新型半自動(dòng)地板清潔器的設(shè)計(jì)

1、中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）新型半自動(dòng)地板清潔器的設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：154221性別：男專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年級(jí)：2019春學(xué)習(xí)中心：揚(yáng)州學(xué)習(xí)中心指導(dǎo)教師：崔厚璽2021年08月21日（終稿截止日期）中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第三章 新型半自動(dòng)地板清潔器的設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)整個(gè)清潔器的機(jī)械結(jié)構(gòu)有：前輪系統(tǒng)，吸塵系統(tǒng)以及兩個(gè)后輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在單自 由度以及車(chē)體基板的連接下組成系統(tǒng)板塊。清潔器假設(shè)想各項(xiàng)功能良好，必須配有較好 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因?yàn)橐苿?dòng)清潔器的傳動(dòng)使用機(jī)械式，生產(chǎn)以及加工都存在一些固有誤差， 必然會(huì)干涉到移動(dòng)清潔器的控制，繼而導(dǎo)致控制有問(wèn)題，所以在

2、設(shè)計(jì)清潔器之時(shí)，必 須考慮全面，盡可能將整個(gè)系統(tǒng)中存在的固有誤差降低，如此方可讓控制更加精準(zhǔn)。移動(dòng)清潔器中，盡量以一些平穩(wěn)、可靠以及簡(jiǎn)單的傳動(dòng)作為機(jī)械傳動(dòng)。清潔器假設(shè) 想清潔效果佳，受到車(chē)體形狀，所用傳感器類(lèi)別，傳感器所處位置以及數(shù)量，軟件以 何種方式計(jì)算的影響。車(chē)體的外形盡可能簡(jiǎn)單化，對(duì)其優(yōu)化，如此設(shè)計(jì)的智能清潔器， 移動(dòng)以及工作都很便利，方便安裝傳感器，且讓傳感器的使用效果更佳，最終對(duì)編寫(xiě) 軟件亦有好處，譬如擁有更加簡(jiǎn)單，更加合理的結(jié)構(gòu)，閱讀更加容易，執(zhí)行起來(lái)速度 更快，增強(qiáng)可靠性，對(duì)于清潔器的覆蓋領(lǐng)域有較大影響。外形良好，對(duì)移動(dòng)清潔器的 計(jì)算復(fù)雜程度而言略有降低，并且清潔死角能夠減少，亦

3、可對(duì)損耗能量減少，且行走 的精準(zhǔn)性增強(qiáng)。有矩形、圓形的清潔機(jī)，關(guān)注到控制的復(fù)雜程度，以及設(shè)備的結(jié)構(gòu)。文中所設(shè)計(jì)的清潔器為圓形，此種形狀最大的好處在于動(dòng)作靈活，控制相對(duì)簡(jiǎn)單， 不會(huì)有卡死的狀況出現(xiàn)。文中設(shè)計(jì)清潔器，以機(jī)械加工鋁合金而成。以一套機(jī)械裝置 以及光電開(kāi)關(guān)形成車(chē)體前端，能夠?qū)η靶袝r(shí)障礙物進(jìn)行感測(cè)。左后輪以及右后輪的驅(qū) 動(dòng)是獨(dú)立，均有電機(jī)、碼盤(pán)、光電傳感器在輪子上，擁有單獨(dú)的系統(tǒng)，只會(huì)對(duì)控制系 統(tǒng)中的控制信息進(jìn)行接受，將運(yùn)動(dòng)信息回饋到控制系統(tǒng)。吸塵系統(tǒng)設(shè)置在中間局部， 涵蓋吸塵裝置，以一個(gè)電機(jī)作為其驅(qū)動(dòng)。中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1一萬(wàn)向輪；2電機(jī)；3吸塵盤(pán)；4傳動(dòng)軸

4、；5蝸桿軸承座；6一支撐架;7車(chē)輪；8吸塵電機(jī)；9一集塵箱；10一蝸桿；11吸塵管；圖3-1機(jī)體行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)清潔器的轉(zhuǎn)彎半徑為0,在清潔器的行走機(jī)構(gòu)中采用兩輪驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng) 輪對(duì)稱(chēng)分布在吸塵機(jī)構(gòu)的后方，兩個(gè)輪子支撐機(jī)體工作和運(yùn)動(dòng)。圖3-2行走機(jī)構(gòu)示意圖吸塵機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)鑒于清潔器設(shè)計(jì)時(shí)體積有要求，直徑在350,高為一百七十的圓內(nèi)要放置有行走 機(jī)構(gòu)、吸塵機(jī)構(gòu)，同時(shí)還得留下放電池、控制中心、觀察中心的地方。故將吸塵機(jī)構(gòu) 設(shè)置如圖3-3所示：中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）風(fēng)葉電機(jī)濾塵袋支推板圖3-3吸塵模塊當(dāng)中涵蓋濾塵袋、吸塵風(fēng)葉、吸塵電機(jī)、電機(jī)箍以及支撐板。吸塵盒、支撐板和 電

