正文混凝土湿喷机工作机构设计与仿真

1、石家庄铁道大学毕业论文 混凝土湿喷机工作机构设计与仿真 The design and simulation of wet shotcreting machines operation mechanism 2010 届 机械工程 分院专 业 机械工程及自动化 学 号 20060515 学生姓名 王亚光 指导教师 汪西应 完成日期 2010年 6 月 3日摘要混凝土喷射机是地下工程，岩土工程，市政工程等领域内广泛使用的一种施工设备，是钻爆法施工中初期支护的施工机械。而其工作机构是较为复杂的多自由度机构，制约着其工作的范围和工作的灵活性。本课题深入研究了湿喷机的工作机构，并借鉴德国大象集团和瑞士西卡

2、集团（Aliva) Sika-PM500湿喷机设计的先进技术，设计了新型的工作机构。首先，研究了一般隧道的高度和结构，确定了湿喷机的工作范围，接着对湿喷机整体工作系统进行了分析研究，在此基础上提出了工作机构的设计方案。其次根据工作范围确定了各臂的长度，选择了工作机构的材料和进行了工作臂各部分质量的估算，在此基础上确定了各工作臂的臂厚和截面尺寸，跟着根据各工作臂的俯仰角度和回转角度选定液压缸的型号和工作尺寸。再根据自重进行各工作臂强度和刚度的校核、焊缝强度的校核、各耳板处强度的校核等。最后对工作机构整体进行运动分析，应用计算机辅助设计技术完成了湿喷机工作机构的全套设计图纸。关键词：混凝土湿喷机

3、工作机构 设计Abstract Concrete sprayer is a construction equipment which is extensive use in underground engineering geotechnical engineering and construction works, and is a construction machinery which is used to primary support in the way of drilling and blasting method. The operation mechanism is a mo

4、re complex institution of multiple degree of freedom, which restrict working range and flexible capable of teamwork. the topic study the operation mechanism of humid concrete sprayer in-depth ,and anlehnungs the design advanced technology of humid concrete sprayer from The elephant group of German a

5、nd Aliva Sika-PM500, and designed new operation mechanism.Above all, we research the average height and structure of the tunnel and determine humid concrete sprayers working range，then analysis the humid concrete sprayers overall work system，on the basis come up with the design proposal of the opera

6、tion mechanism。Secondly according to the working range ,we make sure the length of each working arm, the material of operation mechanism and estimate the quality of each working arm，and on this basis make sure the thick and the sectional dimension of each working arm .then according to the totilting

7、 range and rotation angle, making sure the Types and size of hydraulic cylinder. and check the intensity and rigidity of each working arm、the intensity of weld bead、the intensity of each oticplacode and so on. In the end make kinematic analysis to the working group and use CAD to finish the designin

8、g drawings of the operation mechanism.目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc263761527 第1章 绪论 PAGEREF _Toc263761527 h 1 HYPERLINK l _Toc263761528 1.1混凝土湿喷机国内外研究现状 PAGEREF _Toc263761528 h 1 HYPERLINK l _Toc263761529 1.2 湿喷机喷射混凝土的作用和特点及发展前景 PAGEREF _Toc263761529 h 2 HYPERLINK l _Toc263761530 1.3 混凝土湿喷机组成

9、PAGEREF _Toc263761530 h 3 HYPERLINK l _Toc263761531 第2章 混凝土湿喷机工作机构设计 PAGEREF _Toc263761531 h 4 HYPERLINK l _Toc263761532 2.1 初步运动分析 PAGEREF _Toc263761532 h 4 HYPERLINK l _Toc263761534 2.2结构设计 PAGEREF _Toc263761534 h 6 HYPERLINK l _Toc263761535 2.2.1 机组外形尺寸 PAGEREF _Toc263761535 h 6 HYPERLINK l _Toc2

10、63761536 工作机构的基本结构 PAGEREF _Toc263761536 h 6 HYPERLINK l _Toc263761537 2.2.3 各工作臂截面尺寸的确定 PAGEREF _Toc263761537 h 7 HYPERLINK l _Toc263761540 第3章 工作机构强度计算 PAGEREF _Toc263761540 h 9 HYPERLINK l _Toc263761541 3.1工作臂强度校核 PAGEREF _Toc263761541 h 9 HYPERLINK l _Toc263761542 大臂外套强度校核 PAGEREF _Toc263761542

11、h 9 HYPERLINK l _Toc263761543 3.1.2 大臂内套尺寸校核 PAGEREF _Toc263761543 h 10 HYPERLINK l _Toc263761544 中间臂尺寸校核 PAGEREF _Toc263761544 h 11 HYPERLINK l _Toc263761546 小臂外套尺寸校核 PAGEREF _Toc263761546 h 12 HYPERLINK l _Toc263761548 小臂内套尺寸校核 PAGEREF _Toc263761548 h 12 HYPERLINK l _Toc263761550 四杆机构尺寸的确定 PAGEREF

