玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計本科生畢業(yè)設(shè)計題目：玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計目錄中文摘要及關(guān)鍵詞英文摘要及關(guān)鍵詞I第一章緒論11.1 課題目的、意義11.2 相關(guān)研究動態(tài)11.3 課題的主要內(nèi)容2第二章玻璃清潔機(jī)器人總體方案設(shè)計32.1 清潔機(jī)器人的總體方案32.2 清潔機(jī)器人傳動系統(tǒng)方案32.3 玻璃清潔機(jī)器人清洗系統(tǒng)方案42.4 玻璃清潔機(jī)器人爬行系統(tǒng)方案52.5 其它部分方案82.5.1 材料選擇82.5.2 輪的潤滑問題82.5.3 軸承的潤滑問題82.6 本章小結(jié)9第三章玻璃清潔機(jī)器人傳動系統(tǒng)設(shè)計93.1 玻璃清潔機(jī)器人電動機(jī)的選擇93.2 直齒輪副的設(shè)計計算113.2.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算133.2.2 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗算153.2.3 齒面靜強(qiáng)度計算163.2.4 齒根抗彎靜強(qiáng)度驗算183.3 錐齒輪副的設(shè)計計算183.3.1 基礎(chǔ)尺寸確定183.3.2 確定載荷系數(shù)K203.3.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算193.3.4 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度計算203.4 中心軸管的受力分析213.5 中心軸管的強(qiáng)度校核223.6 鍵的校核233.7 軸承的校核243.8 本章小結(jié)25第四章玻璃清潔機(jī)器人清洗系統(tǒng)設(shè)計264.1 清洗機(jī)器清洗部分設(shè)計294.1.1 盤刷設(shè)計294.1.2 滾刷設(shè)計294.1.3 清洗部分所用彈簧的設(shè)計294.2 內(nèi)空心軸設(shè)計354.3 清洗機(jī)主機(jī)滾輪的設(shè)計364.4 主機(jī)上傳感器及行程開關(guān)的選擇364.5 復(fù)合纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計384.6 本章小結(jié)38第五章玻璃清潔機(jī)器人吸附系統(tǒng)設(shè)計395.1 吸附原理395.2 吸附方式的實現(xiàn)405.2.1 風(fēng)機(jī)推力405.2.2 負(fù)壓的產(chǎn)生435.3 采用風(fēng)壓吸附的意義435.5 氣動計算的原始數(shù)據(jù)與技術(shù)要求445.6 風(fēng)壓部分力學(xué)計算445.7 本章小結(jié)46結(jié)論47參考文獻(xiàn)4850中文摘要及關(guān)鍵詞摘要:本文在簡單介紹玻璃清潔機(jī)器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，基軟件CAD對四輪式風(fēng)壓吸附玻璃清潔機(jī)器人的本體機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，對一些關(guān)鍵部分進(jìn)行了設(shè)計計算及校核計算，重點是玻璃清潔機(jī)器人的移動結(jié)構(gòu)、吸附結(jié)構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算。采用四輪式小車形狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單；采用風(fēng)壓吸附方式，利用螺旋槳對空氣的壓縮所產(chǎn)生的壓力將機(jī)器人壓在物體玻璃，防止了清晰機(jī)器人對壁面的局限，降低了控制難度；清洗機(jī)主要由伺服懸吊系統(tǒng)、清洗主機(jī)和由電腦控制系統(tǒng)組成；采用無人化清洗，自動清洗，自動供水，自動供清洗液，單片機(jī)系統(tǒng)控制，操作人員只需通過鍵盤即可操縱清洗機(jī)工作，而且在清洗過程中，清洗機(jī)能夠自動進(jìn)行邊緣識別，可根據(jù)建筑樓層的具體情況選擇為縱洗或橫洗；采用后輪驅(qū)動，一個電機(jī)驅(qū)動兩個后輪，后輪帶動前輪完成機(jī)器人的行走，使用直齒圓柱齒輪傳動裝置作為減速器；采用樓頂供電；機(jī)器人可以在水平面或者垂直玻璃直線行走。本機(jī)的清洗效率較高，清洗效果良好。關(guān)鍵詞：玻璃清潔機(jī)器人；風(fēng)壓吸附；齒輪機(jī)構(gòu)；清洗玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計英文摘要及關(guān)鍵詞Abstract:Thispaperintroducestheresearchstatusofglasscleaningrobot,basedontheCAD-basedsoftwareforthefour-wheelpressureadsorptionglasscleaningrobotbodymechanismisdesigned,someofthekeypartsofthedesigncalculationsandcheckingcalculation,thefocusItisdesignedtomovethestructure,adsorptionstructureanddrivesystemclimbingrobotcalculations.Four-wheel-typecar-shapedstructure,thestructureissimple;usingadsorptionpressure,thepressureofapropellerofaircompressiongeneratedbytherobotpressedglassobjects,avoidingthelimitationsoftherobotclearthewall,reducingthedifficultyofcontrol;scrubbermainlybytheservosuspensionsystem,scrubandhostcomputercontrolsystem;theuseofunmannedscrub,scrubautomatic,automaticwatersupply,automaticsolutionforscrubbing,single-chipsystemcontrol,theoperatorsimplybymanipulatingthekeyboardtoworkscrubbingmachine,andintheprocessofscrubbing,scrubbingmachinescapableofautomaticedgedetectioncanbeselectedfortheverticalorhorizontalwashwashaccordingtothespecificcircumstancesofthebuildingfloor;rear-wheeldrive,amotordrivingtherearwheels,rearwheeldrivecompleterobotwalking,usingaspurgeartransmissionasthereducer;usingpoweredroof;therobotcanwalkinastraightlinehorizontalorverticalglass.Highefficiencyofthescrubbingmachine,scrubbingtogoodeffect.Keywords:Glasscleaningrobot;adsorptionpressure;gearmechanism;brushingI玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計9第一章緒論1.1 