隧道清潔車除塵與安全畢業(yè)論文設(shè)計(jì)說明書

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書隧道清潔車側(cè)面除塵與安全裝置設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師完成日期隧道清潔車側(cè)面除塵與安全裝置設(shè)計(jì)摘要：為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器代替人工自行完成隧道側(cè)面除塵，本課題設(shè)計(jì)了用于隧道側(cè)面除塵的機(jī)械手。根據(jù)隧道側(cè)面除塵工作的要求，提出了整體的設(shè)計(jì)方案，把整個(gè)除塵機(jī)械手分為三大部分：一個(gè)是車載裝置，二是機(jī)械手本體，三是吸塵裝置。車載裝置完成整個(gè)裝置的承載作用，承載著機(jī)械手本體部分和垃圾儲(chǔ)存箱；機(jī)械手本體實(shí)現(xiàn)除塵動(dòng)作，利用四桿機(jī)構(gòu)完成沿隧道側(cè)面軌跡做擺動(dòng)，用位置傳感器控制搖桿上的伺服電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條裝置達(dá)到控制手臂的伸縮，完成更有效的除塵

2、效果；吸塵裝置作為對(duì)隧道墻壁的除塵工作。整臺(tái)機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能可靠平穩(wěn)運(yùn)行地代替人工達(dá)到滿意的除塵效果。關(guān)鍵詞： 地鐵隧道，除塵裝置，蝸輪蝸桿升降機(jī)，機(jī)械手The design of the manipulator about dusting to the side oftunnelAbstract: In order to achieve the subway completion that a robot can clear bothsides of a tunnels dust instead of manual work, this subject was proposed.

3、The whole manipulator can be divided into three parts: vehicle mounted device, robot, vacuum cleaner. The vehicle mounted device plays a role of load carrying capacity in the whole devise, including robot and garbage storage box. The manipulator can complete the action of clearing dust. The Crank-ro

4、cker mechanism swings along the track of the tunnel side , using position sensor to control the servo motor which is on the joystick. The motor driving telescopicrack and pinion device can control the stretch of arm, completing the removal of dust more effectively. Vacuum cleaner can complete the jo

5、b of cleaning the dust of tunnel wall. The whole machinereplace the artificial to reach the satisfied effect of cleaning dust.Key words: Subway tunnel, Dust collecting equipment, Crank-rocker mechanism,Manipulators目錄1 緒論.11.1課題的背景及國內(nèi)外現(xiàn)狀 .11.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 .11.2.1機(jī)械除塵技術(shù) .11.2.2過濾除塵技術(shù) .21.2.3靜電除塵技術(shù) .21.3課題

6、研究的目的和意義 .32 除塵機(jī)械手的設(shè)計(jì)的總體方案 .52.1隧道清潔車側(cè)面除塵與安全裝置設(shè)計(jì)任務(wù).52.2隧道清潔車的設(shè)計(jì)思路 .錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3地鐵隧道側(cè)面除塵機(jī)械手的類型.錯(cuò)誤！未定義書簽。2.4蝸輪蝸桿升降機(jī)的選取 .錯(cuò)誤！未定義書簽。2.4.1為何選取蝸輪蝸桿升降機(jī) .錯(cuò)誤！未定義書簽。2.4.2蝸輪蝸桿升降機(jī)的選型 .錯(cuò)誤！未定義書簽。2.5機(jī)械手自由度的校核 .錯(cuò)誤！未定義書簽。3 除塵機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .63.1除塵機(jī)械手末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃.63.2除塵機(jī)械手的組成 .73.3機(jī)械手手腕回轉(zhuǎn)中心的確定 .84 其它部件的設(shè)計(jì)與選型 .114.1電機(jī)的應(yīng)用選

