【正文】 =1～ 3，又 i1=(～ )i2, 故合理總傳動(dòng)比的范圍為 i 總 =i1 清洗機(jī)刷洗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 刷洗機(jī)構(gòu)是清洗機(jī) 的最重要的 部分，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵。而吸水扒的寬度要大于清洗機(jī)箱體的寬度，在吸水扒兩端設(shè)有保護(hù)輪。 吸水扒升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 吸水扒升降機(jī)構(gòu)是運(yùn)用杠桿原理讓平時(shí)一直處于工作狀態(tài)（即緊貼地面）的刮水膠條脫離地面，上升至一定的高度， 以使清洗機(jī)可輕易移動(dòng)的裝置。 為了使清洗機(jī)的外壁在靠近墻邊時(shí)刷子能夠清洗到墻壁的邊沿，同時(shí)使它在清洗過程中沒有工作盲區(qū)，開始設(shè)計(jì)時(shí)用兩個(gè)直徑都為 200mm 的刷子，這樣的話，渦輪和蝸桿的中心距就必須為 100mm，而在這種中心距的情況下，蝸輪蝸桿的尺寸都比較大 ，使得蝸輪蝸桿這個(gè)裝置 就顯得比較笨重，所占的重量很大，這就加重了清洗機(jī)的 總重量，因而這種方案也不是很合理 ；在方案三的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了方案四，方案四中通過兩邊加皮帶輪這個(gè)結(jié)構(gòu)縮小了蝸輪蝸桿的中心距，從而減小了清洗機(jī)的總重量，同時(shí)還有利于其它機(jī)構(gòu)的安裝，但由于蝸輪蝸桿的制造比較難，成本比較高，為考慮性價(jià)比原因故也放棄方案四的這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 。 圖 43 清洗機(jī)布置圖 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 清洗機(jī)的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng) 行走后輪設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn) 清洗機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑為 0，在清洗機(jī)的行走機(jī)構(gòu)中采用兩后輪驅(qū)動(dòng) ，兩驅(qū)動(dòng)輪對(duì)稱分布在在清洗機(jī)構(gòu)的后方，清洗工作時(shí)，兩個(gè)輪子和刷盤支撐機(jī)體工作和運(yùn)動(dòng)，這樣設(shè)計(jì)既節(jié)省材料，又可以使刷子和地面全面接觸，從而利于更徹底的清洗工作。 （ 5） 工作期間清洗機(jī)可以通過 LCD顯示一些相關(guān)信息（比如工作模式、工作計(jì)時(shí)和溫度）。鍵盤模塊和紅外遙控接收模塊可以接收人們對(duì)機(jī)器的控制信息，然后把信息轉(zhuǎn)給 CPU 進(jìn)行處理。差動(dòng)輪控制復(fù)雜，但精度較高。輪式和履帶式機(jī)器適合條件較好的地面。它們是 真空泵、清洗盤、電池以及控制系統(tǒng)的載體。 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 地面自動(dòng)清洗機(jī)應(yīng)具有如下功能特點(diǎn) : (1)集噴液、洗地、清潔、吸水、吸塵為一體 。在這一領(lǐng)域，一 般采用化學(xué)電池作為移動(dòng)電源。根據(jù)機(jī)器對(duì)環(huán)境信息知道的程度不同，可分為兩種類型：環(huán)境信息完全知道的全局路徑規(guī)劃和環(huán)境信息完全未知或部分未知，通過傳感器在線的對(duì)機(jī)器的工作環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，以獲取 障礙物的位置、形狀和尺寸等信息的局部路徑規(guī)劃。視覺傳感器采用 CCD 攝像機(jī)進(jìn)行機(jī) 器的視覺導(dǎo)航與定位、目標(biāo)識(shí)別和地圖構(gòu)造等；超聲波傳感器測(cè)量機(jī)器工作環(huán)境中障礙物 的距離信息和地圖構(gòu)造等。目前發(fā)展較快， 對(duì)清洗機(jī)發(fā)展影響較大的關(guān)鍵技術(shù)是：傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、吸干技術(shù)、電源技術(shù)等。如何合理布置所需設(shè)備也是本次設(shè)計(jì)中需要仔細(xì)考慮和斟酌的問題。 配備直徑 20公分的實(shí)心驅(qū)動(dòng)輪。 易于檢測(cè)的機(jī)械結(jié)構(gòu)件。 內(nèi)置式充電器。 采用人體工學(xué)設(shè)計(jì)，保證操作員視野清晰。 卓越的性能 刷盤中央出水系統(tǒng)。 如圖 15 所示。 該地板清洗機(jī)由于主系統(tǒng)強(qiáng)大的吸水馬達(dá)，以及聚乙烯水箱和后置面板的獨(dú)立操作，使得機(jī)器的噪音非常低。 