目錄HYPERLINK1引言 1HYPERLINK1.1清洗建筑表面的意義 1HYPERLINK1.2目的和現(xiàn)實意義 1HYPERLINK1.3研究現(xiàn)狀 2HYPERLINK2方案評價與選擇 3HYPERLINK2.1高樓外墻清潔機的結構和工作 3HYPERLINK 3HYPERLINK 4HYPERLINK 4HYPERLINK2.1.4動作馬達 4HYPERLINK 5HYPERLINK刷 5HYPERLINK2.2方案評價與選擇 5HYPERLINK3運動學及結構方案的確定 6HYPERLINK3.1運動學參數(shù)選定 6HYPERLINK3.2計算總傳動比和分配各級傳動比 8HYPERLINK3.3計算傳動裝置運動和動力參數(shù) 8HYPERLINK4傳動零件的設計計算 10HYPERLINK4.1第一級齒輪傳動設計計算 10HYPERLINK4.1.1.初步計算 10HYPERLINK4.1.2校核計算 10HYPERLINK4.2第二級齒輪傳動設計計算 14HYPERLINK4.2.1.初步計算 14HYPERLINK4.2.2校核計算 14HYPERLINK4.2.3確定傳動主要尺寸 16HYPERLINK4.3畫簡圖 18HYPERLINK4.3.1初估軸徑 18HYPERLINK4.3.2初選聯(lián)軸器 19HYPERLINK4.3.3初選軸承 19HYPERLINK5軸的校核計算 20HYPERLINK5.1高速軸受力分析 20HYPERLINK5.2中間軸校核計算 20HYPERLINK6高速軸軸承驗算 28HYPERLINK致謝 30HYPERLINK參考文獻 31HYPERLINK附錄 31附錄1外文文獻翻譯附錄2外文文獻原文附錄3自動墻臂清洗機裝配圖A0附錄4自動墻臂清洗機零件圖1A1附錄5自動墻臂清洗機零件圖2A1附錄6自動墻臂清洗機零件圖3A31引言1.1清洗建筑表面的意義隨著人類社會的不斷發(fā)展進步，城市規(guī)模不斷擴大，城市建筑更加規(guī)范，完美。千姿百態(tài)的各式建筑，尤其是高層建筑外墻都用各種建筑材料進行裝飾，如粘帖各色墻磚，瓷磚，馬賽克，或涂上涂料，但是，自然界的風吹雨打，日光輻射，塵埃污染，以及一些人為或偶然事故等原因，一段時間過后，建筑表面都將不同程度地變得污濁灰暗，破舊不堪，在環(huán)境差的地區(qū)，污染或損壞還相當嚴重。建筑表面就像人身上的外衣，要保持清潔，就需要經常清洗，整理。為此，世界發(fā)達國家和地區(qū)，對保持建筑表面的清潔非常重視，并以法律的形式明確規(guī)定，每年必須定期清洗，否則將受到處罰。近年來，我國各級政府部門的環(huán)境保護意識已發(fā)生了很大改變，國內一些大，中城市，特別是旅游，開放城市，旅游景點，為保持建筑表面清潔，也制定出臺了相應的法規(guī)，全國范圍的衛(wèi)生評比活動，把保持建筑表面清潔列為考核的重要指標之一，其中高層建筑的外墻，醒目，突出，自然也就成為檢查的重中之重。有信息表明，十·五期間國家用于環(huán)境保護的投資將由九·五期間國民生產總值的1.5%翻倍增加至4%，同時還伴隨以產業(yè)政策的優(yōu)惠。所以，隨著我國改革開放的不斷深入，政府，公民的環(huán)保意識的不斷加強，建筑表面清潔問題必將引起各方面的高度重視，建筑清洗行業(yè)必然具有廣泛的發(fā)展前景，將產生巨大的經濟效益和社會效益.建筑表面清洗主要包括外墻清洗和中央空調風管的清洗，目前外墻清洗是采用傳統(tǒng)的“蜘蛛人”清洗，這是以犧牲生命為代價的非人工作，部分城市頒布了建筑表面清洗條例；由于非典事件，公共衛(wèi)生得到了高度的重視，特別是中央空調風管的清洗，最近有關中央空調的清洗條例很快出臺；因此對于建筑表面清洗提供一個完備的解決方案，必然打破一個傳統(tǒng)的產業(yè)格局，改變了人們的工作方式，用機器人清洗代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工清洗或無法清洗，是必然的發(fā)展趨勢。1.2目的和現(xiàn)實意義洗墻機的功能主要在于清洗大樓窗戶、外墻等外部結構，然而礙于在清洗大樓時清洗后廢水的處理，清洗的效果、效率等等，目前市面上尚無自動的大樓洗墻機。改革開放以來，隨著我國經濟的高速發(fā)展，高層式建筑如雨后春筍般的拔地而起。高樓外墻的外觀保養(yǎng)和清潔成為樓宇管理不可缺少的一部份。有需求就由市場，高樓外墻的清潔必將成為一種經濟效益高，前景廣闊的行業(yè)。在中國，這種行業(yè)正在逐漸興趣。我國高墻清潔主要采取兩種形式。

