【正文】 直相交管道情況。軸承內(nèi)部派生軸向力S=eR，其中e為判斷系數(shù)，其值有的大小來確定，先估取e=，則有： 因為,所以軸承1“放松”，軸承2“壓緊” 因此 求得，代入公式在此計算得：同理由軸向載荷判斷比較知軸承1“放松” 、軸承2“壓緊”，故有： (3) 計算軸承的當量動載荷P1和P2 因為 查表得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為： 軸承1 , 。對輸出軸進行受力分析， 輸出軸受力分析其中： 由于齒輪6和齒輪7為通過軸承空套在軸上，因此其切向力和對軸的彎矩不產(chǎn)生影響，只需考慮徑向力和。大齒輪的轉(zhuǎn)速，則總傳動比因此可以分配傳動比為：齒輪級：4；蝸輪級：.機械手臂其他電機的計算類似，計算結(jié)果如下表35：表35大臂Z向和X向旋轉(zhuǎn)電機小臂Z旋轉(zhuǎn)電機手腕電機刷子旋轉(zhuǎn)電機型 號....額定功率P（W）18減速電壓V（v）24272727減速機減速比i183010018額定輸出轉(zhuǎn)速n(r/min)108361 傳動齒輪﹑蝸輪蝸桿的尺寸計算這部分齒輪和蝸輪蝸桿的計算步驟與行走載體的齒輪和蝸輪蝸桿傳動計算步驟相類似，這里只給出計算結(jié)果如下表36和37表36 齒輪 蝸輪蝸桿 齒輪Z1872 2 24 分度圓直徑d 18 72 14 48 模數(shù)m 1 1 2 2 表37 齒輪 蝸輪蝸桿 齒輪Z19 57 2 28 分度圓直徑d 19 57 10 35 模數(shù)m 1 1 軸的設(shè)計﹑計算和校核本設(shè)計中的軸大部分都是以心軸的形式存在的，即只承受彎矩而不承受扭矩，但輸出軸既承受彎矩也承受扭矩，因此這里只討論行走載體的輸出軸的設(shè)計校核過程。近似設(shè)計：把手臂看做均質(zhì)細長桿，其質(zhì)心位于手臂中心則大臂關(guān)節(jié)所承受的最大力矩為: 則大臂關(guān)節(jié)處的功率：電機所需輸出功率： 由于電機的額定轉(zhuǎn)速都很高，為了使結(jié)構(gòu)簡化，機械手的電機選用自帶減速機的電機。 電機的選擇及傳動比的分配機械手的自由度為4，故應該有4個關(guān)機電機。 啟動輔助元件和回路的選擇設(shè)計為實現(xiàn)汽缸的來回動作，氣動回路中必須有換向閥，這里的換向閥應為兩位三通換向閥，查閱手冊，選擇無錫市華通氣動制造有限公司生產(chǎn)的PC系列二位四通直動式電磁閥，其技術(shù)規(guī)格如下表34：表34型號工作介質(zhì)工作壓力/MPa額定流量/ 最高換向頻率/Hz允許泄漏量/工作壓力/VPC241/2潔凈壓縮空氣10110另外，在氣缸的使用中，安裝的氣源進口必須設(shè)置有氣源調(diào)節(jié)裝置，過濾器減壓閥油霧器，在市場中吧這三種裝置做成一個組合件，即三聯(lián)件，它在氣動系統(tǒng)中起著過濾、調(diào)壓及油霧的作用。 撐緊啟動系統(tǒng)的設(shè)計計算 氣缸的選擇機器人垂直上爬時，對其各輪子進行受力分析，： 機器人垂直上升輪子受力G為機器人自重，50Kg；G1為垂直攀爬載重，10Kg。選擇超越離合器時應該以計算出的車輪的扭矩Tw作為主要指標，同時還應該考慮蝸輪直徑和車軸的直徑。D． 演算初設(shè)參數(shù) 渦輪圓周速度原估計，選值，相符。由于，?。灰蜉d荷平穩(wěn)， 取；則載荷系數(shù) =。