路錐擺放及回收裝置-畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　設(shè)計(jì)(論文)題目： </p><p>　　學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： </p><p>　　二級(jí)學(xué)院： ?！　I(yè)：

2、 </p><p>　　班　　級(jí)： 學(xué)　　號(hào)： </p><p>　　提交日期： 年 月 日 答辯日期： 年 月 日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　

3、　摘 要II</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　1 緒 論4</b></p><p><b>　　1.1課題來源4</b></p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀4</p><p>　　2 交通錐擺放及回收

4、裝置整體結(jié)構(gòu)6</p><p>　　2.1 交通錐擺放及回收裝置整體結(jié)構(gòu)6</p><p>　　2.2 交通錐擺放及回收裝置工作原理6</p><p>　　3路錐擺放及回收機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 交通錐規(guī)格7</p><p>　　3.2 皮帶輸送機(jī)構(gòu)8</p><p>

5、;　　3.3 橫向撥推機(jī)構(gòu)12</p><p>　　3.4 提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14</p><p>　　3.5 路錐收集機(jī)構(gòu)17</p><p>　　4 路錐收集機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)18</p><p><b>　　5 致謝18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b&

6、gt;</p><p><b>　　附 錄20</b></p><p>　?。夸泝?nèi)容用四號(hào)宋體，行距24磅，目錄標(biāo)注頁碼）</p><p>　　交通錐自動(dòng)擺放及回收裝置的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了一款車載式交通錐自動(dòng)擺

7、放及回收裝置。交通錐自動(dòng)收放機(jī)包括皮帶輸送機(jī)構(gòu)，橫向撥推機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)以及交通錐收集機(jī)構(gòu)四個(gè)部分。之前國內(nèi)交通錐的擺放及回收還一直處于人工作業(yè)，這臺(tái)機(jī)器可以做到全自動(dòng)收放交通錐，僅需要一個(gè)人就可以完成擺放和回收等所有操作。本次設(shè)計(jì)采用的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，效率高，且易于維修及保養(yǎng)，能減少公路施工人員的工作量，大大提升公路施工的作業(yè)效率。</p><p>　　關(guān)鍵詞：交通錐；自動(dòng)收放裝置；公路施工 ；工作效率<

8、/p><p>　　Design of automatic placing and recovering device for traffic cone</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, a vehicle mounted traffic cone automatic placin

9、g and recovering device is introduced. Belt conveying mechanism comprises a traffic cone automatic folding machine, transverse pushing mechanism, rotating lifting mechanism and traffic cone collecting mechanism four part

10、s. Before the domestic traffic cone placement and recovery has been in the manual operation, this machine can do automatic retractable traffic cone, only one person can complete display and recovery of all operations. &l

11、t;/p><p>　　Key words: Traffic cone; Automatic placing and recovering device; Highway construction; Work efficiency.</p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p><b>　　1.1課題來源</b>

12、;</p><p>　　高速公路的保有及使用情況體現(xiàn)了一國交通的發(fā)展水平，甚至整體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。 它不僅為了方便人民的出行，也會(huì)加強(qiáng)城市與城市之間的合作的關(guān)系，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。自改革開放后，我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是現(xiàn)在是中國處于全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期，在規(guī)劃期間，高速公路的建設(shè)和發(fā)展也將迎來一段歷史的發(fā)展時(shí)期[1]。</p><p>　　同時(shí)，隨著高速公路建設(shè)和發(fā)展，也對(duì)相關(guān)施工

13、設(shè)備提出了更高的要求。例如，德國的高速公路系統(tǒng)，是世界上最先進(jìn)的，其中有相當(dāng)一部分的高速公路已配備了先進(jìn)的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)設(shè)施，不僅方便快速，也更人性化[2]。</p><p>　　高速公路的使用壽命是有限的。公路養(yǎng)護(hù)和公路施工過程和耐久性同樣重要，我們不能厚此失彼。隨著公路的不斷破壞和自然的入侵，公路的使用時(shí)間不斷下降[3]。雖然高速公路的建設(shè)水平越來越高，里程也越來越多，但其維護(hù)以及管理水平卻相對(duì)落后，二者之間的

