【導(dǎo)讀】根據(jù)隧道側(cè)面除塵工作的要求，提出了整體的設(shè)計(jì)方案，把整個(gè)除。塵機(jī)械手分為三大部分：一個(gè)是車載裝置，二是機(jī)械手本體，三是吸塵裝置。整臺(tái)機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能可靠。平穩(wěn)運(yùn)行地代替人工達(dá)到滿意的除塵效果。

　　

【正文】 150 200 115 45 40 110 12 150 17 M16 YCJ170 240 135 51 45 110 14 170 18 M16 隧道清潔車側(cè)面除塵與安全裝置設(shè)計(jì) 21 吸塵頭的設(shè)計(jì) 吸塵頭 是安裝在 除塵機(jī)械手末端執(zhí)行器安裝上的，其運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)與隧道內(nèi)部側(cè)面墻壁大約相同。為保證其除塵效果，吸塵頭與垃圾存放箱是通過 管道相連接的 ，吸塵頭吸進(jìn)的灰塵和 污垢 儲(chǔ)存在 里面 ，吸塵頭 的 示意圖，如圖 43 所示 ： 圖 43 吸塵器吸口 吸塵頭的運(yùn)動(dòng)軌跡為一螺旋線，如圖 44 所示。為使吸塵器在除塵隧道壁面時(shí)不留下死角處難以除塵到的地方，我們要控制好吸塵器的吸塵口徑的大小。其計(jì)算如下： 圖 44 機(jī)械手末端軌跡 為了 保證除塵效率 ，承載車速度不低于 15km/h，假設(shè)已知承載車的速度3?v km/h， 求吸塵頭口徑的大小。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2020 22 之前已經(jīng)選好的 YCJ130 型號(hào) 的 減速電動(dòng)機(jī)型號(hào) ,其輸出轉(zhuǎn)速 176?n r/min。 由公式： nvd? （ 41） 得： 1 4 21 7 6 )60/1 0 0 0(15 ???d mm 考慮到承載車的速度可能會(huì)大于 15km/h，所以最后設(shè)計(jì)吸塵頭的口徑為 150mm。 手臂伸縮長(zhǎng)度設(shè)計(jì) 理想 狀況下手臂的伸縮量計(jì)算 因?yàn)槭直鄣幕剞D(zhuǎn)中心跟隧道的中心不是在一個(gè)點(diǎn)上，則 手臂擺動(dòng)的圓弧跟隧道截面的圓弧將不會(huì)重合，這就要使手臂可以根據(jù)吸塵頭跟 墻面的距離做出相應(yīng)身伸長(zhǎng)和縮短，在不考慮墻面有凹凸不平、有障礙物 （比如 說信號(hào)燈，電線 繩索之類 的障礙物 ） 下 ，我們?cè)谶@種理想曲面情況下計(jì)算 手臂 要伸縮的變化量。 根據(jù)垂直平分線定理進(jìn)行 計(jì)算 ：連結(jié) C 點(diǎn)和 M 點(diǎn)，做線段 CM 的垂直平分線，設(shè) 機(jī)械手手腕 回轉(zhuǎn)中心定在相距隧道截面圓心 O 點(diǎn)為 1 米的 D 點(diǎn)處。這樣 ， 手臂在C 點(diǎn)和 M 點(diǎn) 這 兩處的距離相等，并是最大 長(zhǎng)度 ，在垂直平分 線 處吸塵頭 離墻壁最近 。如圖 45 所示，線段 CP 是手臂可伸長(zhǎng)的最大值。 已知 : 4000?r mm 3 0 0 01 0 0 04 0 0 0 ????? ODONDN mm 可以得出： 7 0 03 0 0 03 7 0 0 ????? DNCDCP mm 考慮隧道側(cè)面 實(shí)際 情況下的 解決方案 因?yàn)?在除塵機(jī)械手實(shí)際工作的時(shí)候，會(huì)遇到墻面出現(xiàn)凹凸 不平 的情況， 也會(huì) 遇到墻壁上有信號(hào)燈，電線、繩索、絞索等障礙物 。 那么該怎么避開這些障礙物，使吸塵頭可以順利的去清理 接下來 的面 呢 ？ 我 考慮到用位置傳感器，把位置傳感器裝置 的 探測(cè)裝置安裝在手臂上 。當(dāng)吸塵過程 中遇到障礙物時(shí)，位置傳感器 產(chǎn)生 的脈沖發(fā)送給伺服電機(jī)，伺服電機(jī)做出相應(yīng)的改變，來躲避障礙物。 這樣手臂就能隨側(cè)面墻面不同的情況而 改變其長(zhǎng)度來除理 灰塵和污垢 ，達(dá)到非常好的除塵效果 [10]。 隧道清潔車側(cè)面除塵與安全裝置設(shè)計(jì) 23 本篇論文介紹和 分析 了對(duì)地鐵 除塵 的 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 ，使我 對(duì)地鐵除塵技術(shù)有了很大認(rèn)識(shí)， 接著分析地鐵隧道側(cè)面外形和環(huán)境結(jié)構(gòu) ， 說明了隧道除塵機(jī)械手的意義并提出了設(shè)計(jì)的思路，然后 提出 合理 的方案 ，又做出設(shè)定和計(jì)算出了一些隧道機(jī)械手的參數(shù)，如腕關(guān)節(jié)中心距離跟隧道中心的距離。然后結(jié)合實(shí)際工作要求和設(shè)計(jì)參數(shù)擬定了 相應(yīng)的方案 ，并且把地鐵隧道除塵機(jī)械手分成三大部分進(jìn)行 研究 ：車載裝置、機(jī)械手裝置和吸塵裝置。