自动墙壁清洗机设计[全套机械毕业设计含图纸].rar自动墙壁清洗机设计[全套机械毕业设计含图纸].rar

收藏

编号:20190917023815599955    类型:共享资源    大小:932.67KB    格式:RAR    上传时间:2019-09-17
  
50
关 键 词:
全套机械毕业设计含图纸 自动 墙壁 清洗 设计 全套 机械 毕业设计 图纸

资源目录

文件预览区

资源描述:
湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文(设计) 中 期 检 查 表 学 院: 工学院 学生姓名 周元明 学 号 201120614113 年级专业及班级 2009 级机械设计及其自动化专业(1)班 指导教师姓名 熊瑛 指导教师职称 讲师 论文(设计)题 目 自动墙壁清洗机设计 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题毕业论文(设计)工作进度 1、原理分析及系统原理方案设计 2、系统总体方案设计,绘制系统 总体布局图 3、载荷计算及动力选择 4、传动系统,操作系统设计 1、主要零部件的技术设计,绘制 零件图 2、重要零部件的设计计算与校核 3、绘制装配图 4、整理资料,撰写设计说明书 指导教师意见 签 名: 年 月 日 检查小组意见 组长签名: 年 月 日 湖 南 农 业 大 学 全 日 制 普 通 本 科 生 毕 业 设 计 自动墙壁清洗机设计 THE DESIGN OF AUTOMATIC WALL CLEANING MACHINE 学生姓名: 周元明 学 号: 200940614113 年级专业及班级:2009 级机械设计制造及其自动化(1)班 指导老师及职称: 熊瑛 讲师 学 院: 工学院 湖南·长沙 提交日期:2013 年 05 月 I 湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文(设计)开题报告 学生姓名 周元明 学 号 200940614113 年级专业及班级 2009 级机械设计制造及其自动 化(1)班 指导教师及职称 熊瑛(工) 讲师 学 院 工学院 2013 年 1 月 1 日 毕业论文(设计)题目 自动墙壁清洗机的设计 文献综述(选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等,不少于 1000 字) 选题研究意义: 近 年来,随着社会的发展,楼层越来越高,使用玻璃幕墙的楼房也越来越多, 避免清洗时一个很重要的问题,传统的方式多数为人工,或者是采用电缆从楼顶 将机器人 吊下,工作效率偏低,危险性高,于是清洗用爬壁机器人应运而生, 本文的任务就是设计一种能够在壁面上吸附行走的清洗机器人。 随 着人类社会的不断发展进步,城市规模不断扩大,城市建筑更加规范,完 美。千姿百态的各式建筑,尤其是高层建筑外墙都用各种建筑材料进行装饰,如 粘帖各色墙 砖,瓷砖,马赛克,或涂上涂料,但是,自然界的风吹雨打,日光 辐射,尘埃污染,以及一些人为或偶然事故等原因,一段时间过后,建筑表面都 将不同程度地变得 污浊灰暗,破旧不堪,在环境差的地区,污染或损坏还相当 严重。建筑表面就像人身上的外衣,要保持清洁,就需要经常清洗,整理。为此, 世界发达国家和地区, 对保持建筑表面的清洁非常重视,并以法律的形式明确 规定,每年必须定期清洗,否则将受到处罚。近年来,我国各级政府部门的环境 保护意识已发生了很大改变, 国内一些大,中城市,特别是旅游,开放城市, 旅游景点,为保持建筑表面清洁,也制定出台了相应的法规,全国范围的卫生评 比活动,把保持建筑表面清洁列为考 核的重要指标之一,其中高层建筑的外墙, 醒目,突出,自然也就成为检查的重中之重。 有信息表明,十?五期间国家用于环境保护的投资将由九?五期间国民生产总值 的 1.5%翻倍增加至 4%,同时还伴随以产业政策的优惠。所以,随着我国改革开 放的不断深入,政府,公民的环保意识的不断加强,建筑表面清洁问题必将引起 各方面的高度重视,建筑清洗行业必然具有广泛的发展前景,将产生巨大的经济 效益和社会效益. 建 筑表面清洗主要包括外墙清洗和中央空调风管的清洗,目前外墙清洗是采 用传统的“蜘蛛人”清洗,这是以牺牲生命为代价的非人工作,部分城市颁布了 建筑表面清 洗条例; 由于非典事件,公共卫生得到了高度的重视,特别是中央 空调风管的清洗,最近有关中央空调的清洗条例很快出台;因此对于建筑表面清 洗提供一个完备的解决方 案,必然打破一个传统的产业格局,改变了人们的工 作方式,用机器人清洗代替传统的人工清洗或无法清洗,是必然的发展趋势 主要参考文献: [1] 于今, 刘雪飞. 