14、似乎存在著一些沖突，怎樣才能避免這之間的沖突是非常重要的[4]。</p><p>　　道路維護(hù)和維修部分要控制交通，即放置在操作區(qū)域外的交通標(biāo)志，引導(dǎo)車輛行駛。 在維修和維修操作中，保障駕駛區(qū)域和維修操作區(qū)的安全是十分重要的，有必要用路錐等物品或設(shè)置路障以引導(dǎo)車輛駛?cè)胝_的道路，防止車輛進(jìn)入施工區(qū)域，尤其是在高速公路上進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，汽車行駛的速度快，車流量大，更有必要用路錐等標(biāo)識(shí)來疏導(dǎo)交通[5]。</p&

15、gt;<p>　　公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械仍處于起步階段，雖然已經(jīng)有一些知名企業(yè)已經(jīng)開始發(fā)展配套產(chǎn)品如三一重工和中聯(lián)重科也有自己獨(dú)立的研究和開發(fā)的公路、道路維修設(shè)備，但在瀝青路面的養(yǎng)護(hù)，大型路面攤鋪設(shè)備和采礦設(shè)備等方面仍有待提高，且仍存在一些問題，應(yīng)當(dāng)使得維修機(jī)械更人性化。同時(shí)，產(chǎn)品的數(shù)量和品種都比較有限，不能完全適應(yīng)公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械現(xiàn)有的廣闊的發(fā)展平臺(tái)[6]。顯然，在目前國內(nèi)公路的維護(hù)工作，疏導(dǎo)交通的工作，以及擺放和回收路錐，交通工作安

16、置和恢復(fù)，仍然是采用人力來完成的。國內(nèi)該機(jī)構(gòu)的研究尚不完善，，但國外早已在這一領(lǐng)域進(jìn)行積極的探索，并取得了一定的進(jìn)展[7]。</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　在中國，此類機(jī)構(gòu)研究還處在入門水平,山東濰坊的劉先生發(fā)明了一種用于高速公路的“快速擺放錐形標(biāo)的擺放機(jī)”， 并對(duì)其發(fā)明申請(qǐng)了國家專利。該發(fā)明由一名工人用拖車把交通錐放在滑道上，交通錐沿滑道會(huì)因自身重力向下滑

17、動(dòng)，并在適當(dāng)?shù)奈恢米詣?dòng)放好。本發(fā)明可以減少人工工作量，提高交通錐施工安全系數(shù)，鋪設(shè)效率在一定程度上大大提高，工人們只需要在拖車?yán)锇呀煌ㄥF放在滑板上。但相比于自動(dòng)擺放及回收機(jī)構(gòu)來說，工作的環(huán)境舒適度和工作的安全性是一個(gè)很大的問題，更為關(guān)鍵的是，這個(gè)發(fā)明是半自動(dòng)，并不是全自動(dòng)收放[8]。</p><p>　　英國、美國、德國、美國、法國等發(fā)達(dá)國家的公路系統(tǒng)，由于勞動(dòng)力成本高，并且他們也是基于他們的工程裝備的基礎(chǔ)在上世

18、紀(jì)70年代初開始研究交通錐自動(dòng)回收裝置，研發(fā)了許多相關(guān)產(chǎn)品，在試驗(yàn)中和實(shí)際應(yīng)用中均已得到應(yīng)用。最早國外開發(fā)的用于交通錐的自動(dòng)化設(shè)備是1973在美國獲得專利，專利號(hào)US3750900[9]。該裝置可容納兩千個(gè)交通錐，擺放交通錐時(shí)行駛速度接近55km/ h，但由于體積龐大，只能回收，不能擺放和在設(shè)計(jì)上存在安全漏洞，從而并未在市場得到認(rèn)可。</p><p>　　上世紀(jì)90年代，美國一家公司發(fā)布了一種圓盤式的交通錐的自動(dòng)

19、鋪設(shè)和回收系統(tǒng)，專利號(hào)為US 5054648[10]，該系統(tǒng)安裝在皮卡車中，其核心部分直徑可達(dá)1.2米的輪盤，在路錐的鋪設(shè)過程中（駕駛速度可達(dá)40km/h）交通錐的鋪設(shè)和回收通過圓盤的回轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，但由于該系統(tǒng)并未完成完全的自動(dòng)化，因此仍然需要一名工人在后面上料以及處理一些異常情況，雖然鋪設(shè)效率有了明顯的提升，但它依舊是一臺(tái)半自動(dòng)的設(shè)備。而且當(dāng)該機(jī)構(gòu)需要回收交通錐時(shí)，車輛只能沿正方向行駛而不能逆行。在回收交通錐的過程中車輛失去了導(dǎo)向作用。

