家用掃地機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-3"\h\u21271摘要 3320161緒論 525971.1研究背景與意義 5222311.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 656691.3論文的主要研究?jī)?nèi)容 79341第二章家用掃地機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 780292.1設(shè)計(jì)要求 7237972.2掃地機(jī)器人 8311512.3掃地機(jī)器人外型設(shè)計(jì) 9170072.3.1圓形的掃地機(jī)器人 9279292.3.2三角形的掃地機(jī)器人 10310522.3.3D字形的掃地機(jī)器人 1180132.3.4最終掃地機(jī)器人外型設(shè)計(jì)的選取 12163632.3掃地機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 1238032.4掃地機(jī)器人吸塵機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 1555382.4.1吸口方式設(shè)計(jì) 15216902.4.2吸塵風(fēng)道設(shè)計(jì) 16211423家用掃地機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)的計(jì)算 16182473.1電動(dòng)機(jī)的選擇 17326013.2主動(dòng)輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 19127713.2.1計(jì)算總的傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 19293013.2.2傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 20238703.3主動(dòng)輪二級(jí)減速器直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 21238003.3.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 21150643.3.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 23289284家用掃地機(jī)器人關(guān)鍵零部件強(qiáng)度校核 26272294.1材料的選擇 26187434.2高速軸齒輪1、2齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 26124224.3低速軸齒輪3、4齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 282455維修與保養(yǎng) 2917315.1家用掃地機(jī)器人的維修 29126675.2家用掃地機(jī)器人的保養(yǎng) 3222682致謝 346745參考文獻(xiàn) 35全套設(shè)計(jì)加QQ11970985或197216396摘要隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，服務(wù)類機(jī)器人逐漸出現(xiàn)在市場(chǎng)，為人們的智能化生活提供了便利。掃地機(jī)器人作為一款智能家居，具備一定的人工智能化，能夠自主進(jìn)行清掃工作，為人們解放了雙手，提高了工作效率。同時(shí)掃地機(jī)器人作為一項(xiàng)重要智能化技術(shù)正在迅速變革，從簡(jiǎn)單的掃地、除灰等功能正在逐步擴(kuò)展，增加除菌、自動(dòng)充電、自動(dòng)規(guī)劃路線等更多智能化操作。因此設(shè)計(jì)一種合理的掃地機(jī)器人結(jié)構(gòu)具有重大研究意義。市場(chǎng)上的家用智能掃地機(jī)器人存在很多問(wèn)題如：越障差、吸力小、噪聲大等問(wèn)題，針對(duì)以上問(wèn)題，本文針對(duì)性的對(duì)目前家用掃地機(jī)器人的這些問(wèn)題做一些優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)吸塵風(fēng)道降低吸塵風(fēng)道阻抗，從而提升吸力。通過(guò)優(yōu)化風(fēng)道設(shè)計(jì)降低湍流而產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲。還通過(guò)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)外型和選擇動(dòng)力適合的電機(jī)等方式著手解決越障差和打掃不到位的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：掃地機(jī)器人，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，動(dòng)力計(jì)算SUMMARYWiththedevelopmentofmodernscienceandtechnology,servicerobotshavegraduallyappearedinthemarket,providingconvenienceforpeople'sintelligentlife.Asasmarthome,thesweepingrobothasacertaindegreeofartificialintelligence,whichcancarryoutcleaningworkindependently,freehandsforpeopleandimproveworkefficiency.Atthesametime,asanimportantintelligenttechnology,thesweepingrobotisrapidlychanging,andthefunctionssuchassimplesweepingandashremovalaregraduallyexpanding,addingmoreintelligentoperationssuchassterilization,automaticcharging,andautomaticrouteplanning.Therefore,thedesignofareasonablesweepingrobotstructureisofgreatresearchsignificance.Therearemanyproblemsinthemarketofhouseholdintelligentsweepingrobotssuchas:poorobstacles,smallsuction,largenoiseandotherissues,inviewoftheaboveproblems,thisarticleistargetedtothecurrenthouseholdsweepingrobottheseproblemstodosomeoptimizationdesign,throughareasonabledesignofthesuctionducttoreducethesuctionductimpedance,therebyimprovingthesuction.Reduceaerodynamicnoisefromturbulencebyoptimizingtheairductdesign.Wealsobegantosolvetheproblemofpoorobstaclecrossingandinadequatecleaningbydesigningareasonablestructuralappearanceandselectingamotorwiththerightpower.Keywords:sweepingrobot,structuraldesign,powercalculation1緒論1.1研究背景與意義智能家居是人們居住的又一次全新的革命。