課題目的、意義隨著時代的進(jìn)步，人們住的樓層也越來越高，擦玻璃變成了很難辦的事情，在智能機(jī)器人如火如荼得發(fā)展過程中，目前具有一定的智能性的清潔機(jī)器人也成為研究熱點之一，智能清潔機(jī)器人系統(tǒng)的研究在發(fā)達(dá)國家受到廣泛的關(guān)注，許多高科技應(yīng)用領(lǐng)域以及實際生產(chǎn)實踐中的特殊應(yīng)用環(huán)境的強(qiáng)烈需求更成為它不斷發(fā)展的強(qiáng)勁動力。近年來，都市中的高層建筑越來越多，目前對高層建筑的玻璃窗的清洗工作主要還是由清洗工人搭乘吊籃完成的，傳統(tǒng)的人工清洗方式既危險，效率又低且成本高，但如果自己清洗的話不僅有危險而且費時費力，況且現(xiàn)在更多的人們希望從繁瑣的日常事務(wù)中解放出來，因此迫切需要一種設(shè)備協(xié)助甚至替代人來完成玻璃的清洗工作。1.2 相關(guān)研究動態(tài)國外方面，日本是機(jī)器人發(fā)展較為發(fā)達(dá)的國家，其對智能機(jī)器人的研究實力雄厚,值得我們學(xué)習(xí)，以下圖的多用途壁面機(jī)器人是一個日本開發(fā)的清潔機(jī)器人的范例：該機(jī)器人自重100kg,同時可載150kg負(fù)重，小車的車輪上具有磁性設(shè)計，采用磁吸附方式吸附在墻壁上，可直接越過坑洼不平的墻面以及其他墻上的不明障礙物，多用于橋墩底部、玻璃幕墻等檢測和修復(fù)作業(yè)。圖1.1多用途壁面機(jī)器人圖1.2雙車體機(jī)器人：2：上圖的雙車體機(jī)器人也是由日本人研制，其采用負(fù)壓吸盤吸附，在運(yùn)行過程中吸盤與壁面之間產(chǎn)生有滑動密封效果，強(qiáng)大的大氣壓能夠保證小車不會從墻壁上滑落，由四個高摩擦系數(shù)的輪子貼合在墻壁面上，在吸盤保持負(fù)壓的過程中，機(jī)器人通過控制輪子的正反轉(zhuǎn)控制機(jī)器人的行走方向，輪子的差速保證了機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎功能的實現(xiàn)，且由于四個輪子均為獨立控制，所以該機(jī)器人控制起來顯得格外靈活。國內(nèi)方面，雖然起步較晚，但也已經(jīng)有了相對成熟的東西，圖1.3為北京航空航大大學(xué)機(jī)器人研究所研制的用于清洗國家大劇院玻璃幕墻的樣機(jī)，圖上所示為該機(jī)器人工作在國家大劇院的場景，具由攀爬機(jī)構(gòu)、俯仰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、移動機(jī)構(gòu)和清洗機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成，總長約3m,高0.5m,寬1m,整個機(jī)身主體由鋁型材搭建而成，不僅強(qiáng)度高而且相對重量也輕了許多，其在工作過程中把安裝在建筑物上的滑動導(dǎo)桿作為中介，成功防止了機(jī)器人對建筑物的直接抓取所可能帶來的損傷以及其他不安全因素。圖1.3北航清潔機(jī)器人，通過對上述文獻(xiàn)的分析，無論是國外的多用途壁面機(jī)器人還是國內(nèi)的清洗機(jī)器人，在體積及重量上都相對較大，多用途壁面機(jī)器人本身就重達(dá)100kg,顯然這個重量是普通家庭玻璃難以承受的，而北航機(jī)器人研究所所研發(fā)的清潔機(jī)器人樣機(jī)高度竟然到達(dá)了1.9米，這對于比較寬闊的玻璃幕墻來說，清洗起來確實方便、迅速，但是對于一些普通的家庭玻璃窗來說，這明顯是不合適的。1.3 課題的主要內(nèi)容本文設(shè)計的玻璃清潔機(jī)器人主要是用于清洗城市高層建筑的玻璃幕墻，用于替代人來完成玻璃的清洗工作，首先確定玻璃清潔機(jī)器人的整體方案以及詳細(xì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，然后闡述本課題控制系統(tǒng)的設(shè)計，最后介紹機(jī)器人實體樣機(jī)的調(diào)試，最后完成玻璃清潔機(jī)器人的清洗工作。設(shè)計一套完整實用且效率高的玻璃清潔機(jī)器人，首先要了解國內(nèi)外相關(guān)玻璃清潔器的發(fā)展現(xiàn)狀，其次根據(jù)現(xiàn)狀擬定數(shù)種設(shè)計方案，比較優(yōu)劣后得出最正確方案，作為整體方案；進(jìn)而闡述控制系統(tǒng)，清洗系統(tǒng)，吸附系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)等各個系統(tǒng)的設(shè)計，最后介紹機(jī)器人實體樣機(jī)的調(diào)試，完成玻璃清潔機(jī)器人的清洗工作。第二章玻璃清潔機(jī)器人總體方案設(shè)計2.1 清潔機(jī)器人的總體方案根據(jù)玻璃清潔機(jī)器人清洗作業(yè)的要求,機(jī)器人首先必須具備清洗作業(yè)功能和控制功能，此外玻璃清潔機(jī)器人還必須在高層建筑物玻璃進(jìn)行吸附和移動，因此玻璃清潔機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)該包括機(jī)器人清洗系統(tǒng)、爬壁系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分。主機(jī)主要由箱體，支撐架，防護(hù)罩，刷子，電機(jī)，螺旋槳吸附系統(tǒng)，齒輪傳動系統(tǒng)等組成。通過螺旋槳吸附系統(tǒng)使主機(jī)吸附在玻璃上，并使刷子壓緊，產(chǎn)生一定的清洗壓力，通過電機(jī)帶動刷子轉(zhuǎn)動，到達(dá)清洗的目的。主機(jī)有一懸吊支撐架，具外側(cè)與懸吊系統(tǒng)相連，可調(diào)吸附系統(tǒng)安裝在懸吊支撐架背后，吸附系統(tǒng)可通過調(diào)節(jié)螺旋漿轉(zhuǎn)速控制清洗力，懸吊支撐架通過一圓導(dǎo)軌和箱體其上安裝兩盤兩滾相連，所有的清洗裝置均安裝在該箱體上，清洗系統(tǒng)由固定在懸吊支撐架上的步進(jìn)電機(jī)通過齒輪傳動系統(tǒng)執(zhí)行以90。