一种新型爬壁机器人研究[J]. 液压与气动, 2010, (10). [2] 吴成东, 赵博宇, 陈莉. 一种基于 DSP 的爬壁机器人控制系统设计[J]. 沈阳建 筑大学学报(自然科学版), 2011, (2). [3] 黄之峰, 王鹏飞, 李满天等. 基于柔性静电吸附技术的爬壁机器人研究[J]. 机 械设计与制造. 2011, (6). [4] 刘明芹, 戴永雄, 黄文攀等. 小型吸附式爬壁机器人机械结构及平衡性[J]. 机 械设计与制造. 2011, (5). [5] 吴神丽 新型高楼清洗爬壁机器人的研究与设计[D]. 四川成都理工大学. 硕 士学位论文. 2009, (5) [6] 张澎涛. 玻璃幕墙清洗机器人及控制系统[D]. 上海交通大学. 硕士学位论文. 2005, (2) [7] 张兴悟. 高机动性小型清洁爬壁机器人的研究[D]. 中国科技技术大学.硕士学 位论文. 2007, (1) [8] 祝胜光 伍晓宇. 建筑外墙清洗机器人研究开发[J]. TP242.2 2009, (7) [9] 郭秀丽. 新型载体高楼壁面清洗机器人[D]. 天津大学. 硕士学位论文. 2005,(1) [10]谈力士, 沈林勇. 垂直壁面行走机器人系统研制[J]. 机器人, 2004, 18(4): 242- 247. [11]廖广奎,飞机清洗机器人“SKYWASH”[J]. 机器人技术与应用, 1996,5(27):12-14. [12]阎军涛. 壁面清洗机器人的运动控制系统设计[D]. 重庆:重庆大学,2007. [13]郑春崎. 国外机器人在建筑业中的应用 [J]. 沈阳建筑大学学报(自然科学版), 2005,9(3):301-306. [14]Shinji Naito. Wall surface robot with Magnetic crawlers [J]. Journal of the robotics society of Japan.,2001.Vol.10,No.5:50-52 [15]A.Nishi. Development of Wall-climbing robot[J]. Computer冯福康. 高层建筑外墙清洗机 [P]. 中国专利:CN2287895,1998-08- 19. [17]张凯国;张幸三. 高楼清洗机 [P]. 中国专利:CN2269183,1997-12-03. [18]钱志源;赵言正;付庄;曹其新;杨金汕. 高楼玻璃幕墙清洗机系统 [P]. 中国 专利:CN1586384,2005-03-02. [19] 马骥. 高层建筑智能化墙体清洗机 [P]. 中国专利:CN2228762,1996-06- 12. [20]孙文风. 电脑控制之铝帷墙清洗机装置 [P]. 中国专利:CN2259850,1997- 08-20. [21]朱云河. 建筑物外表清洗机 [P]. 中国专利:CN2377989,2000-05-17. [22]欧彬. 大楼清洗机 [P]. 中国专利:CN2531740,2003-01-22. [23]湛世儒. 全自动高层建筑外墙清洗机 [P]. 中国专利:CN101099654,2008- 01-09. [24]徐彬. 一种自动行走玻璃幕墙清洗机 [P]. 中国专利:CN201029844,2008- 03-05. [25]湛世儒. 全自动高层建筑外墙清洗机 [P]. 中国专利:CN201064425,2008- 05-28. 注:此表如不够填写,可另加页。 研究方案(研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等) 研究目的:研究分析现有墙壁清洗机并进行必要的改进以便提高清洗墙壁的效率 内容方法:清 洗机器人采用四轮式小车形状结构,结构简单;采用风压吸附方 式,利用螺旋桨对空气的压缩所产生的压力将机器人压在物体表面,避免了清晰 机器人对壁面的局 限,降低了控制难度;清洗机主要由伺服悬吊系统、清洗主 机和由计算机控制系统组成;采用无人化清洗,自动清洗,自动供水,自动供清 洗液,单片机系统控制, 操作人员只需通过键盘即可操纵清洗机工作,而且在 清洗过程中,清洗机能够自动进行边缘识别,可根据建筑楼层的具体情况选择为 纵洗或横洗;采用后轮驱动,一 个电机驱动两个后轮,后轮带动前轮完成机器 人的行走,使用直齿圆柱齿轮传动装置作为减速器;采用楼顶供电;机器人可以 在水平面或者垂直表面直线行走。 预期成果:通过原理分析及系统原理方案设计;系统总体方案设计、绘制系统总 体布局图;载荷计算及动力选择;传动系统、操作系统设计;主要零部件的技术 设计、绘制零件图;重要零部件的设计计算与较核;绘制装配图;整理资料;撰 写设计说明书这些步骤完成整个毕业设计内容。 