【正文】 21 A．電機(jī)類型的選擇 由于傳動(dòng)性質(zhì)與左右兩驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)性質(zhì)相同，因此這里的電機(jī)仍選用直流伺服電機(jī) C． 選擇電機(jī)的容量 輪子的直徑選為 70mm，即 D=70mm， R=35mm，此時(shí)移動(dòng)速度設(shè)為 。 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 設(shè)計(jì)公式如下： 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 ? ?1212 g F a Sad PK T Y YYmZ ????? ???? 確定式中各項(xiàng)數(shù)值 。通過(guò)查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)，本級(jí)齒輪材料選用聚碳酸脂（ PC），其抗彎強(qiáng)度為 130 MPa，齒面硬度 45～ 50HRC。 36( )IdP P W?? 3 6 0 .9 9 0 .9 7 3 4 .5 7IIP ? ? ? ? （ W ） 34 .5 7 0. 99 0. 97 33 .2 ( )IIIPW? ? ? ? 33 .2 0. 99 0. 97 31 .8 8 ( )IV ? ? ? ? ( )VPW? ? ? ? 30 .6 0. 99 0. 97 29 .4 ( )VI ? ? ? ? ③ 各軸轉(zhuǎn)矩 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 由以上計(jì)算可以看出 ,機(jī)器人垂直行走時(shí)各軸的功率均比水平行走各軸功率大 ,故計(jì)算各軸扭矩時(shí)應(yīng)以垂直行走時(shí)的功率計(jì)算 .: I軸（電機(jī)軸）： 339。 3 6 ( )0 .8 1 7dPW?? 由于單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比范圍為 1~5，則有： 水平行走總傳動(dòng)比： 331 5 1 125? ? ? ,電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍： (1125)=(r/min) 垂直行走總傳動(dòng)比： 551 5 1 15625? ? ? ，電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍： 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 (115625)=(r/min) 查手冊(cè)選直流伺服電機(jī) Д П 40 － 40，其額定功率 Ped=40W，額定轉(zhuǎn)速n=3000r/min 其技術(shù)參數(shù)如下表 1 表 21 型 號(hào) 額定功率 W 額定力矩Nm 額定轉(zhuǎn)速 min1 額定電流 A 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 105kg Wd PP ?? 其中： 39。 機(jī)器垂直上爬的理論功率 39。 ① 機(jī)器水平行走 機(jī)器水平行走時(shí)分配到每個(gè)輪子上的載荷為： F= 11 2 9 4 7 3 .544GN? ? ? 對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行受力分析如 圖 ： 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 圖 驅(qū)動(dòng)輪受力 其中： Mf為滾動(dòng)摩阻， Mf= F?? N 按照實(shí)心橡膠輪胎在優(yōu)質(zhì)路上時(shí)取 ? =1mm，則： Mf= F?? N=1 =（ N 關(guān)節(jié)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 查閱了有關(guān)專業(yè)資料后確定本設(shè)計(jì)機(jī)械手關(guān)節(jié)采用 “ 齒輪式機(jī)器人關(guān)節(jié) ” ，其結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單。但該方案只能實(shí)現(xiàn)刷子的平動(dòng)，不能很好地適應(yīng)有傾斜面情況的清洗。 考慮方案如 圖 ： 圖 氣壓驅(qū)動(dòng) 由于氣缸的活塞要求直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)同時(shí)又要有輕微的圓弧擺動(dòng)，因此氣缸的武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 安裝方式為單耳尾座式。這個(gè)方案的缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，增加了載重。