畢業(yè)設(shè)計（論文）-水泥混凝土滑模攤鋪鋪路機(jī)設(shè)計

緒論1.1課題背景及研究意義進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與人名生活水平的逐步提升，我國的公路交通事業(yè)正在以前所未有的發(fā)展速度突飛猛進(jìn)。截止到2018年底，全國公路里程數(shù)已經(jīng)達(dá)到484.65萬公里，同比2017年增長了7.31萬公里，等級在二級以上的公路里程為64.78萬公里，同比2017年增長了2.56萬公里[1]。在我國公路交通迅速發(fā)展的大形勢下，公路路面鋪設(shè)裝備的需求也在逐漸增大，需要更多的道路施工設(shè)備來滿足新規(guī)劃公路的建設(shè)需求。研究新型道路施工設(shè)備對我國公路交通發(fā)展具有重要意義。相比于瀝青混凝土材料路面，水泥混凝土材料路面具有諸多優(yōu)點：（1）水泥混凝土路面承受壓力載荷能力強(qiáng)，路面整體性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固使用壽命長；（2）水泥混凝土材料制備便捷迅速，可以就地取材就地制取，同時其施工速度快，能夠滿足道路工程的連續(xù)化建設(shè)；（3）水泥混凝土材料適應(yīng)能力強(qiáng)，抵抗重型卡車車轍能力強(qiáng)，同時水泥混凝土路面抗高溫性強(qiáng)，表面硬度受溫度影響較小。（4）工程竣工后，水泥路面后期保養(yǎng)修復(fù)方便且價格低廉，順應(yīng)國家節(jié)能減排、綠色發(fā)展的要求。由于水泥混凝土路面具有以上優(yōu)點，所以該施工材料利用率在逐漸提升，目前我國公路水泥路面比例在逐漸增大。因此，研究一種新型水泥鋪路設(shè)備對水泥路面公路建設(shè)具有深遠(yuǎn)意義。用于水泥混凝土路面鋪設(shè)工程的主要設(shè)備為水泥混凝土攤鋪機(jī)，其應(yīng)用范圍廣泛，可以用于諸多工程的建設(shè)如：公路鋪設(shè)、機(jī)場跑道鋪設(shè)、停機(jī)坪建造、河道鋪設(shè)、溝渠鋪設(shè)等，已經(jīng)成為主流水泥混凝土鋪設(shè)裝備[2-5]。隨著道路工程或其他基建要求的不斷提升，水泥混凝土攤鋪設(shè)備技術(shù)也在逐步發(fā)展與提升，進(jìn)一步完善水泥混凝土攤鋪設(shè)備技術(shù)先進(jìn)性變得迫在眉睫。水泥混凝土攤鋪機(jī)路面成型法分為定模法與滑模法，定模法為較為早期的路面?zhèn)鹘y(tǒng)成型方法，即路面模具固定在地面上，待路面完全凝固后將模具去除?；７▌t是利用攤鋪設(shè)備上自帶的設(shè)備對路面進(jìn)行成型處理，即機(jī)器攤鋪完成過后行走過后的路面完成成型，取消后期的拆模工序，大大提升了工程建設(shè)效率，節(jié)省了時間。因此，滑模法已經(jīng)成為現(xiàn)代鋪路常用方式，也是攤鋪設(shè)備一項主流發(fā)展方向，圖1-1為現(xiàn)代化水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)。圖1-1水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)具有諸多使用優(yōu)點[9]：（1）水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)自動化程度高，智能化操作水平強(qiáng)，可對工程建設(shè)過程進(jìn)行實時把控和數(shù)據(jù)反饋，大大縮短工期，提高建設(shè)效率；（2）水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)在施工中自動按照程序完成混凝土材料的螺旋布料、路面搗振、路面壓實調(diào)寬、路面磨平、表面平整等工作內(nèi)容；（3）水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)鋪設(shè)寬度大、厚度可調(diào)、表面平整且施工質(zhì)量高，可滿足大部分現(xiàn)代生產(chǎn)要求與施工標(biāo)準(zhǔn)。因此，水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)具有極其可觀的發(fā)展前景與研究意義。綜上所述，在我國大力發(fā)展公路交通事業(yè)，公路系統(tǒng)緊鑼密鼓積極籌備建設(shè)的大環(huán)境下，水泥混凝土滑模攤鋪設(shè)備的研究具有重要價值和深遠(yuǎn)的意義，一種新型水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計同樣具有重要的研究價值。1.2水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)國內(nèi)外研究動態(tài)水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)在進(jìn)行工程建設(shè)時具有：施工生產(chǎn)效率高、施工建設(shè)路面質(zhì)量好、施工自動化程度高、施工參數(shù)調(diào)節(jié)性好等優(yōu)點，以上優(yōu)點使得其成為現(xiàn)代化高水平水泥路面施工設(shè)備中的佼佼者，成為現(xiàn)代化水泥路面施工設(shè)備制造商大力發(fā)展的新設(shè)備之一。經(jīng)過研究者多年的深入研究與創(chuàng)新研制，水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)技術(shù)已經(jīng)得到了顯著發(fā)展，創(chuàng)新研究成果也在逐漸問世，相信在不久的將來，新型的更具現(xiàn)代化的設(shè)備也會應(yīng)運而生。1.2.1國外研究動態(tài)國外在水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的研制上起步較早，發(fā)展速度較快。美國公路路面使用水泥混凝土材料的比例高，其對水泥攤鋪機(jī)的研究起步最早，使用率在全世界也比例最高。上世紀(jì)60年代，美國在軌道式水泥混凝土攤鋪機(jī)基礎(chǔ)之上，改進(jìn)研發(fā)出世界上首臺水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)。與此同時蘇聯(lián)、比利時和日本等國的研究機(jī)構(gòu)也相繼研發(fā)出具有不同使用功能特性、先進(jìn)性生產(chǎn)技術(shù)的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)[10]。目前，水泥混凝土攤鋪機(jī)有多種使用形式：輪胎移動式、軌道移動式、滑模移動式等。其中滑模移動式水泥混凝土攤鋪機(jī)為主流發(fā)展形式。水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)不僅可以攤鋪不同寬度、厚度參數(shù)的施工路面，也可以在公路路緣、河道、溝渠、機(jī)場等特殊區(qū)域進(jìn)行施工建設(shè)，其施工區(qū)域多樣性，功能復(fù)雜性得到廣泛的關(guān)注。圖1-2、1-3、1-4分別為水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)在鋪設(shè)隔離帶、公路路緣、溝渠時作業(yè)圖。