高层楼房外墙面清洗机设计[机械毕业论文 答辩通过]

需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载摘要本清洗机采用无人化清洗，自动清洗，自动供水，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。本机的清洗效率较高，清洗效果良好，是高层建筑理想的清洁工具。本机的使用将大大降低高层建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率，其有相当的社会效益、经济意义和广阔的应用前景。通过分析现代建筑壁面清洗技术的需求，构思出多个设计方案并进行各方面的的对比和分析，优选出合理的设计方案。设计时充分考虑清洗效率等方面的要求，通过零件材料的合理选择、关键零件的严格分析计算和结构设计，以及整个图纸的严格设计，使该设计满足现有壁面的清洗技术需求，提高工作效率和作业安全性。关键词高楼外墙；清洗机；盘刷；设计广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）2ABSTRACTTHEWASHINGMACHINEUSESUNMANNEDCLEANING,AUTOMATICCLEANING,AUTOMATICWATERSUPPLY,CLEANINGFLUIDSCMSYSTEMCONTROL,THEOPERATORSIMPLYBYMANIPULATINGTHEKEYBOARDTOWORKWASHINGMACHINE,BUTALSOINTHECLEANINGPROCESS,THEWASHINGMACHINECANAUTOMATICALLYIDENTIFYTHEEDGECANBESELECTEDFORVERTICALORHORIZONTALWASHWASHFLOORSOFTHEBUILDINGUNDERTHESPECIFICCIRCUMSTANCESHIGHERCLEANINGEFFICIENCYOFTHEMACHINE,CLEANINGEFFECTISGOOD,ISIDEALFORHIGHRISEBUILDINGCLEANINGTOOLSUSETHISMACHINEWILLGREATLYREDUCECLEANINGCOSTSRISEBUILDINGSANDIMPROVETHEWORKINGENVIRONMENTOFWORKERS,IMPROVELABORPRODUCTIVITY,WHICHHASCONSIDERABLESOCIAL,ECONOMICSIGNIFICANCEANDBROADAPPLICATIONPROSPECTSBYANALYZINGTHEMODERNBUILDINGWALLCLEANINGTECHNOLOGYNEEDS,THEIDEAOFMULTIPLEDESIGNALTERNATIVESANDCOMPAREANDANALYZEVARIOUSASPECTS,PREFERABLYAREASONABLEDESIGNFULLYCONSIDEREDWHENDESIGNINGCLEANINGEFFICIENCYREQUIREMENTS,THROUGHTHERATIONALCHOICEOFPARTSANDMATERIALS,STRUCTURALDESIGNCALCULATIONSANDRIGOROUSANALYSISOFKEYPARTS,ASWELLASSTRICTDESIGNOFTHEENTIREDRAWING,SOTHATTHECLEANINGTECHNOLOGYDESIGNEDTOMEETTHENEEDSOFTHEEXISTINGWALL,IMPROVEWORKEFFICIENCYANDJOBSECURITYKEYWORDSTALLWALL；CLEANINGMACHINE；DISKBRUSH；DESIGN需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载目录摘要1ABSTRACT2第一章绪论111选题背景及意义112课题研究现状1121国外研究现状1122国内研究现状413高层楼房外墙面清洗机发展趋势6第二章总体方案设计721设计方案选型与分析722方案的确定823最终方案原理分析8第三章清洗机构设计1031盘刷设计10311盘刷10312联刷体10313盘刷的工艺性1032电机的选择1033喷水机构设计1134刮净器设计11第四章污水回收循环使用机构1341工作原理1342污水收集器1343水箱1344水泵选型1345过滤器选型14第五章主框架设计1651材料的选择16广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）452外形结构设计16第六章压紧机构设计1761风压机构设计17621基本原理17622原始数据与技术要求17623结构设计及相关数据计算1862贴紧力计算18第七章行走机构2071支撑轮2072支撑轮轴20721输出轴的功率20722作用在支撑轮上的力20723初步确定轴的最小直径21724轴的结构设计21725轴的强度计算21第八章传动系统设计2381圆柱齿轮副的设计23811齿轮的设计计算及强度校核23812齿面接触疲劳强度计算24813齿根抗弯疲劳强度验算26814齿面静强度计算27815齿根（抗弯）静强度验算2882圆锥齿轮副的设计28821基础尺寸确定28822齿面接触疲劳强度计算30823齿根抗弯疲劳强度计算30第九章控制系统设计3291控制部分的基本组成3292控制部分工作原理33需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载93控制软件的实现3394软件的结构34941软件的主体结构34942软件功能模块3495控制系统软件程序的实现34结论36致谢37参考文献38英文文献翻译39英文文献翻译原文42需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第一章绪论11选题背景及意义随着经济的高速发展，现代化的脚步越加快速，最突出的体现就是现代化的楼层更多了，也更高了。