喜歡這套資料就充值下載吧。。。資源目錄里展示的都可在線預(yù)覽哦。。。下載后都有，，請(qǐng)放心下載，，文件全都包含在內(nèi)，，【有疑問(wèn)咨詢QQ:1064457796 或 1304139763】
======================================喜歡這套資料就充值下載吧。。。資源目錄里展示的都可在線預(yù)覽哦。。。下載后都有，，請(qǐng)放心下載，，文件全都包含在內(nèi)，，【有疑問(wèn)咨詢QQ:1064457796 或 1304139763】
======================================
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書
論文(設(shè)計(jì))題目
手推式自動(dòng)洗地機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
康平
專業(yè)班級(jí)
機(jī)自1204班
學(xué) 號(hào)
12130432
指導(dǎo)教師
蘇思超
教研室(或外聘單位)
機(jī)械設(shè)計(jì)教研室
起止時(shí)間
2016 年 2 月 29 日 至 2016 年 5 月 20 日
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 任務(wù)、目的與基本要求：
1、畢業(yè)論文的任務(wù)
（1）分析研究手推式自動(dòng)洗地機(jī)的作業(yè)流程，合理設(shè)計(jì)手推式自動(dòng)洗地機(jī)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用三維軟件對(duì)手推式自動(dòng)洗地機(jī)進(jìn)行實(shí)體建模，完成繪制重要零件的平面圖和總的裝配圖。（用A0圖紙進(jìn)行繪制，應(yīng)具有3張當(dāng)量的A0圖）
（2）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
2、目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是為了全面復(fù)習(xí)，綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的基本理論、基礎(chǔ)及專業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)分析能力、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為畢業(yè)后從事工程技術(shù)和科研工作奠定基礎(chǔ)。
3、具體要求
（1）查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，撰寫開(kāi)題報(bào)告1份；
（2）合理設(shè)計(jì)手推式自動(dòng)洗地機(jī)，繪制三維結(jié)構(gòu)模型，繪制3張當(dāng)量的A0圖紙。
（3）在總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的基礎(chǔ)上，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，要求字符數(shù)不少于1.8萬(wàn)字，中文摘要350字以內(nèi)，外文摘要與中文摘要對(duì)應(yīng)。文本的質(zhì)量符合畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書規(guī)范。
（4）完成1篇與課題相關(guān)的英文專業(yè)文獻(xiàn)翻譯工作，英文字符在1.2萬(wàn)字符以上，要求譯文通順、達(dá)意。
主要參考文獻(xiàn)與資料：
參考文獻(xiàn)
[1] 濮良貴. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006
[2] 陳宏鈞. 典型零件機(jī)械加工生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
[3] 周開(kāi)勤. 機(jī)械零件手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994
[4] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000
[5] 陳宏鈞. 典型零件機(jī)械加工生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
[6] 鄒慧君. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第二版）[M]. 北京：高等教育出版社，2009
[7] 孫恒. 機(jī)械原理（第七版）[M]. 北京：高等教育出版色，2006
[8] 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004
[9] 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第二版）[M]. 北京：高等教育出版社，2009
[10] 李瑞琴. 機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008
畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì))進(jìn)度安排：
① 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題調(diào)研階段：（第1~2周）：課題調(diào)研及文獻(xiàn)檢索、完成英文翻譯。
② 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告階段：（第3～4周）：完成開(kāi)題報(bào)告。
③ 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要工作階段：（第5～12周）：
（1）完成系統(tǒng)的總體規(guī)劃。（第5～6周）
（2）結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)。（第7～9周）
（3）完成最后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（第10周）
（4）完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫工作。（第11～12周）
④ 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯階段：（第13～15周）
課
題
申
報(bào)
與
審
查
指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日
教研室主任（簽名）： 年 月 日
學(xué)院院長(zhǎng)（簽名）： 年 月 日
湖南文理學(xué)院芙蓉學(xué)院
本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
手推式自動(dòng)洗地機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué) 院
小三號(hào)黑體居中（下同）
專 業(yè)
學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
提交日期
年 月 日
手推式自動(dòng)洗地機(jī)的設(shè)計(jì)
摘 要
目前，各式各樣的手推式自動(dòng)洗地機(jī)越來(lái)越多應(yīng)用于人們的生活中，從事著與人們生活息息相關(guān)的服務(wù)工作，極大地提高和改善了人們的生活質(zhì)量。隨著現(xiàn)代化社會(huì)加速推進(jìn)，人們生活水平大幅提高，一個(gè)多功能洗地機(jī)或許將是你最好不過(guò)的貼心朋友！該車可用于家庭、辦公室及一些小型娛樂(lè)場(chǎng)所用來(lái)清洗小體積垃圾，如煙蒂，瓜子皮，紙屑等。本文主要介紹了目前國(guó)內(nèi)外清洗手推式自動(dòng)洗地機(jī)的研究現(xiàn)狀以及手推式自動(dòng)洗地機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)?？傮w來(lái)說(shuō)，手推式自動(dòng)洗地機(jī)的研究已經(jīng)很深入了但還是存在不足。清洗手推式自動(dòng)洗地機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括行走結(jié)構(gòu)、清洗結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞：手推式自動(dòng)洗地機(jī)；運(yùn)動(dòng)原理；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
III
Abstract
Currently, a wide range of push-type automatic washing machines used in more and more people's lives, in the lives of people and services, greatly enhance and improve the quality of life of people. With the modernization of society accelerating, people's living standards greatly improved, a multi-function washing machine will probably be your best, but a close friend! The car can be used for home, office and some small entertainment for cleaning small volume of waste, such as cigarette butts, melon leather, paper and the like. This paper describes the current domestic and international push hand washing automatic washing machine research status and push-type automatic washing machine structure design and programming. Overall, the research push automatic washing machine has been very thorough, but there is still a shortage. Wash hands push automatic washing machine structure includes walking structure, clean structure.
