机械设计制造及其自动化毕业设计-吊篮式高层建筑擦窗机伺服悬吊装置的设计.doc

1、本科毕业论文（20 届）吊篮式高层建筑擦窗机伺服悬吊装置的设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 吊篮式高层建筑擦窗机伺服悬吊装置的设计 1设计的主要任务及目标对擦窗机进行了解，并熟悉其悬吊装置。研究课题，查询资料，完成对吊篮式高层建筑擦窗机伺服悬吊装置的设计，并用绘图软作出悬吊系统的设计图及其重要零部件图；2设计的基本要求和内容擦窗机悬吊装置整体设计及零部件设计，进行相应的分析计算，整理资料撰

2、写设计说明书，撰写毕业论文一篇。3主要参考文献1 成大先主编，机械设计手册.M北京：化学工业出版社，20042 郭建,郭仿军.高层建筑外墙清洗方法及清洗机械的研究 .M,2001,1(03):13153 孙质文主编，起重机设计手册M 。中国铁道工业出版社4 金清肃.机械设计课程设计M.武汉： 华中科技大学出版社，20074进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 开题阶段（开题报告一篇） 2013.12.042014.03.012 对悬吊装置进行设计（中期答辩报告一份） 2014.03.022014.04.013 出图阶段 2014.04.012014.04.304 毕业论文撰写及答辩准备阶段

3、 2014.05.015吊篮式高层建筑擦窗机伺服悬吊装置的设计摘要随着高层建筑的出现，其外端墙面或玻璃幕墙外表面的清洗与维护的难题，就摆在了 人 们 的 面 前 。 传 统 的 解 决 方 法 为 ， 一 是 搭 建 脚 手 架 ， 耗 费 太 大 ； 二 是 用 绳索 将 操 作 者 悬 吊 下 降 ， 危 险 性 极 大 。 擦 窗 机 应 运 而 生 ， 擦 窗 机 是 在 起 重 机 械 的 基 础上 发 展 而 来 的 一 类 建 筑 专 用 机 械 。 从 字 面 上 理 解 是 擦 窗 户 的 机 器 ； 但 从 实 际 使 用 的 角度 理 解 ， 是 一 种 具 有 能 够

4、升 降 的 吊 篮 及 其 悬 吊 机 构 ， 适 用 于 建 筑 物 外 墙 面 的 清 洗 、 维护 和 紧 急 情 况 下 的 应 急 载 人 机 械 设 备 。 擦 窗 机 的 总 类 包 括 水 平 轨 道 式 、 附 墙 轨 道 式 、轮 载 式 、 插 杆 式 、 悬 挂 轨 道 式 、 滑 梯 式 。 本 次 设 计 为 水 平 轨 道 式 擦 窗 机 ， 擦 窗 机 主要 结 构 有 台 车 行 走 机 构 、 台 车 、 吊 臂 回 转 机 构 、 吊 船 升 降 机 构 、 吊 船 旋 转 机 构 、 协助 卷 绕 机 构 、 船 体 、 过 载 保 护 装 置 、 防

5、撞 保 护 装 置 、 行 程 限 位 保 护 装 置 。 本 人负责机座及行走部件的设计，包括驱动机构，卷扬机构，排绳机构，液压举升机构。关键词：擦窗机 ，悬吊装置，行走驱动，卷扬提升The design of the high-rise building window cleaning machine servo suspension deviceAbstract As high-rise building dozen appear, outside its end tope or glass curtain wall outer surface of cleaning and maint

6、enance problem, right in front of peoples presence. Traditional solutions, a scaffold, cost is set too large; But with the rope will decline, danger operator suspension. Gondola emerged, Gondola is in hoisting machinery and develops on the basis of a kind of architectural special-purpose machinery.

7、Literally understanding is cleaning the Windows machines; But from the Angle of actual use of understanding, is a kind of very can lift the hanging baskets and suspended institutions, suitable for buildings have clean and maintenance and outside the emergency manned mechanical equipment. Emergency T

8、he total category includes wipe window machine track type, level of wall rail type, wheel attached carrying type, insert pole type, hanging rail type, slide type. This design for horizontal rail type brush window machine, rub window machine main structure have car walk institutions, trolley, auto go

9、 institutions, arm swing mechanism, ship lifting mechanism, ship rotating mechanism, help winding institutions, hull, carrier protection device and bump protection device, Cheng Xian a protection device. I was responsible for the design of seating and walking components, including active wheel, tray