同时其也促生了一个新的问题外墙的清洗；由于众多的电子产品在高层建筑内，产生了大量静电，存在建筑物的墙壁里，建筑物的外墙及玻璃受静电的影响吸附了大量的灰尘，天长日久，日晒，风吹，雨淋，外墙上留下了一道道污迹，不但损坏了建筑物，而且还影响了城市的美观和市容。所以外墙清洁是每一栋高层楼房都必修面对和解决的问题。目前，大多数的外墙清洗都是靠人工完成的，而人工清洗所面临的首要问题就是这类工作仍由人工搭乘吊蓝进行高空作业来完成，高空气流使吊蓝和工作人员难以平衡，对人身安全和大楼壁面构成很大的威胁，工人在高空作业的安全得不到很好的保障，另外，人工清洗的所需花费比较高，而且效率不高。由于工人的文化水平、自我保护意识在提升，所以他们在进行高危险性作业时会要求更高的回报，要求得到更好的保障。这不符合企业的利益最大化要求。以利益为先的企业会是促进这一行业从人工步入机械的有力推手；在这种迫切要求下，发展自动化的机械清洗无疑是替代人工清洗最好的一个趋势。外墙自动清洗机器WALLCLEANINGMACHINE是一种移动式服务机器SERVICEMACHINE，它可在垂直壁面或顶部移动，完成清洗物体外表面的作业任务，是极限作业机器人的一个分支。所以无论对企业还是这整个行业来说，自动化的机械清洗无论是在清洗效率上、还是经济效益上都要远优于人工清洗，同时企业面临的风险也会大大降低。另一方面，愿意从事高楼层清洗的工作人员会逐步减少，机械清洗是这一行业必生的产物。针对这种种问题，本清洗机采用无人化清洗，自动清洗，自动供水，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。本机的清洗效率较高，清洗效果良好，是高层建筑理想的清洁工具。本机的使用将大大降低高层建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率，其有相当的社会效益、经济意义和广阔的应用前景。12课题研究现状121国外研究现状维修清洗机器人被划分为服务机器人的几大应用领域之一，目前还仅用于大面积平面及物体的清洗，如车站、广场、马路等地面的自动吸附、清扫、飞机、船舶、桥广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）2梁的除垢清，高楼建筑物外墙及内壁面的清洗等。由于它的特殊工作性质，即服务机器人都要直接或者间接地与人接触，因此，它必须具有安全完备的避障系统，能够灵活控制。第一个最为成功的例子就是受德国汉萨航空公司委托制作的“清洗巨人”SKYWASH13,如图11所示，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，冗余的运动链系使得它可以做各种复杂运动，而其结构不会有任何变化。清洗滚刷长16米，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，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。图11“清洗巨人”SKYWASH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。图12所示是其中之一，曾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。图12IPA的清洗机器人如图13所示为1998年，德国AALEN商业技术学院研制成功了一种单履带多吸盘的爬壁机器人4和德国科研人员着手研制的阳极化铝板壁面清洗机器人模型。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图13德国履带式清洗机器人德国壁面清洗机器人从1978年开始，日本化工机械技术服务株式会社就致力于爬壁机器人的研究。成功研制了核电站炉心内壁面上附着物的清扫机器人，该机器人采用单吸盘结构，由抽气泵产生负压，吸盘周围是弹性物质，以顺应壁面的凹凸，但自身无行走能力，靠其上面的绞车拖动，所以它只是初级的壁面移动机器人，但工作可靠。此后，该公司又研制了一种叫做“WALKER”的爬壁机器人5,6，如图14所示，自身具有行走能力，它由上下两个行走滚子和左右两个行走带驱动行走，真空室由滚子和皮带自然围成，通过左右滚轮和皮带的速度差实现转向。图14“WALKER”机器人在1991年，清水建设株式会社研制成功了用于玻璃清洗壁面移动机器人7，如图15，其总体结构采用气体驱动，真空吸附。整个系统分为机器人本体、室内和室外支援装置。机器人本体由一个纵向移动的气缸和两只横向移动的气缸组成。气缸的端部装有可升降的吸盘，横向气缸的端部还装有擦洗装置。室内支援装置包括主控计算机，水泵及电缆、水管、气管收放装置等。