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題 目 室內(nèi)墻壁自動抹灰機(jī)設(shè)計
學(xué) 院
專業(yè)班級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)教師
年 月 日
摘 要
本論文設(shè)計的是一種自動抹灰機(jī)，文中簡要概述了抹灰機(jī)目前的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢。對產(chǎn)品進(jìn)行了方案的確定，按照機(jī)械設(shè)計的一般步驟，計算并設(shè)計了抹灰機(jī)上的主要零部件。設(shè)計中對減速器和工作零部件均進(jìn)行了必要的校核計算。抹灰機(jī)的抹灰裝置主體結(jié)構(gòu)采用門架安裝的方式，底部固定在底盤上，此部分結(jié)構(gòu)主要包括門架、抹灰裝置和傳動裝置。其中抹灰裝置和傳動裝置與門架分別固定在兩個不同的底座上。抹灰裝置上的底座是固定在一起的，這樣可以構(gòu)成一個固定的整體，在進(jìn)行抹灰工作時可以整體上升和下降。而門架固定的底盤是拖車式的。動力和傳動裝置主要由電動機(jī)、減速器、皮帶及帶輪、聯(lián)軸器、鋼絲繩、螺旋軸、卷筒等主要部件組成。
關(guān)鍵詞：抹灰裝置，減速器，傳動裝置
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Abstract
This paper is a kind of automatic plastering machine, this paper briefly summarizes the current development status and trend of plastering machine. Of the scheme is determined according to the general procedure of mechanical design, calculation and the design of the main components of plastering machine. In the design of the reducer and the working parts are carried out the necessary check calculation.Plastering device of the main structure of plastering machine adopts gantry mounting means and fixed at the bottom of the chassis, this part of the structure mainly includes door frame, plastering device and a driving device. The plastering device and a driving device and the door frame are respectively fixed on two different base. The plastering device on the base is fixed together to form a fixed overall, in plaster work can overall rise and fall. The fixed chassis is a trailer.The power and transmission device is mainly composed of an electric motor, a reducer, a belt and a belt wheel, a shaft coupling, a steel wire rope, a spiral shaft, a drum and other main parts.
Key words：plastering device, speed reducer, transmission device
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
目 錄 3
第一章 緒論 5
1.課題背景及意義 5
2.抹灰機(jī)的研究現(xiàn)狀 5
3.抹灰機(jī)面臨的問題及發(fā)展趨勢 6
3.1抹灰機(jī)工作特點 6
3.2抹灰機(jī)適用范圍 6
第二章 總體方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計 7
1.總體結(jié)構(gòu)方案 7
2.具體結(jié)構(gòu)及功能實現(xiàn) 7
2.1輸料裝置 7
2.2抹灰裝置 8
2.3工作過程 11
3.自動抹灰機(jī)特點 11
第三章 工作裝置零部件的設(shè)計計算 13
1.抹灰裝置電動機(jī)的選擇 13
1.1卷揚軸的輸出功率Pw： 13
1.2傳動裝置的總效率： 13
1.3電機(jī)所需的工作功率： 13
1.4確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 13
1.5確定電動機(jī)的型號 14
2.電機(jī)皮帶的設(shè)計 14
2.1求計算功率Pc 14
2.2選V帶型號 14
2.3求大小帶輪基準(zhǔn)直徑 14
2.4驗算帶速.......................................................................................................15
2.5計算V帶基準(zhǔn)長度和中心距a 15
2.6驗算小帶輪包角 15
2.7求V帶根數(shù)z 15