Keywords: hand push automatic washing machine; the principle of movement; structural design
目錄
第1章 前言 1
1.1 選題的研究現(xiàn)狀 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研討現(xiàn)狀 3
1.3 研究的目的和意義 6
1.4 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn) 7
第2章 手推式自動(dòng)洗地機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
21手推式自動(dòng)洗地機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 8
2.2工作原理 9
第3章 手推式自動(dòng)洗地機(jī)具體計(jì)算 11
3.1 蓄電池的選擇 11
3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 13
3.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的問(wèn)題 13
3.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 13
3.3 蝸輪蝸桿的選擇 15
3.4 清洗機(jī)構(gòu)的電機(jī)的選擇 18
第4章 車架的設(shè)計(jì)與車體造型設(shè)計(jì) 19
4.1 車架的設(shè)計(jì) 19
4.2 車體造型設(shè)計(jì) 20
4.3 清洗車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
結(jié)論 23
感謝 24
參考文獻(xiàn) 25
26
第1章 前言
目前，各式各樣的手推式自動(dòng)洗地機(jī) 越來(lái)越多應(yīng)用于人們的生活中，從事著與人們生活息息相關(guān)的服務(wù)工作，極大地提高和改善了人們的生活質(zhì)量。室內(nèi)智能洗地機(jī)器人就是在這種背景下誕生的一種家庭服務(wù)機(jī)器。 隨著現(xiàn)代化社會(huì)加速推進(jìn)，人們生活水平大幅提高，但工作壓力也越來(lái)越大，下班回來(lái)不想再干繁重的家務(wù)，此時(shí)，一個(gè)多功能垃圾洗地機(jī) 或許將是你最好不過(guò)的貼心朋友！該車可用于家庭、辦公室及一些小型娛樂(lè)場(chǎng)所用來(lái)清洗小體積垃圾，如煙蒂，瓜子皮，紙屑等。當(dāng)我們工作一整天之后，拖著疲憊的身體回到家中卻看到地上滿是垃圾，這會(huì)讓我們感到更加的疲累，不過(guò)只要家里有了清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)，這種情況就不會(huì)發(fā)生。當(dāng)我們外出工作的時(shí)候，手推式自動(dòng)洗地機(jī)就可以把家里打掃的干干凈凈，當(dāng)我們回到家里的時(shí)候就會(huì)有一種傷心悅目的感覺(jué)，全身的疲憊都會(huì)一掃而空。本次的論文就是關(guān)于手推式自動(dòng)洗地機(jī)的設(shè)計(jì)。
1.1 選題的研究現(xiàn)狀
1. 自從1904年英國(guó)人發(fā)明了第一臺(tái)洗地機(jī)，至今為止洗地機(jī)的發(fā)展歷史已有近百年。而后日本、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等國(guó)家就開(kāi)始了洗地機(jī)的批量生產(chǎn)。目前，國(guó)外先進(jìn)的洗地機(jī)都在不斷地提高智能水平。
國(guó)外洗地機(jī) 現(xiàn)狀：
國(guó)外洗地機(jī) 由于有幾十年的發(fā)展史，加之基礎(chǔ)零部件可靠性高，因此都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，可靠性相對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品要高。而且早已廣泛應(yīng)用了先進(jìn)的電子技術(shù)，有些還應(yīng)用了有線和無(wú)線遙控。目前，國(guó)外在洗地機(jī) 器人的研究領(lǐng)域完成了許多工作，取得了一定成果，如日立、松下、三星等世界著名公司都已開(kāi)發(fā)出智能吸塵機(jī)器人。
國(guó)內(nèi)洗地機(jī) 現(xiàn)狀：
在國(guó)內(nèi)，各大科研機(jī)構(gòu)和高等院校也都開(kāi)始自動(dòng)洗地機(jī) 的研究。哈爾濱工業(yè)大學(xué)于20世紀(jì)90年代開(kāi)始致力于這方面的研究，與香港中文大學(xué)合作，聯(lián)合研制開(kāi)發(fā)出一種全方位移動(dòng)洗地機(jī) 器人。浙江大學(xué)于1999年初對(duì)智能機(jī)器人進(jìn)行研究，兩年后便成功研制出國(guó)內(nèi)第一個(gè)具有初步智能的自主吸塵機(jī)器人。雖然我國(guó)研制出的洗地機(jī) 在品種規(guī)格上和使用性能上已基本能滿足國(guó)內(nèi)各種需求，但是國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品存在外形單調(diào)、功能單一、操作不方便、清洗效率低等問(wèn)題。
德國(guó) Kaercher 公司生產(chǎn)的RC3000是世界上第一臺(tái)能夠自主完成家庭地面打掃工作的清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)[1]，如圖1-1 所示，這款手推式自動(dòng)洗地機(jī)的內(nèi)部裝有芯片控制系統(tǒng)以及光電傳感器，一旦手推式自動(dòng)洗地機(jī)在清洗過(guò)程中檢測(cè)到雜物的存在，它就可以隨機(jī)的改變行進(jìn)的方向，繼續(xù)進(jìn)行打掃，一直到打掃工作徹底完成。當(dāng)電源電壓不足時(shí)，它會(huì)自主地返回充電站進(jìn)行充電。在這款手推式自動(dòng)洗地機(jī)的內(nèi)部一共設(shè)置了四種清潔程序，手推式自動(dòng)洗地機(jī)會(huì)根據(jù)環(huán)境的不同來(lái)選擇最合適的程序進(jìn)行打掃。在手推式自動(dòng)洗地機(jī)的內(nèi)部裝有光敏傳感器，當(dāng)手推式自動(dòng)洗地機(jī)打掃到距離樓梯或者臺(tái)階的邊緣很近的時(shí)候，傳感器就可以檢測(cè)到樓梯和臺(tái)階的存在，然后手推式自動(dòng)洗地機(jī)就會(huì)自動(dòng)遠(yuǎn)離，這就避免了手推式自動(dòng)洗地機(jī)可能發(fā)生的跌落以及因跌落造成的損傷。
跟著經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展和社會(huì)進(jìn)步，大家對(duì)生計(jì)質(zhì)量的需要愈來(lái)愈高，交通快捷也越來(lái)越變成社會(huì)開(kāi)展?的迫切需要，高等級(jí)公路以空前的速度開(kāi)展，路途的打掃和保潔也越來(lái)越遭到有關(guān)部分的注重，多年?來(lái)構(gòu)成的人工打掃的格式明顯已不習(xí)慣中國(guó)高等級(jí)公路開(kāi)展的客觀需要，人工打掃粉塵飛揚(yáng)，嚴(yán)峻影?響清洗工人的身體安康，也不可避免的形成環(huán)境的二次污染?：公路車輛的高速行進(jìn)對(duì)清洗工人的生命安全形成潛在要挾，這就需要我有必要敏捷開(kāi)展清?掃機(jī)械，只要這樣才干滿意敏捷開(kāi)展的高等級(jí)公路的客觀需要，使大家日子在潔凈安康的環(huán)境中，這?也是人類二十一世紀(jì)高品質(zhì)日子的必定需要。因而對(duì)中國(guó)打掃車概略和開(kāi)發(fā)機(jī)型的討論有著十分重要的含義?
從20世紀(jì)60?時(shí)代中國(guó)研制出產(chǎn)路面打掃機(jī)械開(kāi)端（指大型打掃機(jī)的研制），已有40?多年的出產(chǎn)前史，可是中小型打掃機(jī)的研制開(kāi)發(fā)則剛剛起步。有關(guān)于發(fā)達(dá)國(guó)家，中國(guó)地上打掃機(jī)在出售規(guī)劃、技術(shù)水平、打掃作用等方面都存在必定的距離。跟著公共環(huán)境衛(wèi)生、工廠清洗機(jī)械商場(chǎng)的迅猛開(kāi)展，2005?年之后，國(guó)內(nèi)地上打掃機(jī)開(kāi)端出現(xiàn)疾速開(kāi)展的態(tài)勢(shì)。但與國(guó)外比較，國(guó)內(nèi)還停留在商場(chǎng)的初級(jí)開(kāi)展期間。?
中國(guó)已逐漸進(jìn)入現(xiàn)代化社會(huì)，陳腐、落后的打掃辦法及設(shè)備，已不能滿意社會(huì)進(jìn)步的需要。關(guān)于自動(dòng)化洗地用具，大家常見(jiàn)的是馬路上的洗地車，它能進(jìn)行大面積大街打掃、作業(yè)功率高，并且節(jié)省人力。可是，小面積區(qū)域的打掃東西還首要沿襲傳統(tǒng)手藝洗地東西：掃帚，作業(yè)功率低、打掃作用不行抱負(fù)、糟蹋人力資源。而作業(yè)功率高的省時(shí)省力的龐然大物洗地車在比方廠區(qū)、居住小區(qū)、機(jī)關(guān)、校園、醫(yī)院、小街冷巷、走廊等場(chǎng)所，確是英雄無(wú)用武之地。跟著現(xiàn)代日子節(jié)奏的加速及居住面積的增大，家居地上的打掃作業(yè)也越來(lái)越深重，嚴(yán)峻攪擾了大家的日子。因而急需開(kāi)發(fā)一種本錢低、節(jié)省人力物力、打掃作用杰出的習(xí)慣院子、小區(qū)、冷巷、走廊等小區(qū)域場(chǎng)所的小型打掃設(shè)備。?