根據(jù)同樣的計算步驟可以計算出該傳動方案中其他齒輪的各參數(shù)，現(xiàn)將計算結(jié)果列表如下表32：表32 齒數(shù)Z20562056205622701958分度圓直徑d（mm）205620562056齒寬B（mm）1210121012107597模數(shù)m(mm)111111 后萬向輪傳動計算1）電機的選擇A．電機類型的選擇由于傳動性質(zhì)與左右兩驅(qū)動輪傳動性質(zhì)相同，因此這里的電機仍選用直流伺服電機C． 選擇電機的容量輪子的直徑選為70mm，即D=70mm，R=35mm。 齒根彎曲疲勞強度設(shè)計公式如下： 確定式中各項數(shù)值。通過查閱設(shè)計手冊，本級齒輪材料選用聚碳酸脂（PC），其抗彎強度為 130 MPa，齒面硬度 45～50HRC。水平行走時平均分配傳動比，即：則垂直行走時的傳動比，其中，分別為齒輪7，8和齒輪9，10 的傳動比。 式中：為軸承的傳動效率，； 為齒輪嚙合效率，； 為離合器效率，.故有： =則有： ② 機器垂直行走機器垂直上爬時除了機器自重外還加上電纜等垂直攀爬載重 10kg，故總重量為40kg。B． 選擇電機的容量根據(jù)同類產(chǎn)品估計機器的重量為 30Kg ，g 取 ，則 G=30=294N。刷子依靠機器人的前進后退來實現(xiàn)移動。4 自由度機械手的自由度分配方案很多，在進行本環(huán)節(jié)的設(shè)計時，：該方案機械手可以像人的手臂那樣通過大臂和小臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)手爪（對本設(shè)計是刷子）的移動來進行工作，而機器人本體可以靜止。2) 氣動撐緊 由壓縮空氣驅(qū)動氣缸提供動力，考慮理由是在所有的驅(qū)動方式中，氣壓驅(qū)動操作簡單、成本低、易于編程，并且氣動能很容易地保持輸出壓力不變。 在電機作為動力源的前提下，傳動方案又有兩種：A） 絲杠螺母傳動 ： 絲桿螺母傳動輪子固定在螺母上，電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，使得螺母連同輪子往上移動實現(xiàn)撐緊。 在查閱了大量資料之后同時考慮到機器人的水平行走速度和垂直行走速度，經(jīng)過反復的計算，： 驅(qū)動輪傳動方案圖Z7與 Z 10為制造有半牙嵌離合器的齒輪。綜合考慮上面的方案，結(jié)合本設(shè)計要求，本設(shè)計選用兩輪獨立驅(qū)動方式的移動載體。 ODV 的提出就是為了實現(xiàn)機器人任意方向的運動而開發(fā)的，它的移動機構(gòu)具有原地改變方向或以一定姿態(tài)角度移動等多種功能。它的缺點是當遇到溝槽使得左右兩驅(qū)動輪被架空時，由于驅(qū)動輪不著地不能產(chǎn)生動力，這樣的話整個機器人便不能移動了。因此，本設(shè)計采用四輪機構(gòu)的移動載體。按照車輪數(shù)目的不同，輪式載體可分為單輪至四輪及五輪以上等幾種。管道清潔機器人的清掃原理：(1) 使用機器人進行風管內(nèi)部檢查；(2) 采用氣囊封堵風口；(3) 機器人清掃風管內(nèi)壁；(4) 使用集塵凈化器吸收風管內(nèi)的菌團和雜質(zhì)； (5) 監(jiān)視器觀察風管內(nèi)壁的清洗效果，并錄像備案；(6) 恢復風口和工作區(qū)域。在實際的空調(diào)通風管道中，使用方管比圓管要多，原因是方管在制作時高度比寬度小，所占去的高度比圓管要少， 并且方管安裝方便，所以方管使用比例大。 機器人的工作管道截面面積小，同時機器人的垂直上爬是依靠摩擦力實現(xiàn)的，這對整機的空間尺寸大小和自身重量提出了嚴格限制。