圖1-2水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)鋪設(shè)隔離帶圖1-3水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)鋪設(shè)路緣石日本在20世紀(jì)50年代初期研制出水泥混凝土攤鋪機(jī)用于水泥路面的建設(shè)，隨著攤鋪機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，攤鋪機(jī)鋪設(shè)寬度逐漸增寬。為加快道路施工進(jìn)程，日本于1969年引進(jìn)了鋪設(shè)寬度為2.5m-7.5m的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)。隨后經(jīng)過不斷技術(shù)交流與創(chuàng)新，研究者陸續(xù)研發(fā)了鋪設(shè)寬度、厚度更大，鋪設(shè)效率更高的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)。圖1-4水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)鋪設(shè)溝渠美國一些基建裝備制造企業(yè)在19世紀(jì)40年代就已經(jīng)研制出高效率的水泥攤鋪設(shè)備，經(jīng)過20多年的發(fā)展，在60年代一些公司研制的履帶式水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)已經(jīng)在多個領(lǐng)域如高速公路、機(jī)場跑道、停機(jī)坪的建設(shè)中應(yīng)用廣泛。到20世紀(jì)90年代中期，研究人員開發(fā)出配備有先進(jìn)傳力桿的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)，該傳力桿插入器可由計算機(jī)自動控制插入過程。當(dāng)今世界范圍內(nèi)，歷史悠久且聞名的水泥混凝土滑模生產(chǎn)設(shè)計公司有許多，美國境內(nèi)的主要有：GOMACO高馬克公司、CMI建筑機(jī)械公司、C&Z佳馳公司、德國Wirtgen維特根公司、美國Power-Curbers力霸公司、比利時SGME公司等[11]。其中生產(chǎn)的大型水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)產(chǎn)品的攤鋪寬度可以達(dá)到21m，攤鋪厚度可以達(dá)到800mm，每小時水泥混凝土鋪設(shè)量可以達(dá)到900m3/h。攤鋪機(jī)行進(jìn)系統(tǒng)分為二履帶或四履帶機(jī)構(gòu)，均可實現(xiàn)180°旋轉(zhuǎn)作業(yè)，能夠進(jìn)行穩(wěn)定行駛。使用智能化電-液控制系統(tǒng)進(jìn)行操作控制，系統(tǒng)既可以可確保攤鋪精度和靈活性，又能體現(xiàn)出其操作的便捷性。表1-1為國際企業(yè)水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)主要參數(shù)介紹[12]。如今國外水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)融合了高科技、多功能、高生產(chǎn)率等特點于一身，廣泛用于高速公路、機(jī)場跑道、停機(jī)坪等領(lǐng)域。水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)擁有廣泛應(yīng)用發(fā)展前景，在歐美發(fā)達(dá)國家公路施工新材料的發(fā)展趨勢下，水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)會擁有更大的國際市場應(yīng)用發(fā)展前景。表1-1國際企業(yè)水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)部分參數(shù)國籍公司名稱型號攤鋪寬度極值(m)攤鋪厚度極值(mm)攤鋪能力極值(m3/min)功率(kW)質(zhì)量(t)美國CMI公司SF751.51323.710210SF1753.72542.810512SF2509.83564.015316SF3509.861021.521643SF45011.661014.221850SF55015.26102829851高馬克公司GP15004.93553.510712.7GP20007.63554.614515.4GP25009.75086.021622.6GP350012.85087.832533.6GP500015.25089.243059.7力霸公司5700B-860-374.58700-1100-49.25.5德國維特根公司SP5006.0300-12320SP8509.0400-14944比利時SGME公司M5505.03005.09012M8508.545017.022030M150015.050035.0300521.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀與國外發(fā)達(dá)國家相比我國科研技術(shù)水平較低，在水泥混凝土攤鋪機(jī)的研發(fā)領(lǐng)域我國起步較晚，對攤鋪設(shè)備的研究以及技術(shù)的開發(fā)性工作開始于上個世紀(jì)70年代中期。我國研究學(xué)者最早開發(fā)出一種“水泥混凝土路面鋪筑機(jī)組”，該設(shè)備主要應(yīng)用在修建機(jī)場跑道與停機(jī)坪的工作領(lǐng)域。在20世紀(jì)80年代后期，為了加快對我國重點公路水泥路面的修筑進(jìn)度，相關(guān)公路施工部門開始從國外引進(jìn)軌道式、滑模式攤鋪機(jī)械設(shè)備。相關(guān)部門有河北省公路建設(shè)局、上海市公路工程建設(shè)公司、浙江省公路建設(shè)局、山東省路橋建設(shè)公司、江蘇省公路建設(shè)局等。直到上個世紀(jì)90年代初期，我國的路政建設(shè)部門及相關(guān)設(shè)備研制企業(yè)才開始注重對國外先進(jìn)水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)利用。90年代中期，國家相關(guān)部門對滑模式水泥混凝土攤鋪機(jī)進(jìn)行科研立項并調(diào)撥專門學(xué)者進(jìn)行重點研究，從立項發(fā)展至今日，我國學(xué)者已經(jīng)取得較為矚目的成績。表1-2為國內(nèi)水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的相關(guān)參數(shù)[13]。表1-2國產(chǎn)水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)部分參數(shù)公司名稱型號攤鋪寬度極值(m)攤鋪厚度極值(mm)攤鋪能力極值(m3/min)功率(kW)質(zhì)量(t)建設(shè)機(jī)械有限公司HTH900094001830042黃河工程機(jī)械公司HTH7509.7400-18035鎮(zhèn)江路面機(jī)械公司1220MAXI-PAL9.7400-12319郴州筑路機(jī)械廠HTH50005400-11818截止目前，我國相關(guān)企業(yè)部門已經(jīng)可以獨立制造用于各種領(lǐng)域的水泥混凝土滑模攤鋪設(shè)備，但是仍然與國際先進(jìn)水平存在相當(dāng)?shù)牟罹啵饕蚴俏覈诤诵募夹g(shù)領(lǐng)域存在落后技術(shù)，對一些核心部件的加工制造存在瓶頸依賴進(jìn)口，國外技術(shù)對我國形成部分封鎖等。但是，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們與國際先進(jìn)技術(shù)的差距會逐漸減少。