12、 _Toc263761550 h 14 HYPERLINK l _Toc263761551 3.2 液压缸的选择和耳板及销轴的校核 PAGEREF _Toc263761551 h 15 HYPERLINK l _Toc263761552 液压缸的选择 PAGEREF _Toc263761552 h 15 HYPERLINK l _Toc263761553 液压缸销轴及耳板的校核 PAGEREF _Toc263761553 h 17 HYPERLINK l _Toc263761554 3.3伸缩臂静态刚度计算 PAGEREF _Toc263761554 h 28 HYPERLINK l _Toc

13、263761555 大臂静态刚度计算 PAGEREF _Toc263761555 h 28 HYPERLINK l _Toc263761556 中间臂截面剪应力计算 PAGEREF _Toc263761556 h 29 HYPERLINK l _Toc263761557 计算单位长度扭转角 PAGEREF _Toc263761557 h 30 HYPERLINK l _Toc263761558 大臂重叠部分的强度计算 PAGEREF _Toc263761558 h 30 HYPERLINK l _Toc263761559 3.3.5 整体工作机构静态下头部最大挠度 PAGEREF _Toc26

14、3761559 h 32 HYPERLINK l _Toc263761560 第4章 运动分析 PAGEREF _Toc263761560 h 35 HYPERLINK l _Toc263761561 第5章：结束语 PAGEREF _Toc263761561 h 38 HYPERLINK l _Toc263761562 参考文献 PAGEREF _Toc263761562 h 39 HYPERLINK l _Toc263761563 致谢 PAGEREF _Toc263761563 h 40 HYPERLINK l _Toc263761564 附录A: PAGEREF _Toc2637615

15、64 h 41 HYPERLINK l _Toc263761565 外文翻译 PAGEREF _Toc263761565 h 41第1章 绪论1.1混凝土湿喷机国内外研究现状从60年代起，在西方发达国家中，湿喷技术开始逐渐推行，各种湿式混凝土喷射机也陆续开发出来，所谓湿喷，其基本原理是将加水搅拌好的成品混凝土加入湿式喷射机，输送至喷嘴处，经掺加速凝剂后形成料束喷至施工面。在国内，目前由于种种原因，干喷机仍是主要的喷射作业设备。但是随着人们环保意识的增强以及对喷射混凝土质量要求的提高，已有越来越多的湿式混凝土喷射机进入使用。在一些国际招标的大型水利工程中，如二滩水电站，黄河小浪底工程，三峡工程等

16、，均是采用湿式混凝土喷射机作业。国内目前使用的各种湿式混凝土喷射机多是从国外引进的设备。近几年来，国内一些单位也开始开发研制出几种湿式混凝土喷射机，但生产规模尚有待于扩大。国产SPZ-6型湿式混凝土喷射机是由北京矿冶研究总院研制成功的一气送转子式湿式混凝土喷射机。它的工作原理与瑞士阿利瓦280机型相似，其转子由电动机经减速器带动旋转。该机设备投资少，生产率高，重力轻，机动性好。SPZ-6型湿式混凝土喷射机分别在北京城建大柳树工地及甘肃金川有色金属公司进行了工业实验，取得了优良的效果，并于1996年12月通过了中国有色金属工业总公司的技术鉴定，1998年8月获国家专利权TK-961型湿式混凝土喷

17、射机是铁道科学研究院西南分院近年来研制的一种转子活塞式湿喷机。该机利用一组活塞将湿拦料推送至机器顶部的混合室，经与空气混合后，通过软管输送到喷嘴，在喷嘴处添加速凝剂后喷出。该机的主要优点是无余气排放，送料连续性好。据报道，已在宝成支线，渝长高速公路等工程中应用。并获国家专利。叶轮式湿式混凝土喷射机是安庆市恒特工程机械研究所研制的一种湿喷机。这采用了一种叶轮喂料装置，具有工作可靠，使用寿命长，适应骨料粒径范围大等优点。目前已生产出AH型系列产品。总体来说湿式混凝土喷射机主要优点是：1、大大降低了机旁和喷嘴外的粉尘浓度，消除了对工人健康的危害。2、生产率高。干式混凝土喷射机一般不超过5m3/h。而

