【正文】 庭物品等不構(gòu)成任何危害，同時(shí)清潔機(jī)器人還必須具備自我保護(hù)的能力。②清潔機(jī)器人的工作環(huán)境主要為普通家庭環(huán)境，但要求有較好的環(huán)境適應(yīng)性 。這方面的研究從上世紀(jì) 80 年代起，開(kāi)始受到人們的注意，不過(guò)由于清潔的環(huán)境基本上是結(jié)構(gòu)、半結(jié)構(gòu)性的，但要清除的垃圾則完全是非結(jié)構(gòu)性的，造成一定困難。它集機(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。 （ 1）清潔機(jī)器人：清潔機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)該說(shuō)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)綜合性的結(jié)果，它集機(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。大型清掃設(shè)備主要是清掃車，由于本課題主要研究的是小型清掃設(shè)備大型的清掃設(shè)備在此不再多述。小型清掃設(shè)備現(xiàn)在正是一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期，有著極其廣闊的發(fā)展空 。近日國(guó)家出臺(tái)燃油含稅的政策，給電動(dòng)掃地車帶來(lái)福音 。 由于人們對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越重視，燃油車在很大程度上受到限制。在這方面，國(guó)內(nèi)的研發(fā)步伐較慢，但是隨著國(guó)家城市化的進(jìn)程不斷加大和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多新興的中小城市正在崛起，城市化規(guī)模不斷擴(kuò)大，現(xiàn)代化的工廠不斷建成，機(jī)關(guān)、小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校和公共場(chǎng)不斷建設(shè)機(jī)械化清掃已經(jīng)成為一種必然，地面的清潔養(yǎng)護(hù)及工廠清潔生產(chǎn)已經(jīng)越來(lái)越 重要。 例如，有一種 具有高效吸塵除灰功能 的清潔機(jī)器人 ，可遙控也可自主運(yùn)作，能轉(zhuǎn)向，躲避障礙物，有很高的實(shí)用價(jià)值，可對(duì)家居、廠礦企業(yè)等地面進(jìn)行清潔，幫助人們從繁雜的勞動(dòng)中解放出來(lái)。 目前，許多國(guó)家研制的清潔機(jī)器人應(yīng)時(shí)而生 。隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快及居住面積的增大，家居地面的清掃工作也越來(lái)越繁重，嚴(yán)重干擾了人們的生活。 然而，小面積區(qū)域的清掃工具還主要沿用傳統(tǒng)手工掃地工具：掃帚，工作效率低、清掃效果不夠理想、浪費(fèi)人力資源。 我國(guó)已逐步進(jìn)入現(xiàn)代化社會(huì)，陳舊、落后的清掃方式及設(shè)備，已不能滿足社會(huì)進(jìn)步的需要。 隨著公共環(huán)境衛(wèi)生、工廠清潔機(jī)械市場(chǎng)的迅猛發(fā)展， 2021 年之后，國(guó)內(nèi)地面清掃機(jī)開(kāi)始呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。39 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 1 章 緒論 清掃工具的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 從 20世紀(jì) 60 年代我國(guó)研制生產(chǎn)路面清 掃機(jī)械開(kāi)始（指大型清掃機(jī)的研制），已有 40 多年的生產(chǎn)歷史，然而中小型清掃機(jī)的研制開(kāi)發(fā)則剛剛起步。37 致謝 36 參考文獻(xiàn) 34 結(jié)論 28 錐齒輪的計(jì)算 27 錐齒輪的計(jì)算 23 軸的校核 23 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 Ⅰ — Ⅱ軸帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 14 帶輪的選擇設(shè)計(jì) 10 蓄電池的選擇 6 第 3章 動(dòng)力裝置的確定 6 設(shè)計(jì)主要技術(shù)要求 3 課題需要完成的任務(wù) 3 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決途徑 2 我國(guó)清掃機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì) 2 清掃設(shè)備的分類 由于該設(shè)備的零部件相對(duì)比較普通易于制造，因此該設(shè)備的制造成本較低，是一種較為理想的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的走廊清掃工具。 