1.3水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)發(fā)展趨勢及應(yīng)用現(xiàn)狀1.3.1水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)發(fā)展趨勢為確保水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)能夠高效完成工程任務(wù)，施工現(xiàn)場需要滿足多種生產(chǎn)要求和攤鋪機(jī)工藝參數(shù)。具體要求有以下幾點[14]：（1）保證攤鋪機(jī)行進(jìn)路線上路面基層的強(qiáng)度和平整程度，去除石塊等雜物對設(shè)備的影響，使得攤鋪機(jī)能夠平穩(wěn)順暢行進(jìn)并穩(wěn)定的實施攤鋪作業(yè)；（2）合理調(diào)控攤鋪機(jī)兩側(cè)擠壓板夾角，在確保擠壓力足夠的情況下考慮水泥路面的攤鋪質(zhì)量與表面平整程度；（3）充分考慮鋪筑基層面的起伏程度，合理調(diào)整水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)磨平裝置的磨平壓力，避免對水泥路面平整性產(chǎn)生影響；（4）水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的搗振機(jī)構(gòu)要求較嚴(yán)格，要確保搗振棒的數(shù)量、間距、角度、振動頻率等諸多因素。（5）嚴(yán)格控制水泥混凝土材料的水分含量，水分含量過高則不利于路面的攤鋪成型，水分含量過低則會加大設(shè)備負(fù)荷，工程后期易產(chǎn)生開裂；（6）合理使用工程施工基線，對其進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范與參考，防止產(chǎn)生路面攤鋪彎曲不合規(guī)范等錯誤，以免延誤工期造成不必要的損失。隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新進(jìn)步，電子、信息、液壓等先進(jìn)技術(shù)逐漸嶄露頭角且發(fā)展迅速，新興技術(shù)為水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的研究注入了新鮮血液，使其著智能化、自動化方向穩(wěn)步發(fā)展。新的科技發(fā)明成果如機(jī)電液一體化技術(shù)、智能傳感遠(yuǎn)程操控技術(shù)等的加入，使得新型攤鋪設(shè)備發(fā)生質(zhì)的提升。具有先進(jìn)創(chuàng)新水平的新型水泥滑模攤鋪機(jī)可以實現(xiàn)自動化混凝土材料的螺旋布料、路面搗振、路面壓實調(diào)寬、路面磨平、表面平整等工作內(nèi)容，大大提高了工程建設(shè)效率，縮短了工期，使得基礎(chǔ)設(shè)施假設(shè)速度得到質(zhì)的飛躍。市場需求量大，使用要求也在不斷提升，水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)仍然需要進(jìn)一步深入研究并改進(jìn)創(chuàng)新，其主流發(fā)展趨勢為：（1）攤鋪模型種類數(shù)量需要拓寬，對攤鋪產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)一，做到一致性系列化程度。使得水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)攤鋪類型范圍更廣，適應(yīng)建設(shè)領(lǐng)域更多，滿足更多種施工要求。或者集多種攤鋪功能與一機(jī)，具有同時進(jìn)行多種攤鋪作業(yè)的功能。（2）進(jìn)一步完善水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的細(xì)節(jié)研究，使之成為一套高精度的施工設(shè)備。加入更加先進(jìn)的傳感器功能或者其他操作控制系統(tǒng)，使得水泥攤鋪作業(yè)更加規(guī)范化、精確化。鋪設(shè)出的水泥路面質(zhì)量與平整性更加優(yōu)良，鋪設(shè)作業(yè)自動化程度更高。（3）公路建設(shè)要求逐漸提升，建設(shè)規(guī)模逐漸增大，水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的攤鋪作業(yè)能力正在經(jīng)受嚴(yán)格考驗，現(xiàn)有發(fā)展趨勢推動者攤鋪機(jī)設(shè)計朝著更加大型化、高效化方向發(fā)展。為了滿足日益增長的建設(shè)需求，逐漸出現(xiàn)了許鋪設(shè)寬度、厚度、效率更高的攤鋪設(shè)備。攤鋪設(shè)備朝著大型高效化方向逐步發(fā)展。1.3.2水泥滑模攤鋪機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀我國公路運輸事業(yè)正在以前所未有的速度飛速發(fā)展，公路建設(shè)任務(wù)逐漸加重，水泥混凝土滑模攤鋪設(shè)備的需求逐漸增大。隨著水泥攤鋪設(shè)備的逐漸應(yīng)用，以往的人力為主的施工方式已經(jīng)逐漸被社會所淘汰，取而代之的是自動化機(jī)械式施工方式。水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)這一現(xiàn)代化鋪路設(shè)備大大縮短了工程工期，提高工作效率的同時仍能保證道路路面施工質(zhì)量，所以水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代路面施工鋪設(shè)工程之中，其使用的先進(jìn)技術(shù)對我國公路建設(shè)具有重要意義[15]。對比目前市場上現(xiàn)有的各種類型的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)設(shè)備，現(xiàn)有設(shè)備均可具有一定的先進(jìn)性，且每種設(shè)備都有其特別的功能屬性，不同類型的裝置價錢也差距較大，也往往存在一定的缺陷：（1）設(shè)備驅(qū)動形式單一?，F(xiàn)有水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)設(shè)備中使用過多液壓驅(qū)動機(jī)構(gòu)，由于需要過多液壓伺服泵站，導(dǎo)致設(shè)備整體體積較大，不利于某些特殊場合的施工作業(yè)要求。液壓驅(qū)動能量傳遞效率較低，對能源耗散量較大，經(jīng)濟(jì)性較差。（2）運動形式較為單一。現(xiàn)有水泥混凝土攤鋪機(jī)設(shè)備運動形式較為單一，往往只能實現(xiàn)前進(jìn)后退等單調(diào)功能，無法實現(xiàn)實時延地形進(jìn)行轉(zhuǎn)向，或者原地轉(zhuǎn)向作業(yè)，設(shè)備不具有靈活性，影響道路施工進(jìn)程。（3）設(shè)備龐大價格昂貴。技術(shù)先進(jìn)的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)設(shè)備往往附加伺服設(shè)備較多，設(shè)備整體較為龐大，耗費能源量巨大，不利于小型路段的攤鋪作業(yè)。而且進(jìn)口價格較為昂貴，財政上負(fù)擔(dān)能力有限，不利于引進(jìn)使用。