2.8求作用在帶輪軸上的壓力 15
第四章 減速器設(shè)計 17
1.傳動比的分配及轉(zhuǎn)速校核 17
2.減速器各軸轉(zhuǎn)速，功率，轉(zhuǎn)矩的計算 17
2.1各軸轉(zhuǎn)速 17
2.2各軸的輸入功率 17
2.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩 18
3.蝸輪蝸桿設(shè)計 18
3.1選擇材料 18
3.2按齒面接觸疲勞強度計算進(jìn)行設(shè)計 18
3.3蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸確定 19
3.4校核齒根彎曲疲勞強度 20
3.5求蝸桿圓周速度并校核效率 21
3.6計算蝸桿傳動主要尺寸 21
3.7蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21
3.8熱平衡校核 22
4.蝸桿軸的設(shè)計 22
4.1扭矩初算軸徑 22
4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
5.輸出軸的設(shè)計計算 23
5.1輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩： 24
5.2求作用在蝸桿上的力 24
5.3初步確定軸徑的最小直徑 24
5.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 24
5.5精度校核軸的疲勞強度 27
6.標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 29
6.1滾動軸承的選擇 29
6.2鍵連接的選擇及校核計算 29
第五章 輸料裝置零部件的設(shè)計計算 31
1.底座軸的校核 31
2.輸料電動機(jī)的選擇 31
2.1傳動裝置的總效率η總： 31
2.2電動機(jī)所需的工作功率： 31
2.3確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 31
2.4確定電動機(jī)的型號 32
3.聯(lián)軸器選擇 32
4.螺旋軸選擇 32
4.1螺旋軸的功率Pw： 32
4.2 軸的疲勞強度安全系數(shù)校核 33
第六章 總結(jié) 35
參考文獻(xiàn) 36
第一章 緒論
1.課題背景及意義
在建筑工程中，墻面的的抹灰工程是一項工作量很大，且質(zhì)量要求嚴(yán)格的工程。然而墻體抹灰這一項工作到目前為止主要還是通過人的手工操作來完成的，人工操作又存在許多不足，抹灰質(zhì)量也難以得到保證,因此手工抹灰已越來越不能適應(yīng)當(dāng)代建筑行業(yè)發(fā)展需求。為解決手工抹灰所面臨的問題,提高施工效率和質(zhì)量,減輕工人負(fù)擔(dān),要求我們必須設(shè)計一款能代替手工的機(jī)械式抹灰機(jī)，來實現(xiàn)手工抹灰的機(jī)械化操作。我國人口眾多，住房面積在世界處于首位，再加上其他建筑需要，所以抹灰機(jī)市場前景巨大，對于我國建筑行業(yè)的發(fā)展也有極其重要的意義。因此抹灰機(jī)的研制對我國有巨大經(jīng)濟(jì)和社會效益。
2.抹灰機(jī)的研究現(xiàn)狀
目前，市場上銷售的抹灰機(jī)械一般由兩部分組成：一部分是抹灰機(jī)；另一部分配套設(shè)備。國內(nèi)抹灰機(jī)械的研制主要集中在抹灰機(jī)部分，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(jī)的專利分析，我國抹灰機(jī)的研制現(xiàn)狀可歸納為以下幾個方面：
（1）根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和抹灰裝置的操縱方式，抹灰機(jī)一般可分為兩種：
一類是手持式抹灰機(jī)，其特點是抹灰裝置沒有固定安裝在抹灰機(jī)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。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(jī)械式抹灰機(jī)，這類機(jī)器的特點是將抹灰裝置安裝在機(jī)器的立柱或門架上，而立柱或門架則固定在底盤上，整臺機(jī)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。
（2）根據(jù)公布的專利，抹灰裝置可分為兩種：
一類是旋轉(zhuǎn)盤式抹灰裝置，它借助于旋轉(zhuǎn)的抹灰盤將來自灰漿管的灰漿壓到墻壁上，并予以抹平。這類抹灰裝置的驅(qū)動方式有：電動機(jī)——軟軸式、油馬達(dá)式、氣馬達(dá)式和壓縮空氣式直接葉輪工作等四種，以上的四種形式的抹灰裝置結(jié)構(gòu)都過于復(fù)雜。
另一類是平移式抹灰裝置，它是借助于移動的抹灰板將來自灰漿管的灰漿抹到墻壁上并予以抹平，抹灰板和板體之間沒有相對的移動，其結(jié)構(gòu)相對簡單。
抹灰機(jī)械的傳動方式多采用液壓傳動，如液壓多功能抹灰機(jī)，其抹灰的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動、上下升降、水平移動和灰漿泵的驅(qū)動都采用液壓傳動。屋面抹灰機(jī)除旋轉(zhuǎn)盤式抹灰裝置本身的驅(qū)動采用電動機(jī)—軟軸外，其他傳動都采用液壓傳動。
3.抹灰機(jī)面臨的問題及發(fā)展趨勢