18、使用湿式混凝土喷射机，人工作业时可达10m3/h.采用机械手作业时，则可达20m3/h。3、回弹度低。干喷时，混凝土回弹度可达15%-50%。采用湿喷技术。回弹率可降低到10%以下。4、湿喷时，由于水灰比易于控制，混凝土固化程度高，故可大大改善喷射混凝土的口质，提高混凝土的均匀性，而干喷时，混凝土的水灰比是由喷射手根据经验及肉眼观察来进行调节的，混凝土的品质在很大程度上取决于机手操作真确与否。综上，由于湿喷技术具有明显的优势，湿式混凝土喷射机在各工程中的应用亦越来越多。各国也正在加大对湿喷机的研究投入，作为湿喷机主要工作部件的工作机构也理所应当的成为设计的重点。1.2 湿喷机喷射混凝土的作用和

19、特点及发展前景喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是一种新的施工工艺。它是使用混凝土喷射机，按一定的混合程序，将掺有速凝剂的细石混凝土，喷射到岩壁表面上，并迅速固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。喷射混凝土可以作为隧道工程的永久性或临时性支护，也可以与各种形式的锚杆、钢纤维、钢拱架、钢筋网等组成组合式支护结构。它的灵活性也很大，可以根据需要粉刺追加厚度。因此除用于地下工程外，还广泛应用于地面工程的边坡防护、加固，基坑防护，结构补强等。随着喷射混凝土原材料、速凝剂、施工工艺、机械的研究和应用，喷射混凝土无论是作为新材料，还是新的施工工艺，将有更为广阔的发展前景。喷射混凝土的作用：支撑围岩

20、、卸载作用、填平补强围岩、覆盖围岩表面、阻止围岩松动、分配外力。喷射混凝土的特点：1、喷射混凝土具有强度增长快黏结力强、密度大、抗渗性好的特点。它能较好的填充岩块间裂隙的凹穴，增加围岩的整体性，防止自由面的风化和松动，并与围岩共同工作。2、与普通模铸混凝土相比，喷射混凝土施工将输送、浇注、捣固几道工序合而为一，更不需模板，因而施工快速、简洁。3、喷射混凝土能及早发挥承载作用4、试验表明，喷射混凝土与模铸混凝土相比，其密实性和稳定性要差一些。由于喷射混凝土有如此多的优点，所以把它机械化提高其喷射的效率是十分必要的，混凝土喷射机应运而生发展前景：德国大象集团的这种湿喷机从结构和功能上来说都是相当的

21、成熟了，本设计主要是借鉴此型号的湿喷机工作机构，在此基础上进行改进和研究，经研究发现在设计时怎样减轻工作机构的质量、怎样设计各个铰接部分从而使活动范围更加的大而灵活、如何增强工作机构的稳定性等是设计的重点，针对这些问题本设计采用了箱型截面设计、平面四杆机构运动等方法来实现最初构想。目前在我国隧道加固干喷技术应用还是占绝大部分，对于湿喷机的设计和研究还是属于初步的，但是湿喷混凝土质量容易控制，喷射过程中的粉尘和回弹量很少，随着对生产率和操作环境的要求越来越高，湿喷机的研究和发展必然会越来越快。1.3 混凝土湿喷机组成移动式混凝土喷射机组由以下部件组成： 1. 刚性底盘 2. 液压驱动电缆盘和50

22、 m 动力电缆 3. 电动液压动力组，55 kW, 喷射臂和混凝土泵提供动力 4. 液压伸缩喷射臂 5. 液压活塞式混凝土喷射泵 6. 变频电动液态添加剂计量输送泵 7. 液态速凝剂箱（或辅助水箱） 1 x 1000 L 8. 高压清洗水泵 Rk 15.20H 9. 电动螺杆式空气压缩机 PM77E 型 10. 喷射附件 80 mm 第2章 混凝土湿喷机工作机构设计2.1 初步运动分析混凝土喷射机是地下工程，岩土工程，市政工程等领域内广泛使用的一种施工设备，是钻爆法施工中初期支护的施工机械。它广泛用于隧道预加固、边坡防护加固、基坑防护、结构补强等，由于工作的平面都是不规则或立体拱形的结构，要求

23、湿喷机能够向空间各个方向都能作业，所以湿喷机工作机构是一个多自由度的工作机构。考察一般隧道的高度和掌子面尺寸，借鉴德国大象集团和瑞士西卡集团（Aliva) Sika-PM500湿喷机设计，力求最大工作范围，运动分析如下：俯仰角度：水平回转角度大臂 回转270o 俯仰60o/-30o 伸缩范围2米 中间臂 俯仰30。 52。 小臂 回转180o/55o 俯仰30o/-30o 伸缩范围2米 2.2结构设计 机组外形尺寸喷射范围（含1m喷射距离）最大高度17m最大宽度30m最大深度8米最小可作业隧道高度4m前方最远喷射距离14m理论喷射量4-30m3/h根据工作范围确定各臂的尺寸联接座直径：800m