為單位的轉(zhuǎn)動動作以實現(xiàn)橫洗和縱洗的轉(zhuǎn)換。箱體上有兩個圓盤形清洗刷，盤刷底部都有十二個清洗液噴射孔，另有兩圓柱形滾刷，在其行走前方有清水噴射孔，并安裝一軟質(zhì)刮水板，以使清洗過的部位快速風(fēng)干并防止留下來的清洗液腐蝕玻璃。箱體上還有一電機(jī)通過錐形齒輪將轉(zhuǎn)動傳到其中一個盤型清洗刷上，再通過齒輪傳動系統(tǒng)將轉(zhuǎn)動傳遞給另一盤刷，所以兩盤刷轉(zhuǎn)動方向相反，可以到達(dá)更好的清洗效果，圓柱形滾刷是由電機(jī)尾部的軸通過V帶驅(qū)動的。在懸吊支撐架上有防護(hù)罩，防止清洗液四濺。清水，清洗液，電機(jī)的供電和控制電纜都是是由復(fù)合纜供應(yīng)的，復(fù)合纜連接懸吊系統(tǒng)。在風(fēng)壓支架上有配重塊,配重塊可以沿光杠絲杠移動。通過調(diào)節(jié)配重塊可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)平衡，以到達(dá)減小震動的效果。在清洗機(jī)主體的上下部安放超聲波傳感器，以進(jìn)行邊緣識別。箱體上裝有兩對滾輪，滾輪通過電機(jī)驅(qū)動，以實現(xiàn)前后移動，而轉(zhuǎn)向通過箱體的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)。2.2 清潔機(jī)器人傳動系統(tǒng)方案通過電動機(jī)帶動一對錐齒輪實現(xiàn)換向，然后通過齒輪嚙合傳遞給另外一組毛刷機(jī)構(gòu)，如圖2.1所示圖2.1機(jī)器人傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.3 玻璃清潔機(jī)器人清洗系統(tǒng)方案根據(jù)以上提出的技術(shù)性能及要求，初步確定清洗方案如下:第一種：結(jié)構(gòu)簡圖如圖22此種方案采用負(fù)壓履帶吸盤式盤滾組合式清洗，由于受到玻璃玻璃材料的影響較大，一般情況下，每兩塊瓷磚之間都有45毫米的縫隙，密封不可靠。圖2.2結(jié)構(gòu)一圖2.3結(jié)構(gòu)二第二種：結(jié)構(gòu)簡圖如圖2.3:這種方案采用了風(fēng)壓式壓緊，盤滾組合式清洗，清洗效率高，可靠性高，可以采用。但由于中間傳動的需要，結(jié)構(gòu)不對稱，風(fēng)扇的中心與刷子的中心不重合，清洗壓力不均勻，中心不穩(wěn)定，容易引起震動問題。但可以考慮配重問題。第三種：結(jié)構(gòu)簡圖如圖2.4:這種方案吸取了第二種方案的優(yōu)點，傳動的改變，使振動的問題減小，機(jī)體尺寸減小。這種方案為螺旋槳風(fēng)壓式高層建筑外玻璃清洗機(jī)，具優(yōu)點是：在清洗機(jī)外機(jī)架背后安裝可調(diào)吸附系統(tǒng)來提供連續(xù)均勻的清洗力，螺旋槳可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制清洗壓力；機(jī)架內(nèi)采用一清洗系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)裝置，方便的實現(xiàn)了縱橫兩不同清洗方向的調(diào)整，減少非作業(yè)時間，增加了工作柔性，大大提高了工作效率；應(yīng)用兩盤兩滾相結(jié)合的清洗方式，清洗液和清水分別由盤刷和滾刷提供以到達(dá)最正確清洗效果。綜合比較以上三種方案，根據(jù)設(shè)計要求，由于對于玻璃的壓力要求大，工作穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)容易實現(xiàn)，最后決定用第三種方案。通過螺旋槳吸附系統(tǒng)使主機(jī)吸附在玻璃上，并使盤刷和滾刷壓緊，產(chǎn)生一定的清洗壓力，通過電機(jī)帶動刷子轉(zhuǎn)動，到達(dá)清洗的目的。旋轉(zhuǎn)的刷子的軌跡為包絡(luò)線，從而清洗干凈玻璃。滾刷噴的是清水，將玻璃沖洗干凈，以防止留下來的清洗機(jī)腐蝕玻璃，同時盤刷和滾刷采用一個電機(jī)驅(qū)動，減小了清洗主機(jī)的重量，清潔度提高，清洗效率也提高了一倍；由于采用兩盤兩滾結(jié)構(gòu)可減少不必要的回程時間，以到達(dá)提高效率的目的。2.3 玻璃清潔機(jī)器人爬行系統(tǒng)方案目前玻璃清潔機(jī)器人吸附方式主要包括磁吸附，負(fù)壓吸附，螺旋槳推壓等，今年來又出來現(xiàn)了膠吸附，仿壁虎足的干吸附，仿蝸牛的濕吸附，類攀巖抓持吸附，該類吸附方式只適合在導(dǎo)磁面上吸附；低真空度負(fù)壓吸附采用風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)將負(fù)壓腔內(nèi)的空氣抽出產(chǎn)生負(fù)壓來吸附，具有一定的壁面適應(yīng)能力，但存在噪音大，體積大的缺點；螺旋槳推壓靠合理布置螺旋槳的角度，利用螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力將機(jī)器人貼附在壁面上，但也存在噪音大的缺點。由于負(fù)壓吸附具有適用面廣，不受壁面材料限制，而且低負(fù)壓真空吸附的玻璃清潔機(jī)器人具有壁面適應(yīng)能力強(qiáng)和運(yùn)動速度快等優(yōu)點，因此目前負(fù)壓吸附在玻璃清潔機(jī)器人中得到廣泛的應(yīng)用。真空泵式要帶一個大大的氣泵，且設(shè)計要求需要清潔水擦玻璃，固采用水射流式抽氣吸附。這種方案前面已經(jīng)提到，它的工作形式主要是用水泵把水抽到吸盤里后，經(jīng)射流器力射流泵提供的動力，再把水經(jīng)噴頭往外噴，把里面的空氣帶走，噴完后，吸盤內(nèi)外形成負(fù)壓，把吸盤吸住。由于吸盤也是機(jī)器人運(yùn)動時類似于液壓缸機(jī)構(gòu)，具結(jié)構(gòu)圖如下圖：它是長方形吸盤，工作時最多只有一半用來射流噴水產(chǎn)生吸附，實現(xiàn)機(jī)器人的吸附功臺匕目匕。導(dǎo)向麥_活蹇計1吸制圖2.5吸盤結(jié)構(gòu)簡圖機(jī)器人的吸附與運(yùn)動機(jī)構(gòu)都要水的參與，工作過程如圖2.6所示：1: 2YA通電，工作腔1沖水，滿后，2YA斷電，與此同時，1腔里的水經(jīng)射流發(fā)射器噴出，帶走里面的空氣，形成負(fù)壓，使得吸盤A吸附在玻璃上。2:此時，4YA通電，3腔進(jìn)水，滿后，1YA通電，使2腔進(jìn)水，推動活塞桿a向前移動，拉動吸盤B往前移動，活塞至中間位置后，壓下行程開關(guān)。3:此時，1YA,4YA斷電，3腔再次水滿，3腔水經(jīng)水射流發(fā)射器噴水，產(chǎn)生負(fù)壓，吸住吸盤B.4:此時，2YA通電，1腔進(jìn)滿水后，3YA通電，使4腔進(jìn)水，推動活塞桿b前進(jìn)，使其推動吸盤A前進(jìn)，活塞桿至中間位置后壓下行程開關(guān)，2YA,3YA斷電，此時1再次充滿水，再射流，如此循環(huán)下去，實現(xiàn)機(jī)器人的爬行運(yùn)動。