1.3研究現(xiàn)狀綜觀目前市面上可見的洗墻機，清洗方式主要還是以人工清洗為主，所以都是以掛籠垂降，再以人工方式清洗墻面；然而垂掛以及掛籠的升降方式便較具變化。傳統(tǒng)的是人手清潔，用繩把人系住和定位，逐層清潔。這種方式人在半空吊來吊去的（好象攀崖運動員下山時那樣），勞動強度高，效率低，因為主體是人，所以帶有一定的危險性?，F(xiàn)代的機器人清潔，現(xiàn)代科技的發(fā)展，機器人代替人手工作是必然的趨勢，在國外和我國的一些清潔公司已經采用了機器人來進行高樓外墻的清潔工作，但是這些機器人構造復雜，操作復雜，功能繁多（有些功能是很少用到或在某些場合不會用到），造成成本高（如果是一些由人工智能的機器人就更加不用說了）和資源浪費的現(xiàn)象。針對這個問題，我們設計了一個操作簡單，經濟實用的高樓外墻清潔機器。

2方案評價與選擇2.1高樓外墻清潔機的結構和工作現(xiàn)代高樓外墻自動清洗機的結構主要分為下面幾種:2.1.1設置于頂樓的支撐突梁以下為一些常見的支撐突梁：（1）固定式如圖2.1所示：（A）F型突梁(B)L型突梁圖2.1固定式突梁(2)活動式：設有活動滑軌,如圖2.2為一種滑軌：圖2.2滑軌滑軌式的作動情形如圖2.3所示：圖2.3滑軌式的作動情形滑軌有多種形式如圖2.4所示：A.水平式滑軌B.自走平臺C.垂直式滑軌圖2.4多種形式的滑軌直接將大型起降車設置于頂樓，方便隨時清洗，亦有助施工維修，但成本高昂且占空間。2.1.2支撐纜繩纜繩能承受高度張力，目前專用纜繩就可達到需求。2.1.3乘載用掛籠小型掛籠如圖2.5所示：圖2.5小型掛籠中型掛籠如圖2.6所示：圖2.6中型掛籠2.1.4動作馬達對于馬達，一般來說有以下要求：A.高扭力、低轉速。B.斷電自動煞車。C.機械煞車裝置。D.靜定功能。2.1.5升降結構對于升降的結構，目前計劃主要依現(xiàn)有一般市面上可見的機構加以改良，作為自動洗墻機的作動裝置，裝在樓頂?shù)牟竭M電動機帶動卷桶控制鋼絲繩的收放，使的刷子部分的執(zhí)行機構能在高墻上縱向移動。在這里,選擇卷揚機類似的機構,加以改進。2.1.6清洗刷考慮到刷子受到的摩擦力很小，刷子的轉動動力由小電機提供，如圖所示

刷子部分采用紅外線測距。當墻上的玻璃窗等與墻的豎直距離不等時，刷子不能很好的清洗玻璃等凹或凸出來的部分。所以從機器采用紅外線測距，使刷子能更好的工作，即使有突出的墻沿，也可以通過機器自己調節(jié)(線圈產生的磁場和彈簧力來調節(jié))

刷子由一個獨立的電動機帶動。為了使機器在刷子往返運動中，不會使機構左右搖擺，所以采用一些輔助機構來減少左右搖擺，如圖所示，采用末端加有一個輪，此輪與墻接觸。當機器向下運動時，輪與墻之間是滾動摩擦，使機器向下運動時，可以使機器與墻之間保持一定的距離，從而不會撞到墻或者玻璃，當墻左右搖晃時，這時，輪與墻之間產生滑動摩擦，對機器左右搖擺有一定的抑制作用。還有一些輔助機構使得清潔機在墻上工作更加平穩(wěn)。2.2方案評價與選擇根據(jù)任務書的要求，結構簡單，操作方便，投資小，成本低，安全可靠，工作效率高，故選用，水平式滑軌，支撐纜繩，小型掛籠，升降機構采用類似卷揚機機構，工作部，利用工作電動，經減速器減速，帶動清洗刷轉動，實現(xiàn)清洗功能。

