【正文】 由以上各種電池的分析，同時(shí)考慮到本次設(shè)計(jì)的要求，選用鉛酸電池比較合理，因?yàn)槿A中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 51 鉛酸電池是一種比較好的清洗機(jī)能源，電壓高、壽命長、可高比率放電、價(jià)格低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、工藝成熟，可 降低制造清洗機(jī)的總成本，因而本次設(shè)計(jì)選用兩組 鉛 酸電池作為清洗機(jī)的可移動(dòng)電源 ，型號(hào)為 12V10AH， 其安裝位置 見清洗 機(jī)裝配圖中所示。干電池應(yīng)用范圍廣，使用溫度越高，電壓、容量都同時(shí)增大，但有可能造成自放電和產(chǎn)生氣體，使用溫度可達(dá) 50℃ 60℃ ，在 0℃ 以下容量 急劇減少 。 根據(jù)軸的計(jì)算中選取的鍵知鍵的截面尺寸為：寬度 b=8mm，高度 h=7mm，由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長 L=20mm。由《機(jī)械 設(shè)計(jì)》課本第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合小，因而該軸只需截面 Ⅲ 右側(cè)即可。 4） 軸承端蓋的總寬度為 25mm（由軸及箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定），根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑脂的要求，端蓋與底板相接，由螺栓固定。由于拖地自動(dòng)清洗機(jī)中的軸是 直立放置，帶輪的軸向固定要求較高，對(duì)軸的影響力較大。帶輪上端由軸環(huán)固定，下端套筒固定。 符合這一范圍的電機(jī)及其技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比比較情況見下表： 電機(jī)型號(hào) 電壓 （ v） 輸出功率 （ w） 轉(zhuǎn) 速 (r/min) 重量 (kg) S9D15012 12 150 3200 S9D15024 24 150 3000 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 S9D15090 90 150 3000 S9D20024 24 200 3000 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量以及減速器的傳動(dòng)比，故選擇 S9D15024電動(dòng)機(jī)。分別是：電機(jī) 小帶輪 皮帶 大帶輪 轉(zhuǎn)軸 軸承 刷洗盤 刷洗底座 8。 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 水循環(huán)系統(tǒng)可分為兩個(gè) 過程 :一為清洗過程 ,二為吸污過程。 拉下手把，使其繞支點(diǎn)架旋轉(zhuǎn)，從而張緊牽引條，帶動(dòng)吸水扒繞旋轉(zhuǎn)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，使其脫離地面，旋轉(zhuǎn)螺栓具有定位和供旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副的作用。 吸水機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 412 吸水扒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在地面自動(dòng)清洗機(jī)的后面設(shè)計(jì)一吸水裝置 —— 吸水扒，刷洗盤刷洗地面后留下的水跡通過該結(jié)構(gòu)吸干而后收集到污水箱。 為實(shí)現(xiàn)刷盤工作與不工作時(shí)的區(qū)別：工作時(shí)刷盤緊貼地面，不工作時(shí)離開地面。 圖 42 功能模塊關(guān)系示意圖 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 該清洗機(jī)利用安裝的各類傳感器來獲取周圍環(huán)境以及自身的基本信息，如障礙物的位置、自身走過的距離等；然后根據(jù)獲得的信息，選定相應(yīng)的控制策略；通過以單片機(jī)、 PLC為核心的控制系統(tǒng)進(jìn)行障礙物 判斷、避障策略選擇和運(yùn)動(dòng)行走實(shí)施。在清洗機(jī)工作的過程中還可以通過 LCD/LED 顯示模塊和狀態(tài)指示模塊對(duì)清洗機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示。因此本系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)可采用三輪 差速轉(zhuǎn)向式的，如圖 41所示。 輪式移動(dòng)機(jī)器一般有三輪、四輪和六輪，移動(dòng)機(jī)器若采用三輪結(jié)構(gòu)則比較簡(jiǎn)單，能夠滿足一般的的需求，應(yīng)用也比較廣泛；四輪的穩(wěn)定性好，承載能力較大，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；六輪與四輪相比類似，只不過有更大的承載能力和穩(wěn)定性。用電機(jī)通過皮帶帶動(dòng)刷洗盤，刷洗地面，刷洗盤與地面的距離可調(diào)，可以通過機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié) 升降刷洗盤，使其在工作與不工作之間有所區(qū)別； （ 2） 吸干機(jī)構(gòu)。 (3)出水調(diào)節(jié) ,達(dá)到控制清水缸向洗地盤提供水量的大小 。但實(shí)際上沒有一種電池可同時(shí)具備上述優(yōu)點(diǎn)，這就要求設(shè)計(jì)人員選擇一種合適的電池，盡可能增加清洗機(jī)的不間斷工作時(shí)間。其中環(huán)境建模的主要方法有 ：可視圖法（ VGraph）、自由空間法（ Free Space Approach）和柵格法（ Grids）等。接觸和接近傳感器多用于 避碰規(guī)劃。 有效地獲取內(nèi)部和外部信息，對(duì)移動(dòng)式清洗機(jī)的正常工作、提高工作效率、節(jié)省能源和防止意外事故都是非常重要的。