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 11 智能清潔機(jī)器 RC3000 在日本，東日本鐵路公司、 Shink電器公司和 Howa工業(yè)有限公司聯(lián)合研制車站地面清掃機(jī)器，該機(jī)器可沿墻壁從任何一個(gè)位置自動(dòng)啟動(dòng)，利用不斷旋轉(zhuǎn)的刷子將廢棄物掃入自帶容器中。充電站一 直發(fā)射紅外定位和導(dǎo)航信號(hào)來指引機(jī)器回到充電站完成充電和垃圾處理的任務(wù)；同時(shí)能夠根據(jù)用戶設(shè)定的信息來控制機(jī)器完成相應(yīng)的操作。因此清洗機(jī)發(fā)展思路必須是以以上諸多要求為主攻方向，不斷改進(jìn)創(chuàng)新。 9. 清洗方式：刷洗、吸干； 10. 清洗機(jī)效率： 600800 ㎡； 11. 一次充電連續(xù)工作時(shí)間： 1 小時(shí)； 12. 電量低警示方式： LED 閃燈。其中服務(wù)機(jī)器開辟了機(jī)器應(yīng)用的新領(lǐng)域。地面 Abstract: Automatic washing machine is a ground spray, washing, cleaning, water absorption, as one of the mechanical and electrical integration products, which is in the vacuum cleaner based on research developed by another new type of floor cleaning machines. Automatic floor cleaning machines, washing through with cleaning liquid on the ground, and the sewage drain, to achieve the purpose of cleaning the ground. The design of the existing groundbased mainly on automatic washing machine products in analysis of various types of washing machine based on the principle of secondary development of design for low cost, superior performance, redesign products. Key words: machine design。本設(shè)計(jì)主要根據(jù)已有的地面自動(dòng)清洗機(jī)產(chǎn)品，在分析各類清洗機(jī)原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)設(shè)計(jì)，尋求價(jià)格低、性能優(yōu)越的再設(shè)計(jì)產(chǎn)品。本次選題針對(duì)市場(chǎng)上出現(xiàn)的各類地面清洗機(jī)進(jìn)行調(diào)查，對(duì)其功能原理進(jìn)行研究，加上自己的思想在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行再設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出功能原理相似，實(shí)現(xiàn)形式不同的地面清洗機(jī)，并預(yù)測(cè)出今后清洗機(jī)行業(yè)將向著什么方向發(fā)展，怎么在原有基礎(chǔ)上完善清洗機(jī)功能要求。自動(dòng)清洗機(jī)的發(fā)展，帶動(dòng)了服務(wù)機(jī)器行業(yè)的發(fā)展，也促進(jìn)了移動(dòng)機(jī)器技術(shù)，圖像識(shí)別、傳感器等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。我國清洗機(jī)發(fā)展較國外一些國家滯后，所需的一些專利都從國外引進(jìn)，使之成本大為提高。內(nèi)置光敏傳感器，確保在遇到樓梯與臺(tái)階時(shí)，能夠自動(dòng)避讓，不會(huì)掉落。目前 ,在這些場(chǎng)所基本仍是人工拖洗 ,勞動(dòng)條件差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低 ,且 清洗效果不理想。 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 意大利高美地面清洗機(jī) Media 如圖 12所示，又稱為手推式 地面清洗機(jī)，路面清洗機(jī)和地板清洗機(jī)，有兩種驅(qū)動(dòng)方式： 1 電瓶式地面清洗機(jī)， 2電源式地面清洗機(jī)。 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 13 T3e 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其主要零部件 （ 如下 圖所示） ： 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 1. 