在中國(guó)，科學(xué)技術(shù)和信息化從智能工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)入智慧住宅，并進(jìn)而走入每家每戶?，F(xiàn)代社會(huì)的家庭生活正以家庭自動(dòng)化所帶來(lái)的多元化資訊和安全、舒適、便利的生活環(huán)境，作為一個(gè)理想的目標(biāo)來(lái)追求。當(dāng)前,掃地機(jī)器人已形成了在服務(wù)機(jī)器人范疇里商業(yè)化程度較為完善的一種,并受到了全球各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家以及全球機(jī)器人企業(yè)的廣泛關(guān)注。由于最新科技的引進(jìn),掃地機(jī)器人開始顯得更加智能。盡管中國(guó)國(guó)內(nèi)外科研單位和機(jī)械企業(yè)在掃地機(jī)器人研究方面已經(jīng)獲得了重要進(jìn)步，但是掃地機(jī)器人在以下的一些方面還需要進(jìn)一步取得進(jìn)步。降低成本:現(xiàn)在市面商場(chǎng)上較低端的機(jī)器人盡管廉價(jià)但用戶使用感受卻較差,存在如清潔效能低下、清潔的覆蓋范圍較小、無(wú)法大范圍跨地域的清掃等問(wèn)題,而中高端機(jī)器人則融合了大量的高新設(shè)備與領(lǐng)先科技,盡管清掃效率較高但售價(jià)相對(duì)昂貴,也不利于清掃類機(jī)器人的真正普及。設(shè)計(jì)一套完整的開發(fā)設(shè)計(jì)流程能夠大大降低掃地機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)成本，從而整體降低掃地機(jī)器人成本。功能多樣化：除了設(shè)計(jì)基本的吸塵結(jié)構(gòu)，還需要設(shè)計(jì)行走機(jī)構(gòu)、同時(shí)還需要設(shè)計(jì)存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。當(dāng)然家居清潔除了處理廢物以外,還必須綜合拖地功能。如掃地機(jī)器人能夠清理部分固態(tài)廢物,但碰到粘附在地面上的液體廢物則會(huì)越清越臟。而當(dāng)前的清掃機(jī)器人清理與拖地是兩個(gè)類型的清掃機(jī)器人，若融合清理與拖拉的功能，將會(huì)增加清掃機(jī)器人的應(yīng)用價(jià)值。壽命與強(qiáng)度必須滿足條件：對(duì)新設(shè)計(jì)的掃地機(jī)器人，必須選擇易損的零件件進(jìn)行強(qiáng)度與壽命校核，因?yàn)閱蝹€(gè)的零件損傷會(huì)影響整個(gè)機(jī)器的壽命，所以在對(duì)新設(shè)計(jì)好的掃地機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成以后就必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。確保所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和方案都符合使用壽命的要求。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代初期，美國(guó)的Winder企業(yè)與Denning企業(yè)共同制造了一種從地面上吸納灰塵的機(jī)器人“RoboScrub”，通過(guò)超聲檢查障礙，并具有激光引導(dǎo)系統(tǒng)。2002年，瑞典的Electrolux研制出掃地機(jī)器人“ElectroluxTrilobite”，但不能準(zhǔn)確檢測(cè)帶有尖角的障礙物，體積也過(guò)大無(wú)法清潔家具底部。二零零三年，美國(guó)紐約的iRobot有限公司開發(fā)出了掃地機(jī)器人“Roomba”，環(huán)境適應(yīng)能力、避障能力強(qiáng)，能快速完成清掃任務(wù)。松下研發(fā)出掃地機(jī)器人“Rulo”,能自動(dòng)判斷垃圾的大小，設(shè)計(jì)成三角形，提升了角落清理能力。三星公司還開發(fā)出掃地機(jī)器人“VC-RP30W”，依靠3D地圖定位，自動(dòng)識(shí)別生活垃圾。20世紀(jì)90年代,哈爾濱工業(yè)大學(xué)與香港大學(xué)聯(lián)合研發(fā)出了全方位的移動(dòng)清潔機(jī)器人，通過(guò)遙控和自主運(yùn)動(dòng)結(jié)合的方法，可以自行切換吸塵腔路，從而大大地提高了吸塵的工作效率。一九九九年,浙江大學(xué)成功研發(fā)出智能吸塵機(jī)器人，引入機(jī)器視覺(jué)與全局定位功能，提高清掃的效率。深圳市的由銀興智慧技術(shù)股份公司開發(fā)的智多星KV8保潔機(jī)器人，具有噪音小、吸附力強(qiáng)、使用方便、清潔效果顯著等特點(diǎn)?？莆炙顾M(jìn)的掃地機(jī)器人地寶，能進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航，自動(dòng)充電，具有低噪音，清掃全自動(dòng)，效率高特性。國(guó)產(chǎn)掃地機(jī)器人科技方面,小米集團(tuán)掃地機(jī)器人,還有江蘇科沃斯、江蘇地貝等企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù),已經(jīng)和歐美Roomba掃地機(jī)器人技術(shù)十分接近了,其產(chǎn)品科技中也包含了智能機(jī)器人自動(dòng)定向、智能機(jī)器人傳感、驅(qū)動(dòng)、路線規(guī)劃等專業(yè)科技,但同時(shí)還有很多其它的國(guó)產(chǎn)或自主掃地機(jī)技術(shù)不足,是國(guó)際市場(chǎng)的中低端客戶產(chǎn)品,勉強(qiáng)混進(jìn)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的中低端產(chǎn)品市場(chǎng),其一方面,這主要是因?yàn)橹袊?guó)本土的自動(dòng)化機(jī)器人等專業(yè)科技發(fā)展開始較外國(guó)晚了許多,而同時(shí),也因?yàn)槭懿簧俚胤较M(fèi)影響導(dǎo)致自主掃地機(jī)在中國(guó)國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)可度還不夠高?？莆炙箳叩貦C(jī)器人是賣的比較火的一款產(chǎn)品，科沃斯一直在家庭掃地自動(dòng)化機(jī)器人行業(yè)站領(lǐng)先地位，因?yàn)槟壳笆袌?chǎng)上平均每賣出的三臺(tái)家庭掃地自動(dòng)化機(jī)器人中就有兩臺(tái)是科沃斯的?？