24、m大臂外套：4000mm大臂内套：3200mm中间臂： 1800mm小臂外套： 4000mm小臂内套： 3000mm小臂连接臂 1200mm工作臂臂厚6mm2.2.2工作机构的基本结构 图一根据运动分析和一般隧道的尺寸分析混凝土湿喷机工作机构的基本结构由联接座、大臂、中间臂、回转四杆机构、小臂组成。总长大约为13000mm,它采用铰接式，每段之间用销轴连接，俯仰用液压缸提供动力，大臂和小臂的伸缩采用内部嵌套液压缸控制其伸缩。小臂的回转用液压缸带动平面四杆机构实现，具体连接如图所示。第1部分是联接座，这部分的主要作用是连接工作机构与汽车底盘，要有做够的刚度和强度，底部圆周排列24个M24的螺母固

25、定。可以在水平面内回转270度。第2部分是大臂，此部分可分为大臂外套和大臂内套，可以调节喷射的高度，下面的油缸调节大臂的俯仰。第3部分是中间臂，这是一个传递机构，连接大臂和小臂，下部油缸控制其俯仰，辅助调节小臂角度。第4部分是连杆机构（如图所示），这部分的作用是使小臂在水平面内回转，调整其喷射范围。另一个作用是在转移工作地点时，使小臂回转180度，以便于运输。第5部分是小臂，此部分也是由小臂外套和小臂内套组成，内套和油缸连接实现其伸缩。头部与喷射头连接，要承担头部两个回转马达的重量，所以设计的稍长一些提高其刚度。中间连接部分的头部尺寸设计的稍大一些，提高其承载能力，底部与回转四杆机构连接。 各

26、工作臂截面尺寸的确定为了增加工作机构的运动灵活性和减轻工作机构的重量选择金属结构的材料为Q235钢，根据经验初步估算各部分的重量：头部回转马达大约200kg小臂内套和外套大约300kg中间臂大约300kg大臂外套和内套大约400kg大臂外套截面尺寸: 大臂内套截面尺寸：中间臂截面尺寸 小臂外套截面尺寸小臂内套截面尺寸: 连杆机构尺寸：第3章 工作机构强度计算3.1工作臂强度校核选择金属结构的材料为Q235钢，全面考虑载荷和选择材料质量均匀安全系数取1.33则：工作机构工作时，校核应力最大位置处（工作臂水平工作时应力最大）应力最大处为如图一所示,工作机构的受力为其自重均布力，将其合成分解为集中力

27、如图所示：AC段为总体分布受力图：ABCDEFG3920大臂外套强度校核将分布力化为集中力如图所示 弯矩图：计算最大弯矩在B点处：截面如图：计算横截面对中性轴的惯性矩： 所以此截面尺寸适合。 大臂内套尺寸校核大臂内套从C点开始弯矩最大点也在 C点截面如图：计算横截面对中性轴的惯性矩：所以此截面尺寸适合。中间臂尺寸校核如图所示E点所受弯矩最大中间臂截面尺寸：所以此截面尺寸适合。小臂外套尺寸校核如图所示F点所受弯矩最大小臂外套截面尺寸：所以此截面尺寸适合。小臂内套尺寸校核如图所示G点小臂内套所受弯矩最大小臂内套截面尺寸：所以此截面尺寸适合四杆机构尺寸的确定已知四杆机构在中间臂上的两个支点之间的尺寸

28、一定即AE=354mm 、ED=250mm，此时小臂与大臂平行。确定其它杆的尺寸，只要B点最后回转在AE的右边则满足要求。假设CD=393mm、AC=610mm，当小臂回转180则ED1关于EA对称如图D1点，以D1点为圆心DC为半径画圆，以A为圆心AC为半径画圆，两圆相较于C1点，在直线AE右侧找一合适的点确定为B1点，测得AB1=B1C1=400mm，可算出四杆机构的尺寸。3.2 液压缸的选择和耳板及销轴的校核3.2.1液压缸的选择因为混凝土湿喷机不是像起重机那样的重载机构，所以液压缸一般的能满足力方面的要求，只考虑尺寸方面的因素来选择液压缸，且工作机构的尺寸太大采取近似计算大臂液压缸尺寸