刷洗 、移動(dòng)機(jī)構(gòu)是清洗機(jī)的主體，決定了 清洗機(jī)的運(yùn)動(dòng)空間和刷洗效率，一般采用輪式機(jī)構(gòu)作為其移動(dòng)機(jī)構(gòu)和采用盤式作為刷洗機(jī)構(gòu)。 配備可清洗式工業(yè)級(jí)全銅電磁閥。 電瓶箱底部采用鋼結(jié)構(gòu)，移動(dòng)式底盤。 低維護(hù)成本設(shè)計(jì) 雙重不銹鋼進(jìn)水過濾系統(tǒng)。 簡(jiǎn)易，清晰的操作面板。 簡(jiǎn)易的刷盤角度調(diào)節(jié)。它廣泛用于家庭、辦公和娛樂場(chǎng)所，以及一些人員不便出入的地方。 該型地面清洗機(jī)非常 適用于大、中型區(qū)域面積地面的日常清潔、地板和地面的維護(hù)、拋光處理等，廣泛使用于物業(yè)保潔，體育場(chǎng)館、大型展廳、酒店賓館、學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)、工業(yè)企業(yè)等地面的清洗吸干工作。東日本路公司、富士工業(yè)有限公司 Subaru實(shí)驗(yàn)室和 JR 東方設(shè)施管理有限公司聯(lián)合研制了車站地面擦洗機(jī)器，該機(jī)器工作時(shí)一面將清洗液噴灑到地面上，一面用旋轉(zhuǎn)刷不停地擦洗地面 ，并將臟水吸入所帶的容器中。 自動(dòng)地面清洗機(jī)是在吸塵器的基礎(chǔ)上 ,經(jīng)研究而發(fā)展起來的另一種新型地面清洗機(jī)。 國外產(chǎn)品研究狀況 對(duì)于機(jī)器大家是再熟悉不過了，工業(yè)機(jī)器在諸多領(lǐng)域都得到了比較廣泛的應(yīng)用，但是對(duì)于 地面清潔機(jī)器我們所了解的可能就不那么了，而日本、歐美等國家的研究比較領(lǐng)先，很多形形色色的已經(jīng)投入市場(chǎng)，在實(shí)際中投入 使用。清潔機(jī)器的發(fā)展帶動(dòng)了服務(wù)機(jī) 器行業(yè)的發(fā)展。服務(wù)機(jī)器區(qū)別于工業(yè)機(jī)器的一個(gè)主要特征就是服務(wù)機(jī)器是一種適用于具體的方式、環(huán)境及任務(wù)過程的機(jī)器系統(tǒng)，其活動(dòng)空間大 ，具有在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的移動(dòng)性，因此，服務(wù)機(jī)器大多是移動(dòng)機(jī)器。 floor. 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 1 前言 課題設(shè)計(jì)背景和題目要求 隨著人們生活的日益改善，對(duì)生存的環(huán)境質(zhì)量要求也越來越高，特別是居家生活場(chǎng)所，游樂場(chǎng)所，超市等等 地方對(duì)地面的清潔程度越來越重視。華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目 錄 中文摘要 英文摘要 1 前言 課題設(shè)計(jì)背景和題目要求 ?????????? 6 國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品研究 ???????????? 7 國 外產(chǎn) 品研究 狀況 ?????????? 7 國內(nèi)產(chǎn)品研究狀況 ?????????? 12 課題設(shè)計(jì)研究的目的和意義 ????????? 15 設(shè)計(jì)的重要性和難點(diǎn) ??????????? 15 2 完整的自動(dòng)地面清洗機(jī)的關(guān)鍵技術(shù) 傳感技術(shù) ???????????????? 16 路徑規(guī)劃技術(shù) ????????? ???? 16 吸干技術(shù) ???????????????? 17 電源技術(shù) ???????????????? 17 3 本設(shè)計(jì)課題的工作原理 ?????????? 18 4 地面自動(dòng)清洗機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 整 機(jī) 的 功 能 設(shè) 計(jì) 要 求 ???????? 1 8 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)組成 ?????????? 19 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)組成 ???????????? 19 在此基礎(chǔ)上的高層次設(shè)計(jì)的暢想 ??????? 20 地面自動(dòng)清洗機(jī)總體設(shè)計(jì) 清洗機(jī)外形設(shè)計(jì) ???? ????????? 22 清洗機(jī)的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ?????????? 23 清洗機(jī)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)設(shè)計(jì) ?????????? 25 吸水機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????????? 29 吸水扒升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????? 30 吸水扒角度機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????? 31 水循環(huán)設(shè)計(jì) ????????????? 31 清洗機(jī)刷洗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ??????????? 32 5 具體計(jì)算及選型 電機(jī)的選擇 ?????????? ???? 33 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 ????????? 33 電動(dòng)機(jī)功率選擇 ???????????? 33 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ???????????? 