家用玻璃擦洗机器人设计

懒人擦窗：使用专用的玻璃清洁神器，无需人工擦洗。 #生活技巧# #居家生活技巧# #懒人生活技巧# #懒人衣物护理#

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0三维预览图 (5).png---(点击预览)0三维预览图 (4).png---(点击预览)0三维预览图 (3).png---(点击预览)0三维预览图 (2).png---(点击预览)0三维预览图 (1).png---(点击预览)Huvudstrombrytare_emimuh-5.sldprtStartknapp_emimuh-5.sldprttest_vikris-5.sldprt上盖.SLDPRT上盖01.SLDPRT传动涡轮.SLDPRT传动行星架.SLDPRT垫片.SLDPRT垫片2.SLDPRT外壳.SLDPRT外壳2.SLDPRT外注塑壳.SLDPRT安装支架.SLDPRT小型蜗杆.SLDPRT底座.SLDPRT按钮配件.SLDASM擦玻璃机器人.SLDASM支座底壳.SLDPRT旋转电机.SLDPRT步进电机.SLDPRT注塑外壳.SLDPRT注塑安装底壳.SLDPRT清洁刷盘.SLDPRT清洁组件1.SLDASM清洁组件2.SLDASM滚轮外圈.SLDPRT滚轮组件.SLDASM滚轮组件2.SLDASM电机.SLDPRT组件上盖.SLDPRT组件下盖.SLDPRT罩壳.SLDPRT罩壳2.SLDPRT罩壳3.SLDPRT罩壳4.SLDPRT蜗杆.SLDPRT行星齿轮.SLDPRT负压发生组件.SLDASM负压发生转轮.SLDPRT负压吸风口.SLDPRT负压组件外壳.SLDPRT轮毂.SLDPRT连接件.SLDPRT连接底板.SLDPRT连接支架.SLDPRT连接螺栓.SLDPRT连接螺栓2.SLDPRT连接螺栓3.SLDPRT连接钣金.SLDPRT锁紧座.SLDPRT

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内容简介： 摘 要随着经济发展，城市发展的步伐也在不断加快，拆迁的不断进行，导致了几十年来在经济高速增长下带动了地产以及商业产业的发展。并且如今工业发展速度比较快，各种工业机器设备被广泛用于各个行业当中，结合目前的高智能话的自动控制系统的使用，能够满足不同机器的无人操作自动化，用于不同的场所，以及一些危险性高和复杂的环境下使用。玻璃擦洗就是一项比较麻烦的家务作业，这种清洗清洁作业的工作量比较大，传统清洗作业通过人工操作，存在效率低以及体力消耗大因素，因此家用玻璃擦洗机器人的使用就非常必要。本次设计的是家用玻璃擦洗机器人的设计，任务结合分析目前各种不同的机器人结构，以及玻璃外墙的清洁要求，确定合理结构。主要对横向跟纵向移动的结构设计，以及玻璃负压吸附结构设计，传动设计计算等。并且完成家用玻璃擦洗机器人的图纸绘制以及说明书的写作任务要求。关键词：家用玻璃擦洗机器人；传动系统；负压吸附AbstractWith the development of economy, the pace of urban development is also accelerating, and the continuous demolition has led to the development of real estate and commercial industry in the decades of rapid economic growth. And now the industrial development speed is relatively fast, a variety of industrial machinery equipment is widely used in various industries, combined with the use of the current intelligent automatic control system, can