手推式地面清潔機設(shè)計【含16張CAD圖帶開題報告+外文翻譯】

手推式地面清潔機設(shè)計【含16張CAD圖帶開題報告+外文翻譯】【需要咨詢購買全套設(shè)計請加QQ1459919609】圖紙預(yù)覽詳情如下： I手推式地面清潔機設(shè)計摘 要隨著社會迅猛的發(fā)展，人們生活的節(jié)奏也加快了腳步，人們身上的壓力也隨之增大了，所以很少會有人還愿意打掃自有人己的房間。這就使得清潔手推式地面清潔機有了廣大的市場。但是現(xiàn)在市場上存在的手推式地面清潔機質(zhì)量好的一般價格也比較昂貴，希望通過這次設(shè)計，可以降低手推式地面清潔機的生產(chǎn)成本，使得手推式地面清潔機能夠進入更多人的生活當中。根據(jù)手推式地面清潔機清洗作業(yè)的要求，機器人首先必須具備清洗作業(yè)功能和控制功能，此外手推式地面清潔機還必須在地面進行和移動。本設(shè)計是針對現(xiàn)有清潔機存在的問題，進行了分析和研究，找出了存在的主要問題，查閱了手推式地面清潔機的相關(guān)信息，擬定出了傳動的設(shè)計方案，選擇確定了手推式電動洗地機的總體方案。清潔機主要包括箱體，支撐架，滾刷，盤刷，電機，齒輪傳動系統(tǒng)等組成。其中，通過電機帶動刷子轉(zhuǎn)動，使刷子壓緊，隨后產(chǎn)生一定的清洗壓力，能達到較好的清洗。關(guān)鍵詞：手推式地面清潔機；運動原理；結(jié)構(gòu)設(shè)計 IIABSTRACTToday, more and more rapid development of society, faster and faster pace of life, people who are under increasing pressure, so few people will still want to after a days work to clean his room. This makes cleaning push floor cleaning machines in great demand. But now good push floor-cleaning machine quality is generally present on the market price is also more expensive, hope that through this design, reduce production costs push floor cleaning machines that push floor cleaning machine can go more peoples lives. The requirements push floor cleaning machine cleaning operations, the robot must first have the cleaning work and control functions, in addition push floor-cleaning machine and must also be moved on the ground. This design in view of the cleaning system machine problems, careful analysis, find out the main factors, access to relevant information cleaning system machine, according to the system parameters and requirements for the cleaning system machine. draws up the design proposal, the hand push the overall scheme.Push floor cleaning machine hosts mainly by the cabinet, the support frame, shield, brush, motor, gear system and so on. Pressing the brush, a certain pressure cleaning, the brush is rotated by a motor drive, to achieve the purpose of cleaning. Key Words： push floor cleaning machines; the principle of movement; structural designI目 錄摘 要 .IABSTRACT.II1 緒論 .11.1 課題的研究意義 .11.2 選題的研究現(xiàn)狀 .11.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .22 手推式地面清潔機總體方案設(shè)計 .62.1 手推式地面清潔機的總體方案 .62.2 手推式地面清潔機傳動系統(tǒng)的選擇 .62.3 手推式地面清潔機的選擇方案 .72.4 其它部分方案 .82.5 本章小結(jié) .93 手推式地面清潔機的傳動系統(tǒng)設(shè)計 .103.1 電動機的選擇 .103.2 直齒輪副的設(shè)計計算 .113.3 錐齒輪副的設(shè)計計算 .163.4 中心軸管的受力分析 .193.5 中心軸管的強度校核 .203.6 鍵的校核 .213.7 軸承的選擇與校核 .213.8 蓄電池的選擇 .223.9 本章小結(jié) .234 手推式地面清潔機的清洗系統(tǒng)設(shè)計 .244.1 清洗機方案的比較與確定 .244.2 清洗機器清洗部分設(shè)計 .264.3 內(nèi)空心軸設(shè)計 .284.4 本章小結(jié) .285 其他輔助系統(tǒng)設(shè)計 .295.1 同步帶的概述及計算 .295.2 軸的設(shè)計 .335.3 軸的校核 .34II5.4 鍵的校核 .345.5 吸塵機構(gòu)設(shè)計 .346 萬向輪 .356.1 萬向輪的應(yīng)用 .356.2 萬向輪的總體設(shè)計 .357 車架的設(shè)計 .387.1 架子材料的選擇確定 .387.2 主要梁的強度校核 .388 結(jié) 論 .40參 考 文 獻 .41附錄 1：外文翻譯 .42附錄 2：外文原文 .49致 謝 .54手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 1 -1 緒論1.1 課題的研究意義社會的快速發(fā)展導(dǎo)致了人們的生活節(jié)奏也越來越來快，已經(jīng)很少人會愿意自己親自清潔房間了，這也就使得手推式地面清潔機進入更多人的生活當中。1.2 選題的研究現(xiàn)狀國外的手推式地面清潔機因為有著幾十年的發(fā)展史，再加之基礎(chǔ)零部件的可靠性比較高，因此都有一個共同的特點，可靠性相對國內(nèi)產(chǎn)品要高。而且早已廣泛的應(yīng)用了先進的電子技術(shù)，有些還應(yīng)用了有線和無線的遙控。目前，國外在手推式地面清潔機器人的研究領(lǐng)域完成了許多工作，取得了一定的研究成果，比如日立、松下、三星等世界著名公司都已經(jīng)開發(fā)出了智能吸塵機器人。而在國內(nèi)，各大科研機構(gòu)和高等院校也都開始進行手推式地面清潔機的研究。哈爾濱工業(yè)大學(xué)于 20 世紀 90 年代開始致力于這方面的研究，與香港中文大學(xué)合作，聯(lián)合研制開發(fā)出一種全方位移動手推式地面清潔機器人。浙江大學(xué)于 1999 年初對智能機器人進行研究，兩年后便成功研制出國內(nèi)第一個具有初步智能的自主吸塵機器人。雖然我國研制出的手推式地面清潔機在品種規(guī)格上和使用性能上已基本能夠滿足國內(nèi)各種需求，但是國產(chǎn)產(chǎn)品存在外形仍舊單調(diào)、功能單一、操作不方便、清洗效率低等問題。德國 Kaercher 公司生產(chǎn)的 RC3000 是世界上第一臺能夠自主完成家庭地面打掃工作的清潔手推式地面清潔機器人 19，如圖 1.1 所示，這款手推式地面清潔機的內(nèi)部裝有芯片控制系統(tǒng)以及光電傳感器，一旦手推式地面清潔機在清洗過程中檢測到有任何異物的存在，它就可以隨機的改變行進的方向，繼續(xù)進行打掃，一直到打掃工作徹底完成。當電源電壓不足時，它會自主地返回充電站進行充電。在這款手推式地面清潔機的內(nèi)部一共設(shè)置了四種清潔程序，手推式地面清潔機會根據(jù)環(huán)境的不同來選擇最合適的程序進行打掃。在手推式地面清潔機的內(nèi)部裝有光敏傳感器，當手推式地面清潔機打掃到距離樓梯或者臺階時，能夠自動避讓，不會跌落 18。跟著經(jīng)濟的開展和社會進步，大家對生活質(zhì)量的需要愈來愈高，交通快捷也就越來越變成社會開展 的迫切需要，所以路面的打掃和保潔也越來越受到各界的關(guān)注，多年 來構(gòu)成的人工打掃的模式明顯已經(jīng)不習(xí)慣中國高等公路開展的客觀需要了，人工打掃會造成粉塵飛揚，嚴重影 響到了清潔工人的身體安康安全，也不可避免的形成了環(huán)境二次污染 。在公路上車輛的高速前行對清潔工人的生命安全也形成了潛在要挾，這就需要我們有必要開括清 掃機械的發(fā)展，只有這樣才能滿意敏捷開展的高等級公路的手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 2 -客觀需要，才能使大家生活在潔凈安康的環(huán)境中，這 也是人類二十一世紀高品質(zhì)生活的重要目的。從 20 世紀 60 年代的中國研制出產(chǎn)路面打掃機械開端，已有 40 多年的發(fā)展歷史了，可是中小型清潔機的研制開發(fā)才剛剛起步。有關(guān)于發(fā)達國家，中國地面清潔機在出售規(guī)劃、技術(shù)水平和打掃作用等方面都存在著差距。隨著公共環(huán)境衛(wèi)生及工廠清洗機械商場的迅猛發(fā)展，2005 年之后，國內(nèi)地面清潔機開始出現(xiàn)了疾速發(fā)展的趨勢。但是與之國外的地面清潔機比較，國內(nèi)還是處于停留在商場的初級發(fā)展期間。 中國逐漸進入了現(xiàn)代化社會，所以陳腐、落后的清潔設(shè)備和方法，早已不能滿意于社會發(fā)展進步的需求了。關(guān)于自動化洗地用具，大家最最常見的就是馬路上的洗地車了，它可以進行大面積的清掃，而且作業(yè)功率高，節(jié)省人力和物力?？墒?，小面積區(qū)域的清掃還再沿襲著傳統(tǒng)的手藝洗地工具，例如掃帚。其作業(yè)功率較低、糟蹋人力和物力資源。隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加速及居住面積的越來越大，居家清潔面積上的清潔作業(yè)也越來越繁重了，嚴重影響到了大家的生活。因而急需要開發(fā)一種價格低廉、省時省力可以清潔像院子、小區(qū)、冷巷、走廊等小區(qū)域場所的小型清潔設(shè)備。