手扶式混凝土路面切缝机设计.doc

1、 毕业设计（论文）报告纸 共 IV 页 第 I 页 摘 要 混凝土路面切缝机是一种用于水泥混凝土路面公路施工和养护作 业 的 专 业 道 路 施 工 装 备 。 是 以 切 缝 为 主 要 功 能 的 路 面 作 业 设 备 。随 着 我 国 水 泥 混 凝 土 路 面 通 车 里 程 的 不 断 增 加 ， 混 凝 土 路 面 切 缝 机将 有 较 高 的 社 会 效 益 和 广 阔 的 应 用 前 景 。 本 文 主 要 围 绕 手 扶 式 混 凝土 路 面 切 割 机 的 制 造 和 开 发 进 行 的 ， 旨 在 研 制 一 台 手 扶 式 混 凝 土 路面切割机。 本文综述了切缝机的

2、发展概况及国内外研宄现状。对手式混凝土 路 面 切 割 机 总 体 设 计 的 布 局 ， 并 逐 一 研 究 其 结 构 设 计 。 首 先 进 行了 切 缝 机 切 缝 装 置 的 设 计 计 算 ， 切 缝 装 置 是 切 缝 机 的 工 作 装 置 ， 把切 缝 锯 片 连 接 在 主 轴 上 ， 安 装 在 机 身 前 部，由电动机带动其工作，来 实 现 水 泥 混 凝 土 路 面 切 缝 的 功 能 。 而 后 进 行 了 切 缝 用 机 自 行 走 装置 的 设 计 ， 自 行 走 装 置 的 动 力 装 置 由 变 频 电 动 机 和 减 速 机 构 成 ， 使切 缝 机 具

3、有 多 级 、 慢 速 行 走 的 能 力 ， 其 动 力 通 过 减 速 机 输 出 轴 上 的离 合 器 和 传 动 部 分 与 行 走 轮 轴 相 连 ， 从 而 实 现 整 机 自 行 和 手 扶 推 动的 功 能 。然 后 进 行 了 切 缝 深 度 调 整 装 置 的 研 宄 ，主 要 通 过 丝 杠 螺 母 -连 杆 体 结 构 的 杠 杆 原 理 来 控 制 整 机 的 升 降 ， 从 而 完 成 切 缝 刀 片 的 升降 。 以 上 三 大 装 置 的 设 计 完 成 之 后 ， 最 后 再 在 机 身 底 板 上 方 的 空 间进行水箱、 水管、机罩、导向轮等装置的设置与装

4、配。 关键词： 水泥混凝土路面切割 机，结构设计，自动行走 毕业设计（论文）报告纸 共 IV 页 第 II 页 Abstract C ement concrete pavement cutting machine is a dual- purpose machine used for the cement concrete pavement road construction and maintenance work of professional equipment, is sculptured with slit multifunctional road work equip ment.A

5、s C hina s cement concrete pavement mileage increases, the C ement concrete pavement cutting machine dual purpose machine will have a higher social and broad application prospects.This article mainly around the C ement concrete pavement cutting machine dual- use machine developed with the intention

6、of developing a S culptured both versatile and can kerf automatically S culptured walking slit - dryer. This thesis summarizes the development of dual- use machine profile and research status.C ement concrete pavemen t cutting machine on the overall design of a dual- purpose machines are arranged so

7、 its structure one by one research design.F irst conducted a dual- purpose machine sculptured kerf device design calculations, sculptured kerf device is a dual- purpose machine working device, and the sculptured blade kerf saw blades on the same axis, mounted in front of the fuselage part of its wor

8、k by the same motor drive to achieve a dual- purpose machine functions. Then a sculptured dual automatic kerf device is designed to walk, walking devices automatically power machine by the inverter motor and reducer composition, so that to achieve multi- speed dual- purpose machine, low ability to w

9、alk, its power through the gear output shaft the clutch mechanism and the transmission mecha nism and walking axle connection, which automatically go walking and embarked on the functions.F ollowed by the cutting depth adjustment device research, cutting deep into the screw nut to the main use - lin

10、kage structure, through the principle of automatic control of the whole lift lever to control the movements of the cutter engraved.Device is designed to complete the above three, and then in the space above the body plate production tanks, pipes, hood . Ke ywords : C oncretepavement cutting machine

11、, S tructural Design , Automatic walking 毕业设计（论文）报告纸 共 IV 页 第 III 页 目 录 摘 要 . I Abstract . II 1 绪论 . 1 1.1 课题研究的背景及意义 . 1 1.2 切缝机国内外发展状况及研究情况 . 1 1.2.1 国内发展状况 . 1 1.2.2 国外发展状况 . 3 1.3 论文研究的主要内容 . 4 2 手扶式 混凝土路面切缝机的结构设计 . 5 2.1 总体方案及功能简介 . 5 2.1.1 总体设计方案 . 5 2.1.2 基本结构和各系统功能 . 6 2.2 切缝工作装置的设计 . 6 2.2.