20、其他車輛很容易在高速公路上造成車禍，形成安全事故。雖然已經(jīng)進(jìn)行了很多改進(jìn)，但是它們的安全性仍然受到質(zhì)疑，并且經(jīng)常需要手動(dòng)干預(yù)的恢復(fù)錯(cuò)誤，使得其在市場上的影響比第一款設(shè)備的影響更小。</p><p>　　迄今為止，在研究路錐自動(dòng)擺放及回收的這一領(lǐng)域內(nèi)，最知名的是美國的高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究中心。從上世紀(jì)90年代開始，美國的高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究中心用皮卡車當(dāng)做運(yùn)載工具，在車尾箱上架起路錐擺放機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收放功能，

21、在此期間對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一系列的研究，并發(fā)布了很多研究報(bào)告[11-16], 該裝置在尾部增加了一套傳動(dòng)裝置，用于路錐的存儲(chǔ)以及自動(dòng)擺放及回收，并設(shè)計(jì)了一個(gè)可以垂直回轉(zhuǎn)的機(jī)械手，因此可以自動(dòng)擺放并回收率追，司機(jī)一人可以完成所有的工作。由于車身的容量小，存儲(chǔ)路錐的數(shù)量也不足100個(gè)，為了擴(kuò)大系統(tǒng)容量，美國的高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究中心又設(shè)計(jì)了一套增加容量的倉庫。加上移動(dòng)倉庫后，可以一次性擺放或是回收240個(gè)路錐，效率遠(yuǎn)超過之，達(dá)到了施工作業(yè)的要求

22、。</p><p>　　2 交通錐擺放及回收裝置整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1 交通錐擺放及回收裝置整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　1、皮帶輸送機(jī)構(gòu) 2、橫向撥推機(jī)構(gòu) 3、旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu) 4、交通錐收集機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖2.1 整體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2 交通錐擺放及回收裝置工作原理<

23、;/p><p>　　圖2.1所示為車載式交通錐擺放及回收裝置整體結(jié)構(gòu)圖，裝置1是皮帶輸送機(jī)構(gòu)，用于輸送和存儲(chǔ)交通錐，存儲(chǔ)量為100個(gè)，擺放交通錐時(shí)，當(dāng)靠近車頭的四排交通錐全部擺放完畢，裝置1皮帶輸送機(jī)構(gòu)會(huì)將第二排的交通錐推送到最前方，回收交通錐時(shí)，當(dāng)靠近車頭四排交通錐放滿了，就將其運(yùn)動(dòng)到靠后一排的位置；裝置2是橫向撥推機(jī)構(gòu)，擺放交通錐時(shí)，當(dāng)圖2.1中最右側(cè)的交通錐擺放完成，則將下一摞交通錐推至最右側(cè)，回收交通錐時(shí)，當(dāng)

24、最右側(cè)一摞的交通錐數(shù)量達(dá)到五個(gè)，則裝置2橫向撥推機(jī)構(gòu)將交通錐推向左側(cè)；裝置3是提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在交通錐的頂部，有一塊用于吸附在提升裝置上的鐵塊，裝置3提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的末端有一塊電磁鐵，整個(gè)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靠工作臺(tái)上的伺服電機(jī)帶動(dòng)。擺放交通錐時(shí)，纜繩下降，末端電磁鐵吸住交通錐，提升上去之后靠伺服電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，然后放下纜繩，電磁鐵斷電，交通錐擺放完成?；厥战煌ㄥF時(shí)工作順序相反；裝置4是交通錐收集機(jī)構(gòu)，在擺放及回收交通錐時(shí)起到導(dǎo)向作用。末端的開口作

25、用是在車輛行駛稍有偏離時(shí)，也能夠?qū)⒔煌ㄥF擺放到位或回收上車[17]。</p><p>　　3路錐擺放及回收機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 交通錐規(guī)格</b></p><p>　　交通錐俗稱紅帽子，也稱為錐形路標(biāo)或是路錐等等。執(zhí)行JT/T595-2004《錐形交通路標(biāo)》交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本裝置使用的路錐按照GBT24720-2009交通

26、錐[18]中所規(guī)定的交通錐外形，根據(jù)需要在頂部增加一鐵塊圓形平面，因此可以吸附在提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上。如圖3.1所示,頂部鐵塊直徑56mm,厚度15mm，下面錐總高700mm，錐頂部外圓86mm，斜面底部外圓300mm，交通錐壁厚15mm，底座上圓盤直徑330mm,厚度28mm,下圓盤直徑424mm，厚度30mm，底部圓孔直徑270mm，路錐重量約為5kg。路錐底部分為圓底和方形底部，圓底的好處在于擺放和回收的時(shí)候，不需要進(jìn)行周轉(zhuǎn)方向的定位。