5、機(jī)箍的材料均為工程塑料，這樣就保證了吸塵機(jī)構(gòu)體積小，質(zhì)量輕。吸塵原理：清潔器的風(fēng)葉在電機(jī)的帶動(dòng)下，轉(zhuǎn)動(dòng)速度極快，繼而會(huì)有真空出現(xiàn)在 機(jī)體中，繼而由強(qiáng)大氣流出現(xiàn)，吸嘴處的臟東西在氣流的作用下吸入到機(jī)器中的濾塵 袋中。拖地機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)文中設(shè)計(jì)拖把的動(dòng)力來(lái)源為電機(jī)，拖地工作的實(shí)施在清潔機(jī)的運(yùn)動(dòng)以及拖把自傳 所產(chǎn)生的摩擦力實(shí)現(xiàn)，只是因?yàn)樘嗟碾姍C(jī)導(dǎo)致電源工作時(shí)間縮短，所以決定重新設(shè) 計(jì)。經(jīng)過(guò)調(diào)研塔里木超市的拖把后，覺(jué)察一款拖布以及拖把別離，并且此款拖地機(jī)構(gòu) 拆卸較為便利，改裝之后，得到圖3-4中的拖地機(jī)構(gòu)：圖中展現(xiàn)的拖地板塊安置于清潔器的底部，在進(jìn)行清潔時(shí)，拖布夾夾緊定制拖布, 安裝好拖布之后，拖布夾對(duì)

6、其固定效果很好，支撐板確保拖布與地面之間接觸充分,中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）清潔效果更佳，工作之時(shí)，拖地板塊會(huì)跟著地面清潔器的動(dòng)作，和地面之間會(huì)有摩擦 出現(xiàn)，最終清潔地面工作實(shí)現(xiàn)。工作結(jié)束之后，拖布很容易取出，對(duì)其清理后可屢次 使用。1()中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第四章參數(shù)計(jì)算電機(jī)選擇（1）暫且定設(shè)備總體重量是9KG, g取9.8N/kg,那么G=88.2N那么分配到每個(gè)輪子上的載荷位F=1/3G=1/3*88.2=29.4N按橡膠在優(yōu)質(zhì)路面上行走，取b = ，= 01那么：滾動(dòng)摩擦阻力Mf - F = 1 x22.1 = 0.0294N.m /一

7、、f(4-1)滑動(dòng)摩擦阻力/二=2.94N依據(jù)此前總體設(shè)計(jì)之中，任何一個(gè)局部的格局設(shè)定，相對(duì)于地面車(chē)體地盤(pán)最少高 出10mm,那么輪子直徑是80mm，那么R=l/2D=40mm,行走之中的輪子承當(dāng)?shù)牡淖枇?矩:& =/R+% =2.94x40 x10-3+。.0294 = 0.147N。工作機(jī)要求的功率9550乙，（4_3）式中：.=0.147 Nm0.50.52 兀R2 兀 x 0.04x60= 152.6 min(4-4)取/二07那么:T - n3 v W 9550,9550 x0.7= 3.36W(4-5)電機(jī)所需的輸出的功率pPd=(4-6)11中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)

8、計(jì)（論文）其中=心”=。86那么電機(jī)所需的輸出的功率Pd = = = 3.970.86（4-7）（3）確定電機(jī)考慮到清潔器在轉(zhuǎn)彎時(shí)要求其轉(zhuǎn)彎半徑為零，需要兩個(gè)連接電機(jī)的 輪子，轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)有差速運(yùn)轉(zhuǎn)，繼而轉(zhuǎn)彎半徑方可為零。假設(shè)想進(jìn)行差速運(yùn)轉(zhuǎn)，那么電機(jī) 必須能實(shí)現(xiàn)調(diào)速工作，在（2）式中將電機(jī)輸出功率算出，從網(wǎng)絡(luò)中得知寧波市北倉(cāng)深港 交流調(diào)速電機(jī)廠生產(chǎn)的YCJT系列電機(jī)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)中所需要的電機(jī)要求。鑒于設(shè)備工作之時(shí)，要輸出3.97KW的功率，所選用的型號(hào)為YCJT-6-1,輸出功 率6W,調(diào)整速度的區(qū)間是901350r/min, 1200 r/min時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在5 N ,啟 動(dòng)轉(zhuǎn)距為的電機(jī),合乎要求