機(jī)器人水平行進(jìn)時(shí)，其速度較高，武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 牙嵌離合器嚙合，傳力路線為：電機(jī) — 齒輪 Z1 — 齒輪 Z 2— 齒輪 Z 3— 齒輪 Z 4—齒輪 Z5— 齒輪 Z6 — 齒輪 Z7 — 齒輪 Z10 — 車輪；機(jī)器人垂直行走時(shí)速度較低，牙嵌離合器脫離嚙合，傳力路線為：電機(jī) — 齒輪 Z1 — 齒輪 Z 2— 齒輪 Z 3— 齒輪 Z 4—齒輪 Z5— 齒輪 Z6 — 齒輪 Z7 — 齒輪 Z8 — 齒輪 Z9 — 齒輪 Z10 — 車輪。為了克服上述所提到的該機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，可以在后萬(wàn)向輪中安裝一應(yīng)急電機(jī)，同時(shí)在輪軸中安裝一超越離合器，機(jī)器人正常時(shí)應(yīng)急電機(jī)不工作，超越離合器處于超越狀態(tài)，當(dāng)遇到左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪被架空時(shí)，超越離合器處于嚙合狀態(tài)，應(yīng)急電機(jī)工作。這種 ODV 結(jié)構(gòu)需要有轉(zhuǎn)向操舵機(jī)構(gòu)和多個(gè)離合器，因此，雖然其性能很優(yōu)越，但機(jī)構(gòu)很 復(fù)雜，并不適合本設(shè)計(jì)對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求。 2) 汽車車輪配置方式 如 圖 所示： 圖 車輪配置方式 兩個(gè)操舵輪需要同一個(gè)操舵機(jī)構(gòu)來(lái)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向，此外后輪配有差動(dòng)齒輪裝置，增加了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性。 典型的四輪移動(dòng)機(jī)構(gòu)有如下幾種： 1) 兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方式 如下圖 所示： 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 圖 驅(qū)動(dòng)方式圖 前后兩個(gè)為輔助輪（萬(wàn)向輪），左右兩輪為獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪，其自轉(zhuǎn)中心與車體中心重合。其中單輪與兩輪主要是用來(lái)進(jìn)行直立穩(wěn)定移動(dòng)控制問(wèn)題的基礎(chǔ)研究，而不是著眼于機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)用化問(wèn)題。 如圖 所示： 圖 中央空調(diào)通風(fēng)管道清洗示意圖 機(jī)器人 移動(dòng)載體方案設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì) 機(jī)器人移動(dòng)載體的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一 如果僅限于地面移動(dòng)，機(jī)器人的移動(dòng)載體形式有車輪形、履帶形、腿腳形、軀干形等四種形態(tài)。 由于加工、使用等原因，實(shí)際使用的管道并不一定時(shí)理想 的幾何體，履帶、 管道 均有一定的彈性，在重力、外界擠壓等力的作用下會(huì)產(chǎn)生變形。這要求機(jī)器人的各部件空間尺寸要盡量地小、質(zhì)量要盡量地輕。壓緊裝置和機(jī)械手的設(shè)計(jì)也是該課題的重點(diǎn)。 對(duì)于管道機(jī)器人，移動(dòng)載體的設(shè)計(jì)是一個(gè)重武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 點(diǎn)。使得國(guó)外進(jìn)口的清洗設(shè)備對(duì)于國(guó)內(nèi)很多中央空調(diào)來(lái)說(shuō)并不適用，很大一部分不能對(duì)我國(guó)中央空調(diào)風(fēng)道產(chǎn)生作用。 市場(chǎng)需求預(yù)測(cè) 據(jù)介紹我國(guó)有超過(guò) 500 萬(wàn)個(gè)各類中央空調(diào)需清洗保養(yǎng)，而且每年正在以 10%的速度遞增，而這些中央空調(diào)大部分運(yùn)行了 20 年以上卻從未清洗。中國(guó)科學(xué)院蘭州分院科技合作處工作人員介紹，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的這種清潔機(jī)器人具有在管道內(nèi)前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎 等 功能 ， 行走速度在每分鐘 米到 1米之間；清潔系統(tǒng)主要是安裝在機(jī)器人上、可在管道外部控制的清潔動(dòng)力刷；電纜長(zhǎng)度超過(guò) 30 米，不易損害，能武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 夠滿足基本需要。它最大的本領(lǐng)就是能順暢自如地爬到中央空調(diào)的各個(gè)角落，甚至到 各種形狀的通風(fēng)管道中清掃管道中 的垃圾 ，并且通過(guò)視頻系統(tǒng)消除各個(gè)角落里的細(xì)菌、病毒，噴涂各種消毒液。