綜上所述，研制出一種結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)、便于控制且價格適中的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)設(shè)備尤為重要，需要選取合適的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，恰當(dāng)簡便的活動機(jī)構(gòu)，并且符合道路施工要求，滿足工程施工技術(shù)要求，對水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的設(shè)計具有極大指導(dǎo)意義。1.4課題研究的主要內(nèi)容第一章主要內(nèi)容為：闡述課題研究背景以及研究意義，翻閱文獻(xiàn)資料了解水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以及研究現(xiàn)有水泥攤鋪設(shè)備，并進(jìn)行橫向?qū)Ρ?。研究水泥混凝土滑模攤鋪設(shè)備特點，為設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。第二章主要內(nèi)容為：水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)整體設(shè)計方案介紹,介紹了水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)施工現(xiàn)場工藝規(guī)范與設(shè)計要求；介紹本設(shè)計水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)整體布局及部分設(shè)計參數(shù)。第三章主要內(nèi)容為：機(jī)架裝置的結(jié)構(gòu)組成、各部件尺寸參數(shù)設(shè)計計算和電機(jī)、減速器等標(biāo)準(zhǔn)件選?。凰嗷炷谅┒奋囇b置的結(jié)構(gòu)組成、各部件尺寸參數(shù)設(shè)計計算、電機(jī)選用。第四章主要內(nèi)容為：水泥螺旋布料裝置的結(jié)構(gòu)組成、各部件尺寸參數(shù)設(shè)計計算、電機(jī)選用；水泥搗振裝置的結(jié)構(gòu)組成、齒輪箱及部件參數(shù)設(shè)計計算、電機(jī)選用；水泥磨平裝置的結(jié)構(gòu)組成、各部件尺寸參數(shù)設(shè)計計算、電機(jī)選用；水泥平整裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)計算。第二章水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)整體設(shè)計方案介紹2.1水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)設(shè)計規(guī)范2.1.1施工現(xiàn)場工藝規(guī)范與要求為確保水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)能夠高效完成工程任務(wù)，施工現(xiàn)場需要滿足多種生產(chǎn)工藝規(guī)范要求，具體要求有以下幾點：保證攤鋪機(jī)行進(jìn)路線上路面基層的強(qiáng)度和平整程度，去除石塊等雜物對設(shè)備的影響，使得攤鋪機(jī)能夠平穩(wěn)順暢行進(jìn)并穩(wěn)定的實施攤鋪作業(yè)；合理調(diào)控攤鋪機(jī)兩側(cè)擠壓板夾角，在確保擠壓力足夠的情況下考慮水泥路面的攤鋪質(zhì)量與表面平整程度；充分考慮鋪筑基層面的起伏程度，合理調(diào)整水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)磨平裝置的磨平壓力，避免對水泥路面平整性產(chǎn)生影響；水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的搗振機(jī)構(gòu)要求較嚴(yán)格，要確保搗振棒的數(shù)量、間距、角度、振動頻率等諸多因素。嚴(yán)格控制水泥混凝土材料的水分含量，水分含量過高則不利于路面的攤鋪成型，水分含量過低則會加大設(shè)備負(fù)荷，工程后期易產(chǎn)生開裂；（6）合理使用工程施工基線，對其進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范與參考，防止產(chǎn)生路面攤鋪彎曲不合規(guī)范等錯誤，以免延誤工期造成不必要的損失。2.1.2設(shè)計規(guī)范與要求對于水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計需要遵循一定的設(shè)計規(guī)范與要求，部分設(shè)計要求如下：（1）攤鋪機(jī)應(yīng)有適當(dāng)?shù)淖灾厍屹|(zhì)量分布均勻。水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)需要其質(zhì)量分布均勻才能進(jìn)行穩(wěn)定行進(jìn)實施攤鋪動作，若質(zhì)量分布不均勻，則會影響輪部受力平衡，容易發(fā)生打滑現(xiàn)象，對穩(wěn)定作業(yè)產(chǎn)生影響。（2）設(shè)備操縱控制臺應(yīng)簡潔明了方便操控。攤鋪設(shè)備進(jìn)行鋪路作業(yè)時需要進(jìn)行許多參數(shù)設(shè)置，以便對各項裝置進(jìn)行規(guī)范作業(yè)操作，設(shè)備的操作控制臺應(yīng)當(dāng)簡潔明了便于操作者實施自動化控制，提升作業(yè)效率。（3）攤鋪機(jī)應(yīng)具有較強(qiáng)作業(yè)能力。所設(shè)計的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)應(yīng)具備較強(qiáng)的作業(yè)能力，滿足設(shè)計要求所適應(yīng)的施工作業(yè)，選取適宜功率發(fā)電機(jī)組，可以使得設(shè)備運行穩(wěn)定可靠、操作簡便、動力強(qiáng)勁，能夠適應(yīng)現(xiàn)場惡劣條件。（4）攤鋪機(jī)應(yīng)具備合適驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)行駛機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)獨立轉(zhuǎn)向，行駛機(jī)構(gòu)互相配合可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向、等角度轉(zhuǎn)向等操作作業(yè)。（5）攤鋪機(jī)具備優(yōu)良攤鋪能力。設(shè)備對水泥混凝土的鋪設(shè)作業(yè)完成效果應(yīng)當(dāng)優(yōu)良，路面應(yīng)當(dāng)材料分布均勻，內(nèi)部不能出現(xiàn)疏松裂紋等缺陷，凝固后表面不可出現(xiàn)裂紋，鋪設(shè)厚度應(yīng)當(dāng)均勻一致，從而確保路面質(zhì)量。（6）設(shè)備應(yīng)具備水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)。水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)所鋪設(shè)路面應(yīng)當(dāng)平整，達(dá)到工程要求平整度，鋪設(shè)作業(yè)過程中應(yīng)當(dāng)自動調(diào)節(jié)水平系統(tǒng)，使得路面平衡度精度得到精確把控。