本課題研究中，通過(guò)查閱搜集大量資料，對(duì)不同清掃設(shè)備進(jìn)行分析對(duì)比最終確定出一種較為理想的走廊清掃機(jī)的設(shè)計(jì)方案，然后根據(jù)已定方案進(jìn)行了具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并使該設(shè)備的結(jié)構(gòu)更加緊湊可靠。然后，再由滾刷將垃圾掃入垃圾箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)清掃功能。湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 摘要 本 文所設(shè) 計(jì)的是用于走廊清掃的清掃機(jī)。能源裝置通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)傳給兩側(cè)的盤形刷，使其分別作順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩側(cè)的垃圾掃到中間，傳給中間的滾刷。此設(shè)備屬中小型清掃工具，可以對(duì)各種大小的垃圾進(jìn)行清理，兩側(cè)的清掃刷可方便的清掃墻角及靠近障礙物的地方。確定出各個(gè)機(jī)構(gòu)零部件的 尺寸及型號(hào)后，并對(duì)其進(jìn)行了校核以保證其能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞： 清掃機(jī)；盤形刷；滾刷；制造成本 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 目 錄 第 1 章 緒論 1 清掃機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 2 清掃設(shè)備的概述 4 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 4 設(shè)計(jì)工作基本要求 4 第 2章 總體方案設(shè)計(jì) 6 總體方案的確定 10 電動(dòng)機(jī)的選擇 11 第 4 章 清掃機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 傳動(dòng)比的分配 15 主軸帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 Ⅲ — Ⅳ軸的帶輪設(shè)計(jì) 24 鍵的校核 28 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 錐齒輪的校核計(jì)算 33 車架的設(shè)計(jì)計(jì)算 相對(duì)于 發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)地面清掃機(jī)在銷售規(guī)模、技術(shù)水平、清掃效果等方面都存在一定的差距。但與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)還停留在市場(chǎng)的初級(jí)發(fā)展階段。對(duì)于自動(dòng)化掃地器具，人們常見(jiàn)的是馬路上的掃地車，它能進(jìn)行大面積街道清掃、工作效率高，并且節(jié)約人力。而工作效率高的省時(shí)省力的龐然大物掃地車在比如廠區(qū)、居住小區(qū)、機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、小街小巷、走廊等場(chǎng)所，確是英雄無(wú)用武之地。因此急需開(kāi)發(fā)一種成本低、節(jié)約人力物力、清掃效果良好的適應(yīng)院落、小區(qū)、小巷、走廊等小區(qū)域場(chǎng)所的小型清掃設(shè)備。 日本，美國(guó)，歐洲各大廠商競(jìng)相開(kāi)發(fā)，有些產(chǎn)品甚至 很超前。 在國(guó)外清潔設(shè)備的擁有率和洗衣機(jī)幾乎相當(dāng)，甚至要高（有公用洗衣房，專業(yè)洗衣店的緣故）。勞動(dòng)力成本的不斷提高，清掃 設(shè)備 的市場(chǎng)前景日漸看好 。 政府 大力 提倡綠色能源設(shè)備。 小型清掃設(shè)備因其 實(shí)用性強(qiáng)、 垃圾清掃率高 、污染小、成本底、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單 、 維修方便等特點(diǎn) 具有廣泛的市 場(chǎng)前景和實(shí)用價(jià)值，它的出現(xiàn)和使用，將極大減輕人們繁瑣的家務(wù)勞動(dòng)，節(jié)省寶貴的時(shí)間，提 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 高了人們的生活質(zhì)量。 清掃設(shè)備的概述 清 掃設(shè)備的分類 清掃設(shè)備按大小可分為大型清掃設(shè)備和中小型清掃設(shè)備。而現(xiàn)有的小型清掃設(shè)備主要有兩大類分別為掃地機(jī)和清潔機(jī)器人。 