1.2 國(guó)內(nèi)外研討現(xiàn)狀?
國(guó)內(nèi)打掃車的開(kāi)展閱歷進(jìn)程如下；第一期間，20世紀(jì)60時(shí)代，中國(guó)研制出純掃式打掃車，因純?掃式打掃車有功用差、質(zhì)量差、外觀差，打掃作用差等缺點(diǎn)，加之又受限于其時(shí)中國(guó)的體系和其時(shí)城?市環(huán)衛(wèi)部分的經(jīng)濟(jì)狀況，故只要少量大城市運(yùn)用純掃式打掃車。直至20世紀(jì)80時(shí)代末，建造部長(zhǎng)沙?建造機(jī)械研討院規(guī)劃出中國(guó)第一臺(tái)吸掃式打掃車。它以其純掃式打掃車無(wú)可比拼的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)入中國(guó)的?大中城市。如今，在中國(guó)打掃車商場(chǎng)中，吸掃式打掃車占有率為95%以上。第二期間，20世紀(jì)晚期，?是中國(guó)打掃車開(kāi)展最快的期間，打掃車的運(yùn)用不但從大中城市擴(kuò)展到小城市，高速公路，并且不少企?業(yè)、居民小區(qū)也選用打掃車進(jìn)行路面打掃。商場(chǎng)需要的敏捷脹大，各種類型和各種標(biāo)準(zhǔn)的吸掃式打掃?車不斷涌現(xiàn)。當(dāng)前，中國(guó)打掃車大都為2t～8t汽車底盤改裝，這種打掃車轉(zhuǎn)場(chǎng)速度快，合適于大面積、?遠(yuǎn)距離打掃，常用于城市主干道、城鄉(xiāng)結(jié)合部、高速公路的路面打掃作業(yè)。這些年，跟著打掃車商場(chǎng)的擴(kuò)展，對(duì)打掃車的用戶需要也在發(fā)生變化，中小全液壓打掃車選用單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，油耗低；行進(jìn)無(wú)級(jí)變速，打掃作用好，打掃功率高；駕駛室視界?好等長(zhǎng)處，備受用戶喜愛(ài)，格外對(duì)錯(cuò)城市大街和非公路打掃車用戶。不少打掃車出產(chǎn)公司也開(kāi)?了專?用底盤的中小型全液壓打掃車，多種標(biāo)準(zhǔn)的中小型全液壓打掃車投放了商場(chǎng)。第三期間，2000年之后，?國(guó)內(nèi)路面打掃商場(chǎng)開(kāi)端出現(xiàn)疾速開(kāi)展的態(tài)勢(shì)。長(zhǎng)沙中標(biāo)公司、天津洗地王公司等專業(yè)出產(chǎn)廠家，均獲?得了較好的開(kāi)展勢(shì)頭。隨之而來(lái)三一重工股份有限公司等其它公司也開(kāi)端進(jìn)路面打掃車的研制和出產(chǎn)，并取得了較好的開(kāi)展。當(dāng)前，國(guó)產(chǎn)路面打掃車的種類標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)用功用已能根本滿意國(guó)內(nèi)的需要，商品標(biāo)準(zhǔn)從2t到8t。與國(guó)外比較，大型商品所占份額不大，商品種類較少，量也較低。?
當(dāng)前，許多國(guó)家研制的清洗機(jī)器人應(yīng)時(shí)而生。日本，美國(guó)，歐洲各大廠商競(jìng)相開(kāi)發(fā)，有些商品乃至很超前。例如，有一種具有高效吸塵除灰功用的清洗機(jī)器人，可遙控也可自主運(yùn)作，能轉(zhuǎn)向，逃避障礙物，有很高的有用價(jià)值，可對(duì)家居、廠礦公司等地上進(jìn)行清洗，協(xié)助大家從冗雜的勞作中解放出來(lái)。在國(guó)外清洗設(shè)備的擁有率和洗衣機(jī)簡(jiǎn)直適當(dāng)，乃至要高（有共用洗衣房，專業(yè)洗衣店的原因）。在這方面，國(guó)內(nèi)的研制腳步較慢，可是跟著國(guó)家城市化的進(jìn)程不斷加大和經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，許多新式的中小城市正在興起，城市化規(guī)劃不斷擴(kuò)展，現(xiàn)代化的工廠不斷建成，機(jī)關(guān)、小區(qū)、醫(yī)院、校園和公共場(chǎng)不斷建造機(jī)械化打掃現(xiàn)已變成一種必定，地上的清洗維護(hù)及工廠清洗出產(chǎn)現(xiàn)已越來(lái)越重要。勞作力本錢的不斷提高，打掃設(shè)備的商場(chǎng)前景日漸看好。
手推式自動(dòng)洗地機(jī)本身的扁平結(jié)構(gòu)，極大地方便了手推式自動(dòng)洗地機(jī)的清洗，一些我們平常不容易打掃的地方，對(duì)手推式自動(dòng)洗地機(jī)而言，卻可以很輕松地完成，如圖1-2.
