自動抹灰機設(shè)計書

1、.山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動抹灰機 指導(dǎo)老師：于軍華 王繼梅:目 錄摘 要1緒 論31.1抹灰機發(fā)展概論31.1.1抹灰機發(fā)展現(xiàn)狀31.1.2抹灰機發(fā)展趨勢41.1.3 課題研究背景和意義51.2 本課題的主要設(shè)計任務(wù)及參數(shù)62抹灰機構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計82.1抹灰機構(gòu)整體設(shè)計82.2抹灰機料斗設(shè)計92.3支撐桿設(shè)計102.4 連桿的設(shè)計計算102.5 橫梁的選取112.6 底架的設(shè)計112.7 滑道的設(shè)計計算112.8氣體彈簧的設(shè)計計算122.8.1氣彈簧角度的選取122.8.2氣彈簧力的選取132.9抹灰板的設(shè)計計算132.9.1抹灰板傾斜角度的選擇132.9.2抹灰板擋灰裝置143抹灰機構(gòu)的計

2、算與校核143.1抹灰機構(gòu)的整體受力分析153.2抹灰機構(gòu)模型建立及力學(xué)分析153.3上平臺的受力分析153.4支撐桿ACD、ECB的受力分析163.5支撐桿強度分析準(zhǔn)則173.5.1支撐桿承載能力分析183.5.2支撐桿受彎強度分析183.5.3支撐桿受壓強度分析213.6銷軸的強度校核223.7底架的強度校核233.8橫梁的強度校核243.9抹灰板銷軸的強度校核25結(jié) 論26 摘 要我國建筑業(yè)需大量抹灰工作，因此抹灰施工一直保持著在建筑裝飾工程中的重要地位。目前，國內(nèi)建筑市場上已經(jīng)出現(xiàn)了用工荒。一方面，抹灰技術(shù)要求高，勞動強度大，工作環(huán)境相對惡劣，技術(shù)工人越來越少。另一方面，隨著社會的發(fā)展

3、機械作業(yè)的普遍化，也帶來了對抹灰機的需求，這給機械抹灰?guī)砹诵碌陌l(fā)展契機。本文設(shè)計一種新型高效率的抹灰機構(gòu)，整體采用齒輪齒條升降結(jié)構(gòu)升降，在抹灰機前端裝有料斗和抹灰板，上行過程中灰料從料斗進入抹灰板，實現(xiàn)初次抹灰過程。到達頂端時料斗下降，同時帶動抹灰板轉(zhuǎn)動達到一定角度，在整體下行過程實現(xiàn)二次抹灰過，料斗的上下運動帶動抹灰板的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)聯(lián)動過程。按照機械設(shè)計的一般步驟，對抹灰機構(gòu)進行整體方案設(shè)計和零件設(shè)計，并對工作零件進行了必要的校核計算。 關(guān)鍵字：抹灰機 ；抹灰機構(gòu)； 聯(lián)動 緒 論1.1抹灰機發(fā)展概論1.1.1抹灰機發(fā)展現(xiàn)狀 抹灰機械作為建筑機械的一種，在上世紀(jì)中期隨著房地產(chǎn)的興起而崛起的，在

4、上世紀(jì)末的發(fā)展步伐較快。目前西方的發(fā)展較為迅速，在取得的一些研究成果中，其中又以美國和日本在這方面的研究工作處于較高的水平。而中國在這一方處于剛起步發(fā)展的水平，還有相當(dāng)大的市場與發(fā)展空間。因為我國建筑業(yè)各種工程特別是民用工程的建筑需要大量抹灰，因此抹灰施工一直在建筑裝飾工程中處于重要地位。隨著綠色建筑概念的興起，人們越來越追求舒適和自然，內(nèi)外墻以涂料為主的環(huán)保型磚石已經(jīng)成為了主流，為機械抹灰?guī)砹诵缕鯔C。 盡管現(xiàn)在建筑施工中使用不少自動化設(shè)備，但大部分是用于室外作業(yè)和地面、屋面修整，用于建筑物墻內(nèi)面抹灰的還很少見。在 1987 年，Abraham Warszawski 提出開發(fā)內(nèi)墻面抹灰施工機

5、械設(shè)備的必要性。1991 年 Warszawski 曾對建筑物內(nèi)墻面抹平機器人作可行性進行了分析，隨后又在 1994 年提出的內(nèi)墻面抹平機器人樣機TAMIRTechnion Autonomous Multi purposeInterior robot，能夠完成抹灰、砌磚和貼瓷磚三種任務(wù)。而我國關(guān)于建筑物內(nèi)墻壁抹灰的研究起步晚，在上世紀(jì)八十年代以后，隨著房屋建筑商品化的發(fā)展，縮短施工周期、提高投資效益已成為房屋建筑的中心環(huán)節(jié)，因此，對加快飾面機械抹灰機的研制提出了迫切的要求。國外對抹灰機研究成果也有一些如加拿大、美國、英國等有的采用砂漿噴射方式進行抹灰有的也是采用液壓或氣動方式進行升降、行走等運