莆炙沟貙氁彩亲畛Ｓ玫募揖忧鍜咦詣?dòng)機(jī)器人,它主要應(yīng)用在家庭、辦公、及娛樂(lè)場(chǎng)所等其它一般人無(wú)法進(jìn)入的區(qū)域中,它也是一個(gè)集和了手動(dòng)清潔與零點(diǎn)五自動(dòng)化清潔功能為一體的地板清掃機(jī)器人,在整個(gè)清掃過(guò)程中一般情況下都不需要其他人的插手，具有定時(shí)清潔、手動(dòng)清理、延邊清潔、精掃等四個(gè)基本工作形式均可選擇?？莆炙箳叩貦C(jī)器人則通過(guò)使用蝸輪系統(tǒng)大大提高了清理的動(dòng)力,，從而使機(jī)器人清理房間時(shí)質(zhì)量更有保證,還具有了防撞防墜的功能和主動(dòng)充電功能。目前,已經(jīng)面世的產(chǎn)品有5系、6系、7系、甚至九系等各種產(chǎn)品,而地寶可工作于如地板、瓷磚、地板、短毛織地毯等的所有硬質(zhì)地板。1.3論文的主要研究?jī)?nèi)容通過(guò)查閱資料與相關(guān)設(shè)計(jì)書籍，編寫一套家用掃地機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，完成家用掃地機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、家用掃地機(jī)器人的電機(jī)選型、家用掃地機(jī)器人主動(dòng)輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算、并對(duì)家用掃地機(jī)器人中傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度進(jìn)行校核驗(yàn)證。通過(guò)整個(gè)一套設(shè)計(jì)思路確保家用掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)合理性與嚴(yán)謹(jǐn)性。最后輸出家用掃地機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書與相關(guān)的圖紙文檔。家用掃地機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求一般來(lái)說(shuō),在掃地機(jī)器人系統(tǒng)的本身機(jī)械構(gòu)造中,控制自由度和掃地機(jī)器人自身的機(jī)動(dòng)性能有著重要關(guān)系。當(dāng)掃地機(jī)器人本身的機(jī)器控制自由度相對(duì)比較多時(shí),掃地機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性就會(huì)更強(qiáng),同時(shí)運(yùn)動(dòng)能力也就更加靈敏,也因此人們可以更簡(jiǎn)單的控制掃地機(jī)器人到工作的區(qū)域。不過(guò),也并非自由度就越多越好,因?yàn)樽杂啥鹊奶岣?將會(huì)使得關(guān)節(jié)數(shù)量增多,也因此驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)械裝置數(shù)量也會(huì)增多,使得掃地機(jī)器人系統(tǒng)本身將會(huì)變得更加難操作。同時(shí),也因?yàn)閽叩貦C(jī)器人自身的機(jī)械結(jié)構(gòu)也將會(huì)同時(shí)變得比較復(fù)雜,以及不穩(wěn)定性因素的増多,也使得掃地機(jī)器人系統(tǒng)的整體安全性也將會(huì)降低。從引言中可以知道,本項(xiàng)目的應(yīng)用場(chǎng)景中對(duì)掃地機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的空間寬度存在著較大的要求,所以本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)目標(biāo)需要做到在滿足一定應(yīng)用前途的條件下,盡可能的減小容積、降低重量、增加工作穩(wěn)定性和節(jié)省能源。但同時(shí),也因?yàn)闇p小目標(biāo)所設(shè)計(jì)的家用掃地機(jī)器人平臺(tái)的體積會(huì)引起另外一種情況。由于在室內(nèi)環(huán)境下的垃圾廢物多是紙屑、灰塵等,所以對(duì)家用掃地機(jī)器人的垃圾箱體積有相應(yīng)的要求,這也將與上面提到的體積需求有所不同。為了平衡己的理論要求和現(xiàn)實(shí)要求,本文所選取的方法是"掃地機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)+垃圾存儲(chǔ)箱"的方法,當(dāng)完成工作后,家用掃地機(jī)器人所清理的廢棄物將通過(guò)管道和垃圾儲(chǔ)存箱內(nèi)所配備的吸風(fēng)機(jī)相連,并通過(guò)吸力將廢棄物聚集在垃圾儲(chǔ)存箱內(nèi)。同時(shí)由于家用掃地機(jī)器人在寬敞的房間內(nèi)運(yùn)行,因此家用掃地機(jī)器人對(duì)家具之間的室內(nèi)地面不斷的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和清掃，并將垃圾掃入吸塵腔內(nèi)，最后存儲(chǔ)在垃圾存儲(chǔ)箱內(nèi)。充分考慮到本課題研究中所開發(fā)機(jī)器人移動(dòng)場(chǎng)景的實(shí)際操作情況,對(duì)所開發(fā)機(jī)器人移動(dòng)場(chǎng)景的基本結(jié)構(gòu)方法給出了如下規(guī)定：能夠進(jìn)行最基本的平面運(yùn)動(dòng),包含直行、拐彎、零半徑拐彎、橫移等。機(jī)器結(jié)構(gòu),傳動(dòng)方式盡量簡(jiǎn)化,方便對(duì)其操作,并且有較大的穩(wěn)定性。擁有足夠的承載力,但需要留出足夠的空隙為機(jī)器人后期提升作預(yù)備。應(yīng)用場(chǎng)合廣泛,可在一般鋪裝道路上工作,在一些非鋪裝道路上也具備了一定的使用性能。家用掃地機(jī)器人工作行進(jìn)最大速度20m/min，掃地機(jī)器人整體重量不超過(guò)5kg，主體含輪裝配后高度10cm，大小半徑40–50cm傳動(dòng)部分要求二級(jí)減速器。2.2掃地機(jī)器人掃地機(jī)器人,又名手動(dòng)清掃器、智慧吸塵、機(jī)械人吸塵器等,為智慧家用電器的一類,可以使用相應(yīng)的人工智能,自主在室內(nèi)完成地面清掃工作。通常采用刷掃或者真空的方式,把地面垃圾率先吸引至自己的地面垃圾收納箱內(nèi),進(jìn)而進(jìn)行地板清潔功效。通常而言,即將完成清掃、吸塵、擦地勞動(dòng)的小型機(jī)器人,也統(tǒng)一歸為清掃自動(dòng)化機(jī)器人。掃地機(jī)器人最先在歐美市場(chǎng)開始售賣,但后來(lái)由于日本國(guó)內(nèi)對(duì)生活的提升,才逐漸走向國(guó)內(nèi)。掃地機(jī)器的機(jī)身一般都采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主機(jī),由圓盤型設(shè)計(jì)組成。并利用充滿電池運(yùn)轉(zhuǎn),控制方式主要是遙測(cè)器、以及主機(jī)上的操控板。一般是在能約定的時(shí)間預(yù)約清洗,自動(dòng)充電。