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)手推式地面清潔機的開展閱歷進程如下；第一期間，20 世紀 60 時代，中國研制出純掃式手推式地面清潔機，因為純掃式手推式地面清潔機具有諸多缺陷，例如功用差、質(zhì)量差、外觀差等，加之又受限于中國的體系和其時城市環(huán)衛(wèi)部分的經(jīng)濟狀況，故只有少量大城市運用了純掃式手推式地面清潔機。直至 20 世紀 80 時代末，建造部長沙建造機械研討院規(guī)劃出了中國第一臺吸掃式結(jié)合的手推式地面清潔機。它以其純掃式手推式地面清潔機的優(yōu)勢為基礎(chǔ)的無可比拼的優(yōu)勢，進入中國的發(fā)展市場。如今，在中國銷售手推式地面清潔機的商場中，吸掃式結(jié)合的手推式地面清潔機的占有率為95%以上。第二期間，20 世紀晚期，是中國手推式地面清潔機發(fā)展最為快速的時候，手推式地面清潔機的運用不但從大中城市擴展到小城市，還有高速公路，而且不少國內(nèi)企業(yè)和城鎮(zhèn)居民小區(qū)也開始選用了手推式地面清潔機進行路面的清掃。因此，商場需求開始膨脹，各種類型和各種標準的吸掃式地面清潔車開始不斷的涌現(xiàn)到市面。當前，中國手推式地面清潔機大都為 2t8t 汽車底盤改裝，這種手推式地面清潔機轉(zhuǎn)場速度快，合適于大面積、遠距離打掃，常用于城市主干道、城鄉(xiāng)結(jié)合部、高速公路的路面打掃作業(yè)。這些年，隨著手推式地面清潔機商場的不斷擴展，對手推式地面清潔機的用戶需要也在發(fā)生不斷的變化，中小型全液壓式地面清潔車選用單臺發(fā)動機傳動，油耗低；行進無級變速，清潔效果好，清潔效率也高，清潔車的駕駛室視界好等長處，所以備受新老顧客的喜愛，格外對城市大街和非公路手推式地面清潔機用戶而言。不手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 3 -少手推式地面清潔機的生產(chǎn)公司也研發(fā)了專用底盤的中小型全液壓手推式地面清潔機，多種標準的中小型全液壓手推式地面清潔機也被投放到了商場里面。第三期間，2000年之后，國內(nèi)路面打掃商場開始出現(xiàn)發(fā)展迅猛的趨勢。如長沙中標公司、天津洗地王公司等專業(yè)出產(chǎn)公司，均獲得了好的開展趨勢。隨之而來的是三一重工股份有限公司等其它公司也開始了對路面手推式地面清潔機的研制和生產(chǎn)，并取得了較好的開展空間。目前，國產(chǎn)路面手推式地面清潔機的種類標準、運用功用已經(jīng)能夠根本的滿意國內(nèi)的發(fā)展需要，商品標準也從 2t 到 8t。與國外比較，大型商品所占份額不大，商品種類較少，量也較低。 手推式地面清潔機的本身為扁平結(jié)構(gòu)，極大地方便了清洗，通常一些我們平常不容易清潔的地方，對手推式地面清潔機而言，卻可以很輕松地完成，如圖 1.2 所示：圖 1.1 RC3000 和充電站 圖 1.2 RC3000 清洗工作圖“三葉蟲”誕生于英國，這是一款問世較早并且功能強大的吸塵器，如圖1.3所示。它內(nèi)部裝有超聲波探測器，可以迅捷地探測到障礙物的存在并繞開能夠自由穿梭清洗，同時可以自主的設(shè)計出最優(yōu)行走路線；這款手推式地面清潔機能夠分三個檔位來工作，分別為正常、快速和點清理 18；每當它的垃圾盒被垃圾充滿之后，就會自動發(fā)出警報；如果有些地方不需 “三葉蟲”打掃，只要貼上特制的磁帶就能夠限制它獨特的打掃范圍?！叭~蟲”的電源是可充電的，電量充滿之后大概可以持續(xù)工作1個小時左右。手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 4 -圖 1.3 伊萊克斯的“三葉蟲”2002 年 9 月手推式地面清潔機“Roomba”在美國面世，它的重量大約是 2 千克，直徑 30 英寸 2。這款清潔機擁有較高的自主工作能力，它的體積較小，因此能夠輕松地把房間內(nèi)各個角落的垃圾打掃干凈。當 “Roomba”進行清掃時，它的動作不會太快但是打掃出來的效果卻很好，在主人外出之前，可以設(shè)定它開始自主工作，當打掃完成之后，它就會自主切斷電源，進入待機狀態(tài)，如圖 1.4 所示：圖 1.4 美國“Roomba”手推式地面清潔機國內(nèi)現(xiàn)狀：1999 年初，浙江大學(xué)機械電子研究所開始進行智能吸塵手推式地面清潔機的研究，兩年后設(shè)計成功國內(nèi)第一個具有初步智能的自主吸塵手推式地面清潔機，與蘇州 TEK 公司合作研發(fā)，到 2003 年系統(tǒng)在自主能力和工作效率上都有了顯著提高 1。手推式地面清潔機工作之前，需要先進行環(huán)境探測，從而決定清洗時間；然后，計算出效率高的清潔路徑；在打掃完成之后，手推式地面清潔機就會自動返回充電站充電。不過因為系統(tǒng)在進行升級，所以并沒有產(chǎn)品進入市場。之后國內(nèi)推出了手推式地面清潔機KV8，這款手推式地面清潔機防跌落，可以自主清洗，同時價格便宜。但是這款手推式地面清潔機沒有充電站，只能靠人工進行充電。國內(nèi)眾多品牌清潔手推式地面清潔機中，科沃斯手推式地面清潔機是比較出名的。市場上平均賣出 3 臺清洗手推式地面清潔機，當中有 2 臺就是科沃斯的。科沃斯清潔手推式地面清潔機利用渦輪增壓系統(tǒng)提高手推式地面清潔機的清洗動力，從而使得手推式地面清潔機打掃房間的質(zhì)量得到保障。這款手推式地面清潔機能夠自主選擇最佳清潔模式；具有防碰撞，防跌落的設(shè)計；預(yù)約定時，自動充電，讓智慧清潔有始有終。