【正文】 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 8 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(mǎn)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。 第 二 章 總體方案的設(shè)計(jì) 10 設(shè)計(jì)主要技術(shù)要求 驅(qū)動(dòng)方式：汽油機(jī)或者電力驅(qū)動(dòng)。 每小時(shí)清掃面積不低于 1000 平方米。 總體方案的確定 由于工作的場(chǎng)合對(duì)環(huán)境要求較高因動(dòng)力裝置都選為噪音低，污染小環(huán)保的電驅(qū)動(dòng)。 方案一： 圖 方案一簡(jiǎn)圖 工作原理：殼體 l 的前上部設(shè)有電機(jī) 2 和電池，殼體 1 的前下部設(shè)有滾刷 3，電機(jī) 2 通過(guò)傳動(dòng)帶帶動(dòng)滾刷 3。 方案二： 圖 方案二簡(jiǎn)圖 工作原理：推動(dòng)車(chē)體前進(jìn)，電機(jī)通過(guò)傳送帶將運(yùn)動(dòng)傳遞給帶輪 滾筒軸 3 ，從而帶動(dòng)毛刷滾筒 3 作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，主動(dòng)帶輪通過(guò) 傳送帶將運(yùn)動(dòng)傳給帶輪齒輪 10 再傳給齒輪 6 最后傳給輸送輪 7，再帶動(dòng)傳送帶 5 作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 方案三： 12 圖 方案三簡(jiǎn)圖 工作原理：推動(dòng)清掃機(jī)前進(jìn)，電機(jī) 1 將運(yùn)動(dòng)傳給帶輪 2 再有帶傳動(dòng)傳給帶輪3 從而使同一根軸上的帶輪 7 和錐齒輪 9 旋轉(zhuǎn)。同時(shí)錐齒輪 9 帶動(dòng)錐齒輪 10 轉(zhuǎn)動(dòng)，再有帶傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳給兩側(cè) 刷 1 14 使 13 側(cè)刷 11 作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，側(cè)刷 14 作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩側(cè)的垃圾掃到中間，傳給主刷 13 由主刷將垃圾掃入垃圾箱內(nèi)。適合小面積的清掃工作，但此清掃機(jī)垃圾箱容量小、進(jìn)塵口小而且此清掃機(jī)的電池容量不易過(guò)大，容量低，不適合長(zhǎng)時(shí)間的清掃工作，并且不適合較大些垃圾的清理。但此方案的清掃機(jī)由于帶的存在 可能使此設(shè)備的尺寸較大，且不易用于清掃灰塵等細(xì)微輕小物質(zhì)。 方案三：此方案彌補(bǔ)了前兩種方案的缺陷，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。并且配置了大容量的電池和大容量垃圾箱，大大提高了工作效率和清掃效果，可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的工作。此方案是一種理想的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的走廊 清掃機(jī)設(shè)計(jì)方案。其實(shí)體外形如下圖 15 第 三 章 動(dòng)力裝置的確定 蓄電池的選擇 選用蓄電池型號(hào) 清掃機(jī)所使用的蓄電池要求在使用過(guò)程中能夠完全放電，不排放有害氣體，不污染環(huán)境。 （ 2）污染少，噪聲小。 （ 3）節(jié)約能源，為普通蓄電池耗能的 2/3。 （ 5）使用時(shí)間長(zhǎng)，充電后每次可用 15 小時(shí)。 （ 7）使用壽命長(zhǎng)，一般可充電 700 次左右。 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(chē)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(chē)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，那么這個(gè)電動(dòng)機(jī)可能是齒輪減速電動(dòng)機(jī)。在大轉(zhuǎn)矩應(yīng)用場(chǎng)合，常選用帶有金屬齒輪和金屬 17 減速器機(jī)架的行星輪減速器。本設(shè)計(jì)中選用金屬齒輪的減速電機(jī)。 電動(dòng)機(jī)容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的發(fā)熱條件來(lái)決定。對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷不變或變化很小，常溫下工作的機(jī)械，只要所選電動(dòng)機(jī)的額定功率 Pm 等于或大于所需電動(dòng)機(jī)功率 P0，即 Pm=P0，電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱，而不必校驗(yàn)發(fā)熱和起動(dòng)力矩。設(shè)計(jì)圓盤(pán)毛刷受力約為 F1 =50N，轉(zhuǎn)速為n1 =60r/ F=75N,轉(zhuǎn)速為 n=40r/min。 m 所需功率 P1 = 955011nT = ? =47W 圓盤(pán)毛刷到錐齒輪間用帶傳動(dòng)，傳遞效率 90%。 90%=52W 齒輪間的傳遞效率為 90% 豎放齒輪處的功率 P 豎1= PIII/ ?=52247。 m 此處的功率 P? = 9550nT = ? = 滾筒到主動(dòng)軸 I軸用帶傳動(dòng)，傳遞效率為 90% 18 P? =P? / ?=247。 