27、</p><p><b>　　圖3.1 交通錐</b></p><p>　　3.2 皮帶輸送機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖3.2 皮帶輸送機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖3.3 皮帶輸送機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　皮帶輸送機(jī)構(gòu)如圖3.2和圖3.3所示，由上述8個(gè)部件組成。</p>

28、<p>　　本機(jī)構(gòu)有兩個(gè)作用，用于輸送和存儲(chǔ)交通錐，存儲(chǔ)量為100個(gè)，橫向可以擺放5排，縱向擺放4排，每一摞放5個(gè)路錐，擺放交通錐時(shí)，當(dāng)靠近車頭的四排交通錐全部擺放完畢，裝置1皮帶輸送機(jī)構(gòu)會(huì)將第二排的交通錐推送到最前方，回收交通錐時(shí)，當(dāng)靠近車頭四排交通錐放滿了，就將其運(yùn)動(dòng)到靠后一排的位置。</p><p>　　3.2.1 驅(qū)動(dòng)滾筒的選擇</p><p>　　皮帶輸送機(jī)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)滾

29、筒與從動(dòng)滾筒的中心距為2270mm。由于外形尺寸有限，因此不選用外接電機(jī)，考慮到現(xiàn)有的尺寸結(jié)構(gòu)，選用電機(jī)滾筒一體式設(shè)計(jì)。電機(jī)滾筒有很多種類。根據(jù)帶式輸送機(jī)的某些特殊場合需要，又出現(xiàn)了介于分離式驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)形式之間的減速裝置在滾筒體內(nèi)部、電動(dòng)機(jī)在滾筒體外面的外裝式電動(dòng)滾筒。在本文中選取的電機(jī)滾筒如下圖所示。</p><p>　　帶式輸送機(jī)的油浸式電動(dòng)滾筒傳動(dòng)裝置。在同樣的油冷滾筒和風(fēng)冷滾筒的比較中，具有一定的

30、優(yōu)勢：電機(jī)允許高溫情況下作業(yè)，使用的是F級(jí)絕緣的油浸，工作壽命長。 行星齒輪傳動(dòng)，負(fù)載大，噪音低。 新密封劑和特殊防漏措施，無滲漏。 這種類型的電鼓具有完全密封型，適合潮濕多塵的環(huán)境。 在這些情形下不能使用：對(duì)工作環(huán)境的要求需要防爆，工作場所高于45度，以及在高溫下的物料輸送[19]。</p><p>　　油浸式電動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)：由兩邊端蓋以及滾筒組件裝配而成，利用兩邊的法蘭撐在底部支撐座上面。電機(jī)后方接一個(gè)二級(jí)齒輪

31、減速器，減速比為1:10，減速器連接電動(dòng)滾筒，由于滾筒具有雙重密封結(jié)構(gòu)，因此發(fā)生漏油的可能性幾乎為零。</p><p>　　出于方便維護(hù)的角度考慮，在每個(gè)滾筒裝配的時(shí)候就已經(jīng)做好了注油潤滑工序，因此能夠在半年一檢查的情況下長期運(yùn)行，檢測內(nèi)部潤滑是否合格的方法：把油口朝斜上方放置，查看滾筒內(nèi)部的油面高度，當(dāng)油面的高度與放油口的高度幾乎一致時(shí)，就表示合格。潤滑油應(yīng)該隔兩年更換一次，注意更換的有的品種，滾筒的說明書上會(huì)

32、有詳細(xì)說明。不能選擇說明書以外的油種，以防電機(jī)工作異常。電動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)如下圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 油浸式電動(dòng)滾筒</p><p>　　3.2.2 從動(dòng)滾筒部分設(shè)計(jì)</p><p>　　從動(dòng)滾筒與驅(qū)動(dòng)滾筒的直徑一樣。但是為了能夠張緊皮帶，因此增加了一個(gè)皮帶張緊機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)如下圖3.5所示。左側(cè)螺桿的旋轉(zhuǎn)用于調(diào)節(jié)滾筒座的前后位置，從而達(dá)到張緊皮帶的效果

33、。</p><p>　　圖3.5 從動(dòng)滾筒張緊部分</p><p>　　3.2.3 傳動(dòng)皮帶</p><p>　　由于存儲(chǔ)路錐數(shù)量較多，因此需要將每一排路錐都分開，考慮到結(jié)構(gòu)的緊湊和方便操作，在皮帶上鑲了六條分隔條用于隔開每一排路錐。皮帶的橫向?qū)挾葹?700mm。</p><p><b>　　圖3.6 傳動(dòng)皮帶</b>&