6、動。當(dāng)然，這其中也不乏有較為優(yōu)秀的產(chǎn)品產(chǎn)生，其中比較著名的是慕尼黑技術(shù)大學(xué)Tomas Bock教授研制的模塊化的內(nèi)墻壁作業(yè)設(shè)備。 目前，市場上銷售的抹灰機械一般由兩部分組成：一部分是抹灰機； 另一部分配套設(shè)備。國內(nèi)抹灰機械的研制主要集中在抹灰機部分，其配套設(shè)備已有現(xiàn)成其配套設(shè)備已有現(xiàn)成產(chǎn)品可供選擇。 通過對國內(nèi)近十年公布的有關(guān)抹灰機的專利分析，我國抹灰機的研制現(xiàn)狀可歸納為以下幾個方面，根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)和抹灰裝置的操縱方式，抹灰機一般可分為兩種： 一類是手持式抹灰機， 其特點是抹灰裝置沒有固定安裝在抹灰機器上工作時工人用手掌控抹灰裝置。 抹灰裝置沿墻壁高度方向上、 下移動， 沿墻寬度方向左、右移動。

7、抹灰裝置與墻壁厚度方向的相對距離都完全憑操作工人手工掌控。 另一類是機械式抹灰機，這類機器的特點是將抹灰裝置安裝在機器的立柱或門架上， 而立柱或門架則固定在底盤上，整臺機器形成一個剛性整體。抹灰裝置借助于升降架可在立柱或門架上上下移動。通過在使用中發(fā)現(xiàn)以上的設(shè)計存在許多的缺點 : 采用手持式抹灰機存在的主要問題是勞動強度仍然較大， 不能起到減輕工人勞動強度的作用，且抹灰質(zhì)量難以控制。為解決上述問題大都采用機械式抹灰機。但是現(xiàn)有的抹灰機存在平整度和表面光澤度達不到國家規(guī)定要求的問題，尤其是相鄰兩個剛抹出灰面不在同一個平面上。機械傳動采用的液壓傳動易產(chǎn)生脈動現(xiàn)象， 抹灰質(zhì)量難以控制，同樣 會出現(xiàn)平

8、整度和表面光澤度達不到國家規(guī)定要求的問題。 1.1.2抹灰機發(fā)展趨勢（1）精度不斷提高隨著工程建設(shè)中混凝土的大規(guī)模使用, 高效率型，現(xiàn)代社會發(fā)展高效快速，抹灰機的發(fā)展更應(yīng)該提高效率和質(zhì)量，對抹灰機的品質(zhì)要求越來越高, 抹灰墻體種類需求越來越多, 對抹灰精度要求也越來越高。傳感器和專用電腦技術(shù)的采用使得人們的要求得以實現(xiàn)。同時也推動了攪拌設(shè)備計量方式的發(fā)展。（2）智能化控制發(fā)展全自動抹灰機，實現(xiàn)更高的智能化是當(dāng)今機械行業(yè)發(fā)展的趨勢，智能化控制的抹灰機也將會是未來發(fā)展的主要產(chǎn)品，人機舒適性，做更適合操作的抹灰機，更加注重自動化。（3）節(jié)能環(huán)保是永恒的主題隨著人們節(jié)能、環(huán)保意識的增強, 發(fā)展綠色節(jié)能

9、環(huán)保型抹灰機是今后發(fā)展的方向。運用高科技手段解決這方面的問題仍然是任重道遠， 倡導(dǎo)國家綠色發(fā)展的號召，未來的抹灰機應(yīng)更加注重能源的節(jié)省，要求抹灰機的新產(chǎn)品必須是節(jié)能型。 （4）符合國家生產(chǎn)規(guī), 一般抹灰的允許偏差和檢驗方法詳見表1.1。表1.1 一般抹灰的允許偏差和檢驗方法項次項目允許偏差（mm）檢 驗 方 法普通抹灰高級抹灰1立面垂直度43用2m垂直檢測尺檢查2表面平整度43用2m靠尺和塞尺檢查3陰陽角方正43用直角檢測尺檢查4分格條（縫）直線度43拉5m線，不足5m拉通線，用鋼直尺檢查5墻裙、勒腳上口直線度43用5m線，不足5m拉通線，用鋼直尺檢查1.1.3 課題研究背景和意義 在建筑工程