圖2.6機(jī)器人控制原理圖本方案如以下圖2,7所示，通過螺旋槳吸附系統(tǒng)使主機(jī)吸附在玻璃上，并使盤刷和滾刷壓緊，產(chǎn)生一定的清洗壓力，通過電機(jī)帶動刷子轉(zhuǎn)動，到達(dá)清洗的目的。旋轉(zhuǎn)的刷子的軌跡為包絡(luò)線，從而清洗干凈玻璃。滾刷噴的是清水，將玻璃沖洗干凈，以防止留下來的清洗機(jī)腐蝕玻璃，同時盤刷和滾刷采用一個電機(jī)驅(qū)動，減小了清洗主機(jī)的重量，清潔度提高，清洗效率也提高了一倍；由于采用兩盤兩滾結(jié)構(gòu)可減少不必要的回程時間，以到達(dá)提高效率的目的。圖2.7螺旋槳吸附系統(tǒng)使主機(jī)吸附在玻璃上2.4 其它部分方案2.4.1 材料選擇根據(jù)課題要求，總體重量越輕越好，由于使用清洗液，耐腐蝕性能也要好而且此產(chǎn)品是輕載荷，故材料首先選用鋁合金材料及非金屬材料。整個及其涉及到齒輪減速器的地方，齒輪的材料經(jīng)過篩選與比較采用聚甲醛均聚本機(jī)的各個傳動軸均采用硬質(zhì)合金LY11。螺旋槳材料選用尼龍66（聚己二酰己二胺）。機(jī)架的材料采用鋁合金。其他機(jī)件的選擇根據(jù)通常材料在重量最輕原則下進(jìn)行確定。2.4.2 輪的潤滑問題由于齒輪的材料已確定為聚甲醛口4，據(jù)參考文獻(xiàn)口其工作要求少潤滑或無潤滑，故不考慮齒輪的潤滑問題。2.4.3 軸承的潤滑問題大空心軸的轉(zhuǎn)速較低為400r/min,鼓起潤滑方式應(yīng)為脂潤滑，潤滑脂為鈣機(jī)潤滑注：以上潤滑脂的選擇見文獻(xiàn)”2.5 本章小結(jié)本章確定了設(shè)計玻璃清潔機(jī)器人的總體方案。根據(jù)作業(yè)環(huán)境，對機(jī)器人從清洗系統(tǒng)、爬壁系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大方面進(jìn)行設(shè)計，選型和參數(shù)確實定。最后請教導(dǎo)師對設(shè)計的方案進(jìn)行校正，以確定設(shè)計的可行性和穩(wěn)定性。第三章玻璃清潔機(jī)器人傳動系統(tǒng)設(shè)計3.1 玻璃清潔機(jī)器人電動機(jī)的選擇為電力拖動系統(tǒng)進(jìn)行合適的電機(jī)選擇，才能保證系統(tǒng)可靠工作和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。下文簡要介紹電機(jī)選擇的一般內(nèi)容。電機(jī)選擇的主要包括如下內(nèi)容。1 .類型的選擇選擇哪種電機(jī)類型，一方面要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對電機(jī)的機(jī)械特性、起動性能、調(diào)速性能、制動方法、過載能力等方面的要求；在對起動、閱速等性能沒有特殊要求的前提下，優(yōu)先選用三相異步籠型電機(jī)。2 .功率的選擇選擇電機(jī)的翻定功率時，應(yīng)使所選的電機(jī)額定功率等于或稍大于生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率，既不能過載，也不能長期輕載?？刹捎妙惐确?、統(tǒng)計法、實驗法、計算法等確定。3 .電壓的選擇交流電機(jī)額定電壓應(yīng)選擇和供電電網(wǎng)的電壓一致.并結(jié)合電機(jī)順定功率考慮。直流電機(jī)的額定電壓也要與電源電壓相配合，常用110V或220V。大功率直流電機(jī)可提高到600-800V至1000V。當(dāng)采用品閘管整流裝置供電時，可選用專門為其配套設(shè)計的直流電機(jī).其電壓有功率等級160V（Z3型）,180V,340V（Z2型）及440V（Z2,Z3型）。4 .轉(zhuǎn)速的選擇根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速和傳動方式.通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。額定功率相同的電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速越高，則電動機(jī)體積、重復(fù)和造價越低，一般飛輪矩G疝越小，因此選用高速電動機(jī)較為經(jīng)濟(jì)。但生產(chǎn)機(jī)械速度一定.電動機(jī)轉(zhuǎn)速越高.則傳動機(jī)構(gòu)傳動比越大，機(jī)構(gòu)越復(fù)雜.傳動損耗越大。因此.要綜合考慮上面諸因術(shù)后才能確定電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。5 .外形結(jié)構(gòu)的選擇電機(jī)常用的外形結(jié)構(gòu)有開啟式、防護(hù)式、封閉式、密封式、防爆式。開啟式電機(jī)定子兩側(cè)和端蓋上開有很大的通風(fēng)孔。它散熱好、價格廉價，但容易進(jìn)灰塵、水滴和鐵渭等雜物.只能在清潔干燥的環(huán)境中使用：防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座下面有通風(fēng)口。它散熱好、能防止水滴、沙粒和鐵屑等雜物濺人或落人電動機(jī)內(nèi)，但不能防止潮氣和灰塵浸人.適用于比較干燥、沒有腐蝕性和爆炸性氣體的環(huán)境；封閉式電機(jī)的機(jī)座和端蓋完全封閉.它又分自冷式、自扇冷式、他扇冷式、竹道通風(fēng)式及密封式等。前四可用在潮濕、多腐蝕性灰塵、易受風(fēng)雨浸蝕等環(huán)境中，第五種可浸在液體中使用.如潛水泵等；防爆式電機(jī)在封閉式基礎(chǔ)上制成隔爆形式，機(jī)殼有足夠強(qiáng)度.適用于易燃易爆氣體的場所.如礦并、油庫、煤氣站等。選擇電機(jī)的外形結(jié)構(gòu)時，應(yīng)選擇合適的防護(hù)形工1.6 .安裝形式的電機(jī)選擇目前生產(chǎn)的電機(jī)的安裝形式主要有：B3（臥式安裝，機(jī)座帶底腳.端蓋上無凸緣）B5（臥式安裝，機(jī)座不帶底腳.端蓋上有凸緣）B35（臥式安裝.機(jī)座帶底腳.端蓋上有凸緣）V1（立式安裝.機(jī)座不帶底腳，端蓋上有凸緣）。每種又分單軸伸出和雙軸伸出兩種。應(yīng)根據(jù)電動機(jī)在生產(chǎn)機(jī)械中的安裝方式選擇電動機(jī)的安裝形式。一般情況選用臥式，立式價格較高，只用于簡化傳動裝置又必須垂直運(yùn)轉(zhuǎn)時，如立式深井泵等。7 .工作制的電機(jī)選擇根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械要求.選樣工作制與實際工作方式相當(dāng)?shù)碾姍C(jī)比較經(jīng)濟(jì)。8 .型號的電機(jī)選擇根據(jù)上述各項的結(jié)果，選擇電機(jī)的型號和生產(chǎn)廠家?？紤]到該機(jī)構(gòu)工作所需功率不大，初步采用估算的方法，擬采用Y90L-4電動機(jī)。