玻璃清潔機(jī)器人

1、玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)目錄中文摘要及關(guān)鍵詞英文摘要及關(guān)鍵詞I第一章緒論11.1 課題目的、意義11.2 相關(guān)研究動(dòng)態(tài)11.3 課題的主要內(nèi)容2第二章玻璃清潔機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)32.1 清潔機(jī)器人的總體方案32.2 清潔機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)方案32.3 玻璃清潔機(jī)器人清洗系統(tǒng)方案42.4 玻璃清潔機(jī)器人爬行系統(tǒng)方案52.5 其它部分方案82.5.1 材料選擇82.5.2 輪的潤(rùn)滑問(wèn)題82.5.3 軸承的潤(rùn)滑問(wèn)題82.6 本章小結(jié)9第三章玻璃清潔機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)93.1 玻璃清潔機(jī)器人電動(dòng)機(jī)的選擇93.2 直齒輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算113.2.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算13

2、3.2.2 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算153.2.3 齒面靜強(qiáng)度計(jì)算163.2.4 齒根抗彎靜強(qiáng)度驗(yàn)算183.3 錐齒輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算183.3.1 基礎(chǔ)尺寸確定183.3.2 確定載荷系數(shù)K203.3.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算193.3.4 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度計(jì)算203.4 中心軸管的受力分析213.5 中心軸管的強(qiáng)度校核223.6 鍵的校核233.7 軸承的校核243.8 本章小結(jié)25第四章玻璃清潔機(jī)器人清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)264.1 清洗機(jī)器清洗部分設(shè)計(jì)294.1.1 盤刷設(shè)計(jì)294.1.2 滾刷設(shè)計(jì)294.1.3 清洗部分所用彈簧的設(shè)計(jì)294.2 內(nèi)空心軸設(shè)計(jì)354.3 清洗機(jī)主機(jī)滾輪的設(shè)計(jì)364.4

3、主機(jī)上傳感器及行程開(kāi)關(guān)的選擇364.5 復(fù)合纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)384.6 本章小結(jié)38第五章玻璃清潔機(jī)器人吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì)395.1 吸附原理395.2 吸附方式的實(shí)現(xiàn)405.2.1 風(fēng)機(jī)推力405.2.2 負(fù)壓的產(chǎn)生435.3 采用風(fēng)壓吸附的意義435.5 氣動(dòng)計(jì)算的原始數(shù)據(jù)與技術(shù)要求445.6 風(fēng)壓部分力學(xué)計(jì)算445.7 本章小結(jié)46結(jié)論47參考文獻(xiàn)4850中文摘要及關(guān)鍵詞摘要:本文在簡(jiǎn)單介紹玻璃清潔機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，基軟件CAD對(duì)四輪式風(fēng)壓吸附玻璃清潔機(jī)器人的本體機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)一些關(guān)鍵部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算及校核計(jì)算，重點(diǎn)是玻璃清潔機(jī)器人的移動(dòng)結(jié)構(gòu)、吸附結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。采用

4、四輪式小車形狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；采用風(fēng)壓吸附方式，利用螺旋槳對(duì)空氣的壓縮所產(chǎn)生的壓力將機(jī)器人壓在物體玻璃，防止了清晰機(jī)器人對(duì)壁面的局限，降低了控制難度；清洗機(jī)主要由伺服懸吊系統(tǒng)、清洗主機(jī)和由電腦控制系統(tǒng)組成；采用無(wú)人化清洗，自動(dòng)清洗，自動(dòng)供水，自動(dòng)供清洗液，單片機(jī)系統(tǒng)控制，操作人員只需通過(guò)鍵盤即可操縱清洗機(jī)工作，而且在清洗過(guò)程中，清洗機(jī)能夠自動(dòng)進(jìn)行邊緣識(shí)別，可根據(jù)建筑樓層的具體情況選擇為縱洗或橫洗；采用后輪驅(qū)動(dòng)，一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)后輪，后輪帶動(dòng)前輪完成機(jī)器人的行走，使用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)裝置作為減速器；采用樓頂供電；機(jī)器人可以在水平面或者垂直玻璃直線行走。本機(jī)的清洗效率較高，清洗效果良好。關(guān)鍵詞：玻

5、璃清潔機(jī)器人；風(fēng)壓吸附；齒輪機(jī)構(gòu)；清洗玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)英文摘要及關(guān)鍵詞Abstract:Thispaperintroducestheresearchstatusofglasscleaningrobot,basedontheCAD-basedsoftwareforthefour-wheelpressureadsorptionglasscleaningrobotbodymechanismisdesigned,someofthekeypartsofthedesigncalculationsandcheckingcalculation,thefocusItisdesignedtomovethest

6、ructure,adsorptionstructureanddrivesystemclimbingrobotcalculations.Four-wheel-typecar-shapedstructure,thestructureissimple;usingadsorptionpressure,thepressureofapropellerofaircompressiongeneratedbytherobotpressedglassobjects,avoidingthelimitationsoftherobotclearthewall,reducingthedifficultyofcontrol

7、;scrubbermainlybytheservosuspensionsystem,scrubandhostcomputercontrolsystem;theuseofunmannedscrub,scrubautomatic,automaticwatersupply,automaticsolutionforscrubbing,single-chipsystemcontrol,theoperatorsimplybymanipulatingthekeyboardtoworkscrubbingmachine,andintheprocessofscrubbing,scrubbingmachinesca

8、pableofautomaticedgedetectioncanbeselectedfortheverticalorhorizontalwashwashaccordingtothespecificcircumstancesofthebuildingfloor;rear-wheeldrive,amotordrivingtherearwheels,rearwheeldrivecompleterobotwalking,usingaspurgeartransmissionasthereducer;usingpoweredroof;therobotcanwalkinastraightlinehorizo

9、ntalorverticalglass.Highefficiencyofthescrubbingmachine,scrubbingtogoodeffect.Keywords:Glasscleaningrobot;adsorptionpressure;gearmechanism;brushingI玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)9第一章緒論1.1 課題目的、意義隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們住的樓層也越來(lái)越高，擦玻璃變成了很難辦的事情，在智能機(jī)器人如火如荼得發(fā)展過(guò)程中，目前具有一定的智能性的清潔機(jī)器人也成為研究熱點(diǎn)之一，智能清潔機(jī)器人系統(tǒng)的研究在發(fā)達(dá)國(guó)家受到廣泛的關(guān)注，許多高科技應(yīng)用領(lǐng)域以及實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中的特殊應(yīng)用環(huán)

