高層建筑外墻清洗機(jī)-升降機(jī)部分的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題目：高層建筑外墻清洗機(jī)升降機(jī)部分的設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)√類型：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)電一體化班級(jí)：________學(xué)校指導(dǎo)教師：企業(yè)指導(dǎo)教師：2016年5月1日 摘要高層建筑外墻清洗機(jī)是一種投資小，成本低，安全可靠，工作效率高的機(jī)器。該機(jī)器分為兩部分，一部分是在大樓頂上的清洗機(jī)升降機(jī)，清洗機(jī)升降機(jī)通過鋼絲繩，吊鉤帶動(dòng)另一部分，即清洗機(jī)附在高層建筑外墻壁上進(jìn)行清洗工作。高層建筑外墻清洗機(jī)工作時(shí)，升降機(jī)的電機(jī)啟動(dòng)，通過鋼繩帶動(dòng)機(jī)架迅速上升，上升到預(yù)定位置，電機(jī)停止并制動(dòng)，調(diào)整好清洗機(jī)的位置后，解除制動(dòng)，電機(jī)反向啟動(dòng)，機(jī)架則緩慢向下移動(dòng)，與此同時(shí)，清洗機(jī)開始洗清外墻上的污漬，使外墻干凈潔白美觀。關(guān)鍵詞：蝸輪蝸桿；PLC;制動(dòng)器；目錄TOC\o"1-3"\h\u1.緒論 .緒論隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，城市規(guī)模不斷擴(kuò)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(jìn)行裝飾，如粘貼各色墻磚，瓷磚，馬賽克，或涂上涂料，但是，自然界的風(fēng)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(shí)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(dāng)嚴(yán)重。建筑表面就像人身上的外衣，要保持清潔，就需要經(jīng)常清洗，整理。為此，世界發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，對(duì)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(jí)政府部門的環(huán)境保護(hù)意識(shí)已發(fā)生了很大改變，國內(nèi)一些大，中城市，特別是旅游，開放城市，旅游景點(diǎn)，為保持建筑表面清潔，也制定出臺(tái)了相應(yīng)的法規(guī)，全國范圍的衛(wèi)生評(píng)比活動(dòng)，把保持建筑表面清潔列為考核的重要指標(biāo)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。高層建筑由于高空作業(yè)，給清洗工作帶來了極大的不方便。目前，我國大多數(shù)高層建筑清洗工作還是由人力完成，這類清洗工作主要由工人搭乘吊籃進(jìn)行高空作業(yè)來完成，工人的環(huán)境惡劣，且有一定的危險(xiǎn)性，工作效率低，成本高，耗時(shí)長，隨著機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展以及人們自我保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，各種清洗機(jī)出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)高層建筑外墻清洗機(jī)能夠上升下降。發(fā)達(dá)國家，對(duì)建筑表面保持清潔方面重視較早，對(duì)高層建筑的清洗，已淘汰了用提升設(shè)備載人進(jìn)行的方法，開發(fā)出許多代替工人擦洗的機(jī)器人。中央電視臺(tái)曾報(bào)道了日本在這一領(lǐng)域的最新成果，是利用遙控?zé)釟馇驊业跚逑礄C(jī)清洗高層建筑。用機(jī)械代替人工來清洗高側(cè)建筑外墻面，一方面不用工人高空作業(yè)，安全可靠，另一方面機(jī)器工作可大大提高工作效率。本產(chǎn)品改變了多年以來人工吊拉清洗或一根繩，一塊板，吊人清洗的高危作業(yè)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。2.高層建筑外墻清洗機(jī)--升降機(jī)原理部分2.1PLC控制系統(tǒng)高層建筑外墻清洗機(jī)--升降機(jī)的PLC控制系統(tǒng)主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和動(dòng)作控制系統(tǒng)兩部分組成，其基本組成結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。