12、1 切缝刀片的选择和力学计算 . 6 2.2.2 金刚石圆锯片受力分析 . 7 2.2.2 工作电动机的选择 . 9 2.2.3 传动装置的设计 . 11 2.2.4 切缝刀片主轴的设计 . 13 2.3 本章小结 . 166 3 手扶式混凝土路面切缝机行走装置的设计 . 187 3.1 行走动力机的设计 . 187 3.1.1 行走电机的选择 . 187 3.1.2 减速机的选择 . 187 3.1.3 行走电机与减速机之间的传动设计 . 187 3.2 行走轴的设计 . 20 3.2.1 轴的结构设计 . 20 3.2.2 轴的工作能力计算 . 21 3.3 行走传动机构的设计 . 23

13、3.4 传动轮的设计 . 26 3.5 离合杆的设计 . 26 毕业设计（论文）报告纸 共 IV 页 第 IV 页 3.6 本章小结 . 265 4 手扶式混凝土路面切缝机 的 其他辅助装置的设计 . 266 4.1 切深调整装置 . 266 4.2 行走底盘的设计 . 287 4.3 机架的设计 . 28 4.3.1 机架设计准则及要求 . 28 4.3.2 机架的结构设计 . 29 4.4 导向装置的设计 . 29 4.5 冷却系统的设计 . 30 4.6 罩的设计 . 30 4.7 本章小结 . 30 5 总结与展望 . 32 5.1 总结 . 32 5.2 展望 . 32 参考文献 .

14、 34 致谢 . 355 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 1 页 1 绪论 1.1 课题研究的背景及意义 混凝土路面是指由水泥、砂、石等用水混合结成整体的工程复合材料的所铺筑的路面。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝 材料 ，其在制造的过程中会受到物化作用而造成的拉应力以及各种配型材料在硬化过程中受到的各种气温、风力、外界因素的影响，会导致水泥混凝土路面出现裂纹断板等问题。这是水泥混凝土路面一直以来就有的问题。而如果在制造过程中采取一些特定的技术手段，便可大大提高水泥混凝土路面的成型率，使得水泥混凝土路面的使用质量大大提升，延长水泥混凝土路面的使用寿命。切缝便是在水泥土路面施工初期防

15、止路面产生裂纹和断板的方法之一。在实际施工的过程中通常采用水泥路面切缝机对路面进行切缝工作，在路面内形成 薄弱面层，导致未来产生的裂缝形成缩缝。 以水泥混凝土为主要材料做面层的路面被称为水泥混凝土路面，简称混凝土路面，也被称刚性路面，又俗称白色路面。水泥混凝土路面的刚度较大、荷载应力的扩散能力强、稳定性优良和使用寿命较长。是一种高级路面。伴随着国家经济的提升和交通运输行业的发展，水泥混凝土路面的技术及相关行业发展迅速。多年来，我国修建的水泥混凝土公路和城市道路路面总里程已经超过一万公里。并且国内外的筑路行业都在不断进行科研与创新，来使得水泥混凝土路面的建造质量与施工技术不断提高，水泥混凝土路面

16、的使用寿命能够更长 。 所以切缝作业对水泥混凝土路面的质量相当重要。目前大多数施 工 中 的 切 缝 工 作 通 常 都 是 由 切 缝 机 来 完 成 的 。 但 是 一 般 的 切 缝 机都 只 有 一 种 行 走 速 度 ， 不 能 根 据 不 同 的 工 况 和 施 工 对 象 来 调 整 整 机的 工 作 情 况 ， 从 而 会 导 致 切 缝 机 的 工 作 锯 片 磨 损 过 快 ， 而 且 工 作 效率并不高。 1.2 切缝机国内外发展状况及研究情况 1.2.1 国内发展状况 我国的水泥混凝土路面切缝机起步不早，不过伴随着水泥混凝土 路 面 的 大 量 建 造 及 市 场 的