清潔機(jī)器人是能夠在房間中自動(dòng)清潔地面，保持家庭衛(wèi)生的一種機(jī)器人。包括有地面真空吸塵機(jī)器人、地面清掃機(jī)器人、壁面清洗機(jī)器人、泳池清洗機(jī)器人和一些特種清洗機(jī)器人，可用于各種場(chǎng)合的清潔工作。清潔機(jī)器人具有如下的特點(diǎn)：①清潔機(jī)器人自帶電源，小巧輕便、操作簡(jiǎn)單、自主性強(qiáng)、具有很強(qiáng)的實(shí)用性。 ③清潔機(jī) 器人的任務(wù)是清掃地面，工作的對(duì)象是地面的 灰塵、紙屑以及其他一些小尺寸物體，而大尺寸物體不作為清潔機(jī)器人的處理對(duì)象。就現(xiàn)有的技術(shù)而言清潔機(jī)器人的發(fā)展受到了很大的局限，它的推廣也得到了一定的限制。掃地機(jī)涉及地板上小面積地面覆蓋物的清掃機(jī)械領(lǐng)域，是一種小型家庭、工廠、小區(qū)、機(jī)關(guān)用的掃地機(jī)械。在車前側(cè)裝設(shè)立掃帚；車架、罩殼下方裝設(shè)橫掃帚，通過(guò) 半交叉皮帶和齒輪等傳動(dòng)件由車輪旋轉(zhuǎn)動(dòng)力帶動(dòng)掃帚將垃圾掃入車架前端設(shè)置的撮箕內(nèi)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。掃地速度在 3— 6 公里／時(shí)左右，掃地寬度在 1～ 2 米。 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 我國(guó)清掃機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì) 雖然國(guó)產(chǎn)清掃機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平已有了一定的進(jìn)步，價(jià)格性能比優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品，但在以下幾個(gè)方面尚待進(jìn)一步提高，這也是今后我國(guó)清掃機(jī)械技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 （ 2）研發(fā)多功能清掃機(jī) 目前的清掃機(jī)基本是單一清掃功能，不能進(jìn)行拖地、灑水和清洗護(hù)欄等。 （ 3）注重環(huán)保的多功能清掃機(jī) 目前大多數(shù)機(jī)型，揚(yáng)塵比較嚴(yán)重。 （ 4） 根據(jù)需要生產(chǎn)不同種類和配 置的清掃機(jī)械 清掃涉及各種不同等級(jí)的地面，它所需要的清掃機(jī)械也是不同的。等級(jí)較低的其它普通走廊地面的清掃要求較低，相應(yīng)生產(chǎn)和使用成本較低。 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決途徑 本課題要求是設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的走廊清掃機(jī)，其關(guān)鍵問(wèn)題就在于如何很好的實(shí)現(xiàn)清掃功能。由于清潔器是一種出現(xiàn)比較晚的機(jī)械產(chǎn)品，因此在其設(shè)計(jì)過(guò)程中，不可避免的出現(xiàn)了很多未解決得難點(diǎn)疑點(diǎn)，總結(jié)其難點(diǎn)如下： 由于清掃機(jī)是一新興產(chǎn)品，掃地功能的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)還不成熟，很難查到相關(guān)的資料。清掃機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵污染、漏垃圾、 噪音大和產(chǎn)品可靠性等方面也較難解決的問(wèn)題。機(jī)構(gòu)太小工作效率就會(huì)降低，清掃范圍也就變小滿足不了走廊的清掃要求，機(jī)構(gòu)太大則設(shè)備就會(huì)太大從而增加轉(zhuǎn) 彎半徑。因此合理的選擇機(jī)構(gòu)的大小及機(jī)構(gòu)布置極為重要且比較困難。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，廣泛的搜集資料，并借鑒了清潔機(jī)器人的一些數(shù)據(jù)資料對(duì)我的設(shè)計(jì)工作起了很大的幫助。所以，我參考用的資料并不能解決我在設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的所有難點(diǎn)，有許多的問(wèn)題是根據(jù)我自己的想法來(lái)做的。在今后的設(shè)計(jì)中，還需要通過(guò)實(shí)踐，對(duì)其一步一步的進(jìn)行改進(jìn)。完成走廊清掃機(jī)的方案設(shè)計(jì)，以及結(jié)構(gòu)組成，并對(duì)走廊清掃機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力計(jì)算，使其結(jié)構(gòu)布局和受力更加合理。 