7、擇 .114.1.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 .124.1.2地鐵隧道除塵機(jī)械手的電機(jī)選擇.124.2吸塵頭的設(shè)計(jì) .154.3手臂伸縮長(zhǎng)度設(shè)計(jì) .錯(cuò)誤！未定義書簽。4.3.1 理想狀況下手臂的伸縮量計(jì)算 .錯(cuò)誤！未定義書簽。5. 結(jié)論.錯(cuò)誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn) .錯(cuò)誤！未定義書簽。致謝17附錄181 緒論1.1 課題的背景及國內(nèi)外現(xiàn)狀在現(xiàn)代的社會(huì)，由于城市化建設(shè)的飛速發(fā)展以及城市人口的快速增長(zhǎng)，過量的人群活動(dòng)在擁擠的城市區(qū)域，加上機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車的大量購買造成了很大的堵塞和擁擠，使得城市里的交通充滿了前所未有的壓力。這樣，使得人們出行受到干擾，浪費(fèi)大量寶貴的時(shí)間，為了緩解這些問題。城市發(fā)展了軌道交通

8、系統(tǒng)，現(xiàn)如今最先進(jìn)的行之有效的交通工具便是輕軌和地鐵?，F(xiàn)在世界上大約有一二百個(gè)城市擁有地鐵，線路總長(zhǎng)已經(jīng)超過了八千多公里。英國倫敦市內(nèi)的地鐵總長(zhǎng)408 公里多。東京的地鐵達(dá)2000 公里，年運(yùn)輸量超過了100 億次。美國就紐約就有27 條，長(zhǎng)為 443 公里。巴黎的軌道交通占有率為70% 。地鐵有 15 條線路， 199 公里。俄羅斯莫斯科有一個(gè)覆蓋全市區(qū)的立體交叉地鐵網(wǎng)，長(zhǎng)度有三百千米，擁有一百四十多個(gè)車站。每天運(yùn)輸量高達(dá)800 多萬次，位居世界之最。我國隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化和工業(yè)化的進(jìn)程正飛速不停地前進(jìn)，市區(qū)的交通狀況開始嚴(yán)重地制約我國城市高速發(fā)展的節(jié)奏。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國擁有100 萬人口的

9、城市有 34 個(gè)，擁有 50 到 100 萬的人口的城市也達(dá)到了 43 個(gè)。目前形式下，過量的城市人群擁擠在城市狹小的范圍內(nèi)，加上機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車大量的購買，交通是一大問題。為了緩解目前這種交通狀況。我國建設(shè)了很多地鐵，地鐵的建設(shè)提高了交通的運(yùn)行效率。吸引了人們的實(shí)用，促進(jìn)城市發(fā)展，改善了公共交通環(huán)境。然而，地鐵的快速發(fā)展也帶來了另一個(gè)問題：那就是與地鐵相對(duì)應(yīng)的配套設(shè)備設(shè)計(jì)和制造問題。我國的地鐵研制工作還屬于發(fā)展和普及的階段，很多配套的設(shè)施還沒形成標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。所以地鐵隧道的除塵工作便成為一個(gè)很重要的問題。隧道在列車長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后存在了大量灰塵，所以便要研究除塵設(shè)備。1.2 國內(nèi)外的研究

10、現(xiàn)狀機(jī)械除塵技術(shù)利用重力、離心力、慣性力等質(zhì)量力來使含有灰塵的氣流中的塵粒從氣流中分離出來，進(jìn)行收集塵粒。（1）重力除塵技術(shù)重力除塵的原理是利用塵粒與氣體有不一樣的比重，因?yàn)榛覊m受重力的影響會(huì)自動(dòng)從氣體中掉落分離出來。并在管道里增加擴(kuò)大部分擋板來避免氣流旋窩帶起已經(jīng)沉降的塵粒 1。（2）離心力除塵技術(shù)離心力除塵技術(shù)是利用漩渦運(yùn)動(dòng)使里面的氣流產(chǎn)生的離心力來清除氣里的粉塵。含有灰塵的氣體進(jìn)入除塵設(shè)備的外殼和排氣管之后，形成的外旋流會(huì)使粉塵在離心力的作用下移向設(shè)備的內(nèi)壁，并在外旋流的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)到除塵器下部，由排塵孔釋放出去，凈化后的氣體形成上升的內(nèi)流，并經(jīng)過排氣管排放出去2。（3）慣性除塵技術(shù)慣性除塵