前方有設(shè)置傳感器，能檢測(cè)障礙物，若遇到護(hù)欄或任何障礙物時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向等，可依每間據(jù)各個(gè)廠家設(shè)計(jì)，而走完全不一樣的道路，有設(shè)計(jì)清洗區(qū)域等。（部分較早期型號(hào)可能缺少部分功能）由于其簡(jiǎn)易使用的功能與方便，在現(xiàn)今已逐漸流行，作為普通辦公族或是現(xiàn)代家居的常用電器用品。智能機(jī)器科技在現(xiàn)今已經(jīng)越趨完善,并且在不同品牌中都有不同的發(fā)展方向,有自己的產(chǎn)品,例如:雙吸塵蓋、附手持吸塵器、集塵盒可水洗及拖地功用、可釋放芬芳劑,或是利用光觸媒材料殺菌等獨(dú)特功用。其主要結(jié)構(gòu)分為：本體：根據(jù)各個(gè)的廠家牌子而設(shè)計(jì),外型也會(huì)略有不同。充電電池:一般以用鎳氫電池的居多,小部分也用鎳氫電池,但用的鎳氫電池通常價(jià)值也較高。每個(gè)廠家的電池,在充滿時(shí)間和使用時(shí)間上也有區(qū)別。充電座：可提供機(jī)器人吸塵器打掃結(jié)束后充電的地方。集塵箱:與一般吸塵機(jī)紙箱方式不同,都有集塵箱可收集灰塵?？傮w上分為兩類:1.中央集塵盒2.內(nèi)放置的后端集塵箱。遙控器：可以操控機(jī)器人吸塵器的使用,也可以由機(jī)身上的遙控功能。2.3掃地機(jī)器人外型設(shè)計(jì)在目前主流的掃地機(jī)器人市場(chǎng)上,普遍流行三種類型的掃地機(jī)器人外形,分別是圓圈、三角、D字型。這三種類型的掃地機(jī)器人外形特征描述如下，并通過(guò)對(duì)比分析最后確定最常見(jiàn)的圓形作為本次掃地機(jī)器人的外型方案。2.3.1圓形的掃地機(jī)器人可以說(shuō),目前市面上的大多數(shù)掃地機(jī)器人都是圓形設(shè)計(jì)，一個(gè)很簡(jiǎn)單的道理。圓形設(shè)計(jì),能夠最合理的防止機(jī)器本身以及家中的家具遭到破壞。眾所周知,因?yàn)樽铋_始的掃地機(jī)器人還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有現(xiàn)在那么聰明,所以在清掃的時(shí)刻,往往都會(huì)產(chǎn)生無(wú)法回轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,當(dāng)掃地機(jī)器人在角落中要完成回轉(zhuǎn)的時(shí)刻,就會(huì)產(chǎn)生棱角很快就會(huì)磕在墻壁上的現(xiàn)象,不但會(huì)刮花機(jī)身,而且也會(huì)對(duì)墻壁產(chǎn)生損害。不過(guò)圓形的清潔機(jī)器人就不同了,由于它本身也是圓形的,在清潔的過(guò)程中旋轉(zhuǎn)就完全不會(huì)有影響。盡管圓筒形也是不少掃地機(jī)器人的理想選擇,但并沒(méi)有圓形也并沒(méi)有壞處,因?yàn)槿绻麙叩貦C(jī)器人被設(shè)計(jì)為圓筒形,一方面它的清掃效果將會(huì)下降不少,另外,在邊角清理的時(shí)候,圓筒形的掃地機(jī)器人還會(huì)有很多死角清掃不到。實(shí)際上,由于現(xiàn)代清掃機(jī)技術(shù)日益完善,圓形的清理機(jī)器人一旦采用了邊刷設(shè)計(jì),將很少再產(chǎn)生清理不到的死角。圖1—圓形的家用掃地機(jī)器人2.3.2三角形的掃地機(jī)器人早在2015年松下就發(fā)布了全世界第一款三角形的掃地機(jī)器人RULO，?，斕毓疽舶l(fā)布了多款三角形的掃地機(jī)器人。松下和福瑪特這類掃地機(jī)器人都是以勒洛三角為基本原理,但在這里科普一點(diǎn),當(dāng)勒洛三角沿著邊長(zhǎng)約為其長(zhǎng)度的方格內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),每一次直角所經(jīng)過(guò)的軌道也基本都是同一個(gè)長(zhǎng)方形，而這個(gè)特點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)就是連墻墻角角都可以掃得十分干凈,毫無(wú)死角,因此非常適合于掃地機(jī)器人的工作。它們一般都有裝載了專門為之研發(fā)的“屋內(nèi)灰塵傳感器”，用于檢測(cè)人的眼睛幾乎看不到的細(xì)小微粒。甚至如果有頑固的污漬，它還會(huì)反復(fù)來(lái)回直至污漬去除。圖2—三角形的家用掃地機(jī)器人2.3.3D字形的掃地機(jī)器人D形外觀主要由美國(guó)知名掃地機(jī)器人Neato（俐拓）所擁有，這是他們的外觀專利產(chǎn)品。Neato機(jī)器人公司（NeatoRobotics）是成立在美國(guó)加利福尼亞州硅谷的一個(gè)專業(yè)機(jī)器人開發(fā)與生產(chǎn)企業(yè)。致力于研發(fā)像人那樣智慧的機(jī)器人,來(lái)解決更復(fù)雜的家務(wù)。在Neato實(shí)驗(yàn)室，工程師們孜孜不倦的研究如何將Neato打造成強(qiáng)勁的清潔機(jī)器，而不僅僅是一個(gè)嘩眾取寵的機(jī)器人。圖3—D形的家用掃地機(jī)器人2.3.4最終掃地機(jī)器人外型設(shè)計(jì)的選取考慮到制作成本與三種外型方案的特點(diǎn)，最終本人本次對(duì)于掃地機(jī)器人的外型選擇更偏向于國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的外型圓形。2.3掃地機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)本項(xiàng)目主要課題研究的小型人工智能及運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)均處于有輪移動(dòng)人工智能機(jī)器人的研究范疇。而有輪移動(dòng)人工智能機(jī)器人通常依照輪子的大小加以分類,大致可分成單輪、雙輪、三輪、四圓和多次性的基本形態(tài)。其中,單輪和二局的輪式自動(dòng)化機(jī)器人比較難于操作,平衡性也較不易掌握,在實(shí)際工作中也不易普及。因?yàn)樵诒緢?chǎng)景中,對(duì)智能機(jī)器人以及運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的操作穩(wěn)定性需求比較高,所以單輪或者二輪形式的自動(dòng)化機(jī)器人并不適用本項(xiàng)目課題研究。而多次性配置的自動(dòng)化人工智能機(jī)器人目前大多應(yīng)用于登月、火星軌道探索,甚至是對(duì)越障技術(shù)需求較大的營(yíng)救任務(wù)等特種使用場(chǎng)合中,并不能運(yùn)用于本項(xiàng)目課題研究。所以,本小節(jié)將著重分析有輪移動(dòng)機(jī)器人的三輪配置。三輪車裝配型式,大致上有最常用的以下三類構(gòu)型。第一種方式為后兩個(gè)車輪獨(dú)立驅(qū)使,由前輪使用后小腳車輪操控前移動(dòng)機(jī)器人的方位,構(gòu)型如下圖2.3.1(a)所示。第2種則是后兩輪是隨動(dòng)輪,前輪負(fù)責(zé)驅(qū)使并操控后移動(dòng)機(jī)械人的方位,構(gòu)型如下圖2.3.1(b)所示。第三種則是后兩輪均為獨(dú)立驅(qū)使,而前輪則為自由輪,機(jī)器人的移動(dòng)方向使由于后二輪的轉(zhuǎn)速變化完成的,構(gòu)型如下圖2.3.1(c)所述。