在頒布《公共場(chǎng)所中央空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》后，我國(guó)的中央空調(diào)風(fēng)管清洗市場(chǎng)迅速升溫，全國(guó)各科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)單位紛紛投入到中央空調(diào)風(fēng)管清洗設(shè)備的研制，并取得了很好的成果。 我國(guó)對(duì)中央空調(diào)風(fēng)管清洗的重要性認(rèn)識(shí)比較晚，對(duì)中央空調(diào)風(fēng)管設(shè)備的研制起步也比較晚。風(fēng)管清洗在國(guó)外是一個(gè)比較成熟的市場(chǎng)，氣清洗機(jī)器人設(shè)備的研究和開發(fā)業(yè)相應(yīng)地比較成熟。；監(jiān)視器俯仰回轉(zhuǎn)范圍： 240 度；供電方式：電纜；具備自動(dòng)故障和報(bào)警功能。因此，管道清掃機(jī)器人的出現(xiàn)是一種必然的趨勢(shì)。 國(guó)外從 20世紀(jì) 70年代末 80 年代初開始重視中央空調(diào)的風(fēng)道清洗，同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)、傳感器、現(xiàn)代控制理論和技術(shù)的發(fā)展 ，為管道機(jī)器人的研究應(yīng)用提供了技術(shù)保證。城市“大樓病”的諸多病因中，中央空調(diào)常常是罪魁禍?zhǔn)住Ｒ坏┦彝饪諝庵兄虏∥⑸锿ㄟ^(guò)新風(fēng)入口由灰塵帶入，或者室內(nèi)空氣中的致病微生物從回風(fēng)口盤旋而上，就會(huì)粘附在盤管上，沉降在凝結(jié)水盤中。 C02含量升高，有害細(xì)菌繁生，致使空氣品質(zhì)劣化，出現(xiàn)各種呼吸道疾病癥狀，表現(xiàn)如困倦、乏力、胸悶、精神恍惚、過(guò)敏、工作效率下降等 。 35 管道機(jī)器人在矩形管水平圓弧形彎頭的通過(guò)性分析 29 軸承的壽命 計(jì)算 28 軸的設(shè)計(jì)﹑計(jì)算和校核 27 電機(jī)的選擇及傳動(dòng)比的分配 25 氣缸的選擇 12 移動(dòng)載體傳動(dòng)計(jì)算 mechanism design。在移動(dòng)機(jī)構(gòu)中采用車輪式，并且在車體前后設(shè)置了萬(wàn)向輪，從而使機(jī)器人在管道中有更好的運(yùn)動(dòng)能力。在此步驟中需很好的協(xié)調(diào)各零件的結(jié)構(gòu)及尺寸，全面地考慮所設(shè)計(jì)的零、部件的結(jié)構(gòu)工藝性，使全部零件有最合理的構(gòu)型。設(shè)計(jì)所依據(jù)的工作能力準(zhǔn)則，通過(guò)計(jì)算或類比，即可決定零、部件的基本尺寸。 3） 機(jī) 器的動(dòng)力學(xué)計(jì)算。其工作過(guò)程是：選擇手動(dòng)開關(guān)是清潔車上的攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)將管道內(nèi)壁的結(jié)垢情況及清掃狀況攝下并在顯示器上顯示出來(lái)，操作人員根據(jù)顯示情況及清掃狀況用手動(dòng)開關(guān)操縱清掃車的運(yùn)動(dòng)，并控制清潔刷旋轉(zhuǎn)，將污垢從管壁上掃下再通過(guò)與氣泵連接的負(fù)氣吸塵管吸走。 因此管道清洗機(jī)器人設(shè)計(jì)指標(biāo)確定為矩形管高度各項(xiàng)技術(shù)性能均 150～ 650 mm。 研究?jī)?nèi) 容 、研究方法、研究手段 空調(diào)管道清洗機(jī)器人應(yīng)具備清掃管道、噴射清洗 氣霧或消毒藥水或直接進(jìn)行吸塵、攜帶攝像機(jī)和傳感器檢測(cè)管道內(nèi)狀況的功能。 所屬領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r 目前，國(guó) 外的管道清洗機(jī)器人已形成產(chǎn)業(yè)化。因此清洗空調(diào)可保護(hù)壓縮機(jī)，延長(zhǎng)使用壽命，降低能耗，改善制冷效果。 20xx年，國(guó)家質(zhì)檢總局發(fā)布了《空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗規(guī)范》，衛(wèi)生部頒布了《公共場(chǎng)所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》； 20xx 年，建設(shè)部與國(guó)家 質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布了有關(guān)《空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)范》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)； 20xx 年 3 月 1 日，衛(wèi)生部頒布了《公共場(chǎng)所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生管理辦法》。