10、 parts, base, rotating the arm, driven wheels, balance arm pulleys, slewing reducer. Keywords:Gondola，L amp stand， Driving， Hoist第 页 共 页目录1.前言11.1 高层建筑擦窗机发展概况11.2 擦窗机悬吊装置的分类11.3 本课题的研究内容和目的意义21.4 实地调查与搜集资料22.设计方案42.1 总体方案拟定42.2 主要技术性能63.伺服悬吊系统设计73.1 卷扬机构73.1.1 钢丝绳直径的选择73.1.2 绳索滑轮的设计83.1.3 钢丝绳在卷筒上的固定

11、93.1.4 卷筒毂的设计103.1.5 卷筒设计计算103.1.6 卷扬电机的选取133.1.7 联轴器的选择143.1.8 锥齿轮的设计143.1.9 制动器的选择173.1.10 链传动的设计173.1.11 往复丝杠的设计203.1.12 导绳块组的设计213.2 伸缩机构223.2.1 液压系统方案223.2.2 液压缸的选择223.2.3 液压系统设计223.2.4 滑筒及尼龙衬套设计243.3 行走机构253.3.1 受力分析及电机功率计算253.3.2 主动轴最小轴径计算263.3.3 后轮驱动用差速器的设计273.4 导轨的选择303.4.1 对导轨的基本要求303.4.2

12、滑动导轨的分类303.4.3 导轨的长度313.4.4 导轨的材料313.4.5 导轨副材料的匹配313.4.6 导轨的防护313.5 回转机构的设计333.6 配重计算354.使用与维护374.1 使用方法37第 页 共 页4.2 使用注意事项374.3 日常维护与维修375.结论与展望39参考资料致谢1第 1 章 前言随着社会飞速发展，城市规模不断扩大，各式高层建筑如雨后春般争先拔地而起，且逐年向高层化、大型化发展，美化了城市面貌，但随之而来的是这些高层建筑外墙的清洗养护问题。现代高层建筑外墙大都用各种建筑材料进行装饰，如粘贴各色墙砖、瓷砖，装加玻璃幕墙或涂上涂料等，但是由于自然界的风吹雨

13、打，光辐射，尘埃污染，以及一些人为或偶然事故等原因，一段时间过后，建筑表面都将不同程度地变得污浊灰暗，尤其在工业发达地区，污损情况还相当严重，影响了城市面容和形象 1。如何定期清洗维护高层建筑外墙成为了城市地区亟待解决的题。问1.1 高层建筑擦窗机发展概况 擦窗机是在高处作业吊篮基础上发展起来的产品。国外发达国家的擦窗机产品发展较早,如德国、日本、比利时、挪威等国家,相继从 60 年代初就逐步形成了自己的产品系列。我国在 8090 年代新建的一批高层高档建筑,大部分是由国外建筑师设计并在建筑设计时已考虑了擦窗机的安装,均选用了国外的擦窗机产品,为大厦以后外墙的清洗和维护等作业打下了良好的基础。

14、1995 年前后,国内开始进入兴建高层建筑热潮。国内专业擦窗机公司也相继发展起来。目前,擦窗机产品在我国已得到迅速发展,已成为一种高新技术含量的机电一体化设备。2003 年,我国颁布了GB19154- 2003擦窗机国家标准 2。北京、上海、广州等大城市中的高档建筑,大部分都安装了擦窗机设备。但在国内也还有相当一部分高层高档建筑,由于建筑设计时未考虑擦窗机的配套设计,无法安装擦窗机设备,给以后的清洗和维护带来了很大的不便。有些造型简单的大楼,采用大绳吊板进行人工清洗,即不安全又不文明,也无法进行更换幕墙玻璃、补胶等作业;对于造型复杂的大楼,人工就无法清洗,更谈不上进行其它作业。随着我国法律、法

15、规的不断健全,文明程度的提高,大厦物业管理的建立,对其外墙的定期安全清洗及检修维护,已越来越引起人们的高度重视。大绳吊板人工清洗终将被取缔,擦窗机则是完成高空作业最安全、实用、高效的专用设备。安装擦窗机的必要性已得到了普遍认可。21.2 擦窗机悬吊装置分类经参阅相关资料及调研可知现在的擦窗机机的悬吊装置可分为: 屋面轨道式 (简称轨道式) 、轮载式、悬挂轨道式(简称悬挂式) 、滑车式和插杆式、滑梯式等几种。(1) 轨道式擦窗机使用最为广泛。这种型式的擦窗机可沿轨道电动行走。它具有行走平稳、就位准确、安全装置齐全、使用安全可靠、自动化程度高等特点。(2) 滑车式和插杆式擦窗机，该机型为小型擦窗机