2.2水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)整體布局及參數(shù)2.2.1水泥攤鋪機(jī)整體布局現(xiàn)代工程施工建設(shè)中水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)種類繁多，組成結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但也存在大同小異現(xiàn)象。一般水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)基本由：動力提供系統(tǒng)、傳動機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、行進(jìn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、水泥材料布料系統(tǒng)、材料搗振系統(tǒng)、路面磨平系統(tǒng)、機(jī)架系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)、輔助附加系統(tǒng)等組成。水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的設(shè)計需要考慮多種因素，比如說施工要求、設(shè)備造價、設(shè)備經(jīng)濟(jì)性能、耐用性、安全性、操作便捷性等多種要求。對于本課題中水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的設(shè)計，在滿足施工作業(yè)要求的前提下，對設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，確定各部分裝置分布情況，以滿足質(zhì)量分布均勻要求。設(shè)計自動行進(jìn)裝置、水泥自動螺旋布料裝置、水泥自動搗振裝置、水泥路面磨平裝置、側(cè)面擠壓調(diào)寬裝置、表面自動平整裝置等。所有自動裝置相互配合協(xié)作，使得水泥攤鋪作業(yè)能夠保質(zhì)保量完成。圖2-1為新型水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)三維模型。圖2-1新型水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)三維模型2.2.2水泥攤鋪機(jī)部分參數(shù)水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)主要設(shè)計參數(shù)有：混凝土攤鋪寬度極值、混凝土攤鋪厚度極值、攤鋪機(jī)行進(jìn)速度、攤鋪機(jī)工作能力極值、攤鋪機(jī)功率、整機(jī)質(zhì)量等。表2-1為現(xiàn)有水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)部分參數(shù)。表2-1現(xiàn)有水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)部分參數(shù)機(jī)型序號攤鋪寬度極值(m)攤鋪厚度極值(mm)行進(jìn)速度(m/min)工作能力(m3/min)功率(kW)質(zhì)量(t)1155335352005228.545051716030311.64505252503043381516075155005352005268.6610510.23005079.835655.91051288.535054.524048本研究所設(shè)計的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)部分設(shè)計參數(shù)見表2-2。設(shè)備整機(jī)功率由各部分功率之和組成，計算方法見下式：(2-1)式中，Pz為設(shè)備總功率，(kW)Pw為工作裝置功率，(kW)Pr為行進(jìn)裝置功率，(kW)Pf為輔助裝置功率，(kW)表2-2水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)設(shè)計參數(shù)項目名稱鋪設(shè)寬度極值(m)鋪設(shè)厚度極值(mm)行進(jìn)速度范圍(m/min)工作能力(m3/min)功率(kW)質(zhì)量(t)數(shù)值53503~514175142.3水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)工作原理本研究所設(shè)計的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的原理簡圖如圖2-2所示，該攤鋪機(jī)設(shè)備由行進(jìn)驅(qū)動裝置、機(jī)架結(jié)構(gòu)、水泥混凝土存儲漏斗車、混凝土螺旋布料裝置、水泥混凝土搗振裝置、水泥路面磨平裝置、側(cè)面擠壓調(diào)寬裝置、水泥表面平整輥裝置等組成。1-行進(jìn)驅(qū)動裝置；2-機(jī)架結(jié)構(gòu)；3-水泥混凝土存儲漏斗車；4-混凝土螺旋布料裝置；5-水泥混凝土搗振裝置；6-水泥路面磨平裝置；7-側(cè)面擠壓調(diào)寬裝置；8-水泥表面平整輥裝置圖2-2水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)原理簡圖實施水泥混凝土攤鋪作業(yè)時，水泥混凝土存儲漏斗車用于臨時存儲鋪路材料，且可以在軌道上自行移動，漏斗開口可以自行打開關(guān)閉。水泥混凝土由漏斗車漏下后利用螺旋布料器裝置將水泥聚攏并均勻分布，然后水泥搗振裝置進(jìn)行搗振，去除混凝土中的氣泡，使得路面內(nèi)部更加致密。水泥路面磨平裝置將路面磨平，側(cè)面壓實調(diào)寬裝置對鋪設(shè)路面的側(cè)面進(jìn)行壓制成型，也可用于調(diào)整路面寬度。最后平整輥裝置將水泥路面表面進(jìn)一步處理，完成攤鋪作業(yè)。行進(jìn)驅(qū)動裝置控制整個設(shè)備的前進(jìn)后退工作。第三章水泥滑模攤鋪機(jī)行進(jìn)及輔助裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1機(jī)架裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.1機(jī)架裝置結(jié)構(gòu)組成水泥混凝土攤鋪機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)三維模型圖如圖2-3所示，機(jī)架結(jié)構(gòu)由鋼板經(jīng)過焊接制造，相應(yīng)位置留有螺栓孔用于固定各項配套裝置。機(jī)架系統(tǒng)配備有輪胎、驅(qū)動電機(jī)、減速器等驅(qū)動裝置。1-驅(qū)動電機(jī)；2-二級齒輪減速器；3-小皮帶輪；4-前車軸；5-傳動皮帶；6-大皮帶輪；7-輪胎；8-機(jī)架裝置；圖3-1機(jī)架裝置結(jié)構(gòu)三維圖機(jī)架裝置的設(shè)計應(yīng)當(dāng)能夠承載設(shè)備質(zhì)量，上面裝配的行進(jìn)裝置應(yīng)當(dāng)使得整體設(shè)備穩(wěn)定前進(jìn)，所選擇的驅(qū)動電機(jī)能夠滿足負(fù)荷要求。機(jī)架裝置由驅(qū)動電機(jī)、二級齒輪減速器、大皮帶輪、前車軸、傳動皮帶、小皮帶輪、輪胎、機(jī)架裝置組成。機(jī)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動設(shè)備整體進(jìn)行運動。3.1.2機(jī)架裝置相關(guān)部件設(shè)計選用機(jī)架裝置的設(shè)計尺寸為：長度7米、寬度5.2米、高度0.9米。車輪直徑為55厘米；前車軸長度為5.4米，最大直徑為10厘米。