【正文】 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）◆ 由軟軸機(jī)提供的強(qiáng)大動(dòng)力（550 瓦）既保證了毛刷大扭矩、高轉(zhuǎn)速的工作要求，毛刷旋轉(zhuǎn)方向亦可隨時(shí)調(diào)整（清掃管道底面時(shí)毛刷可將較大的顆粒粉塵抽掃到前方，提高了清洗潔凈度） ?！?一機(jī)多能，清掃機(jī)器人前端裝配上垃圾清運(yùn)鏟，可以清理管道內(nèi)的塊狀物體，裝配上標(biāo)準(zhǔn)軟軸毛刷可方便地清掃圓形管道，裝配上氣鞭可以方便地對(duì)格柵式消聲孔板進(jìn)行清洗，裝配上氣溶膠噴霧裝置即可完成大截面管道全部空間的消毒工作。因此，中央空調(diào)清洗行業(yè)將成為中國(guó)一個(gè)新興的有著巨大潛力的發(fā)展行業(yè)，對(duì)中央空調(diào)清潔機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā)更是具有一定的社會(huì)價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。（3）設(shè)計(jì)原始參數(shù)：1）機(jī)器人可以在管道內(nèi)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、按一定的曲率半徑回轉(zhuǎn)及原地轉(zhuǎn)向等動(dòng)作。清掃工程中，兩導(dǎo)向輪分別以大小相同，方向相反的速度旋轉(zhuǎn)（其中左導(dǎo)向輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右導(dǎo)向輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)） ，其旋轉(zhuǎn)速度比機(jī)器人前進(jìn)速度略大。旋轉(zhuǎn)刷頭可拆卸并且有不同的材料和尺寸系列,整個(gè)裝置可以進(jìn)行俯仰調(diào)整,從而保證在管道都能徹底清掃到管道的邊角和頂部。鋼刷適用于各種鋼管。此外通過(guò)記錄清掃過(guò)程，也可避免一些經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減小運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，并注意運(yùn)動(dòng)部件對(duì)轉(zhuǎn)軸的質(zhì)心裝配。 （可靠性原則）：機(jī)器人因機(jī)構(gòu)復(fù)雜、環(huán)節(jié)較多，可靠性問(wèn)題顯得尤為重要。僅有合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而無(wú)良好的工藝性，必然導(dǎo)致機(jī)器人性能的降低和成本的提高。相比較而言，方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活，但兩電機(jī)的速度差的控制不好把握，兩電機(jī)啟動(dòng)的同步度不好控制，而且對(duì)工作人員的技術(shù)要求較高，工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，機(jī)器人的自動(dòng)化程度較低；方案二采用導(dǎo)向輪系統(tǒng)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是個(gè)創(chuàng)新，提高了機(jī)器人的智能化，大大減輕了工作人員的工作量，只是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)系統(tǒng)稍微復(fù)雜一些。根據(jù)設(shè)計(jì)要求初步估計(jì)機(jī)器人小車的尺寸：長(zhǎng) 寬 高=?203? 電機(jī)的選擇（1）根據(jù)外形尺寸，估計(jì)機(jī)器人的總質(zhì)量 MM=箱體質(zhì)量+履帶機(jī)構(gòu)質(zhì)量+機(jī)器人驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)質(zhì)量+旋轉(zhuǎn)刷系統(tǒng)質(zhì)量+導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)質(zhì)量+傳輸線質(zhì)量+攝像頭系統(tǒng)質(zhì)量。電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)如下：輸出功率：P=20W；電壓：U=220V；頻率：f=50HZ；電流：I=；輸出轉(zhuǎn)速：20r/min；允許負(fù)載：F=5Nm外形尺寸如（圖 31）：機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 70X?5912315圖 31 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的外形尺寸 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)如下：初選車輪直徑 d=110mm，由車的前進(jìn)速度 ：2/()???則傳動(dòng)比： u= ?　 （1）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1）由選定的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)2）管道清潔機(jī)器人速度和扭矩不大，故選用 7 級(jí)精度（GB1009588）3）材料選擇：由參考書(shū) [1]表 101 選擇大小齒輪皆為 40Cr 調(diào)制淬火硬度為 241256HBS 或 4855HRC選用小齒輪數(shù) 和大齒輪數(shù)1Z2Z （）1u??124Z?.?機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）取 28Z?（2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由參考書(shū) [1]設(shè)計(jì)計(jì)算公式（109a）進(jìn)行試算，即 （）??311 )(2. HEdtt ZuTKd??????式中： ....小齒輪分度圓直徑；1td ….載荷系數(shù)；tK …..小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩；1T ….齒寬系數(shù)；d? …..傳動(dòng)比；u …彈性影響系數(shù)；EZ …接觸疲勞許用應(yīng)力。????⑦由參考書(shū) [1]圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， 1HNK2=， =⑧計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由參考書(shū) [1]式（1012）得 ??11lim1()/HNHKS??????1(.409)/???? 22li2 22）計(jì)算①計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值1td??H?=30()6t???②計(jì)算圓周速度 v 1/(60).1402/(10).34/tvdn ms?????