11、技術(shù)是利用塵埃和氣體在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的不一樣的慣性力，使粉從氣體中分離。一般是在含有氣流的前方設(shè)置障礙，使得氣流迅速改變方向，但此時(shí)粉塵慣性力比氣體的大的多，粉塵就會(huì)離開氣流，得到干凈的氣體2。過濾除塵技術(shù)過濾除塵技術(shù)就是利用過濾器把含塵的氣體通過過濾材料，使得粉塵分離出來。過濾除塵技術(shù)有兩種方式 內(nèi)部過濾和表面過濾。內(nèi)部過濾是把松散孔多的材料（如金屬絨、玻璃纖維、硅砂、煤粒等）用一定的體積填充在容器或者結(jié)構(gòu)架里作為過濾層，凈化含塵氣體，塵粒被過濾材料收集起來。粉塵經(jīng)濾料過濾后受到的力在不同的除塵技術(shù)中最復(fù)雜，即使有很多種過濾分離表達(dá)的方程式，但還是不足以定量表達(dá)實(shí)際情況的除塵效率。所以才說，除塵

12、技術(shù)是科學(xué)和實(shí)踐相結(jié)合的完美的產(chǎn)物。靜電除塵技術(shù)靜電除塵技術(shù)是利用強(qiáng)電場(chǎng)使含塵氣體發(fā)生電離，利用氣體中粉塵帶電荷的原理，通過設(shè)置設(shè)備中的正負(fù)極電板來吸附灰塵，達(dá)到凈化空氣的目的。靜電除塵技術(shù)分為平板式和管式。按靜電除塵的作用機(jī)理，可分為電暈放電、粒子荷電、塵粒收集和清灰這四個(gè)環(huán)節(jié)。（1）電暈放電把非常高的直流電壓加到一對(duì)電極上，其中一個(gè)點(diǎn)極是細(xì)導(dǎo)線，另一電極是管狀的或者板狀的，電場(chǎng)強(qiáng)度在導(dǎo)線表面附近很強(qiáng)，并隨遠(yuǎn)離導(dǎo)線的距離增大而大幅減弱。在含有強(qiáng)電場(chǎng)的導(dǎo)線表面空間內(nèi)，使得原有微量自由電子迅速增加到很高的速度，通過碰撞中性氣體分子，釋放外層電子形成新的自由電子和正離子。這些電子接著又被加速到一定

13、速度，再次引起氣體分子碰撞電離。這個(gè)過程在短暫的時(shí)間里無限重復(fù)，便產(chǎn)生大量自由電子和正離子，這便是電離過程。由于氣體電離，在放電極周圍就會(huì)產(chǎn)生明亮的光暈，并發(fā)出絲絲的氣體爆裂聲，這便稱為電暈放電。（2）粒子荷電依據(jù)電荷具有異性相吸、同性排斥的原理，在氣體電離之后形成的大量自由電子和正負(fù)粒子會(huì)向著異性電極運(yùn)動(dòng)，這運(yùn)動(dòng)便會(huì)使含塵氣體中的塵粒吸附在上面，形成塵粒荷電。（3）塵粒收集塵粒搜集的過程就是讓帶點(diǎn)粒子在電場(chǎng)中獲得加速的過程，使得負(fù)電荷的粒子會(huì)向著陽極電板運(yùn)動(dòng)，帶有正電荷的粒子向著陰極移動(dòng)。（4）清灰在電場(chǎng)的作用下倆極都會(huì)有很多灰塵沉積下來，所以要及時(shí)清理，防止影響電暈放電，一般是采取重錘撞擊