圖 1-1 RC3000 和充電站 圖 1-2 RC3000 清洗工作圖
“三葉蟲(chóng)”誕生于英國(guó)，這是一款問(wèn)世較早但功能強(qiáng)大的吸塵器，如圖1-3所示。它內(nèi)部裝有超聲波探測(cè)器，可以迅捷地探測(cè)到障礙物的存在并繞開(kāi)能夠自由穿梭清洗，同時(shí)可以自主的設(shè)計(jì)出最優(yōu)行走路線；這款手推式自動(dòng)洗地機(jī)能夠分三個(gè)檔位來(lái)工作：正常、快速和點(diǎn)清理；當(dāng)手推式自動(dòng)洗地機(jī)的垃圾盒被垃圾充滿之后，手推式自動(dòng)洗地機(jī)就會(huì)發(fā)出警報(bào)；如果用戶有些地方不需 “三葉蟲(chóng)”打掃，只要貼上特制的磁帶就能夠限制手推式自動(dòng)洗地機(jī)的打掃范圍。“三葉蟲(chóng)”的電源是可充電的，電量充滿之后手推式自動(dòng)洗地機(jī)大概可以持續(xù)工作1個(gè)小時(shí)。
圖1-3 伊萊克斯的“三葉蟲(chóng)”
2002年9月清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)“Roomba”在美國(guó)面世，它的重量大約是2千克，直徑30英寸[2]。這款手推式自動(dòng)洗地機(jī)擁有高度的自主工作能力，它體積較小，因此能夠輕松地把房間內(nèi)各個(gè)角落的垃圾打掃干凈。當(dāng) “Roomba”進(jìn)行打掃的時(shí)候，動(dòng)作不會(huì)太快但是打掃的效果卻很好，在主人外出之前，可以設(shè)定手推式自動(dòng)洗地機(jī)進(jìn)行自主工作，當(dāng)打掃完成之后，手推式自動(dòng)洗地機(jī)就會(huì)自主切斷電源，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，如圖1-4所示：
圖1-4 美國(guó)“Roomba”清洗手推式自動(dòng)洗地機(jī)
國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：
1999 年初，浙江大學(xué)機(jī)械電子研究所開(kāi)始進(jìn)行智能吸塵手推式自動(dòng)洗地機(jī)的研究，兩年后設(shè)計(jì)成功國(guó)內(nèi)第一個(gè)具有初步智能的自主吸塵手推式自動(dòng)洗地機(jī)，與蘇州TEK 公司合作研發(fā)，到2003 年系統(tǒng)在自主能力和工作效率上都有了顯著提高[1]。手推式自動(dòng)洗地機(jī)工作之前，需要先進(jìn)行環(huán)境探測(cè)，從而決定清洗時(shí)間；然后，計(jì)算出效率高的清潔路徑；在打掃完成之后，手推式自動(dòng)洗地機(jī)就會(huì)自動(dòng)返回充電站充電。不過(guò)因?yàn)橄到y(tǒng)在進(jìn)行升級(jí)，所以并沒(méi)有產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。之后國(guó)內(nèi)推出了手推式自動(dòng)洗地機(jī)KV8，這款手推式自動(dòng)洗地機(jī)防跌落，可以自主清洗，同時(shí)價(jià)格便宜。但是這款手推式自動(dòng)洗地機(jī)沒(méi)有充電站，只能靠人工進(jìn)行充電。
國(guó)內(nèi)眾多品牌清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)中，科沃斯手推式自動(dòng)洗地機(jī)是比較出名的。市場(chǎng)上平均賣出3臺(tái)清洗手推式自動(dòng)洗地機(jī)，當(dāng)中有2臺(tái)就是科沃斯的?？莆炙骨鍧嵤滞剖阶詣?dòng)洗地機(jī)利用渦輪增壓系統(tǒng)提高手推式自動(dòng)洗地機(jī)的清洗動(dòng)力，從而使得手推式自動(dòng)洗地機(jī)打掃房間的質(zhì)量得到保障。這款手推式自動(dòng)洗地機(jī)能夠自主選擇最佳清潔模式；具有防碰撞，防跌落的設(shè)計(jì)；預(yù)約定時(shí)，自動(dòng)充電，讓智慧清潔有始有終。
圖1-5 科沃斯洗地手推式自動(dòng)洗地機(jī)
1.3 研究的目的和意義
如今社會(huì)的發(fā)展越來(lái)越迅速，生活節(jié)奏也越來(lái)越快，人們身上的壓力也越來(lái)越大，所以很少有人會(huì)在工作一天后還愿意打掃自己的房間。這就使得清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)有了廣大的市場(chǎng)。但是現(xiàn)在市場(chǎng)上存在的手推式自動(dòng)洗地機(jī)質(zhì)量好的一般價(jià)格也比較昂貴，希望通過(guò)這次設(shè)計(jì)，可以降低手推式自動(dòng)洗地機(jī)的生產(chǎn)成本，使得手推式自動(dòng)洗地機(jī)能夠進(jìn)入更多人的生活當(dāng)中。
1.4 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)
本文主要是對(duì) 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和材料的計(jì)算。關(guān)于清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)當(dāng)中的重點(diǎn)，本文需要介紹手推式自動(dòng)洗地機(jī)的各種功能以及實(shí)現(xiàn)該功能的原理。
第2章 手推式自動(dòng)洗地機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)整體上由2大部分組成，分別是控制系統(tǒng)和機(jī)械部分。手推式自動(dòng)洗地機(jī)的整體外觀如圖2-1，它的機(jī)械部分包括2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、1個(gè)萬(wàn)向輪、塑料底盤以及外殼。毛刷、電機(jī)、電池和控制系統(tǒng)只有安裝在這些部件上面才能發(fā)揮功用。
21手推式自動(dòng)洗地機(jī)的結(jié)構(gòu)組成
（1）行走驅(qū)動(dòng)輪及驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這部分作為手推式自動(dòng)洗地機(jī)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)（如圖2-2），功能就是讓手推式自動(dòng)洗地機(jī)在平面上可以自由的行走。手推式自動(dòng)洗地機(jī)的底面有3個(gè)紅外探測(cè)器，當(dāng)手推式自動(dòng)洗地機(jī)打掃接近樓梯或臺(tái)階時(shí)，這3個(gè)紅外探測(cè)器就可以檢測(cè)出來(lái)，從而防止手推式自動(dòng)洗地機(jī)掉下去。當(dāng)手推式自動(dòng)洗地機(jī)進(jìn)行清洗的時(shí)候，有可能會(huì)碰到桌角或者其他障礙物，這就使得手推式自動(dòng)洗地機(jī)需要避障，而在清洗手推式自動(dòng)洗地機(jī)的的前面和側(cè)面都有紅外開(kāi)關(guān)，這就避免了手推式自動(dòng)洗地機(jī)產(chǎn)生碰撞磨損。
圖2-2 移動(dòng)機(jī)構(gòu)
（2）清洗機(jī)構(gòu)。當(dāng)手推式自動(dòng)洗地機(jī)進(jìn)行打掃的時(shí)候，首先電機(jī)啟動(dòng)，然后帶動(dòng)滾刷轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)右面的滾刷做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，左面的滾刷做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在這兩個(gè)清洗刷的共同作用下，垃圾和灰塵都被集中到吸塵器的吸風(fēng)口。
（3）吸塵機(jī)構(gòu)。由吸塵器內(nèi)的風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大的吸力，把垃圾和灰塵吸入垃圾盒中。
（4）擦地機(jī)構(gòu)。前面兩部分完成之后，大部分垃圾都掃干凈了，但是還有一些細(xì)小的灰塵沒(méi)有掃到，這時(shí)候，裝在手推式自動(dòng)洗地機(jī)下面的清潔布開(kāi)始擦地，通過(guò)3重結(jié)構(gòu)保障打掃的高質(zhì)量。
圖2-3 手推式自動(dòng)洗地機(jī)的組成機(jī)構(gòu)
移動(dòng)機(jī)構(gòu)，清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)的整個(gè)機(jī)體都在移動(dòng)結(jié)構(gòu)上面。我們課題的研究是室內(nèi)清洗，所以選用的輪式結(jié)構(gòu)。
本次選用輪式結(jié)構(gòu)的手推式自動(dòng)洗地機(jī)，輪式結(jié)構(gòu)手推式自動(dòng)洗地機(jī)輪系通常情況下分為三輪、四輪和六輪等。在這次的設(shè)計(jì)當(dāng)中，因?yàn)槭滞剖阶詣?dòng)洗地機(jī)的整個(gè)機(jī)體并不是很大，只要三個(gè)輪子就可以讓手推式自動(dòng)洗地機(jī)完成移動(dòng)。