29、的确定解得：x=1.6m解得：x=2.4m由于大臂端部有一弯曲部分几乎与底座等高，所以应当适当的把计算的尺寸缩小一段，综合考虑这些因素选择液压缸型号为HSG*01-150/dE，安装尺寸为420+1020中间臂液压缸尺寸的确定解得x=0.75m解得：x=1.32m由于中间端部也有一弯曲部分，所以应当适当的把计算的尺寸缩小一段，综合考虑这些因素选择液压缸型号为HSG*01-110/dE，安装尺寸为275+500大臂上安装的小臂调整液压缸的型号应与中间臂液压缸型号相同。大臂伸缩液压缸的选择：因为大臂要伸长和回缩，其行程特别长，故缸筒和套筒都应有足够的刚性，防止中间弯曲。所以根据液压缸的伸缩长度和大

30、臂的基本尺寸选择液压缸的型号为：HSG*01-200/dE，安装尺寸为513+2400小臂液压缸选择的原因类似，选择型号为：HSG*01-125/dE，安装尺寸为377+2100 3.2.2液压缸销轴及耳板的校核如图所示，1处为大臂铰接处受力最大，校核1处强度总体分布受力图：ABCDEFG3920N由图可知A处所受的力为34545N销轴材料为45号钢=360MPa，=125 MPa销轴长360mm,截面尺寸为算销轴的抗弯截面模数：轴上的受力如图所示，弯矩中点位置最大：销轴抗剪强度校核：Q把销轴当作简支梁分析求得的最大剪力A销轴的截面面积销孔拉板强度校核：知P=17272.5N，h=bb=64m

31、m,=45mm,R=136mmP拉板上的拉力销孔拉板厚度R销孔圆心到bb中点的距离K与计算截面形状有关的系数b-b截面内侧应力：外侧应力：a-a截面内侧应力：外侧应力：为Q235钢的许用应力校核3处轴和耳板:分析耳板受力最大时大臂的位置可知，当大臂向上仰起60时俯仰油缸受力最大：由图可知F1=33320N，根据角度关系求得F=F1/sin64.5=36916.2N 销轴校核：销轴材料为45号钢=360，=125如图可知销轴上最大弯矩处在轴的中点处，d=64mm销轴抗弯强度校核：销轴抗剪强度校核：Q把销轴当作简支梁分析求得的最大剪力A销轴的截面面积销孔拉板强度校核：知P=18458.1.5N，h

32、=bb=72mm,=50mm,R=85mmP拉板上的拉力销孔拉板厚度R销孔圆心到bb中点的距离K与计算截面形状有关的系数b-b截面内侧应力：外侧应力：a-a截面内侧应力： 外侧应力：为Q235钢的许用应力校核4处轴和耳板:中间臂在水平方向上时端部的耳板和销轴受力最大，受力分析为：如图计算得：销轴受力图和弯矩图为销轴校核：销轴材料为45号钢=360，=125如图可知销轴上最大弯矩处在轴的中点处，d=60mm销轴抗弯强度校核： 销轴抗剪强度校核：Q把销轴当作简支梁分析求得的最大剪力A销轴的截面面积销孔拉板强度校核：知P=12005N，h=bb=35mm,=16mm,R=47mmP拉板上的拉力销孔拉

33、板厚度R销孔圆心到bb中点的距离K与计算截面形状有关的系数b-b截面内侧应力：外侧应力：a-a截面内侧应力：外侧应力：为Q235钢的许用应力为了增加其稳定性可在端部孔内焊接一钢管。校核6处轴和耳板:中间臂在水平方向上时端部的耳板和销轴受力最大，受力分析为：由图可知中间臂俯仰液压缸受力最大时处于水平位置，可知液压缸伸缩活塞顶端垂直方向受力F=29890N销轴受力图和弯矩图为：销轴校核：销轴材料为45号钢=360，=125如图可知销轴上最大弯矩处在轴的中点处，d=50mm销轴抗弯强度校核： 销轴抗剪强度校核：Q把销轴当作简支梁分析求得的最大剪力A销轴的截面面积销孔拉板强度校核：知P=14945N，

34、h=bb=26mm,=20mm,R=38mmP拉板上的拉力销孔拉板厚度R销孔圆心到bb中点的距离K与计算截面形状有关的系数b-b截面内侧应力： 外侧应力：a-a截面内侧应力：外侧应力： 为Q235钢的许用应力3.3伸缩臂静态刚度计算3.3.1大臂静态刚度计算臂架刚度计算只考虑有效载荷的静力（mg）,不计动力系数（1，2）。由于伸缩臂架套接处存在间隙会引起位移，各节伸缩臂是靠着导向元件及一定长度的含入量套装在一起，由于导向元件与臂板存在一定间隙，导致臂架产生一定的初始弯曲变形。由臂架间隙引起的初始位移为变幅平面内：回转平面内：、在变幅平面和回转平面内相邻各节臂之间的间隙，通常各节臂间隙大致相同，