10、境的強(qiáng)烈需求更成為它不斷發(fā)展的強(qiáng)勁動(dòng)力。近年來(lái)，都市中的高層建筑越來(lái)越多，目前對(duì)高層建筑的玻璃窗的清洗工作主要還是由清洗工人搭乘吊籃完成的，傳統(tǒng)的人工清洗方式既危險(xiǎn)，效率又低且成本高，但如果自己清洗的話不僅有危險(xiǎn)而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，況且現(xiàn)在更多的人們希望從繁瑣的日常事務(wù)中解放出來(lái)，因此迫切需要一種設(shè)備協(xié)助甚至替代人來(lái)完成玻璃的清洗工作。1.2 相關(guān)研究動(dòng)態(tài)國(guó)外方面，日本是機(jī)器人發(fā)展較為發(fā)達(dá)的國(guó)家，其對(duì)智能機(jī)器人的研究實(shí)力雄厚,值得我們學(xué)習(xí)，以下圖的多用途壁面機(jī)器人是一個(gè)日本開(kāi)發(fā)的清潔機(jī)器人的范例：該機(jī)器人自重100kg,同時(shí)可載150kg負(fù)重，小車的車輪上具有磁性設(shè)計(jì)，采用磁吸附方式吸附在墻壁上，可

11、直接越過(guò)坑洼不平的墻面以及其他墻上的不明障礙物，多用于橋墩底部、玻璃幕墻等檢測(cè)和修復(fù)作業(yè)。圖1.1多用途壁面機(jī)器人圖1.2雙車體機(jī)器人：2：上圖的雙車體機(jī)器人也是由日本人研制，其采用負(fù)壓吸盤吸附，在運(yùn)行過(guò)程中吸盤與壁面之間產(chǎn)生有滑動(dòng)密封效果，強(qiáng)大的大氣壓能夠保證小車不會(huì)從墻壁上滑落，由四個(gè)高摩擦系數(shù)的輪子貼合在墻壁面上，在吸盤保持負(fù)壓的過(guò)程中，機(jī)器人通過(guò)控制輪子的正反轉(zhuǎn)控制機(jī)器人的行走方向，輪子的差速保證了機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎功能的實(shí)現(xiàn)，且由于四個(gè)輪子均為獨(dú)立控制，所以該機(jī)器人控制起來(lái)顯得格外靈活。國(guó)內(nèi)方面，雖然起步較晚，但也已經(jīng)有了相對(duì)成熟的東西，圖1.3為北京航空航大大學(xué)機(jī)器人研究所研制的用于清洗

12、國(guó)家大劇院玻璃幕墻的樣機(jī)，圖上所示為該機(jī)器人工作在國(guó)家大劇院的場(chǎng)景，具由攀爬機(jī)構(gòu)、俯仰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)和清洗機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成，總長(zhǎng)約3m,高0.5m,寬1m,整個(gè)機(jī)身主體由鋁型材搭建而成，不僅強(qiáng)度高而且相對(duì)重量也輕了許多，其在工作過(guò)程中把安裝在建筑物上的滑動(dòng)導(dǎo)桿作為中介，成功防止了機(jī)器人對(duì)建筑物的直接抓取所可能帶來(lái)的損傷以及其他不安全因素。圖1.3北航清潔機(jī)器人，通過(guò)對(duì)上述文獻(xiàn)的分析，無(wú)論是國(guó)外的多用途壁面機(jī)器人還是國(guó)內(nèi)的清洗機(jī)器人，在體積及重量上都相對(duì)較大，多用途壁面機(jī)器人本身就重達(dá)100kg,顯然這個(gè)重量是普通家庭玻璃難以承受的，而北航機(jī)器人研究所所研發(fā)的清潔機(jī)器人樣機(jī)高度竟然到達(dá)了1.9

13、米，這對(duì)于比較寬闊的玻璃幕墻來(lái)說(shuō)，清洗起來(lái)確實(shí)方便、迅速，但是對(duì)于一些普通的家庭玻璃窗來(lái)說(shuō)，這明顯是不合適的。1.3 課題的主要內(nèi)容本文設(shè)計(jì)的玻璃清潔機(jī)器人主要是用于清洗城市高層建筑的玻璃幕墻，用于替代人來(lái)完成玻璃的清洗工作，首先確定玻璃清潔機(jī)器人的整體方案以及詳細(xì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，然后闡述本課題控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后介紹機(jī)器人實(shí)體樣機(jī)的調(diào)試，最后完成玻璃清潔機(jī)器人的清洗工作。設(shè)計(jì)一套完整實(shí)用且效率高的玻璃清潔機(jī)器人，首先要了解國(guó)內(nèi)外相關(guān)玻璃清潔器的發(fā)展現(xiàn)狀，其次根據(jù)現(xiàn)狀擬定數(shù)種設(shè)計(jì)方案，比較優(yōu)劣后得出最正確方案，作為整體方案；進(jìn)而闡述控制系統(tǒng)，清洗系統(tǒng)，吸附系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)等各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后介

14、紹機(jī)器人實(shí)體樣機(jī)的調(diào)試，完成玻璃清潔機(jī)器人的清洗工作。第二章玻璃清潔機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)2.1 清潔機(jī)器人的總體方案根據(jù)玻璃清潔機(jī)器人清洗作業(yè)的要求,機(jī)器人首先必須具備清洗作業(yè)功能和控制功能，此外玻璃清潔機(jī)器人還必須在高層建筑物玻璃進(jìn)行吸附和移動(dòng)，因此玻璃清潔機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)該包括機(jī)器人清洗系統(tǒng)、爬壁系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分。主機(jī)主要由箱體，支撐架，防護(hù)罩，刷子，電機(jī)，螺旋槳吸附系統(tǒng)，齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。通過(guò)螺旋槳吸附系統(tǒng)使主機(jī)吸附在玻璃上，并使刷子壓緊，產(chǎn)生一定的清洗壓力，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)清洗的目的。主機(jī)有一懸吊支撐架，具外側(cè)與懸吊系統(tǒng)相連，可調(diào)吸附系統(tǒng)安裝在懸吊支撐架背后，吸附系統(tǒng)可通過(guò)