操作手柄 12. 軟管注水孔 2. 啟動(dòng)環(huán)把 13. 清水箱液位計(jì) /排水管 3. 速度控制旋鈕（驅(qū)動(dòng)機(jī)型） 14. 刷子壓力桿 4. 電瓶電量表 15. 刷頭升降踏板 5. 主電源鑰匙開關(guān) 16. 吸水扒組件 6. 污水箱排水管 17. 清水流控制旋鈕 7. 吸水扒升降桿 18. 壁面滾輪 8. 計(jì)時(shí)器 19. 污水箱輔助架 9. FaST 系統(tǒng)開關(guān)（ FaST 機(jī)型） 20. 電瓶 10. 刷子馬達(dá)電路斷路器按鈕 21. 清水箱 11. 充電插座 22. 水桶注入孔 23. FaSTPAK 濃縮劑（ FaST 機(jī)型） 27. 刷頭 24. 污水箱 28. 刷頭裙邊 25. 污水箱蓋 29. 針座 /刷窗 26. 杯架 國內(nèi)產(chǎn)品研究狀況 在國內(nèi)的一些大學(xué)，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位也對(duì)清洗機(jī)進(jìn)行了大量的研究并取得了一些成果，對(duì)清潔機(jī)器相關(guān)技術(shù)如機(jī)器感知、機(jī)器導(dǎo)航和定位與路徑規(guī)劃、機(jī)器控制、電源與電源管理、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)等技術(shù)的研究則更多，這些都為自動(dòng)清潔機(jī)器的研究 開發(fā)和推廣奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。 智慧洗地刷運(yùn)轉(zhuǎn)。 吸水采用虹吸設(shè)計(jì)。 污水箱排水高度設(shè)置合理。 吸水膠條可四面反復(fù)使用。 防撞輪有效減少刷頭承受的碰撞力。從市場(chǎng)前景角度講，自動(dòng)地面清洗機(jī)將大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率，適用于家庭和公共場(chǎng)館的室內(nèi)外清潔。清洗機(jī)的控制與工作環(huán)境往往是不確定的或多變的，因此必須兼顧安全可靠性、抗干擾以及清潔度。其中內(nèi)部傳感器有：編碼器、線加速度計(jì)、陀螺儀、磁羅盤等。其主要研究?jī)?nèi)容按機(jī)器工作環(huán)境不同可 分為靜態(tài)結(jié)構(gòu)化環(huán)境、動(dòng)態(tài)已知 環(huán)境和動(dòng)態(tài)不確定環(huán)境，按機(jī)器獲取環(huán)境信息的方式不同可以分為基于模型的路徑規(guī)劃和基于傳感器的路徑規(guī)劃。其吸水能力取決于真空泵的功率大小 。此地面自動(dòng)清洗機(jī)設(shè)有一個(gè)清水箱，一個(gè)污水箱。 機(jī)械結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 組成 地面自動(dòng)清洗機(jī)的開發(fā)這一課題是要通過對(duì)諸多已有的清洗機(jī)進(jìn)行研究，開發(fā)設(shè)計(jì)出一臺(tái)結(jié)構(gòu)小巧、靈活、控制簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的地面清潔機(jī)器。 （ 4） 移動(dòng)機(jī)構(gòu)。 三輪轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)通常有兩種方式： （ 1） 鉸軸轉(zhuǎn)向式：轉(zhuǎn)向輪裝在鉸軸上，轉(zhuǎn)向電機(jī)通過減速裝置和機(jī)械連桿機(jī)構(gòu) 控制鉸軸，從而控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向。自動(dòng)地面清洗機(jī)由多個(gè)模塊 共同組成，這 幾個(gè)模塊共同工作、相互協(xié)調(diào)、相互作用，保證了清洗機(jī)能夠順利的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗。 （ 3） 清洗機(jī)開始工作，傳感探測(cè)模塊就開始不斷采集外部信息，送到 CPU進(jìn)行分析和決策產(chǎn)生清洗機(jī)行走的路徑。 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) 根據(jù)地面清洗機(jī)的設(shè)計(jì)要求，本次 設(shè)計(jì)的清洗機(jī)應(yīng)包括清洗機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、吸水機(jī)構(gòu)、清污水收集機(jī)構(gòu)，其中清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)尤為重要。 