查文獻(xiàn)得：選擇，其銘牌如下表3.1:表3.1Y系列三相異步電動機(jī)電動機(jī)型號額定功率KW滿載轉(zhuǎn)速r/min、質(zhì)量Kg定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y90L-4同步轉(zhuǎn)速1500r/min,4級1440圖3.1三相異步電動機(jī)玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計a三相異步電動機(jī)安裝示意圖b三相異步電動機(jī)外形尺寸示意圖圖3.2電動機(jī)的安裝及外形尺寸示意圖表3.2電動機(jī)的安裝技術(shù)參數(shù)/mm底腳安裝地腳螺栓軸/mmLXAC/2+AD0XHD尺寸AXB孔直徑KDXE尺寸FXGD90515X345X315216X1781238X8010X433.2 直齒輪副的設(shè)計計算電動機(jī)驅(qū)動的閉式直齒圓柱齒輪傳動，標(biāo)稱功率P=1.5kW,小齒輪轉(zhuǎn)速ni=1500r/min,傳動比i=4.1許有4%的誤差，長時工作，預(yù)期壽命五年，每年按200天計。工作有輕微沖擊，齒輪對稱布置。ii玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計(1) 選材料確定初步參數(shù)依據(jù)參考文獻(xiàn)表5-5選材料小齒輪：40Cr調(diào)質(zhì)，平均取齒面硬度為260HBs大齒輪：45鋼調(diào)質(zhì)，平均取齒面硬度為230HBs(2) 初選齒數(shù)取小齒輪齒數(shù)為zi=32,則大齒輪齒數(shù)為：Z=i4=4.1X32=131.2園整，為使u為除不盡的數(shù)取Z2=129(3) 齒數(shù)比驗算傳動比誤差,3.1 4.03義100%=1.7%允許4.1(4)選擇齒寬系數(shù)d和傳動精度等級查參考文獻(xiàn)表5-8得齒寬系數(shù)d=0.275初估小齒輪直徑d1估 80 mm則齒寬d1 0.275 80 22mm齒輪圓周速度:dm60 10080 1500 m/s 6.28m/s,60 1000查參考文獻(xiàn)5表5-4可選擇精度等級為7級,(5)計算小齒輪轉(zhuǎn)矩T16 PT1 9.55 106 小(3.1)9.55106衛(wèi)Nmm 1500_ 3 _ _955 10 N mm定重合度系數(shù)Z、Y& 1.88 3.2Z Z2(3.2)由公式(5.2)定重合度=1.88-3.2X1/32+1/129=1.755Z =4 1.7553分別由參考文獻(xiàn)113中公式得=0.8650.750.75Y=0.25+0.250.6771.755（6）確定載荷系數(shù)Kh、Kf(3.3)K=KaKvKh°Kb1）使用系數(shù)Ka由參考文獻(xiàn)”3'表10-2查表，取Ka=1.352）動載系數(shù)Kv由參考文獻(xiàn)"3'圖10-8可查得，Kv=1.143）齒向載荷分布系數(shù)K，由參考文獻(xiàn)"3】圖10-4可取K=1.294）齒間載荷分配系數(shù)Kh、Kf根據(jù)條件K aE 2K aTibbd12 1.35 9.55 10322. 80N/mm14.65N/mm 100 N/mm22查參考文獻(xiàn)”3】表10-3得Kh1.34z0.865KF=1/Y=1/0.677=1.485)載荷系數(shù)Kh、Kf由公式(5.3)可算得K=KaKvKh°Kf1.35X1.14M.29X1.34=2.66KHa1351.141.291.342.66KfKhKf/Kh2.661.48/1.342.943.2.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算（1）確定許用應(yīng)力h1）總工作時間：th820058000h2）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1、N2由參考文獻(xiàn)1131公式（10-13）及參考文獻(xiàn)6表10-18可計算查得：21Ni=60tnht601150080007.2108N2Niu7.21084.031.791083)壽命系數(shù)Zn1、Zn2由參考文獻(xiàn)"3】圖8.2-17取Zn1=1Zn2=14)接觸疲勞極限Hlim1> Hlim2 :由參考文獻(xiàn)口3'圖 8.2-13 取 Hiim1=630MPa, Hiim2=490MPa5)安全系數(shù)Sh參照參考文獻(xiàn)03】照表8.2-13,取Sh=16)許用應(yīng)力H1、 H2：由參考文獻(xiàn)口3】式(8.2-15)H1= HlimZN1630630MPaSh1H lim Zn490 1H2= 490MPaSh1(2) 彈性系數(shù)Ze :由參考文獻(xiàn)表8.2-11, 取Ze =190jMPa(3) 節(jié)點區(qū)域系數(shù)Zh :由參考文獻(xiàn)"3圖8.2-12,取Zh=2.5(4) 求所需小齒輪直徑d1由參考文獻(xiàn)"3式8.2-1132KHTi(u 1)(ZeZhZ )2、d U H222 2.66 9.55 103 (4.03 1)(190 2.5 0.865)220.275 4.03 4902mm64.5mm符合初估數(shù)值（5）確定中心距、模數(shù)等主要幾何參數(shù)1）中心距a初算中心距a0d1min（u1）166.9mm2園整取中心距a=200mm2）模數(shù)m由中心距a及初選齒數(shù)乙、Z2得2a2200m2.48mmz1z232129按標(biāo)準(zhǔn)取m=2.5mm3）分度圓直徑d1、d2d1=mz1=2.5X32=80mmd2=mz2=2.5X129=322.5mm取為d2=320mm4）確定齒寬取大齒輪齒寬b2=b=22mm,小齒輪齒寬b1=32mm3.2.2齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗算（1）求許用彎曲應(yīng)力昨1）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nf1Nf2由以上計算可得NF172108Nf2=1.79X102）壽命系數(shù)Yn1、Yn2取Yn1=Yn2=13）極限應(yīng)力Flim1、Flim2由圖9-21取：Fim1=220MPaFim2=170MPa4）尺寸系數(shù)Yx由參考文獻(xiàn).圖8.2-26,取Yx=15）安全系數(shù)Sf參照參考文獻(xiàn)口s表8.2-13,取Sf=1.56）許用應(yīng)力fi、F2由參考文獻(xiàn)03,式（8.2-20）,許用彎曲應(yīng)力:2FlimYN1YSF222011293MPaF1F2(2)齒形系數(shù)YFai、YFa2由參考文獻(xiàn)1何圖9-19,取：YFai=2.5YFa2=2.15(3)應(yīng)力修正系數(shù)YsaYsa2由參考文獻(xiàn)"3】圖9-20,?。