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1、LOGO指指导教教师：吴吴璞璞论文文题目：小型走廊目：小型走廊清清扫机的机的设计n1120112n学学生：生：闫波波n学号学号：171.11.1研究背景研究背景 1.从上世纪从上世纪6060年代我国开始对大型路面清扫机进行研制开始，已经年代我国开始对大型路面清扫机进行研制开始，已经有几十年的历史，但是中小型清扫机的研发才刚刚起步。有几十年的历史，但是中小型清扫机的研发才刚刚起步。2.相对与发达国家，我国地面清扫机在各个方面都存在一定的差距。相对与发达国家，我国地面清扫机在各个方面都存在一定的差距。随着公共环境卫生、工厂清洁机械市场的项迅猛发展，随着公共环境卫生、工厂清洁机械市场的项迅猛发展，2
2、0052005年之后，年之后，国内地面清扫机开始呈现快速发展的态势。国内地面清扫机开始呈现快速发展的态势。3.但与国外相比，国内还停留在市场的初级发展阶段。但与国外相比，国内还停留在市场的初级发展阶段。研究的背景及意义研究的背景及意义研究的背景及意义研究的背景及意义 1.2 1.2 研究内容研究内容 我国已逐步进入现代化社会，需要更加先进的清扫方式及设我国已逐步进入现代化社会，需要更加先进的清扫方式及设备。对于自动化的扫地机器，人们经常所见的便是马路上的扫地备。对于自动化的扫地机器，人们经常所见的便是马路上的扫地车，它能够对街道进行大面积的清扫，而且工作的效率比较高，车，它能够对街道进行大面积
3、的清扫，而且工作的效率比较高，节约人力物力，但是，相对于大面积的清扫，小面积区域的清扫节约人力物力，但是，相对于大面积的清扫，小面积区域的清扫还是主要沿用还是主要沿用传统的扫地工具：扫帚，工作效率相对而言比较低，传统的扫地工具：扫帚，工作效率相对而言比较低，而且清扫效果不够理想，浪费人力物力资源。而工作效率高的省而且清扫效果不够理想，浪费人力物力资源。而工作效率高的省时省力的扫地车却因为其体积庞大，所以在一些小型区域例如：时省力的扫地车却因为其体积庞大，所以在一些小型区域例如：厂区、居住小区、机关、学校、医院、小街小巷、走廊等场所，厂区、居住小区、机关、学校、医院、小街小巷、走廊等场所，却是英
4、雄无却是英雄无用武之地。由此可见，为了现在社会的需求，开发一用武之地。由此可见，为了现在社会的需求，开发一种成本较低、节约人力物力资源、适用于院落、小区、小巷、走种成本较低、节约人力物力资源、适用于院落、小区、小巷、走廊等小区域场所且清扫效果良好的小型清扫设备已经迫在眉睫。廊等小区域场所且清扫效果良好的小型清扫设备已经迫在眉睫。研究的背景及意义研究的背景及意义1.31.3研究意义研究意义 目前，许多国家研制的清洁机器人应时而生。日本，美国，欧洲各大厂目前，许多国家研制的清洁机器人应时而生。日本，美国，欧洲各大厂商竞相开发，有些产品甚至很超前。国内的起步晚而且研发步伐比较慢，商竞相开发，有些产品
5、甚至很超前。国内的起步晚而且研发步伐比较慢，但是随着国家的不断发展，城市化的进程不断加大以及经济的急剧发展，但是随着国家的不断发展，城市化的进程不断加大以及经济的急剧发展，我国的许多中小型城市正在崛起，城市化的规模正在逐年扩大，各种现代我国的许多中小型城市正在崛起，城市化的规模正在逐年扩大，各种现代化的厂区不断建成，机关、小区、医院等公共场所的机械化清扫已经成为化的厂区不断建成，机关、小区、医院等公共场所的机械化清扫已经成为一种必然，地面的清洁以及养护也已经越来越重要。一种必然，地面的清洁以及养护也已经越来越重要。在这种趋势下，小型清扫机设备由于它的实用性比较强、垃圾的清扫率在这种趋势下，小型
6、清扫机设备由于它的实用性比较强、垃圾的清扫率较高、污染小、成本低、结构紧凑、操作简便、维修方便等特点而具有广较高、污染小、成本低、结构紧凑、操作简便、维修方便等特点而具有广泛的市场前景以及实用价值，它的出现以及使用，将大大减轻人们繁琐的泛的市场前景以及实用价值，它的出现以及使用，将大大减轻人们繁琐的家务劳动，节省宝贵的时间，从而提高人们的生活质量。家务劳动，节省宝贵的时间，从而提高人们的生活质量。论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容方案一方案一 工作原理：清扫机机体工作原理：清扫机机体l l 的前端设有电机的前端设有电机2 2 和电池，机体和电池，机体1 1 的前下部为滚刷的前下部为滚刷3