③計(jì)算齒寬 b 已知 可得dt??.5b?④計(jì)算齒寬與齒高之比 ：已知模數(shù) ，齒高/h1//得： =15/=???/h⑤計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù) v=，7 級(jí)精度，由參考書(shū) [1]圖 108 查得動(dòng)載系數(shù) ?直齒輪，假設(shè) 。　?。?）計(jì)算幾何尺寸　　1）計(jì)算分度圓直徑：　　 ???　　 52　　2）計(jì)算中心距　　 )346(/)(21 ???　　3）計(jì)算齒輪寬度　　 ?bd?　　取 mB7,2?　?。?）演算：機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） NdTFt ??? ，合適。%8(??　　軸的具體尺寸設(shè)計(jì)見(jiàn)（圖 32） 。按第三強(qiáng)度理論計(jì)算應(yīng)力，其公式為 。mm? W 軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 mm ，計(jì)算公式見(jiàn)參考書(shū) [1]表 154? 3 對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，其值可按參考書(shū) [1]表 151 選用???1??機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）經(jīng)計(jì)算得 。根據(jù)軸徑選取型號(hào)：兩對(duì)型號(hào)為 100 的深溝球軸承。如左邊的導(dǎo)向輪碰到管道的左壁，則導(dǎo)向輪的切向摩擦力 F 向機(jī)器人中心偏移，簡(jiǎn)化成牽引力 F，及順時(shí)針的扭矩 M，迫使機(jī)器人右轉(zhuǎn)。最重要的是，設(shè)計(jì)的機(jī)器人質(zhì)量較輕，并且行進(jìn)速度不高。通過(guò)網(wǎng)上查詢并對(duì)它的輸出轉(zhuǎn)距，輸出轉(zhuǎn)速，以及安裝尺寸進(jìn)行比較，再次用北京臺(tái)立偉成機(jī)電有限公司的電機(jī)，型號(hào)為 2IK6AC。而所設(shè)計(jì)的減速電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為 50r/min，雖然傳遞功率并不大，但是由于轉(zhuǎn)速太低，帶所傳遞的力就很大，那么所選帶的型號(hào)就大，根數(shù)也多，所以也不合適。 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)為了減輕尺寸及重量，可以選擇軸的材料選用 40Cr。外圈與軸承孔過(guò)盈配合進(jìn)行軸向固定，軸向固定通過(guò)端蓋實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)刷頭有四種材料系列:尼龍刷、鋼刷、不銹鋼刷和銅刷。銅刷適用于材質(zhì)為有色金屬的管道。從而解決了以上的問(wèn)題。同時(shí)在支撐桿上鉆孔安裝鉸鏈會(huì)對(duì)桿產(chǎn)生削弱。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 41 所示：圖 41 旋轉(zhuǎn)刷系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 構(gòu)件的選擇 氣動(dòng)馬達(dá)的選擇氣動(dòng)馬達(dá)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)的原動(dòng)機(jī)，它是采用壓縮氣體的膨脹作用，把壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力裝置。（2）能夠正轉(zhuǎn)也能反轉(zhuǎn)。葉片式氣馬達(dá)可在一轉(zhuǎn)半的時(shí)間內(nèi)升至全速；活塞式氣馬達(dá)可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)升至全速。 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （4）有過(guò)載保護(hù)作用，不會(huì)因過(guò)載而發(fā)生故障。起動(dòng)、停止均迅速。功率小至幾百瓦，大至幾萬(wàn)瓦；轉(zhuǎn)速可從零一直到每分鐘萬(wàn)轉(zhuǎn)。 因?yàn)闅鈩?dòng)馬達(dá)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，使用氣動(dòng)馬達(dá)可以使機(jī)器人旋轉(zhuǎn)刷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，經(jīng)過(guò)選擇比較，我決定選取葉片式氣動(dòng)馬達(dá)。其中，刷子的兩個(gè)端面部分的刷毛做成弧狀是為了能夠更徹底的清掃，此外，在兩端刷子對(duì)應(yīng)氣動(dòng)馬達(dá)伸出軸上圓周的位置可設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的安裝開(kāi)口銷的銷釘口以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)刷與氣動(dòng)馬達(dá)的連接。（2）現(xiàn)在市場(chǎng)上數(shù)碼攝像頭的連接方式有接口卡、并口和 USB 接口三種。另外攝像頭、照明系統(tǒng)、支架用緊定螺釘固定，可以機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖 51 攝像頭旋松螺釘，對(duì)攝像頭及照明系統(tǒng)進(jìn)行俯仰角的調(diào)整，再擰緊固定，也能很方便可靠的根據(jù)需要調(diào)整視角范圍。 總之通過(guò)監(jiān)視系統(tǒng)可以方便的對(duì)清掃情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)清掃效果不理想機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)可以操縱機(jī)器人后退再清掃一次。由于抽風(fēng)機(jī)都有現(xiàn)成的設(shè)備，因此我決定在網(wǎng)上查找有關(guān)的成品。為了更好的完成清洗任務(wù)，本課題所開(kāi)發(fā)的中央空調(diào)清潔機(jī)器人可在以下方面做進(jìn)一步深入研究：1．本文設(shè)計(jì)的機(jī)器人主要針對(duì)清潔，同時(shí)因負(fù)載不足，因此并不能滿足消毒的要求。有了這次的設(shè)計(jì)讓我們不僅鞏固了三年來(lái)所學(xué)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多新的知識(shí)。本論文從選題到完成，每一步都是在田老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了張老師大量的心血。最后，感謝在大學(xué)期間認(rèn)識(shí)我和我認(rèn)識(shí)的所有人，有你們伴隨，才有我大學(xué)生活的豐富多彩，絢麗多姿！ 姓 名： 董 海 日 期：