机械原理课程设计。
设计题目： 自动粉墙机
学院： 机电学院
班级： 072092
专业：机械设计制造及自动化。
小组成员：李亚锋周磊张庆远。
指导教师： 曾小慧
时间： 2023年7月16日
设计背景：随着社会不断进步，国民经济的发展的各个行业都迫切需要各种质量优、性能好、效率高、能耗低、**廉的机械产品。而且当前各个行业都实现了机械化。
当前，住房是人们的一大问题。社会不断在进步， 房的需求也不断加剧，随之而来的就是耗时、耗力的粉墙工作。一面面巨大的墙现在都需要手工一点一点的进行粉刷。
这样不但耗费体力，而且耗费时间，同时粉墙质量不高，效率极低。
鉴于当前粉墙的种种缺点，我们组通过思考，准备设计一款全自动粉墙机，该粉墙机能实现全自动化，完全的代替手工，实现粉墙的机械化。不但节省时间，节省体力；而且还提高了工作质量，提高了工作效率。所以，自动粉墙机是完全有必要被设计的。
设计目的：通过设计全自动粉墙机，目的在于解决当前繁杂的粉墙问题，让机械代替手工，实现机械化。提高工作效率，提高工作质量。
此外，目的也在于巩固所学知识，加强对机构的分析、计算能力，了解机构的分析方法，学会设计报告的撰写。培养机械原理课程设计的能力。设计中，通过针对机械进行运动方案设计、机器功能分析、工艺动作过程确定、执行机构选择、机械运动方案评定等的思考，可以进一步巩固、掌握并能初步运用机械原理的知识和理论，掌握运动方案和机构设计的思路和方法。
提高学生利用技术资料、运算和绘图的能力。而且能让学生及早的树立工程设计的观点，激发创新精神，培养自学能力，独立工作和创造能力。通过编写设计报告，培养学生表达、归纳、总结和独立思考与分析能力。
第一章：设计任务书。
1.1设计题目：
自动粉墙机。
此粉墙机主要由三部分组成，机体位移装置，粉墙装置（以下称为抹浆机），以及电子控制装置。
电子控制装置主要负责各部分运动的协调，这里不做重点解释。机体位置部分主要功能是使抹浆机可以在墙面上下以及左右的移动。要实现抹墙的连续性要求机架能实现水平运动。
左右运动由电机控制机体下方的轮子实现；
抹浆机是整个机器的核心，它由装混凝土的料斗、搅拌并给混凝土施压的绞龙，以及往复运动的抹片组成。抹浆机要求能实现抹灰运动，首先要将水泥打到墙上，然后由抹板进行抹平。为防止将已抹好的墙弄坏和调节抹灰厚度，抹浆机也要实现前后的进退运动。
转扬机长×宽×高=1000×600 ×600 (mm)
抹浆机长×宽×高=1000×600 ×600（mm）
竖直导杆最大高度：5m
电机y90l 功率1.1kw 转速1000r/min
绞龙转速500r/min
抹片长×宽=800×100
抹片行程：100 mm
抹片运动周期：0.5s
抹浆机上升速度：0.1m/s
抹浆机下降速度：0.15m/s
机体水平移动速度：0.3m/s
1. 根据各个执行件的运动规律拟定运动循环图。
2．对各个运动方案进行分析选定，确定最终运动放慢
3．设计传动系统并确定其传动比分配。
4. 画出粉墙机运动方案简图，并用运动循环图分配各机构运动节拍。
5．凸轮的设计计算。按凸轮机构的工作要求选择从动件的运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用电算法计算出理论廓线、实际廓线值。
画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图。
6.连杆机构的设计计算。
7.齿轮机构的设计计算。
8．编写设计计算说明书。
第二章：运动方案选定。
在抹浆机进行抹灰时，由于墙面不一定与地面垂直，或地面不一定水平，如果抹浆机进行垂直抹灰将导致抹灰失败或抹灰厚度不均，所以在抹灰时对垂直度有要求，所以要实现对垂直度的调节。
设计刚开始时对于垂直度调节我们进行了如下的设想与比较。首先我们想到用双摇杆机构实现抹浆机与墙面垂直度的调节。即用如图（2.1.1）所示机构实。
现。图（2.1.1）双摇杆机构。
评定：该机构可以实现墙壁与抹浆机的任意角度调节，通过原动件不转动能带动摇杆左右摆动。是实现该功能的首选机构。
但是，墙壁与抹浆机的垂直度只在较小的角度范围内变化，用电动机带动原动件运动从而使摇杆左右摆动时，摇杆的位置不易调节，而且难以实现微调。垂直度的调节会因使用该机构变成一个很复杂的操作。故双摇杆机构不适合实现该功能。
垂直度调节我们还考虑到用气压或液压传动来进行调节。如图（2.1.2）所示：
图（2.1.2）气压传动机构简图。
评定：由于空气的可压缩比使工作速度不易稳定、外界变化对速度影响较大，也难于准确地控制与调节工作速度。和双摇杆机构一样难以对垂直度进行微调。