10、中，墻面抹灰是一項必不可少的工序，在建筑工程中就工期而言,裝修工程要占總工期的三分之二,就勞力而言則占總量的35%,而抹灰工程一項就占人工總數(shù)的1526%。在我國長期以來裝修落后于主體工程形成拖后腿的局面,拖延了工期,原因在于手工操作,效率不高,一般磚混結(jié)構(gòu)中磚墻面抹灰每100平方米需抹灰工4.75個，而抹灰機的使用則是一個時效性抹灰工具。抹灰機的工作效率是人工抹灰的十倍，并且能夠避免傳統(tǒng)抹灰作業(yè)中的墻面找平、貼餅，補空填平、刮去多余部分、回收落地會、搭架子、苦臟累等諸多不利因素，這是建筑機械領(lǐng)域的一次革命，結(jié)束了千百年來人工抹灰的歷史，減少了勞動強度，降低了成本，增加了效益，提高了建筑行業(yè)的

11、自動化程度，同時也取得了更大的經(jīng)濟和社會效益。 （1） 緩解建筑市場用工荒。目前，國內(nèi)建筑市場上已經(jīng)出現(xiàn)了用工荒。隨著國人整體受教育程度的提高，建筑施工工人，特別是熟練工呈現(xiàn)不斷減少的趨勢。一方面，年齡稍大的熟練工人隨著體力的下降逐漸退出砂漿施工工作；另一方面，生活相對優(yōu)越的新一代建筑工人不再愿意進入勞動強度大、工作環(huán)境惡劣的人工抹灰施工領(lǐng)域。因此，技術(shù)工人越來越少，施工質(zhì)量相應(yīng)越來越差，明顯的和現(xiàn)代建筑高質(zhì)量的施工要求不相符。機械化施工的出現(xiàn)，降低了勞動強度、改善了施工環(huán)境，使抹灰施工相對于其他的建筑施工工種相對優(yōu)越，能夠吸引更多的高素質(zhì)勞動力介入抹灰施工工作，有利于技術(shù)工人隊伍的整體素質(zhì)提

12、高。 （2）縮短工期，提高效率。以抹灰施工為例，根據(jù)上海市建筑工程綜合預(yù)算定額，每平方米施工需要0.226個人工，即人均抹灰35平方米天（8小時工作制）。以6個大工、4個小工為例，單個工作日施工效率為：35 x 6210平方米工作日。同樣的工程，如果機械化施工來算，根據(jù)25升分鐘來算，即每小時1.5立方米的排量，若抹灰厚度1.5公分，連續(xù)噴涂率80，兩人放料，兩人噴涂，6人抹平收光，機械化施工的日工作效率為：1.5÷0.015×8×80640平方米工作日。 簡單的計算，機械化施工的工作效率至少是人工施工的倍以上。施工效率的提高不僅帶來了經(jīng)濟效益，而且大大縮短了建筑

13、工期。 （3）節(jié)約費用，降低成本。一是節(jié)約建筑機械費用。現(xiàn)在建筑施工用的灰漿和砂漿的輸送主要靠手推車、吊機。據(jù)統(tǒng)計，一般4000平方米左右的宿舍樓，使用機械噴涂抹灰，約可節(jié)省一臺井子架和卷揚機，由于機械占用時間短，周轉(zhuǎn)快，能節(jié)約上萬元機械費用。二是減少浪費。根據(jù)實際施工經(jīng)驗，在運送灰漿的過程中，落地灰至少在5以上。三是減少水泥用量。機械噴頂時，可省去一層素水泥漿，一般宿舍樓每平方米約需千克水泥，一幢9000平方米的住宅樓，約可省用27噸水泥。四是簡化施工工序。對加氣混凝土墻可直接噴灰，省去以往采用的外掛鋼絲網(wǎng)和一道DG膠。機械化施工砂漿一般不需要基層洇水，省掉一道工序，節(jié)約用水。 （4）提高建

14、筑質(zhì)量。機械化施工操作性能好，使用時可靠性高，落地灰少，噴涂時布料均勻；噴涂的壓力一般在0.5Mpa以上，壓力大，附著力強，粘接牢固，沒有空鼓、裂縫與脫皮現(xiàn)象；密合度高，不易于脫落。 （5）滿足特殊施工需求。隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的高速發(fā)展，人工施工已經(jīng)不能完成很多的諸如灌注、修復(fù)等的施工要求，使用機械化施工則可以簡單實現(xiàn)。1.2 本課題的主要設(shè)計任務(wù)及參數(shù)鑒于國內(nèi)的抹灰機市場情況，此課題決定研發(fā)一中新型的高效抹灰機。首先解決的是市面上普通抹灰機的粗糙漏漿問題；解決墻頂縫隙處難涂抹的問題，使整個過程實現(xiàn)自動化；考慮經(jīng)濟成本問題，以及施工地點的惡劣環(huán)境采用簡單機械聯(lián)動裝置代替繁瑣的自動化控制系統(tǒng)。本課