制動(dòng)器制動(dòng)器工作環(huán)境傳感器chuanggan工作環(huán)境傳感器chuanggan顯示輸出接口Plc顯示輸出接口Plc輸入接口報(bào)警信號(hào)運(yùn)行模式的選擇報(bào)警信號(hào)運(yùn)行模式的選擇電動(dòng)機(jī)變頻器安全保護(hù)信號(hào)電動(dòng)機(jī)變頻器安全保護(hù)信號(hào)電源電源編碼器 圖2.1PLC控制系統(tǒng)編碼器外部信號(hào)通過輸入接口送人PLC內(nèi)部，PLC進(jìn)行邏輯運(yùn)算與處理，再進(jìn)過輸入單元分別向變頻器發(fā)出上升，下降，停止，加速，減速等一系列信號(hào)，故障發(fā)生是也會(huì)報(bào)警信號(hào)，有需要也可以顯示運(yùn)行高度，從而更安全可靠實(shí)現(xiàn)清洗機(jī)能夠上升下降運(yùn)行狀態(tài)。2.2變頻器變頻器通過改變電源頻率實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的無極調(diào)速，使三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能大大改善，并且節(jié)約一定的能量。由于是使清洗機(jī)完成上升下降，其加速減速過程中的舒適性無需考慮。有些高的地方特別的臟，需要多清洗幾遍。盡量讓電梯快速移動(dòng)到那附近，以提高工作效率，其運(yùn)行速度根據(jù)距離遠(yuǎn)近自適應(yīng)，清洗機(jī)能夠上升下降等調(diào)整。2.3編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測(cè)量裝置，安裝在被測(cè)軸上并隨被測(cè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用來測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)量，并將它們轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)輸出。把旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸直接相連，就可以檢測(cè)到清洗機(jī)已經(jīng)上升和下降高度，所處高度，運(yùn)行速度等一系列。大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。2.4工作原理高層建筑外墻清洗機(jī)--升降機(jī)系統(tǒng)原理如圖2.4所示：曳引鋼繩繞在固定在至高點(diǎn)滑輪上，且兩端連著清洗機(jī)和對(duì)重物。當(dāng)滑輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于滑輪和鋼繩之間產(chǎn)生的摩擦力使清洗機(jī)上行，同時(shí)帶動(dòng)對(duì)重下行；反之，則使對(duì)重上行，同時(shí)帶動(dòng)清洗機(jī)下行。清洗機(jī)對(duì)重清洗機(jī)對(duì)重滑輪鋼繩圖2.2高層建筑外墻清洗機(jī)--升降機(jī)系統(tǒng)原理3.高層建筑外墻清洗機(jī)—升降機(jī)保護(hù)部分通過各種傳感器進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果反饋給PLC,PLC把檢測(cè)結(jié)果與預(yù)設(shè)值進(jìn)行對(duì)比。3.1制動(dòng)器鼓動(dòng)式制動(dòng)器是利用制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使制動(dòng)蹄將制動(dòng)摩擦片壓緊在制動(dòng)鼓內(nèi)側(cè)，從而產(chǎn)生制動(dòng)力，根據(jù)需要使滑輪減速或在最短的時(shí)間停止。鼓動(dòng)式制動(dòng)器由底板、液壓缸、彈簧、梢釘、剎車鼓所組成3.2蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿齒輪在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上打破了傳統(tǒng)繩索設(shè)計(jì)理念，在結(jié)構(gòu)上采用了蝸輪蝸桿和齒輪齒條的組合傳動(dòng)方式，使清洗機(jī)在整個(gè)運(yùn)行過程中平穩(wěn)而高效。由于渦輪蝸桿自身的巧妙自鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在很大程度上提高了清洗機(jī)的安全性。在清洗機(jī)在上升或下降過程中，電機(jī)斷電或者電機(jī)損壞不能工作，清洗機(jī)不會(huì)做自由落體，反而停止。3.3安全緊鉗高層建筑外墻清洗機(jī)—升降機(jī)4根鋼繩，每根鋼繩都能獨(dú)立承擔(dān)清洗機(jī)和對(duì)重物，每根鋼繩都安裝傳感器，一旦鋼繩斷裂，即刻報(bào)警，迫使安全緊鉗夾緊鋼繩動(dòng)作，電機(jī)停止，保護(hù)停止。當(dāng)滑輪的運(yùn)行速度達(dá)到或超過設(shè)定的極限時(shí)，PLC給制動(dòng)器發(fā)出信號(hào)，同時(shí)迫使安全緊鉗夾緊鋼繩動(dòng)作，從而使清洗機(jī)停止上升下降動(dòng)作。只有當(dāng)所有的安全開關(guān)恢復(fù)正常狀態(tài)，安全緊鉗松開鋼繩。