因此，怎樣使中央空調(diào)管道清潔設(shè)備具有能攀爬垂直管道的能力并具有良好的轉(zhuǎn)彎能力是該產(chǎn)品設(shè)計的一個重點也是難點。 設(shè)計的重點與難點本次設(shè)計主要由三大主要部分的設(shè)計構(gòu)成：（1）移動載體的設(shè)計，（2）撐緊裝置的設(shè)計，（3）機械手的設(shè)計。所以我國目前許多地區(qū)的中央空調(diào)通風管道清洗市場是一片空白！從國外方面來說，雖然國外廠家的機器人性能成熟，但是它是根據(jù)自身的中央空調(diào)風道的而制造的，但國外的中央空調(diào)風道是標準和規(guī)范的，而我國的中央空調(diào)風道是根據(jù)建筑面積設(shè)計安裝的，各個風道不盡相同，生產(chǎn)規(guī)格統(tǒng)一程度較低，各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品規(guī)格不盡相同，屬非標產(chǎn)品。但是,包括以上所敘述的設(shè)備在內(nèi), 目前國內(nèi)研制出來的中央空調(diào)管道清潔設(shè)備還僅限于水平管道或有小坡度管道的清洗,至今還沒有發(fā)現(xiàn)可用于垂直管道清洗的中央空調(diào)管道清潔設(shè)備。中國科學院蘭州分院科研人員研制成功的清潔機器人樣機是根據(jù)400毫米400毫米和500毫米500毫米空調(diào)通風管道設(shè)計的，具有在管道中行走、對管道內(nèi)污染情況進行觀察和對污染物進行清潔的功能。該機器人和家用的吸塵器差不多大小，四個腳上有四條履帶，能夠在9厘米高的臺階上下。該規(guī)范對場所的空調(diào)系統(tǒng)衛(wèi)生提出了檢測標準，并規(guī)定公共場所要定期更換或清洗空調(diào)通風系統(tǒng)的過濾器（網(wǎng)）、冷卻塔等?？照{(diào)管道機器人應具備的功能有清掃管道灰塵、噴灑消毒藥水、攜帶CCD攝像機和傳感器單元等，因此機器人必須擁有的“器官”有移動載體、安裝清洗工具的部件、CCD攝像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、操縱控制系統(tǒng)和其他一些輔助設(shè)備等。目前在所有發(fā)達國家無一例外地實施了中央空調(diào)的清洗。本設(shè)計要求達到的指標：可清潔水平、垂直管道；水平最高行進速度：1m/s；垂直攀爬速度：100mm/s；垂直攀爬載重：10kg；回轉(zhuǎn)半徑：0；機械手自由度：4；監(jiān)視器回轉(zhuǎn)速度：2度/秒；監(jiān)視器水平回轉(zhuǎn)范圍：360176?？趶叫?、長度長的管道不僅人無法進去檢查，而且清掃起來也不容易。 因此，加強中央空調(diào)通風管道的清洗，消除病毒的污染源，必須要求從事中央空調(diào)清洗的專業(yè)隊伍技術(shù)先進，設(shè)備精良，這使管道清掃機器人步入了歷史舞臺?？茖W家曾做過一項對比實驗：開空調(diào)1小時后，室內(nèi)空氣中細菌的含量是不開空調(diào)房間內(nèi)的3—4倍。這種設(shè)計會在凝結(jié)水盤內(nèi)形成高濕環(huán)境，如果施工不當或設(shè)計不周，甚至會造成凝結(jié)水聚積?，F(xiàn)代建筑為滿足舒適性和工藝性兩方面越來越高的要求，普遍引入了空調(diào)系統(tǒng)，但是隨著各種合成建材的使用、現(xiàn)代辦公設(shè)備如計算機等的普及、建筑密閉性的提高、運行管理水平的 局限以及為了節(jié)能或降低造價而盡可能減小新風量等原因，使室內(nèi)產(chǎn)生的有害氣體和生物污染物得不到合理稀釋和置換。