如圖 1.5 所示：手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 5 -圖 1.5 科沃斯洗地手推式地面清潔機手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 6 -2 手推式地面清潔機總體方案設(shè)計具體設(shè)計參數(shù)如下：要求清潔面積在 500-3000 平方米。工作效率 2600m2/H，各運動部件的設(shè)計完成掃地、灑水、洗地、擦地、吸水、干地等各項功能。由于考慮到是采用人工手推的方式進行，所以清潔機的外形尺寸不適合做的太大，這樣人操作起來很費力。2.1 手推式地面清潔機的總體方案手推式地面清潔機主要由電機，滾刷和盤刷的雙刷結(jié)構(gòu)，齒輪傳動系統(tǒng)，萬向輪和車架等組成。根據(jù)以上提出的技術(shù)性能及要求，初步確定手推式地面清潔機的總體設(shè)計方案，如下圖 2.1 所示：圖 2.1 手推式地面清潔機的總體設(shè)計方案2.2 手推式地面清潔機傳動系統(tǒng)的選擇通過電動機帶動錐齒輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)動的傳遞，然后通過齒輪嚙合將轉(zhuǎn)動傳遞給盤刷，之后以帶傳動傳遞給另外一對滾刷。如下圖 2.2 所示：手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 7 -圖 2.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計方案2.3 手推式地面清潔機的選擇方案第一種結(jié)構(gòu)方案：如下圖 2.3 所示：第一種結(jié)構(gòu)是由盤刷，滾刷和風(fēng)扇組成的，但是密封不夠嚴謹。圖 2.3 結(jié)構(gòu)一的示意圖第二種結(jié)構(gòu)方案：結(jié)構(gòu)簡圖如下圖 2.4 所示：第二種結(jié)構(gòu)是由盤刷，滾刷，支撐輪和風(fēng)扇組成的，清洗效率較高，可靠性較好，但是結(jié)構(gòu)不對稱，中心不穩(wěn)， 容易引發(fā)振動。手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 8 -圖 2.4 結(jié)構(gòu)二的示意圖第三種結(jié)構(gòu)方案：第三種結(jié)構(gòu)方案是盤滾組合式清洗，使其機體的振動問題減小，機體尺寸也減小。如下圖 2.5 所示：圖 2.5 結(jié)構(gòu)三的示意圖故此，根據(jù)以上三種方案進行了對比，選擇第三種結(jié)構(gòu)方案較為合理。2.4 其它部分方案2.4.1 材料選擇由于考慮到是人工手推的方式，所以設(shè)計機構(gòu)應(yīng)該采用輕載荷，如下表 2.1 所示：手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 9 -表 2.1 材料選擇2.4.2 輪的潤滑問題齒輪的材料為聚甲醛，故不考慮齒輪的潤滑問題。2.4.2 軸承的潤滑問題根據(jù)非標準設(shè)備設(shè)計手冊P.582，潤滑方式選擇為脂潤滑，潤滑脂為鈣機潤滑脂。2.5 本章小結(jié)本章內(nèi)容是我根據(jù)老師給的參考建議進行了對手推式地面清潔機的總體設(shè)計方案的選擇和確定。并且對清洗系統(tǒng)方面進行了設(shè)計和選擇，以確定設(shè)計的可行性和穩(wěn)定性。再此基礎(chǔ)上有進行了對材料的選擇和確定。手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 10 -3 手推式地面清潔機的傳動系統(tǒng)設(shè)計3.1 電動機的選擇為手推式地面清潔機進行合適的電機選擇，才能保證系統(tǒng)的可靠工作和經(jīng)濟地運行。由于考慮到機構(gòu)的工作的功率不是很大，所以擬采用 Y90L-4 電動機。查機械設(shè)計課程設(shè)計手冊，選擇其銘牌如下表 3.1 所示：表 3.1 Y 系列三相異步電動機（a）（b）圖 3.1 電動機Y90L-4 電動機的安裝技術(shù)參數(shù)，如下表 3.2 所示：手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 11 -表 3.2 電動機的安裝技術(shù)參數(shù)3.2 直齒輪副的設(shè)計計算由于功率為： P=1.5小齒輪轉(zhuǎn)速為： 1=1500/傳動比為： i=4.1工作時可能有輕微的沖擊，所以齒輪要對稱布置。（1） 對齒輪的材料進行選擇為： 1=32（3.1）2=1=4.132=131.2取圓整，得： 2=129（2）齒數(shù)比（3.2）=21=12932=4.03驗算傳動比誤差， .403100%=1.7%所以允許。（3）選擇齒寬系數(shù) d 為： =0.275小齒輪直徑為： 1估 =80則齒寬為：（3.3）估 =1=0.27580=22（4）齒輪圓周速度及傳動精度等級為：（3.4）估 = 11601000=801500601000/=6.28/，故此，選用 級精度，7小齒輪轉(zhuǎn)矩 1T 1605.9nP mN1059150936 .（3.5）手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 12 -（5）定重合度系數(shù) Z、 Y21.38z （3.6）由公式（5.2）可知定重合度為：（3.7）=1.883.2(1321129)=1.755根據(jù)機械設(shè)計手冊中公式得： Z= 34= 75. （3.8）=0.865（3.9）=0.25+0.751.755=0.677（6）載荷系數(shù) HK、 F=（3.10）1) 齒向載荷分布系數(shù) 為： =1.292) 動載系數(shù) vK 為： =1.143) 載荷分配系數(shù) H、 F （3.11） =21.359.551032280 =14.65/00 =700滿足要求。