9、之后，它的規(guī)格相比擬所查找的電機(jī)規(guī)格小很多， 故此將其作為本次設(shè)計(jì)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。4-1驅(qū)動(dòng)電機(jī)圖12中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）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)功率的輸入局部，是清潔器結(jié)構(gòu) 中最重要的局部,所以選蝸桿軸材料為40Cr,外表淬火，硬度4550HRC,以cuSnlOPbl 作為蝸輪齒圈的原料，金屬模對(duì)其鑄造。對(duì)許用應(yīng)力予以給定：應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N2 = 60n2L力=60X206X12000= 1.48xl08 (4-8)查機(jī)械設(shè)計(jì)得：b】o=230MPa ； b=90MPa查機(jī)械設(shè)計(jì)得：b】o=230MPa ； b=90MPa(2)選擇

10、z1、z2根據(jù)傳動(dòng)比1=7.25,參考蝸輪蝸桿參數(shù)表，取z1=4,那么z2=29；（3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)先查機(jī)械設(shè)計(jì)確定計(jì)算公式所需參數(shù)：Ka=0.8； Kv=L2因載荷平穩(wěn)，通過(guò)跑合可以改善偏載程度，取那么載荷系數(shù)K = Ka.Kv.K=0.96K = Ka.Kv.K=0.96(4-11)T2 = 9.55 x 106 4上 =19386 5N.mm%(4-12)查機(jī)械設(shè)計(jì)得: Z, = 155yMPa.將這些數(shù)據(jù)代入接觸強(qiáng)度計(jì)算公式，求得:m2d 9KT2=112mm313中國(guó)石油大學(xué)(北京)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)按接觸強(qiáng)度要求，查表選取m=2mm , d!=18mm, z1二

11、4,q=11,20, z2=29, / = 10007 29中心距(4-13)d2 = /nz2 = 38(4/4)(4)驗(yàn)算初設(shè)參數(shù)蝸輪圓周速度_ 血_ o.63m / s一 60 x1000(4-15)原估計(jì)彩3%/s,選舂值,相符?；瑒?dòng)速度v5 = 3.54m/5 6m/ssin/(4.16)在范圍內(nèi)，所選材料合適。蝸桿傳動(dòng)效率=(95斑加根據(jù)匕=加s,查表得% =2,-tgy _n8o吆(7 + %)(4.17)傳動(dòng)效率 =(95S96)*。啰：。0.82,與初選 = 0.7不符，傳動(dòng)效率應(yīng)適 當(dāng)降低。(5)驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和剛度L6K7 / 1f =方m dZ?(4-18)蝸輪當(dāng)

12、量齒數(shù)Zy/2 = Z1 x 29.44cos /(4-i9)查得齒形系數(shù)丫痛=2.65；14中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）Y, =1-J = 0.917 那么可求得：120。%=27.85MRz = 225mm（= 1）（4_20）蝸桿齒根圓直徑df =4 - 2% =4 _2（/z； +c*% =蝸輪喉圓直徑da2 = d2 + 2ha2 = d2 + 2m（h： +x2）= 42.6mm（/=。）蝸輪齒根圓直徑df2 =d2- 2hf2 =d2- 2加伍;+ c* x2） = 36.8mm鑒于蝸桿傳動(dòng)的效率不高，導(dǎo)致有較高熱量出現(xiàn)在工作中。傳動(dòng)為閉式蝸桿，摩 擦?xí)袩崃?/p>

13、發(fā)生，最終從箱體中擴(kuò)散到空氣之中。文中因蝸桿傳動(dòng)而出現(xiàn)的熱量直接 擴(kuò)散，對(duì)灰塵吸收時(shí)會(huì)有風(fēng)力出現(xiàn)，繼而熱量傳送到設(shè)備之外。嚙合效率的高低影響蝸桿傳動(dòng)的效率，影響嚙合效率最大的是蝸桿分度圓導(dǎo)程角, 超過(guò)30的導(dǎo)程角，嚙合效率并無(wú)明顯的增加，另外生產(chǎn)蝸桿難度較大，文中所設(shè)計(jì) 的導(dǎo)程角并未到達(dá)30 ,繼而將中心距降低，導(dǎo)致蝸桿直徑縮小，最終將嚙合效率增 強(qiáng)，繼而蝸桿傳動(dòng)效率增強(qiáng)。吸塵機(jī)構(gòu)的電機(jī)的選擇假設(shè)想吸塵，必須要吸塵裝置中風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度夠快，如此才可將灰塵吸附到濾塵袋 之內(nèi)，所采用電機(jī)是55SZ01,轉(zhuǎn)速為3000r/min,功率為12W,規(guī)格并不大，尚可合 乎工作所需，所以選用它來(lái)做為吸塵機(jī)構(gòu)的

