【正文】 這不僅使我順利完成了本文，也將使我受益終生。 自己想想求學(xué)期間的點(diǎn)滴歷歷涌上心頭，時(shí)光匆匆飛逝，三年多的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓我在大學(xué)的生活，得以劃下了完美的句點(diǎn)。由于各方面的限制，關(guān)于管道機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)有待進(jìn)一步深入研究，尤其應(yīng)該更多到實(shí)際應(yīng)用中去檢驗(yàn)。其性能參數(shù)如表 51所示。 灰塵收集裝置 灰塵收集裝置是與機(jī)器人分離的一個(gè)裝置，為設(shè)計(jì)方便起見，我決定采用一個(gè)大功率的抽風(fēng)機(jī)在連接里格管子通向空調(diào)管道中，在抽風(fēng)機(jī)下部再安裝一個(gè)灰塵收集的塑料兜。 照明裝置 本方案用到的照明裝置，可以到相關(guān)的廠家購(gòu)買，攝像頭主要用來觀察管道內(nèi)的情況，但因管道為封閉的，光線暗淡，其要在照明裝置——燈泡的幫助下，才可以成功的觀察管道是否清掃干凈，以便徹底清潔中央空調(diào)管道。 攝像頭的固定和調(diào)整由于所清掃管道的高度變化范圍很大，所以需要方便的調(diào)整攝像頭的高度。CCD 是應(yīng)用在攝影、攝像方面的高端元素技術(shù)，采用 CCD 感光元件的攝像頭在各方面的性能都不錯(cuò)，具有成像靈敏度高、抗震動(dòng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較貴。圖 42 氣動(dòng)馬達(dá) 旋轉(zhuǎn)刷的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的清掃刷的示意圖如圖 43 所示。 （8）使用空氣作為介質(zhì)，無供應(yīng)上的困難，用過的空氣不需處理，放到大氣中無污染 壓縮空氣可以集中供應(yīng)，遠(yuǎn)距離輸送 由于氣馬達(dá)具有以上諸多特點(diǎn)，故它可在潮濕、高溫、高粉塵等惡劣的環(huán)境下工作。啟動(dòng)、停止迅速?？梢蚤L(zhǎng)時(shí)間滿載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，溫升較小。實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的時(shí)間短，速度快，沖擊性小，而且不需卸負(fù)荷。在正反向轉(zhuǎn)換時(shí)，沖擊很小。只要控制進(jìn)氣閥或排氣閥的開度，即控制壓縮空氣的流量，就能調(diào)節(jié)馬達(dá)的輸出功率和轉(zhuǎn)速。此兩種方案設(shè)計(jì)出來的旋轉(zhuǎn)刷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，鑒于目前所學(xué)知識(shí)限制，我設(shè)計(jì)了一個(gè)比較簡(jiǎn)單的清掃方案，即在氣動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)刷實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)管道進(jìn)行清洗。當(dāng)采用上下擺動(dòng)時(shí)，可以采用四桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)或不完全齒。為此可以在機(jī)器人的下部安裝一臺(tái)吹風(fēng)機(jī)將灰塵吹向前方，但考慮到這樣會(huì)使機(jī)器人的重量加大，這樣會(huì)帶來一系列問題，比如：會(huì)增大驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)的功率，從而加大了車重和車的尺寸，這樣做。鋼刷適用于各種鋼管。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。取 d=14mm（?dmin= 求得）　?。?）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于傳動(dòng)軸較短，帶輪尺寸很小，帶輪的軸向及周向固定很不方便，所以決定將帶輪、導(dǎo)向輪及軸作成一體，如圖 35。 帶的尺寸設(shè)計(jì)由參考書 [2]中表 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算過程如下：（1）設(shè)計(jì)功率 PdPd=KAP= =, 其中工況系數(shù) KA=?2)選帶型和節(jié)距 Pb根據(jù)設(shè)計(jì)功率 Pb 和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=50r/min, 由參考書 [2]圖 選帶型 5M 節(jié)距 Pb=5mm3)小帶輪齒數(shù) Z1 和節(jié)圓直徑 dP1由 Z1 （由參考書 [2]表 查得） ，選取 Z1=1512min??ZdP = =1??4)確定大齒輪齒數(shù) Z2 和節(jié)圓直徑 dP2Z =iZ 22?1 ,3052?????5)帶速 v sVssmndP /40/0625./ max???????6)初定軸間距 aa =182mm07)帶長(zhǎng) L 及其齒數(shù) Z0 0212210 4)dP() dP(2aa????? m}82).().({?? ?機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）查表取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長(zhǎng) 480mm,齒數(shù) Z=308）實(shí)際軸間距 a當(dāng)軸間距不可調(diào)整時(shí)，根據(jù)已知條件：a= 可算出,???dP??.518012???ad? = ?? =?9）帶寬 bs已知各種帶型的基準(zhǔn)寬度如表 所示：表 32 各種帶型的基準(zhǔn)寬度 帶型 3M 5M 8M 14M 20Mb 0S5 9 20 40 115因所選帶型為 5M，則基準(zhǔn)寬度 b =9mm0S由參考書[2]公式 計(jì)算得，bs=9mm 導(dǎo)向輪的設(shè)計(jì) 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸由由參考書 [2]表 知圓弧齒同步帶帶輪尺寸如（表 33）：（單位：mm）表 33 圓弧齒同步帶帶輪尺寸 項(xiàng)目 符號(hào) 5M節(jié)圓直徑 d Pd ??bPZ 外圓直徑 da d =d 2a= 齒槽弧半徑 R 05.?