15、調(diào)節(jié)螺旋漿轉(zhuǎn)速控制清洗力，懸吊支撐架通過(guò)一圓導(dǎo)軌和箱體其上安裝兩盤兩滾相連，所有的清洗裝置均安裝在該箱體上，清洗系統(tǒng)由固定在懸吊支撐架上的步進(jìn)電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行以90。為單位的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)橫洗和縱洗的轉(zhuǎn)換。箱體上有兩個(gè)圓盤形清洗刷，盤刷底部都有十二個(gè)清洗液噴射孔，另有兩圓柱形滾刷，在其行走前方有清水噴射孔，并安裝一軟質(zhì)刮水板，以使清洗過(guò)的部位快速風(fēng)干并防止留下來(lái)的清洗液腐蝕玻璃。箱體上還有一電機(jī)通過(guò)錐形齒輪將轉(zhuǎn)動(dòng)傳到其中一個(gè)盤型清洗刷上，再通過(guò)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給另一盤刷，所以兩盤刷轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，可以到達(dá)更好的清洗效果，圓柱形滾刷是由電機(jī)尾部的軸通過(guò)V帶驅(qū)動(dòng)的。在懸吊支撐架上有防護(hù)

16、罩，防止清洗液四濺。清水，清洗液，電機(jī)的供電和控制電纜都是是由復(fù)合纜供應(yīng)的，復(fù)合纜連接懸吊系統(tǒng)。在風(fēng)壓支架上有配重塊,配重塊可以沿光杠絲杠移動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)配重塊可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)平衡，以到達(dá)減小震動(dòng)的效果。在清洗機(jī)主體的上下部安放超聲波傳感器，以進(jìn)行邊緣識(shí)別。箱體上裝有兩對(duì)滾輪，滾輪通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)，而轉(zhuǎn)向通過(guò)箱體的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。2.2 清潔機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)方案通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一對(duì)錐齒輪實(shí)現(xiàn)換向，然后通過(guò)齒輪嚙合傳遞給另外一組毛刷機(jī)構(gòu)，如圖2.1所示圖2.1機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.3 玻璃清潔機(jī)器人清洗系統(tǒng)方案根據(jù)以上提出的技術(shù)性能及要求，初步確定清洗方案如下:第一種：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖22此種方案采用

17、負(fù)壓履帶吸盤式盤滾組合式清洗，由于受到玻璃玻璃材料的影響較大，一般情況下，每?jī)蓧K瓷磚之間都有45毫米的縫隙，密封不可靠。圖2.2結(jié)構(gòu)一圖2.3結(jié)構(gòu)二第二種：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.3:這種方案采用了風(fēng)壓式壓緊，盤滾組合式清洗，清洗效率高，可靠性高，可以采用。但由于中間傳動(dòng)的需要，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，風(fēng)扇的中心與刷子的中心不重合，清洗壓力不均勻，中心不穩(wěn)定，容易引起震動(dòng)問(wèn)題。但可以考慮配重問(wèn)題。第三種：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.4:這種方案吸取了第二種方案的優(yōu)點(diǎn)，傳動(dòng)的改變，使振動(dòng)的問(wèn)題減小，機(jī)體尺寸減小。這種方案為螺旋槳風(fēng)壓式高層建筑外玻璃清洗機(jī)，具優(yōu)點(diǎn)是：在清洗機(jī)外機(jī)架背后安裝可調(diào)吸附系統(tǒng)來(lái)提供連續(xù)均勻的清洗力，螺旋

18、槳可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來(lái)控制清洗壓力；機(jī)架內(nèi)采用一清洗系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)裝置，方便的實(shí)現(xiàn)了縱橫兩不同清洗方向的調(diào)整，減少非作業(yè)時(shí)間，增加了工作柔性，大大提高了工作效率；應(yīng)用兩盤兩滾相結(jié)合的清洗方式，清洗液和清水分別由盤刷和滾刷提供以到達(dá)最正確清洗效果。綜合比較以上三種方案，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，由于對(duì)于玻璃的壓力要求大，工作穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，最后決定用第三種方案。通過(guò)螺旋槳吸附系統(tǒng)使主機(jī)吸附在玻璃上，并使盤刷和滾刷壓緊，產(chǎn)生一定的清洗壓力，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)清洗的目的。旋轉(zhuǎn)的刷子的軌跡為包絡(luò)線，從而清洗干凈玻璃。滾刷噴的是清水，將玻璃沖洗干凈，以防止留下來(lái)的清洗機(jī)腐蝕玻璃，同時(shí)盤刷和滾刷采用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，減小了

19、清洗主機(jī)的重量，清潔度提高，清洗效率也提高了一倍；由于采用兩盤兩滾結(jié)構(gòu)可減少不必要的回程時(shí)間，以到達(dá)提高效率的目的。2.3 玻璃清潔機(jī)器人爬行系統(tǒng)方案目前玻璃清潔機(jī)器人吸附方式主要包括磁吸附，負(fù)壓吸附，螺旋槳推壓等，今年來(lái)又出來(lái)現(xiàn)了膠吸附，仿壁虎足的干吸附，仿蝸牛的濕吸附，類攀巖抓持吸附，該類吸附方式只適合在導(dǎo)磁面上吸附；低真空度負(fù)壓吸附采用風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)將負(fù)壓腔內(nèi)的空氣抽出產(chǎn)生負(fù)壓來(lái)吸附，具有一定的壁面適應(yīng)能力，但存在噪音大，體積大的缺點(diǎn)；螺旋槳推壓靠合理布置螺旋槳的角度，利用螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力將機(jī)器人貼附在壁面上，但也存在噪音大的缺點(diǎn)。由于負(fù)壓吸附具有適用面廣，不受壁面材料限制，而且低負(fù)壓真空