15、題設(shè)計的抹灰機原始技術(shù)參數(shù)為： 1）抹灰的厚度：30.0mm； 2）抹墻的最高高度：4.0m； 3）單次抹墻最大寬度：0.8m； 4）裝載水泥料斗的提升速度：不小于6.0米/分鐘； 裝載水泥料斗的下降速度：不小于6.0米/分鐘本文主要是抹灰裝置的設(shè)計，具體設(shè)計任務(wù)：(1) 抹灰機機械傳動總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計；(2) 完成抹灰機抹灰裝置的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要包括：料斗機構(gòu)，抹板機構(gòu)；(3) 對抹灰裝置進行受力分析和強度校核。2抹灰機構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1抹灰機構(gòu)整體設(shè)計根據(jù)實際施工情況，抹灰機的設(shè)計應(yīng)滿足如下技術(shù)要求：整體結(jié)構(gòu)簡單易操作，能夠抹灰到墻面頂部，保持垂直度和平面度。 為滿足整體設(shè)計要求，對于

16、抹灰機進行整體構(gòu)思，最終得到的如下的抹灰機構(gòu)方案。整個抹灰機構(gòu)由內(nèi)外撐桿、連桿、抹灰板、底架、料斗、氣體彈簧組成。當(dāng)料斗裝滿水泥灰時，內(nèi)撐桿在氣體彈簧的支撐下支撐料斗達到預(yù)定位置，并能夠支撐起箱體保持位置不變，同時箱體帶動內(nèi)外撐桿向上運動，外撐桿通過連桿拉動抹灰板轉(zhuǎn)動實現(xiàn)連動過程，達到與墻面成30°的位置，實現(xiàn)抹灰的上行過程，完成抹灰的上行過程，當(dāng)整個箱體到達最高位置時，料斗到達最高處頂連架，受壓向下運動，同時撐桿受到箱體壓力繞桿的中心下移，同時外撐桿的一端沿滑道朝前運動，通過連桿帶動抹灰版轉(zhuǎn)動，當(dāng)箱體到達最低位置時，抹灰板處于與墻體成-2的位置，在料斗受壓向下運動的過程中，氣彈簧受

17、壓收縮并轉(zhuǎn)動，當(dāng)達到最低位置時，壓過氣彈簧死點位置，實現(xiàn)自身的鎖止，完成頂部抹灰過程，通過整體朝下移動，抹灰板與墻面壓緊，在下行過程中，達到抹平整個墻面的效果。抹灰裝置的三維效果示意圖如圖2.1，抹灰裝置的結(jié)構(gòu)示意如圖2.2。（a）撐起狀態(tài)（b）下降狀態(tài)圖 2.1 抹灰裝置的三維效果示意圖 1-底架；2-抹灰板；3-箱體；4-支撐桿；5-連桿；6氣彈簧圖2.2 抹灰機構(gòu)整體結(jié)構(gòu)圖2.2抹灰機料斗設(shè)計目前市面上的抹灰機存在盛灰量不足的問題，這就造成了在施工過程中需要工人二次上灰的操作，浪費了人力，造成了操作不變，不能很好地體現(xiàn)機械施工的方便性，為此增加了料斗的整體設(shè)計，料斗外形的選擇，目前大多數(shù)

18、抹灰機的料斗為翻轉(zhuǎn)式，翻轉(zhuǎn)式料斗的最大問題就是翻轉(zhuǎn)過程中穩(wěn)定性不夠，易發(fā)生晃動，為此選擇使料斗能夠垂直升降的得方案，這大大增加了抹灰料斗升降的穩(wěn)定性。在料斗的下部選擇用左右各一根角鋼焊接成支架，同時料斗的最后端有鉸接孔，在兩邊的角鋼安裝有滑道。按照實際施工情況，抹灰高度最高為4.0m，抹灰厚度30.0mm，水泥灰密度為2000.0kg/m，計算料斗的體積：本課題設(shè)計的料斗的長度為800.0mm，寬度為500.0mm，高度為400.0mm。實際施工過程中，為使灰料能夠靠重力下降，經(jīng)過實際的實驗驗證當(dāng)料斗內(nèi)底板最低需要與水平面呈27°，料斗內(nèi)的水泥灰可以在重力的作用下下降，經(jīng)過計算。因此

19、尺寸符合設(shè)計要求。料斗結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.3。1-料斗 ，2-料斗架圖2.3 料斗裝置圖 2.3支撐桿設(shè)計為了實現(xiàn)料斗上下升降的運動過程，本課題選擇了內(nèi)外支撐桿剪叉式升降的結(jié)構(gòu)形式起升后有較高的穩(wěn)性，較高的承載能力，作業(yè)效率更高，更安全，支撐桿結(jié)構(gòu)圖如圖2.4。支撐桿分為內(nèi)支撐桿和外支撐桿，內(nèi)外支撐桿在中心處通過銷軸連接，內(nèi)外支撐桿是主要的承重機構(gòu)，也是料斗升降的主要動作機構(gòu)。內(nèi)支撐桿的一端與底架鉸接，另一端在與料斗角鋼支架上的滑道通過滑塊相連接，外支撐桿一端與料斗后端的鉸接孔相連，另一端與連桿連，并且連接到底架滑到上的滑塊。料斗的寬度為458.0mm，為使料斗平穩(wěn)升降，選取內(nèi)外支撐桿的長度為4

