智能吸尘器构造分析改进.doc

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前后罩起支撑电枢,将定、转子连结固定成一体的作用. 其中转轴,前、后罩要有足够的强度,以防电枢与罩发生共振现象,引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承. 了解了串激电机的基本结构后，再回到吸尘器电机的风机部分，风机部分主要有两个主要部件：动叶轮和定叶轮，动叶轮主要是产生风，当动叶轮以20000-30000转每分钟的高转速进行旋转时，进风口处会产生负压形成真空，进而形成吸力；定叶轮，又称为导风轮，主要作用是使得动叶轮产生的风量更加平顺的释放出去，定叶轮风道的好坏，直接影响吸尘器电机的效率。 干湿吸尘器电机吸尘器电机的应用范围：各种家用工业用干吸吸尘器，干湿两用吸尘器，中央吸尘器，工业吸尘器以及各种类型的扫地机。其实，吸尘器电机不局限于应用在吸尘器上，例如泡泡浴，喷漆，舞台人工雪花，农业机械等等需要吸力的设备。 自动充电座让主机自动充满电；虚拟墙发射器定时预约清扫功能，虚拟墙会发射红外线形成一款堵虚拟的墙，按您的意愿来为您清洁地面；感应头对家中的强体，柱体进行感应，是智能吸尘器机器人的眼睛；开关控制机器的工作状态；螺丝固定机件；电动刷清洁地面等；垃圾盒存放灰尘。 今年来,随着中国工业的快速发展,吸尘器的产销量也大幅增加,在我国市场具有旺盛的生命力。随着设会的进步和发展,人们的物质和精神生活质量的提高,迫切需要从繁重的清洁工作中解脱出来由此诞生了一种家用服务型吸尘机器人,它将移动机器人技术和吸尘技术有机地融合起来,实现家庭、宾馆、写字楼等室内环境的半自动或全自动清洁,因此具有广阔的市场前景。目前在欧美日等发达国家,吸尘机器人开发较早,应用范围也较广,近两年来,已经开发出多种面向市场的智能吸尘机器人。澳大利亚某公司研制出可自动行驶并打扫房间的型机器人这种全自动吸尘器表面光滑,体积很小,呈圆形,内置搜索雷达,可以搜索各种房间里的每一处,不会碰撞家具或其它障碍物。微处理小电脑使它具备在拐至屋角处能探测方向、选择前进路线的能力。只要将全自动吸尘器放在地面上,它便可自动开始工作。其搜索雷达会探测出距离最近的墙壁,先顺着墙壁把地板四周的灰尘及异物吸尽;然后再不规则地来回移动于房间的其它位置,并且能在接近障碍物之前迅速转向。该吸尘机器人由于在主机的周围配备了障碍物传感器,因此可以在检测墙壁及障碍物的同时打扫地面;当打扫完可以行驶的场所后,机器人就自动关闭电源。不管房间的外形及面积的大小、导航算法引导机器人在任何房间的所有无遮掩区域四处运动来进行清洁工作,因为机器人导航沿房间的周围,所以它要创建自己的空间参考图,机器人不需要任何编程“教它应该去哪里”。该机器人操作简单,仅有个按钮:开始、结束以及暂停,人们只要简单地将它放置在需要清扫的区域或房间中,按下开始按钮即可。国内目前也已开始有关的研究开发工作,特别是在移动机器人的运动规划与控制方面取得了一定的成就,为研究开发吸尘机器人奠定了技术基础。吸尘机器人作为服务机器人领域中的一个新产品,将使人们能在无人看守情况下轻松地完成室内环境的吸尘等清洁工作。因此,该吸尘机器人如能大批量生产使成本降低,以低价格进入市场,将会具有巨大的市场前景,有关资料也预测吸尘机器人是未来几年需求量最大的是服务机器人。1.3 全自动吸尘器的发展前景尽管目前国内外在吸尘机器人研究开发方面已取得一定的成果,但成本过高和许多关键技术问题急待解决。 目前,价格过高是严重影响吸尘机器人打入家电市场的主要因素,为了大幅度降低其成本,必须开发智能传感器、专用运动控制的数字处理芯片;其次,应该看到蓝牙技术在家电行业的应用前景,通过采用蓝牙技术将过高的数字处理成本转移到用户的个人电脑上,则有望在短期内将吸尘机器人的成本降低在千元左右。