畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-玻璃幕墻清洗機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)

III-普通本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文全套圖紙加V信153893706或扣3346389411課題名稱：玻璃幕墻清洗機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào) 姓名指導(dǎo)教師(簽字)教研室主任(簽字)院長(zhǎng)(簽字)2023年4月7日

目錄TOC\o"1-3"\h\u12693摘要 IV13336Absrtact V12026玻璃幕清洗機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11605第一章緒論 1314861.1課題設(shè)計(jì)的意義和目的 1301321.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 2248001.2.1國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 270751.2.2國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 330621.3課題主要研究的內(nèi)容 422746第二章玻璃幕清洗機(jī)器人總體設(shè)計(jì) 5229232.1總體方案的確定 578242.2設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 6170662.3各傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7254842.3.1玻璃幕清洗機(jī)器人安裝底座的設(shè)計(jì) 7259202.3.2涮盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8202972.4負(fù)壓吸盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 912083第三章玻璃幕清洗機(jī)器人的計(jì)算校核 10130813.1標(biāo)準(zhǔn)件的選型 10254843.1.1電機(jī)的選型 13254843.1.2負(fù)壓泵的選型 138723.2吸盤吸附驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算校核 11270483.3機(jī)器人絲桿計(jì)算 12122403.4機(jī)器人絲桿載荷的校驗(yàn) 13141563.5齒輪傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)計(jì)算 1412623.5.1確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí) 14230333.5.2計(jì)算齒輪的許用應(yīng)力的大小 1488193.5.3按玻璃幕清洗機(jī)器人齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距 14117473.5.4驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 1527113總結(jié) 1713322參考文獻(xiàn) 1920352致謝 20

摘要在本次的設(shè)計(jì)中，選擇設(shè)計(jì)一款負(fù)壓吸附式的玻璃幕清洗機(jī)器人，通過(guò)查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)文獻(xiàn)，了解其結(jié)構(gòu)原理，主要的任務(wù)是完成總體機(jī)構(gòu)的構(gòu)思和傳動(dòng)部件的布局，完成涮盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要包括對(duì)涮盤結(jié)構(gòu)尺寸的確定繪制、涮盤電機(jī)的布局和安裝位置的確定、涮盤固定部件確定、涮盤電機(jī)軸的計(jì)算校核等；機(jī)箱結(jié)構(gòu)的三維建模，確定安裝孔位及其他部件的結(jié)構(gòu)；齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的三維建模和齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；計(jì)算負(fù)壓工作相關(guān)的參數(shù)，確定其結(jié)構(gòu)尺寸及結(jié)構(gòu)框架，合理選擇電機(jī)，選則合適的材料，降低機(jī)器人的自身重量，繪制總體結(jié)構(gòu)總圖，完成各關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，最終撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。關(guān)鍵詞：玻璃幕、擦拭、機(jī)器人、負(fù)壓泵、涮盤