meet the automation of unmanned operation of different machines, used in different places, as well as some dangerous and complex environment. Glass scrubbing is a more troublesome household work, this cleaning cleaning work workload is relatively large, traditional cleaning work through manual operation, there is low efficiency and physical consumption of big factors, so the use of household glass scrubbing robot is very necessary.This design is the design of household glass scrubbing robot, task combined with the analysis of various robot structures, as well as the cleaning requirements of the glass wall, to determine a reasonable structure. Mainly for the transverse and longitudinal movement of the structure design, as well as the glass negative pressure adsorption structure design, transmission design calculation. And complete the household glass scrubbing robot drawing and specification writing task requirements.Key words: Household glass scrubbing robots; Transmission system; Negative pressure adsorption目录摘 要1Abstract2目录3第一章 绪论41.1课题的背景和意义41.2毕业设计的目的4第二章家用玻璃擦洗机器人的方案分析与设计52.1方案的提出52.2方案的结构分析5第三章清洁装置的结构设计83.1 蜗轮蜗杆传动的设计83.1.1蜗杆传动类型83.1.2 传动结构材料选择83.1.3 齿面接触疲劳强度计算83.1.4 蜗杆涡轮参数计算83.2清洁系统驱动电机设计选型8第四章行走系统的结构设计134.1 驱动电机的选型计算16第五章负压吸附装置设计235.1吸盘吸附力的计算235.2风机原理及选型计算24结论25参考文献26致谢28第一章 绪论1.1课题的背景和意义 如今城市发展速度迅速，经济高速发展下，房地产以及商业地产等下项目发展的非常好，国内新一线城市也在增多，覆盖大部分国内省会城市，农村人口在不断向城市迁移。然后家里的玻璃清洁是个比较繁重的工作任务，需要进行定期清洁清洗，特别是对于玻璃的灰尘的清洗来说是个比较累人的工作。传统的清洗作业主要是通过人拿着拖把一点一点对玻璃进行作业，这种作业的效率比较低，难以实现高效率的作业要求，而且对于家中比较高的玻璃，需要花费很大的时间和经历去一点一点擦洗，所以高效率的自动清洁机器人的使用也就势在必行，清洁机器人的使用就可以满足高效率工作需求，并且很大程度上降低劳动强度，符合现在城市的高效率发展需求，如今市面上的清洁机器人设备种类较多，被广泛的用于现在的清洁环保当中，针对目前这种城市发展，以及清洁需求，本次在这种背景下提出设计一款满足家用玻璃清洗的清洁机器人设计。