篩sai=1.632FlimYN2YxsF1.5217011,227MPa1.5Ysa2=1.824校核齒根抗彎曲疲勞強(qiáng)度由參考文獻(xiàn)“3式8.2-17，齒根彎曲應(yīng)力fi21工一22.949.55102.51.630.67735.2MPafib&m22802.5YFa2Ysa22.151.820F2bF135.233.8MPa阡2YFa1Ysa12.51.63抗彎疲勞強(qiáng)度足夠。1.1.3 齒面靜強(qiáng)度計算(1)確定許用接觸應(yīng)力Hmax：參照參考文獻(xiàn)口3表8.2-13,取靜強(qiáng)度安全系數(shù)SH1.1由參考文獻(xiàn)：13：圖8.2-17,取壽命系數(shù)ZniZn21.6于是由參考文獻(xiàn)J®式(8.2-21),許用接觸應(yīng)力大輪較低Zn2sH1.61中max中27490-712.7MPaZn2Sh11.1(2)校核齒面靜強(qiáng)度根據(jù)過載條件，由參考文獻(xiàn)“3式(8.2-21),齒面最大接觸應(yīng)力2Ti 1H max H 21KaKv490MMPa 558.6MPa1.35 1.14H max齒面靜強(qiáng)度足夠。1.1.4 齒根抗彎靜強(qiáng)度驗算1確定許用彎曲應(yīng)力參照參考文獻(xiàn)口s表8.2-13,取靜強(qiáng)度安全系數(shù)Sf1.6由參考文獻(xiàn)口31圖8.2-25,取壽命系數(shù)YN1 YN2 2.5于是由參考文獻(xiàn)“3式(8.2-22),許用彎曲應(yīng)力YN1SFF1 max F1 Y niSf2932.5 1.5MPa 686.7MPa1.6F 2 max F 2YN2SFYN2SF2272.5 1.5532 MPa1 1.62求最大彎曲應(yīng)力并校核強(qiáng)度由參考文獻(xiàn) 池 式(8.2-22),最大彎曲應(yīng)力F1 maxF2max2TiF1TiKaKc c235.2 45.7 MPa1.35 1.14F1 max2TiF2TiKaKv33.8 243.9MPa1.35 1.14F 2 max靜強(qiáng)度滿足要求。帶動兩個盤刷的齒輪對稱布置3.3 錐齒輪副的設(shè)計計算根據(jù)參考文獻(xiàn)：13：第二版2-369,材料選擇聚甲醛均聚，參照參考文獻(xiàn)13給 弟3.3.1 基礎(chǔ)尺寸確定由小錐齒輪所傳遞轉(zhuǎn)距為T106.4NM,根據(jù)圖2.4-14和圖2.4-15選擇小齒輪大端分度圓直徑為d160mm,取大端模數(shù)med12.5oZi則齒數(shù):Zi24Z224i242.560d2602.5150mm軸交角900分錐角iarctgZ_21.802168.20乙外錐距：Rd1/2sind2/2sin§81齒寬系數(shù)RM0.3,則齒寬：bRR24.3mm取b=24mm齒頂高：ha13.475mm,ha21.525mm齒根高：hf12.0mm,hf24mm齒高：hh1h25.5mm大端齒頂圓直徑:(3.4)da1d12ha1cos1da16023.475cos18.43066.45mmda2d22h2cos215021.525cos71.570151mm2a22齒根角:f1一一hf1arctanR1.40f2一hf2arctanR2.90齒頂角：a1a2f11.40頂錐角：a11f224.70a22f169.60根錐角：f11f120.40f22f265.30冠頂距:AK1d2萬150hai sin iAK273.53.475sin21.80di萬6022ha2sin 21.525sin68.2028.5mm確定傳動的精度等級初選平均切線速度Vmtdn/(601000)3.3m/s由參考文獻(xiàn)Pg159表8.2-5,選擇傳動等級為8級3.3.2 確定載荷系數(shù)K使用系數(shù)Ka,由已知條件查表8.2-9,取Ka1.25動載荷系數(shù)Kv，由圖8.2-6,取Kv1.16齒向載荷分布系數(shù)K，按小錐齒輪懸臂考慮取K1.8載荷系數(shù)KKAKKV1.251.161.82.613.3.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算1確定許用應(yīng)力h安全系數(shù)Sh,參照表8.2-13,取Sh1SH21接觸疲勞極限Hlim1Hiim235MPa2彈性系數(shù)Ze3節(jié)點區(qū)域系數(shù)4H1156.4MPa2Zh2.5小齒輪所需大端分度圓直徑H2Hiim1Zn1/Sh135MPad1,由參考文獻(xiàn)式(8.2-44)玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計2,J4KT1ZE”d13237mmR10.5RuH5驗算速度Vmt平均直徑：dmidi1R3710.50.331.456m/s平均線速度：Vmtdm1n1/6010003.1m/s6確定模數(shù)m:md1/Z12.53.3.4 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度計算（1）確定許用彎曲應(yīng)力FF21）壽命系數(shù)Yn1Yn212）安全系數(shù)Sf1Sf21.33）尺寸系數(shù)Yx14）極限應(yīng)力Flim1,Flim2取Flim1Flim230MPa5）許用彎曲應(yīng)力F1F22FYn1Yx2301146.154MPaSf1.3（2）齒形系數(shù)YFa1,Yf921）分錐角121.8268.22）當(dāng)量齒數(shù)：ZV1乙/cos123.8ZV2Z2/cos259.63）由參考文獻(xiàn)口3'圖8.2-19,取丫尸記2.78,匕？2.134）應(yīng)力修正系數(shù)由參考文獻(xiàn)口3】圖8.2-20取YS11.56,YSa21.8823玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計(3.5)(3.6)Ft2Tizm1 0.5 R(3.7)4KT1YFa1YSa11Fa1sa139.6MPa F1 23._2 :2Zi m3 r 1 0.5 r . u2 1F1F2一2一3z2 m4KTYFa2YSa2R 1 0.5 R 2 , U2-16.7MPa 1F25)校核齒根抗彎疲勞強(qiáng)度由參考文獻(xiàn)口3式8.2-46KFtYFaYSaF1；：Fbm10.5Rbmz47滿足要求3.4 中心軸管的受力分析1在水平平面的支反力，由Rbz lAB Fr lAB FxMa 0,得dc c 02Fr lAB Fx 生27230.47 0.0579619.690.1772l AB0.0577705.36N為負(fù)值說明方向與假設(shè)方向相反。由Mz0,得RAzFrRBz7230.47(770536)N14935.83N2做彎矩和轉(zhuǎn)矩圖1齒輪的作用力在水平平面的彎矩圖MdzRazlAB14935.830.057N851.34NmMDzMDzFxd1851.349619.6901770Nm22齒輪的作用力在垂直平面的彎矩圖MdvRavlAB3615.2350.057N206.07Nm由于齒輪作用力在D截面做出的最大合成RAyRBy1Ft7230.47N3615.235N22彎矩MDM；zM；y851.342206.072Nm875.93Nm2）做轉(zhuǎn)矩圖T2800N.m圖3.3 轉(zhuǎn)矩圖MdW式中W抗斷面系數(shù)，由參考文獻(xiàn)：13：中的表19.3-15查得W16.63753.5中心軸管的強(qiáng)度校核1確定危險截面根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖，截面B處彎矩較大，且有軸承配合引起的引力集中；截面D處彎矩最大，且有齒輪配合引起的應(yīng)力集中，故屬于危險截面?