20、吸附的玻璃清潔機(jī)器人具有壁面適應(yīng)能力強(qiáng)和運(yùn)動(dòng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，因此目前負(fù)壓吸附在玻璃清潔機(jī)器人中得到廣泛的應(yīng)用。真空泵式要帶一個(gè)大大的氣泵，且設(shè)計(jì)要求需要清潔水擦玻璃，固采用水射流式抽氣吸附。這種方案前面已經(jīng)提到，它的工作形式主要是用水泵把水抽到吸盤里后，經(jīng)射流器力射流泵提供的動(dòng)力，再把水經(jīng)噴頭往外噴，把里面的空氣帶走，噴完后，吸盤內(nèi)外形成負(fù)壓，把吸盤吸住。由于吸盤也是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)類似于液壓缸機(jī)構(gòu)，具結(jié)構(gòu)圖如下圖：它是長(zhǎng)方形吸盤，工作時(shí)最多只有一半用來(lái)射流噴水產(chǎn)生吸附，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的吸附功臺(tái)匕目匕。導(dǎo)向麥_活蹇計(jì)1吸制圖2.5吸盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖機(jī)器人的吸附與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)都要水的參與，工作過(guò)程如圖2.6所示：1

21、: 2YA通電，工作腔1沖水，滿后，2YA斷電，與此同時(shí)，1腔里的水經(jīng)射流發(fā)射器噴出，帶走里面的空氣，形成負(fù)壓，使得吸盤A吸附在玻璃上。2:此時(shí)，4YA通電，3腔進(jìn)水，滿后，1YA通電，使2腔進(jìn)水，推動(dòng)活塞桿a向前移動(dòng)，拉動(dòng)吸盤B往前移動(dòng)，活塞至中間位置后，壓下行程開(kāi)關(guān)。3:此時(shí)，1YA,4YA斷電，3腔再次水滿，3腔水經(jīng)水射流發(fā)射器噴水，產(chǎn)生負(fù)壓，吸住吸盤B.4:此時(shí)，2YA通電，1腔進(jìn)滿水后，3YA通電，使4腔進(jìn)水，推動(dòng)活塞桿b前進(jìn)，使其推動(dòng)吸盤A前進(jìn)，活塞桿至中間位置后壓下行程開(kāi)關(guān)，2YA,3YA斷電，此時(shí)1再次充滿水，再射流，如此循環(huán)下去，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的爬行運(yùn)動(dòng)。圖2.6機(jī)器人控制原理圖

22、本方案如以下圖2,7所示，通過(guò)螺旋槳吸附系統(tǒng)使主機(jī)吸附在玻璃上，并使盤刷和滾刷壓緊，產(chǎn)生一定的清洗壓力，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)清洗的目的。旋轉(zhuǎn)的刷子的軌跡為包絡(luò)線，從而清洗干凈玻璃。滾刷噴的是清水，將玻璃沖洗干凈，以防止留下來(lái)的清洗機(jī)腐蝕玻璃，同時(shí)盤刷和滾刷采用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，減小了清洗主機(jī)的重量，清潔度提高，清洗效率也提高了一倍；由于采用兩盤兩滾結(jié)構(gòu)可減少不必要的回程時(shí)間，以到達(dá)提高效率的目的。圖2.7螺旋槳吸附系統(tǒng)使主機(jī)吸附在玻璃上2.4 其它部分方案2.4.1 材料選擇根據(jù)課題要求，總體重量越輕越好，由于使用清洗液，耐腐蝕性能也要好而且此產(chǎn)品是輕載荷，故材料首先選用鋁合金材料及非金屬材

23、料。整個(gè)及其涉及到齒輪減速器的地方，齒輪的材料經(jīng)過(guò)篩選與比較采用聚甲醛均聚本機(jī)的各個(gè)傳動(dòng)軸均采用硬質(zhì)合金LY11。螺旋槳材料選用尼龍66（聚己二酰己二胺）。機(jī)架的材料采用鋁合金。其他機(jī)件的選擇根據(jù)通常材料在重量最輕原則下進(jìn)行確定。2.4.2 輪的潤(rùn)滑問(wèn)題由于齒輪的材料已確定為聚甲醛口4，據(jù)參考文獻(xiàn)口其工作要求少潤(rùn)滑或無(wú)潤(rùn)滑，故不考慮齒輪的潤(rùn)滑問(wèn)題。2.4.3 軸承的潤(rùn)滑問(wèn)題大空心軸的轉(zhuǎn)速較低為400r/min,鼓起潤(rùn)滑方式應(yīng)為脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑脂為鈣機(jī)潤(rùn)滑注：以上潤(rùn)滑脂的選擇見(jiàn)文獻(xiàn)”2.5 本章小結(jié)本章確定了設(shè)計(jì)玻璃清潔機(jī)器人的總體方案。根據(jù)作業(yè)環(huán)境，對(duì)機(jī)器人從清洗系統(tǒng)、爬壁系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大方面進(jìn)

24、行設(shè)計(jì)，選型和參數(shù)確實(shí)定。最后請(qǐng)教導(dǎo)師對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行校正，以確定設(shè)計(jì)的可行性和穩(wěn)定性。第三章玻璃清潔機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 玻璃清潔機(jī)器人電動(dòng)機(jī)的選擇為電力拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行合適的電機(jī)選擇，才能保證系統(tǒng)可靠工作和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。下文簡(jiǎn)要介紹電機(jī)選擇的一般內(nèi)容。電機(jī)選擇的主要包括如下內(nèi)容。1 .類型的選擇選擇哪種電機(jī)類型，一方面要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電機(jī)的機(jī)械特性、起動(dòng)性能、調(diào)速性能、制動(dòng)方法、過(guò)載能力等方面的要求；在對(duì)起動(dòng)、閱速等性能沒(méi)有特殊要求的前提下，優(yōu)先選用三相異步籠型電機(jī)。2 .功率的選擇選擇電機(jī)的翻定功率時(shí)，應(yīng)使所選的電機(jī)額定功率等于或稍大于生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率，既不能過(guò)載，也不能長(zhǎng)期輕載。可采

25、用類比法、統(tǒng)計(jì)法、實(shí)驗(yàn)法、計(jì)算法等確定。3 .電壓的選擇交流電機(jī)額定電壓應(yīng)選擇和供電電網(wǎng)的電壓一致.并結(jié)合電機(jī)順定功率考慮。直流電機(jī)的額定電壓也要與電源電壓相配合，常用110V或220V。大功率直流電機(jī)可提高到600-800V至1000V。當(dāng)采用品閘管整流裝置供電時(shí)，可選用專門為其配套設(shè)計(jì)的直流電機(jī).其電壓有功率等級(jí)160V（Z3型）,180V,340V（Z2型）及440V（Z2,Z3型）。4 .轉(zhuǎn)速的選擇根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)方式.通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。額定功率相同的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速越高，則電動(dòng)機(jī)體積、重復(fù)和造價(jià)越低，一般飛輪矩G疝越小，因此選用高速電動(dòng)機(jī)較為經(jīng)濟(jì)。但生產(chǎn)機(jī)械