35、可取13mmK伸缩臂的节数，因为从第二节臂开始有间隙，所以上面计算只涉及到k-1节臂各节臂伸出后第i+1节臂至臂端的长度各节臂之间的套接长度由上可知变幅平面内：回转平面内：（2）由臂端横向力和弯矩产生的静位移由于伸缩臂架是变截面构件，利用位移相等条件折算当量截面惯性矩计算当量截面惯性矩 带入公式求得=78995518变幅平面内臂端由和产生静位移，按线性理论计算臂端的位移由前面计算可知=7840N =25480Nm臂端由力产生位移为： =5.545mm伸缩臂架在外力作用下的实际位移考虑间隙影响，臂架在外载荷静力作用下所产生的臂端基本位移为：f=1.67mm+5.545mm=7.215mm当考虑臂

36、架受轴向力作用时应按非线性理论计算臂端实际位移。中间臂截面剪应力计算横向力和扭矩在中间臂翼缘板和腹板中产生剪应力。翼缘板剪应力为：腹板剪应力为：式中b,h翼缘板和腹板的宽度，翼缘板和腹板的厚度，翼缘板和腹板的板厚中线所包围的面积分析中间臂在水平面内回转90时的受力：由图可知=0 =5880N 钢的许用剪应力=100MPa所以翼缘板的剪应力为：腹板的剪应力为：计算单位长度扭转角一般情况下常取0.150.3/mT中间臂上所受的扭矩s臂厚中线的全长G材料的切变模量截面中线所围的面积臂厚大臂重叠部分的强度计算（1）导向块所受支撑力 大臂内套与大臂外套通过滑块进行接触滑动，臂架套接处滑块承受臂端传来的弯

37、矩和横向里所引起的支撑力，在臂架套接处紧靠外节臂端部的一对滑块受力最大，有前面计算可知 滑块截面为则两滑块上所受的支撑力为解得F=39690（2）翼缘板的局部弯曲应力 由于伸缩臂导向滑块，承受很大的集中力，所以在滑块附近的翼缘板上产生局部弯曲应力。伸缩臂的下翼缘板滑块附近的局部弯曲应力计算如下F滑块上所受的支撑力k修正系数取 1/19滑块中点的位置x计算点的位置b两腹板板厚中心线间距翼缘板板厚泊松比 一般取0.3所以 =12.43MPa（3）滑块附近翼缘板受有整体弯曲和局部弯曲应力的联合作用=1.08MPa所以 =62.48MPa（4）伸缩臂架的稳定性计算一般来说，箱型伸缩臂是一个双向压弯构件

38、，由于还受扭矩作用，会降低臂架的整体稳定性。将套接处间隙所引起的臂端初始位移和由外力产生的基本动位移所形成的附加弯矩加在相应平面的弯矩中计算。因此，伸缩臂架整体稳定性计算与强度计算并无本质区别，只是应取臂架根部最大的内力计算：N伸缩臂所受轴力，当臂架不受轴力时，N=0，但仍需考虑弯矩值的非线性增大。 伸缩臂根部的最大弯矩A伸缩臂根部的截面积 伸缩臂根部截面的截面模数 伸缩臂对截面x轴和y轴的临界力有以上数据计算可得：3.3.5 整体工作机构静态下头部最大挠度工作机构整体受力为：计算各处挠度得： =3.204mm转角引起的挠度为：竖直平面内的总挠度为:0.135mm+0.222mm+2.78mm

39、+0.689mm+3.204mm+230mm=237.03mm第4章 运动分析机构运动分析的任务是在已知机构尺寸及原动件运动规律的情况下，确定机构中其他构件上某些点的轨迹、位移、速度及加速度和构件的角速度、角位移、及叫加速度。机械运动分析无论是设计新的机械，还是为了了解现有机械的运动性能，都是十分必要的，而且它还是研究机械动力性能的必要前提。机构运动分析的方法很多，主要有图解法和解析法。当需要简捷直观地了解机构的某个或某几个位置的运动特性时，采用图解法比较方便，而且精度也能满足实际问题的要求。而当需要精确地知道或了解机构在整个运动循环过程中的运动特性时，采用解析法并借助计算机，不仅可获得很高的

40、计算精度及一系列位置的分析结果，并能绘出机构相应的运动线图，同时还可以把机构分析和机构综合问题联系起来，以便机构的优化设计。 对于湿喷机工作机构的运动分析如下：湿喷机工作机构的结构参数表（仔细校对表）杆件号关节变量1900001200010300104001059000160010注： 大臂在水平面内的回转角 -18090 大臂在竖直面内的俯仰角 -2360为大臂的俯仰油缸的长度 中间臂与大臂之间的夹角 -6230为中间臂的俯仰油缸的长度 小臂在水平面内的回转角 -60180 大臂外套的长度4m 中间臂的长度2m 小臂外套长度的一半2m 大臂内套的伸缩长度 02m 小臂内套的伸缩长度 02m建