極限轉(zhuǎn)速校核為：（6.9）=12（6.10）=84014910=0.05631=1（6.11）=65.22700=0.0932=1（6.12）=119500=9500/=22.75/滿足要求。7 車架的設(shè)計7.1 架子材料的選擇確定手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 38 -表 7.1 鋼材的尺寸7.2 主要梁的強度校核掃地機的質(zhì)量為：60，按照重量為：60 進行校核。支承軸為：160mm， Q235 鋼材的屈服強度，?。?。 ，受力情況如下圖 7.1 所示。=375=600圖 7.1 受力情況的示意圖得到一個 F 和一個力矩為：（7.1）=6000.300=180軸的集慣性矩和抗彎截面系數(shù)為：所以 =375 （7.2）=2=10.164手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 39 -（7.3）=6773.68841063（7.4）= = 1806773.69106=0.26也設(shè)安全系數(shù)為： K=5故此： (7.5)=50.26=1.3=375所以可以進行制作。解：以軸心為 x 軸，垂直上平面的直線為 y 軸得到一個 F 和一個力矩：(7.6)=6000.3=180因為： (7. 7)=2=1200由于軸的受力完全對稱，故： =600(7. 8)=+=6000.01+180=186.=375(7. 9)=2=10.164(7.10)=6773.68841063(7.11)= = 1866773.69106=0.27也設(shè)安全系數(shù)：K=5故：(7.12)=50.27=1.35=375因此是安全的，所以可以進行制作。8 結(jié) 論現(xiàn)在我國對手推式清潔機的研究已經(jīng)有了很大的進步，但是手推式地面清潔機的自主化、智能化依然不夠完善。目前我國市場上的智能清潔手推式地面清潔機種類較手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 40 -為繁多，但是一部分質(zhì)量好，工作效率高的，一般價格也會比較昂貴些，一般的家庭都不會選用，然而那些價格比較低的都存在很多的問題。所以需要降低手推式清潔機的生產(chǎn)成本，從而使得手推式地面清潔機能夠快速融入人們的生活當中。根據(jù)市場的調(diào)查，手推式清潔機的市場具有很大的發(fā)展前景，這就更加需要改進手推式清潔機的生產(chǎn)技術(shù)，并且降低生產(chǎn)成本。（1）手推式地面清潔機在進行打掃工作的時候，會產(chǎn)生有很大的噪音干擾，這嚴重影響到了人們的日常工作和生活，所以我們還需要繼續(xù)深入的研究解決這個問題。（2）我們還需要對現(xiàn)今的清洗技術(shù)做進一步的完善研究，使得手推式地面清潔機打掃完成之后不會遺漏垃圾。目前手推式地面清潔機在探索方面仍存在著盲區(qū)，這就需要我們不斷的完善傳感器了。（3）目前手推式地面清潔機都基本上可以實現(xiàn)自主充電，但是其電源并不是最理想的，這還需要我們能進一步完善電池的質(zhì)量，制造出理想的電源。參 考 文 獻1濮良貴，紀名剛主編.機械設(shè)計（第八版）M.北京：高等教育出版社，2006.5，38-46.2成大先主編.機械設(shè)計手冊（第五版）M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.33郭宏亮主編.機械原理M.北京：北京大學(xué)出版社，2011.124顧曉勤，劉申全主編.工程力學(xué)M. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.1手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 41 -5高學(xué)山,徐殿國,王炎等.全方位地面移動清掃機器人J.機械工程學(xué)報, 2008,44(3):228-233.6曾岑,陳進,蔣玉杰.智能型室內(nèi)清潔機器人的研究和發(fā)展探析J.機械制造,2008,10:63-67.7周小軍,孟亮,陽輝等.多功能高效清潔機的研制J.實驗室科學(xué), 2013,16(4):171-173,179.8王麗,韓倩倩,宋章英等.手推式微型清掃機的設(shè)計說明J.科技致富向?qū)? 2012,(12):13-14.9鄭德亮,宋志剛,張東銀等.走廊清掃機方案設(shè)計J.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備, 2012,(1):27-29.10吳兵.保潔工具設(shè)計的源流及發(fā)展D.吉林大學(xué)，2009.11Ansel C, Ugural. California Institute of TechnologyJ. Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 2000, (04):12-15.12Lee H, Jeong W,Lee S,et al. A hierarchical path planning of cleaning robot based on gridmapD.2013 IEEE International Conference on ConsumerElectronics.2013:76-7713Chen W,Chen S,Wang L K,et al.A design of large space automatic cleaning robot with omni-directional wheelsC.2013 Internationa Conference on Fuzzy Theory and its Application.2013:140-145.14宋章軍. 服務(wù)機器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢J.集成技術(shù),2012,03:1-9.15張凡,楊秀芝,李濤.一種清潔滑板車的設(shè)計J.湖北理工學(xué)院學(xué)報,2013,01:13-16.16劉興.普通帶式輸送機清掃裝置使用分析J.煤礦機械,2002(11):56.17孫曉峰,李鍵,李曉鵬.中國清潔生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探析J. 環(huán)境科學(xué)與管理,2010,11:185-188.18周盛榮.智能家庭清掃機器人的研究D.哈爾濱工業(yè)大學(xué),2006.19李金山,李琳,譚定忠.清潔機器人概述J.中國科技信息,2005,5:1手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 42 -附錄 1：外文翻譯電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計清洗裝置摘要：電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)縱向軸流式清洗設(shè)備測試床設(shè)計計算機輔助測試技術(shù)的基礎(chǔ)上。該系統(tǒng)可以收集實時數(shù)據(jù)，及時調(diào)整參數(shù)，操作簡單，為實驗研究提供可靠的數(shù)據(jù)清洗裝置。實驗結(jié)果表明，數(shù)據(jù)清洗裝置是具有提高重大實驗研究指導(dǎo)，設(shè)計和制造的清洗設(shè)備。 關(guān)鍵詞：縱向軸流；清潔空氣和屏幕設(shè)備；電氣控制；采集系統(tǒng)導(dǎo) 言空氣和屏幕清洗裝置是聯(lián)合收割機的一個重要部分，從而直接影響機器的工 作性能。因此，清洗裝置的性能研究具有重要意義。但現(xiàn)實條件是多種多樣的，由于田間作業(yè)季節(jié)性強和重復(fù)性差，一些實條件不能在該領(lǐng)域繼續(xù)，因此，有必要發(fā)展清潔測試床，用于模擬和重現(xiàn)清洗的全過程，取得關(guān)鍵的性能和工作參數(shù)。傳統(tǒng)測試方法采用實驗?zāi)M儀器和模擬記錄設(shè)備設(shè)備，其測量精度和測試效率非常低，無法滿足清洗要求試驗周期長，參數(shù)多，大量的數(shù)據(jù)實時采集1-3。為了得到更好的清洗測試結(jié)果，采用電腦測試技術(shù)和電子控制技術(shù)介紹實驗實現(xiàn)清潔測試自動化數(shù)據(jù)采集和測試過程，來提供機械科研收獲清洗裝置性能的研究方法。 清洗設(shè)備的完整結(jié)構(gòu)試驗臺 清洗裝置試驗臺是由喂養(yǎng)模擬裝置、框架、離心式風(fēng)機調(diào)整機制、橫流風(fēng)機 和調(diào)節(jié)機、振動篩框、篩選、穿梭板、傳動齒輪、采取行動鍋、風(fēng)速傳感器、集成的控制臺、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、扭矩傳感器、電機等組成。結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)參數(shù)和運行參數(shù)，可以滿足軸流清洗設(shè)備的測試要求調(diào)整篩曲柄半徑、曲柄轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機傾角、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇的位置、振動篩的傾斜度、穿梭板的長度和更換篩片等不同類型。試驗臺的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 43 -圖 1 清洗裝置試驗臺的總裝配圖1 電氣柜；2 主題儲物柜；3 離心風(fēng)機；4 離心風(fēng)扇電機；5 離心風(fēng)機；6 調(diào)速電機；7 穿梭板；8 曲柄連桿；9 喂養(yǎng)模擬設(shè)備；10 上振動篩；11 下振動屏； 12 放電糧食輥；13 主框架；14 采取行動鍋；15 橫流風(fēng)機；16 橫流風(fēng)機電機；17 橫流風(fēng)機框架設(shè)計的電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)試驗臺的設(shè)計可以收集實時數(shù)據(jù)環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇扭矩、風(fēng)扇的電源、進給速度、振動篩軸、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩振動屏幕轉(zhuǎn)軸和屏幕表面風(fēng)速等；通過操作柜可以實時控制系統(tǒng)的大小和屏幕的振動頻率、風(fēng)扇振動開關(guān)轉(zhuǎn)速、進給速度等?？