驅(qū)動電機(jī)參數(shù)見表3-1，二級齒輪減速器參數(shù)見表3-2，大小皮帶輪設(shè)計尺寸參數(shù)見表3-3。皮帶傳動大帶輪為小帶輪的2倍，皮帶傳動比為2。表3-1驅(qū)動三相異步電動機(jī)參數(shù)項目類型型號廠家功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩額定電流參數(shù)Y160L-4上海創(chuàng)新15kW1460r/min2.2kN30.3A表3-2二級齒輪減速器參數(shù)項目類型型號傳動類型減速比效率參數(shù)JZQ250齒輪傳動480.94表3-3皮帶輪尺寸參數(shù)表帶輪類型大徑(mm)內(nèi)孔(mm)厚度(mm)槽型大皮帶輪1085035A型小皮帶輪542624A型3.1.3減速器相關(guān)參數(shù)計算圖3-2為電機(jī)與減速器工作原理簡圖，減速器減速比為48，為二級圓柱齒輪減速器。圖3-2電機(jī)與減速器工作原理簡圖總傳動比i總=48，電機(jī)轉(zhuǎn)速n電機(jī)=1460r/min。計算各級傳動比計算第一級齒輪傳動比：第一級齒輪傳動比i1選取為8。計算第二級齒輪傳動比第二級齒輪傳動比i2為6。（2）計算各軸轉(zhuǎn)速：軸一轉(zhuǎn)速：n1=n電機(jī)=1460r/min；軸二轉(zhuǎn)速：軸三轉(zhuǎn)速：（3）總傳動效率計算：聯(lián)軸器效率：η1=0.99；齒輪傳動效率：η2=0.97；軸承效率：η3=0.98。本減速器共使用聯(lián)軸器2個，齒輪傳動2對，軸承4對。所以總傳動效率為：η總=η12η22η34=0.992×0.972×0.984=0.85。（4）齒輪材料及處理選擇小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為240±10HBS，大齒輪材料為45鋼，正火，硬度為200±10HBS，二者材料硬度差為40HBS。精度等級選用8-7-7級精度。大齒輪為鍛造結(jié)構(gòu)，小齒輪為模鍛。（5）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計輸出軸尺寸圖如圖3-3所示，其裝配方案為：右端，大齒輪、套筒、左端軸承、調(diào)整墊片、端蓋依次從軸的右端向左安裝；左端，左端軸承、調(diào)整墊片、端蓋、密封圈、聯(lián)軸器依次從軸的左端向右安裝。尺寸設(shè)計準(zhǔn)則為：當(dāng)直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時，直徑變化值要大些。軸上安裝傳動零件的軸段長度是由所裝零件的輪轂寬度決定的，而輪轂寬度一般是和軸的直徑有關(guān)，確定了直徑，即可確定輪轂寬度。軸的端面與零件端面應(yīng)留有距離L，以保證零件端面與套筒接觸起到軸向固定作用，一般可取L=（1~3）mm。圖3-3輸出軸尺寸圖圖3-4為中間軸尺寸圖，其裝配方案為：左端，小齒輪、套筒、左端軸承、調(diào)整墊片、端蓋依次從軸的左端向右安裝；右端，大齒輪、套筒、右端軸承、調(diào)整墊片、端蓋依次從軸的右端向左安裝。尺寸設(shè)計準(zhǔn)則同上。鍵類型尺寸的選擇鍵的選擇，根據(jù)軸徑和軸的長度選擇鍵，這里都選擇普通平鍵輸入軸：聯(lián)軸器段軸徑18，選鍵尺寸為6×6×25中間軸：大齒輪配合段軸徑35，選鍵尺寸為10×8×25，小齒輪配合段軸徑32，選鍵尺寸為10×8×56輸出軸：大齒輪配合段軸徑46，選鍵尺寸為14×9×40聯(lián)軸器段軸徑35，選鍵尺寸為10×8×453.2水泥存儲漏斗車結(jié)構(gòu)設(shè)計3.2.1漏斗車裝置結(jié)構(gòu)組成圖3-4為水泥混凝土存儲漏斗車的三維圖，水泥混凝土存儲漏斗車由漏斗車輪、漏斗車驅(qū)動電機(jī)、倉口開關(guān)驅(qū)動電機(jī)、水泥漏斗、漏斗車支架組成，起到水泥混凝土材料運輸和暫時保存的作用，有利于攤鋪機(jī)連續(xù)作業(yè)的進(jìn)行，對進(jìn)行攤鋪作業(yè)時水泥混凝土材料對設(shè)備的沖擊起到緩沖作用。1-漏斗車輪；2-漏斗車驅(qū)動電機(jī)；3-倉口開關(guān)驅(qū)動電機(jī)；4-水泥漏斗；5-漏斗車支架圖3-4水泥混凝土存儲漏斗車三維圖3.2.2漏斗車裝置部件設(shè)計選用漏斗車框架尺寸為：長度5米、寬度2米、高度1.7米，可承載水泥混凝土體積為12.5立方米。漏斗車采用伺服電機(jī)驅(qū)動，漏斗倉口開閉使用伺服電機(jī)。伺服電機(jī)選取原則為：（1）具備合適轉(zhuǎn)矩，用來滿足轉(zhuǎn)動裝置的阻力以及負(fù)載；（2）調(diào)速范圍較廣，可以實現(xiàn)高精度低速平穩(wěn)運行；（3）具有良好的快速響應(yīng)能力，可以適應(yīng)多樣的速度變化；（4）電機(jī)負(fù)載特性優(yōu)良，過載能力好，抗沖擊能力強(qiáng)。參照以上原則加之計算，驅(qū)動伺服電機(jī)選取型號及參數(shù)見表3-4，漏斗倉口開閉驅(qū)動伺服電機(jī)選取型號及參數(shù)見表3-5。表3-4驅(qū)動伺服電機(jī)參數(shù)屬性名稱屬性值伺服電機(jī)型號130SG-M20015廠家北京時代超群額定功率(kW)3.0額定電壓(V)220額定電流/A13.5額定轉(zhuǎn)速(r/min)1500轉(zhuǎn)矩(N·m)20質(zhì)量(kg)17.9表3-5倉口開閉伺服電機(jī)參數(shù)屬性名稱屬性值伺服電機(jī)型號130SG-M10010廠家北京時代超群額定功率(kW)1.0額定電壓(V)220額定電流/A6額定轉(zhuǎn)速(r/min)2500轉(zhuǎn)矩(N·m)10質(zhì)量(kg)11.5第四章水泥攤鋪機(jī)工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1水泥螺旋布料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)4.1.1水泥螺旋布料裝置結(jié)構(gòu)組成水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)所使用的的水泥布料器多使用螺旋葉片式，一般固定安裝在設(shè)備整個工作區(qū)域的前方，其軸線與路面平行。本設(shè)計中使用水泥螺旋布料裝置進(jìn)行水泥材料的攤布，其距地面高度可以使用液壓缸進(jìn)行調(diào)整，由驅(qū)動電機(jī)、聯(lián)軸器、端蓋1、軸承、端蓋、螺旋布料器輥、端蓋3、軸承支座組成。圖4-1為水泥螺旋布料裝置三維圖。驅(qū)動電機(jī)；2-聯(lián)軸器；3-端蓋1；4-軸承；5-端蓋2；6-螺旋布料器輥；7-端蓋3；8-軸承支座圖4-1水泥螺旋布料裝置三維圖實施布料工作時，可以根據(jù)水泥混凝土的分布情況，通過操作驅(qū)動電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)來驅(qū)動螺旋布料輥使得水泥材料分布均勻。工作中，螺旋布料器輥的三分之二應(yīng)該在水泥材料之中，其兩側(cè)液壓缸可調(diào)節(jié)輥子距材料的距離，同時螺旋布料裝置能對水泥混凝土材料起到攪拌作用。4.1.2水泥螺旋布料裝置設(shè)計參數(shù)水泥螺旋布料輥安裝在兩端軸承制作中，驅(qū)動電機(jī)通過聯(lián)軸器連接在螺旋布料輥一側(cè)。所選驅(qū)動三相異步電動機(jī)型號參數(shù)見表4-1。