14、動(dòng)力輸入局部。新型半自動(dòng)清潔器電池的選用工作場(chǎng)所對(duì)于清潔器的能源有特別的需求，如今基本上以電池來(lái)作為清潔器的能15中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）源，電池可有一次電池，兩次電池，燃料電池。對(duì)于清潔器來(lái)說(shuō)，鉛酸電池是一種相 對(duì)較好的能源，擁有較高的電壓，可工作較長(zhǎng)時(shí)間，放電的比率較高，價(jià)位廉價(jià)，并 且結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，擁有較高的可靠性，工藝已然成熟，只是能量的密度不高。另外還 要結(jié)合此次設(shè)計(jì)的詳細(xì)需求，電池選用鉛酸型較為恰當(dāng)，對(duì)于設(shè)備的總投入大為縮減， 故此本次所設(shè)計(jì)清潔器選用鉛酸電池。清掃機(jī)構(gòu)中蝸桿上軸承的壽命的計(jì)算（1）求算軸承使用時(shí)長(zhǎng)：L,=（-yh60 p （4.21）其中：

15、P當(dāng)量動(dòng)載荷（N）;一壽命指數(shù)，球軸承=3,滾子軸承=10/3；n一軸承轉(zhuǎn)速r/min;C基本額定動(dòng)載荷（N）,翻看軸承樣本、機(jī)械設(shè)計(jì)資料中均可得到。表中翻找出C=2.75X103（2）計(jì)算角接觸軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷基本公式為P = 4（XR +（4.22）此內(nèi)：X一徑向載荷系數(shù)，數(shù)據(jù)由機(jī)械設(shè)計(jì)中P281表12-12得出;Y一軸向載荷系數(shù)，數(shù)據(jù)由機(jī)械設(shè)計(jì)中P281表12-12得出；R一作用于軸承上徑向載荷；A軸承所承受軸向載荷；一載荷系數(shù)，注意軸承載荷承受的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的影響，從P281中的表12-12找出需要求算R, A值算出作用于軸承上徑向載荷Ro可算出Fr=0.081NFa=0.015 N1

16、6中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）新型半自動(dòng)地板清潔器的設(shè)計(jì)摘要本文設(shè)計(jì)一款全年的半自動(dòng)底板清潔器，相比擬傳統(tǒng)的清潔器，結(jié)構(gòu)上不一樣之 處：首先，所使用的能量為鋰電池，工作結(jié)束之后，電池能夠直接取出進(jìn)行充電，如 此可屢次使用，并且所使用的電動(dòng)器為直流的，此種型號(hào)功率較小，相比擬一般的清 潔器，節(jié)能效果更加；其次，文中所設(shè)計(jì)自動(dòng)清潔器體型不大，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，操作 便利，對(duì)于地面的要求不高，任何地面均可清潔；第三，文中設(shè)計(jì)清潔器中使用的拖 布以及集塵袋，拿取以及清理均很便利，方便清潔。文中所設(shè)計(jì)新款半自動(dòng)地板清潔器擁有較廣闊的市場(chǎng)前景，只要設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)， 對(duì)于日常清潔中的諸多難題，

17、均可妥善解決。關(guān)鍵詞：新型清潔器；運(yùn)動(dòng)原理；清潔方式中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過(guò)事項(xiàng)得知，以蝸輪為中心的軸承相對(duì)對(duì)稱(chēng)，左右距離一樣。故止匕 Rl=R2=Frl/2=0.0405N再加上軸承承當(dāng)軸的質(zhì)量，會(huì)有大概0.1N作用于任何一個(gè)軸承上。故此Rl=R2=0.1405N派生軸向力Sl=S2=R/2Y=0.0468N又因?yàn)?S2+Fa=0.0468+.015=0.0618N0.0468N所以軸承1壓緊，軸承2放松所以 Al=00618N, A2=0.0468NA1A2,所以只需要校核軸承1即可因?yàn)?A/R=0.0618/0.1405e選取 X=l, Y=0, fp=1.0