26、速度一定.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高.則傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比越大，機(jī)構(gòu)越復(fù)雜.傳動(dòng)損耗越大。因此.要綜合考慮上面諸因術(shù)后才能確定電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。5 .外形結(jié)構(gòu)的選擇電機(jī)常用的外形結(jié)構(gòu)有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式、密封式、防爆式。開(kāi)啟式電機(jī)定子兩側(cè)和端蓋上開(kāi)有很大的通風(fēng)孔。它散熱好、價(jià)格廉價(jià)，但容易進(jìn)灰塵、水滴和鐵渭等雜物.只能在清潔干燥的環(huán)境中使用：防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座下面有通風(fēng)口。它散熱好、能防止水滴、沙粒和鐵屑等雜物濺人或落人電動(dòng)機(jī)內(nèi)，但不能防止潮氣和灰塵浸人.適用于比較干燥、沒(méi)有腐蝕性和爆炸性氣體的環(huán)境；封閉式電機(jī)的機(jī)座和端蓋完全封閉.它又分自冷式、自扇冷式、他扇冷式、竹道通風(fēng)式及密封式等。前四可用在潮濕、多腐蝕

27、性灰塵、易受風(fēng)雨浸蝕等環(huán)境中，第五種可浸在液體中使用.如潛水泵等；防爆式電機(jī)在封閉式基礎(chǔ)上制成隔爆形式，機(jī)殼有足夠強(qiáng)度.適用于易燃易爆氣體的場(chǎng)所.如礦并、油庫(kù)、煤氣站等。選擇電機(jī)的外形結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選擇合適的防護(hù)形工1.6 .安裝形式的電機(jī)選擇目前生產(chǎn)的電機(jī)的安裝形式主要有：B3（臥式安裝，機(jī)座帶底腳.端蓋上無(wú)凸緣）B5（臥式安裝，機(jī)座不帶底腳.端蓋上有凸緣）B35（臥式安裝.機(jī)座帶底腳.端蓋上有凸緣）V1（立式安裝.機(jī)座不帶底腳，端蓋上有凸緣）。每種又分單軸伸出和雙軸伸出兩種。應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)機(jī)械中的安裝方式選擇電動(dòng)機(jī)的安裝形式。一般情況選用臥式，立式價(jià)格較高，只用于簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置又必須垂直運(yùn)轉(zhuǎn)

28、時(shí)，如立式深井泵等。7 .工作制的電機(jī)選擇根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械要求.選樣工作制與實(shí)際工作方式相當(dāng)?shù)碾姍C(jī)比較經(jīng)濟(jì)。8 .型號(hào)的電機(jī)選擇根據(jù)上述各項(xiàng)的結(jié)果，選擇電機(jī)的型號(hào)和生產(chǎn)廠家。考慮到該機(jī)構(gòu)工作所需功率不大，初步采用估算的方法，擬采用Y90L-4電動(dòng)機(jī)。查文獻(xiàn)得：選擇，其銘牌如下表3.1:表3.1Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率KW滿載轉(zhuǎn)速r/min、質(zhì)量Kg定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y90L-4同步轉(zhuǎn)速1500r/min,4級(jí)1440圖3.1三相異步電動(dòng)機(jī)玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)a三相異步電動(dòng)機(jī)安裝示意圖b三相異步電動(dòng)機(jī)外形尺寸示意圖圖3.2電動(dòng)機(jī)的安裝及外形尺寸示意圖表3.2電動(dòng)機(jī)的安裝技術(shù)參數(shù)/mm底腳安

29、裝地腳螺栓軸/mmLXAC/2+AD0XHD尺寸AXB孔直徑KDXE尺寸FXGD90515X345X315216X1781238X8010X433.2 直齒輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，標(biāo)稱功率P=1.5kW,小齒輪轉(zhuǎn)速ni=1500r/min,傳動(dòng)比i=4.1許有4%的誤差，長(zhǎng)時(shí)工作，預(yù)期壽命五年，每年按200天計(jì)。工作有輕微沖擊，齒輪對(duì)稱布置。ii玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)(1) 選材料確定初步參數(shù)依據(jù)參考文獻(xiàn)表5-5選材料小齒輪：40Cr調(diào)質(zhì)，平均取齒面硬度為260HBs大齒輪：45鋼調(diào)質(zhì)，平均取齒面硬度為230HBs(2) 初選齒數(shù)取小齒輪齒數(shù)為zi=32,則大齒輪齒數(shù)為：

30、Z=i4=4.1X32=131.2園整，為使u為除不盡的數(shù)取Z2=129(3) 齒數(shù)比驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差,3.1 4.03義100%=1.7%允許4.1(4)選擇齒寬系數(shù)d和傳動(dòng)精度等級(jí)查參考文獻(xiàn)表5-8得齒寬系數(shù)d=0.275初估小齒輪直徑d1估 80 mm則齒寬d1 0.275 80 22mm齒輪圓周速度:dm60 10080 1500 m/s 6.28m/s,60 1000查參考文獻(xiàn)5表5-4可選擇精度等級(jí)為7級(jí),(5)計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩T16 PT1 9.55 106 小(3.1)9.55106衛(wèi)Nmm 1500_ 3 _ _955 10 N mm定重合度系數(shù)Z、Y& 1.88 3.2

31、Z Z2(3.2)由公式(5.2)定重合度=1.88-3.2X1/32+1/129=1.755Z =4 1.7553分別由參考文獻(xiàn)113中公式得=0.8650.750.75Y=0.25+0.250.6771.755（6）確定載荷系數(shù)Kh、Kf(3.3)K=KaKvKh°Kb1）使用系數(shù)Ka由參考文獻(xiàn)”3'表10-2查表，取Ka=1.352）動(dòng)載系數(shù)Kv由參考文獻(xiàn)"3'圖10-8可查得，Kv=1.143）齒向載荷分布系數(shù)K，由參考文獻(xiàn)"3】圖10-4可取K=1.294）齒間載荷分配系數(shù)Kh、Kf根據(jù)條件K aE 2K aTibbd12 1.35 9.

