毕业设计论文家用自动清洁机的设计.docx

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1、毕业设计（论文）家用自动清洁机设计姓名学号专业（班级）学院指导教师职称完成日期现如今大都市中越来越多的高层建筑拔地而起，越来越多的人居住上了楼房，家里地面都铺上了地板砖，但是地板砖很容易弄脏，需要经常进行清洁才即干净又卫生。目前，我国大多数家庭对地面进行清洁都是人工用拖把拖地为主，对于工薪家庭来说，上了一天的班已经很累了，回到家再做这种家务活显得力不从心，人工拖地的效率不仅低，而且拖地面不是很干净，需要连续拖地几次才能拖干净，这样下来整个人就会已经很累了。如果请一个保姆来做这些事的话，不仅成本高，而且对于一般工薪家庭来说不划算。也正是这一点，在一定程度上促进了家庭地面自动清洗机行业的发展,能够

2、设计一款自动对家庭地面进行清洁的机器，显得尤为必要和受欢迎。所以本课题将要对一种具有实用性且高效的家庭用自动清洗装置进行结构设计，目的在于能够代替人工对家庭地面拖地和清洗作业，将人从繁重的体力劳动解放出来，并且促进家庭用自动清洗设备行业的发展。本次设计的家庭用自动清洗机主要对清洗系统、爬行系统和行走驱动系统三部分进行设计。关键词：可移动机器人；灰尘；地板砖；清洗机；无杆气缸AbstractNowadaysinmetropo1ismoreandmoreta11bui1dingsrisefromtheground,moreandmorepeop1e1iveonthebui1ding,thef1oo

3、rofthehomeispavedwithf1oorti1e,butthef1oorti1eiseasytogetdirty,needtobec1eanedoftenjustc1eanandsanitary.Atpresent,themostfami1yistoc1eanthegroundartificia1mopthef1oorwithamop,forworkingfami1ies,onthedayofthec1assa1readyverytired,returnedhometodothehousework,ragged,artificia1f1rnoton1y1owefficiency,a

4、ndthegroundisnotveryc1ean,needtomopthef1oorcontinuous1yforsevera1timestoc1ean,sodownthewho1epeop1ewi11havebeenverytired.Hiringanannytodothesethingsisnoton1yexpensive,buta1sonotcost-effectivefortheaverageworkingfami1y.Itisa1sothispoint,toacertainextenttopromotethedeve1opmentofthefami1yf1oorautomaticc

5、1eaningmachineindustry,candesignanautomaticc1eaningmachineforthefami1yf1oor,itisparticu1ar1ynecessaryandpopu1ar.Therefore,thistopicwi11beapractica1andefficienthomewithautomaticc1eaningdevicestructuredesign,thepurposeistorep1acethemanua1tothehomef1oormoppingandc1eaningoperations,peop1efromtheheavyman

6、ua11abor1iberation,andpromotethedeve1opmentofthehomewithautomaticc1eaningequipmentindustry.Thedesignofthefami1ywithautomaticc1eaningmachineismain1yonthec1eaningsystem,craw1ingsystemandwa1kingdrivesystemthreepartsofthedesign.Keywords:Mobi1erobot;Dust;F1oorti1e.C1eaningmachine;Rod1esscy1inder1引言11.1 家

7、庭用自动清洗机的研究背景及意义11.1.1 课题的研究背景11.1.2 选题的意义21.2 家庭用自动清洗机国内外研究现状及发展趋势21.2.1 国外研究现状及发展趋势21.2.2 国内研究现状及发展趋势31.3 课题的主要内容42家庭用自动清洗机总体设计方案52.1 设计题目分析52.1.1 家庭用自动清洗机的总功能分析52.2 家庭用自动清洗机的工作原理52.3 家庭用自动清洗机总体结构设计方案确定52.3.1 机构运动方案的拟定52.3.2 家庭用自动清洗机清洗方案的拟定6233家庭用自动清洗机吸附机构吸附方案的拟定73家庭用自动清洗机主要零部件结构设计93.1 自动清洗机的材料选择93

8、.2 自动清洗机整体移动的框架结构93.2.1 框架铝板的设计与校核93.3 自动清洗机吸盘端伸缩的结构H4自动清洗机驱动结构的设计与计算124.1 载台的结构设计124.1.1 载台主要结构124.1.2 轴的设计与计算124.1.3 键的设计与计算144.1.4 轴向气缸的设计与计算144.1.5 活塞杆稳定性及挠度验算154.2 真空吸盘的吸附部分设计184.2.1 真空吸盘的技术参数184.2.2 真空吸盘的设计195清洗机构的设计225.1 电机的技术参数225.2 电机的确定235.3 联轴器的选取255.4 轴承的校核255.5 滚动轴承寿命的计算266主要零件有限元分析277总

9、结315.6 献325.7 331.1 研究背景及作用1.1.1 研究背景从上世纪六十年代开始，我国开始对生产路面清扫机械进行研发，至今已经具有比较悠久的发展历史。但是，在研发中小型清扫机方面，我国目前还处于初级阶段。与发达国家相比，我国所设计和研究的地面清扫机在各个方面都存在明显的不足。据研究可知，我国的工厂清洁机械市场得以快速发展，公共环境卫生在不断改善，在这一背景下，我国国内的地面清扫机开始蓬勃发展，但是和国外相比还存在明显差距。我国目前已经进入到了现代化社会的发展阶段，原本比较落后的清扫设备无法满足当今社会的需求。人们最常见的自动化扫地器具就是大街上的扫地车，可以对街道进行大面积的清理