33 V 帶動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明 ?????????? 35 設(shè)計(jì)功率 ?????????????? 35 選定帶型 ??????????????? 35 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 傳動(dòng)比 ??????????????? 35 取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 ???????? 3 5 5 . 2 .5 帶速 V???? ????????? 3 6 初定軸心距間距 ???????????? 36 所需 V 帶基準(zhǔn)長度 Ld0?????????? 36 實(shí) 際 軸 間距 ???????????? 36 小帶輪包角 1? ???????????? 37 根據(jù) dd1=75 和 n1=200r/min???????? 38 額定功率的增量 ? P1??????????? 38 V 帶的根數(shù) Z????????????? 39 單根 V 帶的預(yù)緊力 ???????????? 39 壓軸力 FQ??????????????? 39 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ?????????????? 40 傳動(dòng)布局 ??????????????? 40 軸的材料的選擇 ????????????? 41 求輸出軸的功率 P轉(zhuǎn)速 n3 和轉(zhuǎn)矩 T????? 41 初步確定軸的最小直徑 ?????????? 41 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????????? 43 求軸上載荷 ??????? ??????? 44 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 ???????? 45 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 ?????????? 46 軸承的校核 ?????????????? 47 鍵的校核 ??????????????? 48 吸水扒真空泵選擇 ???????????? 49 地面自動(dòng)清洗機(jī)電池的選用 ????????? 50 清洗機(jī)支撐輪選擇 ???????????? 51 清洗機(jī)電磁閥選用 ???????????? 51 清洗機(jī)機(jī)殼材料選用及 壁厚設(shè)計(jì) ??????? 51 6 總結(jié)與展望 發(fā)展趨勢(shì) ???????????????? 52 高度智能化 ??????????????? 52 功能的擴(kuò)展 ??????????????? 52 低成本化 ??????????????? 53 環(huán)保節(jié)能化 ??????????????? 53 展望 ????????????????? 54 7 致謝 ?????????????????? 55 8 參考文獻(xiàn) ???????????????? 56 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 地面自動(dòng)清 洗機(jī)開發(fā) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 06 級(jí) 7 班 姚紅松 指導(dǎo)教師：陳西平 摘要 : 地面自動(dòng)清洗機(jī)是集噴液、洗地、清潔、吸水、為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品 ,它是在吸塵器的基礎(chǔ)上 ,經(jīng)研究而發(fā)展起來的另一類新型地面清洗機(jī)。然而，要求的地面清潔，光靠人來處理，將花費(fèi)大量的人力、物力，這樣便需要有地面清洗機(jī)的產(chǎn)生了。 自動(dòng)進(jìn)行地面清潔的自主洗地、吸干式服 務(wù)機(jī)器，集機(jī)械學(xué)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、人工智能等諸多學(xué)科為一體。 目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的各種各樣的地面自動(dòng)清洗機(jī)樣式千差萬別，有國內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的，也有國際上做的比較好的品牌在中國都有一些業(yè)務(wù)。 RC3000是世界上比較早的能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)完成地面清潔工作的清潔機(jī)器人，如圖 11所示，它有 光電傳感器和芯片控制，當(dāng)遇到障礙時(shí)，會(huì)隨機(jī)改變一個(gè)角度，然后繼續(xù)行走，直到遇到新的障礙物 。吸塵器是利用空氣負(fù)壓吸附的方法 ,將地面上的塵埃和垃圾吸入吸塵器的集塵室 ,而達(dá)到清潔地面的目的。機(jī)器中的感知系統(tǒng)采用光纖陀螺和超聲波傳感器，自動(dòng)清洗機(jī)系統(tǒng)有兩種，一種是 “ 面積設(shè)定模式 ” ，即將待清洗的面積分為若干個(gè)單位面積，按照其存儲(chǔ)器中的單位面積識(shí)別其行駛路線，機(jī)器還可利用其傳感器識(shí)別和躲避障礙物；另一種叫 “ 路徑地圖模式 ” ，機(jī)器按照內(nèi)裝的路徑地圖行駛，該機(jī)器可存 9 幅地圖，并可利用IC卡作為外存，在該模式下，機(jī)器不會(huì)避障，僅適用于需要反復(fù)擦洗的指定地段。 該洗地機(jī)一些參數(shù)如下： 設(shè)備型號(hào) Media 26 B Media 26 E 動(dòng)力 24V 240Ah 電瓶 230V 50Hz 電源 洗地寬度 660 mm 660 mm 吸水寬度 1015 mm 1015 mm 凈 /污水箱 80/85 L 80/85 L 洗地效率 2310 m2/h 2310 m2/h 洗地電機(jī)功率 750 W 1500W 吸水電機(jī)功率 350 W 550W 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 450 W 370 W 爬坡度 10% 10% 轉(zhuǎn)子觸底壓力（