32、55 10322. 80N/mm14.65N/mm 100 N/mm22查參考文獻(xiàn)”3】表10-3得Kh1.34z0.865KF=1/Y=1/0.677=1.485)載荷系數(shù)Kh、Kf由公式(5.3)可算得K=KaKvKh°Kf1.35X1.14M.29X1.34=2.66KHa1351.141.291.342.66KfKhKf/Kh2.661.48/1.342.943.2.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算（1）確定許用應(yīng)力h1）總工作時(shí)間：th820058000h2）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1、N2由參考文獻(xiàn)1131公式（10-13）及參考文獻(xiàn)6表10-18可計(jì)算查得：21Ni=60tnht60115

33、0080007.2108N2Niu7.21084.031.791083)壽命系數(shù)Zn1、Zn2由參考文獻(xiàn)"3】圖8.2-17取Zn1=1Zn2=14)接觸疲勞極限Hlim1> Hlim2 :由參考文獻(xiàn)口3'圖 8.2-13 取 Hiim1=630MPa, Hiim2=490MPa5)安全系數(shù)Sh參照參考文獻(xiàn)03】照表8.2-13,取Sh=16)許用應(yīng)力H1、 H2：由參考文獻(xiàn)口3】式(8.2-15)H1= HlimZN1630630MPaSh1H lim Zn490 1H2= 490MPaSh1(2) 彈性系數(shù)Ze :由參考文獻(xiàn)表8.2-11, 取Ze =190jMPa

34、(3) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Zh :由參考文獻(xiàn)"3圖8.2-12,取Zh=2.5(4) 求所需小齒輪直徑d1由參考文獻(xiàn)"3式8.2-1132KHTi(u 1)(ZeZhZ )2、d U H222 2.66 9.55 103 (4.03 1)(190 2.5 0.865)220.275 4.03 4902mm64.5mm符合初估數(shù)值（5）確定中心距、模數(shù)等主要幾何參數(shù)1）中心距a初算中心距a0d1min（u1）166.9mm2園整取中心距a=200mm2）模數(shù)m由中心距a及初選齒數(shù)乙、Z2得2a2200m2.48mmz1z232129按標(biāo)準(zhǔn)取m=2.5mm3）分度圓直徑d1、d2d1

35、=mz1=2.5X32=80mmd2=mz2=2.5X129=322.5mm取為d2=320mm4）確定齒寬取大齒輪齒寬b2=b=22mm,小齒輪齒寬b1=32mm3.2.2齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算（1）求許用彎曲應(yīng)力昨1）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nf1Nf2由以上計(jì)算可得NF172108Nf2=1.79X102）壽命系數(shù)Yn1、Yn2取Yn1=Yn2=13）極限應(yīng)力Flim1、Flim2由圖9-21取：Fim1=220MPaFim2=170MPa4）尺寸系數(shù)Yx由參考文獻(xiàn).圖8.2-26,取Yx=15）安全系數(shù)Sf參照參考文獻(xiàn)口s表8.2-13,取Sf=1.56）許用應(yīng)力fi、F2由參考文獻(xiàn)03,式（8.2

36、-20）,許用彎曲應(yīng)力:2FlimYN1YSF222011293MPaF1F2(2)齒形系數(shù)YFai、YFa2由參考文獻(xiàn)1何圖9-19,取：YFai=2.5YFa2=2.15(3)應(yīng)力修正系數(shù)YsaYsa2由參考文獻(xiàn)"3】圖9-20,取：Ysai=1.632FlimYN2YxsF1.5217011,227MPa1.5Ysa2=1.824校核齒根抗彎曲疲勞強(qiáng)度由參考文獻(xiàn)“3式8.2-17，齒根彎曲應(yīng)力fi21工一22.949.55102.51.630.67735.2MPafib&m22802.5YFa2Ysa22.151.820F2bF135.233.8MPa阡2YFa1Ysa

37、12.51.63抗彎疲勞強(qiáng)度足夠。1.1.3 齒面靜強(qiáng)度計(jì)算(1)確定許用接觸應(yīng)力Hmax：參照參考文獻(xiàn)口3表8.2-13,取靜強(qiáng)度安全系數(shù)SH1.1由參考文獻(xiàn)：13：圖8.2-17,取壽命系數(shù)ZniZn21.6于是由參考文獻(xiàn)J®式(8.2-21),許用接觸應(yīng)力大輪較低Zn2sH1.61中max中27490-712.7MPaZn2Sh11.1(2)校核齒面靜強(qiáng)度根據(jù)過(guò)載條件，由參考文獻(xiàn)“3式(8.2-21),齒面最大接觸應(yīng)力2Ti 1H max H 21KaKv490MMPa 558.6MPa1.35 1.14H max齒面靜強(qiáng)度足夠。1.1.4 齒根抗彎靜強(qiáng)度驗(yàn)算1確定許用彎曲應(yīng)力

38、參照參考文獻(xiàn)口s表8.2-13,取靜強(qiáng)度安全系數(shù)Sf1.6由參考文獻(xiàn)口31圖8.2-25,取壽命系數(shù)YN1 YN2 2.5于是由參考文獻(xiàn)“3式(8.2-22),許用彎曲應(yīng)力YN1SFF1 max F1 Y niSf2932.5 1.5MPa 686.7MPa1.6F 2 max F 2YN2SFYN2SF2272.5 1.5532 MPa1 1.62求最大彎曲應(yīng)力并校核強(qiáng)度由參考文獻(xiàn) 池 式(8.2-22),最大彎曲應(yīng)力F1 maxF2max2TiF1TiKaKc c235.2 45.7 MPa1.35 1.14F1 max2TiF2TiKaKv33.8 243.9MPa1.35 1.14F

39、2 max靜強(qiáng)度滿足要求。帶動(dòng)兩個(gè)盤刷的齒輪對(duì)稱布置3.3 錐齒輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)參考文獻(xiàn)：13：第二版2-369,材料選擇聚甲醛均聚，參照參考文獻(xiàn)13給 弟3.3.1 基礎(chǔ)尺寸確定由小錐齒輪所傳遞轉(zhuǎn)距為T106.4NM,根據(jù)圖2.4-14和圖2.4-15選擇小齒輪大端分度圓直徑為d160mm,取大端模數(shù)med12.5oZi則齒數(shù):Zi24Z224i242.560d2602.5150mm軸交角900分錐角iarctgZ_21.802168.20乙外錐距：Rd1/2sind2/2sin§81齒寬系數(shù)RM0.3,則齒寬：bRR24.3mm取b=24mm齒頂高：ha13.475mm,ha2

40、1.525mm齒根高：hf12.0mm,hf24mm齒高：hh1h25.5mm大端齒頂圓直徑:(3.4)da1d12ha1cos1da16023.475cos18.43066.45mmda2d22h2cos215021.525cos71.570151mm2a22齒根角:f1一一hf1arctanR1.40f2一hf2arctanR2.90齒頂角：a1a2f11.40頂錐角：a11f224.70a22f169.60根錐角：f11f120.40f22f265.30冠頂距:AK1d2萬(wàn)150hai sin iAK273.53.475sin21.80di萬(wàn)6022ha2sin 21.525sin68.