18、 所以(4-23)p = fp（XR +YA） = 0.1405所以106 c15Lh=1.08x10 h(4-24)(4-24)h 60 p滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。4.6清掃機(jī)構(gòu)中蝸輪軸的校核軸上能使產(chǎn)生彎距的力有工工=0.081N工二0.015N兩個(gè)力在互相垂直的兩個(gè)平面上，L=30mm, D=12mmMr = 0.25FrL = 0.25 x 0.081x30 = Mt = 0.25L = 0.25 xO.O15x3O = 0.12N.mm合成彎距/0 = J M ； +A/J 0,63N.mm17中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）MMM 0.632(J =T = = = 0.005

19、M / mmW 4 0.W3 0.1X123(4-25)3T由于前面已經(jīng)選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表aa = 60N.nvn ?故符合強(qiáng)度要求。18中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第五章結(jié)論雖然自主清潔器的研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，進(jìn)入了實(shí)用階段，但是自主能力、 工作效率方面還不理想，需要在技術(shù)上解決傳感器技術(shù)、定位和環(huán)境建模技術(shù)。在此 基礎(chǔ)上，自主清潔器可以向著高度智能化、多功能集成、低本錢(qián)的方向開(kāi)展?，F(xiàn)在的 自主清潔器在行為上還處于“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。在復(fù)雜環(huán)境和多房間的環(huán)境下, 這種工作

20、方式的效率會(huì)銳減。因此，建立CCD視覺(jué)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。自主清潔機(jī)是一個(gè)可移動(dòng)的智能平臺(tái)，在吸塵功能之外可以進(jìn)行功能擴(kuò)展， 比方進(jìn)行家電控制、房間環(huán)境監(jiān)測(cè)（防止火災(zāi)、電器故障、盜竊等）。這方面的市場(chǎng)需 求已經(jīng)被Tmsuk和三洋公司抓住，并在2002年發(fā)布了兩款這樣的清潔器。19中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)1葉靜波.手推式地面清潔機(jī)造型設(shè)計(jì)D.吉林大學(xué)，2013.2張凡，楊秀芝，李濤.一種清潔滑板車(chē)的設(shè)計(jì)J.湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2013, 01:13-1

21、6.3廖文藏，李凝，吳姝雅，張新華，鄭洋洋.多功能地面清潔器的研發(fā)與設(shè)計(jì)J. 科技資訊,2013, 01:75.4時(shí)忠明，王洋，唐存干.拖式地面清潔機(jī)的設(shè)計(jì)與制造J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)， 2013, 04:201-203.5周小軍，孟亮，陽(yáng)輝，雷超，王華，胡巧龍.多功能高效清潔機(jī)的研制J.實(shí) 驗(yàn)室科學(xué),2013, 04:17.6劉曉萍，賈瑞清，李帥，任亞楠.節(jié)水型潔凈車(chē)間地面清潔車(chē)的設(shè)計(jì)研究J. 機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2011, 06:39-41.7何傳響，明哲.多功能地面清潔器的設(shè)計(jì)研究J.農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)與裝備，2014, 05:49.8榻建清.吸塵清潔機(jī)J.上海體育學(xué)院學(xué)報(bào)，I960, 04:45-4

22、6.9曾岑，陳進(jìn)，蔣玉杰.智能型室內(nèi)室內(nèi)清潔機(jī)的研究和開(kāi)展探析J.機(jī)械制造， 2008, 10:63-67.10方海婷.嵌入式室內(nèi)清潔機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)南京理工大學(xué)，2009.20中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）致謝經(jīng)過(guò)了老師的指導(dǎo)、同學(xué)的幫助以及自己的不懈努力，最終完成了本課題的畢設(shè)。 畢設(shè)對(duì)每一個(gè)在校生都是至關(guān)重要的，它是理論聯(lián)系時(shí)間、也是畢業(yè)前對(duì)大學(xué)所學(xué)知 識(shí)的檢驗(yàn)。前期在完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中，指導(dǎo)老師對(duì)我進(jìn)行了全方位的指導(dǎo)，從任務(wù)書(shū)、開(kāi)題 報(bào)告開(kāi)始，指導(dǎo)老師就指導(dǎo)了很屢次，一開(kāi)始我不理解但后來(lái)我理解了，指導(dǎo)老師的 嚴(yán)格要求是我能夠完本錢(qián)次設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度我

23、深深折服，指 導(dǎo)老師不僅僅對(duì)其進(jìn)行學(xué)習(xí)的指導(dǎo)，還教會(huì)我做人做事的態(tài)度。在此，我對(duì)指導(dǎo)老師 表示深深的敬意，感謝您的指導(dǎo)，祝您身體健康，步步高升！在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我深深感受到學(xué)校良好的學(xué)風(fēng)和教風(fēng)，感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)為我們提供 優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境，感謝！祝學(xué)校的明天越來(lái)越好，祝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)身體康健！感謝班級(jí)同學(xué)在我設(shè)計(jì)過(guò)程中為我提供的幫助，雖然我們辯論過(guò)，我們爭(zhēng)吵過(guò)， 但這些辯論和爭(zhēng)吵只會(huì)讓我們情比金堅(jiān)，畢業(yè)在眼前，祝各位鵬程萬(wàn)里！最后，感謝 各位評(píng)委老師的指導(dǎo)和辯論，感謝您們的不辭辛苦，感謝！21中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookm

24、ark37 o Current Document 第一章緒論1 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 引言1 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 研究的目的與意義1 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 國(guó)外產(chǎn)品研究狀況1 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品研究狀況3 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 第二章清潔器的關(guān)鍵局部4 HYPERLINK l

25、 bookmark49 o Current Document 傳感技術(shù)4 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 路徑規(guī)劃技術(shù)4 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 吸塵技術(shù)5 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 電源選擇6 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第三章 新型半自動(dòng)地板清潔器的設(shè)計(jì)7 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 總體設(shè)計(jì)7 HYPERLINK

26、l bookmark10 o Current Document 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)8 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 吸塵機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)8 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 拖地機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)9第四章參數(shù)計(jì)算11電機(jī)選擇11 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 蝸輪蝸桿的選擇13 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 吸塵機(jī)構(gòu)的電機(jī)的選擇15 HYPERLINK l bookmark23 o Current Doc

27、ument 新型半自動(dòng)清潔器電池的選用15 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 清掃機(jī)構(gòu)中蝸桿上軸承的壽命的計(jì)算16 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 清掃機(jī)構(gòu)中蝸輪軸的校核17 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 第五章結(jié)論19 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 參考文獻(xiàn)20致謝21ii中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章緒論引言從運(yùn)用于工業(yè)中的第一臺(tái)清潔器研發(fā)到現(xiàn)在，開(kāi)展速度相當(dāng)

28、快，不管是在工業(yè)領(lǐng) 域，還是在國(guó)防以及科技之中，均有大范圍的使用，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值都 很高，繼而促進(jìn)相關(guān)科技以及學(xué)術(shù)向前開(kāi)展。對(duì)于清潔器技術(shù)的研究而言，家用清潔 器尚處在初始階段，對(duì)于家用清潔器，各方定義均有不同，究其根本還在于清掃服務(wù)。與工業(yè)使用清潔器相同，它涵蓋所有清潔器應(yīng)當(dāng)具備的特征，清潔器所處的工作 環(huán)境與人類(lèi)相同，此中涵蓋較多工業(yè)清潔器所不具備的特征，譬如平安性，人機(jī)交互， 以及自我規(guī)劃等等。如今市面上存在的家用清潔器能夠用于吸塵，清洗，雕刻等。長(zhǎng) 遠(yuǎn)眼觀來(lái)看，相信不久的將來(lái)家用清潔器會(huì)得到大規(guī)模的使用，終有一天超過(guò)工業(yè)清 潔器。研究的目的與意義清潔器采用的技術(shù)是融合移動(dòng)器

29、技術(shù)以及清潔技術(shù)，在某一個(gè)室內(nèi)環(huán)境中，清潔 器能夠半自動(dòng)、自動(dòng)化進(jìn)行清理，不需人工進(jìn)行清潔工作，由于這些優(yōu)點(diǎn)的存在，市 場(chǎng)對(duì)于此類(lèi)清潔器的需求越來(lái)越旺盛，全球的研發(fā)人員已經(jīng)開(kāi)始重視起來(lái)。對(duì)于智能 移動(dòng)器而言，有一項(xiàng)較為特殊的運(yùn)用，技術(shù)層面而言，智能化的自動(dòng)清潔器實(shí)現(xiàn)移動(dòng) 器較多的關(guān)鍵技術(shù)，非常具備代表性?？v觀整個(gè)市場(chǎng)而言，使用自助清潔器之后，于人類(lèi)而言，清掃工作量大為減輕， 在很多家庭中，公共場(chǎng)所中均有使用。所以，對(duì)自主智能清潔器進(jìn)行研發(fā)，不光是攻 克技術(shù)難題，還是對(duì)于市場(chǎng)需求的滿(mǎn)足，將現(xiàn)代傳感器以及各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)用到清潔 器之中，文中設(shè)計(jì)一款智能家庭清潔器，取代人工完成清掃工作，讓整個(gè)家庭的