并根據(jù)學(xué)校對(duì)論文要求的格式對(duì)自己的論文進(jìn)行規(guī)范，準(zhǔn)備答辯。 5 部件裝配草圖及總裝配草圖的設(shè)計(jì)。 主要參考資料： [1] GB/T 1921020xx．空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗規(guī)范 [S]．中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化， 20xx， (9):6667 [2] 甘小明，徐濱士，董世運(yùn)等．管道機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 [J]．機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用， 20xx， (6)： 510 [3] 龔振邦等編著．機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì) [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 1995 [4] 濮良貴，紀(jì)名剛等編著 .第 8版 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M].北京：高等教育出版社， 20xx [5] 孫桓，陳作模，葛文杰等編著 .第 7 版 .機(jī)械原理 [M].北京：高等教育出版社，20xx [6] 宋章軍，陳懇，楊向東等．通風(fēng)管道智能清污機(jī)器人 MDCRI 的研制與開發(fā)[J]．機(jī)器人， 20xx， 27(2)： 142146 [7] 韓曉明，車立新，謝霄鵬等．中央空調(diào)管道清掃機(jī)器人的設(shè)計(jì) [J]．機(jī)械，20xx， 32(1)： 3941 [8] 謝文彬，楊建國(guó)，李蓓智等．管道檢測(cè)機(jī)器人的研制 [J]．機(jī)械工程師， 20xx，(1)： 1618 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表 武漢紡織大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文）進(jìn)度表 序 號(hào) 起止日期 計(jì)劃完成內(nèi)容 實(shí)際完成情況 檢查人簽名 檢查日期 1 查找資料，熟悉被選課題及其相關(guān)內(nèi)容 ,預(yù)選出課題名稱。 ，硬件圖紙完備，程序清單作為附頁(yè)附在論文后，程序及電子文檔刻成光盤與報(bào)告同時(shí)上交。 中央空調(diào)管道清潔機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、課題訓(xùn)練 內(nèi)容 本課題 基于國(guó)內(nèi)外已經(jīng)取得的科研成果，針對(duì)中央空調(diào)矩形通風(fēng)管道系統(tǒng)的特點(diǎn)作了深入的分析和論證，在查閱和掌握大 量有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)矩形的空調(diào)管道提出了管道機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。 。；監(jiān)視器俯仰回轉(zhuǎn)范圍： 240 度 。 3 畢業(yè)設(shè)計(jì) 開題答辯 4 進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)零件的工作能力設(shè)計(jì)確定零部件的基本尺寸。 6 開始寫論文并翻譯一篇英文文獻(xiàn) 7 對(duì)論文中不合理的地方進(jìn)行修改。 武漢紡織大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課題名稱 中央空調(diào)管道清潔機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 院系名 稱 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)設(shè) 062 學(xué)生姓名 潘宏偉 課題 意義 近幾年來(lái)，中央空調(diào)不定期清洗的巨大危害已經(jīng)引起了決策部門的關(guān)注。另外空調(diào)在無(wú)數(shù)次的重復(fù)運(yùn)行中，空氣中夾雜的大量塵埃和液態(tài)煙霧就會(huì)層層包裹散熱片，并嚴(yán)重堵塞散熱片之間微小空隙，影響散熱片的散熱，從而導(dǎo)致冷凝器壓力升高，壓縮機(jī)馬達(dá)電流增大，運(yùn)行時(shí)間成倍延長(zhǎng)，耗電量顯著增加。而用 管道機(jī)器人清洗通風(fēng)管道有著其他管道清洗方式不可比擬的優(yōu)勢(shì) ,管道清洗機(jī)器人不僅可以清洗 ,還可 以實(shí)時(shí)檢查清洗效果以及進(jìn)行管道探傷、噴涂、消毒 , 所以需采用專用的機(jī)器人進(jìn)行清洗和消毒。由于管道有矩形管和圓管之分，所以可更換相應(yīng)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(cè)管道內(nèi) 的狀況，這在人所不能到達(dá)的管