41、2028.5mm確定傳動(dòng)的精度等級(jí)初選平均切線速度Vmtdn/(601000)3.3m/s由參考文獻(xiàn)Pg159表8.2-5,選擇傳動(dòng)等級(jí)為8級(jí)3.3.2 確定載荷系數(shù)K使用系數(shù)Ka,由已知條件查表8.2-9,取Ka1.25動(dòng)載荷系數(shù)Kv，由圖8.2-6,取Kv1.16齒向載荷分布系數(shù)K，按小錐齒輪懸臂考慮取K1.8載荷系數(shù)KKAKKV1.251.161.82.613.3.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算1確定許用應(yīng)力h安全系數(shù)Sh,參照表8.2-13,取Sh1SH21接觸疲勞極限Hlim1Hiim235MPa2彈性系數(shù)Ze3節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)4H1156.4MPa2Zh2.5小齒輪所需大端分度圓直徑H2Hi

42、im1Zn1/Sh135MPad1,由參考文獻(xiàn)式(8.2-44)玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)2,J4KT1ZE”d13237mmR10.5RuH5驗(yàn)算速度Vmt平均直徑：dmidi1R3710.50.331.456m/s平均線速度：Vmtdm1n1/6010003.1m/s6確定模數(shù)m:md1/Z12.53.3.4 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度計(jì)算（1）確定許用彎曲應(yīng)力FF21）壽命系數(shù)Yn1Yn212）安全系數(shù)Sf1Sf21.33）尺寸系數(shù)Yx14）極限應(yīng)力Flim1,Flim2取Flim1Flim230MPa5）許用彎曲應(yīng)力F1F22FYn1Yx2301146.154MPaSf1.3（2）齒形系數(shù)YFa1,Y

43、f921）分錐角121.8268.22）當(dāng)量齒數(shù)：ZV1乙/cos123.8ZV2Z2/cos259.63）由參考文獻(xiàn)口3'圖8.2-19,取丫尸記2.78,匕？2.134）應(yīng)力修正系數(shù)由參考文獻(xiàn)口3】圖8.2-20取YS11.56,YSa21.8823玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)(3.5)(3.6)Ft2Tizm1 0.5 R(3.7)4KT1YFa1YSa11Fa1sa139.6MPa F1 23._2 :2Zi m3 r 1 0.5 r . u2 1F1F2一2一3z2 m4KTYFa2YSa2R 1 0.5 R 2 , U2-16.7MPa 1F25)校核齒根抗彎疲勞強(qiáng)度由參考文獻(xiàn)口3

44、式8.2-46KFtYFaYSaF1；：Fbm10.5Rbmz47滿足要求3.4 中心軸管的受力分析1在水平平面的支反力，由Rbz lAB Fr lAB FxMa 0,得dc c 02Fr lAB Fx 生27230.47 0.0579619.690.1772l AB0.0577705.36N為負(fù)值說(shuō)明方向與假設(shè)方向相反。由Mz0,得RAzFrRBz7230.47(770536)N14935.83N2做彎矩和轉(zhuǎn)矩圖1齒輪的作用力在水平平面的彎矩圖MdzRazlAB14935.830.057N851.34NmMDzMDzFxd1851.349619.6901770Nm22齒輪的作用力在垂直平面的

45、彎矩圖MdvRavlAB3615.2350.057N206.07Nm由于齒輪作用力在D截面做出的最大合成RAyRBy1Ft7230.47N3615.235N22彎矩MDM；zM；y851.342206.072Nm875.93Nm2）做轉(zhuǎn)矩圖T2800N.m圖3.3 轉(zhuǎn)矩圖MdW式中W抗斷面系數(shù)，由參考文獻(xiàn)：13：中的表19.3-15查得W16.63753.5中心軸管的強(qiáng)度校核1確定危險(xiǎn)截面根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖，截面B處彎矩較大，且有軸承配合引起的引力集中；截面D處彎矩最大，且有齒輪配合引起的應(yīng)力集中，故屬于危險(xiǎn)截面。現(xiàn)對(duì)D截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。2安全系數(shù)校核計(jì)算由于該減速器機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎

46、矩引起對(duì)稱循環(huán)的應(yīng)力，彎矩引起的為脈動(dòng)循環(huán)的切應(yīng)力。彎曲應(yīng)力幅為:52.65Pa875.9310Pa16.6375由于式對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力m0根據(jù)參考文獻(xiàn)中的式19.3-21.462701062.62_._6_52.6510600.920.81由參考文獻(xiàn)：13：中的表19.1-1：13：中的表19.3-6 ,并根據(jù)配式中145鋼彎曲對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限,查得1=270MPa;K正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由參考文獻(xiàn)合查得K=2.62;外表質(zhì)量系數(shù)，軸經(jīng)車削加工，按參考文獻(xiàn)“3中的表19-3-8查得=0.92;尺寸系數(shù)，由參考文獻(xiàn)池中的表19.3-11查得=0.81.切應(yīng)力幅為：800

47、m a2WP 2 33.275式中W抗斷面系數(shù)，由參考文獻(xiàn)由于式對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力Pa 12.02MPa“3中的表19.3-15查得W 33.2754.701551018966m12.021060.2112.021060.920.81式中145鋼扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由參考文獻(xiàn)113中的表19.1-1查得1=155MPa;K一切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由參考文獻(xiàn)：13：中的表19.3-6,并根據(jù)配合查得K=1.89;,同正應(yīng)力情況；平均應(yīng)力折算系數(shù)，由參考文獻(xiàn)心中的表19.3-13查得=0.21.軸D截面的安全系數(shù)由式19.3-1確定cSS1.464.70(2S-1.39S2S2.1.4624