，F(xiàn)對D截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。2安全系數(shù)校核計算由于該減速器機(jī)軸轉(zhuǎn)動，彎矩引起對稱循環(huán)的應(yīng)力，彎矩引起的為脈動循環(huán)的切應(yīng)力。彎曲應(yīng)力幅為:52.65Pa875.9310Pa16.6375由于式對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力m0根據(jù)參考文獻(xiàn)中的式19.3-21.462701062.62_._6_52.6510600.920.81由參考文獻(xiàn)：13：中的表19.1-1：13：中的表19.3-6 ,并根據(jù)配式中145鋼彎曲對稱循環(huán)應(yīng)力時的疲勞極限,查得1=270MPa;K正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由參考文獻(xiàn)合查得K=2.62;外表質(zhì)量系數(shù)，軸經(jīng)車削加工，按參考文獻(xiàn)“3中的表19-3-8查得=0.92;尺寸系數(shù)，由參考文獻(xiàn)池中的表19.3-11查得=0.81.切應(yīng)力幅為：800m a2WP 2 33.275式中W抗斷面系數(shù)，由參考文獻(xiàn)由于式對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力Pa 12.02MPa“3中的表19.3-15查得W 33.2754.701551018966m12.021060.2112.021060.920.81式中145鋼扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由參考文獻(xiàn)113中的表19.1-1查得1=155MPa;K一切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由參考文獻(xiàn)：13：中的表19.3-6,并根據(jù)配合查得K=1.89;,同正應(yīng)力情況；平均應(yīng)力折算系數(shù)，由參考文獻(xiàn)心中的表19.3-13查得=0.21.軸D截面的安全系數(shù)由式19.3-1確定cSS1.464.70(2S-1.39S2S2.1.4624.702由參考文獻(xiàn)：13：中的表19.3-5可知，S=1.31.4,故SS,該軸D截面是安全的。同理可驗證輸出軸也符合強(qiáng)度要求。3.6鍵的校核鍵和軸的材料都是鋼，查參考文獻(xiàn)何得許用擠壓應(yīng)力D100120MPa,取其p中間值，p110MPa。鍵的工作長度lLb22mm8mm16mm,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k0.5h0.57mm3.5mm?？傻?2T 10kld328610MPa102.3MPap110MPa3.51630p式中:T傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm;k鍵與輪轂鍵槽的接觸高度,k0.5h,此處h為鍵的高度，mmmm;l鍵的工作長度，mm,圓頭平鍵lLb,L為鍵的公稱長度，mm,b為鍵的寬度,d鍵的直徑，mm;p鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa,鍵4表62;可見連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為：鍵108GB/T109620033.7 軸承的校核、軸軸承的校核I軸選用的是深溝球軸承6205,其基本額定負(fù)荷為19.5KN,所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。軸傳遞的轉(zhuǎn)矩受力受力根據(jù)設(shè)計要求，應(yīng)該對I軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。PT 9550- n 7.5 0.96 9550 86N m8002T 2 861535.7Nd 112 10 3根據(jù)圖3.12受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為圖3.4受力分析和受力圖在水平面:1410NFrl31535.7426l2l338426在水平面:Fo (liI2I3)l2l31563.26 54638 4261839.5N:Fa.fAhfAv141021839.522317.7N因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，4表13-6查得載荷系數(shù)fp,取fp1.2,則有：PfpFA1.22317.72781.24N軸承的壽命計算：所以按軸承的受力大小計算壽命106195003()371803.8h58400h608002781.24故該軸承6205能滿足要求。、其他軸的軸承校核同上，均符合3.8 本章小結(jié)本章對傳動部件的直齒圓柱齒輪和錐齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核，使之滿足傳動要求。由于材料有限，設(shè)計時采用的是45號鋼以取代聚乙醛，方便材料的強(qiáng)度計算。第四章玻璃清潔機(jī)器人清洗系統(tǒng)設(shè)計在清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計中想到了五種方案，如圖4.1,4.2,4.3,4.4,4.5(1)電機(jī)帶動斜齒輪1,斜齒輪1帶動斜齒輪2,斜齒輪帶動斜齒輪3,斜齒輪上的軸連接滾刷，進(jìn)而實現(xiàn)清洗；圖4.1清洗機(jī)構(gòu)一(2)電機(jī)帶動錐齒輪1,錐齒輪1帶動錐齒輪2,由錐齒輪2上的軸連接滾刷，進(jìn)而實現(xiàn)清洗；圖4.2清洗機(jī)構(gòu)二(3)電機(jī)帶動蝸桿，蝸桿兩端接蝸輪，兩個蝸輪的軸上分別接刷子，從而實現(xiàn)清洗；(4)電機(jī)帶動蝸桿，蝸桿兩端接蝸輪，兩個蝸輪分別接皮帶輪，皮帶輪上的軸接刷子，從而實現(xiàn)清洗圖4.4清洗機(jī)構(gòu)四圖4.5清洗機(jī)構(gòu)五5為清洗機(jī)構(gòu)以上5種方案通過比照以及由設(shè)計的要求所限制，最終選擇方案4.1清洗機(jī)器清洗部分設(shè)計假設(shè)清洗速度0.2m2/s。4.1.1盤刷設(shè)計1盤刷采用在塑料體上在塑料毛的盤刷，其具有一定的彈性和剛度，可保證一定的壓緊力來清洗玻璃，同時假設(shè)玻璃有一定高度的凸出物，塑料毛有一定的彈性可以退讓，順利通過。