条件保障:熊瑛导师的指导、图书馆资料库、网络资料、以前所学机械方面知识 等会帮助我顺利完成这次毕业设计。 进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等) 起止日期 主要工作内容 2012/12/5 接受任务书 2013/1/7 前 完成开题报告 2013/1/13 前 开题论证 2013/1/14-2013/3/30 设计 2013/3/30-2013/3/31 中期考核 2013/4/1-2013/5/5 完善与总结课题 2013/5/6 提交正稿与预审 2013/5/6-2013/5/20 答辩与修改 论证小组意见 组长签名: 20 年 月 日 专业委员会意见 专业委员会主任签名: 20 年 月 日 注:1.此表可用黑色签字笔填写,也可打印,但意见栏必须相应责任人亲笔填写。 2.此表可从教务处网站下载中心下载。 湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文(设计) 开题论证记录 学 院: 工学院 记录人: 学生姓名 周元明 学 号 201120614113 年级专业及班级 2009 级机械 设计制造及其自动化(1) 班 指导教师姓名 熊瑛 指导教师职称 讲师 论文(设计)题目 自动墙壁清洗机设计 论证小组质疑: 1、你设计的机构有什么意义? 2、你设计的机构有几个部分组成? 3、工作原理是什么? 4、你设计的机构有什么特点? 学生回答简要记录: 1、意义:如今高楼外墙的外观保养和清洁已成为楼宇管理不可缺少的一部分。有需求 就有市场,高楼外墙的清洁必将成为一种经济效益高,前景广阔的行业。 2、结构:a 设置于顶楼的支撑突梁 b 支撑缆绳 c 乘载用挂笼 d 动作马达 e 升降机构 f 请洗刷 3、工作原理:采用水平式滑轨,支撑缆绳,小型挂笼,升降机构,采用类似卷扬机机 构,工作部采用工作电动,经减速器减速,带动请洗刷转动,实现清洗功能。 4、特点:结构简单,操作方便,投资小,成本低,安全可靠,工作效率高。 论证小组 成员签名 论证地点: 论证日期: 年 月 日 注:此表可从教务处网站下载中心下载。记录、签名栏必须用黑色笔手工填写。 目 录 摘要………………………………………………………………………………………1 关键词……………………………………………………………………………………1 1 前言……………………………………………………………………………………2 1.1 课题研究的目的和意义……………………………………………………………2 1.2 课题研究现状及分析………………………………………………………………2 1.2.1 国外壁面清洗机器人研究现状…………………………………………………2 1.2.2 国内壁面清洗机器人研究现状…………………………………………………3 1.3 高层建筑外墙清洗机发展趋势……………………………………………………4 2 清洗机器人总体方案设计……………………………………………………………5 2.1 对楼顶楼面的实际考察……………………………………………………………5 2.1.1 楼面结构考察……………………………………………………………………5 2.1.2 楼顶的实际考察…………………………………………………………………5 2.2 清洗机器人的总体方案……………………………………………………………5 2.3 清洗机器人清洗系统方案…………………………………………………………6 2.4 清洗机器人爬壁系统方案…………………………………………………………7 2.5 清洗机器人控制系统方案…………………………………………………………7 2.5.1 设计的基本原则…………………………………………………………………7 3 清洗机器人清洗系统设计……………………………………………………………8 3.1 清洗机器刷洗部分设计……………………………………………………………8 3.1.1 盘刷设计…………………………………………………………………………8 3.1.2 滚刷设计…………………………………………………………………………9 3.1.3 刷洗部分所用弹簧的设计………………………………………………………10 3.2 内空心轴设计………………………………………………………………………11 3.3 清洗机主机滚轮的设计计算………………………………………………………11 3.4 主机上传感器及行程开关的选择…………………………………………………12 3.5 