摊铺机自动侧立固定装置设计(附件)
本课题针对公路铺设施工过程中两侧立板的架设问题，设计了一个自动装置，实现立板的架立、固定、拆除、搬运的自动化，降低劳动强度。主要设计了运输装置、架立拆除装置两个部分。设计的轮式运输装置主体由两大部分组成操作室与轮式行走机构。按照前进方向，轮式自走机构在前，操作机头在后，操作机头与轮式自走机构通过连接铰连接。架立、拆除装置采用了圆柱坐标式机械手，设计了机械手的结构，包括X轴底部导轨设计，X轴横梁手臂设计，X轴传送机构设计，Z轴手臂设计，Z轴传送机构设计，腰部设计，执行末端（手爪）的设计。建立了三维模型，绘制了二维图。关键词 摊铺，机械手，架立，拆除
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究目的与意义 1
1.3 课题设计要求 3
2 装置总体方案设计 3
2.1 需求分析 4
2.2 装置的方案选择 7
2.2.1 架立、拆除装置的方案选择 7
2.2.2 运输装置的方案选择 10
3 具体结构设计 13
3.1 运输装置设计 13
3.2 架立拆除装置设计 15
3.2.1 X轴底部的设计 15
3.2.2 X轴横梁的设计 16
3.2.3 X轴传送机构的设计 17
3.2.4 Z轴机械手臂的设计 17
3.2.5 Z轴传送机构的设计 18
3.2.6 腰部的设计 20
3.2.7 末端执行器（手爪）的设计 21
3.2.8 整体结构的三维模型 25
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 绪论
1.1 课题背景
交通公路是一个国家现代化的标志,也是一个国家综合国力的重要体现。公路运输是陆上运输方式之一,其灵活机动、迅速方便以及提供“门到门”物 流服务的特点,使其不仅成为一个独立的运输体系,也成为铁路车站、港口和机场集散物资和人群的重要手段，对于一个国家经济的发展起着重要的基础作用。交通公路以其运输速度快 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
、机动性强、覆盖面广等特性,极大的增加了运输服务的能力和功能,对于我国正在进行的城镇化、农村现代化、信息化一体化发展发挥着越来越重要的作用[1~2]。
随着科学技术的迅猛发展，路面施工的方式方法也发生了很大的变化。由从前的劳动密集型发展到今天的器械自动化，摊铺机、压路机、搅拌机、路面切缝机等都是施工过程中常用的筑路机械设备，尤其是摊铺机如图1.1，应用最为广泛。最近我国还研制出了一种20米超宽摊铺机，能够较大幅度地提高路面铺设质量，建设最美路面。这些机械设备的使用，不仅提高了施工的效率和质量，还大大减轻了工人的劳动强度；然而工人在沥青路面实际铺设过程中，一般需预先在待铺设路段两侧架立固定板，用以避免在摊铺、碾压过程中沥青的外溢的情况的发生，能够确保路面铺设的质量。在实际的操作过程之中，整条路的铺设，需多次重复进行固定板的架立、拆除、搬运工作，劳动强度很大。
现在国内用的固定板有两种，分别是钢板和木板，均是3m×16cm的规格，木制固定板多为实心式，钢制固定板为了降低材料的消耗，同时考虑经济因素，钢制固定板多开槽，所以两种固定板大约重40kg。一个固定板需要2～3个斜撑支撑，需要3～4人来完成架立、拆除、搬运等工作。铺设路面一般都较长，大多在300m以上，所以在铺设过程之中需要工人搬动很多块固定板，因此工人的工作强度很大，而且人工搬运速度慢，效率低，而摊铺机等机器工作速度快，效率高。不仅仅是从工作效率与质量上，机械化工作更能适应需求，而且中国的劳动成本越来越高，所以在整个铺设过程的花销费用上人工操作并不比机械操作成本低。所以，这就需要道路建设者和机械制造者们继续努力,设计制造合适的机械，用机械自动化来取代这一人工操作过程，使修建公路最大化的实现机械化与自动化，降低工人的劳动强度，提高工作的效率与质量，降低成本。这就需要更多的高知识分子投入到创新中，加快中国公路建设的发展。图1.1为正在作业的摊铺机，图1.2为侧立固定板。