AbsrtactInthisdesign,anegativepressureadsorptiontypeglasscurtaincleaningrobotwasselectedanddesigned.Byconsultingrelevantdesignliterature,thestructuralprinciplewasunderstood,theoverallstructureconceptandtransmissioncomponentlayoutwerecompleted,andthedesignoftherinsingplatestructurewascompleted.Thismainlyincludesdetermininganddrawingthedimensionsoftherinsingplatestructure,determiningthelayoutandinstallationpositionoftherinsingplatemotor,determiningthefixedcomponentsoftherinsingplate,andcalculatingandverifyingtheaxisoftherinsingplatemotor;3Dmodelingofthechassisstructure,determiningthestructureofinstallationholesandothercomponents;3Dmodelingofgeartransmissionstructureanddesigncalculationofgeartransmission;Calculatetheparametersrelatedtonegativepressurework,determineitsstructuraldimensionsandframework,reasonablyselectthemotor,selectappropriatematerials,reducetheweightoftherobot,drawanoverallstructuraldiagram,completethestructuraldesigndrawingsofeachkeycomponent,andfinallywriteadesigncalculationmanual..Keywords:glasscurtain,wiping,robot,negativepressurepump,rinsingtray玻璃幕清洗機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章緒論1.1課題設(shè)計(jì)的意義和目的1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)1.2.1國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)在八九十年代，國(guó)內(nèi)在玻璃幕清洗機(jī)器人的發(fā)展上，有過(guò)類似的設(shè)計(jì)和研究，清華大學(xué)的智能機(jī)器人的研究中，開(kāi)始進(jìn)行了一些基本機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)上的研發(fā)。并且在得到國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)的鑒定后，在市場(chǎng)了實(shí)現(xiàn)了小批量的生產(chǎn)和運(yùn)用，只是在后來(lái)的發(fā)展上，沒(méi)有更大的進(jìn)步和提高。上海交通大學(xué)在對(duì)于機(jī)器人的底面?zhèn)鲃?dòng)和運(yùn)動(dòng)上的研發(fā)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在消防安全上的使用，進(jìn)行了基本的智能遙控操作系統(tǒng)，為消防試驗(yàn)和消防工作解決了代替人工的方式，填補(bǔ)了我國(guó)在消防上的機(jī)器人使用的空缺。只有在一些競(jìng)賽和比賽上，進(jìn)行了一些單方向上的設(shè)計(jì)和研究，沒(méi)有形成實(shí)際的生產(chǎn)控制上的實(shí)際，不能更好的進(jìn)行國(guó)內(nèi)玻璃幕清洗機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)用和一些短板上的認(rèn)識(shí)。在玻璃幕清洗機(jī)器人的發(fā)展上技術(shù)一直因此停滯不前，主要的研發(fā)和投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠達(dá)到快速發(fā)展的基本需求。在后來(lái)的一些先進(jìn)的研發(fā)上，我國(guó)將更多的引進(jìn)機(jī)器人，通過(guò)學(xué)習(xí)和拆解一些先進(jìn)的機(jī)器人設(shè)備，將智能化的機(jī)器人技術(shù)不斷的進(jìn)行自我的提升。目前國(guó)內(nèi)的玻璃幕清洗機(jī)器人在比賽上的出現(xiàn)首次展覽是在長(zhǎng)沙的機(jī)器人大賽上，玻璃幕清洗項(xiàng)目上的機(jī)器人由國(guó)內(nèi)的公司自主的研發(fā)和生產(chǎn)，在競(jìng)賽上得到了很多人的認(rèn)可。目前我國(guó)在玻璃幕清洗機(jī)器人的發(fā)展上主要的結(jié)構(gòu)形式如下圖1-1，圖1-2所示，是我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)含量較高的玻璃幕清洗機(jī)器人的類型。