【正文】 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。為了更好的完成清洗任務(wù)，本課題所開發(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)器人主要針對清潔，同時(shí)因負(fù)載不足，因此并不能滿足消毒的要求。 總之通過監(jiān)視系統(tǒng)可以方便的對清掃情況進(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。（2）現(xiàn)在市場上數(shù)碼攝像頭的連接方式有接口卡、并口和 USB 接口三種。 因?yàn)闅鈩?dòng)馬達(dá)結(jié)構(gòu)比較簡單，使用氣動(dòng)馬達(dá)可以使機(jī)器人旋轉(zhuǎn)刷結(jié)構(gòu)簡化，經(jīng)過選擇比較，我決定選取葉片式氣動(dòng)馬達(dá)。起動(dòng)、停止均迅速。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。結(jié)構(gòu)簡圖如圖 41 所示：圖 41 旋轉(zhuǎn)刷系統(tǒng)簡圖 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。從而解決了以上的問題。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。 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。通過網(wǎng)上查詢并對它的輸出轉(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)，型號為 2IK6AC。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，簡化成牽引力 F，及順時(shí)針的扭矩 M，迫使機(jī)器人右轉(zhuǎn)。mm? W 軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 mm ，計(jì)算公式見參考書 [1]表 154? 3 對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，其值可按參考書 [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 。%8(??　　軸的具體尺寸設(shè)計(jì)見（圖 32） 。????⑦由參考書 [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 [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 級精度，由參考書 [1]圖 108 查得動(dòng)載系數(shù) ?直齒輪，假設(shè) 。根據(jù)設(shè)計(jì)要求初步估計(jì)機(jī)器人小車的尺寸：長 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。僅有合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而無良好的工藝性，必然導(dǎo)致機(jī)器人性能的降低和成本的提高。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)部件對轉(zhuǎn)軸的質(zhì)心裝配。鋼刷適用于各種鋼管。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。因此，中央空調(diào)清洗行業(yè)將成為中國一個(gè)新興的有著巨大潛力的發(fā)展行業(yè)，對中央空調(diào)清潔機(jī)器人的研究與開發(fā)更是具有一定的社會(huì)價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。機(jī)械工程學(xué)院畢業(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） 。而國內(nèi)市場上尚無管道清潔機(jī)器人產(chǎn)品,本文設(shè)計(jì)的中央空調(diào)管道清潔機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，自動(dòng)化程度高,適用范圍廣，成本較低,對促進(jìn)我國中央空調(diào)管道清洗行業(yè)的發(fā)展、改善室內(nèi)空氣質(zhì)量、提高生活和健康水平等具有積極的意義。 機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起著越來越重要的作用。◆ 攝像機(jī)云臺(tái)置于車體后部，廣角鏡頭可全視角觀察到一米處毛刷在最大擺動(dòng)位置的工作狀態(tài)（視角 米） ，同時(shí)履帶行走機(jī)構(gòu)也始終在視線內(nèi)，方便確定機(jī)器人工作位置，清掃過程一覽無余。 本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)中央空調(diào)管道清潔機(jī)器人，要求機(jī)器人可以在管道內(nèi)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、按一定曲率半徑回轉(zhuǎn)及原地轉(zhuǎn)向等動(dòng)作，能高效地完成管道內(nèi)的清污工作。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，簡化成牽引力F，及順時(shí)針的扭矩M，迫使機(jī)器人右轉(zhuǎn)。不銹鋼刷適用于鈦合金管道和銅鎳合金管道。（尺度規(guī)劃優(yōu)化原則） ：當(dāng)設(shè)計(jì)要求滿足一定工作空間要求時(shí)，通過尺度優(yōu)化以選定最小的臂桿尺寸，這將有利于機(jī)器人剛度的提高，使運(yùn)動(dòng)慣量進(jìn)一步降低。 整體方案選擇 本次設(shè)計(jì)的主要難題是機(jī)器人的前進(jìn)后退及轉(zhuǎn)向控制，為此兩個(gè)比較成熟的方案：方案一：雙電機(jī)各驅(qū)動(dòng)機(jī)器人兩個(gè)前輪，工作人員通過攝像頭觀察機(jī)器人在管道中的運(yùn)行情況，適時(shí)調(diào)整兩電機(jī)的速度，對機(jī)器人進(jìn)項(xiàng)轉(zhuǎn)向控制。大體估計(jì)總重為 15kg。由參考書 [1]表 103 查得/10/atKFbNm?HaF由參考書 [1]表 102 查得使用系數(shù) ?由參考書 [1]表 104 查得 7 級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)： ().Hdd????????將數(shù)據(jù)代入后得： .4HK?由參考書 [1]圖 1013 查得 ??.3684AVH???⑥按實(shí)際載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑由參考書 [1]式（1010a）得： =30 =131(/)tdKt?13.()機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）⑦計(jì)算模數(shù) m 1/??(3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由參考書 [1]式（105）得彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式： （）??132()FaSdYKTz???式中：m....代表齒輪模數(shù)　　　k....代表載荷系數(shù)　　 …小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩1T　　　 …齒寬系數(shù)d?1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值①由參考書 [1]圖 1020c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 1590FEMPa??大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 2FE②由參考書 [1]圖 1018 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)： ??③計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=，由參考書 [1]式 1012 得??1/????283K?④計(jì)算載荷系數(shù) K ?????⑤查得齒形系數(shù)由參考書 [1]表 105 查得： ⑥查得應(yīng)力校正系數(shù)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）由參考書 [1]表 105 查得： ?⑦計(jì)算大小齒輪的 并加以比較??Fa???????　　可知小齒輪的數(shù)值大。機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖 32 齒輪軸　?。?）按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度　　1）計(jì)算各力的大小　　由估算的車的重量和阻力得　　 , , 。故經(jīng)校核該設(shè)計(jì)可用。其左轉(zhuǎn)的原理相同。電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)和尺寸如表 31：機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表 31 電機(jī)性能參數(shù)輸出功率 P 電壓 U 頻率 f 電流 I 輸出轉(zhuǎn)速 N 允許負(fù)載 T6W 220V 50Hz 50r/min 圖 34 機(jī)器人在管道中前進(jìn)示意圖 傳動(dòng)帶的選擇 傳動(dòng)方案的確定由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)與導(dǎo)向輪是遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，所以采用傳動(dòng)帶，并且?guī)鲃?dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸振，且造價(jià)低廉，不需要潤滑，維護(hù)容易等特點(diǎn)?！　。?）初選軸徑由于軸為傳動(dòng)軸，主要受轉(zhuǎn)距，受很小的彎矩，所以利用根據(jù)按轉(zhuǎn)距計(jì)算軸徑的計(jì)算公式，由參考書 [2]中表 2010 知：對于實(shí)心軸： d （）3NPA?式中： P…軸的輸出功率 　 N…軸的轉(zhuǎn)速 　 A…與軸材料及其相應(yīng)的許用扭剪應(yīng)力有關(guān)的設(shè)計(jì)系數(shù)，選取 A=1058（由參考書 [2]表 2011 查得） ，計(jì)算得：d 。尼龍刷適用于所有材質(zhì)的管道,不會(huì)對管道壁造成損傷。 清掃方案確定為了提高清掃的質(zhì)量，系統(tǒng)可以采用左右擺動(dòng)或上下擺動(dòng)。各