14、或者電磁裝置抖動(dòng)使得極板上的灰塵掉落在灰斗內(nèi)。1.3 課題研究的目的和意義地鐵已經(jīng)是一個(gè)人口聚集的公共場(chǎng)所，大城市里人們每天都乘坐著地鐵，沒有一個(gè)好的環(huán)境怎么能帶給市民一個(gè)舒適的心情呢？日復(fù)一日，年復(fù)一年。因?yàn)榈罔F長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)帶來很多灰塵影響到地鐵環(huán)境，如果不及時(shí)清理，很有可能影響到地鐵良好的運(yùn)轉(zhuǎn)，還會(huì)影響到乘客們所在候車廳的環(huán)境。因此，地鐵隧道的清理工作已經(jīng)是一個(gè)非常重要，必須要做的工作，地鐵如圖1-1 所示。圖 1-1 地鐵過去地鐵大多采用人工吹掃作業(yè)的手段來進(jìn)行操作，但是長(zhǎng)時(shí)間之后發(fā)現(xiàn)，這樣的方式工作環(huán)境太惡劣，工作效率也比較低、污染比較大大，所以對(duì)現(xiàn)在使用的吹掃工作方式要進(jìn)行大大改進(jìn)

15、，本課題就是要研究一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人除塵機(jī)械手，代替人工去實(shí)現(xiàn)地鐵隧道側(cè)面灰塵的自動(dòng)清理。2 除塵機(jī)械手的設(shè)計(jì)的總體方案2.1 隧道清潔車側(cè)面除塵與安全裝置設(shè)計(jì)任務(wù)利用本次設(shè)計(jì)，讓我去了解開發(fā)設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品需要哪些過程，加強(qiáng)我系統(tǒng)的運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論能力、鞏固自身專業(yè)知識(shí)和各項(xiàng)技能素養(yǎng)，進(jìn)一步的培養(yǎng)大學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析和解決問題的能力，并會(huì)懂得如何總結(jié)、歸納，得到合理的結(jié)論，進(jìn)行比較系統(tǒng)的機(jī)械工程訓(xùn)練，初步鍛煉從事科學(xué)研究的工作能力，增強(qiáng)論文撰寫和技術(shù)表述的基本能力。 奠定了基礎(chǔ)的實(shí)際工作，來達(dá)到人培養(yǎng)人才的目的和要求。課題任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)除塵機(jī)械手，代替人工做地鐵隧道側(cè)面灰塵的自動(dòng)除塵工作。其參照

16、的原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求為：（1）地鐵隧道截面為圓形，其半徑為4 米，最高點(diǎn)為 6.5 米。（2）手臂末段安裝吸塵頭， 可以將機(jī)械手安裝在專用的（或者改裝的） 車輛上 ,允許每單程清理半面隧道。（3）車輛行駛的速度要求最低為 15km=4 ,低副為 PL=5 ，高副為 PH=0，由上述公式求出機(jī)構(gòu)自由度為：F34252除塵機(jī)械手機(jī)構(gòu)主動(dòng)件數(shù)目有2 個(gè)，并且主動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目，因此機(jī)構(gòu)有確定的運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力源應(yīng)該有兩個(gè)。一個(gè)用來帶動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)通過連接桿使得手臂可以來回?cái)[動(dòng)；另一個(gè)動(dòng)力源是控制齒輪齒條的運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮運(yùn)動(dòng) 8。3 除塵機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1

17、除塵機(jī)械手末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃?rùn)C(jī)械手末端執(zhí)行器裝備一個(gè)吸塵頭，吸塵頭的軌跡是跟隧道截面類似的一個(gè)圓通過對(duì)隧道截面的計(jì)算，可以得到吸塵頭大概的運(yùn)動(dòng)軌跡，已知隧道的高度、隧道路面的寬度，如圖 3-1 所示：已知 : H 6.5 m , D 8 m ,求： L根據(jù)勾股定理：( HD ) 2(L)2(D)2(3-1)222(6.58 ) 2(L)2(8)2帶入數(shù)據(jù)得：222L6240 mmL / 23100 mm圖 3-1隧道截面示意圖3.2 除塵機(jī)械手的組成該隧道側(cè)面除塵機(jī)械手由三部分組成： （ 1）車載裝置（ 2）機(jī)械手裝置（ 3）吸塵裝置，如圖 3-2 所示。（1）車載裝置：用于裝載機(jī)械手裝