1.2.2國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)1.3課題主要研究的內(nèi)容了解玻璃幕清洗機(jī)器人的工作原理，分析影響性能和效率的關(guān)鍵因素。提高智能化的工作特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高空自動(dòng)化清洗的優(yōu)勢(shì)，對(duì)重要的結(jié)構(gòu)刮水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)吸附機(jī)，完成吸附泵等負(fù)壓力的計(jì)算。在設(shè)計(jì)上考慮材料的選擇，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本上的控制，提高制造性能。第二章玻璃幕清洗機(jī)器人總體設(shè)計(jì)2.1總體方案的確定通過(guò)對(duì)本次設(shè)計(jì)的玻璃幕清洗機(jī)器人的相關(guān)文獻(xiàn)的查詢和了解，選擇本次玻璃幕清洗機(jī)器人的結(jié)構(gòu)的基本組成形式，設(shè)計(jì)的步驟如下所示：首先進(jìn)行清洗裝置結(jié)構(gòu)，包括對(duì)刮水條、涮盤、涮盤安裝安裝底座、涮盤電機(jī)的選擇部分；確定框架的結(jié)構(gòu)形式和尺寸選擇，包括對(duì)框架安裝底座的設(shè)計(jì)布局、安全罩板、負(fù)壓安裝系統(tǒng)支撐等的設(shè)計(jì)；負(fù)壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，負(fù)壓系統(tǒng)主要內(nèi)容是根據(jù)本次設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式，確定基本總體重量的大小，選擇合適的負(fù)壓泵，設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括布置負(fù)壓泵的安裝位、負(fù)壓泵大小的選擇、吸附裝置的確定、負(fù)壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇；傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)在玻璃面上行走的結(jié)構(gòu)，采用排氣噴射的方式實(shí)現(xiàn)負(fù)壓的變化，通過(guò)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)清洗裝置的移動(dòng)過(guò)程，采用絲桿和齒輪組實(shí)現(xiàn)行走和清洗一體化的過(guò)程。設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)清洗的參數(shù)及絲桿傳動(dòng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及校核絲桿傳動(dòng)的參數(shù)選擇。通過(guò)以上的設(shè)計(jì)步驟，本次設(shè)計(jì)的玻璃幕清洗機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)形式如下圖2-1所示：圖2-1：玻璃幕清洗機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖對(duì)傳動(dòng)負(fù)壓吸附機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，選擇使用連桿和絲桿傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式，連桿傳動(dòng)在進(jìn)行傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，具有傳動(dòng)穩(wěn)定性高，傳動(dòng)的精度高，實(shí)現(xiàn)大力矩傳動(dòng)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。在連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，本次玻璃幕清洗機(jī)器人負(fù)壓吸附機(jī)構(gòu)選擇使用的驅(qū)動(dòng)形式是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用絲桿傳動(dòng)安裝底座固定連桿傳動(dòng)方式，電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)絲桿帶動(dòng)滑塊組件實(shí)現(xiàn)刮水清洗的過(guò)程。