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1、目录摘要1ABSTRACT10前言21方案分析21.1 设计要求21.2 方案一 滚动往复移动式21.3 方案二 转动往复移动式31.4 方案比较与选择51.4.1 滚动往复移动装置优缺点51.4.2 转动往复运动装置优缺点52 材料分析53 设计计算63.1 减速电机的选择63.1.1 电动机类型的选择63.1.2 电动机电压和转速的选择63.1.3 电动机型号规格的选择63.2 减速器的选择73.2.1 按强度选用减速器73.2.1.1传动比要求73.2.1.2 计算功率73.2.2校核热功率83.3 链传动装置的设计计算83.3.1滚子链传动设计的计算83.3.2滚子链链轮123.3.2
2、.1主动链轮的齿形设计123.3.2.2从动链轮的齿形设计153.4 齿轮齿条传动装置的设计计算173.4.1齿轮类型和精度等级173.4.2按齿面接触疲劳强度计算173.5轴的设计213.5.1齿轮轴的设计计算213.5.2主动链轮轴的设计计算243.6导向轮与导向齿条的设计计算243.6.1导向齿条的设计计算243.6.2导向轮的设计计算253.7轴承与联轴器的选取263.8键的选取283.9标准件的选取284润滑与密封294.1润滑294.2密封285设计总结29参考文献30致谢313高楼外墙清洗机设计摘要：通过分析现代建筑壁面清洗技术的需求，构思出多个设计方案并进行各方面的的对比和分析
3、，优选出合理的设计方案。设计时充分考虑清洗效率等方面的要求，通过零件材料的合理选择、关键零件的严格分析计算和结构设计，以及整个图纸的严格设计，使该设计满足现有壁面的清洗技术需求，提高工作效率和作业安全性。关键词： 高楼外墙 旋转清洗机构 设计The Design on Mechanism for Cleaning Wall of Hing BuildingBy Jikequli Agricultural mechanization and automationDirected by Associate Prof. Liao nianheAbstract: Through analyzing t
4、he demand of the modern technology in cleaning wall of hing building, a new system of cleaning device is designed after identifying the problems and deficiencies.There are a couple of design options, and through comparing and analyzing these programs, select the optimized and rational one. The produ
5、ction design has been given full considerations to the requirements in terms of efficiency; through choosing the parts of the reasonable, rigorous calculating and analyzing and structural designing of the key components, and designing the whole of the drawings strictly, making the design fully meet
6、the current techonology demands, and improve the work efficiency and security.Key words: Curtain cleaning Rotation mechanism Design0 前言随着我国经济的快速发展和人们生活水平的提高，城市建筑也迅速朝高空中发展。高层建筑层出不穷，众多的电子产品在高层建筑内，产生了大量静电，建筑物的外墙及玻璃受静电的影响吸附了大量的灰尘，天长日久，日晒、风吹、雨淋，外墙上留下了一道道污迹，不但损坏了建筑物，而且还影响了城市的美观和市容。为保持城市高层建筑外墙的清洁，必然要求开发新型的
7、清洁机械，尤其是能取代人对外墙进行自动清洗的机械，以适应这一新兴行业的需要。由于国外研制成功的外墙清洗机设备复杂价格昂贵，还未进入我国市场，目前我国还基本上停留在人工清洗阶段，为此需研究适合我国建筑的外墙清洗机。传统的人工清洗高楼外墙方式为一根绳和一块板吊人清洗的高危作业，工作效率低、危险性大，因此迫切需要实现机械化操作，提高城市环境保护及安全性能。为弥补这一缺陷，设计了一种投资小，成本低，安全可靠，工作效率高的全自动高层建筑外墙清机。所研究的外墙自动清洗机是现代高层建筑外墙清洗的专用设备，人没有直接参与清洗工作，大大节省了人力，且杜绝了人工工作时的危险，从而提高了安全性和清洗效率。本设计产品