7、 3，电机，电机2 2 通过皮带带动滚刷通过皮带带动滚刷3 3。工作时，滚刷。工作时，滚刷3 3 扫起的垃圾直接进入垃圾箱扫起的垃圾直接进入垃圾箱6 6 中；与此同时，中；与此同时，清扫机的机体清扫机的机体1 1后方的垃圾箱后方的垃圾箱6 6前部设有导向斜面前部设有导向斜面4 4，可以使垃圾沿斜面进入垃圾箱，可以使垃圾沿斜面进入垃圾箱，而且垃圾斗而且垃圾斗7 7的下沿有小斜面的下沿有小斜面5 5，防止垃圾撒漏，这些部件共同将垃圾倒入垃圾箱，防止垃圾撒漏，这些部件共同将垃圾倒入垃圾箱6 6中。中。论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容方案二方案二 工作原理：推着清扫机前进，电机通过传送带带动带
8、轮工作原理：推着清扫机前进，电机通过传送带带动带轮2 2以及滚筒轴以及滚筒轴3 3，进一步带动，进一步带动毛刷滚筒毛刷滚筒3 3 作逆时针转动；与此同时，主动轮通过传送带的传动将运动传递给带轮作逆时针转动；与此同时，主动轮通过传送带的传动将运动传递给带轮9 9，带轮，带轮9 9运动时齿轮运动时齿轮1010同时开始转动，并且带动齿轮同时开始转动，并且带动齿轮6 6开始转动，齿轮开始转动，齿轮6 6带动输送轮带动输送轮7 7转转动，然后输送轮动，然后输送轮7 7使得传送带使得传送带5 5开始顺时针转动。此时毛刷开始顺时针转动。此时毛刷3 3逆时针转动，开始将垃圾逆时针转动，开始将垃圾刷到刮铲刷到刮
9、铲4 4上，再通过传送带上，再通过传送带5 5进行运输最后将垃圾倒入垃圾箱进行运输最后将垃圾倒入垃圾箱8 8中。中。论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容u方案三方案三u工作原理：在推动清扫机前进的同时，电动机工作原理：在推动清扫机前进的同时，电动机1 1开始转动同时带动带轮开始转动同时带动带轮2 2转动，带轮转动，带轮2 2通过皮带将转动传递给带轮通过皮带将转动传递给带轮3 3，带轮，带轮3 3的转动使轴开始转动，轴上的锥齿轮的转动使轴开始转动，轴上的锥齿轮4 4、9 9以及带以及带轮轮7 7开始转动。锥齿轮开始转动。锥齿轮4 4、9 9分别带动锥齿轮分别带动锥齿轮5 5、1010开始转动
10、，通过皮带将转动传递给清开始转动，通过皮带将转动传递给清扫机前端的盘形刷，使两个盘形滚刷分别同时做顺时针以及逆时针转动，将垃圾扫到扫机前端的盘形刷，使两个盘形滚刷分别同时做顺时针以及逆时针转动，将垃圾扫到中间，同时带轮中间，同时带轮7 7将运动传递到带轮将运动传递到带轮8 8，带轮，带轮8 8带动滚刷带动滚刷1313做逆时针转动，将盘形刷扫做逆时针转动，将盘形刷扫到清扫机中部的垃圾通过滚刷到清扫机中部的垃圾通过滚刷1313的滚动扫入清扫机尾部的垃圾箱内。的滚动扫入清扫机尾部的垃圾箱内。u第二部分第二部分 动力装置确定动力装置确定 由于在室内工作，选用蓄电池作为动力来源，清扫机所使用的蓄电池要求
11、符合低碳由于在室内工作，选用蓄电池作为动力来源，清扫机所使用的蓄电池要求符合低碳环保的理念在使用过程中能够完全放电，没有害气体的排放，不能够污染环境，电池环保的理念在使用过程中能够完全放电，没有害气体的排放，不能够污染环境，电池如下图所示：如下图所示：论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容u2.1 有关性能有关性能 u标准电压为标准电压为12V 其比能量达其比能量达250w h/kgu使用寿命为充放电使用寿命为充放电1200 次次 放电深度为放电深度为75%u外形尺寸为：长外形尺寸为：长宽宽高高=120mm70mm70mmu重量约为：重量约为：5kg论
12、文的结构和主要内容论文的结构和主要内容u2.3电机功率的计算电机功率的计算 u清扫机清扫材料选用尼龙材料。本设计所设计的圆盘毛刷受力约为清扫机清扫材料选用尼龙材料。本设计所设计的圆盘毛刷受力约为F=50N，转速大概为，转速大概为n=60r/min.滚筒清扫所受到的力约为滚筒清扫所受到的力约为F=75N,转速为转速为n=40r/min。u圆盘毛刷转矩圆盘毛刷转矩 u T=FR=500.15=7.5Nm (3-1)u所需功率所需功率 u P=48W (3-2)u圆盘毛刷到锥齿轮间用带传动，传递效率圆盘毛刷到锥齿轮间用带传动，传递效率90%。u横放锥齿轮横放锥齿轮III轴处的功率为：轴处的功率为：u
13、PIII=P/=4890%=54W （3-3）u齿轮间的传递效率为齿轮间的传递效率为90%u竖放齿轮处的功率竖放齿轮处的功率uP=PIII/=5490%=60W （3-4）u滚筒处滚筒处II轴的转矩轴的转矩uT=FR=750.25=18.75Nm （3-5）u此处的功率此处的功率uP=78.5W （3-6）u滚筒到主动轴滚筒到主动轴I轴用带传动，传递效率为轴用带传动，传递效率为90%uP=P/=78.590%=87.2W （3-7）u电机到电机到I轴之间用带传动，传递效率轴之间用带传动，传递效率90%u电机的输出功率电机的输出功率uP=(2P+P)/=(260+87.2)90%=230.2W