90%= 由于清掃機(jī)工作速度為 60r/min 為較低轉(zhuǎn)速故選用 12V250W 齒輪減速電機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)速為 600r/min。 電機(jī)到圓盤(pán)毛 刷的總傳動(dòng)比 i=nn刷電 = 60600 =10 齒輪間的傳動(dòng)比為 i=2 19 圖 清掃機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 帶輪的選擇設(shè)計(jì) I軸帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1） 確定計(jì)算功率 計(jì)算功率 Pca 是根據(jù)傳遞功率 P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短等因素影響而確定。查工況系數(shù)表得 KA =1 P—— 所需傳遞的額定功率長(zhǎng) 2）計(jì)算傳動(dòng)比 i=nn?電 =120600 =5 選擇 Z型 V帶 3）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 12111，取小帶輪基準(zhǔn)直徑為 d1d =50mm 4）大帶輪直徑 d2d =i d1d =5 50=250mm 5）計(jì)算帶速 v v= 100060 1? ?ndd? = 100060 ? ?? =6）初定中心距 a0 （ d1d + d2d ）﹤ a0﹤ 2（ d1d + d2d ） 210 ﹤ a0﹤ 600 取 a=300mm 7）計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld0 =2a0+2? （ d1d + d2d ） + 4a ） d d（ 2d2d1 =2 + 300+ 40042021? =1096mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 1214，取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld=1000mm 8）實(shí)際中心距 a a≈ a0+ 2 0LdLd? 21 ≈ 300+210961000? ≈ 252 取 a=250mm 9）小帶輪包角 α α1 =180176。 =180176。 =135176。 所以小帶輪包角合理 10）確定 V帶根數(shù) 一般單根 V帶可傳遞的功率達(dá) 75KW。 11）單根 V帶的張緊力 F0 =500(?k － 1)zvPd +mv2 =500 ( － 1) ? + = 式中： ?k —— 包角修正系數(shù) ， 查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 12121得?k = m—— V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量， kg/m。 = F maxr = 23 Fr = 13) 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 設(shè)計(jì) V 帶輪時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的要求有：質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)工藝性好；無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以減少載荷分布均勻。 初定小帶輪孔徑 d=20mm，基準(zhǔn)直徑 d 1d =50mm，外徑 da =，輪寬B=14mm，輪槽寬 b d =。 大帶輪基準(zhǔn)直徑 d 2d =i d 1d =5 50=250mm d2 = da － 2（ ha + fa +δ） =254－ 2（ ++） =225mm d1 =（ ～ 2） d=43mm 因?yàn)?d2 d1 ﹥ 100mm,所以大帶輪采用孔板式。輪槽寬bd =。查工況系數(shù)表得 KA =1 P—— 所需傳遞的額定功率長(zhǎng) 2）根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 86和 811 ， 選擇 Z型 V帶 3）計(jì)算傳動(dòng)比 i=?nn? =40120 =3 4）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 12111，取小帶輪直徑為 d3d =56mm 5）大帶輪直徑 d4d =i d3d =3 56=168mm 取 d4d =160mm 6）計(jì)算帶速 v v= 100060 3? ?ndd? = 100060 ? ?? =7）初定中心距 （ d3d + d4d ）﹤ a0﹤ 2（ d3d + d4d ） ﹤ a0﹤ 448 取 a0=380mm 8）計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld0 Ld0 =2a0+2? （ d3d + d4d ） + 4a ） d d（ 2d3d4 =2 380+ 224+ 40041502? 25 =1126mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 1214，取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld=1120mm 9）世紀(jì)中心距 a a≈ a0+2 0LdLd? ≈ 380+211261120? ≈ 374mm 考慮到滾筒與帶輪 2之間有一定的間隙，所以取 a=380mm 10)小帶輪包角 α1 =180176。 =180176。 =176。 所以小帶輪包角合適 11）確定 V帶根數(shù) 此處帶輪之間所傳遞的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單根 V帶所傳遞的功率，所以這里僅用一根 V帶。查表 12123得 m= kg/m 13） 作用在軸上的力 Fr 26 Fr =2 F0 Zsin21? =2 130 1