通過在使用中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在市場上的抹灰機(jī)存在許多缺點:采用手持式抹灰機(jī)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(jī)械式抹灰機(jī)。但是現(xiàn)有的機(jī)械式抹灰機(jī)存在平整度和表面光澤度達(dá)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(jī)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)平整度和表面光澤度達(dá)不到國家規(guī)定要求的問題。為了解決上述問題，現(xiàn)特研制設(shè)計一款新型的自動抹灰機(jī)。
3.1抹灰機(jī)工作特點
特點：快、好、省。
（1）、自動抹灰機(jī)它抹灰的速度快，每分鐘可抹灰4平方米左右，比人工抹灰快得多。
（2）、它所抹出的墻面平整度垂直度能達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，附著力好,粘結(jié)力強,絕不會出現(xiàn)空鼓、空殼現(xiàn)象，所抹的墻面質(zhì)量好。
（3）、省工、省力、省料。抹刷中沒有落地灰，不要搭腳手架，節(jié)省了建筑架子的費用，體現(xiàn)了一個省字。
3.2抹灰機(jī)適用范圍
自動抹灰機(jī)是居民樓、辦公樓、地面硬化的民房室內(nèi)立墻抹灰的理想設(shè)備。可抹得墻體有：水泥墻、磚混墻、空心墻、輕體磚墻、免燒磚墻等。適用的灰有：白沙灰、石粉、水泥粉、發(fā)泡沙漿、干粉沙漿、石膏等。抹灰厚度5mm以下，抹墻高度5m以下都可以使用[13]。
第二章 總體方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.總體結(jié)構(gòu)方案
總體設(shè)計方案如下圖2-1：
圖2-1抹灰機(jī)的總體結(jié)構(gòu)
1.輸料器電動機(jī) 2.減速器 3.離合器 4.圓形輸料筒 5.螺旋輸送器 6.底座
7.支架鋼管 8.卷揚繩 9.抹灰裝置 10.可調(diào)節(jié)支撐
2.具體結(jié)構(gòu)及功能實現(xiàn)
抹灰機(jī)的整體結(jié)構(gòu)由圖2-1和2-2可得，此次設(shè)計的墻面抹灰機(jī)有底盤、灰漿輸送裝置、門架機(jī)構(gòu)和抹灰裝置組成，主要包括兩部分：第一部分是灰漿輸送裝置，作用是用來輸送灰漿；第二部分是抹灰裝置，作用是進(jìn)行抹灰作業(yè)。自動抹灰機(jī)的這兩部分是分開的，兩者之間是通過輸料管連接的。
2.1輸料裝置
帶有地面行走輪的槽鋼固定著底板和各機(jī)構(gòu)，輸料器底盤上有電動機(jī)，電動機(jī)與減速器，接著與聯(lián)軸器，然后與輸料筒相連接構(gòu)成灰漿輸送裝置。輸料裝置中的各部件裝配在底座上，底座主要起固定零件和支撐作用。底座設(shè)計成簡易小拖車的形式，前邊配有拉桿孔，因為設(shè)計的小拖車是純機(jī)械式的，所以設(shè)計拉桿孔方便對小拖車進(jìn)行拖拉。其簡易結(jié)構(gòu)如圖2-2：
圖2-2 機(jī)底座
1.輪軸支撐板 2.底輪 3.輪軸支撐板 4.輪軸 5底架槽鋼 6.拉桿孔
由圖2-1可知從右到左主要的工作部件是電動機(jī)、減速器、離合器、螺旋輸料器。在工作時，當(dāng)輸料器電機(jī)啟動后，按要求配置的灰漿就從送料口送到輸料機(jī)內(nèi)，再由輸料機(jī)內(nèi)的螺旋輸送器通過旋轉(zhuǎn)將灰漿擠壓到末端出料口處，并經(jīng)過輸料管送達(dá)抹灰裝置上的圓型抹灰斗中，以此來實現(xiàn)灰漿輸送。
這樣設(shè)計與以往的抹灰機(jī)不同之處在于把料斗單獨隔離出來，通過輸料機(jī)進(jìn)行灰漿輸送,這一工作主要是通過電機(jī)帶動輸料筒中的螺旋輸料器來實現(xiàn)的。這一裝置主要是考慮到了抹灰機(jī)的特點，抹灰機(jī)工作時候是不需要移動灰漿輸送機(jī)的，這樣可以定點輸送灰漿，不需要和普通抹灰機(jī)那樣隨時運灰。這樣可以節(jié)省人力和物力，在一定程度上提高效率。同時對于抹灰裝置的設(shè)計及總體設(shè)計都是有利的。
2.2抹灰裝置
圖2-3為此次設(shè)計的抹灰機(jī)主體結(jié)構(gòu)中的抹灰裝置部分。墻面抹灰就是通過抹灰裝置實現(xiàn)的。具體結(jié)構(gòu)如圖2-3和圖2-4 ：
圖2-3 抹灰裝置結(jié)構(gòu)圖
1.抹灰斗 2.螺旋軸 3.螺旋柱帶輪 4．電機(jī) 5.皮帶 6.減速器
7.卷揚帶輪8.卷揚軸
圖2-4 抹灰板側(cè)面圖
抹灰機(jī)的抹灰裝置主體結(jié)構(gòu)采用門架安裝的方式，底部固定在底盤上，此部分結(jié)構(gòu)主要包括門架、抹灰裝置和傳動裝置。其中抹灰裝置和傳動裝置與門架分別固定在兩個不同的底座上。抹灰裝置上的底座是固定在一起的，這樣可以構(gòu)成一個固定的整體，在進(jìn)行抹灰工作時可以整體上升和下降。而門架固定的底盤是拖車式的。
門架是由兩根鋼管和方管橫梁構(gòu)成的。鋼管是抹灰機(jī)工作時抹灰裝置和傳動裝置上下滑行的軌道，適應(yīng)高度為2米?4米。在進(jìn)行移動時，如果需要抹灰的墻面高度較高時，每側(cè)支架可分兩節(jié)套管組成，通過這樣的方式可以增加抹灰的高度，提高抹灰效率。橫梁上兩邊各有一個固定的滑輪，鋼絲繩穿過滑輪后通過電機(jī)帶動的卷揚筒提升抹灰裝置。橫梁的作用是，在抹灰機(jī)工作時頂住房屋頂端固定住門架結(jié)構(gòu)。橫梁和鋼管在搬運或者不用時可以拆分放置， 這樣不但可以減小抹灰機(jī)的體積，而且運送起來方便，快捷，省時省力。