螺旋布料器相關(guān)參數(shù)計算：（1）螺旋布料器生產(chǎn)率計算：對水泥螺旋布料裝置進(jìn)行計算需要對生產(chǎn)率進(jìn)行計算，螺旋布料裝置生產(chǎn)率計算公式為[16]：（4-1）其中，Q為螺旋布料裝置生產(chǎn)率，m3/minλ為總物料堆積比例，取0.3QM為攤鋪機(jī)生產(chǎn)率，m3/minρ為混凝土密度，t/m3本設(shè)計中水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的工作能即攤鋪生產(chǎn)率為：14m3/min，代入計算式（4-1）中可得到螺旋布料裝置生產(chǎn)率Q為168kg/s。螺旋布料器驅(qū)動功率計算：需要計算出螺旋布料裝置的驅(qū)動功率以便進(jìn)行電機(jī)的選擇，螺旋布料裝置驅(qū)動功率計算公式為[17]：（4-2）其中，為直接輸送混凝土系數(shù)，取值0.6Q為螺旋布料裝置生產(chǎn)率，m3/minB為裝置工作寬度，mw為材料阻力系數(shù)，取值4η為系統(tǒng)傳動效率，取值0.9g為重力加速度，取9.8m/s2經(jīng)過計算得到螺旋布料裝置的功率為1.97kW。表4-1驅(qū)動三相異步電動機(jī)參數(shù)項目類型型號廠家功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩額定電流參數(shù)Y100L1-4上海創(chuàng)新2.2kW1420r/min2.3kN5A4.2水泥搗振裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)4.2.1水泥搗振裝置結(jié)構(gòu)組成水泥搗振裝置三維圖如圖4-2所示，水泥搗振裝置由水泥搗振裝置支架、水泥搗振棒、傳動軟軸、傳動齒輪箱、聯(lián)軸器、驅(qū)動電機(jī)組成。水泥搗振棒內(nèi)部振動工作時一般有兩種驅(qū)動方式：電驅(qū)動形式和液壓驅(qū)動形式。電驅(qū)動形式搗振棒原理為將驅(qū)動電機(jī)的動力和轉(zhuǎn)動通過連接軟軸傳遞給搗振棒芯部的偏心軸振動機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動使得偏心塊高速轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使得搗振棒產(chǎn)生高頻振動。液壓驅(qū)動形式搗振棒原理為利用液壓泵產(chǎn)生的液壓油壓力，通過液壓閥塊的處理驅(qū)動振搗棒芯部的偏心塊高速轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生搗振棒的高頻振動，工作中通過控制液壓油的流量大小來調(diào)控振搗棒工作振動頻率。兩種驅(qū)動形式的水泥振搗棒在市場上目前均有較為成熟的產(chǎn)品。液壓驅(qū)動水泥搗振棒設(shè)計制造成本較高，且需要配套液壓泵站設(shè)備。但由于其可以通過調(diào)整液壓油流量的方法來調(diào)控振動頻率，目前在以液壓動力為主驅(qū)動的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)上應(yīng)用廣泛。電驅(qū)動水泥搗振棒價格相對較為便宜，在建筑、路橋施工工程中應(yīng)用也較為廣泛，但是驅(qū)動電機(jī)多為交流電機(jī)，其轉(zhuǎn)動速度調(diào)控較為困難，因此震動頻率的調(diào)控也受到限制，所以目前在大型化水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)應(yīng)用較少。經(jīng)過電驅(qū)動搗振棒的不斷創(chuàng)新研究，出現(xiàn)了可以利用變頻器來調(diào)整異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速的技術(shù)，所以本文設(shè)計研究采用電驅(qū)動搗振棒，利用變頻器調(diào)控電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)整搗振棒的工作中振動頻率變化。1-水泥搗振裝置支架；2-水泥搗振棒；3-傳動軟軸；4-傳動齒輪箱；5-聯(lián)軸器；6-驅(qū)動電機(jī)圖4-2水泥搗振裝置三維圖4.2.2水泥搗振裝置設(shè)計參數(shù)由于振動頻率接近混凝土料的固有振動頻率時會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，此時的振動效果是最佳的。但因為混凝土料是多種材料的混合料組合而成，所以固有頻率很難確定，因此在實際的工作實踐中還是憑借經(jīng)驗來選定振搗棒的振動頻率。參考國內(nèi)外現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品的振搗棒的相關(guān)參數(shù)和考慮到本文中攤鋪機(jī)的攤鋪寬度5m的相關(guān)數(shù)據(jù)，本文中在5m的攤鋪寬度上按一定距離布置11組搗振棒。搗振棒相關(guān)參數(shù)見表4-2。表4-2搗振棒相關(guān)參數(shù)電機(jī)型號Y2-90S-2電機(jī)功率1.5電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)2840搗振棒型號ZN24振動頻率(Hz)200振動幅度(mm)1.25搗振棒直徑(mm)70搗振棒長度(mm)5334.2.3水泥搗振裝置齒輪箱設(shè)計參數(shù)圖4-3為水泥搗振裝置齒輪箱的三維模型圖。1-齒輪箱上蓋；2-齒輪箱箱體；3-齒輪箱下蓋；4-軸承；5-齒輪軸圖4-3水泥搗振裝置齒輪箱三維圖為了節(jié)省成本，水泥搗振裝置的驅(qū)動電機(jī)只使用一個，但是為了將電機(jī)的轉(zhuǎn)動分配到各個搗振棒，需要設(shè)計一個齒輪箱裝置將電機(jī)的轉(zhuǎn)動進(jìn)行分配，，齒輪箱裝置由齒輪箱上蓋、齒輪箱箱體、齒輪箱下蓋、軸承、傳動齒輪軸組成。為了將電機(jī)轉(zhuǎn)動同步傳遞給十一根搗振棒，選取十二個相同模數(shù)、齒數(shù)的齒輪組成齒輪傳動系統(tǒng)，因為齒數(shù)相同所以傳遞到各個齒輪軸的轉(zhuǎn)速相同。齒輪箱下端蓋設(shè)置有連接軟軸配合裝置，通過連接軟軸電機(jī)的轉(zhuǎn)動就被傳遞到搗振棒。這樣設(shè)計既可以做到節(jié)省電機(jī)成本，又可以將電機(jī)的轉(zhuǎn)動等速傳遞給各個搗棒。所使用的齒輪軸尺寸參數(shù)見圖4-4，具體設(shè)計參數(shù)見表4-3。圖4-4齒輪軸尺寸參數(shù)簡圖表4-3齒輪軸參數(shù)表模數(shù)齒數(shù)齒寬壓力角齒頂高系數(shù)變位系數(shù)22638mm20°104.2.4水泥搗振棒原理水泥搗振棒內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)見圖4-5，水泥搗振棒由搗振棒上端蓋、螺栓、螺母、搗振棒外殼、偏心軸、軸承等組成。進(jìn)行搗振工作時，由連接軟軸將電機(jī)提供的轉(zhuǎn)動和動力傳遞給偏心軸，偏心軸高速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生高頻振動，進(jìn)而對水泥進(jìn)行搗振作業(yè)。使用了兩個軸承對偏心軸進(jìn)行軸線固定，偏心軸高速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生高頻的振動，對軸承的磨損較大，軸承為其中的易損件。選用兩個軸承使得偏心軸定位更加穩(wěn)定，且互相分擔(dān)受力，較小磨損，提高使用時間。