采用絲桿傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)是能夠更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)壓吸附力的控制，解決在負(fù)壓吸附過(guò)程中不穩(wěn)定的缺陷，其設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)如下所示：（1）、采用絲桿實(shí)現(xiàn)負(fù)壓吸附和放松的傳動(dòng)形式，更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃面的負(fù)壓吸附過(guò)程，達(dá)到對(duì)不規(guī)則物體負(fù)壓吸附的基本設(shè)計(jì)要求；（2）、采用絲桿傳動(dòng)的方式，在制造上比較簡(jiǎn)單，絲桿的制造過(guò)程便捷成本低；（3）、絲桿傳動(dòng)的負(fù)壓吸附過(guò)程中的精度高，可以達(dá)到對(duì)玻璃面的抓舉的位置更加的準(zhǔn)確可靠，實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃幕清洗過(guò)程中的高精度設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)玻璃幕清洗機(jī)器人的設(shè)計(jì)過(guò)程中的分析和選擇，本次玻璃幕清洗機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)分析，本次玻璃幕清洗機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)安裝底座的回轉(zhuǎn)傳動(dòng)的過(guò)程，齒輪傳動(dòng)更好更快的實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)動(dòng)作的迅速移動(dòng)，使得整體的反應(yīng)比較靈敏。在工作上的阻力較低，達(dá)到本次對(duì)玻璃幕清洗機(jī)器人設(shè)計(jì)的要求。2.2設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇根據(jù)本次玻璃幕清洗機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求，在本次的設(shè)計(jì)上的玻璃清洗機(jī)的機(jī)器人利用負(fù)壓工作的原理實(shí)現(xiàn)吸附在玻璃幕墻表面上，并在安裝框架上安裝安全繩進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地移動(dòng)和清洗作業(yè)，玻璃幕清洗機(jī)器人的總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基本參數(shù)選擇如下：、框架的總體設(shè)計(jì)布局的尺寸大小為473x450x260mm；、最大行進(jìn)速度100mm/s；、可跨越寬15mm左右的凹槽；、負(fù)壓吸附力為6-15N（重量<6kg，按照6kg確定），負(fù)壓泵輸出為氣體；、線性電機(jī)選擇220V，功率為180W；在設(shè)計(jì)上，負(fù)壓吸附的運(yùn)行的速度是玻璃幕清洗機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)生比較重要的一個(gè)設(shè)計(jì)的參數(shù)，在實(shí)際的吸附和玻璃幕清洗的過(guò)程中，負(fù)壓吸附機(jī)器人的運(yùn)行速度也是玻璃幕清洗機(jī)器人傳動(dòng)玻璃幕清洗過(guò)程中的一個(gè)工作效率的體現(xiàn)，在本次的設(shè)計(jì)上通過(guò)電控的要求，設(shè)計(jì)負(fù)壓吸附機(jī)構(gòu)工作過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)的速度為100mm/s，最大負(fù)壓吸附后橫移上升的速度可以根據(jù)負(fù)壓吸附機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的工作效率進(jìn)行計(jì)算為：v=100x0.8=80mm/s。2.3各傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1玻璃幕清洗機(jī)器人安裝底座的設(shè)計(jì)玻璃幕清洗機(jī)器人的安裝底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于安裝底座是一個(gè)關(guān)鍵的支撐和實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的要求中，需要有很強(qiáng)的承載能力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的支撐，所以在本次的設(shè)計(jì)中，安裝底座的設(shè)計(jì)采用選擇圓柱式焊接殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)行主體部分的設(shè)計(jì)。安裝底座箱體的結(jié)構(gòu)采用鋼材進(jìn)行加工完成，安裝底座的結(jié)構(gòu)不需要設(shè)計(jì)的很復(fù)雜，但是需要有足夠的強(qiáng)度，滿足運(yùn)行的工作要求和玻璃幕清洗反作用力的承載能力。所以在安裝底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用螺釘?shù)墓潭ㄐ问竭M(jìn)行安裝底座的安裝和回轉(zhuǎn)軸承結(jié)構(gòu)的安裝，滿足設(shè)計(jì)的剛性要求和傳動(dòng)的基本原則要求。在安裝底座的材料選擇上，本次選擇使用TC鈦合金進(jìn)行調(diào)質(zhì)，增加其工作狀態(tài)下的強(qiáng)度性能，其結(jié)構(gòu)如下圖2-2所示。