图1.1 摊铺机
图1.2 侧立固定板
1.2 课题研究的目的与意义
本课题研究的目的在于开发一款用于沥青路面施工过程中能够代替人工完成路段的侧立固定板的架立、拆除任务的装置，解决企业在施工过程中面临的一些问题，如铺路速度慢、质量不稳定、工人劳动强度大、人工成本高。所以，开展此课题具有以下几个方面的意义。
（1）减少人力劳动，提高机械化水平。
随着中国制造2025计划的提出，中国各行各业，尤其是制造业势必要向机械自动化转变，本课题研究的问题就是在沥青路面实际铺设中，对人工架立、拆除、搬运侧立固定板这一作业改为机械操作，设计出一种机械设备来取代人工操作，减少人力劳动，提高机械化水平，响应国家号召，紧跟国家发展的脚步，同时可以降低劳动成本。了解分析国家政策的同时可以预测发展方向，带来更大的经济效益。
（2）解决铺路速度慢的问题。
当下企业越来越重视工作速度和工作效率，如果用机器代替人工，可以在施工中更大化的提高施工速度，提高效率，实现利益最大化。使施工过程自动化机械化，顺应时代发展的潮流。
（3）降低工人的劳动强度，保证道路施工工人的身体健康。
由于一块侧立固定板的重量大，约重40kg，一般情况下需要2－3人合力搬运，但是在一线工作的施工工人大多时候会一个人搬运，这样高强度的工作完全就是在燃烧自己的生命来换取工作质量，会导致工人身体出现问题，特别是腰部问题。这样一来影响的不仅仅是工人自己，更影响到工人的家庭。如果采用本课题研究的新型装置，完全不需要工人搬运这个40kg的固定板，既降低了工人的劳动强度，也保证了工人的身体健康，提高他们的工作质量。
（4）使沥青路面的质量大大提高。在现在的的沥青路面施工中，侧立固定板采用人工重复多次搬运架立，工作强度大，导致工人过度疲劳，侧立固定板架立过程中会出现差错，进而影响到沥青路面的铺设质量。如果能够在施工中采用这种筑路机械装置来代替人工工作，就能够减少人为的失误，提高精确度，完成沥青路面铺设的指标。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究目的与意义 1
1.3 课题设计要求 3
2 装置总体方案设计 3
2.1 需求分析 4
2.2 装置的方案选择 7
2.2.1 架立、拆除装置的方案选择 7
2.2.2 运输装置的方案选择 10
3 具体结构设计 13
3.1 运输装置设计 13
3.2 架立拆除装置设计 15
3.2.1 X轴底部的设计 15
3.2.2 X轴横梁的设计 16
3.2.3 X轴传送机构的设计 17
3.2.4 Z轴机械手臂的设计 17
3.2.5 Z轴传送机构的设计 18
3.2.6 腰部的设计 20
3.2.7 末端执行器（手爪）的设计 21
3.2.8 整体结构的三维模型 25
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 绪论
1.1 课题背景
交通公路是一个国家现代化的标志,也是一个国家综合国力的重要体现。公路运输是陆上运输方式之一,其灵活机动、迅速方便以及提供“门到门”物 流服务的特点,使其不仅成为一个独立的运输体系,也成为铁路车站、港口和机场集散物资和人群的重要手段，对于一个国家经济的发展起着重要的基础作用。交通公路以其运输速度快 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
、机动性强、覆盖面广等特性,极大的增加了运输服务的能力和功能,对于我国正在进行的城镇化、农村现代化、信息化一体化发展发挥着越来越重要的作用[1~2]。