門架固定在底盤上，而底盤與灰漿輸送裝置底盤基本相同，但是考慮到抹灰時穩(wěn)定性的要求，底盤上會有螺紋支撐桿。根據(jù)實際工作要求，在抹灰時，上下墻面灰的厚度應(yīng)保持一致，這就要求有一個機(jī)構(gòu)固定底板，使其與墻面的距離保持不變，螺紋支撐桿就是起的這個作用。在具體工作時，底盤與墻體保持一定的距離，且是水平放置的，其水平移動是通過人力拖動實現(xiàn)的。底盤也是由方槽鋼構(gòu)成。在使用時鋼管插入底盤上的與鋼管所對應(yīng)的孔中。由于采用自上而下抹灰方式，在確定好底盤位置后，固定好底盤，先讓抹灰上升，到達(dá)頂部后再下降進(jìn)行抹灰。不需要和以前自下而上工作方式需要多次重復(fù)移動底座。
此次設(shè)計的抹灰裝置是灰頭和灰斗一體圓型封閉式的，這樣可以保重在電機(jī)停掉時由于其封閉性，可以防止灰漿外漏，灰斗是抹灰機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在從上到下抹灰時，抹灰采用攪灰、壓灰、抹灰方式來實現(xiàn)抹灰動作。工作部件還有螺旋軸，其主要作用在工作時通過攪灰、圧灰把灰漿壓到墻壁上，螺旋軸的轉(zhuǎn)動是通過電機(jī)帶動卷揚軸，通過皮帶連接帶動螺旋軸帶輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)抹灰，通過這個抹灰動作，可以使灰漿結(jié)合更緊密，抹灰質(zhì)量更好。同時抹灰裝置之所以這樣設(shè)計主要是考慮到墻面抹灰的壓實效果和采用自上而下的抹灰方式。其他工作部件還有抹平板、耐壓橡膠板，而根據(jù)對墻面平整度和光澤度的要求，對抹平板的粗糙度也是有要求的，以達(dá)到施工要求。
動力和傳動裝置主要由電動機(jī)、減速器、皮帶及帶輪、聯(lián)軸器、鋼絲繩、螺旋軸、卷筒等主要部件組成。電機(jī)產(chǎn)生的動力經(jīng)減速器和皮帶傳動裝置減速后，一方面帶動螺旋軸旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)抹灰，另一方面通過卷筒工作，帶動鋼絲繩經(jīng)門架上方的橫梁上的滑輪帶動整個抹灰裝置沿著鋼管移動。動力系統(tǒng)中取消了液壓系統(tǒng)，也無氣動系統(tǒng)，這樣設(shè)計是考慮到這些系統(tǒng)中本身存在不穩(wěn)定因素，不利于提高抹灰質(zhì)量。在傳動系統(tǒng)中，電機(jī)和螺旋軸的連接是通過皮帶實現(xiàn)的，皮帶傳遞動力比較安全，如果突然負(fù)載過大，皮帶可以通過打滑起到保護(hù)電機(jī)作用，使電機(jī)不至于因負(fù)載過大而燒毀。
2.3工作過程
操作程序即為：本機(jī)定位→開機(jī)→自動上升→終端自動停機(jī)→開啟輸料器、下落抹灰→到達(dá)底端→更換位置。
由操作程序可知，先將抹灰機(jī)械搬運到施工現(xiàn)場，根據(jù)裝配要求裝配各個工作部件，然后把組裝好的抹灰機(jī)放置于待抹灰的墻邊，并且讓帶有抹灰板的一側(cè)靠近墻壁，并將輸料機(jī)等放置在比較合適的位置，并連接好輸灰管。通過水平找準(zhǔn)等，確定底座位置并固定好。接通傳動裝置中電動機(jī)的電源，通過電動機(jī)帶動皮帶輪和減速器帶動卷筒工作，鋼絲繩繞過滑輪組牽拉升降架，并帶動抹灰裝置沿立柱向上移動，但此時抹灰裝置不工作抹灰，當(dāng)?shù)竭_(dá)頂端時停止。然后使電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動卷揚軸反向轉(zhuǎn)動，此時抹灰裝置自上而下運動，抹灰斗開始進(jìn)行抹灰作業(yè)。同時接通輸料器和輸料裝置的電動機(jī)電源，在螺旋輸送器的旋轉(zhuǎn)壓力的作用下將灰漿均勻的通過灰漿輸送管輸送到抹灰裝置上的灰斗中，灰斗中的螺旋軸旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)和輸料器的壓力把灰斗中的灰抹到墻面上，灰斗上端的抹灰板則將新抹的灰壓平。當(dāng)抹灰裝置運行到抹灰機(jī)底部時一次抹灰作業(yè)結(jié)束，關(guān)掉所有工作電源。松開固定裝置，然后通過人力將抹灰機(jī)橫向移動到下一個工位繼續(xù)工作，如此復(fù)循環(huán)作業(yè)。
3.自動抹灰機(jī)特點
該自動抹灰機(jī)適用于高度為2米?4米的墻壁的各種灰漿的墻體抹灰。經(jīng)過以往試驗表明，把灰漿由噴涂的工作方式改為直接抹灰的方式節(jié)約了成本，提高了效率，且降低了勞動強度，提高了抹灰質(zhì)量。由于抹灰裝置螺旋軸的作用，使灰漿更加好的抹到墻體上，無論采用何種灰漿幾乎都不會出現(xiàn)灰漿在墻體上聚集的現(xiàn)象，使墻體表面的光整度更好。作業(yè)時，抹灰裝置除上部即刮板與墻體有一定距離外 ，這個距離就是灰層的厚度，其他部分都與墻體形成密封的空間。輸料器供給的灰漿通過輸灰管進(jìn)人封閉的灰斗，并可保持一定的壓力，同時在與螺旋軸的聯(lián)合作用下使灰漿與墻體充分親合。隨著抹灰裝置的自上而下運動，抹灰裝置的上部刮板將輸料器不斷提供的灰漿壓在墻體上形成密實灰層。如此抹灰方式形成的灰層與墻體結(jié)合性好，干燥后不易形成“空鼓”，或脫落，且因為采用自上而下的抹灰方式，在施工過程中落地灰也極為有限。抹灰時間要比自下而上工作方式花費的少，但抹灰效率更高。在電機(jī)所需要的功率方面，由于自上而下抹灰方式往上移動時灰斗是空的，所以所需要的電機(jī)功率也相對較低，進(jìn)一步節(jié)約了成本。
自動抹灰機(jī)采用自上而下抹灰工作方式、且同時灰斗是高壓封閉，采用反向螺旋分流處理技術(shù)，使抹灰機(jī)的抹灰力度更強，灰漿的結(jié)合力更好。采用卷筒帶動鋼絲繩傳動方式避免了因液壓傳動而產(chǎn)生的不穩(wěn)定現(xiàn)象，保證了機(jī)械傳動的平穩(wěn)性和抹灰的平穩(wěn)性，提高了墻面抹灰的表面質(zhì)量及其光整度。抹灰斗由電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，內(nèi)設(shè)螺旋軸使灰漿能夠攪拌均勻，且與沒有螺旋軸單純靠擠壓的抹灰裝置相比抹灰層密度和表面質(zhì)量有很大提高。與同類型抹灰機(jī)相比該新型抹灰機(jī)用灰漿輸料器代替人工供給添送灰漿，使其抹灰效率更高，也真正實現(xiàn)了機(jī)械自動化。