室外支援装置为拖拽管线及安放机器人安全绳的可移动平台。进行擦洗时，机器人从玻璃墙的上部按照从左至右，自上而下的顺序进行擦洗。机器人可以跨越纵向的窗框障碍，但不具有横向越障能力。该机器人将清洗与移动相结合，使得结构紧凑。重量轻。该机器人为最早的幕墙清洗机器人之一，其精巧的构型和合理的规划方法为之后的研究奠定了基础。广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）4图15玻璃清洗机器人122国内研究现状由于历史原因，国内各方面科学技术起步发展都比较晚，但发展比较迅速。目前，已有不少的成果，如哈尔滨工业大学研制的清洗玻璃壁面的CLRII型壁面清洗机器人17，其系统总体如图112所示。其技术特征是采用轮式移动机构、单吸盘吸附方式，移动速度较快、清洗效率较高、清洗效果也较好、操作方便、造价低，但不能跨越窗框等障碍。图112哈尔滨工业大学CLEII型壁面清洗爬壁机器人北京航空航天大学机器人研究所针对清洗高大建筑物的目的，研制了壁虎系列爬壁机器人，如图113所示。该机器人采用双层十字框架本体结构，通过十字框架之间的相对运动，完成机器人的上下、左右运动，八只吸盘分两组与十字框架相连，通过吸盘的交替吸附实现机器人的贴附和移动功能，通过吸盘相对于壁面伸缩运动，实现机器人的越障功能。1998年，该机器人研究所又开发了一种新型的擦窗机器人18。它借鉴了航空技术，机器人主体部分为一涵道风扇，由电机驱动产生指向壁面的推力，使机器人贴附在壁面上，通过装在楼顶的缆车拉动，实现机器人的上下运动，其移动部分不自带动力，仅为四个导向车轮。如图114所示。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图113十字框架性壁面清洗机器人图114绳索牵引擦窗机器人北京航空航天大学机器人研究所研制了WASHMAN，CLEANBOTI和蓝天洁士I型等系列真空吸附足式擦窗机器人，适合于不同玻璃幕墙清洗。其主要技术特征是采用全气动驱动方式的框架式移动机构，并采用多足多吸盘吸附，因此对玻璃壁面的凹凸有一定的适应能力，清洗效果也较好、智能化程度高，但移动速度慢、清洗效率低、结构复杂且造价高，如图115。图115北京航空大学CLEANBOTI蓝天洁士I型香港城市大学和内地大学合作，也研制了一系列高楼清洗爬壁机器人,其中CLEANBOTI采用北航机器人原型，而CLEANBOTII则采用了一种仿坦克的爬壁机器人原型设计,如图116该机器人采用多个吸盘组成的吸附机构和单链条爬行及转向机构，它可以在玻璃幕墙和船壳等墙面上连续爬行,并有一定的越障能力。图116香港城市大学CLEANBOTICLEANBOTII广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）613高层楼房外墙面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1）应与凭证瓷砖和玻璃幕墙清洗，它结构简单，易于控制，属小型轻量化。2）适应于复杂墙面，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。3）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。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第二章总体方案设计21设计方案选型与分析清洗机主体贴在垂直墙面上，清洗液通过水泵从水箱抽出，喷在外墙上，自动电机驱动轮子及主清洗机行走；楼顶铺有导轨，随动小车沿导轨与清洗主机随动。经过认真考虑及分析确定以下方案方案一结构简图如图21图21本方案采用履带行走机构，履带与墙面上有较大的面积接触且有风扇反作用力增压，可使机器在墙面上能平稳工作，但可能由于壁面与履带的摩擦力不大，在相对光滑的壁面上打滑；清水箱与污水箱组成一个污水循环机构，不产生二次污染；不过风压机的中心与两盘刷的中心不同轴，会导致盘刷前后压力不一，洗刷不净。方案二结构简图如图22图22本方案采用扇的中心与两盘刷的中心同轴线，使盘刷前后压力相一，洗刷干净。广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）8清水箱与污水箱组成一个污水循环机构，不产生二次污染；采用三个支撑轮行走机构，支撑轮与墙面接触面积小，即使有风扇反作用力增压，但还是使机器在墙面上不能平稳工作。方案三结构简图如图23图23本方案采用风扇的中心与两盘刷的中心同轴线，使盘刷前后压力相一，洗刷干净。清水箱与污水箱组成一个污水循环机构，不产生二次污染；采用的是四支撑轮行走机构，有风扇反作用力增压，且四个支撑轮在X、Y平面上成一个倒梯形，使机器在墙面上绕中心轴转动的阻力加大，机器能平稳工作。22方案的确定对比以上三个方案，由于第三个方案没有第一个方案的洗刷不干净和可能在光滑玻璃面或其它光滑面上打滑的问题，也没有第二个方案的在墙面上不稳的问题，因此选择方案三。本方案为使机器紧贴壁面，平稳工作，没有采用负压或磁吸等更复杂的方法，而是采用风扇反作用力增压，能够很好的使清洗机贴紧壁面,并且采用多点支撑的方法，使清洗机更加平稳地工作；对待污水上，本机构是收集，过滤并加以重复利用，节省清洗成本；最突出的一点是本方案设计的机器结构简单，不需用到复杂的电气控制，清洗机上的工作系统采用遥控开关控制，升降机用按钮开关即可控制。