376. 總結(jié)與展望35 管道機器人在水平直角彎管的通過性分析26 機械手的具體設(shè)計計算11 關(guān)節(jié)傳動方案設(shè)計9 機械手方案設(shè)計6 傳動方案的設(shè)計6 總體方案設(shè)計5 機器人移動載體方案設(shè)計542 機器人的設(shè)計2 市場需求預測1 國外、國內(nèi)研究概況 pipe。本次設(shè)計分為三個部分：移動載體的設(shè)計﹑撐緊裝置的設(shè)計﹑機械手的設(shè)計。草圖上需對所有零件的外形及尺寸進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計。已知主要零檢索瘦的工程再喝的大小和特性，既可做零、部件的初步設(shè)計。然后做運動學計算，從而確定個運動構(gòu)件的運動參數(shù)（參數(shù)、速度、加速度等）。工作原理：將清潔車放入中央空調(diào)通風管道內(nèi)，并將負壓吸塵管管頭插入通風管道內(nèi)，再用氣墊將管道兩頭封閉，然后選擇手動開關(guān)，通過開關(guān)控制電路和控制電纜控制清潔車的行走、清潔刷的工作以及攝像頭轉(zhuǎn)向。中央空調(diào)通風管道大多采用扁平矩形截面 ,管道高度范圍相當大 ,最扁平 的管道高度僅 150 mm 左右。由于管道有矩形管和圓管之分，所以可更換相應的清洗矩形管和圓管的清潔刷；3）裝有CCD攝像頭及照明燈，用于探測管道內(nèi)的狀況，這在人所不能到達的管道內(nèi)部是必不可少的；4）由于管道機器人還不可能達到完全自主清潔，故采用線控方式，由操作人員在管道外進行操作。但高樓內(nèi)空調(diào)管道縱橫交錯、管路復雜，有大口徑的總管和小口徑的支管，管道截面有矩形管和圓形管，不同管徑和不同形狀的管道之間構(gòu)成有階梯接口、錐形接口、圓弧彎道、“L”直角彎道、“T”或“Y”岔道等規(guī)格繁多，非人力所能及，而且人爬進管道清洗也不符合勞動衛(wèi)生規(guī)范。人長期呆在空調(diào)房里，就會患空調(diào)綜合癥（頭暈、乏力，免疫力下降，俗稱空調(diào)病），還容易感染皮膚病。2.“實際完成情況”和“檢查人簽名”由教師用筆填寫，其余各項均要求打印，打印字體和字號按照《武漢紡織大學畢業(yè)設(shè)計（論文）規(guī)范》執(zhí)行。并用CAD畫出工程圖。并完成開題報告。三、畢業(yè)設(shè)計（論文）主要參數(shù)及主要參考資料主要參數(shù)：機器人車體長為501mm，寬438mm，高為294mm，車體加上機械手附帶毛刷總長為1281mm；：1m/s；垂直攀爬速度：100mm/s；垂直攀爬載重：10kg；回轉(zhuǎn)半徑：0；機械手自由度：4；監(jiān)視器回轉(zhuǎn)速度：2度/秒；監(jiān)視器水平回轉(zhuǎn)范圍：360176。論文要求：《武漢科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文）格式模板》要求書寫。本課題訓練內(nèi)容：1. 移動載體的設(shè)計﹑撐緊裝置的設(shè)計﹑機械手的設(shè)計2. 零件設(shè)計計算以及強度校核3. 對機器人在轉(zhuǎn)彎時的通過性進行了分析二、設(shè)計（論文）任務(wù)和要求（包括說明書、論文、譯文、計算程序、圖紙、作品等數(shù)量和質(zhì)量等具體要求）論文任務(wù)： 針對矩形的空調(diào)管道設(shè)計管道清潔機器人。2與輔