第三章 工作裝置零部件的設(shè)計計算
1.抹灰裝置電動機(jī)的選擇
1.1卷揚軸的輸出功率Pw：
1.2傳動裝置的總效率：
查機(jī)械設(shè)計手冊效率取：帶傳動：0.95
軸承:0.99 滾筒：0.99
求減速器的效率η=0.97
1.3電機(jī)所需的工作功率：
Po 1=Pw1/傳動裝置總效率
取電動機(jī)的工況系數(shù)為k=1.1
電動機(jī)的額定功率Pm=1.1Po
所以Pm= 1.26kW
查表后，選擇電動機(jī)的額定功率為1.5kW
1.4確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速
電動機(jī)轉(zhuǎn)速為
帶傳動的傳動比，減速器選擇為一級蝸輪蝸桿減速器其傳動比范圍為
取減速器的傳動比為
電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：根據(jù)功率及傳動比
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750，1000，1500r/min三種。
總傳動比=滿載轉(zhuǎn)速/工作機(jī)轉(zhuǎn)速
1.5確定電動機(jī)的型號
表3—1 電動機(jī)型號
電動機(jī)型號
額定功率
電動機(jī)轉(zhuǎn)速
r/min
同步轉(zhuǎn)速
滿載轉(zhuǎn)速
Y100L-6
1,5
1000
940
Y90L-4
1.5
1500
1400
Y90S-2
1.5
3000
2840
綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和總傳動比，選擇型號為的Y90L-4電動機(jī)。
2.電機(jī)皮帶的設(shè)計
2.1求計算功率Pc
假設(shè)減速器每天工作12個小時，則查表得工作情況系數(shù)
則功率
2.2選V帶型號
選擇普通V帶，根據(jù)Pc, 。查文獻(xiàn)[2]教材圖8-11知該點位于A區(qū)內(nèi)，故選擇A型
2.3求大小帶輪基準(zhǔn)直徑
為了節(jié)省設(shè)計帶輪的種類，盡量少的使用帶輪的種類，在設(shè)計一級帶傳動和二級帶傳動時，我們小帶輪使用一種，大帶輪使用一種，使設(shè)計盡量簡單省材料。
由教材表8-5和表8-8，，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑，則求的
2.4驗算帶速
，在5-25m/s范圍內(nèi)，合適。
2.5計算V帶基準(zhǔn)長度和中心距a
初步選取中心距
取
則帶長
查文獻(xiàn)[2]教材表8-2，取
實際中心距
2.6驗算小帶輪包角
，合適
2.7求V帶根數(shù)z
由，查文獻(xiàn)[2]教材表8-4a，V帶基本額定功率
則傳動比，查文獻(xiàn)[2]教材表8 -4b，
由,查文獻(xiàn)[2]表8 —2得,由查文獻(xiàn)[2]表13-7得
故，取2根
2.8求作用在帶輪軸上的壓力
由，則單根V帶初拉力
作用在軸上的壓力
第四章 減速器設(shè)計
1.傳動比的分配及轉(zhuǎn)速校核
采用一級蝸輪蝸桿減速器減速并且要求自鎖，當(dāng)要求自鎖時，且蝸輪的齒數(shù)要求大于29，
所以蝸輪軸的轉(zhuǎn)速
所以齒輪的直徑 (式4-1)
取齒輪分度圓直徑為63mm，模數(shù)m=6.3，齒數(shù)為31
則實際蝸輪轉(zhuǎn)速 (式4-2)
傳動比
取
則蝸輪的實際轉(zhuǎn)速為
檢驗轉(zhuǎn)速誤差
轉(zhuǎn)速誤差，合乎要求。
2.減速器各軸轉(zhuǎn)速，功率，轉(zhuǎn)矩的計算
2.1各軸轉(zhuǎn)速
蝸桿軸
蝸輪軸
2.2各軸的輸入功率
蝸桿軸
蝸輪軸
2.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩
計算電動機(jī)軸的輸入轉(zhuǎn)矩
蝸桿軸
蝸輪軸
表4-1各傳動參數(shù)
運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果列于下表：
參數(shù) 軸名
電動機(jī)軸
蝸桿軸
蝸輪軸
轉(zhuǎn)速n/（r/min）
2840
2840
91.61
輸入功率P/kW
1.5
1.46
0.58
輸入轉(zhuǎn)矩T/（N·M）
5.04
4.89
58.09
傳動比i
1
31
效率η
0.97
0.397
3.蝸輪蝸桿設(shè)計
3.1選擇材料
蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC。
蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。
3.2按齒面接觸疲勞強度計算進(jìn)行設(shè)計
根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計進(jìn)行計算，先按齒面接觸疲勞強度計算進(jìn)行設(shè)計，再校對齒根彎曲疲勞強度。由式[2]11-10， 傳動中心距
(1)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T
按Z=1,估取，有
(式4-3)
(2)確定載荷系數(shù)K