而上述3種三輪裝配構(gòu)型的共同特征是,機(jī)械人在回轉(zhuǎn)的整個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生某個(gè)點(diǎn),瞬時(shí)轉(zhuǎn)速變化為零,而此點(diǎn)也被叫做轉(zhuǎn)速瞬心。而這些構(gòu)型的共同優(yōu)點(diǎn)則是構(gòu)造簡(jiǎn)便,且能夠進(jìn)行零零點(diǎn)五徑原地回轉(zhuǎn)。車速中央瞬心與最后面輪胎的軸線相連,使得在機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)零零點(diǎn)五徑回轉(zhuǎn)時(shí),回轉(zhuǎn)中央與一般機(jī)器人系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速中央完全有所不同。三輪配置的移動(dòng)機(jī)器人好處是,機(jī)器人系統(tǒng)可不必單獨(dú)設(shè)定懸掛機(jī)構(gòu)以提高輪胎的著地特性,只使得機(jī)器人系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速中央部位滿足運(yùn)動(dòng)學(xué)要求就可。圖2.3.1-常見(jiàn)的幾種掃地機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)最終選擇方案為a,使用后輪驅(qū)動(dòng),兩個(gè)后輪作驅(qū)動(dòng)輪,前輪用作轉(zhuǎn)向車輪，驅(qū)動(dòng)輪采用的驅(qū)動(dòng)方式是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用的是電機(jī)加減速器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下所示：圖2.3.1-1傳動(dòng)簡(jiǎn)圖前輪是萬(wàn)向輪，掃地機(jī)器人，是智能清潔家用電器，因能自動(dòng)在房間內(nèi)完成地板清理工作，省去了做家務(wù)的時(shí)間和精力，而受到廣大消費(fèi)者的青睞。一般掃地機(jī)器人的下方有萬(wàn)向輪裝置，當(dāng)機(jī)器人碰到墻壁或其他障礙物，萬(wàn)向輪會(huì)改變掃地機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向，使機(jī)器人在室內(nèi)反復(fù)行駛以清潔地面，這種萬(wàn)向輪裝置有如下幾個(gè)缺點(diǎn)：一是反應(yīng)不靈敏，掃地機(jī)器人不能及時(shí)變向，會(huì)經(jīng)常碰撞家居物品，給機(jī)器人造成一定的損壞；二是驅(qū)動(dòng)萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不合理，設(shè)計(jì)復(fù)雜，加工成本高，對(duì)各零件的配合精度要求高。最終設(shè)計(jì)的萬(wàn)向輪結(jié)構(gòu)如下：圖2.3.2萬(wàn)向輪的結(jié)構(gòu)示意圖萬(wàn)向輪作為前輪，前輪（萬(wàn)向輪布置在前輪）如圖圖2.3.1中的方案a所示，萬(wàn)向輪在本次家用掃地機(jī)器人中的布置位置如下圖所示：圖2.3.3萬(wàn)向輪的布置位置示意圖2.4掃地機(jī)器人吸塵機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)吸塵機(jī)構(gòu)是家用掃地機(jī)器人關(guān)鍵核心部件，其包括吸塵口、儲(chǔ)塵盒、過(guò)濾網(wǎng)、風(fēng)機(jī)等，其結(jié)構(gòu)的合理性直接影響到家用掃地機(jī)器人的噪聲，吸力，除塵效果。故吸塵機(jī)構(gòu)風(fēng)道設(shè)計(jì)的十分的關(guān)鍵，流道采用迷宮式設(shè)計(jì)，可以大大降低噪聲，原理類似阻性消聲器，同時(shí)采用微孔過(guò)濾罩，微孔結(jié)構(gòu)也有降噪的效果。風(fēng)道流道的截面大小保持均勻性，降低截面阻抗，從而最大限度的保留風(fēng)機(jī)的吸力。2.4.1吸口方式設(shè)計(jì)掃地機(jī)器人的吸塵機(jī)構(gòu)通常使用的以下三種方式:單吸口式、中刷對(duì)夾式、升降V刷的清洗方式。第一種：?jiǎn)挝谑絾挝胧降那鍜叻椒▽?duì)地板的浮灰很管用,但對(duì)椅子底下久積的塵土和靜電吸收的粉塵清理效果并不理想。(設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單只有一個(gè)吸氣口)第二種：中刷對(duì)夾式它對(duì)面積較大的空氣顆粒物和地毯處理效果較好,而對(duì)地面微塵的處理效果則稍差,較適用于歐洲全織地毯的家庭環(huán)保。對(duì)亞州市的大理石頭地板和木地板微塵清理效果欠佳.(清除方法主面使用一只膠刷,一只毛刷相對(duì)旋轉(zhuǎn)夾起垃圾)第三種：升降V刷清掃系統(tǒng)以臺(tái)灣機(jī)器為代表,其通過(guò)移動(dòng)V刷懸浮清掃,能夠良好的使掃刷體系更貼合于地板周圍環(huán)境,且相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)面靜電吸附粉塵清理得更為徹底。(完整的V刷控制系統(tǒng)能夠自行下降,并在三角區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生真空負(fù)壓)最終選定的第二種吸塵方式所使用的中刷對(duì)夾式的,目前這種結(jié)構(gòu)類型在市面上已相當(dāng)廣泛,如小米的掃地機(jī)器人,科沃斯的掃地機(jī)器人,飛利浦的掃地機(jī)器人等。故綜合考慮，本次設(shè)計(jì)家用掃地機(jī)器人選用的吸塵結(jié)構(gòu)方案為中刷對(duì)夾式。2.4.2吸塵風(fēng)道設(shè)計(jì)吸塵機(jī)構(gòu)風(fēng)道設(shè)計(jì)的十分的關(guān)鍵，流道采用迷宮式設(shè)計(jì)，可以大大降低噪聲，原理類似阻性消聲器，同時(shí)采用微孔過(guò)濾罩，微孔結(jié)構(gòu)也有降噪的效果。風(fēng)道流道的截面大小保持均勻性，降低截面阻抗，從而最大限度的保留風(fēng)機(jī)的吸力。下圖是本次設(shè)計(jì)采用的風(fēng)道結(jié)構(gòu)：包括吸塵口、儲(chǔ)塵盒、過(guò)濾網(wǎng)、風(fēng)機(jī)。其氣流方向從吸塵口進(jìn)入儲(chǔ)塵盒，氣流在儲(chǔ)塵盒滯留，氣流內(nèi)的較重大顆?；覊m落到除塵盒內(nèi)，較輕的顆粒物被濾網(wǎng)給篩下去，整個(gè)氣流在最后進(jìn)入風(fēng)機(jī)，送出家用智能掃地機(jī)器人外部。3家用掃地機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)的計(jì)算本次設(shè)計(jì)的家用掃地機(jī)器人技術(shù)參數(shù)為：機(jī)器人行進(jìn)速度20m/min，主體輪裝配后高度10cm，大小半徑40–50cm，傳動(dòng)部分采用二級(jí)減速器。上述技術(shù)參數(shù)多參考現(xiàn)有掃地機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)。