刷子半徑214,有毛半徑208,刷毛長度為50,盤刷與聯(lián)刷體可通過螺栓來裝配連接。2聯(lián)刷體采用聯(lián)刷體的目的：1使電機(jī)與盤刷連接起來；2使盤刷具有可換性；3可調(diào)節(jié)盤刷與玻璃的距離；聯(lián)刷體保證與電機(jī)連接處的強(qiáng)度、材料應(yīng)盡量輕，其結(jié)構(gòu)如圖4.6:圖4.6聯(lián)刷體3盤刷的工藝性根據(jù)資料可知：刷類的刷毛是用制毛器植上的，具基本原理如下：在殼體剛注塑完時，趁著殼體還為硬化，用機(jī)械方法把刷毛植進(jìn)去。把一撮毛約四至五根折彎，在根部裝上一韌性卡子，用專門植毛機(jī)把毛插入未硬化的殼體內(nèi)，卡子插入后，待殼體凝固，便把刷毛固定下來，這樣整個植毛工藝就完成了。根據(jù)上述原理，盤刷也可以采用這種方法制作，其技術(shù)要求：毛孔直徑：2.5mm間距：5mm孔深：10mm每孔刷毛密度：五根滾刷原理與上面相同4.1.2滾刷設(shè)計采用在鋼軸外面加套橡膠軸套，在橡膠軸上栽刷毛的方法做成，可通過調(diào)換橡膠套的方法調(diào)換滾刷，滾刷半徑為106,有刷毛部分長度為940。滾刷結(jié)構(gòu)如圖4.7:為了控制的方便，減輕主機(jī)的重量，應(yīng)盡量減輕電機(jī)的數(shù)量，所以盤刷、滾刷共用一雙輸出軸電機(jī)，中間用齒輪和V帶傳動；從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，采用普通的三相電機(jī)，帶動兩盤兩滾共四個清洗刷。依據(jù)實際實驗，取洗刷的壓強(qiáng)為螺旋槳工作壓力為20公斤力。四個角輪分別承受3公斤力。盤滾刷均承受兩公斤力刷毛與玻璃的摩擦系數(shù)為0.10.2,取=0.15對盤刷求積分轉(zhuǎn)矩為：F200153Nm1）洗力矩：盤刷：M1然rF4.2Nm兩個刷子的轉(zhuǎn)矩：T2M18.4Nm滾刷：M20.206780.050.8034Nm所需總的清洗力矩：M2M1M28.40.80349.2034Nm2）初定盤刷轉(zhuǎn)速：360r/min根據(jù)清洗力矩，型號為Y2-802-6,額定功率550W,轉(zhuǎn)速900r/min,平鍵4X20,保持轉(zhuǎn)矩為9.8N.m（查GBM）4.1.3清洗部分所用彈簧的設(shè)計圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧受載時的應(yīng)力及變形現(xiàn)就以下圖圓柱螺旋壓縮彈簧的受力及應(yīng)力分析所示的圓形截面彈簧絲的壓縮彈簧承受軸向載荷P的情況進(jìn)行分析。由圖圓柱螺旋壓縮彈簧的受力及應(yīng)力分析a（圖中彈簧下部斷去，末示出）可知，由于彈簧絲具有開角a,故在通過彈簧軸線的截面上，彈簧絲的截面A-A呈橢T=F-"圓形，該截面上作用著力F及扭矩三。因而在彈簧絲的法向截面B-B上則作用有橫向力Fcosa、軸向力Fsina、彎矩M=Tsina及扭矩T，=Tcosa。由于彈簧的螺旋升角一般取為a=5°9°,故Sina=0；COSa=1（以下圖圓柱螺旋壓縮彈簧的受力及應(yīng)力分析b）,則截面B-B上的應(yīng)力（以下圖圓柱螺旋壓縮彈簧的受力及應(yīng)力分析c）可近似地取為北1d22CFDF224F2D2片21d24d316dd式中C=D2/d稱為旋繞比（或彈簧指數(shù)）。為了使彈簧本身較為穩(wěn)定，不致顫抖和過軟，C值不能太大；但為防止卷繞時彈簧絲受到強(qiáng)烈彎曲，C值又不應(yīng)太小。C值的范圍為416（表常用旋繞比C值）,常用值為58。圖4.8圓柱螺旋壓縮彈簧的受力及應(yīng)力分析表4.1常用旋繞比C值d(mm)0.20.40.4511.12.22.567161842C=D2/d714512510494846為了簡化計算，通常在上式中取1+202c（因為當(dāng)C=416時，2cl,實質(zhì)上即為略去了pp）,由于彈簧絲開角和曲率的影響，彈簧絲截面中的應(yīng)力分布將如圖圓柱螺旋壓縮彈簧的受力及應(yīng)力分析“中的粗實線所示。由圖可知，最大應(yīng)力產(chǎn)生在彈簧絲截面內(nèi)側(cè)的m點。實踐證明，彈簧的破壞也大多由這點開始。為了考慮彈簧絲的開角和曲率對彈簧絲中應(yīng)力的影響，現(xiàn)引進(jìn)一個補(bǔ)償系數(shù)K（或稱曲度系數(shù)），則彈簧絲內(nèi)側(cè)的最大應(yīng)力及強(qiáng)度條件可表示為r KrT8CFK 中式中補(bǔ)償系數(shù)K,對于圓截面彈簧絲可按下式計算:4c10.6154C4C圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧受載后的軸向變形量入可根據(jù)材料力學(xué)關(guān)于圓柱螺旋彈簧變形量的公式求得8FD23n8FC3n4Gd4Gd式中：n一彈簧的有效圈數(shù);GL彈簧材料的切變用K量，見前一節(jié)表彈簧常用材料及其許用應(yīng)力o如以Pmax代替P則最大軸向變形量為:1）對于壓縮彈簧和無預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧:max38FmaxC nGd2對于有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧:max一， . 一 38( Fmax - F0) C nGd拉伸彈簧的初拉力（或初應(yīng)力）取決于材料、彈簧絲直徑、彈簧旋繞比和加工方法。用不需淬火的彈簧鋼絲制成的拉伸彈簧，均有一定的初拉力。如不需要初拉力時，各圈間應(yīng)有間隙。經(jīng)淬火的彈簧，沒有初拉力。當(dāng)選取初拉力時，推薦初應(yīng)力p0'值在以下圖的陰影區(qū)內(nèi)選取。初拉力按下式計算:Fod3 08KD2使彈簧產(chǎn)生單位變形所需的載荷kp稱為彈簧剛度，即kFGdGd4p8C3n8D23nDM圖4.9彈簧初應(yīng)力的選擇范圍彈簧剛度是表征彈簧性能的主要參數(shù)之一。它表示使彈簧產(chǎn)生單位變形時所需的力，剛度愈大，需要的力愈大，則彈簧的彈力就愈大。但影響彈簧剛度的因素很多，由于kp與C的三次方成反比，即C值對kp的影響很大。所以，合理地選擇C值就能控制彈簧的彈力。另外，kp還和Gd、n有關(guān)。在調(diào)整彈簧剛度時，應(yīng)綜合考慮這些因素的影響。承受靜載荷的圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設(shè)計彈簧的靜載荷是指載荷不隨時間變化，或雖有變化但變化平穩(wěn)，且總的重復(fù)次數(shù)不超過也次的交變載荷或脈動載荷而言。在這些情況下，彈簧是按靜載強(qiáng)度來設(shè)計的。在設(shè)計時，通常是根據(jù)彈簧的最大載荷、最大變形、以及結(jié)構(gòu)要求（例如安裝空間對彈簧尺寸的限制）等來決定彈簧絲直徑、彈簧中徑、工作圈數(shù)、彈簧的螺旋升角和長度等。具體設(shè)計方法和步驟如下：1）根據(jù)工作情況及