圖2-2：安裝底座三維結(jié)構(gòu)2.3.2涮盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)上，以及在進(jìn)行設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，涮盤的種類很多，大部分采用的是型材結(jié)構(gòu)的形式，為了實(shí)現(xiàn)更好的強(qiáng)度要求和抗疲勞要求。圖2-3：涮盤三維結(jié)構(gòu)很多的設(shè)備上采用的涮盤結(jié)構(gòu)多數(shù)為304材料，還有316不銹鋼等進(jìn)行涮盤結(jié)構(gòu)的鑄造成型。如下圖2-3所示為涮盤的結(jié)構(gòu)形式涮盤在實(shí)際的使用上，一般是根據(jù)設(shè)備的總體重量和動(dòng)載荷的大小，進(jìn)行涮盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)于一般的涮盤結(jié)構(gòu)形式來(lái)時(shí)，機(jī)械載荷的大小就是涮盤強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基本要求，在動(dòng)載荷的支撐力作用下，進(jìn)行合理的參數(shù)選擇，使得涮盤的強(qiáng)度達(dá)到運(yùn)動(dòng)及支撐動(dòng)載荷下的要求即可。還有采用錐形的機(jī)構(gòu)進(jìn)行涮盤總體結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)接觸地面的位置上處于一個(gè)比較寬的范圍內(nèi)，更加可靠的提高了支撐上的性能。2.4負(fù)壓吸盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在玻璃幕清洗機(jī)器人的負(fù)壓吸盤的結(jié)構(gòu)上，經(jīng)過(guò)多次的修改和分析，最終選擇使用圓形負(fù)壓吸附的方式對(duì)玻璃面進(jìn)行負(fù)壓吸附，選擇圓盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行兩端負(fù)壓吸附的結(jié)構(gòu)形式，這樣設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：、設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)上有通用性，達(dá)到負(fù)壓吸附和傳動(dòng)上的靈巧性；、對(duì)曲面性的玻璃面來(lái)書，這樣的行走上更有較強(qiáng)的行走玻璃幕清洗的功能；、對(duì)玻璃幕清洗機(jī)器人在進(jìn)行不同方向上的玻璃面進(jìn)行吸附和行走的時(shí)候，能夠進(jìn)行多方面上的吸附工程，達(dá)到實(shí)用性較強(qiáng)的特點(diǎn)，在不同的吸附和玻璃幕清洗的過(guò)程中，能自動(dòng)進(jìn)行方向上和角度上的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃面行走的效果。負(fù)壓吸盤結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖2-4所示：圖2-4：負(fù)壓吸盤結(jié)構(gòu)

第三章玻璃幕清洗機(jī)器人的計(jì)算校核圖2-4：負(fù)壓吸盤結(jié)構(gòu)3.1標(biāo)準(zhǔn)件的選型3.1.1電機(jī)的選型本次負(fù)壓吸附電機(jī)的選型和功率的選擇上，考慮本次機(jī)器人的所受的力的大小為6-10N的負(fù)壓吸附力，所以選擇的電機(jī)不易過(guò)大，通過(guò)查閱現(xiàn)有市場(chǎng)上的電機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)性。其主要的電機(jī)參數(shù)如下：其型號(hào)系列為YYCJ80，其工作通用的電壓為220V，電機(jī)可以輸出的最大功率為180w，步進(jìn)的最大轉(zhuǎn)速可以達(dá)到1500r/min，變頻率為50HZ，工作效率達(dá)到70%以上。圖3-1：電機(jī)簡(jiǎn)圖3.1.2負(fù)壓泵的選型玻璃幕清洗機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，吸附在玻璃幕上面，并實(shí)現(xiàn)通過(guò)改變負(fù)壓的大小實(shí)現(xiàn)涮盤的旋轉(zhuǎn)，齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到清洗和行走同步進(jìn)行的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，所以在本次的設(shè)計(jì)中，旋轉(zhuǎn)使用負(fù)壓泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)行駛清洗元件的確定。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，在負(fù)壓泵的工作狀態(tài)下，吸附的負(fù)壓吸附力為6-15N,按照吸附力的大小，選擇12V負(fù)壓泵，其型號(hào)為：70KPA，真空范圍：0-98.2kPa，流速：0-23LPM，頻率：50Hz，電機(jī)與泵描述，無(wú)油式旋轉(zhuǎn)泵，聲音：＜60dBa，工作周期：非連續(xù)性工作。