复合缆的结构设计…………………………………………………………………12 4 清洗机器人风压系统设计……………………………………………………………13 4.1 采用风压的意义……………………………………………………………………13 4.2 基本原理……………………………………………………………………………13 4.3 气动计算的原始数据与技术要求…………………………………………………13 4.4 风压部分力学计算…………………………………………………………………14 5 清洗机器人主要零件设计……………………………………………………………15 5.1 直齿轮副的设计计算………………………………………………………………15 5.1.1 齿轮的设计计算及强度校核……………………………………………………15 5.1.2 齿面接触疲劳强度计算…………………………………………………………17 5.1.3 齿根抗弯疲劳强度验算…………………………………………………………19 5.1.4 齿面静强度计算…………………………………………………………………20 5.1.5 齿根(抗弯)静强度验算………………………………………………………20 5.2 锥齿轮副的设计计算………………………………………………………………21 5.2.1 基础尺寸确定……………………………………………………………………21 5.2.2 确定载荷系数 K…………………………………………………………………22 5.2.3 齿面接触疲劳强度计算…………………………………………………………22 5.2.4 齿根抗弯疲劳强度计算…………………………………………………………23 5 结论……………………………………………………………………………………24 参考文献 ………………………………………………………………………………24 致谢………………………………………………………………………………………26 附录………………………………………………………………………………………27 湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计 诚 信 声 明 本人郑重声明:所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下, 进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。除文中已经注 明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的 作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确 的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名: 年 月 日 1 自动墙壁清洗机设计 学 生:周元明 指导老师:熊瑛 (湖南农业大学工学院,长沙 410128) 摘 要:近年来,随着社会的发展,楼层越来越高,使用玻璃幕墙的楼房也越来越多,避免清 洗时一个很重要的问题,传统的方式多数为人工,或者是采用电缆从楼顶将机器人吊下,工作效 率偏低,危险性高,于是清洗用爬壁机器人应运而生,本文的任务就是设计一种能够在壁面上吸 附行走的清洗机器人。在简单介绍清洗机器人的国内外研究现状的基础上,基于二维软件 CAD 对 四轮式风压吸附清洗机器人的本体机构进行了设计,对一些关键部分进行了设计计算及校核计算, 重点是爬壁机器人的移动结构、吸附结构和驱动系统的设计计算。设计的清洗机器人采用四轮式 小车形状结构,结构简单;采用风压吸附方式,利用螺旋桨对空气的压缩所产生的压力将机器人 压在物体表面,避免了清洗机器人对壁面的局限,降低了控制难度;清洗机主要由伺服悬吊系统、 清洗主机和由计算机控制系统组成;采用无人化清洗,自动清洗,自动供水,自动供清洗液,单 片机系统控制,操作人员只需通过键盘即可操纵清洗机工作,而且在清洗过程中,清洗机能够自 动进行边缘识别,可根据建筑楼层的具体情况选择为纵洗或横洗;采用后轮驱动,一个电机驱动 两个后轮,后轮带动前轮完成机器人的行走,使用直齿圆柱齿轮传动装置作为减速器;采用楼顶 供电;机器人可以在水平面或者垂直表面直线行走。本机的清洗效率较高,清洗效果良好。 