30、生活 更加舒適，更加智能化，正是科技服務(wù)于人類(lèi)的表達(dá)。國(guó)外產(chǎn)品研究狀況RC3000目前是全球唯一一款能夠自主實(shí)現(xiàn)清掃工作的機(jī)器，它的控制以光電傳中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）感器以及芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，假設(shè)設(shè)備前方有障礙物，變回自行改變角度，接著直行，一直行 走到遇到新障礙物。此款機(jī)器中清潔程序有四種，針對(duì)地面的臟亂程度進(jìn)行相應(yīng)的清 理；傳感器能夠用來(lái)感應(yīng)地面的臟亂程度，開(kāi)啟與之對(duì)應(yīng)的清理程序。設(shè)備之中安裝 光敏傳感器，一單設(shè)備運(yùn)行到樓梯或者是臺(tái)階時(shí)，不會(huì)再向前行走，防止掉落的狀況 發(fā)生。整個(gè)設(shè)備為扁平狀，家中不管是床、沙發(fā)還是茶幾這樣較為低矮的家具，它們 的下部地面空間均可清理干凈

31、。它所配備的充電站擁有紅外發(fā)射，還可設(shè)置工作時(shí)間， 工作模式，充電，對(duì)垃圾處理。紅外發(fā)射定位以及導(dǎo)航信號(hào)，可讓清潔器到充電樁進(jìn) 行充電，還可對(duì)垃圾進(jìn)行處理；并且依據(jù)使用者設(shè)置的要求對(duì)清潔器進(jìn)行控制，讓清 潔器完成所需工作。瑞典家電制造商伊萊克斯（Electolux）研發(fā)出一款用于室內(nèi)清潔的清潔器，此款清 潔器的直徑35mm,高度13mm,清潔器擁有光滑的外表，整個(gè)形狀為圓形，安裝搜 索雷達(dá)在清潔器中，很好對(duì)桌腿，寵物還有一些別的障礙物進(jìn)行避讓。障礙物在被微 處理器識(shí)別之后，清潔器能夠再一次對(duì)路線(xiàn)進(jìn)行選擇，從整體上判斷房間的形狀，并 且進(jìn)行計(jì)算，確保每一個(gè)地方都不會(huì)遺忘，清理干凈整個(gè)房間。在一些

32、樓梯臺(tái)階的地 方，因?yàn)闆](méi)有阻擋的東西，只需安裝一個(gè)磁條，清潔器不會(huì)從樓梯上掉落。啟動(dòng)清潔 器之后，因?yàn)橛兴阉骼走_(dá)設(shè)置在清潔器之中，可將最靠近的墻壁找出，依著這個(gè)墻壁 清潔干凈地面。如此一來(lái)，整個(gè)房間的形狀就可被清潔器得知，在對(duì)整個(gè)房間清理所 需時(shí)間可計(jì)算清楚。但凡碰到障礙物之后，設(shè)備會(huì)再一次對(duì)路線(xiàn)進(jìn)行規(guī)劃，不會(huì)出現(xiàn) 有地方?jīng)]有清理的狀況。此款清潔器中設(shè)計(jì)有滑輪，此款滑輪擁有專(zhuān)利，對(duì)于電線(xiàn)、 地毯的邊緣均可順利度過(guò)，不會(huì)出現(xiàn)卡殼的狀況。一旦機(jī)器的電量不夠，清潔器會(huì)自 己回到充電樁進(jìn)行充電，這個(gè)時(shí)候如果房間的清掃工作尚未結(jié)束，清潔器會(huì)在充電結(jié) 束后接著進(jìn)行清理，直到工作結(jié)束。圖1-1三葉蟲(chóng)中國(guó)石油

33、大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）國(guó)內(nèi)產(chǎn)品研究狀況我國(guó)某些大學(xué)也在針對(duì)室內(nèi)清潔器進(jìn)行研究，比方上海交大，華南理工等，且研 究工作進(jìn)行后，獲得一些成果，主要研究方向是清潔器導(dǎo)航以及定位，清潔器控制， 電源以及電源管理等等，對(duì)于室內(nèi)清潔器的技術(shù)研究而言，給予較好的技術(shù)、物質(zhì)基 礎(chǔ)。浙江大學(xué)早在1999就開(kāi)始研發(fā)智能清潔器，耗時(shí)兩年的時(shí)間，研發(fā)出當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)第 一臺(tái)智能自主清潔器，此款設(shè)備的智能程度不高。在進(jìn)行清掃工作時(shí)，最開(kāi)始需開(kāi)展 環(huán)境學(xué)習(xí)：對(duì)距離的測(cè)量以超聲波傳感器開(kāi)展，行走之時(shí)于墻壁之間維持一定距離， 對(duì)角落清掃之時(shí)，可知道這個(gè)空間的尺寸，繼而設(shè)備就可知道清掃時(shí)耗費(fèi)多久；此后， 在隨器的作