16、设备,由滑车(或插杆) 、电动吊船组成。该电动吊船与轨道式吊船不同,它自身配置有升降的提升机、安全锁、收缆器等。该擦窗机就位操作麻烦、常布置于裙房和楼顶的局部位置。但其价格便宜,业主以造价为首选条件时,常采用此方案。(3) 轮载式擦窗机，该机型为小型擦窗机设备,适用于楼顶布置花园平台、观光平台等场合,不影响楼顶布置的整体美观。主要技术参数同轨道式擦窗机。(4) 悬挂式擦窗机，此机型为小型擦窗机设备,由高强铝合金轨道、爬轨器、电动吊船等组成。该电动吊船与插杆式相同,它自身配置有升降的提升机、安全锁、收缆器等。适用于楼顶层面较多或空间较小、建筑造型复杂、其它擦窗机不易安装的场合。擦窗机因为多采用悬

17、吊装置与吊篮的组合形式因此对设计的悬吊部分有很大的启示作用和参考价值。1.3 研究内容及目的意义毕业设计的题目是在发现高层建筑外墙擦窗机机械化的空白后，提出的一种解决方案，悬吊装置作为吊篮高空作业的保证，能够实现擦窗操作的顺利进行。毕业设计的题目是在参照各种擦窗机的悬吊装置后而进行的设计，争取早日实现产品化。由于设计时间短，经验不足，加之我们自身的设计能力有限，该机中一定会有许多不足不妥之处，恳请指导教师给予合理的改进意见。1.4 实地调研、搜集资料为使设计更贴近实际，学生外出实地考察了石家庄本地高层建筑的外墙表面构成及楼顶布局情况。3高层建筑外墙装饰材料多选用瓷砖或铺设玻璃幕墙，较平坦，利于

18、清洗主机吸附；墙面用一般清洗液即可较好的完成清洗作业。但注意到建筑表面多数有窗框或其他凸起，因此清洗主机应具有一定的越障能力。在设计伺服悬吊系统即楼顶随动小车时，应充分考虑高层建筑楼顶布局情况。经实地考察，多数高层建筑楼顶布局如图 1-1 所示：台 铁 架铁 架 女 儿 墙 小 屋 卫 星 接 收 天 线女 儿 墙 台图 1-1 高层建筑楼顶布局示意图楼顶四周由女儿墙围住，墙体高度大部分在 0.5m-1m 之间，因此伺服悬吊系统应具有 1m 以上的举升功能；女儿墙周边有 1m-2m 的空间可以铺设轨道，以约束小车按规定路径行走。4第 2 章 设计方案2.1 总体方案拟定 该吊篮式高层建筑擦窗机

19、伺服悬吊装置主要是由水平行走及驱动部分，卷扬提升部分，钢绳排线部分，液压举升部分，以及回转支承和回转驱动部分组成。臂架举升装置的臂架为空心方钢结构，采用型钢焊接成中空的臂架，具有较好的强度和刚度。通过液压缸的伸缩改变臂架高度和长度来实现吊篮主机部分跨过女儿墙一起和墙面距离的调节。卷扬提升机构由电机、制动器、减速器、卷筒构成。钢绳的卷扬由卷筒实现。各个机构之间通过联轴器链接，电机的旋转经过制动器，减速器传递给卷筒，通过卷筒来实现卷扬操作。钢绳排线部分由导向滑块组、往复丝杠、光杠轴和链轮组组成。钢绳在卷筒上的排列由往复丝杠上的导绳块组往复运动来实现。导绳块组，主要由挡绳柱、中间滑块和支撑脚构成，中间滑块一端通过螺纹固定在导绳块组上板上，另一端卡在双向丝杠槽内，通过经过大小链轮的传递，丝杠以合适的速度旋转，带动滑块在丝杠上往复运动实现排绳操作。水平行走及驱动部分由车轮轨道副构成并由伺服电机驱动，实现吊篮主机在水平方向上的工位变化。回转机构参照起重机设计手册上的回转支承，选用外齿式单排球回转支承。通过步进电机带动小齿轮与大齿轮啮合来驱动，来实现回转功能。整体结构见图 2-1。其中要重点解决的问题有：(1) 应用范围 当前建筑外墙装饰材料主要是瓷砖（包括大理石等天然石材）及玻璃幕墙两大类，应据此设计清洗机的吸附力、移动速度和清洗效果等性能；且应重点