因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數(shù)；由表[2]11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動載系；則
(式4-4)
(3)確定彈性影響系數(shù)
因選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有
(4)確定接觸系數(shù)
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和中心距a的比值，可查到
(5)確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度＞45HRC，可從表[2]11-7中查蝸輪的基本許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (式4-5)
壽命系數(shù) (式4-6)
則 (式4-7)
(6)計算中心距
(式4-8)
因要求自鎖，所以取a=160mm,由 i=31，則從表11-2中查取模數(shù)m=4，蝸桿分度圓直徑d1=71mm
可查，由于＜，即以上算法有效。
3.3蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸確定
(1)蝸桿
軸向尺距 直徑系數(shù)
齒頂圓直徑 齒根圓直徑
分度圓導(dǎo)程角 蝸桿軸向齒厚
(2)蝸輪
蝸輪齒數(shù), 變位系數(shù)
驗算傳動比i= 這時傳動比誤差=3.3%, 是允許的
蝸輪分度圓直徑 式4-18)
喉圓直徑
齒根圓直徑
咽喉母圓半徑
圖4.1 蝸輪簡圖
3.4校核齒根彎曲疲勞強度
(式4-9)
當(dāng)量齒數(shù) (式4-10)
根據(jù) 可查得齒形系數(shù)。
螺旋角系數(shù) (式4-11)
許用彎曲應(yīng)力
查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù) (式4-12)
(式4-13)
(式4-14)
彎曲強度是滿足的。
3.5求蝸桿圓周速度并校核效率
(式4-15)
已知；；與相對滑動速度有關(guān)。
(式4-16)
從表中用差值法查得： 代入式中，得大于原估計值。因此不用重算。
3.6計算蝸桿傳動主要尺寸
傳動比i=31、蝸桿頭數(shù)Z1=1、蝸輪齒數(shù)Z2=31
蝸桿導(dǎo)程角
得
蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q
取
蝸輪分度圓直徑
中心距
(式4-17)
取整數(shù)100mm
變位系數(shù)x2
普通圓柱蝸桿傳動變位的主要目的是配湊中心距使之符合標(biāo)準(zhǔn)或推薦值。蝸桿傳動的變位方法與齒輪傳動相同，也是在切削時，將刀具相對于蝸輪移位。湊中心距時，蝸輪變位系數(shù)x2為
(式4-18)
在0.4～0.7之間符合要求。
3.7蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計
蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。蝸輪采用整體式，鑄造.具體尺寸見零件圖
3.8熱平衡校核
初步估計散熱面積A
(式4-19)
周圍空氣的溫度t
取t=20°C
熱散系數(shù)K 從 取
熱平衡校核
由式
(式4-20)
得符合條件。
4.蝸桿軸的設(shè)計
4.1扭矩初算軸徑
選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為
取
考慮到有鍵槽，將直徑增大7%，則：
因此選
4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)軸上零件的定位，固定和裝配
一級蝸桿減速器可將蝸輪安排在箱體中間，兩隊軸承對稱分布，蝸輪由軸肩定位，蝸輪周向用平鍵連接和定位。同時另一邊用套筒固定。軸承用套筒和端蓋定位固定。
蝸桿
圖4.2 蝸桿軸結(jié)構(gòu)簡圖
段：軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器處的直徑，故同時選用聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計算，查教材[7]14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取
按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件查機(jī)械手冊
表4.1聯(lián)軸器的選擇
選用型號彈性套柱銷聯(lián)軸器
型號
公稱轉(zhuǎn)距
許用轉(zhuǎn)速
軸的直徑（mm）
D
(mm)
160
7100
27
32
14
90
因此選擇段長度取軸上鍵槽鍵寬和鍵高以及鍵長為總鍵槽鍵4
段：因為定位銷鍵高度
因此，。軸承端蓋的總長為20mm,根據(jù)拆裝的方便取端蓋外端面于聯(lián)軸器右端面間的距離為
所以，
段：初選用單列圓錐滾子軸承，參考要求，選用直徑 查機(jī)械手冊選用型號滾子軸承
且
滾子軸承右端用于軸肩定位。查手冊型號軸承定位軸肩高度選用因此可以確定段的尺寸。
段：查變形系數(shù)所以
,
段：安裝軸承和軸承蓋，因此
5.輸出軸的設(shè)計計算
5.1輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩：
(式4-21)
(式4-22)
輪軸的轉(zhuǎn)速
5.2求作用在蝸桿上的力
5.3初步確定軸徑的最小直徑
選用鋼，硬度
根據(jù)教材公式式，并查教材表15-3，取
(式4-23)
考慮到鍵槽，將直徑增大10%，則；
(式4-24)
所以，選用
5.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)軸上的零件定位，固定和裝配