8、改变了多年以来人工吊拉清洗或一根绳一块板吊人清洗的高危作业现象，实现了机电一体化。结构简单，操作方便，投资小，成本低，安全可靠，工作效率高。一小时大约可清洗墙面400600m2。本机器分为清洗装置和升降装置。本设计说明书主要着重于清洗装置部分的清洗机构设计。由于本人能力有限，设计中的错误在所难免，请大家给予批评和指证！1. 方案分析1.1. 设计要求结构简单，操作方便；投资小，成本低；安全可靠，工作效率高；一小时大约可清洗墙面400600m2。1.2. 方案一 滚动往复移动式图1所示为一滚动往复移动式清洗装置1-滚刷 2-移动喷嘴 3-链条 4-刮水板 5-机架 6-传动丝杆 7-驱动电机图1
9、 滚动往复移动式清洗装置示意图如图1所示，它的作用原理是驱动电机7驱动链轮的转动，带动上下两滚刷1刷洗墙面；同时带动传动丝杆轴6的转动，使移动喷嘴2往复运动；刮水板4刮净剩余水分；整个清洗装置的通过升降机构和自身重量进行上下移动。1.3 方案二 转动往复移动式1-链轮 2-链条 3-刷盘 4-联轴器 5-减速电机 6-机座7-导向轮 8-导向轮轴 9-齿条导轨 10-齿轮轴图2清洗装置示意图 9-齿条导轨11-机架12-清洗机构 13-水管图3 整个清洗装置示意图 如图2、3所示，该装置包括机架11，装在机架顶部的喷淋水嘴13，清洗机构12，横置于机架上的齿条导轨9；工作时，减速电机5通过链传
10、动装置带动齿轮轴10转动，同时齿轮轴与齿条导轨相互啮合使整个清洗机构12通过导向轮7的导向作用而在导轨9上往复运动（此控制器中有设置在导轨两端上的行程开关）；刷具装在主动链轮轴上。1.4 方案比较与选择1.4.1 滚动往复移动装置优缺点 （1） 结构简单，成本低；（2） 工作安全可靠，易操作；（3） 清洗效率高，但效果较差；（4） 往复移动机构仅为移动喷嘴；（5） 清洗方向单一，不能彻底清除污垢；因此，该装置适合污垢较少，易清理的壁面环境。1.4.2 转动往复运动装置优缺点 （1） 结构较滚动往复移动装置复杂些；（2） 投资小，成本低，安全可靠；（3） 易操作，但电路设计较复杂；（4） 刷具能
11、同时作往复运动和转动，清洗方向多面，效果较好；（5） 对壁面污垢程度适应性较好；因方案二能有效清除污垢，且适应性较前者好，优先选用方案二。2 材料分析 机架与支座：结构较复杂，主要承受重力，但不受摩擦，因此选用角钢焊接而成，形状尺寸依据安装尺寸确定；链轮轴：因该轴需承受弯矩及扭矩，因此材料依链轮部分而定。选用45钢，调质处理；链轮：运转为低速，且功率不大，要求耐磨，故选用45钢，齿面硬度250HBS；齿轮轴：齿轮齿条互啮合，为抗胶合，要求硬度有所差别，且传动尺寸无严格限制，故选用40Cr（调质），硬度为280HBS；齿条导轨：选用大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS；导向轮：选用45号
12、钢；轴承盖：用于对轴承的外圈的定位，需有一定的强度，并且需要有防尘作用，选用HT200；3 设计计算3.1 减速电机的选择3.1.1 电动机类型的选择因本次设计的装置是无调速要求的机械，并且负载平稳；对启动、制动无特殊要求；长期运转；小功率；电机的使用地点可能有水滴落、飞溅，应选用防滴、防溅、绝缘等级较高的电动机；且应选用能和减速器配成减速电机的型号。故选用SEW三相交流异步电动机。3.1.2 电动机电压和转速的选择 （1）电动机的电压选择由于该装置要求电动机需随清洗机构工作性质周期性正反转，根据表29-87【2】，选择交流异步电动机，电压为380V，容量范围为0.37 kW0.55kW （2
13、）电动机的转速选择在确定电动机额定转速时，必须考虑减速装置的传动比，两者相互配合，经过技术、经济全面比较才能确定。通常情况下，电动机的转速不低于500r/min。对工作速度较低，经常处于频繁地正、反运行状态，为缩短正、反转过渡时间，应选择适当的电动机转速。3.1.3 电动机型号规格的选择清洗机在工作时，需驱动一个受清洗壁面外载作用的安装刷盘的轴和使整个装置沿导轨作往复运动的齿轮齿条的啮合运动，即该装置有两个输出功率。根据实际工作需要，即要求一小时大约可清洗墙面400600m2，结合升降机的速度，可先设其有关参数为：自重70100kg；升降速度为10m/min；清洗机构往复行走速度为25m/mi
14、n；洗刷盘转速为250r/min；对导轨齿条，其上的载荷主要为单个清洗机构的自重故所输出的功率 式（20-5）【2】式中 为单个清洗机构的自重，kg； v 为单个清洗机构往复运动的平均速率，m/s。对带动洗刷盘转动的轴，其上载荷仅为外界污垢的阻力，相对导轨齿条的可忽略。故电动机功率式中 单个齿轮轴输出功率； 链传动的效率；轴承的效率；减速器的效率。额定功率kW额定转速r/min额定电流A功率因素cos启动/额定 电流制动电机转动惯量10允许无载启动频率最大制动力矩Nm电机质量0.5513601.750.723.46.64100109.9 根据上述计算得出的电动机初选功率和表15.1-18【5】可初选选出电动机的型号DT80K4表1 三相交流异步电动机DT80K4的技术数据（同步转速为1500r/min.）3.2 减速器的选择此设计中减速器工作环境为高速轴转速不大于1500r/min，齿轮的圆周速度不大于20m/s（见以下计算）；工作环境温度范围-40+50。可优先考虑标准减速器。3.2.1 按强度选用减速器3.2.1.1传动比要求根据整个清洗机构工作的传动比要求，即总的传动比 3.2.1.2 计算功率 根据式（18-11）【1】 式中 传递的功率，kW; 工况系