关键字:清洗机器人;风压吸附;齿轮机构;刷洗 Design of Automatic Wall Cleaning Machine Students: Zhou Yuan ming Instructor: Xiong Ying (Institute of technology, hunan agricultural university, changsha, 410128) Abstract:In recent years, with the development of society, more and more floors, with glass curtain wall building more and more to avoid cleaning a very important issue, most of the traditional way of artificial, or a cable from the top of the building will be used under the robotic crane, low efficiency, high- risk, then cleaned with a wall-climbing robot came into being, this task is to design a walk on the adsorption to the wall climbing robot for cleaning. This paper briefly wall-climbing robot based on the research status, based on 2D software, CAD, four-wheel vacuum on wall-climbing robot body bodies were designed, carried out on some key satisfied with the design calculation and checking terms, focusing on the mobile climbing robot structure, adsorption structure and drive system design and calculation. This designed wall-climbing robot car with four-wheel-type shape of the structure, simple structure;By 2 pressure adsorption,robot using the pressure generated by the propeller on the compressed air pressure in the surface,avoiding the clear limitations of the robot on the wall,reducing the difficulty of control;Washing machine is suspended by a servo system, cleaning host and consists of computer control system;The cleaning of the unmanned, automatic cleaning, automatic water supply for automatic washing liquid, single chip control system, operating only through the keyboard to manipulate the work of the washing machine in the cleaning process, the washing machine to automatic edge recognition, according tothe building floor wash for vertical or horizontal wash;Rear-wheel drive, a motor to drive the two rear wheels, rear wheel drive the front wheels to complete the robot to walk, use of the spur gear transmission device as reducer;Roof supply; robot walk a straight line can be horizontal or vertical surface. The higher the cleaning efficiency of the machine a good cleaning effect. Key words: Cleaning Robot;Pressure Adsorption Mode; Gear mechanism; Scrub; 1 前言 1.1 研究的目的及意义 随着城市现代化得发展和人口的日益增加,为了节省土地资源,高层建筑越来越 多,各式各样的摩天大楼成为现代都市中一道亮丽的风景。