1-搗振棒上端蓋；2-螺栓；3-搗振棒外殼；4-偏心軸；5-軸承圖4-5搗振棒三維圖4.3水泥磨平裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)4.3.1水泥磨平裝置結(jié)構(gòu)組成水泥磨平裝置結(jié)構(gòu)三維圖如圖4-6所示，該磨平裝置主要由行走伺服電機(jī)、行走電機(jī)支架、上支架、端蓋、軸承、軸、皮帶輪、皮帶、轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機(jī)、聯(lián)軸器、升降液壓缸、下支架、磨平扇組成。1-行走伺服電機(jī)；2-行走電機(jī)支架；3-上支架；4-端蓋；5-軸承；6-軸；7-皮帶輪；8-皮帶；9-轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機(jī)；10-聯(lián)軸器；11-升降液壓缸；12-下支架；13-磨平扇圖4-6水泥磨平裝置結(jié)構(gòu)三維圖磨平作業(yè)時，豎直方向上的液壓缸能夠調(diào)整磨平裝置高度，行走伺服電機(jī)可以驅(qū)動裝置進(jìn)行水平方向上的移動。各個磨平軸之間通過皮帶相連接，中部驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)磨平扇工作。4.3.2水泥磨平裝置設(shè)計參數(shù)水泥磨平裝置水平行走驅(qū)動電機(jī)選用伺服電機(jī)，其具體參數(shù)見表4-4，水泥磨平扇驅(qū)動電機(jī)選用三相異步電動機(jī)，具體參數(shù)見表4-5。表4-4水平行走伺服電機(jī)參數(shù)屬性名稱屬性值伺服電機(jī)型號130SG-M10010廠家北京時代超群額定功率(kW)1.0額定電壓(V)220額定電流/A6額定轉(zhuǎn)速(r/min)2500轉(zhuǎn)矩(N·m)10質(zhì)量(kg)11.5表4-5驅(qū)動三相異步電動機(jī)參數(shù)項目類型型號廠家功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩額定電流參數(shù)Y100L1-4上海創(chuàng)新2.2kW1420r/min2.3kN5A4.3.3水泥磨平裝置傳動軸設(shè)計參數(shù)圖4-7為水泥磨平裝置傳動軸尺寸參數(shù)圖，此傳動軸為兩端對稱結(jié)構(gòu)，從中線分開兩端尺寸參數(shù)相同，表4-6為傳動軸具體尺寸參數(shù)表。軸頭兩端有和電機(jī)軸、磨平扇向固定的鍵槽，軸中部兩側(cè)有與皮帶輪固定的鍵槽。表4-7為選用皮帶輪的尺寸參數(shù)表。圖4-7水泥磨平裝置傳動軸尺寸參數(shù)圖表4-6轉(zhuǎn)動主軸詳細(xì)參數(shù)第一段第二段第三段第四段第五段第六段長度/mm80165450482直徑/mm283035384840表4-7皮帶輪尺寸參數(shù)表帶輪類型大徑(mm)內(nèi)孔(mm)厚度(mm)槽型皮帶輪1085035A型4.4水泥平整裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)4.4.1水泥平整裝置結(jié)構(gòu)組成水泥平整輥裝置結(jié)構(gòu)三維圖如圖4-8所示，該裝置由平整輥支架、端蓋、軸承、平整輥組成，工作時裝置可以使用液壓缸進(jìn)行自動升降，保證平整輥下端接觸水泥路面表面，對路面的平整性進(jìn)行進(jìn)一步的壓力作業(yè)，保證路面平整性精度。1-平整輥支架；2-端蓋；3-軸承；4-平整輥圖4-8水泥表面平整輥裝置4.4.2水泥平整裝置設(shè)計參數(shù)水泥平整輥裝置不需要驅(qū)動系統(tǒng)輔助，靠液壓缸調(diào)整裝置高度，平整輥的滾動接觸使得路面平整度更高。平整輥的直徑為250mm，整個輥長度為4.8m。平整輥兩端安裝在平整輥支架中，利用兩端軸承進(jìn)行支撐，使用平整輥兩端的端蓋進(jìn)行軸向固定。

總結(jié)現(xiàn)代公路交通事業(yè)正在飛速發(fā)展，水泥路面鋪設(shè)裝備需求量在逐漸增大，水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)以其特有的鋪設(shè)優(yōu)勢占據(jù)了市場主流地位。許多企業(yè)和單位都在對水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)進(jìn)行著深入的研究。本課題專注于對新型水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計；通過查閱大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)，進(jìn)行總結(jié)，以及聯(lián)系實踐應(yīng)用，進(jìn)行了一系列的設(shè)計步驟，做出大量的基礎(chǔ)性的研究，并且取得的相當(dāng)成功的結(jié)果，所以，主要的研究成果如下所示：本文根據(jù)前人學(xué)者的大量研究，以及市場上現(xiàn)有設(shè)備的設(shè)計缺陷與不足之處，設(shè)計出了一種具有新型創(chuàng)新性應(yīng)用裝置于一體的水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)。（1）首先，了解水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，深入了解新的設(shè)計要求與市場需求，并結(jié)合當(dāng)今工程建設(shè)中的難解問題，設(shè)計出一種新型水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)，結(jié)合各種設(shè)計要求對攤鋪機(jī)中各個機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件尺寸參數(shù)合理優(yōu)化設(shè)計。（2）然后，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)的確定，開始設(shè)計傳動結(jié)構(gòu)。由于水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，驅(qū)動裝置采用三相異步電動機(jī)、二級齒輪減速器、皮帶輪、皮帶相互結(jié)合的驅(qū)動方式。創(chuàng)新設(shè)計了水泥螺旋布料裝置、水泥搗振裝置、水泥表面磨平裝置、側(cè)面擠壓成型調(diào)寬裝置、水泥平整輥裝置等。（3）所設(shè)計的水泥螺旋布料裝置由三相異步電動機(jī)驅(qū)動，通過調(diào)節(jié)液壓缸實現(xiàn)設(shè)備的上下移動，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)水泥混凝土的攪拌與均勻布料。水泥搗振裝置由電機(jī)驅(qū)動，通過齒輪箱將轉(zhuǎn)動分配到各個齒輪軸，并通過連接軟軸驅(qū)動偏心式搗振棒進(jìn)行水泥搗振作業(yè)，通過調(diào)節(jié)液壓缸可調(diào)節(jié)搗振裝置高度。所設(shè)計的水泥表面磨平裝置在進(jìn)行磨平作業(yè)時，豎直方向上的液壓缸能夠調(diào)整磨平裝置高度，行走伺服電機(jī)可以驅(qū)動裝置進(jìn)行水平方向上的移動。各個磨平軸之間通過皮帶相連接，中部驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)磨平扇工作。水泥平整輥裝置無需驅(qū)動系統(tǒng)，對鋪設(shè)的水泥路面進(jìn)行最終完善作業(yè)，通過液壓缸可調(diào)節(jié)其距路面的高度，靠平整輥的滾動提升路面的平整性精度。（4）最后，通過計算和分析，得出一系列部件尺寸參數(shù)，并在三維軟件