14、（3-8）u由于清扫机的工作时转速要求为由于清扫机的工作时转速要求为60r/min，转速较低，根据这个原因选用，转速较低，根据这个原因选用12V 250W 齿轮减速齿轮减速电机，其输出转速为电机，其输出转速为600r/min。论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容u3.2 带轮的选择设计带轮的选择设计 P=KP=1230.2=230.2Wu计算传动比计算传动比ui=5 u选择选择Z型型V带带u3）查机械机械设计手册表手册表12-1-11，取小，取小带轮基准直径基准直径为d=50mmu4）大）大带轮直径直径ud=i d=550=250mm u5）计算算带速速vuv=1.57m/s u6）初定中
15、心距）初定中心距a0.7（d+d）a2（d+d）u0.7300a02300u210 a600u取取 a=300mm论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容u7）计算基准算基准长度度uLd=2a+（d+d）+（4-7）u=2300+300+=1096mmu查机械机械设计手册表手册表12-1-4，取基准，取基准长度度Ld=1000mmu8）实际中心距中心距auaa+（4-8）u300+252u取取a=250mmu9）小）小带轮包角包角u=18057.3 （4-9）u=18057.3u=134.16120u所以小所以小带轮包角合理包角合理u10）确定）确定V带根数根数u一般所用的一般所用的单根根V带
16、可以可以传递的功率达的功率达75KW。此。此处，所，所传递的功率的功率远远小于小于75KW，所以，所以选用一根用一根V带足以。足以。u11）单根根V带的的张紧力力uF=500(1)+mv （4-10）u=500(1)+0.061.57=29.46Nu式中：式中：包角修正系数包角修正系数，查表机械表机械设计手册手册12-1-21得得=0.88umV带单位位长度度质量，量，kg/m。查表表12-1-23得得m=0.06 kg/mu12）作用在）作用在轴上的力上的力FF=2 FZsin （4-11）u=229.461sin68u=54.24NuF=F=81.35N 论文的结构和主要内容论文的结构和主
17、要内容u3.3 主主轴的的设计计算算1）主）主轴的材料的材料选择45钢调制制处理，初步理，初步计算其最小直径。取算其最小直径。取A=115，则：d A=115=13.7mm （4-31）初步取初步取d最小直径为最小直径为20mm 采用下图所示装配方案：采用下图所示装配方案：论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容u3.4轴的校核的校核 下面对主轴进行校核。下面对主轴进行校核。根据设计的轴的尺寸和各处所传递的功率，计算轴上的力及力矩根据设计的轴的尺寸和各处所传递的功率，计算轴上的力及力矩 论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容3.5 锥齿轮计算锥齿轮计算经过计算验证的下表经过计算验证的下表论文
18、的结构和主要内容论文的结构和主要内容u3.6车架的架的设计计算算 车架是构成整个清扫机的重要组成部件，清扫机的各个方面的性能都直接或间接车架是构成整个清扫机的重要组成部件，清扫机的各个方面的性能都直接或间接的被车架所影响，影响着清扫机的操纵性、稳定性以及其他性能。车架的材料、尺寸、的被车架所影响，影响着清扫机的操纵性、稳定性以及其他性能。车架的材料、尺寸、结构决定了清扫机的整体性能。结构决定了清扫机的整体性能。车架结构设计如下图所示：车架结构设计如下图所示：论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容u车架的前后支撑选用车架的前后支撑选用Q235 冷拔无缝矩形钢管冷拔无缝矩形钢管2520 无缝矩形钢管。无缝矩形钢管。u车架立柱是一种中空截面、而且周边没有接缝的长条钢材。无缝矩形钢管与圆钢等实车架立柱是一种中空截面、而且周边没有接缝的长条钢材。无缝矩形钢管与圆钢等实心钢材相比较而言，在抗弯抗扭强度相同的时候，重量较轻，节省材料，是一种经济心钢材相比较而言，在抗弯抗扭强度相同的时候，重量较轻，节省材料，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料以及加工工时约材料以及加工工时。论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容 敬请各位老师指正敬请各位老师指正 谢谢！谢谢！