17、快 速 发 展 ， 切 缝 机 的 技 术 迅 速 发 展 。 国毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 2 页 内 研 宄 混 凝 土 路 面 切 缝 机 的 企 业 单 位 有 中 德 沃 克 、 陕 西 峰 固 有 限 公司 、 上 海 焊 丝 机 电 公 司 、 常 州 杰 和 机 械 有限公司等。但是由于公司出 于 技 术 保 密 ， 商 业 利 益 等 各 种 因 素 ， 大 多 数 公 司 产 品 的 相 关 技 术资 料 ， 图 纸 等 在 网 络 上 无 法 查 看 与 获 取 ， 只 能 在 各 家 公 司 的 网 址 以及一些机械相关网站上看到有关其产品的价格、参数等简

18、单介绍。 以下为一些在网络上查找到的一些机型及参数： HQRS500A 型汽油路面切割机 型号： HQS-500A 型、 HQS-500C 型； 转速： 3400r/min、 2200r/min； 直径： 5500、 400-500； 切割深度： 160mm、 170mm； 切割线速度： 89m/s、 46-57m/s； 整机重量： 170kg、 275kg； 图 1.1 HQRS500A 型汽油路面切割机 18 型混凝土路面高速切纹机 电机功率： 7.5 千瓦 额定电压： 380V 行进速度： 1.2m-2.2m/min 锯片数量： 18 片 整机质量： 360KG(公斤 ) 外形尺寸： 1

19、450*1370*720（毫米） 图 1.2 18 型混凝土路面高速切纹机 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 3 页 华通公司 12 型水泥混凝土路面切缝机作为本文的重点参考 1.升降进给装置 2.机架 3.变速动力装置 4.行走轮 5.主电机 6.支撑架 7.刻纹刀片轴 8.刻纹刀片 9.切缝锯片 10.行走机构 5.11.传动机构 12.链轮 13.链条 14.行走电机 15.无极变速器 该机型拥有两个电机，其中一个是用来驱动行走装置的行走电机，另外一个是用来带动切缝刀片主轴转动的工作电机。对于切缝机来说，其电机的类型有不同，包扩电动机、柴油机、汽油机三种不同的驱动形式。不同驱动方

20、式的电机带动不同机型的的切缝机，各自有各自的特点和优缺点，适用于不同的工况。但是本文只进行水泥路面切缝装置及技术的探讨，在此对其的刻纹功能不多做赘述及参考。 1.2.2 国外发展状况 最近几年内，国内进口的外国 公司生产的水泥混凝土路面切割机 也 不 少 ， 如 美 国 特 雷 克 斯 、 日 本 的 小 松 、 日 立 、 神 钢 等 、 新 加 坡图 1.3 12型水泥混凝土路面切缝机装配图 图 1.4 12型水泥混凝土路面切缝机 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 4 页 陈 宝 光 制 造 与 机 械 工 程 有 限 公 司 ， 总 结 了 一 下 外 国 公 司 的 一 些 产

21、 品外部参数后，总结出一下几点国外切割机的特点： (1)由于每个国家所规定的标准电源参数不同，导致使用电动机作 为 驱 动 装 置 的 整 机 比 较 少 。 大 多 数 的 产 品 都 会 采 用 汽 油 机 来 提 供驱动力，使用多缸大功率的柴油机作为驱动的更是少之又少。 (2)调整切缝深度与整机运行速度的机构种类较多。 (3)在人机工程学原理的应用更加注重；拥有更多的外部设计；采用了较高的喷涂质量；以及更为轻巧的整机质 量设计。 大体来说，我国在水泥混凝土路面切割机这一领域产品的技术水 平 与 国 外 的 没 有 太 多 的 差 别 。 只 是 外 国 公 司 更 倾 向 并 且 有 能

22、 力 制造一些自动化的 产品技术是中国绝大多数公司与厂家所不具有的 。 1.3 论文研究的主要内容 一、 总体设计 1.混凝土路面切缝时机分析及切缝工艺方案的确定 2.混凝土路面切缝机理和方法的分析 3.动力与传动方式的确定 4.总体结构设计及造型设计（包括各主要部件的布置） 二、切缝机工作装置的设计 三、切缝机吸尘吸渣装置的设计计算 四、底盘的设计计 算 五、动力与传动系统的设计计算 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 5 页 2 混凝土路面切缝机的结构设计 2.1 总体方案及功能简介 2.1.1 总体设计方案 本文研宄与设计对象是手扶式混凝土路面切缝机，其总设计方案 布 局 如 下