最后，對(duì)機(jī)械手的其它部件進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)。 機(jī)械手手臂利 用裝載車以不小于 15 千米每小時(shí)的速度向前運(yùn)動(dòng)，再加上手臂自身的來回?cái)[動(dòng)，所以手臂除塵隧道機(jī)械手的軌跡為以螺旋線。因?yàn)槭直鄣幕剞D(zhuǎn)中心與隧道截面的 圓心 不是在同一個(gè)點(diǎn)，要在這種凹凸不平的壁面達(dá)到 較好的除塵效果 ，還要 能夠躲避墻壁上的障礙物， 我通過在 手臂上安裝 位置傳感器來控制手臂的自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)安裝 在 手臂末端的吸塵頭與壁面的垂直距離超出設(shè)定的范圍或者遇到 障礙物時(shí) ，便發(fā)出脈沖信號(hào)，這樣手臂便會(huì)自行縮回；當(dāng)距離小于設(shè)定的數(shù)值時(shí)，手臂可以自行伸長(zhǎng)。這樣手臂就能隨壁面不同形狀而改變其長(zhǎng)度來除塵隧道壁面，達(dá)到良好的除塵效果。 在 該機(jī)械手末端執(zhí)行器安裝了 吸塵頭 ，使其運(yùn)動(dòng)軌跡與隧道截面基本上一致。為了保證除塵效果，吸塵器與垃圾存放箱連結(jié)，吸塵器吸進(jìn)的灰塵儲(chǔ)放至其中。為防止吸塵頭在除塵隧道壁面上 遇到 死角時(shí)可以除塵到位，控制好了吸塵器的口徑大小。 通過以上一系列的分析和計(jì)算，做出 合理的 總體方案，準(zhǔn)確 的 參數(shù)，能夠 滿足自由度要求 保證 隧道側(cè)面除塵工作。在繪制三維圖過程中，對(duì)除塵機(jī)械手的有了進(jìn)一步 的 更形象化的概念，對(duì)里邊的各零件有了具體的認(rèn)識(shí)。在我投入 大量精力下 ，完成了機(jī)械手的三維造型圖、 二維 總裝圖和二維零件圖等。在解決種種困難之后，我保時(shí)保量 地 完成了設(shè)計(jì)任務(wù)書所規(guī)定的各項(xiàng)工作。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2020 24 參考文獻(xiàn) [1] 張福學(xué) . 機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用 [M]. 北京 :電子工業(yè)出版社 , 2020. 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Control Engineering Practice, 20(2020):1337–1352. 隧道清潔車側(cè)面除塵與安全裝置設(shè)計(jì) 25 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，我在這三個(gè)月里收獲了很多。畢業(yè)設(shè)計(jì)帶給我的不僅僅是學(xué)習(xí)上的進(jìn)步、對(duì)專業(yè)知識(shí)的鞏固，更重要的是加深了我和老師及同學(xué)們的感情，這對(duì)于即將踏入社會(huì)、參加工作的我來說是無比寶貴的。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，首先感謝 葛老師對(duì)我的指導(dǎo)，從做畢業(yè)設(shè)計(jì)至今，葛老師幫助我修改方案，整理設(shè)計(jì)思路，引導(dǎo)我翻閱資料和解決技術(shù)問題，耐心的指導(dǎo)我們一步步的完成任務(wù)。遇到要解決的問題，葛老師很細(xì)心的幫助我們簡(jiǎn)答。老師的督促和指導(dǎo)使我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，老師教給我的方法使我在以后的學(xué)習(xí)和工作中受用不盡。在這里我對(duì)葛老師表示深深的感謝。 其次，感謝老師。他給了我鼓勵(lì)，在很多次沒有信心做下去的時(shí)候，他就慢慢的開導(dǎo)我，對(duì)我的方案鼓勵(lì)和支持，使我從新獲得了信心。還經(jīng)常幫我在辦公室查閱一些相關(guān)的資料。 再次，感謝我的同學(xué)們，他們給了我良好的學(xué)習(xí)氛圍， 借給我工具書，使我省去了很多麻煩……。 最后，感謝曾經(jīng)幫助過我的每一個(gè)人，在以后的工作和學(xué)習(xí)中我會(huì)更加積極努力，不辜負(fù)你們對(duì)我的期望。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2020 26 附 錄 圖名 圖號(hào) 圖幅 張數(shù) 1 隧道 清潔車 SDQXC01 A0 1 2 鉸鏈塊 1 SDQXC02 A3 1 3 鉸鏈塊 2 SDQXC03 A3 1 4 軸 SDQXC04 A4 1 5 法蘭套 SDQXC05 A4 1 6 滑塊 SDQXC06 A4 1 7 電機(jī)安裝座 SDQXC07 A3 1 8 滑軌 SDQXC08 A3 1 9 底板 SDQXC09 A4 1