因此原本設(shè)計(jì)中才用展開式的二級(jí)圓柱直齒輪減速機(jī),傳動(dòng)方案及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1.1所示；圖6掃地機(jī)器人主動(dòng)輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖根據(jù)掃地機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)高度可知主動(dòng)輪高度低于10cm，且預(yù)留30%的高度用于殼體厚度與裝配間隙，故輪子直徑可取7cm。3.1電動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的所有類型中,無(wú)特殊要求,均采用直流電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)。電機(jī)的系列化生產(chǎn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)中僅須針對(duì)工作機(jī)械的實(shí)際工作狀況,合理選定電機(jī)的種類、構(gòu)造型式、容量與速度,并提供最具體的電機(jī)型式。根據(jù)已知條件可知掃地機(jī)器人工作速度為15m/min，轉(zhuǎn)換單位可得：左右主動(dòng)輪的半徑為3.5cm,主動(dòng)輪的周長(zhǎng)為：左右主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速為：查設(shè)計(jì)手冊(cè)得二級(jí)齒輪傳動(dòng)比的范圍為8-50。則電動(dòng)機(jī)的可選轉(zhuǎn)速為：，本次設(shè)計(jì)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速選取1500r/min。查閱資料可知橡膠輪胎與地面摩擦系數(shù)約為0.3，掃地機(jī)器人整體重量不超過(guò)5kg，故最大摩擦阻力為：爬坡阻力及其他阻力系數(shù)取0.1，則其他阻力大小為：主動(dòng)輪電機(jī)在工作過(guò)程中承受的阻力總和約為：主動(dòng)輪電機(jī)功率理論值為：主動(dòng)輪減速器傳動(dòng)效率，總效率QUOTE按下式計(jì)算：QUOTE其中QUOTE分別為傳動(dòng)裝置中每一傳動(dòng)副（軸承、齒輪、蝸桿、帶或鏈）、每對(duì)滾動(dòng)軸承以及各個(gè)齒輪聯(lián)軸器之間的效率，但本次設(shè)計(jì)傳動(dòng)中主要是齒輪傳動(dòng)損耗、軸承傳動(dòng)損耗。通過(guò)查設(shè)計(jì)手冊(cè)得個(gè)部分效率為：滾動(dòng)軸承的效率（三對(duì)）QUOTE；閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率QUOTE；；代入公式得：主動(dòng)輪電機(jī)功率實(shí)際值至少為：主動(dòng)輪電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)際值至少為：電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定根據(jù)以上計(jì)算，可知電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為：主動(dòng)輪電機(jī)功率實(shí)際值至少為：綜合考量了電動(dòng)機(jī)型和傳動(dòng)裝置的情況,最后可設(shè)定轉(zhuǎn)速為1500r/min，根據(jù)所需的額定功率及轉(zhuǎn)速查設(shè)計(jì)手冊(cè)最終確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為YCJT-60GK-10W，額定功率為10w，轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定轉(zhuǎn)矩為0.1N·m。3.2主動(dòng)輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1計(jì)算總的傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1總傳動(dòng)比根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速Q(mào)UOTE和工作機(jī)轉(zhuǎn)速Q(mào)UOTE，可得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為：分配各級(jí)傳動(dòng)比合理分配的齒輪比,可以使傳動(dòng)部分達(dá)到相對(duì)較小的外部輪廓尺寸或輕于水的比重,以達(dá)到成本和結(jié)構(gòu)緊湊性的目的;它既能使傳動(dòng)零件具有變化不大的圓周速度范圍,以降低齒輪動(dòng)載比和降低對(duì)變速系統(tǒng)精度等級(jí)的要求;同時(shí)還能使齒輪組織有較好的潤(rùn)滑要求。展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器，考慮潤(rùn)滑條件，應(yīng)使兩個(gè)大齒輪直徑相近，低速級(jí)大齒輪略大些，按QUOTE，這里取QUOTE則式中：QUOTE為高速級(jí)傳動(dòng)比；QUOTE為低速級(jí)傳動(dòng)比。3.2.2傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算為達(dá)到傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)技術(shù),通常需要先將工作要求的功率或轉(zhuǎn)矩計(jì)算到各軸上,以便于分別確定各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。設(shè)為相連兩軸間的傳動(dòng)比；為相連兩軸間的傳動(dòng)效率；為各軸的輸入功率w；T為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩QUOTE；n為各軸的轉(zhuǎn)速r/min；則可從電機(jī)軸線與工作機(jī)軸線反向分別計(jì)算,求得各軸線的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)。1dans各軸轉(zhuǎn)速Q(mào)UOTE電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速：1軸（高速軸）：QUOTE2軸（中速軸）：3軸（低速軸）：QUOTE主動(dòng)輪軸：各軸功率QUOTE式中QUOTE—軸的實(shí)際輸入功率kw；QUOTE—二級(jí)減速器軸與軸間的傳動(dòng)效率。電動(dòng)機(jī)軸功率：QUOTE1軸（高速軸）：2軸（中速軸）：QUOTE3軸（低速軸）：QUOTE主動(dòng)輪軸：.3）各軸轉(zhuǎn)矩經(jīng)過(guò)減速器降低轉(zhuǎn)速，增加扭矩，扭矩并在軸之間傳遞時(shí)經(jīng)過(guò)軸承、齒輪等傳動(dòng)有所損耗。