23、：将 装 有 刀 片 的 切 缝 主 轴 用 轴 承 座 装 在 机 身 底 板 前 下 方 ，电 机 带 动 装 有 切 割 锯 片 的 工 作 主 轴 组 成 工 作 装 置 ； 变 频 电 动 机 与 减速 机 组 成 整 机 行 走 动 力 装 置 安 装 在 在 机 身 底 板 的 后 端 ， 行 走 轴 通 过减 速 机 与 行 走 动 力 装 置 连 接 ， 在 工 作 时 可 满 足 自 动 行 走 或 是 人 工 推动 ； 切 割 深 度 控 制 功 能 由 旋 转 螺 母 ， 滑 动 螺 杆 等 机 构 组 合 来 实 现 ；导 向 系 统 安 装 在 整 机 的 前 端

24、，以确保切割工作操作方向的正确性；由 水 箱 与 导 管 组 成 的 冷 却 系 统 使 得 冷 却 水 以 自 流 的 形 式 使 得 切 缝 刀片 能 有 效 的 降 温 ， 减 少 切 割 刀 片 的 磨 损 ， 提 高 生 产 效 率 。 主 要 设 计的整机性能参数如表 2.1 所示。 表 2.1 水泥混凝土路面切缝机的设计性能参数 序号 参数名称 参考设计参数 1 切缝深度 0-100mm 2 切缝宽度 3-8mm 3 切缝锯片直径 300-500mm 4 行走速度 1.5m/min 5 锯片线速度 45-55m/s 6 整机重量 300-450kg 毕业设计（论文）报告纸 共 3

25、6 页 第 6 页 2.1.2 基本结构和各系统功能 手扶式混凝土 路 面 切 缝 机 由 机 身 、 行 走 系 统 、 升 降 系 统 、 切 缝工作系统、冷却系统和导向系统构成。 行走系统由行走动力装置、驱动轮、驱动电机、驱动轮轴和行走 轮 构 成 。 该 机 由 变 频 电 机 与 减 速 器 相 结 合 ， 通 过 传 动 机 构 与 后 轮相连的减速器输出轴，实现转速可调自动行走的效果。 切割深度调节装置由手轮、丝杠、螺母和调节杆组成。由于调节 杆 和 丝 杠 的 上 端 相 连 ， 丝 杠 下 端 的 连 接 底 盘 销 轴 ， 螺 杆 的 顶 端 由轴 承 限 位 ， 当 手

26、轮 转 动 时 ， 由 于 一 个 调 节 杆 上 下 的 拉 杆 ， 在 梁 的 端部变为翘曲，动态和整个后续动作，从而实现刻切刀片上下升降。 切缝工作装置：把切缝刀片安装在切缝刀片主轴 上，该轴通过两 端 轴 承 座 装 在 机 身 底 板 的 下 面 前 端 ， 由 电 机 来 提 供 动 力 。 该 电 机装在机身底板上面的前端，与切缝主轴用皮带和皮带轮连接。 导向装置：由导向杆、导向轮、销轴等装置构成。 设置在整机的 前 端 ， 使 导 向 系 统 的 导 向 轮 与 地 面 标 准 线 重 合 ， 以 确 保 切 割 操 作方向的正确性，以此来保证路面切割的方向性。 冷却装置：由冷

27、却水箱及冷却水管道等组成。利用最简单的水冷 方 式 来 解 决 切 割 刀 片 的 发 热 问 题 ， 从 而 提 高 刀 具 的 使 用 寿 命 ， 降低危险发生的系数。 2.2 切缝工作装置的设计 切缝装置由电动机、皮带传动装置、切缝主轴、轴承座、切缝刀 片 组 成 。 把 切 缝 锯 片安装在切缝主轴上，由电机提供动力。电机安装在整机底盘板的前端，由皮带和皮带轮与切割主轴连接。 2.2.1 切缝刀片的选择和力学计算 切缝刀片的选择刀片份基体和刀头两个部分。粘结刀头作为主要 支 撑 的 基 础 部 分 称 为 基 体 ， 在 切 割 工 作 中 起 到 切 割 功 能 的 部 分 称之 为 刀 头 ， 其 会 在 切 缝 工 作 由 于 摩 擦 与 切 割 工 作 造 成 损 失 。 因 为 刀头 中 含 有 金 刚 石 ， 使 得 刀 头 能 够 对 水 泥 混 凝 土 进 行 切 割 作 业 。 金 刚石 是 目 前 自 然 界 中 最 硬 的 东 西 ， 在 刀 头 中 与 水 泥 混 凝 土 进 行 摩 擦 从而对水泥混凝土进行切割。刀头的金属把金刚石包裹在刀头的内部。所 以 ，切 缝 刀 片 选 择 市 面 上 较 为 广 泛 应 用 的“ 激 光 焊 接 金 刚 石 锯 片 ”。