刂圃碇麟娐穲D如圖 2、3 所示。手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 44 -圖 2 清洗裝置試驗臺的控制原理圖圖 3 清洗裝置試驗臺的主要電路圖紙A.硬件系統(tǒng)測量和控制硬件系統(tǒng)清洗裝置試驗臺包括扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速傳感器、風(fēng)速傳感器、環(huán)境溫度傳感器、濕度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、變頻器、集成控制臺、PLC 和變頻調(diào)速電機、工業(yè)控制計算機、打印機等，其成分為如圖 4 所示。 清洗裝置試驗參數(shù)應(yīng)測量如下：喂輥速度、離心風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和扭矩、離心式風(fēng)機的出風(fēng)口角度、橫流鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速和扭矩、曲軸轉(zhuǎn)速和扭矩、偏心、振動篩傾角、振動屏幕幅度等參數(shù)。偏心，離心式風(fēng)機出口傾角和振動篩可以測量，其余的參數(shù)都可以通過傳感器直接輸入計算機。手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 45 -圖 4 清洗裝置數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的測試床轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩測量由北京西中航機電技術(shù)有限責任公司的 CYB-803S 型扭矩傳感器測定，如圖 5 所示。通過計算機軟件對轉(zhuǎn)矩和速度的實時數(shù)據(jù)采集，為功耗的研究、實驗條件設(shè)置和調(diào)節(jié)它提供了有利條件。 圖 5 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速傳感器圖 6 氣流傳感器手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 46 -氣流速度傳感器是上海 NaHua 科技有限公司制作的，如圖 6 所示。支撐框架篩子，成為一個有機的整體，從距離屏幕表面的氣流速度傳感器可（0100 毫米）測量氣流速度在上面和下面的篩分。20 個測量點完全設(shè)計在整個篩分上，即風(fēng)速傳感器的數(shù)量是 20，它可以完成多點氣流速度一次測量，研究清潔室內(nèi)空氣流場數(shù)據(jù)可以直接通過采集系統(tǒng)收集。 PLC 選用西門子 S7-200 系列，通過串行端口連接到工業(yè) PC 機，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速由傳感器經(jīng)輸出信號的脈沖信號調(diào)節(jié)后送可編程控制器（PLC），進行實時監(jiān)測，將測量所有的工業(yè)數(shù)據(jù)經(jīng)計算機存儲，實時顯示和處理，計算機遠程監(jiān)控測試平臺的工作過程中得以實現(xiàn)。B.軟件系統(tǒng) 1）PLC 數(shù)據(jù)采集部件 扭矩和轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖信號通過空調(diào)后進入 PLC，利用 PLC 內(nèi)置（HSC）的高速計數(shù)器進行計數(shù)。S7-200 西門子 PLC 具有 6 個高速計數(shù)器（HSC）。其中 HSC3 為轉(zhuǎn)速脈沖計數(shù)，HSC5 扭矩脈沖計數(shù)，在應(yīng)用程序中設(shè)置的值和狀態(tài)位是需要操作的控制位當前值。 采樣時間由 PLC 時序中斷獲得。時間間隔定時器 T0 間隔中斷范圍 1255ms，根據(jù)應(yīng)用程序的大小， PLC 的掃描周期約 510 毫秒，所以采樣時間不應(yīng)少于為 10ms，與此同時，在最低轉(zhuǎn)速，每次采樣時間應(yīng)不小于 10 個脈沖，確保測量精度。定時時間大小影響測量精度和實時性，準確性是較高的時間較長，但真正的時間是較差。抽樣該系統(tǒng)時間 T0 取在 100 毫秒，以確保測量精度，計算發(fā)生在 3 倍的總和采樣時間，即在0.3 秒計算的計數(shù)值。速度測量計算在每周 60 脈沖：注： n：轉(zhuǎn)速， r/min；K 0：程序三次轉(zhuǎn)速脈沖總數(shù)值。 同理扭矩：注： M：扭矩 Nm； F：當前輸出頻率； N：扭矩測量范圍 500Nm； K1：三次轉(zhuǎn)矩脈動的數(shù)值； f0：零扭矩輸出頻率； fp：全方位運行的輸出頻率。 手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 47 -2）PLC 通訊零件 PLC 串行狀態(tài)，收到 PC 機的讀取命令后，轉(zhuǎn)換到發(fā)送狀態(tài)，變量的存儲區(qū)域的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到 PC，PLC 脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)轉(zhuǎn)速和扭矩值后，存放在一直在接受變量的固定的存儲區(qū)?？