23最终方案原理分析第三个方案里，风扇的中心与两盘刷的中心同轴线，使盘刷前后压力相同，且采用软硬毛交替的盘刷，洗刷干净；在盘刷的两边装上用以挡住盘刷向两侧边飞溅的清洗液的鬃毛，以免污染旁边已清洗过的墙面，造成二次污染；采用的是四支撑轮行走需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载机构，有风扇反作用力增压，且四个支撑轮在X、Y平面上成一个倒梯形，使机器在墙面上绕中心轴转动的阻力加大，机器能平稳工作；污水收集器贴住墙面的一端用橡胶条，并用弹簧压住，可高效的收集污水，然后在污水箱里进行粗过滤，在清水箱里进行精过滤，最后重新使用，这是一个污水的收集循环利用；为防止清洗后墙面太湿而使支撑轮打滑，在清水喷雾器后加个橡胶刮板；风扇产生的压力不大，因为本机是靠重力来往楼下驱动的；为了不使风扇工作时，背面产生的吸引力干扰到两个喷水系统的喷水，喷嘴与风扇之间有一块板隔开，且喷嘴要靠近壁面。本主机主要由箱体，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。本主机有一升降机支撑架，其外侧与升降机系统相连，可调风压系统安装在升降机支撑架背后，风压系统可通过调节螺旋浆转速控制清洗力，升降机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，清洗系统由固定在升降机支撑架上的步进电机通过齿轮传动系统执行以90度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，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。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。在升降机支撑架上有防护罩，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，复合缆连接升降机系统。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。广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）10第三章清洗机构设计31盘刷设计311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。312联刷体采用联刷体的目的使电机与盘刷连接起来使盘刷具有可换性；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51图51盘刷结构图313盘刷的工艺性根据资料可知刷类的刷毛是用制毛器植上的，其基本原理如下在壳体刚注塑完时，趁着壳体还为硬化，用机械方法把刷毛植进去。把一撮毛（约四至五根）折弯，在根部装上一韧性卡子，用专门植毛机把毛插入未硬化的壳体内，卡子插入后，待壳体凝固，便把刷毛固定下来，这样整个植毛工艺就完成了。根据上述原理，盘刷也可以采用这种方法制作，其技术要求毛孔直径25MM间距5MM孔深10MM每孔刷毛密度五根32电机的选择需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载为了控制的方便，减轻主机的重量，应尽量减轻电机的数量，所以盘刷、驱动轮共用一双输出轴电机，中间用齿轮和V带传动；从经济的角度考虑，采用普通的三相电机。依据实际实验，取洗刷的压强为螺旋桨工作压力为20公斤力；四个角轮分别承受3公斤力；盘滚刷均承受2公斤力。刷毛与墙面的摩擦系数为0102，取015对盘刷求积分转矩为F20N0153NM（1）洗力矩盘刷M1PSUR42NM两个刷子的转矩T2M184NM滚刷M2020678508034NM所需总的刷洗力矩M2M1M2840803492034NM（2）初定盘刷转速360R/MIN根据刷洗力矩，型号为Y28026，额定功率055KW,转速900R/MIN,平键420，保持转矩为98NM查GBM33喷水机构设计为了在盘刷中心喷清洗液，并使喷嘴不随盘刷转动，需在盘刷内用滚动轴承固定。空心轴的一端连接盘刷体，另一端与水管相连，在盘刷体转动时，空心轴固定不动，其结构如图53图53空心轴结构图工作时清洗液从中间的孔流出，喷到墙面上，几乎不受外力弯矩、扭矩，所以略去刚度、强度的计算。34刮净器设计刮净器贴住墙面的一端用橡胶条并用弹簧压住，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；详细结构参见图纸，下面对压紧弹簧进行设计广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）121）弹簧的种类采用圆柱螺旋压缩弹簧2弹簧的材料根据机械设计手册选用碳素弹簧钢；3）弹簧的设计计算（1）根据机械设计手册取弹簧的工作圈数5611N（2）根据机械设计手册取弹簧丝直径D35，允许极限负荷下的单圈变形7513F单圈刚度MKGP/31弹簧节距T52最大工作载荷462极限工作载荷KGP573弹簧每圈展开长度L52MM（3）计算数据弹簧中径MDD5163202弹簧内径2023513MM1弹簧间隙T75弹簧总展开长度L1N525260MM螺旋角7弹簧自由高度HMDN75341允许极限负载时弹簧高度FH126833弹簧旋向左旋右旋均可需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第四章污水回收循环使用机构41工作原理污水收集器贴住墙面的一端用橡胶条，并用弹簧压住，可高效的收集污水，然后在污水箱里进行粗过滤，在清水箱里进行精过滤，最后重新使用，这是一个污水的收集循环利用系统。