1軸（高速軸）：2軸（中速軸）：3軸（低速軸）：4軸（主動(dòng)輪軸）：QUOTE.4）制作參數(shù)表將以上計(jì)算結(jié)果納入下表中，供以后設(shè)計(jì)計(jì)算使用表1傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表軸功率P（w）轉(zhuǎn)矩T(QUOTE)轉(zhuǎn)速n(r/min)電動(dòng)機(jī)軸100.115001軸（高速軸）100.115002軸（中速軸）9.320.47294.13軸（低速軸）8.681.7780主動(dòng)輪軸8.341.6803.3主動(dòng)輪二級(jí)減速器直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1）選擇齒輪的類型、材料、精度和齒數(shù)（1）按已知要求,采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。（2）大小齒輪材質(zhì)均采用四十五號(hào)鋼的調(diào)質(zhì)處理，硬度差為40HBS可以改善大齒輪齒面的機(jī)械疲勞。（3）精度選擇7級(jí)精度。（4）選擇小齒輪齒數(shù)QUOTE，則QUOTE取QUOTE2）幾何尺寸計(jì)算取齒輪模數(shù)為m=1mm,則可計(jì)算第一組齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)：計(jì)算分度圓直徑QUOTEQUOTE計(jì)算中心距計(jì)算齒根高計(jì)算齒頂高計(jì)算齒高計(jì)算齒距計(jì)算齒頂圓直徑計(jì)算齒根圓直徑圖（）齒輪輔助設(shè)計(jì)軟件KYTool高速齒輪結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)3.3.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算選擇齒輪的類型、材料、精度和齒數(shù)（1）按已知要求，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。（2）大小齒輪材質(zhì)均采用四十五號(hào)的調(diào)質(zhì)處理，硬度差為40HBS可以改善大齒輪齒面的機(jī)械疲勞。（3）精度選擇7級(jí)精度。（4）選擇小齒輪齒數(shù)QUOTE，則QUOTE取QUOTE幾何尺寸計(jì)算取齒輪模數(shù)為m=1mm,則可計(jì)算第一組齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)：計(jì)算分度圓直徑QUOTEQUOTE計(jì)算中心距計(jì)算齒根高計(jì)算齒頂高計(jì)算齒高計(jì)算齒距計(jì)算齒頂圓直徑計(jì)算齒根圓直徑齒輪輔助設(shè)計(jì)軟件KYTool低速齒輪數(shù)據(jù)建立齒輪幾何尺寸表用上述計(jì)算所得的結(jié)果分別計(jì)算出各齒輪的其他幾何尺寸，并填入表格中。表（）齒輪幾何尺寸表名稱代號(hào)高速級(jí)小齒輪高速級(jí)大齒輪低速級(jí)小齒輪低速級(jí)大齒輪齒數(shù)Z10511245模數(shù)M11壓力角200分度圓直徑D10511245齒頂高1.01.0齒根高1.251.25齒全高H2.252.25齒頂圓直徑12531447齒根圓直徑7.548.59.542.5中心距A30.528.5齒厚B44444家用掃地機(jī)器人關(guān)鍵零部件強(qiáng)度校核主動(dòng)輪的傳動(dòng)齒輪是受力最大的部分,同時(shí)也是最易損部分,其設(shè)計(jì)的合理性將會(huì)直接影響家用掃地機(jī)器人的使用壽命,故在設(shè)計(jì)完成后的家用掃地機(jī)器人傳動(dòng)輪的減速機(jī)中齒輪的強(qiáng)度校核非常的必要,基于此故本文重點(diǎn)對(duì)主動(dòng)輪減速機(jī)的齒輪進(jìn)行了強(qiáng)化校核,以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性。4.1材料的選擇主動(dòng)輪減速器齒輪的材料選擇是45﹟調(diào)質(zhì)，其主要的力學(xué)性能如下：材料牌號(hào)：45熱處理：調(diào)質(zhì)毛坯直徑（mm）:≤60硬度（HBS）：217～255抗拉強(qiáng)度／MPa：≥650屈服點(diǎn)／MPa：≥360彎曲疲勞極限／MPa：≥270扭轉(zhuǎn)疲勞極限／MPa：≥155許用靜應(yīng)力／MPa：260許用疲勞應(yīng)力／MPa：180～270備注：應(yīng)用最廣泛4.2高速軸齒輪1、2齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)以下設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算：QUOTE①試選載荷系數(shù)QUOTE；②第一組齒輪傳遞的扭矩為：③查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選齒寬系數(shù)QUOTE；④查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得彈性影響系數(shù)QUOTE；⑤查設(shè)計(jì)手冊(cè)，查得大、小齒輪的接觸強(qiáng)度極限為⑥重合度系數(shù)QUOTE，端面重合度⑦計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)設(shè)計(jì)的掃地機(jī)器人使用年限為20年，則高速軸對(duì)于的大小齒輪循環(huán)次數(shù)為：QUOTE齒輪1的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為2.6x108次,齒輪2的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為4.8x107次。⑧查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得接觸疲勞壽命系數(shù)QUOTE；⑨計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力值：取安全系數(shù)QUOTES=1.5，則10齒輪實(shí)際應(yīng)力值大小：分析通過(guò)對(duì)比分析齒輪應(yīng)力實(shí)際值遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力值，設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求。4.3低速軸齒輪3、4齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)以下設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算：QUOTE①試選載荷系數(shù)QUOTE；②第一組齒輪傳遞的扭矩為：③查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選齒寬系數(shù)QUOTE；④查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得彈性影響系數(shù)QUOTE；⑤查設(shè)計(jì)手冊(cè)，查得大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為⑥重合度系數(shù)QUOTE，端面重合度⑦計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)設(shè)計(jì)的掃地機(jī)器人使用年限為20年，則高速軸對(duì)于的大小齒輪循環(huán)次數(shù)為：QUOTE齒輪3的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為4.8x107次,齒輪4的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為1.2x107次。