紤]到收發(fā)器開關(guān)有一定的時間間隔，所以系統(tǒng)定時中斷產(chǎn)生5ms 的延遲時間再次發(fā)送。 PLC 的通信服務(wù)流程如圖 7 所示。圖 7 與 PLC 通信的流程圖3）監(jiān)測工業(yè)電腦零件 此基礎(chǔ)上該軟件的主要功能：PLC 串行通訊方式，可承接數(shù)據(jù)采集，顯示，存儲和負載轉(zhuǎn)速振動篩，速度和扭矩和扭矩風(fēng)橫流風(fēng)機，離心風(fēng)機，速度和轉(zhuǎn)矩速度快，環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，數(shù)據(jù)格式存儲 XML 和 XLS。 軟件的運行狀況 硬件要求：CPU 奔騰 III800M 以上，內(nèi)存不小于 64M，運行內(nèi)存 1G 以上。經(jīng)營系統(tǒng)：操作系統(tǒng)需要 Windows2000 或 Windows XP。 該軟件是綠色的裝卸，復(fù)制到磁盤或干脆刪除。 軟件的主界面：檢測軟件使用可見編程語言，探測器軟件的主界面在圖 8 所示。手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 48 -圖 8 Data 收購和清洗裝置試驗臺的控制系統(tǒng)主界面結(jié)論 電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)清洗裝置試驗臺通過計算機實時數(shù)據(jù)收集，實時調(diào)整參數(shù)設(shè)計。通過電氣控制和數(shù)據(jù)采集可以實時收集環(huán)境數(shù)據(jù)溫度、濕度，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇轉(zhuǎn)矩，風(fēng)機功率，進料速度，轉(zhuǎn)速振動篩軸，振動篩軸的扭矩，屏幕表面風(fēng)速等，通過操作可以控制振動大小并進行實時切換屏幕振動頻率，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，加料速度等。通過實驗表明，所設(shè)計電動控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)清洗設(shè)備測試床是卓越的精度和可靠性，容易操作，調(diào)整方便，提供了一個基礎(chǔ)軸流在清洗設(shè)備的設(shè)計和實驗研究未來。參 考 文 獻1易淑娟,李敏,陳萌.計算機數(shù)據(jù) ition 在 THRESH GRA 系統(tǒng)和 stallation 的分離J.農(nóng)業(yè)機械日志.2005.P99103. 2季彬彬,陳進,李耀明.設(shè)計和測試重新搜索數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于 THRE 盛和分離聯(lián)合實驗設(shè)備研究J.測量和控制技術(shù)雜志.2004（6）.P9294. 3徐麗章,李耀明,張立功等.發(fā)展軸流脫粒和清洗單位的試驗床D.中國農(nóng)業(yè)機械.2002.P85 88手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 49 -附錄 2：外文原文手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 50 -手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 51 -手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 52 -手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 53 -手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 54 -致 謝本論文是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，在這次畢業(yè)設(shè)計中，老師給了我很大的幫助，不僅讓我在規(guī)定時間能完成了畢業(yè)設(shè)計，還使我學(xué)到了很多有用的經(jīng)驗。在這里我衷心的感謝張老師。我還要感謝這四年能教授我知識的老師們，還有曾經(jīng)幫過我的同學(xué)們。經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲。由于實踐經(jīng)驗的匱乏，本次設(shè)計難免有考慮不周的地方。如果沒有老師的悉心指導(dǎo)，恐怕設(shè)計不會這么順利完成。自開題一來老師一直認真指導(dǎo)設(shè)計的每個環(huán)節(jié)，從資料的查閱到具體方案的修改，老師都提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。除此之外，老師科學(xué)嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的專業(yè)知識更是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣。再次對老師表示衷心的感謝！最后還要感謝曾指導(dǎo)過和給我?guī)椭睦蠋?！是你們曾?jīng)辛勤的付出才有了我今天知識的積累。手 推 式 地 面 清 潔 機 設(shè) 計- 55 -