34、lt;/p><p>　　3.2.3 其余裝置</p><p>　　皮帶輸送機(jī)構(gòu)的機(jī)架采用60的方形鋼管焊接而成，長*寬*高為2800*1870*370；為了防止路錐跌落，在機(jī)架周圍焊接上三塊擋板；上輥托用于承載路錐的重量，下輥托張緊皮帶；皮帶輸送機(jī)底部裝有4個(gè)底腳，用于皮帶輸送機(jī)構(gòu)的微調(diào)高度和水平調(diào)節(jié)。</p><p>　　3.2.4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇</p>

35、<p>　　皮帶輸送機(jī)上的圓周驅(qū)動(dòng)力等于皮帶輸送機(jī)構(gòu)所有阻力之和，可由式(3-1)計(jì)算:</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　其中：——皮帶輸送機(jī)的主要阻力</p><p>　　——皮帶輸送機(jī)的附加阻力</p><p>　　——皮帶輸送機(jī)的特種主要阻力</p>

36、<p>　　——皮帶輸送機(jī)的特種附加阻力</p><p>　　——皮帶輸送機(jī)的傾斜阻力</p><p>　　由于皮帶輸送機(jī)沒有其他裝置能夠產(chǎn)生阻力，因此只要考慮皮帶輸送機(jī)的主要阻力。皮帶輸送機(jī)的主要阻力是由交通錐和皮帶運(yùn)行過程中的阻力的總和</p><p>　　+) cos] (3-2)</p><p>　　上式

37、中為運(yùn)行時(shí)的傾角，在本例中傾角為0，所以cos=1。是上托輥的承載量，單位是kg/m,是下托輥的承載量，單位是kg/m，是皮帶每一米的質(zhì)量，單位是kg/m，是每一米路錐的質(zhì)量，單位是kg/m，根據(jù)《DTⅡ型皮帶機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》[20]中表34得,L為兩個(gè)滾筒的中心距2700mm， 根據(jù)《DTⅡ型皮帶機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得=18.98kg/m。利用三維軟件可以計(jì)算出=330.37 kg/m，=109.38 kg/m,=240.74 kg/m。<

38、;/p><p><b>　　根據(jù)上述數(shù)據(jù)可得：</b></p><p>　　+) cos] = 3058.44N</p><p>　　驅(qū)動(dòng)滾筒的傳動(dòng)功率根據(jù)公式（3-3）可得</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　公式(3-3)中表示皮帶運(yùn)行速度，單

39、位為m/s。</p><p>　　得到：=350844×02=701.7W</p><p>　　根據(jù)實(shí)際效率以及安全系數(shù)等因素，選取電動(dòng)滾筒的驅(qū)動(dòng)功率為1200W。</p><p>　　3.3 橫向撥推機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖3.7 橫向撥推機(jī)構(gòu)</p><p>　　如上圖3.7所示，橫向撥推機(jī)構(gòu)由底座、

40、直線導(dǎo)軌、絲桿、滑塊、撥桿組件、組成。底座與皮帶輸送機(jī)構(gòu)的機(jī)架相連，撥桿由后方的伺服電機(jī)帶動(dòng)。為了避免絲桿上承受太多壓力，在絲桿旁邊布置了一條直線導(dǎo)軌作為導(dǎo)向和承載的作用[21]。</p><p>　　底座用5mm厚的Q235A板材壓彎，并在拐角處焊上加強(qiáng)筋。橫向傳動(dòng)伺服電機(jī)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取功率為400W，絲桿直徑32mm，直線導(dǎo)軌選取SBG65FL-1-820型，導(dǎo)軌寬度63mm，高度58.5mm，滑塊根據(jù)直線導(dǎo)軌

41、的型號(hào)選取。</p><p>　　3.3.1 撥桿組件</p><p><b>　　圖3.8 撥桿組件</b></p><p>　　撥桿組件如上圖3.8，當(dāng)需要將一摞路錐推到圖示方向的左側(cè)時(shí)，伺服電機(jī)帶動(dòng)左側(cè)撥桿旋轉(zhuǎn)至直立的方向，右側(cè)撥桿放下至水平。相反，當(dāng)需要將交通錐推到最右側(cè)時(shí)伺服電機(jī)會(huì)帶動(dòng)右側(cè)撥桿旋轉(zhuǎn)至直立的位置，左側(cè)撥桿放下到水平位置，