3.4終端超越程保護(hù)裝置終端超越程保護(hù)裝置是為了防止高層建筑外墻清洗機(jī)—升降機(jī)系統(tǒng)失靈，清洗機(jī)越過上、下端后依然繼續(xù)運(yùn)行，繼而發(fā)生沖頂或撞底事故。在上下兩端安裝極限行程開關(guān)。一旦越程，直接切斷電源。4高層建筑外墻清洗機(jī)—升降機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)部分4.1桿臂的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核圖4.1桿臂示意圖桿臂的截面是一矩形，高h(yuǎn)=60mm，寬b=30mm，其長度方向的尺寸如圖4.1桿臂示意圖，校核桿臂的強(qiáng)度。為了方便計(jì)算，我們可以將此桿臂的彎曲度忽略掉，從而分析桿臂的受力分析其中Q是鋼繩通過滑輪而產(chǎn)生的兩個(gè)大小相同的力，則可以得到Q=200X9.8X66%=1306.7N通過桿臂的受力圖可知，只有在Fy的方向上才有彎曲應(yīng)力。彎矩圖如下M(y) Mmax=745797N.mm 0 X 470圖4.3桿臂受力彎矩圖如圖可知最大彎矩在中間部分的鉸接處產(chǎn)生，其值為Mmax=745797N.mm桿臂的抗彎截面系數(shù)W根據(jù)文獻(xiàn)【4】的公式（5.5）可以求得W===18000彎曲的強(qiáng)度條件是桿臂的材料是鑄鋼，則許用彎曲應(yīng)力根據(jù)文獻(xiàn)【4】查的其值為60Mpa=41.44N因此桿臂的強(qiáng)度滿足使用要求。5PR作用簡單介紹PR作用PR作用對(duì)清洗干凈的玻璃進(jìn)行圖片采集，用以清洗完成后進(jìn)行比較清洗裝置自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，用以控制光學(xué)系統(tǒng)對(duì)清洗的玻璃進(jìn)行檢測(cè)對(duì)清洗干凈的玻璃進(jìn)行圖片采集，用以清洗完成后進(jìn)行比較清洗裝置自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，用以控制光學(xué)系統(tǒng)對(duì)清洗的玻璃進(jìn)行檢測(cè) 5.1PR攝像機(jī)工作原理光學(xué)系統(tǒng)CCD攝像機(jī)的工作原理：被攝物體反射光線，傳播到鏡頭，經(jīng)鏡頭聚焦到CCD芯片上，CCD根據(jù)光的強(qiáng)弱積聚相應(yīng)的電荷，經(jīng)周期性放電，產(chǎn)生表示一幅幅畫面的電信號(hào)，經(jīng)過濾波、放大處理，通過攝像頭的輸出端子輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)。攝像機(jī)對(duì)我們生產(chǎn)中目前影響最大的是角度和燈光亮度。系統(tǒng)工作流程選取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的玻璃樣本圖像，清洗后的玻璃與其對(duì)照。如果不符合，證明不干凈，則會(huì)報(bào)警且升降裝置不會(huì)啟動(dòng)。5.結(jié)論歷經(jīng)兩個(gè)月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于接近尾聲，大學(xué)生涯圓滿結(jié)束。在這次設(shè)計(jì)過程中不僅要把大學(xué)知識(shí)鞏固復(fù)習(xí)一下，還要在所學(xué)知識(shí)上更進(jìn)一步深究來達(dá)到融會(huì)貫通。雖然過程辛酸，但培養(yǎng)我發(fā)現(xiàn)問題，自學(xué)，解決問題的能力，以及完成后對(duì)我大學(xué)學(xué)習(xí)的一種肯定。單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)電一體化的機(jī)器，它涉及知識(shí)面廣，工作量大，而且許多東西都是要按設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)劃，任務(wù)比較繁瑣。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是高層建筑外墻清洗機(jī)升降機(jī)部分的設(shè)計(jì)，這套機(jī)器的整體不僅僅光是機(jī)械部分，它是采用傳感器監(jiān)控，PLC控制，電器動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)計(jì)翻閱大量資料，對(duì)力學(xué)、材料及電氣液壓控制方面的知識(shí)有了更進(jìn)一步的理解，鍛煉了運(yùn)用資料及查閱文獻(xiàn)和設(shè)計(jì)手冊(cè)的能力。參考文獻(xiàn)成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).減（變）速器.電機(jī)與電器.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).單行本.彈簧.起重運(yùn)輸件.北京：化學(xué)工業(yè)出版