20、58.0mm。圖2.4 支撐桿結(jié)構(gòu)圖2.4 連桿的設(shè)計計算 連接桿起到連接抹灰板和支撐桿的作用，當(dāng)箱體上升時，支撐桿通過連桿帶動抹灰板轉(zhuǎn)動，使抹灰板轉(zhuǎn)到與墻體30°的位置，進行抹灰上行過程過程，在上升過程中，連桿給抹灰板一個支撐力，使抹灰板保持初始角度不變實現(xiàn)初次抹灰過程，當(dāng)?shù)竭_頂部是，料斗下壓，支撐桿滑動給連桿一個推力，從而帶動抹灰板轉(zhuǎn)動，達到與墻體幾乎平行的位置，實現(xiàn)二次抹灰過程。連桿結(jié)構(gòu)圖見圖2.5。圖2.5 連桿結(jié)構(gòu)圖 2.5 橫梁的選取橫梁安裝在兩個內(nèi)支撐桿之間，同時在橫梁的一側(cè)均布有四個耳板，用于連接氣動彈簧，橫梁是是整個支撐部分的主要受力部分，并將力傳遞給支撐桿，從而使

21、料斗能保持穩(wěn)定位置，同時當(dāng)料斗到達最低位置時候，衡量主要承受來自彈簧的橫向支撐力。橫梁的示意圖如圖2.6。圖2.6 橫梁2.6 底架的設(shè)計底架是整個抹灰機構(gòu)的載重部分，在底架的內(nèi)側(cè)最后端左右分別安裝有耳板，內(nèi)支撐桿與耳板相連，在底架的內(nèi)側(cè)兩邊分別安裝有兩個滑道，底架的最前端安裝有兩個耳板與抹灰板下端相連。為了減輕整體抹灰結(jié)構(gòu)的重量，選取四根兩兩長度相同的角鋼焊接而成。底架的結(jié)構(gòu)如圖2.7。圖2.7 底架結(jié)構(gòu)圖2.7 滑道的設(shè)計計算支撐桿受到彈簧的支撐會有一個向上的運動趨勢，為了實現(xiàn)支撐桿在底架上沿直線滑動從而實現(xiàn)聯(lián)動過程，選用滑道滾子的結(jié)構(gòu)方式，在料斗兩側(cè)的角鋼上分別安裝有滑道，內(nèi)支撐桿通過銷

22、軸與滑道內(nèi)的滑動輪相連，在底架部分外支撐桿和連桿通過銷軸與滑道的滑動輪相連，同時在滑道內(nèi)安裝有限位裝置，起到限制滑動輪的運動位置，從而決定料斗的最大上升位置?；罎L輪如圖2.8。圖2.8 滑道滾子圖2.8氣體彈簧的設(shè)計計算 為了使料斗達到預(yù)定位置且能夠保持穩(wěn)定，選擇用氣動彈簧來實現(xiàn)這個過程。氣彈簧是一種可以起支撐、緩沖、制動、高度調(diào)節(jié)及角度調(diào)節(jié)等功能的工業(yè)配件。它由以下幾部分構(gòu)成：壓力缸、活塞桿、活塞、密封導(dǎo)向套、填充物（惰性氣體或者油氣混合物），缸內(nèi)控制元件與缸外控制元件（指可控氣彈簧）和接頭等。原理是在密閉的壓力缸內(nèi)充入惰性氣體或者油氣混合物，使腔體內(nèi)的壓力高于大氣壓的幾倍或者幾十倍，利用

23、活塞桿的橫截面積小于活塞的橫截面積從而產(chǎn)生的壓力差來實現(xiàn)活塞桿的運動。由于原理上的根本不同，氣彈簧比普通彈簧有著很顯著的優(yōu)點：速度相對緩慢、動態(tài)力變化不大、容易控制；缺點是相對體積沒有螺旋彈簧小，成本高、壽命相對短。與機械彈簧不同的是，氣彈簧具有近乎線性的彈性曲線。標(biāo)準(zhǔn)氣彈簧的彈性系數(shù)X介于1.2和1.4之間，其他參數(shù)可根據(jù)要求及工況靈活定義。氣彈簧結(jié)構(gòu)見圖2.9。圖2.9 氣彈簧2.8.1氣彈簧角度的選取氣彈簧尾部固定在底架上，另一端固定在用于連接兩個內(nèi)撐桿的橫梁上，氣彈簧的豎直方向支撐力隨著角度的增大而增加，為此在可選范圍內(nèi)最大程度的增大角度，由于氣彈簧壓下最低位置時，氣彈簧的管長需要一定