42、將交通錐推到最右邊。左側(cè)撥桿的橫向長度為200mm，伸出部分的長度為500mm；右側(cè)撥桿橫向長度是250mm，水平方向伸出580mm，這樣才能與左側(cè)撥桿保持平齊。</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　l為重心到電機(jī)軸中心孔的距離，為撥桿的質(zhì)量，為重力加速度。根據(jù)公式計(jì)算得 = 1.78×9.8×0.35 = 6.1

43、 N/m。根據(jù)下圖3.9可以算出100W交流伺服的電機(jī)可以帶動(dòng)撥桿的旋轉(zhuǎn)[22]。</p><p>　　圖3.9 伺服電機(jī)對(duì)應(yīng)型號(hào)</p><p>　　3.3.2 絲桿的計(jì)算</p><p>　　絲桿需要帶動(dòng)撥桿組件以及路錐，由三維軟件可以計(jì)算出撥桿組件的重量是18.5kg，一次需要撥動(dòng)5個(gè)交通錐，重量為5×5=25kg。根據(jù)負(fù)載可確定帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電

44、機(jī)功率為400W。</p><p>　　伺服電機(jī)速度控制非常精確，重復(fù)位置精度高，能夠把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。輸入的電信號(hào)控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子，反饋迅速，在各種機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓低等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機(jī)分為直流和交流伺服電機(jī)兩大類，交流伺服電機(jī)的特性是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)

45、矩的增加而勻速下降。因此在本機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的的執(zhí)行元件大部分都選用交流伺服電機(jī)。</p><p>　　絲桿計(jì)算公式：,查手冊(cè)得=21.9，=28.5mm,因此取絲桿直徑D = 32mm。根據(jù)橫向行程確定絲桿的長度為1600mm,絲桿的導(dǎo)程為20mm，外循環(huán)式絲桿。根據(jù)絲桿行程和結(jié)構(gòu)的需要，選取導(dǎo)軌的行程為1700mm。</p><p>　　3.4 提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)</p><

46、p>　　圖3.10 提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)</p><p>　　如圖3.10所示，提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是擺放和回收路錐的重要部件，在擺放路錐時(shí)，通過末端的電磁鐵吸住交通錐頂部的鐵塊，提升到一定的高度，通過右側(cè)伺服電機(jī)和同步帶來帶動(dòng)桿組旋轉(zhuǎn)至指定位置，之后頂部的伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，放下纜繩，交通錐擺放完成，回收的工序與擺放工序相反。</p><p>　　整個(gè)提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由于高度的限制，需要放置在一個(gè)工作臺(tái)上，

47、工作臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖3.11所示，工作臺(tái)底部由60方形鋼管焊接而成。工作臺(tái)頂部有一塊15mm厚的連接板，用于支撐和固定提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　圖3.11 提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作臺(tái)</p><p>　　3.4.1 軸的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　在各種機(jī)械內(nèi)軸都是非常重要的零件，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的所有運(yùn)動(dòng)部件必須安裝在軸上用于運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞，并且通過軸承和齒條連接，從而形成

48、基于軸的裝配軸部件。而且還可以用于支撐變速器部件，傳動(dòng)扭矩和負(fù)載。軸部件是回轉(zhuǎn)部件，長徑比一般比較大，通常由外錐形表面，圓柱形表面，螺紋孔，鍵槽，中心孔或者外端部螺紋組成。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)在機(jī)床中的組裝的方式、軸的種類和大小、負(fù)載的形式、尺寸、方向以及軸的機(jī)械加工方法以及表面處理方法等，決定了軸在機(jī)械中的工作類型和作用。軸上受力分布合理軸上的零件布局合理，可以提高軸的剛度和強(qiáng)度；同心度、圓跳動(dòng)等參數(shù)

49、的合理設(shè)計(jì)；合理的加工工藝方法；裝配及維護(hù)的方便性；不浪費(fèi)物料。這些都是對(duì)軸類零件設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　在工程力學(xué)和機(jī)械設(shè)計(jì)等課程中，軸的強(qiáng)度、剛度校核是十分重要的。不同類型的軸應(yīng)采用不同的校核方法：轉(zhuǎn)軸就是在彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的復(fù)合作用下工作的,對(duì)于這種類型的軸,一般是采用疲勞安全裕度法或者是當(dāng)量應(yīng)力法。這些強(qiáng)度校核計(jì)算方法的理論依據(jù)是第三強(qiáng)度理論或者第四強(qiáng)度理論,并且考慮軸危險(xiǎn)截面上的彎曲正應(yīng)力