未来的吸尘机器人将向自主式和人工智能化发展,因此必须结合现有的基于自适应控制、预测控制、模糊逻辑、神经网络等移动机器人运动规划和控制技术,研究对环境障碍物具有安全可靠的防碰撞功能的智能运动规划与控制器及高效的传感器融合算法,是在现实环境中实现具有良好的自适应性和鲁棒性行为的机器人的关键。电源技术是吸尘机器人研究工作的核心问题之一,除了为机器人运动、吸尘及控制电路提供能量外,还需优化自动充电方案,保证机器人能及时进行充电,能够自动完成对指定环境的吸尘任务。在研究提高化学电池使用寿命、缩小体积的同时,一种新兴的质子交换膜燃料电池具有功率大、能量高、寿命长和体积小等优点,为移动电源提供了一种合适的电源,目前,上海某大学燃料电池研究所在这方面进行着有益的尝试。随着吸尘机器人关键技术和性能价格比的不断提高或改进,相信在现有的软硬件条件的基础上,未来几年内就会推出价格适中的全自动吸尘机器人产品,进而使吸尘机器人能像普通家电产品一样走进千家万户,为这一高新技术产品带来可观的市场和经济效益。 1.1.2 全自动吸尘器的主要优缺点一.优点：吸尘器主要优点作用：有计算机系统、 导航系统、感应系统、 机械系统、记忆系统、 自救系统，利用自动吸 尘、拖地、净化空气几大功能同步进行清洁。 （1）、省时、省力，整个清洁过程全部自动控制，减轻您操作负担，让您有更多的时间陪家人、看电视。 （2）、低噪音：噪音控制在60分贝以下，有别于其他家用吸尘器产生的震耳噪声，清洁房间的过程中便您免受噪音之苦。 （3）、净化空气：内置特制过滤器，粉尘净化率高达96,吸尘过滤效率100%。 （4）、轻便小巧：扁平设计，能轻松打扫普通吸尘器清理不到的死角。（与汽车方向盘大小相似）其他作用：1、收藏物品时使用。季节变更时收藏被褥等物品由于占用储藏空间大、保管不当易蛀。如果将它们放入定制的塑料密封袋，再用吸尘器将袋内空气抽掉密闭扎紧，不仅可以大节省储藏空间，而且也不易受潮霉变。 2、找寻细小物品。居家生活难免会不慎跌落诸如纽扣、药片、瓶盖、缝衣针等细小物品，借助吸尘器就能毫不费力地找到。使用前，可先将吸尘器的吸管口用一层薄纱布包扎好，再根据物品大小选择适当的风力，随后接通电源用吸管口在落物处周围来回滑动，跌落的物品很快就会吸附到纱布上。 3、清洁电器除尘。利用吸尘器也可以对诸如电视机、影碟机、电脑、键盘、音响、空调机等电器进行日常保养，清除电器内外的灰尘。除尘时，应先将电器的电源插头拔掉，按说明书将电器外壳打开卸下，选用合适形状的吸管伸进电器内部将灰尘清除，然后再用电吹风驱除潮气，最后再将外壳装好恢复原状即可。二 缺点：1噪音较大。 2.吸尘器容易散发异味污染空气。 3.经常要清洗储尘袋拆卸繁琐 4.使用过程容易两次污染出气过滤纸需要合理改进。 5.一般只能干用碰到水后容易损坏电机和电路板吸尘器效果也不好。使用有一定的局限性。 6.一般不能长时间的连续使用有损寿命。 1.1.3 第4章 全自动吸尘器的改进最主要的改进应该是在产品的功能方面，通过降低产品配件或者是其他相关部件的成本，来降低整个产品的成本。我从中了解到吸尘器的不足如下：具体的措施可以有以下几种方案：1、改变外壳的材料，使用较低廉环保的材质，使噪音的音量减低，达到最优化成本与低廉的目的。2、将智能吸尘器的发射器做得更娇小便捷或将她与机身融合，整合产品的结构，使产品的成本降下来。降低噪音的分析改进：噪声主要分为三大类，即振动噪声、气动噪声和电磁噪声，其中：固体的振动导致声能的产生和辐射，属于结构件噪声范畴。由湍流和非定常流诱导的压力波动引起的流体流动诱导噪声，属于气动噪声范畴。