48、.702由參考文獻(xiàn)：13：中的表19.3-5可知，S=1.31.4,故SS,該軸D截面是安全的。同理可驗(yàn)證輸出軸也符合強(qiáng)度要求。3.6鍵的校核鍵和軸的材料都是鋼，查參考文獻(xiàn)何得許用擠壓應(yīng)力D100120MPa,取其p中間值，p110MPa。鍵的工作長(zhǎng)度lLb22mm8mm16mm,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k0.5h0.57mm3.5mm?？傻?2T 10kld328610MPa102.3MPap110MPa3.51630p式中:T傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm;k鍵與輪轂鍵槽的接觸高度,k0.5h,此處h為鍵的高度，mmmm;l鍵的工作長(zhǎng)度，mm,圓頭平鍵lLb,L為鍵的公稱長(zhǎng)度，mm,b為鍵的寬度,d鍵的直

49、徑，mm;p鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa,鍵4表62;可見(jiàn)連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為：鍵108GB/T109620033.7 軸承的校核、軸軸承的校核I軸選用的是深溝球軸承6205,其基本額定負(fù)荷為19.5KN,所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。軸傳遞的轉(zhuǎn)矩受力受力根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)I軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。PT 9550- n 7.5 0.96 9550 86N m8002T 2 861535.7Nd 112 10 3根據(jù)圖3.12受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為圖3.4受力分析和受力圖在水平面:1410NFrl31535.7426l2l33842

50、6在水平面:Fo (liI2I3)l2l31563.26 54638 4261839.5N:Fa.fAhfAv141021839.522317.7N因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，4表13-6查得載荷系數(shù)fp,取fp1.2,則有：PfpFA1.22317.72781.24N軸承的壽命計(jì)算：所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命106195003()371803.8h58400h608002781.24故該軸承6205能滿足要求。、其他軸的軸承校核同上，均符合3.8 本章小結(jié)本章對(duì)傳動(dòng)部件的直齒圓柱齒輪和錐齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核，使之滿足傳動(dòng)要求。由于材料有限，設(shè)計(jì)時(shí)采用的是45號(hào)鋼以取代聚乙醛

51、，方便材料的強(qiáng)度計(jì)算。第四章玻璃清潔機(jī)器人清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)在清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中想到了五種方案，如圖4.1,4.2,4.3,4.4,4.5(1)電機(jī)帶動(dòng)斜齒輪1,斜齒輪1帶動(dòng)斜齒輪2,斜齒輪帶動(dòng)斜齒輪3,斜齒輪上的軸連接滾刷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)清洗；圖4.1清洗機(jī)構(gòu)一(2)電機(jī)帶動(dòng)錐齒輪1,錐齒輪1帶動(dòng)錐齒輪2,由錐齒輪2上的軸連接滾刷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)清洗；圖4.2清洗機(jī)構(gòu)二(3)電機(jī)帶動(dòng)蝸桿，蝸桿兩端接蝸輪，兩個(gè)蝸輪的軸上分別接刷子，從而實(shí)現(xiàn)清洗；(4)電機(jī)帶動(dòng)蝸桿，蝸桿兩端接蝸輪，兩個(gè)蝸輪分別接皮帶輪，皮帶輪上的軸接刷子，從而實(shí)現(xiàn)清洗圖4.4清洗機(jī)構(gòu)四圖4.5清洗機(jī)構(gòu)五5為清洗機(jī)構(gòu)以上5種方案通過(guò)比照以及由設(shè)計(jì)的

52、要求所限制，最終選擇方案4.1清洗機(jī)器清洗部分設(shè)計(jì)假設(shè)清洗速度0.2m2/s。4.1.1盤刷設(shè)計(jì)1盤刷采用在塑料體上在塑料毛的盤刷，其具有一定的彈性和剛度，可保證一定的壓緊力來(lái)清洗玻璃，同時(shí)假設(shè)玻璃有一定高度的凸出物，塑料毛有一定的彈性可以退讓，順利通過(guò)。刷子半徑214,有毛半徑208,刷毛長(zhǎng)度為50,盤刷與聯(lián)刷體可通過(guò)螺栓來(lái)裝配連接。2聯(lián)刷體采用聯(lián)刷體的目的：1使電機(jī)與盤刷連接起來(lái)；2使盤刷具有可換性；3可調(diào)節(jié)盤刷與玻璃的距離；聯(lián)刷體保證與電機(jī)連接處的強(qiáng)度、材料應(yīng)盡量輕，其結(jié)構(gòu)如圖4.6:圖4.6聯(lián)刷體3盤刷的工藝性根據(jù)資料可知：刷類的刷毛是用制毛器植上的，具基本原理如下：在殼體剛注塑完時(shí)，

53、趁著殼體還為硬化，用機(jī)械方法把刷毛植進(jìn)去。把一撮毛約四至五根折彎，在根部裝上一韌性卡子，用專門植毛機(jī)把毛插入未硬化的殼體內(nèi)，卡子插入后，待殼體凝固，便把刷毛固定下來(lái)，這樣整個(gè)植毛工藝就完成了。根據(jù)上述原理，盤刷也可以采用這種方法制作，其技術(shù)要求：毛孔直徑：2.5mm間距：5mm孔深：10mm每孔刷毛密度：五根滾刷原理與上面相同4.1.2滾刷設(shè)計(jì)采用在鋼軸外面加套橡膠軸套，在橡膠軸上栽刷毛的方法做成，可通過(guò)調(diào)換橡膠套的方法調(diào)換滾刷，滾刷半徑為106,有刷毛部分長(zhǎng)度為940。滾刷結(jié)構(gòu)如圖4.7:為了控制的方便，減輕主機(jī)的重量，應(yīng)盡量減輕電機(jī)的數(shù)量，所以盤刷、滾刷共用一雙輸出軸電機(jī)，中間用齒輪和V帶傳動(dòng)；從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，采用普通的三相電機(jī)，帶動(dòng)兩盤兩滾共四個(gè)清洗刷。依據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，取洗刷的壓強(qiáng)為螺旋槳工作壓力為20公斤力。四個(gè)角輪分別承受3公斤力。盤滾刷均承受兩公斤力刷毛