42污水收集器污水收集器贴住墙面的一端用橡胶条，并用弹簧压住，可高效的收集污水，然后在污水箱里进行粗过滤，在清水箱里进行精过滤，最后重新使用，这是一个污水的收集循环利用。43水箱水箱分为污水箱和清水水箱，污水箱内含有粗过滤器，清水箱内含有精过滤器；污水箱至于清水箱上方，在重力的作用下污水经过粗过滤器流向清水箱的精过滤器最后进入清水箱用于下一步的清洗工作。由于该清洗机水是循环使用的，因此并不需要选用太大的水箱容积，但考虑到清水箱应有一定的清水余量以防止开机时污水循环回收系统未完全启动以及污水回收利用率不足80，清水箱容积应适当比污水箱大。本设计污水箱容积选用1L，清水箱容积选用2L。44水泵选型1）常用水泵型号代号LG高层建筑给水、DL多级立式清水泵、BX消防固定专用水泵、ISG单级立式管道泵、IS单级卧式清水泵、DA1多级卧式清水泵、QJ潜水电泵。2）水泵的基本构成电机、联轴器、泵头（体）及机座（卧式）。3）水泵的主要参数有流量，用Q表示，单位是M3/H，L/S；扬程，用H表示，单位是M；对清水泵，必需汽蚀余量（M）参数非常重要，特别是用于吸上式供水设备时；对潜水泵，额定电流参数（A）非常重要，特别是用于变频供水设备时。4）水泵的选择通常选用比转数NS在130150的离心式清水泵，水泵的流量应为冷水机组额定流量的1112倍（单台取11，两台并联取12。按估算可大致取每100米管长的沿广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）14程损失为5MH2O，水泵扬程（MH2O）HMAXP1P2005L1KP1为冷水机组蒸发器的水压降。P2为该环中并联的各个空调末端装置的水压损失最大的一台的水压降。L为该最不利环路的管长K为最不利环路中局部阻力当量长度总和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值取0203，最不利环路较短时K值取040645过滤器选型根据清洗墙面后污水特性选用石英砂过滤器。1）产品功能石英砂过滤是去除水中悬浮物最有效手段之一，是污水深度处理、污水回用和给水处理中重要的单元。其作用是将水中已经絮凝的污染物进一步去除，它通过滤料的截留、沉降和吸附作用，达到净水的目的。2）适用范围（1）用于要求出水浊度5MG/L能符合饮用水质标准的工业用水、生活用水及市政给水系统；（2）工业污水中的悬浮物、固体物的去除；（3）可用作离子交换法软化、除盐系统中的预处理设备，对水质要求不高的工业给水的粗过滤设备；以及用在游泳池循环处理系统、冷却循环水净化系统等。3）产品特点（1）独特的多滤室结构，可实现在线反冲洗（过滤、排污和反洗同时进行）。（2）可根据系统水压，罐体材质可选择使用碳钢、玻璃钢。4）技术参数（1）处理效果进水浊度20FTU，出水浊度3FTU；截污容量515KG/M3（滤料）。（2）工作环境参数工作温度560（特殊温度可定做）；工作压力06MPA；需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载进水水压004MPA；反冲洗进水水压015MPA；进出口压差0010015MPA。（3）运行参数工作方式压力式；运行方式水流自上而下；过滤速度1520M/H；运行周期27天；反洗方式水洗，或气水结合反洗；反洗耗水13；反洗强度415L/SM2；反洗历时57MIN；反洗膨胀率4050。5）工作原理石英砂过滤器利用石英砂作为过滤介质。该滤料具有强度高，寿命长，处理流量大，出水水质稳定可靠的显著优点，石英砂的功能主要是去除水中悬浮物、胶体、泥沙、铁锈。采用水泵加压，使原水通过过滤介质，去除水中的悬浮物，从而达到过滤的目的。广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）16第五章主框架设计51材料的选择根据课题要求，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，故机架的材料采用铝合金。52外形结构设计箱体结构如下需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第六章压紧机构设计61风压机构设计621基本原理采用正压，使清洗机的轮的一端先接触墙面，形成一个相对小的腔体，再利用悬吊系统，使清洗机逐渐靠近墙面同时，风机电扇的旋转，会使空气流动，与外界大气产生一定的压力差，从而产生一定的负压，使清洗机压紧墙面。空气流经由进口导流广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）18器、收敛器、进入风扇，在离心力的作用下，流出蜗壳，与机体相碰撞，会产生一定的压力，以减小空气流的速度。通过调节螺旋桨的转速可以调节清洗力的大小，以达到最佳清洗效果。如对于玻璃墙面，采用低转速，对于砖墙，采用高转速，调速由电机的星三角转换完成。