清洗機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 在清洗機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)中想到了一下五 種方案： （ 1）電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)斜齒輪 1，斜齒輪 1帶動(dòng)斜齒輪 2，斜齒輪 2帶動(dòng)斜齒輪 3，斜齒輪上的軸連接刷盤機(jī)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地面清洗； 圖 46 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一 （ 2） 電機(jī)帶動(dòng)錐齒輪 1，錐齒輪 1帶動(dòng)錐齒輪 2，由錐齒輪上的軸連接刷盤機(jī)構(gòu)，華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地面清洗； 圖 47 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)二 （ 3） 電機(jī)帶動(dòng)蝸桿，蝸桿兩端接渦輪，兩 個(gè)渦輪的 軸上分別接刷盤機(jī)構(gòu)，兩個(gè)刷盤同時(shí)向相反的方向旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)地面的清洗工作； 圖 48 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三 （ 4） 電機(jī)帶動(dòng)蝸桿，蝸桿兩端接兩個(gè)渦輪，兩個(gè)渦輪分別接皮帶輪，皮帶輪上的兩軸分別接刷盤機(jī)構(gòu)，兩刷盤同時(shí)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)地面清洗； 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 49 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)四 （ 5） 電機(jī)與一小帶輪直接連接，小帶輪通過皮帶與一大帶輪連接 ，大帶輪固定在一軸上，軸再通過連接結(jié)構(gòu)與刷盤機(jī)構(gòu)直接連接，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刷盤旋轉(zhuǎn)清洗地面。緊貼地面的部分安裝易拆卸的膠條，每一吸水扒膠條有四個(gè)刮刀邊緣，當(dāng)膠條磨損時(shí)，只需調(diào)換膠條的兩頭使用另一面完好的刮刀邊緣，若四個(gè)邊緣都已磨損，就應(yīng)該更換膠條。彈簧的彈力大小可以通過利用與其相連的螺母調(diào)節(jié)，同時(shí)調(diào)節(jié)螺母還可以補(bǔ)償刮水膠條的磨損使其緊貼地面，保證刮水的效率。 吸污部分 :在清洗的過程中 ,真空泵工作 ,將空氣沿箱體上方方向由污水箱抽出 ,使污水缸形成負(fù)壓 ,在吸水扒緊壓地面的情況下 ,污水箱與外面的大氣壓強(qiáng)差產(chǎn)生的壓力將吸水扒中的污水壓進(jìn)污水箱 ,完成吸污工作。缺點(diǎn)之處是刷盤只能 朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，假設(shè)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸是右旋的，則相應(yīng)的套緊方向?yàn)橛倚?，這樣才使刷子在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候不會(huì)滑落，洗得更干凈。 Pd =KAP== 選定帶型 根據(jù) Pd=， n1=200r/min 華中科技大學(xué)機(jī)械專業(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 由《新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 A型帶。綜合考慮軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，故選用 45 鋼，鍍鉻處理。根據(jù)軸端直徑取D=40 mm， 取 Ⅱ Ⅲ 的長(zhǎng)度 L=5mm，軸段 Ⅰ Ⅱ 只起到増緊擋圈固定帶輪的作用，避免帶輪的上下躥動(dòng)，故 LⅠ Ⅱ =10 mm， LⅣ Ⅴ =40 mm。 求軸上載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖做出軸的力的計(jì)算，該軸可作為懸臂梁進(jìn)行分析。因 rd = =， Dd =2826 = 經(jīng)插值法查表得 ?? = r? = 又由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中附圖 31可得軸的材料的敏行系數(shù)為 q? = ， q? = 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按《機(jī)械設(shè)計(jì)》