1.2毕业设计的目的毕业设计可以很好的对所学知识进行总结，本次家用玻璃擦洗机器人的设计是综合分析目前市面不同机器人的结构要求，最终确定合理方案，通过设计能够把平时学到的机械设计，自动化控制以及互换性基础等知识都运用到设计当中，并且学会整个结构设计的流程，独立思考分析问题，以及完成机器人整体结构的图纸绘制以及零件图的绘图要求。经过毕业设计能够更好的提高自己动手的能力以及独立思维能力，为工作打下比较好的基础。第二章家用玻璃清洁机器人的方案分析与设计2.1方案的提出如今城市发展速度迅速，经济高速发展下，房地产以及商业地产等下项目发展的非常好，国内新一线城市也在增多，覆盖大部分国内省会城市，农村人口在不断向城市迁移。然后家里的玻璃清洁是个比较繁重的工作任务，需要进行定期清洁清洗，特别是对于玻璃的灰尘的清洗来说是个比较累人的工作。传统的清洗作业主要是通过人拿着拖把一点一点对玻璃进行作业，这种作业的效率比较低，难以实现高效率的作业要求，而且对于家中比较高的玻璃，需要花费很大的时间和经历去一点一点擦洗，所以高效率的自动清洁机器人的使用也就势在必行，清洁机器人的使用就可以满足高效率工作需求，并且很大程度上降低劳动强度，符合现在城市的高效率发展需求，如今市面上的清洁机器人设备种类较多，被广泛的用于现在的清洁环保当中，针对目前这种城市发展，以及清洁需求，本次在这种背景下提出设计一款满足家用玻璃清洗的清洁机器人设计。本次设计就是利用机械和电气自动化的技术，来设计一种可以自主在玻璃上自动擦洗的机器人，本次的复合运动借助的电机传动控制滚轮来实现，吸附玻璃是通过负压风机带动风叶形成负压吸附在玻璃上。2.2方案的结构分析这种在玻璃上自动进行擦洗的机器人，基本结构方案的如下所示。图2-1 清洁机器人方案图上图就是本次的玻璃清洁机器人的基本结构图，接下来就要对这个基本结构进行分析了。按照这个整体的机器人，本次从它的基本构造和每个主要的部分的作用来进行分析。本次的清洁机器人的擦洗部分主要是采用的是底部的清洁刷盘来擦洗，这种清洁的刷盘是个圆柱形的形状，此清洁刷盘主要是在玻璃上随着外力的作用，致使它能够进行转动，这样来对玻璃的表面进行擦拭，通过这样的基本方式来对玻璃进行擦洗的，当然这个前提是在干的情况下来对玻璃进行擦拭的，如果需要用水喷洒的话，可以借助水管连接到本次的机器人上，通过水管喷洒在玻璃表面来对玻璃表面进行擦洗。本次的设计就不用考虑这种可以用水来进行喷洒的状态，使用的主要是对玻璃表面的灰尘进行擦拭的动作。这里的清洁辊连接在一个可以翻转的装置上，这个旋转的装置是采用一个电机驱动一涡轮蜗杆传动，然后传递给清洁刷盘使之旋转来实现。这个清洁刷盘的转动速度根据实际情况来看，这个速度可以进行变化的，那么这个电机就需要采用伺服或者步进电机来进行驱动，通常情况下这种清洁刷盘的转动不需要转动多大的精度，只是能够实现多种速度的变化，那么这个驱动电机就可以采用通常的步进电机来实现就可以了。擦玻璃的清洁刷盘是采用两个，一个左一个右，这样可以对两边的玻璃都能够进行擦拭的动作。对于清洁机器人的清洁部分装置实现了分析，那么本次的清洁机器人的行走部分如何实现呢，因为这种清洁机器人需要在窗户玻璃上横向和纵向的进行移动，本次的设计就要考虑这个移动如何来进行实现。本次的移动通过两个电机分别带动一个滚轮来实现。这种传动装置是通过电机作为原动力，带动蜗杆传动从而转向给涡轮，涡轮连接一根轴连接与外面滚轮同动，这样随着电机的正转和反转，就能够实现在这个滑块上能否反复的往复运动形式了。另外因为每个滚轮由单独的一个电机带动，一个电机停，一个电机转动，就可以实现绕其中一个滚轮进行旋转，所以两个电机带动两个滚轮的形式就可以实现平面运动。本次的机器人的整体部分是要在玻璃上进行的工作，那么就要在这个玻璃上进行行走，这里使用的是负压风机带动风叶形成负压，从而使得整体吸附在玻璃的表面，这样就可以保证整个机器人在玻璃上。综合起来，本次的高空清洁机器人的基本构造和工作原理都已经清楚了，接下来就是对主要的机械部分进行设计了。第三章清洁装置的结构设计3.1 涡轮蜗杆传动的设计对本次的擦玻璃机器人的设计中，首先就要先了解到这个清洁机构的基本结构。