但是，对于这一缺点，液压传动可以进行弥补，所以可以综合气压和液压的优点，采用气液联合传动装置，利用气压传动灵敏、反应迅速的特点把气压用于控制部分，而利用液压工作乎稳、可产生较大动力的特点把液压用于驱动部分，这样，服综合应用了气动、液压两者的优点，又避免了两者的某些缺点。这样完全可以实现该功能的调节。
但是气液联合传动装置制造成本高，设计复杂，使用不方便。自动粉墙机中使用时只起到调节垂直度的作用，这样不但增加了机器的制造成本而且优点大材小用。所以不是的和采用该机构。
丝杠机构如图(2.1.3)
图(2.1.3) 丝杠调节垂直度运动简图。
评定：丝杠机构的具有调节灵敏度高，产生的力矩大，结构设计简单，成本低，并且可以实现自锁，从而避免因为墙面的反作用力难以达到调节的精度。
综合考虑各种机构后，我们选用了丝杠来进行调节。在简单的机构，低廉的成本下，不但可以实现任意角度的调节，而且可以实现角度的微调。
抹浆机主要功能是将水泥打到墙上，然后由抹板进行抹平，将水泥打到墙上主要通过铰轮不断搅动将水泥往墙上压，然后抹板来回运动，给墙一定的压力将抹到墙上的水泥抹平。所以核心运动是要实现抹板的往返运动。
抹浆机要求实现抹板的左右移动和铰轮的旋转运动。对于抹板的左右移动我们初步设想可以用曲柄滑块机构实现，如图（2.2.1）
图（2.2.1）曲柄滑块机构。
评定：该机构可以实现抹板的左右移动，可以实现抹板的预期运动规律，但是在运动的始末，加速度和速度有较大突变，会降低机构的使用寿命，磨损较大。曲柄滑块机构实现从动件的直线运动很简单，但是要求其耐磨性较高，且平面度较高。
在凸轮机构中，从动件加速度按余弦运动规律，避免了刚性冲击，同时能实现抹板的预期运动规律。机构简图如图（2.2.2）所示：
图（2.2.2）圆柱凸轮机构简图
综合考虑，我们选用直动滚子从动件圆柱凸轮来实现抹板的左右运动。
抹浆机向上抹灰时将水泥抹平，完成了抹灰运动后需要将抹浆机降下再重新进行抹灰运动，如果抹浆机按原路返回势必会将抹好的墙弄坏，所以要将抹浆机退出，使它离墙有一段距离然后再退回来，其次抹灰的厚度不一样，需要根据实际要求调节，所以要求抹浆机能够前后移动。
在调节抹浆机前后移动机构的选择中，我们考虑用槽轮机构实现，其机构简图如图（2.3.1）所示：
图（2.3.1）槽轮机构。
槽轮机构作间歇运动，能够实现所需运动特性要求，达到自动化的要求设计。但是槽轮机构在圆销开始进入和退出颈项槽时，由于角加速度有突变，在两瞬时有柔性冲击，而且槽轮的槽数越少，柔性冲击越大，产生的噪声也越大。
在题目要求中，要求抹浆机实现离墙的前后运动，做平行直线移动。该机构难以输出预期的运动。因此该机构不适合该机器的这个运动规律。
在槽轮机构分析失败后，我们选择使用圆弧三边形等宽凸轮机构来实现抹浆机沿墙的前后移动。其机构简图如图 （2.3.2）所示：
图(2.3.2)圆弧的三边形等宽凸轮机构简图。
评定：该机构可以实现抹浆机的前后移动，可以实现抹浆机的预期运动规律，采用几何封闭凸轮，机构有确定的运动路径，压力角处处为零，当该机构运动到一个工作位置后，将不会受到外力的影响，对原动件没有反力，可以很好的控制位置的精度。但是它难以所需的间歇运动。
综合考虑后，我们选择用圆弧三边形等宽凸轮机构与槽轮机构相结合，这样既能实现直线运动又能实现间歇运动，满足我们所需要的功能。
如图(2.4.1)所示：
如图(2.4.1)
评定：抹墙机的上升由卷扬机卷进钢索，缩短钢索的长度来实现，而下降则依靠自身重力作为动力实现。该方案具有结构简单，成本低廉，操作灵活等特点。但由于钢索易于磨损，寿命较低。
如图(2.4.2),直齿轮传动简图：
如图(2.4.2) 直齿轮传动。
评定：采用直尺传动来控制抹墙机的上下运动具有传动平稳，整个过程易于控制，齿轮设计具有标准化，易于生产，寿命长等的特点，但整个导轨加上一直齿轮，使机体重量大大增加，且成本较上一方案大幅度提高。
综上所述，考虑到整机的方便可移动性以及降低成本以向市场推广，我们选择了第一个方案，即卷扬机带动钢索。
实现机体水平移动采用如图(2.5.1)所示机构来实现，如图所示：
图(2.5.1)
该机构主要作用是实现抹墙机的水平移动。
抹浆机机构运动由电机控制，其运动机构简图如图（2.6.1）所示：
图（2.6.1）抹浆机运动机构简图。
第三章：机械系统运动循环图。
由题目要求可知，自动粉墙机运动主要包括机体沿墙壁的左右运动，抹浆机沿墙的前后运动，抹浆机沿导杆的上下运动，导杆与墙的垂直度调节及抹浆机的抹灰运动。其中前四种运动主要根据实际抹灰时的要求进行调节，具体数据都根据粉刷墙壁时进行具体操作。
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