34、用下，以及對(duì)局部進(jìn)行的規(guī)劃，最終能夠擁有較為高效的清理路線(xiàn)；清理 工作完成后，自己到充電樁進(jìn)行充電。針對(duì)一個(gè)面積為室內(nèi)環(huán)境，自動(dòng)吸 塵器大概需要十分鐘的時(shí)間，就可將九成以上的地面清理干凈。至于更大的房間，清 理需要多久還未進(jìn)行測(cè)試。如今，正在將器器視覺(jué)和全局定位運(yùn)用到其中，期望即使 房間更多，依舊可擁有更高的定位水準(zhǔn)，還可實(shí)現(xiàn)智能化決策，另外還可自行充電， 最終整個(gè)設(shè)備在清理時(shí)獲得更高效率。圖1-4中展示。市場(chǎng)之中，KV8保潔清潔器的 銷(xiāo)售價(jià)格一直不高，所以銷(xiāo)量非常高，中國(guó)市場(chǎng)中它是第一個(gè)量產(chǎn)的清潔器，在許多 地方均有使用，尤其是一些人員不方便清理的地方均可使用。KV8在設(shè)置的碰撞傳感 器作用

35、下，能夠隨器的清掃和碰撞處理，只是充電需要人工進(jìn)行，此款設(shè)備的工作模 式有三種，清潔器啟動(dòng)之后會(huì)有音樂(lè)聲發(fā)出。中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二章清潔器的關(guān)鍵局部有五大局部組成地面自動(dòng)清潔器，分別是控制局部，行走驅(qū)動(dòng)局部，傳感器局部， 清潔局部以及電源。對(duì)于清潔器而言，主體局部為行走驅(qū)動(dòng)局部，整個(gè)清潔器的運(yùn)動(dòng) 局部由其決定，通常為輪式。以超聲波測(cè)距儀、接觸和接近傳感器、視覺(jué)傳感器、紅 外線(xiàn)傳感器和CCD攝像機(jī)等作為傳感器局部。此款自動(dòng)清潔器涵蓋移動(dòng)清潔器以及 清潔器的技術(shù)，所以它還被叫做只能清潔器。這些年因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)，傳感技術(shù)，智 能技術(shù)飛速開(kāi)展，研發(fā)清潔器控制系統(tǒng)而言擁有

36、較好的開(kāi)展空間，對(duì)于清潔器的技術(shù) 開(kāi)展而言，關(guān)鍵點(diǎn)在于傳感器技術(shù)、環(huán)境建模、定位、路徑規(guī)劃技術(shù)。傳感技術(shù)清潔器需通過(guò)傳感器進(jìn)行感覺(jué)，對(duì)外部環(huán)境信息以及自身信息進(jìn)行采集。按照所 提供的信息類(lèi)別劃分，有內(nèi)部和外部?jī)煞N。內(nèi)部傳感器主要對(duì)系統(tǒng)自身狀況信息進(jìn)行 收集，涵蓋編碼器，陀螺儀以及電子羅盤(pán)等等。外部傳感器主要對(duì)系統(tǒng)的外部信息進(jìn) 行收集，韓干激光雷達(dá)，紅外傳感器等等。價(jià)位較低的傳感器有超聲波傳感器，紅外 傳感器以及接觸傳感器，工作之時(shí)可靠性高，擁有較快的速度，在清潔機(jī)的局部有大 量使用，無(wú)碰撞時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航。使用最多的一款手機(jī)全局信息的是激光雷達(dá)，能夠?qū)崿F(xiàn) 定位，還可將周邊環(huán)境的模型建立起來(lái)，只是所給予的信息并不全面，另外價(jià)位昂貴， 所以可運(yùn)用的場(chǎng)所被限制。但CCD器件能夠像人類(lèi)的眼睛一樣，技術(shù)不斷的提升，價(jià)格不斷的降低，在車(chē) 牌識(shí)別、人臉識(shí)別、無(wú)人監(jiān)控、遙感圖像等領(lǐng)域使用非常廣泛。只是需要處理的圖像 數(shù)據(jù)非常龐大，計(jì)算較為復(fù)雜，尤其是提取特征方面，回復(fù)深度信息難度較大，故而 用于清潔器視覺(jué)方面還是較少。如今不斷研發(fā)集成電路，計(jì)算機(jī)視覺(jué)，對(duì)于清潔器而 言，感應(yīng)周邊環(huán)境主要通過(guò)CCD視覺(jué)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)清潔器只能技