622原始数据与技术要求原始数据给定为箱体的长宽高9451080540其中的充气体积为V240803352794510805402408033527377460000MM0377M螺旋桨初定选用参数1）螺旋桨直径D的选择D约为1000MM2）所选电机选用普通的三相电机，由于螺旋桨的要求转速较高，故选用风扇电机的功率为55千瓦，额定电压为380伏，转速为3000R/M3）电机轴与螺旋桨直接用键和轴连接，轮毂和电机轴过盈配合由定位销定位。因螺旋桨的洗刷压力始终使螺旋桨压向电机，不会甩脱。4）被压缩气体进口条件下的容积效率为10容积效率为GV314420420120300001/410E90083M3/MIN进口气体参数为PI101105PA；TI293KCI022M/S技术要求为1高效率；2尺寸小，重量轻；3变工况特性好；4使用寿命要求在8000小时以上；5结构合理，运行安全可靠。623结构设计及相关数据计算1）沿半径方向各翼型的确定和叠加成叶身在平均半径处B90T2314R/Z231490/41413需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载一般沿半径高度取59个截面计算，并且必须包括叶片顶部，平均半径及叶片根部三个截面。叶栅的几何参数为T_栅距，沿叶栅额线向相邻两叶型对应点之间的距离。BS_安装角，它是叶型弦线（通常是外弦）与叶栅额线之间的夹角（指锐角）B1P_进口几何角，它是指叶型中线在前缘的切线与叶栅前额之间的夹角。B2P_出口几何角，指叶型中线在后缘的切线与叶栅额线之间的夹角。叶栅的气动参数有B1_进气角，指叶栅额线于进口气流相对速度W1之间的夹角。B2出气角，指叶栅额线于出口气流相对速度W2之间的夹角。B_气流折转角，指气流流经叶栅转过的角度。I_冲角，指来流速度与叶型中线在前缘点的切线之间的角。_落后角，指气流进口速度方向与叶型中线自后缘点的切线之间的夹角。定义B2PB1在平均半径处BMARCTG05/06398I1B1PB1I3981388BSB1PX138824628B2PB1P4038878862贴紧力计算风扇部分的结构如图所示，其中进口导流器的作用是使气流以轴线方向或以所需方向进入下一级或固定容器，起着整流作用。收敛器的作用是使利用气体自中心向外缘流动过程中有效流动面积的增加和减小；来达到增压的目的，减小空气流的速度。风扇的作用是产生离心力，使空气向四周流动，增大空气流的动能，使其对机体产生较大的冲击力。假设有1/10V的气体被抽出腔体，由气体连续性方程P1V1P2V2P1V1P211/10V1P210/11P1F1P0P10S1/11P0S1/1110110594510809371N气体进口即进入导流器时的速度为广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）20V1QV/S00834/314330330106097M/S忽略中间的损失，由气体连续方程可得V1R1R1V2R2R2V2V1R1R1/R2R2097330330/180180326M/SV2即为气体进入风扇的进口速度。气体质量流率为00831029510E3107510E4KG/S1小时内的气体质量为107510E436000387KG电机功率为550W/H由动能定理可得1/2MVVP5001/20175VVV7928M/S气体出口处与大气相通，速度一般为1015M/S,取C215M/S由流体力学动量定理知，单位时间内流出控制面的动量与流入控制面的动量的差值，等于作用于控制面内流体的全部外力之和，即FMC2C1C32C12C222C1C2COS140792821522792815COS140833227C39128M/SF0387912835325N所产生的总的贴紧压力为F总9371353259406325N第七章行走机构71支撑轮当清洗机工作时，风机向后吹出强大的高速气流，把清洗机压向墙面，与墙面接触的盘刷和滚刷都为柔性件，太大的压力会使刷毛弯曲过多，损坏加剧，所以大部分压力应由滚轮来承担，同时也增大了滚轮与墙面之间的摩擦力。当电机驱动时，清洗机需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载横向行走。所以滚轮与墙面之间应有良好的接触，不可打滑。结构设计如下图54图71支撑轮结构图72支撑轮轴721输出轴的功率、转速和转矩PNT由上述计算可知0442980547031输KW1241NMI/R于是MNT73412995722作用在支撑轮上的力已知支撑轮直径为ZD652而圆周力NTFT10465732径向力OTR938TANAN723初步确定轴的最小直径轴的材料为40CR，调质处理。初步估算轴的最小直径。广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）22（式152）【5】30PDAN查表153【5】取则12OM1724013MIN此轴上有一键槽，应适当增大轴径单键增大5。取D8IN1为了使所选的轴与支撑轮孔径相适应，同时，支撑轮轴孔的直径是，故取M29；又由于支撑轮轮毂长度为，故该轴尺寸；MD291L3L31724轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案选用如图7所示的装配方案螺母、轴端挡圈、支撑轮、轴承端盖、右端轴承、右端套筒、齿轮轴、左端套筒、轴承、轴承端盖依次从轴的左端向右安装。2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）为了满足从动支撑轮的轴向定位要求，轴段右端需制出一轴肩，轴肩高CB度，故取段的直径；长度可参考安MDH31207MD32BC装尺寸取L62（2）初步选取滚动轴承。