41、立两相邻杆坐标系的齐次变换矩阵：=解得：=(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*cos(3)+(-cos(1)*sin(2)-sin(1)*cos(2)*sin(3)*cos(4), -(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*cos(3)+(-cos(1)*sin(2)-sin(1)*cos(2)*sin(3)*sin(4), (cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*sin(3)-(-cos(1)*sin(2)-sin(1)*cos(2)*cos(3), (cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*cos(3)+(-cos(

42、1)*sin(2)-sin(1)*cos(2)*sin(3)*cos(4)*l4+(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*sin(3)-(-cos(1)*sin(2)-sin(1)*cos(2)*cos(3)*d6+(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*cos(3)+(-cos(1)*sin(2)-sin(1)*cos(2)*sin(3)*l3+(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*d3+(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*l1-sin(4), -cos(4), 0, -sin(4)*l4-d3 (sin(1)*c

43、os(2)+cos(1)*sin(2)*cos(3)+(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*sin(3)*cos(4), -(sin(1)*cos(2)+cos(1)*sin(2)*cos(3)+(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*sin(3)*sin(4), (sin(1)*cos(2)+cos(1)*sin(2)*sin(3)-(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*cos(3), (sin(1)*cos(2)+cos(1)*sin(2)*cos(3)+(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*sin(3)*cos

44、(4)*l4+(sin(1)*cos(2)+cos(1)*sin(2)*sin(3)-(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*cos(3)*d6+(sin(1)*cos(2)+cos(1)*sin(2)*cos(3)+(cos(1)*cos(2)-sin(1)*sin(2)*sin(3)*l3+(sin(1)*cos(2)+cos(1)*sin(2)*d3+(sin(1)*cos(2)+cos(1)*sin(2)*l10, 0, 0, 1 第5章：结束语首先，本文主要叙述了混凝土湿喷机的基本构成、适用范围、和相对于干喷技术的优缺点。主要介绍了混凝土湿喷机的研究背景与发展前景、

45、在我国现代铁路隧道施工中和地下岩土施工中的特殊优点。其次，本设计的主要研究对象是混凝土湿喷机的工作机构。根据工作范围和实际的回转角度确定了各臂的截面尺寸，对其进行刚度和强度的校核；并对各处液压缸连接处耳板的强度和大臂的稳定性进行了校核；小臂的回转设计了平面四杆机构来实现180回转，减小回转空间；伸缩臂的伸缩采用长条式高强度塑料滑块来减小摩擦和增加局部强度；为了减小头部的挠度适当的增加小臂的臂厚，增加其刚度。但我国对湿喷机的研究还是初级阶段，主要存在的问题还是很多。主要的限制是材料和结构方面的，要尽量减轻工作机构的重量增强其刚度和强度，增强其工作时的灵活性，这还是湿喷机研究中很关键的一个问题。但

46、是湿喷混凝土质量容易控制，喷射过程中的粉尘和回弹量很少，随着对生产率和操作环境的要求越来越高，湿喷机的研究和发展必然会越来越快。总之，通过本次设计，我对混凝土湿喷机的工作原理有了深刻的认识，对在机械设计过程中可能遇到的各种问题有了了解，并对这些问题的解决过程有了全新的认识。并且在整个设计中阅读了大量的文献和了解了各种有关机械设计的手册，学到了很多新知识，对以前所学的专业知识进行了巩固和加深，这对我们来说在以后的工作和学习当中一定会起到巨大的帮助作用。参考文献1 徐克晋.金属结构.北京：机械工业出版社，19902 王金诺 于兰峰.起重运输机金属结构.北京：中国铁道出版社，20023 朱永全 宋玉

47、香.隧道工程.北京：中国铁道出版社，20064 濮良贵.机械设计. 8版.北京：高等教育出版社，20065 孙桓 陈作模 葛文杰.机械原理.北京：高等教育出版社，20056 胡宗武 徐履冰 石来德.非标准机械设备设计手册北京：机械工业出版社，20037 林国森.液压元件产品样本. 北京：机械工业出版社，20008 胡宗武 汪西应 汪春生.起重机设计与实例.北京：机械工业出版社9 张展.机械设计通用手册. 北京：机械工业出版社，200810 宋伟刚.机器人学-运动学、动力学与控制. 北京：科学出版社，200711 J.达菲 著（廖启征 刘新昇译）.机构和机械手分析.北京：北京邮电学院出版社，19