24、的空間，所以需要選擇合適的角度。當(dāng)料斗在最低位置時候氣彈簧的管長最大尺寸400.0mm，此時氣彈簧的另一端安裝在中心銷軸處。當(dāng)料斗達到坐高位置時，為了盡可能地增大豎直方向的力需要達到最大高度，所以選擇氣彈簧的傾斜角為30°此時選用氣彈簧的中心距為400.0mm。氣彈簧的位置變化如圖2.10。1-最高位置 2-最低位置圖2.10 氣彈簧位置圖2.8.2氣彈簧力的選取經(jīng)過計算料斗內(nèi)的水泥灰的重量為196.0kg，為了達到能夠支撐起整個料斗選擇氣彈簧的總支撐力為4000.0N,查氣體彈簧的型號表，當(dāng)中心距為400.0mm時，氣彈簧的支撐力為1000.0N,為此選擇四根氣彈簧，均布在底架和橫

25、梁中間。2.9抹灰板的設(shè)計計算 抹灰板是抹灰過程中最主要的工作部分，當(dāng)整體上升過程中，抹灰板與墻面成仰角位置，當(dāng)料斗中的水泥灰料進入抹灰板時，隨著抹灰機的上升，抹灰板將灰料壓實在墻面上，當(dāng)整個機構(gòu)到達最頂部時，料斗下壓，同時帶動支撐桿推著連桿使抹灰板轉(zhuǎn)動，使抹灰板與墻面成仰角，并保持仰角位置不變，整體下滑過程實現(xiàn)二次抹灰過程，從而使墻面光滑。本方案設(shè)計的抹灰板的長度為800.0mm，厚度為2.0mm，為實現(xiàn)能夠抹灰到墻頂最高處的要求，設(shè)計的抹灰板高度為400.0mm，這樣當(dāng)抹灰板從仰角變?yōu)楦┙堑倪^程中，不會因為料斗的體積太大而影響抹灰板的抹灰過程。抹灰板結(jié)構(gòu)見圖2.11。圖2.11 抹灰板結(jié)構(gòu)

26、圖2.9.1抹灰板傾斜角度的選擇當(dāng)抹灰板開始翻轉(zhuǎn)時，料斗就無法繼續(xù)向抹灰板中繼續(xù)輸送水泥灰，此時距離墻頂還有一段距離，這就要求，在抹灰板中的水泥灰足夠滿足抹灰到墻頂?shù)囊?即J三角形區(qū)域的面積大于I區(qū)域矩形的面積。抹灰板的角度如圖2.12。m2m2經(jīng)過實驗論證，當(dāng)抹灰板選用該角度時能保證達到抹灰到最高處。 I-所需抹灰量 J-抹灰板與墻面面積圖2.12 抹灰板角度2.9.2抹灰板擋灰裝置在抹灰過程中，為了防止抹灰機的漏灰現(xiàn)象，需要在抹灰板兩端添加擋灰板，擋灰板固定在底架上，能夠?qū)崿F(xiàn)防止漏灰現(xiàn)象，同時抹灰過程中，當(dāng)抹灰板下行過程完成后，由于抹灰板的刮擦，會造成已經(jīng)抹好的灰面產(chǎn)生刮痕，所以在一側(cè)擋

27、灰板上添加橫向抹灰板用于抹平刮擦劃痕。抹灰板擋灰裝置安裝在底架的兩端，如圖2.13。圖2.13 擋灰板3抹灰機構(gòu)的計算與校核3.1抹灰機構(gòu)的整體受力分析 料斗的升降靠的是通過銷軸將內(nèi)外支撐桿桿件連接，使桿件能繞著銷軸旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)升降，對抹灰機構(gòu)的研究有很多種方法，最常見的方法是桿組分析法，料斗起升機構(gòu)的受力分析和運動分析的方法。利用這種方法對氣動彈簧以及起升機構(gòu)類型進行分析。將桿組分解，最終將其轉(zhuǎn)化為特定桿組的分析。桿組分析可以簡化結(jié)構(gòu)，節(jié)省時間、提高效率，計算結(jié)果準(zhǔn)確可靠。在受力分析時，要知道構(gòu)件所承受的載荷，不僅僅對抹灰機構(gòu)的動力性能有影響，同時也會影響到升降構(gòu)件形狀以及尺寸大小的選擇。在分析

28、的過程中只需進行靜力學(xué)方面的分析，這樣既可以簡化問題，又能做到滿足分析的條件。桿組構(gòu)件部分的受力情況分析主要包括兩種方式：圖解法和解析法。這兩種方法的主要特點是：前一種簡單、方便、直觀、精確度較低；而后一種方法的主要特點是計算量較大、與之對應(yīng)的精確度相應(yīng)提高。強度分析的計算中?；臼怯傻鬃?、起升機構(gòu)以及料斗這三部分組成的。起升時，起升機構(gòu)是最主要的受力部件。3.2抹灰機構(gòu)模型建立及力學(xué)分析圖 3.1 支撐桿受力分析圖如圖3.1支撐桿受力分析圖所示，該結(jié)構(gòu)用于料斗的起升及支撐，抹灰板的翻轉(zhuǎn)過程。在整體的受力分析過程中，當(dāng)料斗處在在高位置時候，支撐桿受力最大，最容易發(fā)生變形以交叉支撐桿ACD和EC