18、置和吸塵裝置的車輛設(shè)備，并沿著隧道方向移動(dòng)作為機(jī)械手臂一個(gè)移動(dòng)自由度，它也承載所有控制機(jī)械手的裝置，此車如同地鐵可以直接架在軌道上沿著地鐵軌道進(jìn)行移動(dòng)。（2）機(jī)械手裝置：機(jī)械手裝置是隧道側(cè)面除塵機(jī)械手的核心裝置，由它來完成除塵動(dòng)作的主要工作。利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿從而控制搖桿可以來回的擺動(dòng)。選用由伺服電機(jī)控制齒輪齒條的傳動(dòng)，去控制手臂伸縮，這樣手臂就可以對(duì)隧道側(cè)面進(jìn)行除塵作業(yè)了。手臂可以自行控制與隧道側(cè)面之間的距離，達(dá)到吸塵器能良好工作的距離。手臂上是裝有位置感應(yīng)器，來躲避隧道壁面上大的障礙物（如信號(hào)燈等） 。圖 3-2除塵裝置示意圖（3）吸塵裝置：在機(jī)械手手臂的末端安裝

19、一個(gè)吸塵頭進(jìn)行完成收集灰塵和其他污垢的工作。吸塵頭裝在機(jī)械手手臂末端，由手臂的擺動(dòng)和來回伸縮控制適合的位置，垃圾儲(chǔ)存箱、吸塵器坐落在承載小車上。此外，吸塵器與垃圾存放箱通過軟管相連接，這樣吸塵器吸進(jìn)灰塵后就可以直接裝在灰塵存放箱。裝在手臂上的吸塵頭的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線，因?yàn)樗淼辣诿娴牟黄秸裕聲?huì)有死角處不能被除塵到位，為了保證清潔的良好效果，我們需要控制好吸塵頭半徑的大小11。3.3 機(jī)械手手腕回轉(zhuǎn)中心的確定位于臂部的最前端就是腕部，臂部承載的動(dòng)、靜負(fù)荷都與它相牽連。很明顯臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)特性都受到腕部的影響，所以對(duì)手腕回轉(zhuǎn)中心位置的要求很重要，一定要保證使機(jī)構(gòu)緊湊、總重量輕一些等特點(diǎn)。

20、腕部不僅連結(jié)除塵機(jī)械手的手臂，它還有連結(jié)和支承整個(gè)機(jī)架的作用，除了保證腕部具有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還要全面考慮，保證使整個(gè)機(jī)架有一個(gè)合理的布局。由于隧道除塵的工作環(huán)境是非常惡劣的，隧道不僅相當(dāng)寬而且也很高，因此在設(shè)計(jì)腕部時(shí)必須充分考慮在作業(yè)中可能存在的環(huán)境會(huì)對(duì)腕部產(chǎn)生不好的影響。除塵機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)中心的位置影響著除塵范圍的大小，也影響著機(jī)械手臂的伸縮量。因?yàn)樗淼澜孛娴陌霃教螅瑸榱舜_保手臂能夠平穩(wěn)地移動(dòng)，手臂的伸縮量就要愈小愈好 12。圖3-3機(jī)械手工作區(qū)域根據(jù)垂直平分線定理知， 連結(jié)C 點(diǎn)和M點(diǎn)，做線段CM的垂直平分線， 設(shè)定D點(diǎn)為機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)中心，如上圖D 點(diǎn)所示相距隧道截面圓心O

21、為1 米。手臂在距 C 點(diǎn)和 M 點(diǎn)兩處的長(zhǎng)度一樣并為最長(zhǎng)的，在垂直平分線的長(zhǎng)度是最短的。這樣，就可以保證手臂保持最小的伸縮量去作業(yè)，達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的效果。如圖3-3 所示：通過下列的計(jì)算：COS BOM2.50.6254BOM51COM180 51 129OR423.621.7 mDROR11.710.7 mtgDCR0.7 / 3.60.2DCR11CDM1802111 5 8cosOCR 4 / 3.60.9OCR25.826OCD261115CD3.620.723700mm可以得出：OCD 15CDM158CDDM3700 mm即：兩個(gè)極限位置分別是CD 和 DM 處，手臂工作區(qū)域?yàn)閳D3