齒槽深 h g 8.?齒槽角 2? 14?齒頂圓角半徑 r1 05.?齒形尺 寸 節(jié)頂距 2a 為了方便加工，導(dǎo)向輪應(yīng)該是簡(jiǎn)單的圓柱形。平帶雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是尺寸較大，最小尺寸系列的平帶的最小帶輪直徑為112mm，所以不合適。 電機(jī)的選取因已知導(dǎo)向輪輸出線速度比驅(qū)動(dòng)輪線速度 ，暫定 ，導(dǎo)向輪直徑暫定 66mm，帶的傳動(dòng)比為 2，則電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為 。在此處可以仿照汽車的機(jī)構(gòu)—后輪采用差動(dòng)裝置，這樣可以更方便的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。在清掃之前，調(diào)整支撐臂上的螺釘來控制兩個(gè)導(dǎo)向輪的橫向距離，保證機(jī)器人處于管道中央時(shí)導(dǎo)向輪兩端距管道壁各有約 20mm。??????ca 前軸和后軸相比除沒有齒輪外可選用相同的尺寸，因?yàn)楹筝S承受了主要的彎矩力矩，軸經(jīng)校核符合要求，前軸也應(yīng)符合要求。為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù) ，則? ?計(jì)算應(yīng)力為 （式中 ）22)(4?????ca 1?機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）. 圖 33 軸彎矩、扭矩圖對(duì)于直徑為 d 的圓周，彎曲應(yīng)力 ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ，將 和 代入WM/??TW/????上式，則軸的彎矩合成強(qiáng)度條件為 （）??12222 )()(4)( ?????????TTWca式中： 軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 MPa?ca M 軸所受的彎矩，單位為 N???　　由力矩平衡得 　　 ， .40an?　　2）畫彎矩,扭矩圖（如圖 33）所示。 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)（1）求出輸出軸上的功率 P 轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T 已知：傳遞功率 ， 轉(zhuǎn)速 n=???扭矩 T=9550000 mN???（2）求作用在齒輪上的力因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 ???Zmdt　　圓周力 NdTFt 徑向力 ta 3tan6n???（3）初步確定軸的最小直徑：　　先按參考書 [1] 式（）初步估算軸的最小直徑選軸的材料,由參考書 [1]表（151）選 35SiMn 調(diào)質(zhì)處理，毛坯直徑 此種材料的機(jī)械特性m10?80?b?57s硬度 299286HBS。　　2）設(shè)計(jì)計(jì)算　　對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算模數(shù)的數(shù)值，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒面直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度所算得的模數(shù) ，可就近圓正為 ，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) 取 20，? ?dZ。其中： =1090MPa， =1090MPa。（2）計(jì)算驅(qū)動(dòng)機(jī)器人所需要的牽引力 FF=履帶輪摩擦力+旋轉(zhuǎn)刷摩擦力，據(jù)估計(jì)牽引力大小在 125N 左右（3）電機(jī)的選取小型減速電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、輸出轉(zhuǎn)速低、輸出扭矩大等優(yōu)點(diǎn)，比較符合該機(jī)器人的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，因此優(yōu)先選用。另外本次設(shè)計(jì)采用輪式機(jī)構(gòu)傳輸，輪外部采用橡膠制履帶，工業(yè)橡膠與管道的摩擦系數(shù)為 ，是普通塑料輪子與鋼管摩擦系數(shù)的 倍，是鋁合金輪子與鋼管摩擦系數(shù)的 倍。方案二：?jiǎn)坞姍C(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的前軸，在機(jī)器人前方左右兩端各安裝一個(gè)導(dǎo)向輪系統(tǒng)，兩個(gè)導(dǎo)向輪的角度可調(diào)。可以通過概率設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出可靠度滿足要求的零件或結(jié)構(gòu)，也可以通過系統(tǒng)可靠性綜合機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）方法評(píng)定機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性。（高強(qiáng)度材料選用原則）：由于操作機(jī)從手腕、小臂、大臂到機(jī)座是依次作為負(fù)載起作用的，選用高強(qiáng)度材料以減輕零部件的質(zhì)量是十分必要的。而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(jiǎn)單,自動(dòng)化程度高,適用范圍廣,成本較低,對(duì)促進(jìn)我國(guó)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。銅刷適用于材質(zhì)為有色金屬的管道。設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)刷頭有四種材料系列:尼龍刷、鋼刷、