采用三輪機(jī)構(gòu)，而三輪機(jī)構(gòu)清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)想要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向一般情況下只有通過(guò)差速轉(zhuǎn)向和鉸軸轉(zhuǎn)向這兩種方式。而就是采用差速轉(zhuǎn)向式來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)體的轉(zhuǎn)向。手推式自動(dòng)洗地機(jī)的機(jī)體上一共有3個(gè)輪胎，在機(jī)體前端的輪胎是萬(wàn)向輪，機(jī)體中間的兩個(gè)輪子都是驅(qū)動(dòng)輪，當(dāng)手推式自動(dòng)洗地機(jī)要進(jìn)行轉(zhuǎn)向的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，這就使得兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生不同的加速度，從而產(chǎn)生不同的速度，然后整個(gè)手推式自動(dòng)洗地機(jī)就完成轉(zhuǎn)向。
2.2工作原理
清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)想要完成它的打掃工作，如果它自身什么都沒(méi)有那就是不可能實(shí)現(xiàn)的，因此在手推式自動(dòng)洗地機(jī)機(jī)體上面安裝了很多個(gè)工作模塊，在這些模塊的共同作用下，手推式自動(dòng)洗地機(jī)才能夠?qū)崿F(xiàn)打掃。CPU是整個(gè)手推式自動(dòng)洗地機(jī)的核心，紅外遙控接收模塊和鍵盤模塊主要用于接收主人的指令，然后把指令傳給CPU，CPU接收到指令后經(jīng)過(guò)處理，返給手推式自動(dòng)洗地機(jī)開(kāi)始工作。信息采集模塊用于采集手推式自動(dòng)洗地機(jī)的本身信息和周圍環(huán)境的信息。
手推式自動(dòng)洗地機(jī)工作流程如下：
（1） 開(kāi)始用遙控器或者鍵盤把手推式自動(dòng)洗地機(jī)打開(kāi)，使手推式自動(dòng)洗地機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。
（2） 手推式自動(dòng)洗地機(jī)開(kāi)始打掃之后，傳感探測(cè)模塊不斷地收集外界的信息并把收集的信息傳遞給CPU，CPU接收到之后，對(duì)這些信息進(jìn)行分析、處理最終規(guī)劃出一條效率最高、同時(shí)能夠完全覆蓋清洗區(qū)的路徑。
（3） 手推式自動(dòng)洗地機(jī)按照路徑規(guī)劃開(kāi)始進(jìn)行打掃，當(dāng)需要轉(zhuǎn)向時(shí)，CPU就會(huì)通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪上的獨(dú)立電機(jī)改變兩輪的速度比實(shí)現(xiàn)手推式自動(dòng)洗地機(jī)的轉(zhuǎn)向。
（4） 手推式自動(dòng)洗地機(jī)在工作的時(shí)候，LCD顯示屏?xí)@示一些它本身的工作信息。
（5） 遙控器主要用來(lái)控制手推式自動(dòng)洗地機(jī)，不僅能夠控制手推式自動(dòng)洗地機(jī)的啟動(dòng)和停止，除此之外，還可以給手推式自動(dòng)洗地機(jī)進(jìn)行定時(shí)，讓手推式自動(dòng)洗地機(jī)在特定的時(shí)間段進(jìn)行工作。
通過(guò)裝在機(jī)體上的各種傳感器協(xié)同工作來(lái)得到手推式自動(dòng)洗地機(jī)工作的環(huán)境信息，例如，房間的長(zhǎng)度以及寬度，還有房間內(nèi)影響手推式自動(dòng)洗地機(jī)打掃的物體的位置。傳感器把所得到的信息傳遞給CPU，CPU經(jīng)過(guò)分析、處理后規(guī)劃處一條高效率、高打掃質(zhì)量的路徑。
第3章 手推式自動(dòng)洗地機(jī)具體計(jì)算
清洗工作中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)裝置均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的。電動(dòng)機(jī)由動(dòng)力蓄電池提供電源后轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)掃盤、滾筒和水泵等作業(yè)裝置進(jìn)行工作。下面分別對(duì)蓄電池與電機(jī)的選用進(jìn)行分析。
3.1 蓄電池的選擇
動(dòng)力電池是清洗作業(yè)裝置的動(dòng)力源泉。電機(jī)電池的主要性能指標(biāo)是比能量、比功率和使用壽命等。要使電機(jī)驅(qū)動(dòng)清洗裝置的洗地車與副發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)清洗裝置的洗地車相競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)、成本低的動(dòng)力電池。目前在電動(dòng)汽車市場(chǎng)上使用的動(dòng)力電池主要有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鈉硫電池、鋰離子電池、飛輪電池、燃料電池等等。從最終產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化可行性以及經(jīng)濟(jì)性綜合因素來(lái)考慮，在電動(dòng)專用環(huán)衛(wèi)車輛上主要采用鉛酸動(dòng)力電池與鋰離子動(dòng)力電池。下面對(duì)這兩種電池性能作一個(gè)分析比較：
1、鉛酸動(dòng)力電池
鉛酸動(dòng)力電池已有多年的歷史，廣泛用作內(nèi)燃機(jī)汽車的起動(dòng)動(dòng)力源。其優(yōu)點(diǎn)：可靠性好、原材料易得、價(jià)格便宜；比功率也基本上能滿足電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力性要求。但它有兩大缺點(diǎn)：一是比能量低，所占的質(zhì)量和體積太大，深度放電能力和低溫放電能力較差，不能快速充電且一次充電作業(yè)時(shí)間較短；另一個(gè)是循環(huán)使用壽命短，使用成本過(guò)高，報(bào)廢的鉛酸蓄電池因廢棄會(huì)造成二次污染。
2、鋰離子動(dòng)力電池
鋰離子動(dòng)力電池已經(jīng)成為電動(dòng)汽車行業(yè)動(dòng)力電池的長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)目標(biāo)。其優(yōu)點(diǎn)是：比能量、比功率較高；循環(huán)壽命長(zhǎng)，可達(dá)1000次；充電放電效率高；功率輸出密度大；沒(méi)有記憶效應(yīng)，且不會(huì)因廢棄造成二次污染，是綠色蓄電池。其缺點(diǎn)是：快速?zèng)_、放電性能較差，需要進(jìn)一步解決對(duì)其充放電過(guò)程的控制和配備專用的充電器；對(duì)于大容量鋰離子電池組，還需要解決電池組的可靠性和各個(gè)單體電池之間的一致性。
清洗車所使用的蓄電池要求在使用過(guò)程中能夠完全放電，不排放有害氣體，不污染環(huán)境。由此針對(duì)此設(shè)計(jì)選用鋰離子動(dòng)力電池，電池名稱為磷酸鐵鋰電池。
24V 10Ah磷酸鐵鋰電池組的有關(guān)技術(shù)規(guī)格為下表3-1所示：
表3-1 磷酸鐵鋰電池組技術(shù)規(guī)格
項(xiàng)目
規(guī)格
標(biāo)稱容量
10Ah
標(biāo)稱電壓
24V
電池內(nèi)阻
≤120mΩ
最大充電電流
6A
最大充電電壓
29.2±0.05
最大放電電流
20A
放電終止電壓
20V
使用壽命
1000次
工作溫度
-20~45℃
外形尺寸
100×83×335(mm)
重量
3.8kg
價(jià)格
550元
此蓄電池的性能：
（1）該電池為全密封式電動(dòng)車專用蓄電池，體積小、質(zhì)量輕、儲(chǔ)存能量多、自放電率低、比能量高等優(yōu)點(diǎn)；
（2）安全性能好，原材料來(lái)源廣泛；
（3）污染少，噪聲小?？蓽p少排污97%，甚至可做到零排污；
（4）節(jié)約能源，為普通蓄電池耗能的2/3；
（5）具有良好的過(guò)充電、過(guò)放電、溫度、過(guò)流、短路保護(hù)、鎖定自恢復(fù)以及均衡功能；
（6）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便，易于操作和維修；
（7）使用時(shí)間長(zhǎng)，充電后每次可用15 小時(shí)；
（8）有足夠的功率供清洗機(jī)達(dá)到每小時(shí)清洗面積不低于1000 平方米的要求；
（9）使用壽命長(zhǎng)，一般可充電800 次以上。
3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇
3.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的問(wèn)題