3運動學及結構方案的確定根據(jù)任務書要求，一小時可以清洗墻面600-800平方米，考慮到結構簡單，直接單向進給，故只考慮升降，而且要達到600-800平方米，所以要選用大型號的清洗刷。其結構如圖3.1所示：圖3.1清洗刷結構圖3.1運動學參數(shù)選定初選卷揚機，根據(jù)GB/T1995-2002，選用雙卷快速快溜放卷揚機，額定速度為20m/min-25min，額定載荷為25KN。根據(jù)初選的卷揚機，則定清洗刷直徑應500mm。清洗刷與墻面的摩擦力查機械設計手冊得工程塑料的動摩擦因數(shù)在之間，因為，清洗刷基本上靠自動壓在墻面上，又要考慮到清洗干凈，故選用動摩擦因數(shù)較大的工程塑料，選定其動摩擦因數(shù)為，估算清洗裝置，故工作機所需輸入功率：各部件的傳動效率：工作機的效率：傳動裝置中各部分的效率,查機械手冊得8級精度的一般齒輪傳動效率：彈性聯(lián)軸器傳動效率：齒式聯(lián)軸器傳動效率：球軸承傳動效率：滾子軸承：電動機至工作機之間傳動裝置的總效率：所需電動機功率由,得查表13-2,得圓柱齒輪傳動單級傳動比常值為3～5,故電動機轉速的可選范圍:對Y系列電動機通常多選用同步轉速為1000r/min或1500r/min的電動機,故選用同步轉速為1500r/min。選用Y100L2-4,額定功率3KW,滿載轉速1430r/min,電動機極數(shù)為4，軸伸尺寸。其具體參數(shù)如下：型號:Y100L2-4額定功率/kW:3.0鐵心長度/mm:135氣隙長度/mm:0.3定子外徑/mm:155定子內徑/mm:98定子線規(guī)nc-dc:1-1.18每槽線數(shù):31并聯(lián)支路數(shù):1繞組型式:單層交叉節(jié)距:1～9/2～10/18～11槽數(shù)Z1/Z2:36/32轉動慣量/(kg·m^2):0.0067質量/kg:383.2計算總傳動比和分配各級傳動比傳動裝置的總傳動比要求為式中：—電動機滿載轉速,r/min.一般推薦展開式二級圓柱齒輪減速器高速級傳動比,取。3.3計算傳動裝置運動和動力參數(shù)該傳動裝置從電動機到工作機有三軸,依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸,則:3.3.1各軸轉速式中:—為電動機滿載轉速,r/min；、、—分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸轉速,r/min;Ⅰ為高速軸,Ⅲ為低速軸.3.3.2各軸功率式中:Pd—為電動機輸出功率,KW;PⅠ、PⅡ、PⅢ—分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸輸入功率,KW；3.3.3各軸轉矩

4傳動零件的設計計算4.1第一級齒輪傳動設計計算因傳動無嚴格限制,生產批量小,故小齒輪用40Cr,調質處理,硬度241HB～286HB,平均取為260HB;大齒輪用45鋼,調質處理,硬度為229HB～286HB,平均取為240HB.齒輪采用非對稱支承結構安裝。計算步驟如下:齒面接觸強度計算4.1.1初步計算轉矩T1,齒寬系數(shù),由表12.13,取Ad值,由表12.16,估計,取接觸疲勞極限,由圖12.17c,得初步計算的許用接觸應力:傳動比i,初步計算小齒輪直徑d1,,取初步齒寬b,4.1.2校核計算圓周速度,精度等級由表12.6，選用8級齒數(shù)Z1、模數(shù)和螺旋角:，取Z2=105,由表12.3,取(和估計值接近)使用系數(shù)KA由表12.9,,動載系數(shù)Kv,由圖12.9,齒間載荷分配系數(shù)由此得齒向載荷分布系數(shù),由表12.11,載荷系數(shù),彈性系數(shù),由表12.12,節(jié)點區(qū)域系數(shù),由圖12.16,重合度系數(shù),由式12.31,因故螺旋角系數(shù),接觸最小安全系數(shù),由表12.14,得(一般可靠)總工作時間,應力循環(huán)次數(shù):接觸壽命系數(shù),由圖12.18,,許用接觸應力:驗算計算結果表明,接觸疲勞強度較為合適,齒輪尺寸無須調整。4