29、B為研究對象進行力的分析,圖中ED表示抹灰機構(gòu)的底架， AD和EB表示支撐桿，兩根支撐桿在C點處通過銷軸連接，B和D點固定，A和E點可以沿X軸移動,E通過連桿與抹灰板相連，實現(xiàn)整體的聯(lián)動。3.3上平臺的受力分析通過模型計算獲取對于料斗的重心位置，料斗重力值為G，對于料斗進行受力分析,料斗承受下側(cè)支撐桿的支撐力，受力示意圖如圖3.2。圖3.2 箱體受力分析圖 =0 （3.3a） （3.3b）經(jīng)過計算得：N3.4支撐桿ACD、ECB的受力分析上述分析是在理想狀態(tài)下進行，并作了以下簡化：不考慮慣性力的影響；不考慮偏載；剪叉臂的重心為對稱中心C點。氣體彈簧力已知，然后對每個構(gòu)件分別列出它們的受力平衡方

30、程以及力矩的平衡方程，再求解方程得到各鉸點的力。圖3.3 支撐桿ACD受力分析圖圖3.4 支撐桿ECB受力分析圖對ACD桿進行受力分析，支撐桿ACD的受力分析如圖3.3。設(shè)水平向右為正，豎直向下為正豎直方向=0 （3.4a）=0 （3.4b）以c點為中心，列力偶平衡方程 （3.4c）同樣對ECB桿進行受力分析，支撐桿ECD的受力分析如圖3.4。 （3.4d）=0 （3.4e） （3.4f）將上述方程聯(lián)立求得：N NN NN NN N N其中 和在兩個桿上分別是作用力和反作用力。3.5支撐桿強度分析準(zhǔn)則 結(jié)構(gòu)中的部件工作時不管是受到哪種載荷的作用，都會對自身產(chǎn)生一定的影響，果所受到的載荷超過了構(gòu)

31、件自身能抵抗的能力，部件就會被破壞，影響機構(gòu)的整體性能，所以，為了使整體結(jié)構(gòu)能夠承受其負載，各個部件一定要有較高的強度以及剛度。所以要進行支撐桿的強度、剛度以及穩(wěn)定性情況校核。在通常情況下，它所能承受載荷的性質(zhì)也會不一樣，例如主要是承受壓力，支撐桿主要是起支撐作用的，可能會受到壓力、彎矩作用，大多數(shù)情況是同時承受多個不同性質(zhì)的載荷，因而應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的情況來計算支撐桿的承載能力。Q235材料普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普板是一種鋼材的材質(zhì)。Q代表的是這種材質(zhì)的屈服極限，后面的235，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在235.0MPa左右。并會隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減?。ò搴?6.0mm，屈服強度為235.0

32、MPa；16.0mm<板厚40.0mm，屈服強度為225.0MPa；40.0mm<板厚60mm，屈服強度為215.0MPa；60.0mm<板厚100.0mm，屈服強度為205.0MPa；100.0mm<板厚150.0mm，屈服強度為195.0MPa；150.0mm<板厚200.0mm，屈服強度為185.0MPa）。由于含碳適中，綜合性能較好，強度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。鋼材的抗拉、抗壓、抗彎強度見表3.1。3.5.1支撐桿承載能力分析均布載荷直接作用于料斗上，力再傳遞到支撐臂上在這樣的情況下，支撐桿成了主要的受力部件。承受載荷的能力直接影響著整

33、個機構(gòu)的穩(wěn)定性，提高支撐桿的承載能力直接影響著抹灰機構(gòu)的提升性能。這樣就需要在設(shè)計支撐桿時，對其進行強度、剛度和穩(wěn)定性進行分析計算。表3.1 鋼材的抗拉、抗壓、抗彎強度表鋼 材抗拉、抗壓和抗彎（MPa）抗 剪（MPa）端面承壓（MPa）牌 號厚度或直徑（mm）Q235鋼16215125325>1640205120>4060200115>601001901103.5.2支撐桿受彎強度分析對支撐桿進行受力分析，根據(jù)實際的工作情況要充分考慮分析支撐桿的受彎矩的能力，尤其是當(dāng)載荷垂直作用在支撐桿上時，這時彎矩最大。為了方便計算，將ACD桿的力分解為沿桿的方向的力和垂直桿地方向的力當(dāng)計