50、與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的疲勞循環(huán)特性,以及軸的絕對(duì)尺寸、表面質(zhì)量和應(yīng)力集中等因素對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。軸的強(qiáng)度是否復(fù)合要求，對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)來說是至關(guān)重要的[23]。 </p><p>　　在第二次工業(yè)革命后，電子計(jì)算機(jī)開始走進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域也占有很重要的位置，軸類零件也可以用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行設(shè)計(jì)了，設(shè)計(jì)效率和軸類零件的設(shè)計(jì)結(jié)果質(zhì)量也越來越高，也能適應(yīng)現(xiàn)在的非標(biāo)自動(dòng)化行業(yè)需要的更改及時(shí)，批量小的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的

51、貢獻(xiàn)不可磨滅。軸類零件的設(shè)計(jì)依托著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也越來越方便，如何校核強(qiáng)度對(duì)我們學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)軸類零件有著重要的意義，在以后的工作中也會(huì)經(jīng)常用到。</p><p>　　在機(jī)械系統(tǒng)中，金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。強(qiáng)度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標(biāo)。強(qiáng)度是機(jī)械零部件首先應(yīng)滿足的基本要求。 </p><p>　　在各類機(jī)械結(jié)構(gòu)中，金屬材料抵抗永久變形

52、和在外力下斷裂的能力被稱為強(qiáng)度。 強(qiáng)度是測量部件本身的負(fù)載能力（即，耐故障性）的能力的重要參數(shù)。各類機(jī)械零件都應(yīng)該滿足強(qiáng)度的要求。</p><p>　　圖3.12 旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)主軸</p><p>　　本機(jī)構(gòu)的軸主要考慮扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，根據(jù)和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求，選取外徑100mm，內(nèi)徑60mm的空心軸可以滿足要求，因?yàn)樵谕瑯拥闹亓肯?，空心軸的抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要比實(shí)心軸高，根據(jù)主軸的外徑和負(fù)載需求，選取旋轉(zhuǎn)軸

53、承為一對(duì)深溝球軸承61920，底部還需要一個(gè)推力球軸承51116，以保證主軸的支撐和旋轉(zhuǎn)。根據(jù)圖3.9以及主軸的負(fù)載，選取400W的交流伺服電機(jī)可以滿足機(jī)構(gòu)的要求。</p><p>　　3.5 路錐收集機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖3.13 路錐收集裝置</p><p>　　如上圖3.13所示，該機(jī)構(gòu)是交通錐收集機(jī)構(gòu)，在擺放及回收交通錐時(shí)起到導(dǎo)向作用。末端的開口作用是

54、在車輛行駛稍有偏離時(shí)，也能夠?qū)⒔煌ㄥF擺放到位或回收上車。連接部分是用兩根160*65的矩形鋼管焊接而成，鋼管頂部有一塊連接板，交通錐收集機(jī)構(gòu)連接在車廂的下面，收集口由兩塊8mm的Q235A板壓彎成型后焊接而成。收集裝置的開口為60°，開口寬度為484，比路錐的寬度稍寬，以便于擺放和回收交通錐，上方收集口開口角度為45°，作用相同。交通錐收集機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是在路錐的擺放和回收的過程中起著非常重要的作用。</

55、p><p><b>　　4 結(jié) 論</b></p><p>　　本文針對(duì)國內(nèi)公路施工的現(xiàn)狀而設(shè)計(jì)了這款機(jī)器，機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，效率高，且易于維修及保養(yǎng)，能減少公路施工人員的工作量，大大提升公路施工的作業(yè)效率。</p><p>　　論文第一章介紹了國內(nèi)在路錐自動(dòng)擺放和收集領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，也對(duì)國外這個(gè)領(lǐng)域的研究情況做出了分析。提出了國內(nèi)在這個(gè)領(lǐng)域的研究情況

56、的不足，以及有哪些發(fā)展空間，并闡述了交通錐自動(dòng)擺放和收集裝置研發(fā)的意義和作用。</p><p>　　第二章詳細(xì)地介紹了本機(jī)構(gòu)的工作原理和各個(gè)部件的作用。根據(jù)公路施工時(shí)交通錐自動(dòng)擺放及回收的要求，設(shè)計(jì)了這款機(jī)器。</p><p>　　第三章介紹了路錐的規(guī)格；皮帶輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法及原理，電動(dòng)滾筒的選用，皮帶傳送結(jié)構(gòu)的選取以及各個(gè)附件的說明；介紹了橫向撥推機(jī)構(gòu)的工作原理，動(dòng)作順序以及絲桿的計(jì)算