气动声源不易识别，有意义的区域一般在流体流动自身的内部，而且包含声源。这些噪声源在不断地生成或随流动在对流，通常实验很难获取设计相关的指导数据确定噪声源 01 整机 63.7 02 拆除毛刷 59.3 03 拆除毛刷、拆除灰尘盒 57.5 04 灰尘盒风机停止运行 62.9 5 灰尘盒风机停止运行、抬起机器人 58 06 灰尘盒风机停止运行、更换毛刷 64.8 07 毛刷停止运行 56.7 毛刷噪声主要是在毛刷传动机构的避振上。因为毛刷为旋转工作部件，不论是新机或者是工作一段时间后的脏机，旋转部件的动不平衡，将导致整个旋转传动部件的振动，这些传动机构的振动，传递到整机机壳上，会使机壳成为一个大的振动发声体，产生较大的噪声。另外，机械振动引起的噪声问题，可以通过结构件的优化改进来得到明显改进，工作难度不高，比较容易获得明显效果。 针对振动问题，可拟的解决方案是避振。将旋转工作部件部分在使用悬挂部件连接的基础上，使用柔软的橡胶材料与整机客体进行隔离。这么做的目的是减轻该振动部件与机壳的敲击发声；并且降低机壳的振动，减轻机壳上的振动发声。还可以采用低转速大扭力的电机，以降低齿轮机构的降速比，减少传动齿轮个数，降低齿轮机构的振动和噪声。 4.3 吸尘盒风机噪声仿真及降噪优化 针对吸尘器风机噪声，由于采用传统比较难获取能够用于指导风机设计的数据依据，本文采取CFD分析的方法，首先分析风机的工作状态，寻找气动噪声源，在保证灰尘盒压降的前提下，可以采取降低过滤网件风阻的方法，降低风机上的压升负荷，从而达到改善风机工作工况，并降低噪声的目的。 前处理中建模主要是建立灰尘盒风机系统以及整个空气流道的求解域，这里是空气流动区域，是气动噪声的主要来源，求解域的模型及网格划分如图4.1和4.2示。 图4.1 扫地机器人的CAD模型 图4.2 空气流道建模图及网格生成 采用滑移网格（Moving mesh）技术的三维非定常（二阶隐式）计算；压强-速度耦合采取二阶迎风格式；使用RNG k-epsilon湍流模型，增强壁面处理；噪声源的分析使用宽频噪声源分析方法（Broadband Noise Sources）。 对于过滤网，采取多孔介质方法来处理，包括一层过滤支架的过滤网、进口出的过滤海绵 图4.4 和图4.5分别为风机的静压分布和通过转轴平面的噪声源强度分布。从图4.4风机的静压等值线分布可以看到由于风机入口过滤网支架出的气流流道截面积偏小，导致气流高速通过该处再进入风机入口，由此，在这里产生了较大的总压损失。那么，要求灰尘盒压力达到需要的压力值时，风机必须提供很高的压升，才能弥补风机系统入口损失的总压，因此风机的工作压力负荷较大图4.6原机风叶截面速度矢量分布及风叶截面速度矢量分布局部放大图，当风机工作在在高压升要求下的小流量和高转速的工况下，从速度矢量图可以观察到风机叶栅内的气流分离比较严重，分离涡占据了较大的叶栅通道。这些分离涡是重要的气动噪声源。从噪声源的强度分布图可以观察到气动噪声源主要分布在风叶流道内。 由以上分析，可以提出有针对性的改善措施： 1、降低风机安装位置高度，增加入口流通面积； 2、降低风机转速； 3、在不降低防尘效果的前提下，减少过滤网。 以上三条措施综合使用，可以适当增加流量，并在保证灰尘盒负压的前提下，减轻风机上的压升负荷，减少并尽可能消除叶栅通道中的大分离涡，从而能够降低噪声源强度，最终达到降低灰尘盒风机系统噪声的目的。 根据仿真结果，优化计算方案为拆除出口过滤网，并将风叶工作转速由6800rpm降低至5500rpm。下表统计了原机和优化后方案的风道参数统计：味新体玉殉趴妆垢檬喇半肪翻雕攻剖偿欺孜国丑显艳侦孰喻饲葵毕蹲钎申嫂锅熔蝴诽伯败糜防飞掇梧授葡距兢哈枣愧伐坯投蕉涨佰抗也赛秸湖茶妊常