗，目前外墙清洗是采用传统的“蜘蛛人”清 洗，这是以牺牲生命为代价的非人工作，部分城市颁布了建筑表面清洗条例；由于非典事件，公共 卫生得到了高度的重视，特别是中央空调风管的清洗，最近有关中央空调的清洗条例很快出台；因 此对于建筑表面清洗提供一个完备的解决方案，必然打破一个传统的产业格局，改变了人

19、们的工作 方式，用机器人清洗代替传统的人工清洗或无法清洗，是必然的发展趋势。1.2目的和现实意义洗墙机的功能主要在于清洗大楼窗户、外墙等外部结构，然而碍于在清洗大楼时清洗后废水的处理, 清洗的效果、效率等等，目前市面上尚无自动的大楼洗墙机。改革开放以来，随着我国经济的高速发展，高层式建筑如雨后春笋般的拔地而起。高楼外墙的外观 保养和清洁成为楼宇管理不可缺少的一部份。有需求就由市场，高楼外墙的清洁必将成为一种经济效益 高，前景广阔的行业。在中国，这种行业正在逐渐兴趣。我国高墙清洁主要采取两种形式。1. 3研究现状综观目前市面上可见的洗墙机，清洗方式主要还是以人工清洗为主，所以都是以挂笼垂降，再以

20、人 工方式清洗墙面；然而垂挂以及挂笼的升降方式便较具变化。传统的是人手清洁，用绳把人系住和本科毕业设计（论文）通过答辩6高速轴轴承验算查手册7307c轴承主要性能参数如下：C = 328KN,C（ = 24.8K7V, N = 75000r / min（月旨润滑），e = 0.68寿命计算左边轴承径向力= J107.062 + 235.072 = 258.3CW右边轴承径向力Fra = 5 94.682 + 575.532 = 607.567V轴向力 FA = Fai = 173.80N，方向向左 附加轴向力 查表18. 4,可得Fi = 0.68Frl = 175.647V, Fs? = 0

21、.68Fr2 = 413.14N 因Fs2+ Fr 41314 +173.80 F，s故左边轴承被压紧 轴承轴向力F = F + F = 413.14 + 173.80 =586.94Nci 1s 2AX, Y 值 Fa/F = 586.8.30 = 2-27 ，故 * = 0.41,7, = 0.87 rl*牌疽1%)7.56 = 68 *，故也=比=。冲击载荷系数考虑中等冲击查表18. .8得力=1.2当量动载荷 + *匕)=1.2x(0.41x 258.30 + 0.87x586.94) = 739.85A P, = fd(X+ 七凡=1 .2 x (1 x 607.56 + 0) =

22、729.07N轴承寿命 因PP2,只计算轴承1的寿命16670 Cr 1667032800一L h =()3 = x ()3 = 1.02 xl06 /z 8年10 n P1 143()739.85故高速级轴承满足寿命要求。静载荷计算本科毕业设计（论文）通过答辩X、Y0 0查表 18. 12,得X. = 0.5,七)=0.38当量静载荷P =X F +Y FOrl 0 rl 0 al=0.5x 258.30 + 0.38x 586.94 = 352.19 N 取大者P =P =258.30N|Orl rl)=0.5x 607.56 + 0.38x 413.14 = 460.77 N取大者F =

23、 607.56N安全系数S正常使用角接触球轴承，查表18. 14,得s =1.50U计算额定静载荷C0,2 = SP,2 = 1.5x 607.56 = 911.34N（因Pm P。,f故只计算轴承2）许用转速验算载荷系数。载荷系数。-=登立 2= 0.023,查图 18.19,得/ =1 Cr3280011竺?_ = 0.022,查图 18.19,得/ = 1Cr2 3280012载荷分布系数f 2F94乌1= *2二 = 2.27,查图 18.20,得/ =0.96 Frl 258.3021p 41 3 14上=兰扫.旦=0.68,查图18.20,彳射 =0.99 F . 607.5622r2许用转速 N N =lx0.96x 7500 = 7200r/minN, = 1 x 0.99x 7500 = 7425r/min均大于工作转速1430r/mino经检验该轴承合格。本科