蝸輪蝸桿單級減速裝置中，可將蝸輪安裝在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，蝸輪左面用軸肩定位，右端面用軸端蓋定位，軸向采用鍵和過度配合，兩軸承分別以軸承肩和軸端蓋定位，周向定位則采用過度配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，右軸承從右面裝入。
圖4.3 蝸輪軸結(jié)構(gòu)簡圖
(2)確定軸的各段直徑和長度
由輸出端開始往里設(shè)計。
表4.2聯(lián)軸器的選擇
查機(jī)械設(shè)計手冊[12]選用HL1彈性柱銷聯(lián)軸器。
型號
公稱轉(zhuǎn)矩
許用轉(zhuǎn)速
（r/min）
L1
L
軸孔直徑
(mm)
HL1
160
7100
38
52
20
I段和Ⅶ段：，。軸上鍵槽取，
II段：初選用單列圓錐滾子軸承，參照要求取，型號為
初選30206型圓錐滾子軸承
，考慮到軸承右端用套筒定位，取齒輪距箱體內(nèi)壁一段距離a=10mm，考慮到箱體誤差在確定滾動軸承時應(yīng)據(jù)箱體內(nèi)壁一段距離S，取S=8。已知寬度T=17.25，
則
Ⅲ段：因定位軸肩高度，，軸承端蓋的總寬度為20mm，根據(jù)拆裝方便，取外端蓋外端面與聯(lián)軸器右端面間的距離為30mm,因此
，
Ⅳ段：為安裝蝸輪段， ，
蝸輪齒寬
，
V段：Ⅵ段右端為軸承的軸向定位。，
VI段：該段為軸承安裝故選
。
(3)軸上零件的周向定位
齒輪、半聯(lián)軸器與軸的定位均采用平鍵連接。按由教材表6-1查得平鍵截面，鍵槽用銑刀加工，長為32mm，同時為了保證齒輪與軸配合由良好的對稱，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵分別為為，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承的周向定位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。
(4)參考教材表15-2，取軸端倒角為圓角和倒角尺寸，各軸肩的圓角半徑為1~2
(5)求軸上的載荷
可以看出安裝蝸輪處的軸截面是軸的危險截面
(式4-25)
(式4-26)
(式4-27)
(式4-28)
表4.3軸上各載荷參數(shù)
載荷
H
V
支反力
N
118.6
118.6
43.2
43.2
彎矩M
總彎矩M
扭矩
(式4-29)
故安全。
5.5精度校核軸的疲勞強度
由于軸的最小直徑是按扭矩強度為寬裕確定的，所以截面均無需校核。由第三章附表可知鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合小，因而該軸只需校核安裝軸承處軸截面。
抗截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面E左側(cè)彎矩
截面E上扭矩T=29.22
(式4-30)
(式4-31)
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表查得
，，，
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及
因，
,
又由可知軸的材料敏性系數(shù)，
故有效應(yīng)力集中系數(shù)
(式4-32)
(式4-33)
尺寸系數(shù)，，
軸未經(jīng)表面強化處理 (式4-34)
(式4-35)
又由碳鋼的特性系數(shù)
?。?，
計算安全系數(shù)
截面右側(cè)
抗截面系數(shù)按教材[2]表15-4中的公式計算
抗扭截面系數(shù)
彎矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為
(式4-36)
(式4-37)
(式4-38)
過盈配合處由附表3-8用插值法求出并取
=3.16，故
表面質(zhì)量系數(shù)
故得綜合系數(shù)為
軸未經(jīng)表面強化處理
又由碳鋼的特性系數(shù)
?。?，
計算安全系數(shù)
(式4-39)
(式4-40)
(式4-41)
故該軸的強度足夠。
6.標(biāo)準(zhǔn)件的選擇
6.1滾動軸承的選擇
根據(jù)使用條件，軸承預(yù)計壽命：12000小時
由于軸受較大的軸向力，因此采用圓錐滾子軸承
蝸桿軸使用的軸承30204GB/T294-1994
蝸輪軸使用的軸承30216 GB/T294-1994
6.2鍵連接的選擇及校核計算
1.聯(lián)軸器1與蝸桿軸連接采用平鍵連接：
軸徑，
查手冊[12]GB/T1096-2003選用A型平鍵 得
即：鍵
可算得
又
根據(jù)文獻(xiàn)[2]式（6-1）平鍵連接強度條件得
(式4-42)
2.蝸輪軸與蝸輪連接采用平鍵連接：
軸徑
查手冊[12]GB/T1096-2003 選A型平鍵，得：
即：鍵10×20
可算得
又
根據(jù)文獻(xiàn)[2]P106式（6-1）平鍵連接強度條件得
(式4-43)
3.輸出軸與聯(lián)軸器2連接用平鍵連接:
軸徑
查手冊[12]GB/T1096-2005 選A型平鍵，得：
即：鍵
可算得
又
根據(jù)文獻(xiàn)[2]P106式（6-1）平鍵連接強度條件得
(4-44)
第五章 輸料裝置零部件的設(shè)計計算
1.底座軸的校核
軸的結(jié)構(gòu)如下圖5—1：
圖5-1 底座軸
在進(jìn)行軸的設(shè)計校核時主要考慮的是彎矩的作用。
p----軸的傳遞功率 n----軸的轉(zhuǎn)速
p=0.06kw n=8轉(zhuǎn)/分 C=112 計算得軸徑14.5mm 取軸的直徑為15mm。
2.輸料電動機(jī)的選擇
2.1傳動裝置的總效率η總：
查機(jī)械設(shè)計手冊效率?。?