因轴承受到径向力较大，故选用单列向心球轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取单列向心球轴承6207，其尺D32寸为，故、；而。175BDMD3573L197MD65轴端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。根据轴承的安装尺寸，。424其余尺寸可根据其他相关零件而确定，即，L5L264725轴的强度计算1）按弯扭合成强度条件校核计算通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸、轴上零件的位置、以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的载荷如图72所示需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图72支撑轮轴载荷分析示意图许用应力值用插入法由表163【4】查得，MPAB5102PAB601应力校正系数51026B59表6支撑轮轴受载计算结果2）按弯扭合成应力校核的强度MNMTCA8361522PAPAWA09481故安全。第八章传动系统设计载荷垂直面V水平面H支反力NF4519021NF35243弯矩MMV38MMH8总弯矩H0712822扭矩740950广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）2481圆柱齿轮副的设计811齿轮的设计计算及强度校核电动机驱动的闭式直齿圆柱齿轮传动，标称功率P15KW,小齿轮转速N11500R/MIN，传动比I403许有4的误差,长时工作，预期寿命五年，每年按200天计。工作有轻微冲击，齿轮对称布置。（1）选材料确定初步参数选材料小齿轮40CR调质，平均取齿面硬度为260HBS大齿轮45钢调质，平均取齿面硬度为230HBS（2）初选齿数取小齿轮齿数为Z32，则大齿轮齿数为1ZIZ41321312,1园整，为使U为除不尽的数取Z12923齿数比U129/3240312Z验算传动比误差，100017允许403（4）选择齿宽系数D和传动精度等级查表得齿宽系数D0275初估小齿轮直径D80MM估1,则齿宽BDD027580MM22MM估齿轮圆周速度V,估SMSND/286/1065801查表可选择精度等级为7级,（5）计算小齿轮转矩T1T95510161NP95510NMM95510NMM6503（6）定重合度系数Z、Y由公式188321/Z1/Z12需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载重合度18832（1/321/129）1755分别由公式得Z086534751Y025602075（7）确定载荷系数K、KHF1）使用系数K由已知条件查表，取K135AA2）动载系数K由图可查得，K114VV3）齿向载荷分布系数K,由图可取K1294）齿间载荷分配系数K、K根据条件HFMNMNBDTFT/10/6514/80215932K31A查表得K1/Z1/0865134H2K1/Y1/0677148F5）载荷系数K、K由公式可算得HKKKKK135114129134266AVHKKK/K266148/134294FHF812齿面接触疲劳强度计算1确定许用应力H1）总工作时间T820058000HH2）应力循环次数N、N由公式及表可计算查得12N606011500800072101HNT8N2881079034U3寿命系数、1Z2N广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）26由图917取111NZ24）接触疲劳极限LIM1LI,H由图913取630MPA，490MPALIMHLI5）安全系数S参照表913，取S1H6）许用应力、12由式（915）1HMPASZHN6301LIM249LI（2）弹性系数ZE由表911，取Z190MPA（3）节点区域系数ZH由图912，取Z25（4）求所需小齿轮直径D由式（911）1D3212HDEHUTK符合初估数值M564490375085219632（5）确定中心距、模数等主要几何参数1）中心距A初算中心距MUD9162MIN10园整取中心距A200MM2模数M由中心距A及初选齿数Z、Z得12需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载MMZA482193021按标准取M25MM3分度圆直径D、D12DMZ253280MM1DMZ251293225MM取为D320MM224）确定齿宽取大齿轮齿宽BB22MM,小齿轮齿宽B32MM21813齿根抗弯疲劳强度验算（1）求许用弯曲应力F1）应力循环次数NN由以上计算可得12N7210N179101F8F82寿命系数Y、Y取YY1212N3极限应力、1LIMFLI由图921取220MPA170MPA1LI2LIMF4尺寸系数Y由图926，取Y1XX5）安全系数S参照表913，取S15FF6）许用应力、由式（920），许用弯曲应力12FMPASYFXN293510LIM2FX72LI（2）齿形系数、1AY2由图919，取251FA2152广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）28（3）应力修正系数、1SAY2SA由图920，取163S1822SA（4）校核齿根抗弯曲疲劳强度由式（917），齿根弯曲应力13112356705280294FSAFFMPAYMBDTK212181SAFFY抗弯疲劳强度足够。