悬吊式高层建筑外墙粉刷机设计与研究

发布时间：2017-05-28 16:00

  本文关键词：悬吊式高层建筑外墙粉刷机设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文所研究粉刷机为一种壁面移动机器人，壁面机器人可以在垂直的壁面上灵活地移动并完成例如检测、喷漆、除锈、清洁、侦查等工作，随着时代的发展，壁面机器人在各个领域得到了广泛应用。近年来，作为城市面貌的建筑物外墙表面装饰与清理等工作已成为城市形象工程的工作重点之一，，而传统的高层建筑物外墙刷涂工作均是由工人通过高空作业完成，作业环境差、劳动强度高、工作效率低、费用高。目前，将壁面移动机器人技术应用于高层建筑外墙粉刷的事例及研究鲜有报道。 本文通过比较分析现有壁面移动机器人的技术原理，确定了粉刷机的总体设计方案，对粉刷机各个模块进行分析设计，并通过计算对粉刷机关键零部件进行选型，最终完成悬吊式高层建筑粉刷机的结构设计。通过理论建模的方法，完成粉刷轨迹建模并确定了连续和对称粉刷条件，分析研究了不同杆件参数对粉刷轨迹的影响规律，对粉刷工作过程中涉及的推力风扇静推力进行理论计算，建立了粉刷机吸附稳定性数学模型及刷子粉刷速度的数学模型。采用Ansys Workbench仿真软件，分别对推力叶片和架体进行了振动特性分析，获得了引起粉刷机振动的共振频率，对粉刷机各杆件进行运动学、动力学仿真分析，获得相关杆件的运动学、动力学数据，进而得到粉刷机工作性能相关数据，为全面分析粉刷机性能提供依据。 通过物理样机实验，对粉刷机无载荷空转性能进行测试，验证了粉刷机粉刷动作的准确性，并获得了推力风扇的静推力曲线，进行了不同工况下粉刷测试，实验结果验证了设计的合理性。
【关键词】：粉刷机 移动机器人 结构设计 仿真分析 稳定性
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 壁面移动机器人应用现状11-20
• 1.2.1 应用领域11
• 1.2.2 吸附方式11-14
• 1.2.3 移动方式14-20
• 1.3 课题主要研究内容20-21
• 第2章 悬吊式高层建筑外墙粉刷机结构设计21-32
• 2.1 粉刷机技术要求21-22
• 2.2 整体方案设计研究22-28
• 2.2.1 整体方案分析设计22-23
• 2.2.2 吸附方式分析设计23-24
• 2.2.3 粉刷方式分析设计24-27
• 2.2.4 刷涂管路设计27
• 2.2.5 悬吊装置设计27-28
• 2.3 驱动部分计算选型分析28-31
• 2.3.1 推力风扇电机选型28-29
• 2.3.2 粉刷驱动电机选型29-30
• 2.3.3 涂料泵流量计算30-31
• 2.3.4 悬吊装置提升机选型31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 粉刷机工作过程数学建模与分析32-48
• 3.1 粉刷轨迹模型分析32-39
• 3.1.1 粉刷轨迹建模32-35
• 3.1.2 连续和对称粉刷条件35-36
• 3.1.3 轨迹分析36-39
• 3.2 运动学建模与分析39-43
• 3.3 工作过程受力分析43-47
• 3.3.1 推力风扇静推力计算43
• 3.3.2 吸附稳定性研究43-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 粉刷机振动特性及仿真分析48-63
• 4.1 振动特性分析48-54
• 4.1.1 振动分析理论48-49
• 4.1.2 推力风扇叶片模态分析49-51
• 4.1.3 主架体振动特性分析51-54
• 4.2 工作过程仿真分析54-62
• 4.2.1 运动仿真分析54-60
• 4.2.2 工作过程动力学仿真分析60-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第5章 粉刷机工作过程实验验证63-73
• 5.1 物理样机组装及实验方案63-66
• 5.1.1 物理样机组装63-65
• 5.1.2 总体实验方案65-66
• 5.2 无载荷空转性能测试66-67
• 5.2.1 粉刷宽度测试66-67
• 5.3 推力风扇及粉刷测试67-72
• 5.3.1 推力风扇叶片静推力测试67-68
• 5.3.2 不同驱动速度粉刷测试68-70
• 5.3.3 侧向风载稳定性测试70-71
• 5.3.4 测试结果分析71-72
• 5.4 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-79
• 攻读学位期间发表的学术论文及专利79-80
• 致谢80

【参考文献】

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本文编号：402932