随着科学技术的迅猛发展，路面施工的方式方法也发生了很大的变化。由从前的劳动密集型发展到今天的器械自动化，摊铺机、压路机、搅拌机、路面切缝机等都是施工过程中常用的筑路机械设备，尤其是摊铺机如图1.1，应用最为广泛。最近我国还研制出了一种20米超宽摊铺机，能够较大幅度地提高路面铺设质量，建设最美路面。这些机械设备的使用，不仅提高了施工的效率和质量，还大大减轻了工人的劳动强度；然而工人在沥青路面实际铺设过程中，一般需预先在待铺设路段两侧架立固定板，用以避免在摊铺、碾压过程中沥青的外溢的情况的发生，能够确保路面铺设的质量。在实际的操作过程之中，整条路的铺设，需多次重复进行固定板的架立、拆除、搬运工作，劳动强度很大。
现在国内用的固定板有两种，分别是钢板和木板，均是3m×16cm的规格，木制固定板多为实心式，钢制固定板为了降低材料的消耗，同时考虑经济因素，钢制固定板多开槽，所以两种固定板大约重40kg。一个固定板需要2～3个斜撑支撑，需要3～4人来完成架立、拆除、搬运等工作。铺设路面一般都较长，大多在300m以上，所以在铺设过程之中需要工人搬动很多块固定板，因此工人的工作强度很大，而且人工搬运速度慢，效率低，而摊铺机等机器工作速度快，效率高。不仅仅是从工作效率与质量上，机械化工作更能适应需求，而且中国的劳动成本越来越高，所以在整个铺设过程的花销费用上人工操作并不比机械操作成本低。所以，这就需要道路建设者和机械制造者们继续努力,设计制造合适的机械，用机械自动化来取代这一人工操作过程，使修建公路最大化的实现机械化与自动化，降低工人的劳动强度，提高工作的效率与质量，降低成本。这就需要更多的高知识分子投入到创新中，加快中国公路建设的发展。图1.1为正在作业的摊铺机，图1.2为侧立固定板。
图1.1 摊铺机
图1.2 侧立固定板
1.2 课题研究的目的与意义
本课题研究的目的在于开发一款用于沥青路面施工过程中能够代替人工完成路段的侧立固定板的架立、拆除任务的装置，解决企业在施工过程中面临的一些问题，如铺路速度慢、质量不稳定、工人劳动强度大、人工成本高。所以，开展此课题具有以下几个方面的意义。
（1）减少人力劳动，提高机械化水平。
随着中国制造2025计划的提出，中国各行各业，尤其是制造业势必要向机械自动化转变，本课题研究的问题就是在沥青路面实际铺设中，对人工架立、拆除、搬运侧立固定板这一作业改为机械操作，设计出一种机械设备来取代人工操作，减少人力劳动，提高机械化水平，响应国家号召，紧跟国家发展的脚步，同时可以降低劳动成本。了解分析国家政策的同时可以预测发展方向，带来更大的经济效益。
（2）解决铺路速度慢的问题。
当下企业越来越重视工作速度和工作效率，如果用机器代替人工，可以在施工中更大化的提高施工速度，提高效率，实现利益最大化。使施工过程自动化机械化，顺应时代发展的潮流。
（3）降低工人的劳动强度，保证道路施工工人的身体健康。
由于一块侧立固定板的重量大，约重40kg，一般情况下需要2－3人合力搬运，但是在一线工作的施工工人大多时候会一个人搬运，这样高强度的工作完全就是在燃烧自己的生命来换取工作质量，会导致工人身体出现问题，特别是腰部问题。这样一来影响的不仅仅是工人自己，更影响到工人的家庭。如果采用本课题研究的新型装置，完全不需要工人搬运这个40kg的固定板，既降低了工人的劳动强度，也保证了工人的身体健康，提高他们的工作质量。
（4）使沥青路面的质量大大提高。在现在的的沥青路面施工中，侧立固定板采用人工重复多次搬运架立，工作强度大，导致工人过度疲劳，侧立固定板架立过程中会出现差错，进而影响到沥青路面的铺设质量。如果能够在施工中采用这种筑路机械装置来代替人工工作，就能够减少人为的失误，提高精确度，完成沥青路面铺设的指标。
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