22、-3 的陰影部分。4 其它部件的設(shè)計(jì)與選型按照調(diào)研成果和實(shí)際情況，利用吸塵方式完成除塵工作，即在該除塵機(jī)械手的末端安裝吸塵頭， 它的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)與隧道側(cè)面圓形軌跡大致相符。為保證除塵效果，吸塵器與垃圾存放箱連結(jié)在一起，吸塵器吸進(jìn)的灰塵會(huì)儲(chǔ)存在收集箱里。末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡正常情況下為一個(gè)螺旋軌跡。機(jī)械手本體的兩個(gè)自由度可以采用電動(dòng)機(jī)來提供驅(qū)動(dòng)力，一個(gè)作為轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力，另外一個(gè)作為移動(dòng)動(dòng)力。手臂通過位置傳感器來實(shí)現(xiàn)自行調(diào)節(jié)距離。當(dāng)手臂末端執(zhí)行器和隧道壁的垂直距離超出一定值或者遇到障礙物后，感應(yīng)器便發(fā)出一個(gè)信號(hào)反饋給位置傳感器，位置傳感器控制伺服電機(jī)使得手臂自行縮回；手臂與墻面之間的距離小于設(shè)定的數(shù)值時(shí)

23、，手臂便會(huì)自動(dòng)伸長(zhǎng) 10。4.1 電機(jī)的應(yīng)用選擇（1）電動(dòng)機(jī)應(yīng)用選擇的原則和方法選取電動(dòng)機(jī)的基本原則首先考慮電動(dòng)機(jī)的主要啟動(dòng)速度、承受過載能和調(diào)速性能、額定功率、額定轉(zhuǎn)速和機(jī)構(gòu)模式等方面能不能滿足工作要求；再次是在這個(gè)前提下優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、便于維護(hù)的電動(dòng)機(jī)。選擇電動(dòng)機(jī)的方法和主要步驟是：(a)根據(jù)電機(jī)對(duì)工作要求，選擇電動(dòng)機(jī)的種類和轉(zhuǎn)速；(b)根據(jù)供電源的情況，選定電動(dòng)機(jī)的額定電壓；(c)跟據(jù)機(jī)器作業(yè)時(shí)所要求的功率和工作方式，選定電動(dòng)機(jī)的額定功率；(d)根據(jù)電機(jī)安裝位置要求和工作環(huán)境，選取電機(jī)的結(jié)構(gòu)和保護(hù)形式。電動(dòng)機(jī)的額定功率的選擇，要校驗(yàn)其散熱情況、過載能力和啟動(dòng)能力。（2）電動(dòng)機(jī)

24、類型的選擇根據(jù)電機(jī)的負(fù)載性質(zhì)，如對(duì)恒轉(zhuǎn)矩和通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性有要求的應(yīng)選用機(jī)械特性為硬特性較好的電動(dòng)機(jī)更適宜；對(duì)于負(fù)載比較平穩(wěn)，長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)，并且啟動(dòng)、制動(dòng)無特殊要求的機(jī)械，小功率選則使用普通籠型電動(dòng)機(jī)，大功率選則使用同步電動(dòng)機(jī)；對(duì)于調(diào)速范圍很大，并有恒功率負(fù)載的機(jī)械，選擇機(jī)械電氣聯(lián)合調(diào)速的型式。電動(dòng)機(jī)的使用類型還要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)機(jī)械的工作狀態(tài)選取。（3）電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速是依照機(jī)械工作的要求而選取的。要在考慮到機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，并滿足互相配合的要求之后，而且對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行比較才能確定電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。一般情況，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速都高于 500rmin。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)速