在建筑业中,由于玻璃的 采光性好,保温、防潮,而且采用彩色玻璃使用美观,高层建筑的外观越来越多的采 用玻璃幕墙结构没有玻璃覆盖的地方也多采用瓷砖覆盖以增加建筑的美感,但也衍生 出繁重的幕墙清洗任务。 我国大多数高层建筑清洗工作还是由传统的人力完成,这种高空极限作业相当危 险,如遇强空气流,对人身安全及玻璃面都有很大的威胁。因此需要一种能代替人工 完成高层建筑清洗任务又有一定灵活性和适应性的自动机器来取代人工作业。 高层外墙清洗机正是在这种背景下应用而生,它可在垂直壁面及屋顶移动进行物 体表面的清洗。它的出现及进一步研究将极大降低建筑外墙的清洗成本改善工人的劳 动环境,提高生产效率,并带来相当的社会效益和经济效益。 1.2 课题研究现状及分析 工业机器人已经在机器人领域中大量投入使用,如汽车、冶金等行业。然而,随 着人们生活水平的提高,在机器人领域中,一种新的、有蓬勃生命力的服务机器人已 经出现。 服务机器人主要涉及清洗、运送、监视、检查和探测等类型的工作,为人类提供 和完成服务。其中,清洗是服务机器人应用最广的领域之一。而高楼林立的今天,更 需要清洗机器人的技术可以得到不断改进和提高。 1.2.1 国外壁面清洗机器人研究现状 3 第一个成功制造出来的清洗机器人是德国汉萨斯航空公司委托制作的 “SKYWAH”(清洗巨人)。其主要结构是一个作用距离为 33 米的多关节巨型伸缩 臂,有 11 个自由度,6 个主轴,3 个腕关节及两个自适应轴,总共 12 个可编程序轴。 其余的运动链系使得它可以做各复杂运动,而其结构不会有任何变化。所有轴均由液 压驱动并采用抗拉钢材,因而其结构重量轻。清洗刷长 1.2m,定位精度为 50mm,滚 刷与飞机外形精确匹配。该机器人安装在一个标准汽车底盘上,可以从四个位置出发, 机器人在人的监视下按照预定的模式运动,完成对飞机几乎所有表面的清洗工作。其 特点是动作灵活,适合于各种规格的飞机。 日本 BE 公司成功研制的一种固定轨道式自动擦窗机器人,机器人靠安装在楼顶 的轨道及吊装系统使擦窗机对准窗户,沿固定安装在建筑物表面的导槽垂直上下移动 进行清洗,清洗机构带有多个旋盘刷。该设备的自动化程度的效率都很高,但价格也 很昂贵。另外,要求在建筑物设计之初就将擦窗系统考虑进去,铺设轨道,这大大限 制了该机器人的使用范围及效率。 德国马格堡的弗劳恩霍费尔自动控制与操作研究所(IPA)是德国主要的生产及 自动化研究中心,它研制了一系列清洗建筑物玻璃的自动系统。对柏林新建火车站的 巨大玻璃隧道进行了自动清洗。该机器人悬挂在水平的横向轨道上,可沿轨道左右移 动,同时横向轨道可以沿垂直导槽上下移动,从而完成对整块玻璃的清洗。 德国的 Fraunhofer 研究所研制了一种名为 SIRIUSC 壁面清洗机器人。该机器人作 业时在机器人上方的建筑物顶部有一个随动小车,该小车除了起一个安全作用外,还 是机器人位移的定位装置,机器人只能做上下运动,左右运动靠随动小车牵引实现。 爬行机构是基于两队线性模块上,每个模块装有几个真空吸盘,每对模块有一个伺服 电机驱动。 美国国际机器人公司研制了用于清洗摩天大楼的爬壁机器人“Sky Washer”,它 重 19.95kg,约 0.9×0.9m,该机器人的移动由两组 L 型框架相对滑动,交替吸附来实 现,每组框架有三只脚掌,每只脚掌上有两只真空吸盘,吸盘相对于壁面可以作直线 运动,该机器人允许横向移动,并可跨越一定高度的障碍。同时配备有洗涤液和擦抹 系统,以完成擦窗工作,作业能力为每天 4645m2,并可越 5cm 高、25cm 宽的障碍。 除此以外,加拿大、德国、西班牙、以色列、新加坡、奥地利、俄罗斯、英国、 澳大利亚等国家相继开展了壁面清洗机器人的研究。 1.2.2 国内壁面清洗机器人研究现状 4 国内爬壁机器人的研究虽然起步晚,但发展比较迅速。我国研究和发展机器人始 于七十年代初。1975 年在北京举办的日本科技展览会上,川崎重工公司首先在中国展 出了工业机器人,以此为起点,我国掀起了第一个研制机器人的浪潮。 自 1988 年以来,上海大学先后研制了玻璃窗清洗机器人和球形爬壁机器人。前 者采用多层框架式机构,真空吸盘吸附,伺服电机驱动,但重量大,且没有装备清洗 系统。后者采用腿足式移动机构,足端为带有裙边的铰接式真空吸盘,设计者从满足 稳定性和控制复杂程度的综合,考虑到吸盘稳定性较差,安全性不是很好。