3.2吸盤吸附驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算校核(1)計(jì)算玻璃幕清洗機(jī)器人傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)臂的轉(zhuǎn)到過(guò)程中的負(fù)載慣量J。已知玻璃幕清洗過(guò)程中的吸盤吸附在材料的選擇上采用的是304，可以通過(guò)材料的結(jié)構(gòu)性能確定其密度為：=7.810kg/cm，可以通過(guò)以下的計(jì)算式得:（2）計(jì)算涮盤安裝底座的工作轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小JJ=0.7810DL=0.7810(6.6-3)8.2kg/cm=11.62kg/cm（3）折算到玻璃幕清洗機(jī)器人在電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)過(guò)程中的軸上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)的慣量大小計(jì)算為,可以知道已知玻璃幕清洗機(jī)器人在執(zhí)行工作的情況下，其工作臺(tái)安裝底座及負(fù)壓吸附機(jī)器人的總質(zhì)量要求為m=5kg，所以在電動(dòng)機(jī)的參數(shù)確定后，計(jì)算每轉(zhuǎn)一圈的軸向移動(dòng)的行程，L=1.25cm，通過(guò)以下的計(jì)算式可以得：(4)所以加在電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)軸上的工作負(fù)載的總量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：=++J=(21.43+11.62+9.95)=4.3(5)玻璃幕清洗機(jī)器人的吸盤吸附的旋轉(zhuǎn)工作中的負(fù)載力矩大小的計(jì)算T：可以根據(jù)玻璃幕清洗機(jī)器人的吸盤吸附在轉(zhuǎn)臂過(guò)程的軸向負(fù)載的大小為F=F=2.969N,則電動(dòng)機(jī)在工作中每轉(zhuǎn)一圈的時(shí)候，機(jī)器人的回轉(zhuǎn)吸盤吸附執(zhí)行部件在軸向上移動(dòng)的距離為L(zhǎng)=125mm=0.125m,可以進(jìn)行進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)工作中的總效率的計(jì)算η=0.90，由式得：T===0.648Nm(6)計(jì)算玻璃幕清洗過(guò)程中的摩擦負(fù)載力矩的大小T：已知在不旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力（即為空載時(shí)的驅(qū)動(dòng)臂摩擦力）F=15.75N，由上述計(jì)算可得：T==Nm=2.79Nm3.3機(jī)器人絲桿計(jì)算（1）計(jì)算玻璃幕清洗機(jī)器人的負(fù)壓吸附機(jī)器人上的絲桿的旋轉(zhuǎn)力大小根據(jù)電機(jī)的選擇大小進(jìn)行功率的確定為：=0.18kw，可以進(jìn)行對(duì)負(fù)壓吸附絲桿的工作中玻璃幕清洗時(shí)候的最大力矩進(jìn)行負(fù)壓吸附轉(zhuǎn)速的計(jì)算為n=30r/min，絲桿的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示3-2所示：圖3-2：絲桿結(jié)構(gòu)圖可以根據(jù)電機(jī)的選擇和玻璃幕清洗過(guò)程中的最大扭矩進(jìn)行機(jī)器人負(fù)壓吸附中的速度計(jì)算為：可以選取玻璃幕清洗機(jī)器人負(fù)壓吸附中的傳遞機(jī)械工作的效率為：，可以計(jì)算出旋轉(zhuǎn)力的大小為：（2）計(jì)算玻璃幕清洗機(jī)器人在兩個(gè)負(fù)壓吸附連桿傳動(dòng)上的負(fù)壓吸附力的大?。嚎v向的負(fù)壓吸附力為Y,以及橫向的工作的負(fù)壓吸附力為X，可以分別計(jì)算出其大小為：3.4機(jī)器人絲桿載荷的校驗(yàn)可以根據(jù)傳動(dòng)過(guò)程中的絲桿的傳動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速的大小，進(jìn)行絲桿長(zhǎng)度尺寸的計(jì)算，長(zhǎng)度=217mm。查閱文獻(xiàn)可以選取彈性模量的大小為：E=MPa，絲桿的選擇設(shè)計(jì)上的材料選擇為40Cr材質(zhì)，其密度N/，金屬在空氣中的重力加速度的大小為9.8，使用中的安全系數(shù)的大小為：=0.8。由查看文獻(xiàn)查得：。玻璃幕清洗機(jī)器人的負(fù)壓吸附絲桿的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最小慣性的力矩為：玻璃幕清洗機(jī)器人的負(fù)壓吸附絲桿工作中的最小的截面積的大小為：所以在玻璃幕清洗機(jī)器人的負(fù)壓吸附絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)上。