10、，有着较高的工作效率，而且解放了更多劳动力。但是，对于面积比较小的区域而言，我国主要采取传统的手工扫地设备进行清理，比如扫帚等，这种器具有着比较低的工作效率，无法达到较好的清扫效果。但是对于医院、学校、居民区等小区域而言，这种具有较高工作效率的扫地车确实有点大材小用。在现代生活节奏不断加快的阶段，我国的居住面积在不断扩大，家居地面的清扫工作也变得繁琐起来，在很大程度上影响到了人们的日常生活。为此，我国需要针对走廊、居民区等小区域开发对应的小型清扫设备，要求该设备耗费较低成本，可以取得良好的清扫效果。现阶段，许多国家都围绕清洁机器人进行开发和研究。尤其是欧洲各国和日本美国等的厂商都瞄准这一市场，

11、开发出了超前的清扫产品。比如，市场上出现一种可以自主运作的清洁型机器人，发挥吸尘除灰功能，可以自主对障碍为进行躲避，实用价值比较高，可以全面清洁厂矿和家居环境，解放人们的双手。据研究可知，国外基本上每家每户都有清洁设备，对其提出了更高的要求。国内在这方面产品的研发速度比较慢，但是在我国城市化进行逐渐加快的过程中，我国逐渐兴起了许多中小型城市，扩大了城市的规模，市场上出现了越来越多的现代化工厂，在学校、居民区等的清洁方面逐渐开始利用机械化清扫方式，由此可见，地面的清洁养护工作开始变得中药起来。因为当前我国劳动力资源的价格不断上涨，所以清扫设备有者较为广阔的发展市场。目前，越来越多的人开始重视环境

12、污染问题，所以限制了燃油车在各方面的运用，国家和政府也对绿色能源大力推行。近年来，国家和政府制定了与之相关的各项政策,比如燃油含税的方案在很大程度上有利于电动扫地车的发展。众所周知，小型清扫设备具有明显的优势，实用性比较强，可以快速清理垃圾，而且不会耗费较大成本和造成较大污染，便于工作人员进行操作和维修，将人们的双手从家务劳动中解放出来，有利于人们生活质量的提升。因此，我国的小型清扫设备目前处于快速发展阶段，发展潜力和空间比较大。1.1.2 选题的现实意义服务机器人的种类越来越多，在人们的日常生活中占据越来越重要的地位，与人们的日常生活密切相关，有利于人们生活水平的提升。在这一背景下，家庭自动

13、清洗机器人应运而生，这种家庭服务机器适应了现代社会的发展趋势，在很大程度上增强了人们的生活质量。因为现阶段人们面临着来自各方面的压力，无法兼顾繁重的家务劳动，此时多功能的垃圾清理机的出现可以发挥关键作用。这一设备可以在办公室、家庭等小区域范围内发挥清洁作用，对纸片、烟蒂等小体积的垃圾进行清理，提高了清洁的效率，解放了人们的双手，缓解了人们的压力。1.2 家庭用自动清洗机的国内外发展现状1.2.1 国外的研究现状及发展情况日本是世界机器人的生产和使用大国，尤其是在极限作业机器人的研发方面处于世界前列。在上世纪六十年代，来自日本的西亮教授第一次研发了壁面移动机器人的样机，而且试验获得成功。这种机器

14、人在负压吸附的作用下得以运行。在上世纪七十年代，西亮教授从实用的角度出发，再次研究了2号样机。这一机器人属于典型的单吸盘结构，行走时依靠轮子。在之后的几年内，日本化工机械技术服务得以快速发展，WaIker的爬壁机器人应运而生，该机器人的结构与2号样机基本相同，真空泵产生吸盘内的负压，机器人的移动结构为皮带和两个滚轮，二者可以构成真空的腔体。左右滚轮和皮带之间存在的速度差让机器人可以进行转向，由此可见，Wa1ker机器人既可以行走也可以发挥吸附作用。但是，这款机器人最大的劣势在于，当墙壁存在裂缝,那么机器人就无法发挥作用。在之后的创新过程中，日本的多个研究团队围绕壁面机器人的各方面内容展开分析，

15、有着成熟的开发技术。(2)德国德国的弗劳恩霍费尔研究所是最主要的研究自动化的场所，在不断发展过程中得到了清洗建筑物玻璃的系统，该系统自动清洗了柏林火车站的玻璃隧道，在水平的轨道上悬挂机器人，机器人实现左右移动，而且轨道也可以实现上下移动，配合机器人进行清洗。FraUnhOfer研究所在创新的过程中，得到了S1RIUSC壁面清洗机器人。在作业的时候，一个随动小车会位于机器人上方的建筑物顶部，既可以保证运作的安全性，可以在机器人运动过程中进行定位，机器人可以自主进行上下运动，在随动小车的指导下实现左右运动。两队线性模块上设置爬行机构，每个模块内都设置对应的真空吸盘,由对应的伺服电机进行驱动。（3）

16、美国美国的机器人开发公司在创新的过程中研制出爬壁机器人SkyWasherw研制了，专门用来对摩天大楼的清洁。框架式是该机器人的主要的结构类型，两组矩形框分别做相对运动，共同组成了框架。两个矩形框交替吸附的过程就是机器人移动的过程，横向和纵向移动机器人均可以实现，而且可以自主跨越较小的障碍物。在机器人移动的过程中，既可以进行清洗，可以发挥擦抹的作用，作业能力较强。以外，东方和西方的很多国家都开始研究壁面清洗机器人，最后得到了实用性较强的清洁型机器人产品。1.2.2 国内的研究现状及发展情况我国在机器人的研究方面目前处于初阶阶段，与国外相比，我国在地面清洗机器人领域的研究历史比较短。从20世界80年代末开始，上海大学