設(shè)計(jì)工作基本要求 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 ① 結(jié)合設(shè)計(jì)題目，在老師的指導(dǎo)下廣泛查閱文獻(xiàn)，并 寫出不少于 3000 字的文獻(xiàn) 綜述； ② 根據(jù)參考文獻(xiàn)和課題要求，提出自己擬定的可行性方案，并寫出開(kāi)題報(bào)告； ③ 據(jù)課題要求，對(duì)走廊清掃機(jī)進(jìn)行受力計(jì)算，使其結(jié)構(gòu)布局和受力更加合理； ④和老師充分研討，列出論文編寫大綱； ⑤ 認(rèn)真撰寫論文，按時(shí)完成任務(wù)，準(zhǔn)備答辯； 總的要求就是畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束后，能夠達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。汽油驅(qū)動(dòng)型適合院落、停車場(chǎng)等戶外清掃作業(yè)；電瓶驅(qū)動(dòng)型因其噪音低，污染小，適合室內(nèi) 清掃作業(yè)。垃圾箱容量不低于 30L。 最初設(shè)計(jì)了許多的方案，最終綜合考慮認(rèn)為其中三種方案最為有可能實(shí)現(xiàn)我們的課題要求，在此僅對(duì)這三種方案進(jìn)行分析說(shuō)明。工作時(shí)，滾刷 3 掃起的灰塵直接進(jìn)入垃圾斗 6 中；同時(shí)，殼體 l 的底板上的垃圾斗 6 的前部設(shè)有導(dǎo)向斜面 垃圾斗 7 的下沿設(shè)有向后傾斜的小斜面 5 ，導(dǎo)向斜面 小斜面 5 將灰塵導(dǎo)入垃圾斗 4 中。在毛刷和刮鏟 4 的共同作用下，通過(guò)傳送帶 5 以及卸料板將垃圾送到垃圾箱 8 中。帶輪 7 將運(yùn)動(dòng)傳給帶輪 8，帶輪 8 帶動(dòng)主刷 13 作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傾斜的導(dǎo)向刮板 12 將垃圾送入垃圾箱內(nèi)。 方案對(duì)比： 方案一：此方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備體積小。 方案二：此方案清掃機(jī)可以清掃大型的垃圾雜物，而且垃圾容量大，可配置較大容量的電池，適合長(zhǎng)時(shí)間的工作，并可作為院落、工廠、小區(qū)等較大面積區(qū)域的清掃工具。由于清掃機(jī)兩邊存在清掃死角，不能清掃墻角和靠近障礙物的地方。并且由于兩側(cè)的清掃刷的存在，相對(duì)于第二種方案大大的增加了清掃寬度，而且轉(zhuǎn)彎半徑不變。除作為走廊清掃工具外，也可作為院落、工廠、小區(qū)等較大面積區(qū)域的清掃工具。 因此綜合考慮選擇第三種方案作為最終設(shè)計(jì)方案。 由此針對(duì)此設(shè)計(jì)選用鉛蓄電池，型號(hào)為： 3DAW250 有關(guān)性能為： 標(biāo)準(zhǔn)電壓為 12V 其比能量達(dá) 250w? h/kg 使用壽命為充放電 1200 次 放電深度為 75% 外形尺寸為：長(zhǎng) 寬 高 =120mm 70mm 70mm 重量約為： 5kg 此蓄電池外形圖為： 圖 蓄電池 此蓄電池的性能 ： （ 1）該電池為全密封閥控式（可維護(hù)）電動(dòng)車專用蓄電池，具有全密封防泄露設(shè)計(jì)、安全可靠、自放電小、容量大、比 能量高等優(yōu)點(diǎn)。可減少排污 97%，甚至可做到零排污 （ 3）節(jié)約能源，為普通蓄電池耗能的 2/3 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 （ 4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便，易于操作和維修 （ 5）使用時(shí)間長(zhǎng)，充電后每次可用 15 小時(shí) （ 6）有足夠的功率供清掃機(jī)達(dá)到每小時(shí)清掃面積不低于 1000 平方米的要求。 在移動(dòng)的設(shè) 備中和蓄電池配套的較常使用的電機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：太快需要齒輪減速器，電流通常較大，較難與車輪裝配，控制復(fù)雜。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn) : 功率與自重比小，電流通常較大，體積大，較難與車輪裝配，負(fù)載能力低，功率小，控制復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)。 （ 2）直流齒輪減速電動(dòng)機(jī) 的選擇 齒輪減速電機(jī)有時(shí)叫做齒輪馬達(dá)或減速電機(jī)。如果一個(gè)電機(jī)看上去明顯由兩個(gè)不同的部分連接而成，那么就可以認(rèn)定它是齒輪減速電機(jī)。 因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)仍然從內(nèi)部伸出兩個(gè)相同的插頭，所以齒輪減速電機(jī)與普通電機(jī)一樣使用方便。這個(gè)新轉(zhuǎn)軸的末端伸出減速器的頂部，便于輪子和其他元件與其相接。當(dāng)查看電動(dòng)機(jī)時(shí)，如果轉(zhuǎn)軸沒(méi)有從中心伸出，