1、根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍、啟動(dòng)頻率、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)以及工作環(huán)境等要求，選擇電機(jī)類型及安裝方式；
2、根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，速度變化范圍和啟動(dòng)頻率程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫開(kāi)限制、過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率，并確定冷卻方式，所選功率應(yīng)大于或等于計(jì)算所需的功率，負(fù)荷率一般取0.8～0.9；
3、根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要保護(hù)方式，選擇電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式；
4、根據(jù)工作電壓和功率因數(shù)的要求確定電機(jī)的電壓等級(jí)和類型；
5、根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程的性能要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速；
此外，選擇電動(dòng)機(jī)還必須符合節(jié)能要求，運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貸情況、備件的通用性、安裝檢修的難易以及產(chǎn)品的價(jià)格等。
3.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇
1、電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式
電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)電源的種類、工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸）和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載情況）來(lái)選擇。清洗車的電動(dòng)機(jī)應(yīng)放置在干燥及清潔的車箱內(nèi)部，散熱條件較好，要選用臥式的安裝方式。
在移動(dòng)的設(shè)備中和蓄電池配套的較常使用的電機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
直流電動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)速比可達(dá)到1：200；
（2）過(guò)載能力大，并能在低速下連續(xù)輸出額定轉(zhuǎn)矩；
（3）能承受頻繁的沖擊性負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)極快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；
（4）容易購(gòu)得，型號(hào)多，控制簡(jiǎn)單。
直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，電流通常較大，需要齒輪減速器進(jìn)行減速，維護(hù)工作量大。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有：步距角小，功率小，過(guò)載能力強(qiáng)，控制簡(jiǎn)單，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較高，不通電時(shí)有定位轉(zhuǎn)矩，型號(hào)多，適合室內(nèi)清洗機(jī)器人的速度。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：功率與自重比小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差，低速性能不好，體積大，負(fù)載能力低，運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)，易失步。
清洗車多在室外環(huán)境下工作，要求控制較簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)，因此選擇直流電動(dòng)機(jī)，而且是直流齒輪減速電機(jī)。
2、直流齒輪減速電動(dòng)機(jī)的選擇
直流齒輪減速電機(jī)是指轉(zhuǎn)軸上帶有齒輪減速器和直流電機(jī)(馬達(dá))的集成體，這種集成體通常也可稱為齒輪馬達(dá)或齒輪電機(jī)。齒輪減速箱的作用是提供較低的轉(zhuǎn)速,較大的力矩。減速電機(jī)廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)、機(jī)械行業(yè)等，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、節(jié)省空間，承受過(guò)載能力高，能耗低，性能優(yōu)越，振動(dòng)小、噪音低。齒輪減速電機(jī)通常通過(guò)減小電機(jī)速度來(lái)增加旋轉(zhuǎn)能力。
因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)仍然從內(nèi)部伸出兩個(gè)相同的插頭，所以齒輪減速電機(jī)與普通電機(jī)一樣使用方便。與最后一級(jí)齒輪相連的是一根轉(zhuǎn)軸。這個(gè)新轉(zhuǎn)軸的末端伸出減速器的頂部，便于輪子和其他元件與其相接。這個(gè)伸出減速器的新轉(zhuǎn)軸代替了伸出電動(dòng)機(jī)的老轉(zhuǎn)軸。當(dāng)查看電動(dòng)機(jī)時(shí)，如果轉(zhuǎn)軸沒(méi)有從中心伸出，那么這個(gè)電動(dòng)機(jī)可能是齒輪減速電動(dòng)機(jī)。
選擇普通直流電動(dòng)機(jī)所用的標(biāo)準(zhǔn)仍然適合用來(lái)選擇齒輪減速直流電動(dòng)機(jī)，即檢查電壓，尺寸，重量和RPM。在大轉(zhuǎn)矩應(yīng)用場(chǎng)合，常選用帶有金屬齒輪和金屬減速器機(jī)架的行星輪減速器。塑料齒輪具有非常輕的質(zhì)量，更適合低轉(zhuǎn)矩，需要反應(yīng)迅速的應(yīng)用場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中選用金屬齒輪的減速電機(jī)。
3、電機(jī)功率的計(jì)算
電動(dòng)機(jī)功率選得合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響，當(dāng)功率小于工作要求的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期過(guò)載發(fā)熱量大而過(guò)早損壞；功率過(guò)大則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，能量充分利用，經(jīng)常處于不滿載運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)都降低，增加電能消耗造成很大浪費(fèi)。
電動(dòng)機(jī)容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的發(fā)熱條件來(lái)決定。電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與其運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷不變或變化很小，常溫下工作的機(jī)械，只要所選電動(dòng)機(jī)的額定功率P 等于或大于所需電動(dòng)機(jī)功率P，即P≥ P，電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱，而不必校驗(yàn)發(fā)熱和起動(dòng)力矩。
清洗機(jī)清洗材料選用尼龍材料。設(shè)計(jì)圓盤毛刷受力約為F=55N，轉(zhuǎn)速為n=80r/min.滾筒清洗受力約為F=70N,轉(zhuǎn)速為n=50r/min。
圓盤毛刷轉(zhuǎn)矩 N·m
所需功率P= ==60W
圓盤毛刷到錐齒輪間用帶傳動(dòng)，傳遞效率90%。
橫放錐齒輪I軸處的功率為：
W
齒輪間的傳遞效率為90%
豎放齒輪處的功率 W
滾筒處II軸的轉(zhuǎn)矩
N·m
此處的功率
P===78.5W
滾筒到主動(dòng)軸I軸用帶傳動(dòng)，傳遞效率為90%
W
電機(jī)到I軸之間用帶傳動(dòng)，傳遞效率90%
電機(jī)的輸出功率
W
由于清洗機(jī)工作速度為80r/min 為較低轉(zhuǎn)速故選用 24V 280W直流齒輪減速電機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)速為750r/min。
3.3 蝸輪蝸桿的選擇
(1)選擇蝸桿傳動(dòng)類型