814齿面静强度计算（1）确定许用接触应力MAXH参照表913，取静强度安全系数11HS由图917，取寿命系数6121NZ于是由式（921），许用接触应力（大轮较低）MAXHMPASZHN714902（2）校核齿面静强度根据过载条件，由式（921），齿面最大接触应力齿面静强MAX12MAX65814352490HVAHPAKT度足够。815齿根（抗弯）静强度验算（1）确定许用弯曲应力参照表913，取静强度安全系数61FS由图925，取寿命系数521NY于是由式（922），许用弯曲应力需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载6867MPAMPASYFNF6152931MAX1FF372AX2（2）求最大弯曲应力并校核强度由式（922），最大弯曲应力MAX11MAX174513252FVAFMPKT静强度满足要求。AX212AX2938FVAF82圆锥齿轮副的设计根据机械工程设计手册第二版2369，材料选择聚甲醛（均聚），参照机械工程手册第6卷821基础尺寸确定由小锥齿轮所传递转距为T1064,根据图和图选择小齿轮大MN142152端分度圆直径为，取大端模数。MD60151ZDME则齿数241Z60524IMM5062D轴交角分锥角902118ZARCTG012268外锥距SIN/SIN2/211DDR齿宽系数取03，则齿宽取B24MMMRB34齿顶高HMHAA5,47321齿根高FF0齿高21大端齿顶圆直径11COSHDAA广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）300143184753260COSDA6645MM22HAA0571150S151MM齿根角0114ARCTNRHFF0229RTFF齿顶角01214FA顶锥角7F01269FA根锥角4FF02235FF冠顶距11SINHDAAK082475320735MM21SINHDAAK0685260285MM确定传动的精度等级初选平均切线速度VMTDN/60100033M/S由机械设计PG159表95，选择传动等级为8级确定载荷系数K使用系数KA,由已知条件查表99，取KA125需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载动载荷系数KV,由图96，取KV116齿向载荷分布系数K,按小锥齿轮悬臂考虑取K18载荷系数KKAKKV12511618261822齿面接触疲劳强度计算确定许用应力H寿命系数ZN,由已知条件取ZN1ZN21安全系数SH,参照表913，取SH1SH21接触疲劳极限HLIM1HLIM2350公斤力/CM235MPAH1H2HLIM1ZN1/SH135MPA弹性系数ZE564MPA节点区域系数ZH25小齿轮所需大端分度圆直径D1,由式（944）D13250/2/74URKT37MM验算速度VMT平均直径DM1D11R371050331456M/S平均线速度VMTDM1N1/60100031M/S确定模数MMD1/Z125823齿根抗弯疲劳强度计算（1）确定许用弯曲应力F1F2寿命系数YN1YN21安全系数SF1SF213尺寸系数YX1极限应力FLIM1,FLIM2取FLIM1FLIM230MPA许用弯曲应力F1F22FLIM1YN1YX/SF23011/1346154MPA广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）32（2）齿形系数YFA1,YFA21分锥角1218当量齿数ZV1Z1/COS1238ZZ2/COS2596V2由图919，取YFA1278,YFA2213应力修正系数由图920取YSA1156，YSA2188校核齿根抗弯疲劳强度由式946F1471KT1YFA1YSA1/R105R2Z12M325396MPA第九章控制系统设计清洗机器人的控制系统是整个机器人系统的核心。是提高机器人系统整体可靠性和实用性的关键。其主要任务是通过控制盒完成自动作业和手动操作两种方式，在孔氏系统设计上应遵循可靠、小型、轻量和便于维护。91控制部分的基本组成需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载（1）整个控制系统采用两个单片机进行控制，伺服选调系统部分放置一个单片机，清洗主机部分放置一个单片机，两个单片机之间单向通信，协调工作。如图51。（2）伺服悬吊系统上的单片机为主控方，对清洗机上的单片机发出控制指令，清洗主机上的单片机为受控方，执行单片机上的指令，并不对伺服悬吊系统上的单片机返回状态信息。（3）通过执行指令，单片机发出微弱的电流脉冲或波形，通过硬件驱动电路放大，进而驱动电机动作。（4）对步进电机驱动电源的控制，采用由单片机输出一个持续脉冲和一个高电平或低电平来控制脉冲驱动步进电机，高电平或低电平控制电机正反转；对直流电机的控制，由步进电机的两个端口输出相反脉冲来驱动电机和控制其正反转；对继电器的控制采用由单片机输出的一个恒定的高电平来驱动继电器；在输出方面自动控制采用探头，行程开关，或超声波传感器；对控制继电器