本次的清洁机构采用一个圆柱形的刷盘来进行清洁。清洁刷盘的旋转主要靠上面驱动电机，带动蜗杆，传动动力给涡轮，然后涡轮带动刷盘进行旋转来达到清洁目的，详细结构入下图所示。因此，此清洁装置中首先要选型设计的部分使涡轮蜗杆传动装置。3.1.1 蜗杆传动类型 根据GBT10085-1998的推荐，选择渐开线蜗杆3.1.2 传动机构材料选择 考虑到蜗杆传动效率不大，速度只是中等，故蜗杆选用材料为45钢，因用于传动，希望效率尽可能的高，耐磨性较好，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为452HRC，涡轮选用铸锡磷青铜ZCUSn10P1，金属模铸造，为了节约贵重的有色金属，仅轮芯轴用SKD-11制造。3.1.3 齿面接触疲劳强度计算 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校核齿根弯曲疲劳强度。1） 确定作用在涡轮的转矩T2 按Z1=20，故取效率n=0.8，则2） 确定载荷洗漱K 因工作载荷较为稳定，故取载荷分布不均匀系数Kb=1，Ka=1.15，由于转速不高，冲击不大，可选取动载荷系数Kv=1.05，则3） 确定弹性影响系数Ze 因选用的是铸锡磷青铜涡轮和蜗杆进行配合，故选 4）确定许用接触应力 因选用的是铸锡磷青铜ZCUSn10P1，金属膜锻造，蜗杆螺旋齿面硬度大于40HRC，可查GB10085-1993表格，查的涡轮的基本需用用力。工作时长应力循环次数寿命系数则5）计算的值因Z=20，由GB10084-1993查表得，取模数=1，蜗杆分度圆直径d1=10mm3.1.4 蜗杆与涡轮参数计算1）中心距=28mm中心距不符合5得倍数，圆整至a=30mm，则变位系数为=22）蜗杆尺寸分度圆直径：d1=qm=40，所以q=10节圆直径齿顶圆直径齿根圆直径涡轮齿宽=15.5mm4） 涡轮尺寸分度圆直径 =mZ2=1=44=44mm节圆=d2=44mm齿顶圆直径=46mm涡轮齿宽 B=0.75x46=34.5mm3.2清洁系统驱动电机设计选型要对驱动电机选型，就要知道这个清洁刷盘清洁时候的速度。按照实际擦拭玻璃的时候，选择其速度按照。根据前面初步估算的清洁装置的重量是，还要考虑到其连接支架、等传动部分，本次预估电机需要带动这个清洁系统的总重量就按照来进行计算，那么驱动力可以近似为，传动效率选择的是。根据此式这样算出来此电机的最小功率需要的是本次选择的是众为兴步进电机，它的型号规格是，该步进电机的步矩角是，静力矩是，额定电流是，此电机的轴径大小是。第四章行走系统的结构设计4.1 驱动电机的选型计算已知，本次驱动部分是两个电机分别带动两个滚轮来进行驱动，传动部分为涡轮蜗杆传动，因为此处的涡轮蜗杆传动和前面的涡轮蜗杆传动零件相同，所以此处不再重复叙述计算传动部分，因为驱动元件不同，所以电机要选型选型。根据整体结构估算，总重量，来计算出此传动的时候的负载力矩。已知滚轮每次转动一圈的时候，机器人再玻璃上移动的距离是是240mm，那么其驱动部分的同步带轮的直径，得电机上所需要的负载力矩为： （4.7） 机器人实现最大加速度运动所需要的力大小是N （4.8）所以此轴方向上的导轨的最大负载力矩为 （4.9）每个滚轮上的的空载转矩为 ， （4.10）综和上面的分析，联立式（4.9），（4.10）得电机轴的理想驱动力矩为 （4.11）考虑到一个传动效率的影响，取传动的效率，则：初步选取输出的减速比，则电机输出转矩： （4.12）根据其方向上的最大速度，那么此方向上的驱动轴每次转动一圈的时候，在玻璃上就可以移动，得知这个驱动轴的最大转速就是 所需的电机转速：rpm （4.13）将那么最终求得电机功率PY可求得Kw通过这些的计算分析得知，本次的X轴方向上的线性模组驱动的电机，选择为众为兴的伺服电机，其型号是，该电机的额定扭矩是，最大的扭矩值是，额定转速是。第五章负压吸附装置设计5.1吸盘的吸附力大小计算本次的整个擦玻璃机器人的装置中，要在刷盘中部打安装孔接通气管到风室内，然后通过负压风机驱动风叶抽空气体形成负压，使得刷盘吸附在玻璃上，然后行走装置那边电机驱动滚轮，当滚轮在玻璃上行走的摩擦力大于吸附力以后，可以实现玻璃机器人在玻璃上边行走边擦玻璃。