根據(jù)GB /T10085-1988的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿(ZI)
(2)選擇材料
渦輪和蝸桿對(duì)手推式自動(dòng)洗地機(jī)的清洗至關(guān)重要，手推式自動(dòng)洗地機(jī)的清洗機(jī)構(gòu)需要渦輪和蝸桿才能進(jìn)行打掃工作，因此對(duì)渦輪和蝸桿的要求也比較高，所以蝸桿的螺旋齒面必須進(jìn)行淬火處理，硬度45～50HRC。渦輪的材料選用鑄錫磷青銅，金屬模鑄造。
(3)根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
1、確定載荷系數(shù)K
選定齒輪的傳動(dòng)比i=14，參考蝸輪蝸桿參數(shù)表取Z1=2，則Z2=28。
由于工作載荷基本上不會(huì)發(fā)生改變，所以在選取載荷分布不均勻系數(shù)的時(shí)候可以把的值選為1，然后查找資料得到：=1，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速并不快，產(chǎn)生的沖擊力度并不會(huì)太強(qiáng)，所以選定動(dòng)載荷系數(shù)
=1. 1；則
載荷系數(shù)； （3-9）
2、計(jì)算作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩T2：
T2=9550*106*P /n 當(dāng)=2時(shí)，的值在0.7到0.9之間，取 =0.8，代入式中得：
（3-10）
3、確定彈性影響因素 Ze
由于選用的齒輪材料是鑄錫磷青銅，蝸桿選用的是鋼鑄造的，這兩者相互配合，通過(guò)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得：
Ze =160。
4、確定接觸系數(shù)
假定蝸桿的分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距a的比值d1/a=0.35，由資料當(dāng)中查得數(shù)據(jù)，得到Zp是2.9。
5、確定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （3-11）
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得：=230MPa -=90MPa
（3-12）
6、計(jì)算中心距
（3-13）
選a=40mm，由于i=14，通過(guò)查表選定模數(shù)m=2mm，最終確定d1的值是22.4mm。這個(gè)時(shí)候d1/a=0.56，由資料查得Zp=2.4＜2.9，滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的要求，因此計(jì)算結(jié)果正確，數(shù)據(jù)能夠使用。
查表選取m=2mm，d1=22.4mm， Z1=2q=11.20，Z2=29，分度圓導(dǎo)程角r=10°07′29″。中心距ａ=40 mm，d2 =mz2=58；
a=40.20mm，這并不是滿足要求的推薦中心距，但是如果選擇了中心距，渦輪就會(huì)改變位置。本設(shè)計(jì)不采用變位，取a=40.20。
(1) 驗(yàn)算初設(shè)參數(shù)
滑動(dòng)速度 （3-14）
在范圍之內(nèi)，所選材料合適。
蝸桿的傳動(dòng)效率在0.95和0.96之間， 因?yàn)槭?.8m/s，查表得 =2°，
， （3-15）
傳動(dòng)效率=（0.95~0.96）*0.85=0.81~0.82，與初選 =0.7不符，初效率應(yīng)適當(dāng)降低。
（5）驗(yàn)算齒根的剛度和彎曲疲勞強(qiáng)度
（3-16）
蝸輪當(dāng)量齒數(shù)=/ =29.44，查得齒形系數(shù)=2.65；
則可求的： （3-17）
帶入式中
=27.85Mpa< 成立。彎曲強(qiáng)度滿足要求。
（6）蝸桿和蝸輪的主要參數(shù)以及幾何尺寸
1、蝸桿
軸向齒距Pa=6.28mm
直徑系數(shù)q=11.20
齒頂圓直徑da126.4mm
齒根圓直徑df1=16.4mm
分度圓導(dǎo)程角r=10.12?°
齒寬b=26mm
基圓直徑d=22.4mm
模數(shù)m=2，頭數(shù)z=2
齒根高 hf=2.4mm，齒頂高h(yuǎn)a=2mm。
2、渦輪
渦輪齒數(shù)z2=28
渦輪分度圓直徑 （3-19）
渦輪喉圓直徑 （3-20）
渦輪齒根圓直徑 （3-21）
渦輪咽喉母圓半徑 （3-22）
渦輪齒寬b2=0.7da1=18.48mm，取18mm。
為了避免損傷到齒寬b2，因此蝸輪齒頂圓直徑de2的大小要在58毫米和60毫米之間，最終選擇取de2=58mm。
在蝸桿工作的時(shí)候，電機(jī)的能量在傳遞到渦輪的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)有很多的能量無(wú)法傳遞過(guò)去，而這部分無(wú)法傳遞的能量就會(huì)以熱能的形式表現(xiàn)出來(lái)。在此次手推式自動(dòng)洗地機(jī)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，蝸桿工作時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)直接散發(fā)到機(jī)器的內(nèi)部，當(dāng)手推式自動(dòng)洗地機(jī)進(jìn)行吸塵操作的時(shí)候當(dāng)中就會(huì)把這些熱量清除出去。
3.4 清洗機(jī)構(gòu)的電機(jī)的選擇
經(jīng)過(guò)計(jì)算和資料的查閱，只要清洗刷的轉(zhuǎn)速達(dá)到或者超過(guò)3r/s，就能夠把灰塵或者其它臟東西打掃到垃圾盒里面，讓手推式自動(dòng)洗地機(jī)完成清洗工作，同時(shí)加上皮帶輪的傳動(dòng)比是1:1，因此為了完成打掃，渦輪的轉(zhuǎn)速就需要在每分鐘180轉(zhuǎn)到210轉(zhuǎn)之間，再結(jié)合之前得到的蝸輪蝸桿的關(guān)系，可以計(jì)算得出蝸桿的轉(zhuǎn)速要在每分鐘2600轉(zhuǎn)和3000轉(zhuǎn)之間，故此選則型號(hào)是55SZ01的電機(jī)，它的轉(zhuǎn)速是每分鐘3000轉(zhuǎn)，功率是12W，這個(gè)型號(hào)電動(dòng)機(jī)的體積不大，同時(shí)又可以保證手推式自動(dòng)洗地機(jī)的工作進(jìn)行，因此這個(gè)電機(jī)可以滿足清洗機(jī)構(gòu)的需求。
第4章 車架的設(shè)計(jì)與車體造型設(shè)計(jì)
4.1 車架的設(shè)計(jì)
車架是整個(gè)清洗車的重要部件，承載著車體整個(gè)重量。車架的牢固與否直接或間接的影響著清洗車的各個(gè)方面的性能，影響著清洗車的操縱性、穩(wěn)定性。即車架的尺寸、材料、結(jié)構(gòu)決定了清洗車的整體性能。所以車架設(shè)計(jì)必須要有充分的支撐能力，有足夠的剛度但本身又不能太重。
車架的前后支撐采用20MM厚的Q235 冷拔無(wú)縫矩形鋼管，規(guī)格為25×20 無(wú)縫矩形鋼管焊接成支腿。
車架立柱是用一種具有中空截面、周邊沒(méi)有接縫的長(zhǎng)條鋼材。無(wú)縫矩形鋼管與圓鋼等實(shí)心鋼材相比，在抗彎抗扭強(qiáng)度相同時(shí)，重量較輕，是一種經(jīng)濟(jì)截面鋼材，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件，可提高材料利用率，簡(jiǎn)化制造工序，節(jié)約材料和加工工時(shí)。同時(shí)，矩形管相比于圓管抗彎強(qiáng)度大，一些鋼式家具等就常用。
底板是用來(lái)安放置蓄電池、電機(jī)減速器和支撐豎軸等。電機(jī)底板平面用螺栓連接在支腿上，機(jī)架上開(kāi)一些螺紋孔，并開(kāi)槽，以便使大直徑齒輪與皮帶等穿過(guò)，能夠正常轉(zhuǎn)動(dòng)。焊接時(shí)還要注意使焊接的部位要求比較寬敞，使焊縫有良好的可靠性，在焊接的端部產(chǎn)生銳角的地方，應(yīng)盡量使角度變緩。
底盤采用2輪做行走機(jī)構(gòu)，對(duì)底盤起支撐作用。前面采用的是兩個(gè)可以旋轉(zhuǎn)180度的工業(yè)小鉸輪支撐，用來(lái)作轉(zhuǎn)向作用，采用兩輪也就可以起到平衡的作用，不至于在拐較大彎的時(shí)候容易傾倒。車體后面采用兩個(gè)橡膠可以充氣的車輪，這樣行走起來(lái)就不用那么費(fèi)力，有利于電機(jī)的負(fù)載保護(hù)。車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5-1所示：
圖5-1 車架結(jié)構(gòu)
4.2 車體造型設(shè)計(jì)
車體的造型設(shè)計(jì)是以人機(jī)工程學(xué)的理論為指導(dǎo)的設(shè)計(jì)方案，主要以人性化、審美性這兩個(gè)方面為設(shè)計(jì)創(chuàng)新的立足點(diǎn)，增強(qiáng)造型的視覺(jué)效果，降低清潔工人的疲勞感，增強(qiáng)路人對(duì)清洗車的親和力。