48、8912 王晓东 孟庆鑫.机器人技术基础.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，200613 机械设计手册编委会.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，2004年.14 Huang Zuo-hua, Lu Hong-bing, Jiang De-ming, Zeng Ke, Liu Bing,Hang Jun-qiang, Wang Xi-bin, Study on Combustion Characteristics of a DI Diesel Engine Operating on Diesel/Methanol BlendsJ. Transactions of CSICE,2003.40041

49、0致谢将近半年的毕业设计即将结束，多少个日日夜夜的凝思苦想，多少天的埋头苦干，终于完成了湿喷机工作机构的设计与仿真这篇论文。这其中饱含着自己的血汗，离不开老师的谆谆指导和同学们的热心帮助。当我放下笔的这一时刻，同时也标志着美好的大学时光即将化成温馨的回忆。这篇论文可以说是对我四年大学生活和学习的最好总结，也为我人生的这一阶段画上了一个完美的句号。在写论文的日子里，不断地学习和研究各种相关的书籍和软件，迎难而上，克服了很多的困难。在其中也有过无奈和彷徨、有过困惑和悲伤，但每当这时候我都会从导师或同学那里得到安慰和帮助，让我更多的感受到攻克一个个困难时胜利的喜悦，让我更加深信“山高人为峰，努力定成

50、功”的道理。本论文是在我的导师汪西应教授的精心指导和悉心关怀下完成的，导师渊博深厚的知识和丰富的机械设计经验，敏锐的开拓思维和勇于创新的精神，严谨治学的教风和精益求精的科学态度，一丝不苟和雷厉风行的工作作风，无私奉献学生和竭诚回报社会的爱心，都是我学习的榜样，是我受益终生的巨大财富。导师不仅在学业上，而且在生活工作各个方面都给我以很大帮助，使我愉快而顺利地完成论文，在此对恩师表示衷心的感谢!在毕业设计期间，多次得到乔丰立，智小慧博士、范晓珂老师、李杰、张国良等同学的帮助和支持，在此我也衷心地对他们表示感谢。谨在本论文完成之际，向所有关爱我的领导、老师、同学和朋友献上最诚挚的爱和祝福。附录A:外

51、文翻译Section 3INSTALLATION3.1 - Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13.2 - Lifting the crusher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23.3 - Safety device for frame opening . .

52、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-33.4 - Crusher feeder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-33.5 - Drive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3 -

53、Typ of drive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3 - Tensioning the V-belt drive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5 -Tension-deflexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54、. . . . . . 3-5 Elongation method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7 - Drive safety guard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-93.6 - General assembly and disassembly information . . . . . . . . . . . . . . .

55、 . . . 3-93.7 - General maintenance information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-93.8 - Minimum recommended spare parts list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-93.9 - Special tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56、 . . . . . . . . . 3-103.10 - Protecting the crusher against rust corrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-103.1 InstallationSee chapter 2.5 Main dimensions for generaldimensions of the crusher.Weight of main componentsWeightNP1315MNP1415MNP1418MComplete crusher(without option)15850 Kg34933

57、 Lbs21070 Kg46438 Lbs23280 Kg51323 LbsRotor assembly withhammers and pulley6385 Kg14072 Lbs8165 Kg17995 Lbs9055 Kg19962 LbsHammer455 Kg1003 Lbs455 Kg1003 Lbs520 Kg1146 LbsHammer lifting tool80 Kg176 Lbs85 Kg187 Lbs105 Kg231 LbsStandard crusherpulley(*)485 Kg1069 Lbs485 Kg1069 Lbs490 Kg1080 LbsLiftin

58、g beam and hoist(option)505 Kg1113 Lbs505 Kg1113 Lbs505 Kg1113 LbsHoist capacity (option)1000 Kg2204 Lbs1000 Kg2204 Lbs1000 Kg2204 Lbs(*) Standard crusher pulley is in some cases replaced by a pulley having a different diameter.Table 3-1 Weights informationLoad by sealing boltNP1315MNP1415MNP1418MVe

59、rtical static load22 kN4890 Lbs30 kN6660 Lbs33 kN7418 LbsHorizontal andvertical dynamic load3 kN650 Lbs3 kN650 Lbs3 kN650 LbsTable 3-2 Load by sealing bolt3.2 Lifting the crusherCrusher component weights must beconsidered when preparing the study for thefoundations and the hoisting equipment. Agantr

60、y crane, a tyre-mounted or track-mountedmobile crane, a chain hoist or any othersuitable equipment must be used to lift andhandle the heavy components of the crusherwhen installing the machine or replacing wearparts.Refer to Table 3-1 for the weights of the maincrusher components.Only use suitable a