刷盘吸取在玻璃上，可以按照其擦墙机器人的总体重量来确定它的刷盘的大小，这里凹考虑到一个安全系数，一般这个这个系数选择为，根据其吸盘的理论计算得知需要按照下表中的垂直提升力可以引申为本次的吸盘的吸取力的大小表5.1 吸盘直径、面积、垂直提升力参数表吸盘垂直提升力（N）真空吸盘直径 1013162025324080真空吸盘吸取的面积0.7851.332.013.144.918.0412.658.6真空吸盘的吸取力大小（N）（-0.04MPa）3.145.328.0412.5619.6432.1670.4150本次的整个装置的重量按照计算，那么考虑到一个安全系数，需要满足，那么代入上式后得知的吸取力大小应该是由于本次的每次移动的时候是两个刷盘吸取在玻璃上，那么每个刷盘的吸取力大小是225/2=125N根据上表本次选择的吸盘是直径的吸盘因此我们做刷盘的时候，直径做到80mm，中间打孔可以吸气，就可以实现吸附在玻璃上，并且工作时不会掉下去.5.2风机原理及选型计算此处机构的原理类似于鼓风机，他的工作过程是电机转动带动风机叶轮旋转，叶轮中叶片的气体也跟着旋转，并在离心力的作用下甩出这些气体，气体流速增大，使气体在流动过程中把动能转换为静压能，然后随着流体的增压，使静压能又转换为动能，通过排气口排出气体，而在叶轮中间形成了一定的负压，由于入口程负压，使得外界气体在大气压的作用下将机器人刷盘压紧，使得机器人吸附在玻璃上，。5.2.1 叶轮设计根据经验初步选取出口安装角，流量系数，叶片数Z=22，轮阻力及漏气损失系数，多变效率根据前面选取的参数，流动效率周速系数能量头系数多变压缩功无论从结构复杂程度，主机重量，调节范围和效率方面，单级式都要优于多级式，故本次设计采用单级式，级数i=1整圆后的圆周速度叶轮出口的径向风速叶轮出口气流角叶轮出口的绝对速度吸气室进口到叶轮出口的温度变化叶轮出口比容比因为径向直叶片式叶轮比后弯叶轮的反作用力小，叶轮出口马赫数高，叶道内扩压度已经速度不均匀性大，因而径向直叶片式叶轮的效率一般比后弯式叶轮底，于是只要强度允许，采用后弯式更好，因为我们此处工况只是用来抽风保证刷盘吸附在玻璃上，不存在强度文帝，因此我们选择后弯式叶片。因为式后弯式叶片，故选取相对宽度根据以上计算和叶轮参数，我们查询相关手册，选取参数相近的风机，最终选取风机如下型号：KXJFN01613；转速(rpm)：900；风压(Pa)：2684；风量(m)：136430；电机功率(KW)：1.32。结论本次设计的是家用玻璃清洁机器人的设计，对于这种机器人设计来说，工作量比较大，需要考虑的方面也比较多，本次设计我主要做了三个方面的工作，前期部分，是大量查阅管乐这种家用玻璃清洁机器人的相关资料，并且到实地了解这种擦玻璃的设备要求，对于工作有哪些工序要求，设备需要满足哪些要求，查阅不同结构的设备的结构功能以及组成等等，这些都是我在设计之前做的一些准备工作，设计当中主要就是对方案做出确定，确定需要用到哪些结构以及动力部分等。需要完成对机器人动力设计以及计算，刷盘的动力设计和传动部分的设计计算，以及一些主要零件的校核计算等工作。在设计当中也遇到不少困难和问题，经过老师的反复点拨以后都得到很好的解决。最后阶段要做一些关于细节的整理以及错误的修改订正工作。对于本次设计，收货较多，也学到很多关于机械设计的相关知识。同时也提高了自己的动手能力以及分析问题的能力。参考文献1王晓莉，机械制图 北京，科学出版社 20062邱士安，机电一体化技术 西安，西安电子科技大学出版社 2004.83李华，机械制造技术 北京，高等教育出版社 2009.24倪兆荣，张海筹，机械工程材料 北京，科学出版社 20075唐剑兵，机械基础与结构设计 重庆，重庆大学出版社 2006.26郑向华，唐剑兵，机械基础与结构设计课程设计手册重庆，重庆大学出版社 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