此外,他 们还在清洗装备和工艺做了较为深入的研究,并根据玻璃幕墙障碍的特点,开发了一 种全方位越障机构,大幅度提高了机器人的越障能力。 哈尔滨工业大学也是国内壁面移动机器人研究较早的单位,在国家“863”智能 机器人的支持下,已经先后开发出两个系列共 5 个品种的爬壁机器人。较早完成的是 轮式负压吸附壁面爬行遥控检查机器人。该机器人采用双轮进行驱动。主体下部是一 个带有驱动轮的滑动密封式负压吸盘。清洗机构置于尾部,同时还设有卷扬机,地面 支援小车等附属设施。由于密封装置采用柔性设计,对壁面的适应能力较强,可以在 瓷砖壁面或大直径圆柱面上运动,但越障和面面转换能力较差 [1]。 北京航空航天大学自 1996 年以来,在国家“863”计划的大力资助下,先后研制 成功了 WASHMAN、CLEANBOTⅠ、SKYCLEAN、“灵巧型擦窗机器人”、“吊篮 式擦窗机器人”、 “蓝天洁宝”等系列幕墙清洗机器人样机。前三种均为全自动清 洗机器人,采用十字构型,为自主步行移动机器人,机器人运动和功能统一。其中 CLEANBOT-Ⅰ的纵横气缸之间有一能做微小角度转动的腰关节,以实现机器人运动 方向的调整。之后北航又推出蓝天洁士Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型擦窗机器人 [2]。 2000 年发展研制的“灵巧型擦窗机器人”类似于佐藤多秀研制的双车体机器人, 但重量小的多,仅有 20kg。该机器人本体结构采用具有滑动密封负压吸附装置的履带 式驱动的双车体结构,能实现越障和曲面转换功能。2001 年研制开发的“吊篮式擦窗 机器人”则模拟人手擦窗的作业方式进行作业。“蓝天洁宝”属于被动清洗机器人, 使用大面积负压吸盘吸附,利用风机产生真空,结构简单,工作效率高,具有很高的 实用价值 [3]。 1.3 高层建筑外墙清洗机发展趋势 由于清洗工作环境及任务的特殊性,清洗爬壁机器人的总体设计要求相当苛刻。 其总的设计原则是:减轻重量,降低造价,安全可靠,能适应多种建筑物表面,且要 有足够高的清洗效率。 从清洗机的工作环境来看,其主机可能有两个发展方向: 5 其一:适用于平整瓷砖和玻璃幕墙清洗,它结构简单,易于控制,属小型轻量化。 其二:适用于复杂墙面,如阶梯墙面,壁面多窗户的壁面清洗,它的结构、动作、 控制都很复杂。 其三:以壁面机器人为载体,配以专用的清洗机构,可以适应不同壁面机构 2 清洗机器人总体方案设计 2.1 对楼顶楼面的实际考察 在接受课题之后,为了顺利地完成我们的毕业设计任务,我查阅了多种关于高层 建筑和以往对建筑物的清洗的相关资料,其中大部分是难以人工清洗的,因此设计开 发高层建筑外墙清洗机是非常必要的。 2.1.1 楼面结构考察 参观调查得到初步方案,清洗机主要由楼顶的随动小车和清洗主机部分组成,并 且采用单片机控制。楼顶的随动小车在楼顶上预装的轨道上行走,可使悬吊的清洗机 部件实现纵洗和横洗;清洗机部件利用风压使之贴在墙壁上,通过盘刷和滚刷完成清 洗墙面的工作。因此,楼面情况就决定了我们如何设计轨道、变向、压紧和清洗液的 输送、回收等问题。 2.1.2 楼顶的实际考察 几种典型建筑物楼顶结构如图 1:标 牌 架 台 铁 架铁 架 女 儿 墙 小 屋 卫 星 接 收 天 线女 儿 墙 台 图 1 楼顶结构 Figure 1The roof structure 6 2.2 清洗机器人的总体方案 根据清洗机器人清洗作业的要求,机器人首先必须具备清洗作业功能和控制功能, 此外清洗机器人还必须在高层建筑物表面进行吸附和移动,因此清洗机器人系统应该 包括机器人清洗系统、爬壁系统和控制系统三大部分。 主机主要由箱体,支撑架,防护罩,刷子,电机,螺旋桨风压系统,齿轮传动系 统等组成。 ,通过螺旋桨风压系统使主机吸附在墙面上,并使刷子压紧,产生一定的 刷洗压力,通过电机带动刷子转动,达到刷洗的目的。 主机有一悬吊支撑架,其外侧与悬吊系统相连,可调风压系统安装在悬吊支撑架 背后,风压系统可通过调节螺旋浆转速控制清洗力,悬吊支撑架通过一圆导轨和箱体 (其上安装两盘两滚)相连,所有的清洗装置均安装在该箱体上,清洗系统由固定在 悬吊支撑架上的步进电机通过齿轮传动系统执行以 90°为单位的转动动作以实现横洗 和纵洗的转换。箱体上有两个圆盘形清洗刷,盘刷底部都有十二个清洗液喷射孔 [4], 另有两圆柱形滚刷,在其行走前方有清水喷射孔,并安装一软质刮水板,以使清洗过 的部位快速风干并避免留下来的清洗液腐蚀墙面 [5]。箱体上还有一电机通过锥形齿轮 将转动传到其中一个盘型清洗刷上,再通过齿轮传动系统将转动传递给另一盘刷,所 以两盘刷转动方向相反,可以达到更好的清洗效果,圆柱形滚刷是由电机尾部的轴通 过 V 带驱动的。