1、清洗車扶手高度的尺寸設(shè)計(jì)。對(duì)于手推式清洗車而言，扶手是人把車向前推進(jìn)的推力支點(diǎn)，主要起到掌握方向的作用，而且扶手高度的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，設(shè)置太高或太矮都會(huì)讓操作者感覺(jué)很不舒服，更會(huì)對(duì)人的身體造成大的傷害。嚴(yán)格根據(jù)人機(jī)工程學(xué)理論，確定手扶高度為III型產(chǎn)品尺寸(即平均尺寸設(shè)計(jì))，扶手高度相關(guān)的人體尺寸應(yīng)大體與人的胸、肘部位稍微偏下，查閱國(guó)標(biāo)GB 10000—88得出，此尺寸應(yīng)為860mm。再考慮到功能修正量，這里主要是穿鞋修正量，設(shè)為20mm。據(jù)此確定下來(lái)的扶手的尺寸高度應(yīng)為880mm 左右。
2、扶手的寬度設(shè)計(jì)。根據(jù)男、女立姿作業(yè)位置的肩寬尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)，男女立姿人體尺寸的肩寬尺寸均值為390mm，扶手的寬度應(yīng)略大于肩寬，確定扶手的寬度為480mm。
3、容腳空間的設(shè)計(jì)。清潔工人在使用時(shí)，腳尖會(huì)經(jīng)常與車體后部相撞，影響清潔工人的工作效率。同樣的根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的理論，同時(shí)考慮功能修正量與心理修正量采確定容腳空間的尺寸，因此其尺寸為120mm。
4、垃圾箱的設(shè)計(jì)。垃圾箱安裝在車體的后面，采用抽拉的方式，這樣方便垃圾的傾倒，省時(shí)省力，很大程度地降低疲勞程度。
5、色彩設(shè)計(jì)。色彩會(huì)引起人們心理、情緒、情感及認(rèn)知上的變化，所以可用色彩調(diào)節(jié)來(lái)避免不利的影響，提高工作效率。白、紅的搭配，給人清潔感覺(jué)的同時(shí)又賦予清潔工人工作的熱情，而且，在馬路上工作時(shí)，鮮明的色彩對(duì)比也能起到警示的作用，以免發(fā)生意外事故。
4.3 清洗車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本次任務(wù)設(shè)計(jì)的小型手推式道路清洗車整體結(jié)構(gòu)如下
圖5-2 洗地機(jī)整機(jī)虛擬裝配圖
圖5-3 洗地機(jī)整機(jī)虛擬裝配透視圖
圖5-4 洗地機(jī)整機(jī)虛擬洗地機(jī)構(gòu)圖
結(jié)論
雖然現(xiàn)在我國(guó)對(duì)手推式自動(dòng)洗地機(jī)的研究已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，但是手推式自動(dòng)洗地機(jī)的自主化、智能化依然不夠完善。目前市場(chǎng)上的智能清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)種類繁多，但是一些質(zhì)量好，工作效率高的價(jià)格也比較昂貴，一般的家庭都不會(huì)選擇。而那些價(jià)格低的又存在很多的問(wèn)題。這就需要降低手推式自動(dòng)洗地機(jī)的生產(chǎn)成本，使得清洗手推式自動(dòng)洗地機(jī)能夠進(jìn)入更多的人的生活中。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，清洗手推式自動(dòng)洗地機(jī)市場(chǎng)具有很廣闊的前景，這就需要改進(jìn)手推式自動(dòng)洗地機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)，降低生產(chǎn)成本。另外，手推式自動(dòng)洗地機(jī)還有一些其他問(wèn)題需要解決，同時(shí)，關(guān)于手推式自動(dòng)洗地機(jī)的技術(shù)也需要提高。
（1）手推式自動(dòng)洗地機(jī)進(jìn)行打掃工作時(shí)，會(huì)有很大的噪音產(chǎn)生，這會(huì)嚴(yán)重影響人們的日常工作、生活；所以我們還需要繼續(xù)研究解決這個(gè)問(wèn)題。
（2）我們還需要對(duì)如今的清洗技術(shù)進(jìn)一步完善，使得手推式自動(dòng)洗地機(jī)打掃完成之后不會(huì)遺漏任何灰塵和垃圾。如今手推式自動(dòng)洗地機(jī)在探索方面還存在著盲區(qū)，這就使得我們要不斷的完善傳感器。
（3）如今的洗地手推式自動(dòng)洗地機(jī)基本上都可以實(shí)現(xiàn)自主充電，但是手推式自動(dòng)洗地機(jī)的電源并不是最理想的，這需要我們進(jìn)一步提高電池的質(zhì)量，制造出理想的電源。
感謝
本次課題的設(shè)計(jì)很大程度上是因?yàn)槔蠋煹南ば闹笇?dǎo)完成的。從確定論文的題目到論文的完成一共歷時(shí)6個(gè)月，在這6個(gè)月當(dāng)中，老師嚴(yán)格要求我們，定時(shí)給出任務(wù)，這對(duì)論文的完成十分重要。每當(dāng)撰寫論文出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，老師都能夠及時(shí)的給出引導(dǎo)，給出方向，老師淵博的知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)時(shí)刻啟迪著我。我十分感謝老師在本次課題中提供的幫助，同時(shí)更加感謝老師在課題完成過(guò)程中的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。
參考文獻(xiàn)
[1]Cheng Zheng-shui,Deng Yi-min，A conceptual design process model for mechanical execution system based on technological action process:Mechanical Research & Application, ,2012，05.P.18~21
[2]QIN Hui-bin;Lü Ming;WANG Zong-yan; WU Shufang.Research and Implementation of 3D Variant Design for Mechanical Product Journal of North University of China(Natural Science Edition), 2010. 05.?P.27~29
[3]梁尚明,殷國(guó)富.現(xiàn)代機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法【M】.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.
[4]余志生.汽車?yán)碚摗綧】.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009.
[5]王成元,夏加寬,孫宜標(biāo).現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)【M】.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009.
[6]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)【M】，第四版．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．
[7]李瑞芹．現(xiàn)代機(jī)械概念設(shè)計(jì)與應(yīng)用【M】．北京：電子工業(yè)出版社
[8] 楊華棟. 基于單片機(jī)家用手推式自動(dòng)洗地機(jī)的自主移動(dòng)控制系統(tǒng)研究 [D]：[碩士學(xué)位論文].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)理工大學(xué),2006
[9] 陳培雯. 智能家庭清洗手推式自動(dòng)洗地機(jī)充電站的研究[D] [碩士學(xué)位論文]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2006
[10] 張拓. 基于AT89S52單片機(jī)的智能循跡手推式自動(dòng)洗地機(jī)的設(shè)計(jì)[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2006
[11] Yong- Joo, Watanabe-Y. Development of small robot for home floor cleaning[C].SICE 2002. Proceedings of the 41st SICE Annual Conferenee,5-7Aug. 2002,5(5):3222~3223
[12] Calderon, C.A.A, Huosheng Hu. Imitation towards service robotics[C]. IEEE
Proc. Intemational Conference on IROS, Oct.2004,4(4):3726~3731
[13] 梁喜鳳. 室內(nèi)地面清潔手推式自動(dòng)洗地機(jī)路徑規(guī)劃[J].中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào),2006，17(1)64~68