34、算彎曲強度時選取其垂直桿方向的力進行分析。垂直支撐桿ACD的力如圖3.5。ACD桿所受的彎矩圖如圖3.6。圖3.5 垂直ACD桿分力圖圖3.6 ACD桿彎矩圖N N N N支撐桿的截面為矩形，橫截面的寬度為b=8.0mm、h=40.0mm （3.5a） （3.5b） MPa （3.5c）式中： ： 材料最大的實際應(yīng)力 ：材料許永應(yīng)力 ：桿件所受最大彎矩 ：抗彎截面系數(shù)選擇的材料為Q235，MPa>MPa所以桿ACD是安全的。下面對BCE段桿進行受力分析將BCE桿的力分解為沿桿的方向的力和垂直桿地方向的力，當(dāng)計算彎曲強度時選取其垂直桿方向的力進行分析, 垂直支撐桿BCE的力如圖3.7 圖3

35、.7 垂直BCE桿分力圖經(jīng)過計算可知N NN支撐桿ECB的截面為矩形，橫截面的寬度為b=8.0mm、h=40.0mm （3.5d） （3.5e）MPa （3.5f）式中： ： 材料最大的實際應(yīng)力 ：材料許永應(yīng)力 ：桿件所受最大彎矩 ：抗彎截面系數(shù)選擇的材料為Q235MPa>MPa，所以桿的強度符合要求是安全的。3.5.3支撐桿受壓強度分析對ACD桿進行受力分析，當(dāng)計算拉壓強度時選取其沿軸向的力進行分析,經(jīng)過計算可得ACD桿的軸向力，對于支撐桿ACD截面寬度b=8.0mm截面高度h=40.0mm。 （3.5h） （3.5i） MPa （3.5j）式中： ： 材料最大的實際應(yīng)力 ：材料許永應(yīng)

36、力 ：桿件所受力 ：桿件截面積選擇材料為Q235 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼MPa MPa所以ACD桿的軸向拉壓強度符合要求，桿ACD是安全的。下面對ECB桿進行受力分析當(dāng)計算彎曲強度時選取其沿軸向的力進行分析經(jīng)過計算可得ACD桿的軸向力，對于支撐桿ACD截面寬度b=8.0mm截面高度h=40.0mm。 （3.5k） （3.5l） MPa （3.5m）式中： ： 材料最大的實際應(yīng)力 ：材料許永應(yīng)力 ：軸向壓力 ：桿件截面積選擇材料為Q235 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼MPa MPa所以ECB桿的軸向拉壓強度符合要求，桿ECB是安全的。3.6銷軸的強度校核分析可知，對于料斗的交叉支撐桿受力最大的地方為D點和H點，所以只

37、需校核該兩處的銷軸即可，對于Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼許用剪應(yīng)力135MPa。D處銷軸直徑10mm，對其進行校核。 MPa （3.6a） 式中： ：銷軸最大剪應(yīng)力 ：銷軸許用剪應(yīng)力 ：銷軸的橫截面積當(dāng)在D處時，MPa>MPa，所以D處的銷軸強度符合要求。H處銷軸直徑10mm .0MPa （3.6b）式中： ：銷軸最大剪應(yīng)力 ：銷軸許用剪應(yīng)力 ：銷軸的橫截面積當(dāng)在H處時，MPa>MPa，所以D處的銷軸強度符合要求。所以銷軸的強度符合要求。3.7底架的強度校核底架是整個抹灰機構(gòu)的的支撐部分，當(dāng)整個抹灰機構(gòu)在上升過程中，對于底架來說，主要受到料斗灰料及支撐桿結(jié)構(gòu)的重力，力主要作用與傳動系統(tǒng)底架的

38、連接處，在計算過程中可將重心設(shè)在底架的中心位置，底架后端進行彎曲強度校核。底架的受力分析如圖3.8底架受力簡化圖所示。圖3.8 底架受力簡化圖圖3.9 底架受力彎矩經(jīng)過查找資料，對于角鋼的抗彎截面系數(shù)，查閱資料可得角鋼的抗彎截面系數(shù)為 （3.7a） （3.7b） MPa （3.7c）式中： 材料最大的實際應(yīng)力 ：材料許用應(yīng)力 ：桿件所受最大彎矩 ：抗彎截面系數(shù)MPa>MPa，所以底架的強度符合要求。3.8橫梁的強度校核橫梁與氣彈簧相連，是主要的受力部件，橫梁主要受氣彈簧給的彎曲應(yīng)力對橫梁受力進行簡化，將彈簧力簡化為集中力，作用在橫梁中間位置，當(dāng)整個抹灰機構(gòu)處于最低位置時，彈簧的作用力最大。因為橫梁選用材料為方鋼 ，截面形式如圖3.10。圖3.10 橫梁截面 （3.8a） MPa （3.8b）式中： 材料最大的實際應(yīng)力 ：材料許永應(yīng)力 ：桿件所受最大彎矩 ：抗彎截面系數(shù)MPa>MPa經(jīng)過計算橫梁的強度符合要求。3.9抹灰板銷軸