在悬吊支撑架上有防护罩,防止清洗液四溅。清水,清洗液,电机的 供电和控制电缆都是是由复合缆供给的,复合缆连接悬吊系统。在风压支架上有配重 块,配重块可以沿光杠丝杠移动 [6]。通过调节配重块可以调节系统平衡,以达到减小 震动的效果。在清洗机主体的上下部安放超声波传感器,以进行边缘识别。箱体上装 有两对滚轮,滚轮通过电机驱动,以实现前后移动,而转向通过箱体的转动实现。 2.3 清洗机器人清洗系统方案 根据以上提出的技术性能及要求,初步确定清洗方案如下: 第一种:结构简图如图 2: 此种方案采用负压履带吸盘式盘滚组合式清洗,由于受到墙表面材料的影响较大, 一般情况下,每两块瓷砖之间都有 4~5 毫米的缝隙,密封不可靠。 7 图 2 结构一 图 3 结构二 Figure 2 Structure of one Figure 3 Structure of two 第二种:结构简图如图 2: 这种方案采用了风压式压紧,盘滚组合式清洗,清洗效率高,可靠性高,可以采 用。但由于中间传动的需要,结构不对称,风扇的中心与刷子的中心不重合,刷洗压 力不均匀,中心不稳定,容易引起震动问题。但可以考虑配重问题。 第三种:结构简图如图 4: 图 4 结构三 Figure 4 Structure of three 这种方案吸取了第二种方案的优点,传动的改变,使振动的问题减小,机体尺寸 减小。 这种方案为螺旋桨风压式高层建筑外墙清洗机,其优点是:① 在清洗机外机架 背后安装可调风压系统来提供连续均匀的清洗力,螺旋桨可调节转速来控制清洗压力; ② 机架内采用一清洗系统旋转装置,方便的实现了纵横两不同清洗方向的调整,减 少非作业时间,增加了工作柔性,大大提高了工作效率;③ 应用两盘两滚相结合的 清洗方式,清洗液和清水分别由盘刷和滚刷提供以达到最佳清洗效果。 综合比较以上三种方案,根据设计要求,由于对于墙面的压力要求大,工作稳定, 结构容易实现,最后我决定用第三种方案。 2.4 清洗机器人爬壁系统方案 8 本方案通过螺旋桨风压系统使主机吸附在墙面上,并使盘刷和滚刷压紧,产生一 定的刷洗压力,通过电机带动刷子转动,达到刷洗的目的。旋转的刷子的轨迹为包络 线,从而清洗干净墙面 [7]。滚刷喷的是清水,将墙面冲洗干净,以避免留下来的清洗 剂腐蚀墙面,同时盘刷和滚刷采用一个电机驱动,减小了清洗主机的重量,清洁度提 高,清洗效率也提高了一倍;由于采用两盘两滚结构可减少不必要的回程时间,以达 到提高效率的目的 [8]。 2.5 其它部分方案 2.5.1 材料选择 根据课题要求,总体重量越轻越好,由于使用清洗液,耐腐蚀性能也要好而且此 产品是轻载荷,故材料首先选用铝合金材料及非金属材料 [9]。 整个及其涉及到齿轮减速器的地方,齿轮的材料经过筛选与比较采用聚甲醛(均 聚) ,见《金属机械加工工艺人员手册》 [10]P.244。 本机的各个传动轴均采用硬质合金 LY11。 螺旋桨材料选用尼龙 66 (聚己二酰己二胺)。 机架的材料采用铝合金。 其他机件的选择根据通常材料在重量最轻原则下进行确定。 3 清洗机器人清洗系统设计 3.1 清洗机器刷洗部分设计 按照任务书设计要求:清洗速度 0.2m2/s。 3.1.1 盘刷设计 1)盘刷 采用在塑料体上在塑料毛的盘刷,其具有一定的弹性和刚度,可保证一定的压紧 力来清洗墙面,同时若墙面有一定高度的凸出物,塑料毛有一定的弹性可以退让,顺 利通过。刷子半径 214,有毛半径 208,刷毛长度为 50,盘刷与联刷体可通过螺栓来 装配连接。 2)联刷体 采用联刷体的目的: [1] 使电机与盘刷连接起来; [2] 使盘刷具有可换性; [3] 可调节盘刷与墙面的距离; 联刷体保证与电机连接处的强度、材料应尽量轻,其结构如图 5: 9 图 5 联刷体 Figure 5 Al the
展开阅读全文
  点石文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:自动墙壁清洗机设计[全套机械毕业设计含图纸].rar
链接地址:https://www.dswenku.com/p-695789.html

当前资源信息

4.0
 
(2人评价)
浏览:27次
圆梦设计971920800上传于2019-09-17

文档标签

关于点石文库 - 投资与合作 - 会员权益 - 联系我们 - 声明 - 人才招聘

本站资源为会员上传分享,如有侵犯您的版权,请联系我们删除

网站客服QQ:3339525602  网上上传投稿QQ群862612017

  copyright@ 2016-2020  dswenku.com 网站版权所有   

经营许可证编号:湘ICP备18013834 


收起
展开