25、越低其尺寸越大，價(jià)格將越貴，而且效率也會(huì)變低，但是選用高速電動(dòng)機(jī)，就會(huì)加大機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部齒輪傳動(dòng)變得復(fù)雜。（4）電動(dòng)機(jī)額定功率的確定確定電動(dòng)機(jī)額定功率的原則是：在電動(dòng)機(jī)能夠滿足負(fù)載工作時(shí)的要求情況下，應(yīng)當(dāng)盡量選用額定功率較小的電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)在機(jī)械手裝置中是機(jī)械手的動(dòng)力來源之一，要全面的思考進(jìn)行選擇。我考慮選用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)與普通電機(jī)的區(qū)別在于步進(jìn)電機(jī)可以接受脈沖信號(hào)進(jìn)行改變運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)依靠環(huán)形分配器的電子開關(guān)，利用功率放大器使勵(lì)磁繞組依照排列好的順序依次接通直流電。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)跟著脈沖頻率做出相應(yīng)的變化，頻率增加轉(zhuǎn)速也就會(huì)增

26、大。相數(shù)、分配數(shù)、轉(zhuǎn)子齒數(shù)會(huì)影響步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。目前常用的步進(jìn)電機(jī)有：反映式步進(jìn)電機(jī)、單項(xiàng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)和混合式步進(jìn)電機(jī)等。步進(jìn)電機(jī)和普通電機(jī)的主要區(qū)別是步進(jìn)電機(jī)擁有脈沖驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，就是因?yàn)檫@點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)能夠和數(shù)字控制技術(shù)結(jié)合起來完成比較智能的任務(wù)。但是步進(jìn)電機(jī)也有它的缺點(diǎn)，它沒有傳統(tǒng)閉環(huán)控制的直流伺服電機(jī)較高的控制精度、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的特性和很大的速度范圍。經(jīng)常在精度要求不算太高的場(chǎng)合使用步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)樗薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，且較高的可靠性能4。地鐵隧道除塵機(jī)械手的電機(jī)選擇步進(jìn)電機(jī)是一種用來控制的特種電機(jī)，它可以根據(jù)步進(jìn)角做一步一步的旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行需要步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，

27、其驅(qū)動(dòng)器會(huì)把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成步進(jìn)電機(jī)的角位移量。因此說步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比關(guān)系4。考慮到各方面的因素，我確定使用型號(hào)為YCJ130 的減速電動(dòng)機(jī)作為曲柄的動(dòng)力源， YCJ130 型有 116rmin,139rmin 和 176rmin 這三種輸出轉(zhuǎn)速，我選擇輸出轉(zhuǎn)速為 176rmin、額定轉(zhuǎn)功率為 3Kw 的這一型號(hào)作為驅(qū)動(dòng)力源；控制齒輪齒條運(yùn)動(dòng)的電機(jī)為 160BC380A 型磁阻式步進(jìn)電機(jī)。圖 4-1YCJ71-YCJ112型的外形及安裝圖圖 4-2磁阻式電機(jī)的外形及安裝圖表 4-1減速電動(dòng)機(jī)的外形尺寸數(shù)據(jù)型號(hào)外形尺寸AAABBBGAHAHCHDLJAOYCJ71452

28、251923122-23524070YCJ80522552183528-30527575YCJ100603302554535-355345100YCJ1126036026551.540-420355110YCJ120421921372820216-217-YCJ130502101523320226-250-YCJ140502201643820250286260-YCJ150602601944330262298324-YCJ1706029021348.530304350344-表 4-2減速電動(dòng)機(jī)安裝尺寸數(shù)據(jù)型號(hào)安裝尺寸ABCDEFHKSYCJ7118015036.5286087114M8YCJ8020517039.53280108018M10YCJ10027020544.5421101210022M12YCJ11230021544.5481101411222M124-3 所示：YCJ12016080322560812012M8YCJ13016090403080813013M8YCJ1401801004535801014017M10YCJ15020011545401101215017M16YCJ17024013551451101417018M164.2 吸塵頭的設(shè)計(jì)吸塵頭是安裝在除塵機(jī)械手末端執(zhí)行器安裝上的，