根據(jù)以上的計(jì)算內(nèi)容，可以計(jì)算得：r/min=107.3r/min通過(guò)以上的計(jì)算和分析，在本次的玻璃幕清洗機(jī)器人的負(fù)壓吸附絲桿的轉(zhuǎn)速的鍛造上，根據(jù)計(jì)算的理論值為107.3r/min，設(shè)計(jì)碎塊的轉(zhuǎn)速不得超過(guò)150r/min，所以本次絲桿傳動(dòng)的最大轉(zhuǎn)速選擇為120r/min可視為最佳。3.5齒輪傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)根據(jù)估計(jì)速度m/s,采用8級(jí)精度齒輪。一般齒輪的選擇材料中，使用的是40Cr進(jìn)行表面高頻淬火進(jìn)行使用，整體進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，因此其；分度圓上設(shè)計(jì)的壓力角的大小為；對(duì)于正常齒來(lái)說(shuō)，齒頂高的設(shè)計(jì)的系數(shù)為，齒輪頂隙的系數(shù)設(shè)計(jì)選擇為。3.5.2計(jì)算齒輪的許用應(yīng)力的大小玻璃幕清洗機(jī)器人主動(dòng)輪和玻璃幕清洗機(jī)器人從動(dòng)輪齒面硬度為230HBS和170HBS，并查圖得，=570Mpa,=520Mpa,查圖得，=1.0，=1.14,=1.0,=1.0,=1.0,=0.92,=1.0。3.5.3按玻璃幕清洗機(jī)器人齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距玻璃幕清洗機(jī)器人小齒輪轉(zhuǎn)距：初取，?。翰楸淼茫_定玻璃幕清洗機(jī)器人傳動(dòng)齒輪的中心距：取a=95mm估計(jì)模數(shù)：m=(0.007～0.02)a=(0.007～0.02)×155=1.085～3.1mm,取m=3mm.各輪齒數(shù)：取玻璃幕清洗機(jī)器人齒輪傳動(dòng)實(shí)際傳動(dòng)比：玻璃幕清洗機(jī)器人齒輪傳動(dòng)比誤差：玻璃幕清洗機(jī)器人齒輪許用分度圓直徑：則可以確定本次設(shè)計(jì)的玻璃幕清洗機(jī)器人齒輪選擇8級(jí)精度的齒輪合適。3.5.4驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度因玻璃幕清洗機(jī)器人齒輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，查表，，由于玻璃幕清洗機(jī)器人齒輪傳動(dòng)的速度v=3.17m/s,8級(jí)精度齒輪，查圖得，軸上軸承不對(duì)稱分布，且，查圖得，齒寬b=。取b=54mm,。查表得載荷系數(shù)計(jì)算玻璃幕清洗機(jī)器人齒輪端面和縱向重合度：由查圖得，，取u=2.7=1.58MP所以通過(guò)以上的設(shè)計(jì)和計(jì)算的內(nèi)容，對(duì)玻璃幕清洗機(jī)器人齒輪進(jìn)行校核設(shè)計(jì)，可以確定本次設(shè)計(jì)的玻璃幕清洗機(jī)器人齒輪選擇的參數(shù)和設(shè)計(jì)的內(nèi)容在使用上是可行的。齒輪組的結(jié)構(gòu)形式如下圖3-3所示：圖3-3：齒輪組傳動(dòng)系統(tǒng)

總結(jié)本文通過(guò)對(duì)玻璃幕清洗機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成玻璃幕清洗機(jī)器人的安裝底座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)方式的選擇，吸盤吸附傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)，負(fù)壓吸附機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和電機(jī)的選擇。完成玻璃幕清洗機(jī)器人的相關(guān)設(shè)計(jì)的計(jì)算和分析。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，確實(shí)是一個(gè)比較累的過(guò)程，但是在解決了遇到的問(wèn)題后，收獲的很多都是成就感，在這次的設(shè)計(jì)過(guò)程中，也是自己在四年以來(lái)的一次對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用的過(guò)程，同時(shí)讓自己在整個(gè)過(guò)程中不斷的成長(zhǎng)，更好的為畢業(yè)后的工作做準(zhǔn)備，培養(yǎng)了自己在獨(dú)立自主未來(lái)事情上的信心，提升獨(dú)立能力。謝辭參考文獻(xiàn)[1]聞邦椿,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M],北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.[2]盧秉恒,機(jī)械制造基礎(chǔ)[M],北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.[3]呂庸厚，沈愛(ài)紅,組合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新[M],北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.[4]姚云英,公差配合與測(cè)量技術(shù)[M],北京:機(jī)械工業(yè)出版社