機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文家用清潔機(jī)器人設(shè)計(jì)(參考版)
2024-09-05 20:44本頁面
【正文】 雖然我的論 文作品不是很成熟，還有很多不足之處，但是這里面的每一點(diǎn)資料，都有我的勞動(dòng)，讓我在本次設(shè)計(jì)中也學(xué)到了許多。 不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。本次論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無法、平易近人的人格魅力對(duì)本人影響深遠(yuǎn)。隨著吸塵機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)和性能價(jià)格比的不斷提高或改進(jìn) ,相信根據(jù)現(xiàn)有的軟硬件條件 ,未來幾年內(nèi)就會(huì)推出價(jià)格適中的全自動(dòng)吸塵機(jī)器人產(chǎn)品 ,進(jìn)而使吸塵機(jī)器人能像普通家電產(chǎn)品一樣走進(jìn)千家萬戶 ,為這一高新技術(shù)產(chǎn)品帶來可觀的市場和經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)環(huán)境的臟 20 潔程度 ,采用模糊邏輯等技術(shù)設(shè)計(jì)合理的吸塵時(shí)間以及相協(xié)調(diào)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度 ,確保滿意的吸塵效果。 (2)未來的吸塵機(jī)器人將向智能化和自主式發(fā)展 ,因此我們必須結(jié)合現(xiàn)有的基于自適應(yīng)控制、模糊邏輯、遺傳算法等的移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制技術(shù) ,研究開發(fā)出對(duì) 環(huán)境變化具有良好的自適應(yīng)性和魯棒性、對(duì)環(huán)境障礙物具有安全可靠的防碰撞功能的智能運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制器 ,使吸塵機(jī)器人完成與人工操作質(zhì)量相同甚至更好的吸塵工作。盡管目前國內(nèi)外在吸塵機(jī)器人研究開發(fā)方面已取得一定的成果 ,但成本過高和許多關(guān)鍵技術(shù) 問題尚急待解決或提高 ,主要有以下幾個(gè)方面 : (1)目前 ,價(jià)格過高是嚴(yán)重影響吸塵機(jī)器人打入家電市場的主要因素 ,因此為了大幅度降低其成本 ,我們必須開發(fā)專用運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)字處理芯片以及微型傳感器。因此 ,只要生產(chǎn)成本兼顧到日用電器批量大、價(jià)格低的特點(diǎn) ,吸塵機(jī)器人將具有誘人的市場前景 ,有關(guān)資料也預(yù)測吸塵機(jī)器人是未來幾年需求量最大的服務(wù)機(jī)器人。 盡管目前價(jià)廉物美的吸塵器給人們 的清潔工作帶來了一定的便利 ,但過大的噪音依然讓大多數(shù)使用者望而卻步。因此 ,建立 CCD 視覺系統(tǒng) , 融合多種傳感器進(jìn)行定位和環(huán)境建模 ,實(shí)現(xiàn)全局路徑規(guī)劃 ,將是一個(gè)重要的研究方向 .同時(shí) ,算法必須考慮系統(tǒng)的處理速度、存儲(chǔ)空間的限制。現(xiàn)在的自主吸塵機(jī)器人在行為上還處于“低級(jí)生物”的階段 ,環(huán)境感知能力有限 ,對(duì)路徑的規(guī)劃只是隨機(jī)的方 式或者是基于局部環(huán)境信息的規(guī)劃方式。 清掃機(jī)構(gòu)中蝸桿上軸承壽命計(jì)算 （ 1）軸承壽命公式： ???????? PCnLh 60106 16 其中： P為當(dāng)量動(dòng)載荷 ?為壽命指數(shù)，球軸承， 3?? 滾子軸承 310?? n軸承轉(zhuǎn)速 r/min C基本額定動(dòng)載荷，查表的 ??C （ 2）計(jì)算角接觸軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 公式： ? ?arp YFXFfP ?? 其中： X為徑向載荷系數(shù)； Y為軸向載荷系數(shù) 軸向受力如圖所示 圖 軸承受力圖 經(jīng)計(jì)算解得 Fr= Fa= N 由已知條件可知，軸承是關(guān)于蝸輪對(duì)稱的，所以左右距離相等，所以軸承所受的徑向載荷 ?? RR N，又因?yàn)檩S的重力作用在軸承上，軸承大約承受 ，所以 ???? RR 派生軸向力 ??? YRSS N 17 又因?yàn)?0 4 6 6 1 1 4 6 ????? aFS N，所以軸承 1 被壓緊，軸承 2 被放松，軸向載荷 ?A , ?A 21 AA? ,校核軸承 1 即可， eRA ? ? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 135， 136 得， 1?X ， 0?Y ， 1?pf )( ??? YRXFfP rp 所以 156 6010 ??????????PCnL h，符 合要求 蝸輪軸的校核 軸上能使產(chǎn)生彎距的力有 trFF, , ?rF N， ?tF N ，兩個(gè)力在互相垂直的兩個(gè)平面上， L=62mm， d=20mm 如圖 所示 圖 受力示意圖 18 彎矩圖如 所示 圖 彎矩圖 2 5 8 ????? LFM rr 2 3 2 1 ????? LFM tt 所以，合成彎矩 ??? tr MMM 3233 ????? dMWM?? MPa 軸的材料為 45鋼調(diào)質(zhì)，查表，得 ? ???? ，所以符合強(qiáng)度要求。燃料電池有堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體電解質(zhì)燃料電池等，燃料電池體積小、重量輕、壽命長、效率高、無污染，是一種非常好的清潔機(jī)器人用電源，但總的來說，目前還處于研究開發(fā)階段。銀鋅電池是現(xiàn)有二次電池中輸出功率最大、能量最高的電池，自放電速度慢，機(jī)械強(qiáng)度高，可短期超負(fù)荷放電，放電電壓平穩(wěn)，但價(jià)格貴、充電時(shí)間長、壽命短、充電次數(shù)少。 二次電池又叫蓄電池，有鉛酸電池、銀鋅電池、鎳鎬電池和鎳鋅電池等。堿性錳電池適合于大電流放電，放電容量很大，尺寸與干電池相同，具有互換性。作為機(jī)器人能源的一次電池要求能量密度高、自放電 少、可靠性高，一次電池有錳干電池、堿性錳電 池、鉀電池、汞電池、氧化銀電池等。因?yàn)槲仐U傳動(dòng)的效率主要取決于嚙合效率，而蝸桿分度圓導(dǎo)程角對(duì)嚙合效率其主要影響，導(dǎo)程角大于 30 度以后嚙合效率增加不顯著且蝸桿加工也較困難，所以本設(shè)計(jì)中蝸桿導(dǎo)程角小于 30 度，同時(shí)減小了中心距進(jìn)而減小了蝸桿的直徑，從而提高了嚙合效率，因而進(jìn)一步提高了蝸桿的傳動(dòng)效率。對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)，摩擦所產(chǎn)生的熱量將通過箱體散發(fā)到周 圍空氣中去。 （ 5）驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和剛度 ? ? 212 22 ?? FbFaF zdm YYKT ?? ? 蝸輪當(dāng)量齒數(shù) c os22 ?? ?zzv，查得齒形系數(shù) ?FaY ； 則??? 1201 ??Y=， 代入①中 ? ?FF M Pa ?? ?? ，滿足要求。?g ，中心距 ? ? 2 ??? zqma ㎜ ， 5822 ??mzd （ 4） 驗(yàn)算初設(shè)參數(shù) 蝸輪圓周速度 0 0 060 222 ??? nPdv m/s，選 ?K 值符合 滑動(dòng)速度 sin2 ?? ?vvs m/s，所選材料合適 蝸桿傳動(dòng)效率 ? ? ~ hh ? ，根據(jù) ?sv m/s，查表得 。 13 蝸輪蝸桿的選擇 （ 1）因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)所用的蝸桿和蝸輪是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)功率的輸入部分，是機(jī)器人結(jié)構(gòu)中最重要的部分，所以選蝸桿軸材料為 40Cr，表面淬火，硬度 45～ 50HRC, 蝸輪齒圈材料為 ZcuSn10Pb1,金屬模鑄造 確定許用應(yīng)力：應(yīng)力循環(huán)次數(shù) hljnN 260? ， j 嚙合次數(shù)， n2蝸輪轉(zhuǎn)速， lh 壽命 00 020 6160 ??????N 查表得： 230?OH? MPa； 90?OF? MPa 194* ?? OHNH Z ?? MPa； ?? ? OFNF Y ?? 52 MPa （ 2） 確定 Z1， Z2 根據(jù)傳動(dòng)比 I=，參考 《機(jī)械設(shè) 計(jì)》參數(shù)表，取 Z1=4,Z2=29 （ 3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》確定基本參數(shù)： ?AK ； 1??K ； ??K ???? ?? KKKK A hiTT ??? 12 ?，當(dāng) Z1=4 時(shí)， h=~，取 h=；代入①式得 hiNPT ???? 1162 9 3 8 0 0 6 ?????? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得： MPaZE 155? ，代入強(qiáng)度公式得 11219429 22212 2 ??????? ??????? ???????? HEZ ZK
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