57、方法，直線滑軌的選取方法；介紹了旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)，主軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核，路錐的擺放和回收的方式；介紹了交通錐收集機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程及方法。</p><p><b>　　5 致 謝</b></p><p>　　＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

58、＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

59、＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊</p><p><b

60、>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]. 白志強(qiáng)，崔志勇.淺析公路機(jī)械化養(yǎng)護(hù)[[J].工程機(jī)械文摘.2007:2</p><p>　　[2]. THOMAS H. WEST;STEVEN A. VELINSKY，BAHRAM RAVANI .Advanced Highway Maintenance and Construction Technology A

61、pplications;TR News.1995(176)</p><p>　　[3]. 朱文天.交通工程新設(shè)備:路錐擺放與回收[[J].交通世界(建養(yǎng)機(jī)械). 2011(10):50-51</p><p>　　[4]. 莊文許.中文版Solidworks2009經(jīng)典學(xué)習(xí)手冊(cè)[M].北京希望電子出版.2009:24</p><p>　　[5]. 張秀維.交通錐自動(dòng)收

62、放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D].南京理工大學(xué)，2013.03</p><p>　　[6].李燁. 交通錐形標(biāo)志筒擺放機(jī)構(gòu)的探討[J]. 科技資訊, 2011(8):27-28.</p><p>　　[7].焦生杰, 唐相偉. 公路機(jī)械化養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀[J]. 建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理, 2004, 17(8):26-29.</p><p>　　[8].張卿.公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械及其發(fā)展方向[

63、J]中國水運(yùn).2008(4):1-2.</p><p>　　[9].Robert D. Piercey. Traffic Cone Retrieval. US Patent: US3750900 A , 1973.08</p><p>　　[10].Eugene H. Luoma. Highway cone dispenser and collector. US Patent: US 5

64、054648 A , 1999.01</p><p>　　[11].Michael B. Cline, Cornelis J. Belltawn. Development of A Prototype Automated Cone</p><p>　　Machine and A High Capacity Storage System.UCD-ARR-99-06-30-07 , 1999

65、.07</p><p>　　[12].Young-Chul Lee, Wilderich A. White. Integration and Testing of A Multistack Automated</p><p>　　Cone Machine. UCD-ARR-04-06-30-01，2004.07</p><p>　　[13].Wilderich A.

66、White, James P.Siacunco. Assemssment of Cone Placement Methods and the</p><p>　　Development of Automated machine Specifications and An Integrated System Concept.</p><p>　　UCD-ARR-94-10-3

67、0-01，1994.10</p><p>　　[14].Peter K.Tseng, James P.Siacunco. Development of Subsystems for An Automated Cone</p><p>　　Placement and Retrieval Machine. UCD-ARR-96-06-01-01，1996.07</p><p

68、>　　[15]. Peter K.Tseng. Development of Stowage and Control Systems for an Automated Traffic</p><p>　　Cone Placement and Retrieval Machine. UCD-ARR-96-06-30-01，1996.06</p><p>　　[16]. Cornelis

69、J. Belltawn. Design and Testing of Retrieval Arm and Secondary Funnel Operations</p><p>　　for an Automated Traffic Cone Machine. UCD-ARR-98-07-15-01，1998</p><p>　　[17]. 陳家瑞.汽車構(gòu)造上冊(cè).第二版.機(jī)械工業(yè)出版社.20

70、08.1:41</p><p>　　[18].馬駿, 蘇文英. 《交通錐》標(biāo)準(zhǔn)解析[J]. 交通標(biāo)準(zhǔn)化, 2009(23):8-10.</p><p>　　[19].劉建勛，電動(dòng)滾筒設(shè)計(jì)與選用手冊(cè)[M].北京市:化學(xué)工業(yè)出版社.2000:57</p><p>　　[20].徐寄蓉.DT II型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè).北京:冶金工業(yè)出版社.1994</p&

71、gt;<p>　　[21].淮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第八版.高等教育出版社。2006:146150</p><p>　　[22].MOTEC系列交流同步伺服系統(tǒng)使用手冊(cè)[J]</p><p>　　[23].岑軍健，趙菊初，南文海.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第一版.國防工業(yè)出版社.2008,208</p><p><b>　　附 錄</