聯(lián)軸器：0.99
求減速器的效率
（式5 1）
2.2電動機(jī)所需的工作功率：
Po =Pw/傳動裝置總效率
取電動機(jī)的工況系數(shù)為k=1.1
電動機(jī)的額定功率Pm=1.1Po 所以Pm= 1.48kW
查表后，選擇電動機(jī)的額定功率為1.5kW。
2.3確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速
工作機(jī)轉(zhuǎn)速為，減速器按二級圓柱減速器則傳動比為
取減速器的傳動比為23
電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：根據(jù)功率及傳動比
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750，1000，1500r/min三種。
總傳動比=滿載轉(zhuǎn)速/工作機(jī)轉(zhuǎn)速
2.4確定電動機(jī)的型號
按已知的工作要求和條件選用 Y系列三相異步電動機(jī)
表5—1 電動機(jī)型號
電動機(jī)型號
額定功率
電動機(jī)轉(zhuǎn)速
r/min
同步轉(zhuǎn)速
滿載轉(zhuǎn)速
Y100L-6
1,5
1000
940
Y90L-4
1.5
1500
1400
Y90S-2
1.5
3000
2840
在選擇電動機(jī)時，考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和總傳動比，選擇型號為的Y90L-4電動機(jī)。
3.聯(lián)軸器選擇
聯(lián)軸器選擇為由設(shè)計手冊查取聯(lián)軸器工作情況系數(shù)K=1.3，則傳遞轉(zhuǎn)矩
查閱資料取彈性柱銷聯(lián)軸器HL2。
4.螺旋軸選擇
4.1螺旋軸的功率Pw：
(式5 2)
螺旋軸結(jié)構(gòu)圖如下圖5-2：
圖5-2 螺旋軸
已知輸送機(jī)的功率為 P=1.5Kw,工作轉(zhuǎn)速為 n=63r/min。
對只受轉(zhuǎn)矩或以承受轉(zhuǎn)矩為主的傳動軸,應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算軸的直徑。若有彎矩作用,可用降低許用應(yīng)力的方法來考慮影響。
按扭轉(zhuǎn)強度條件計算：
(式5 3)
式中： d—計算剖面處軸的直徑mm
T—軸傳遞的額定扭矩, T=9550000
N —軸傳遞的額定功率 1.5kw
n—軸的轉(zhuǎn)速190r/min
[]—軸的許用應(yīng)力
A— 按[]所定的系數(shù)查表得A=130
將數(shù)據(jù)帶入公式（5-3）得：
圓整取螺旋軸的的直徑為40mm
4.2 軸的疲勞強度安全系數(shù)校核
疲勞強度校核判斷根據(jù)為 S≥[S]。 當(dāng)該式不能滿足時， 應(yīng)改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以降低應(yīng)力集中，亦可采用熱處理，表面強化處 理等工藝措施以及加大軸徑，改用較好材料等方法解決。軸的疲勞強度是根據(jù)減速器 作用在軸上的最大變載荷進(jìn)行校核計算。 危險截面安全系數(shù) S 的校核計算公式為[6]：
（式5-4）
式中： —只考慮彎矩作用時的安全系數(shù)
—只考慮扭矩作用時的安全系數(shù)
—按疲勞強度計算的許用安全系數(shù)
—對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限
—對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限
—彎曲和扭轉(zhuǎn)時的有效應(yīng)力集中系數(shù)
—表面質(zhì)量系數(shù)
—彎曲和扭轉(zhuǎn)時的尺寸影響系數(shù)
—彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力
—扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力
查手冊表[12]知：=115；=1.20；=0.21 =0.81；
計算:
所以
符合疲勞強度安全系數(shù)。
第六章 總結(jié)
經(jīng)過3個月的努力，在老師的指導(dǎo)下，我的抹灰機(jī)設(shè)計終于完成了，在整個設(shè)計過程中，我不斷學(xué)習(xí)有關(guān)方面知識，把它充分運用到我的設(shè)計當(dāng)中。完成了自己的設(shè)計任務(wù)。在本次設(shè)計中，加深對機(jī)械CAD軟件的使用，這使我能更加熟練的運用AutoCAD畫圖，而且還熟練掌握了一些常用軟件的應(yīng)用，比如WPS office，PowerPoint等。
此次設(shè)計的抹灰機(jī)主要由抹灰裝置和輸料裝置構(gòu)成，分別安裝在兩個底座上，兩者之間通過輸料管連接。其動力源也分別由兩臺電機(jī)提供，兩臺電機(jī)的工作相互不受影響，但為了能夠正常進(jìn)行抹灰作業(yè)，也需要進(jìn)行很好的配合。在抹灰時其工作順序是先讓抹灰裝置升到最頂端，然后啟動輸料電機(jī)，讓其從上往下開始抹灰。
本次設(shè)計的自動抹灰機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，采用模塊化組裝設(shè)計，好多部件可以購買成品，易于拆裝，可以很好的適應(yīng)不同的抹灰環(huán)境。因此其具有成本低、操作簡單、運行穩(wěn)定等特點，有廣泛的應(yīng)用前景，能很好地適合建筑工地的使用，可以很好的替代工人進(jìn)行抹灰工作。
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[17] 薛奎,新型半自動多功能抹灰機(jī)的設(shè)計,工程建設(shè)與設(shè)計 2002(10)
致 謝
大學(xué)生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實，當(dāng)我做完本次設(shè)計時，有一種如釋重負(fù)的感覺，感慨良多。
感謝培養(yǎng)教育我的母校，濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境我將終生難忘！祝母校蒸蒸日上，永創(chuàng)輝煌！
感謝我的設(shè)計指導(dǎo)教師——張老師。他在忙碌的科研工作中擠出時間來審查、修改我的論文。他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。在課題研究的整個過程中，老師一直都給予了悉心的指導(dǎo)與幫助。
同時感謝我的同窗好友，他們和我共同度過了四年美好難忘的大學(xué)時光，正是由于他們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本設(shè)計的順利完成。
最最感謝生我養(yǎng)我的父母，他們給予了我最無私的愛，為我的成長付出了許多許多，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，惟愿他們健康長壽！