⑧查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得接觸疲勞壽命系數(shù)QUOTE；⑨計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力值：取安全系數(shù)QUOTES=1.5，則10齒輪實(shí)際應(yīng)力值大?。悍治鐾ㄟ^(guò)對(duì)比分析齒輪應(yīng)力實(shí)際值遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力值，設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求。5維修與保養(yǎng)5.1家用掃地機(jī)器人的維修1.不能開機(jī)故障描述：按開關(guān)機(jī)鍵不能開機(jī)。維修保養(yǎng)方式:①如果機(jī)器的停放時(shí)間過(guò)長(zhǎng),或者動(dòng)力電池已經(jīng)沒(méi)電,就應(yīng)該通過(guò)充電座或者適配器來(lái)完成充電。②請(qǐng)先檢查一下電池排線或和面殼連結(jié)的排線上是不是松動(dòng),掉落。③要是機(jī)器開關(guān)太頻繁,需檢測(cè)按鍵有無(wú)磨損。④如果都不是以上問(wèn)題時(shí),則必須更換主板。2、不能關(guān)機(jī)故障描述：重新開機(jī)后,按下開關(guān)機(jī)按鍵,但此時(shí)仍無(wú)法關(guān)機(jī)。維修保養(yǎng)方式:①要是主機(jī)開關(guān)太繁瑣,請(qǐng)首先檢測(cè)按鍵開關(guān)是不是有磨損。②請(qǐng)先檢測(cè)一下面殼的接頭排線管有沒(méi)有松動(dòng)或脫落③如未檢測(cè)出異常時(shí),則必須調(diào)換主機(jī)面板。3、跑機(jī)中暫停故障描述：按下啟動(dòng)按鈕后啟動(dòng),但主機(jī)僅跑了幾秒鐘后又停下,風(fēng)機(jī)、毛刷和車輪都不轉(zhuǎn)動(dòng)了,要重啟主機(jī)第三次,但第三次重啟后主機(jī)又停止,蜂鳴器打響告警。日常操作與保養(yǎng)方法:①如果使用較為粗糙的毛毯地面,這時(shí)機(jī)器前進(jìn)的摩擦力已經(jīng)過(guò)大了,可以把機(jī)器置于較平滑地面狀態(tài)中上去放手一搏。②要是拔掉了前后輪,就要打開主機(jī)檢查是不是有這個(gè)不良現(xiàn)象,要是有,那么表示主板出現(xiàn)了問(wèn)題,必須調(diào)換主板,但要是拔動(dòng)了輪子就好了,那么就證明是輪子的問(wèn)題,必須換輪子。4、遙控不靈敏故障描述：遙控器上的按鈕,有時(shí)候能夠遙控但有的時(shí)候無(wú)法遙控系統(tǒng)。維修保養(yǎng)方法：①檢查遙控器電池的壓力是不是過(guò)低。②機(jī)器不能放置在已打開的充值座和虛擬墻的面前(在距離充值座和虛擬墻前三M內(nèi)無(wú)法遙控),所以請(qǐng)先拔掉了充值座的供電和關(guān)掉虛擬墻之后,才能進(jìn)行遙控。③開充電座,然后讓主機(jī)在充電座模式下自由跑動(dòng),看主機(jī)找充電座位時(shí)能無(wú)法自動(dòng)轉(zhuǎn)圈,能轉(zhuǎn)圈就表明是遙控器的問(wèn)題,如果無(wú)法轉(zhuǎn)圈,則表明是主機(jī)接收頭出現(xiàn)了問(wèn)題,或者切換了按鍵板。5、遙控?zé)o作用/不找充電座故障說(shuō)明:啟動(dòng)后,遙控器上的任何按鈕都沒(méi)了反應(yīng);機(jī)器找充電座時(shí)不打圈。維修保養(yǎng)方式：①在遙控并無(wú)動(dòng)作下,如果找充電位置正常的,那么說(shuō)明是遙控器本身就發(fā)生了故障,所以需要先檢查電池是不是有電,以及再檢測(cè)電池壓力是不是正常。而沒(méi)電的電池,則需要更換同型號(hào)的動(dòng)力電池。所以如果說(shuō)找充電座時(shí),主機(jī)不轉(zhuǎn)圈則表明是機(jī)鍵板/顯示屏板的接受頭設(shè)計(jì)不好,所以應(yīng)調(diào)換機(jī)鍵板或接受頭。②此設(shè)備只能在啟動(dòng)時(shí)才受遙控,而在關(guān)機(jī)時(shí)則不受遙控。6、毛刷不轉(zhuǎn)故障描述：主毛刷轉(zhuǎn)，側(cè)毛刷不轉(zhuǎn);主毛刷和側(cè)毛刷都不轉(zhuǎn)維修保養(yǎng)方法：①看主毛刷有沒(méi)有在旋轉(zhuǎn),要是主毛刷還在旋轉(zhuǎn)那么再檢查一下側(cè)毛刷上是不是被異物所環(huán)繞。②主毛刷和側(cè)毛刷要是均無(wú)法旋轉(zhuǎn)了話,那么就可以先把主牙箱螺絲松動(dòng)一些,然后看啟動(dòng)時(shí)能否能旋轉(zhuǎn),要是還無(wú)法旋轉(zhuǎn)了話,就可以換主牙箱。7、無(wú)論開機(jī)關(guān)機(jī)風(fēng)扇/毛刷,一直轉(zhuǎn)動(dòng)故障描述：關(guān)機(jī)后風(fēng)扇/毛刷仍一直轉(zhuǎn)動(dòng)維修保養(yǎng)方法：更換主板8、左/右輪不轉(zhuǎn)故障描述：當(dāng)主機(jī)起動(dòng)后,左/右輪均不旋轉(zhuǎn),主毛刷/風(fēng)扇工作正常。修復(fù)辦法:①先檢查一下前后二輪子之間有不會(huì)被異物卡死,以及插座有無(wú)松動(dòng)。②假如有一個(gè)輪子不轉(zhuǎn),那么互換了上下輪子插座然后打開機(jī)器檢查主機(jī)上有沒(méi)有或者以前的那個(gè)輪子不轉(zhuǎn),假如是,那么說(shuō)明以前不轉(zhuǎn)的那個(gè)輪子已經(jīng)壞掉了,就必須換輪子,假如沒(méi)有,則必須換主板。③當(dāng)主機(jī)從啟動(dòng)往一邊斜走時(shí),走走停?；蛘吲龅綁Ρ诤缶秃鋈煌Ｏ?則表示主板損壞了,就必須換主板。9、左右后退報(bào)警故障一描述：機(jī)器啟動(dòng)1秒鐘左右暫停并紅燈報(bào)警維修保養(yǎng)方法：①檢測(cè)所有地檢探測(cè)器有無(wú)插座松動(dòng)掉落的情形。②用手輕掰動(dòng)地檢感應(yīng)器線材檢查一下是不是有松動(dòng)的跡象,都不是那么必須調(diào)換主板。故障二描述：當(dāng)主機(jī)在啟動(dòng)左右后退幾秒后,突然停機(jī)并紅燈報(bào)警維修保養(yǎng)方法：①檢查地檢感應(yīng)器鏡片上是否有雜物遮住或黏住。②換用一臺(tái)色彩較為白的地面跑機(jī),看看是不是有左右后退紅燈告警的跡象。③檢查一下各種地檢傳感器有無(wú)插座松動(dòng)掉落的跡象,用手輕輕地掰動(dòng)地檢傳感器線材檢查一下是不是有松動(dòng)的跡象,都沒(méi)有的話則必須換主板。10、清潔效果不好吸力變小故障描述：用機(jī)器清掃時(shí)灰塵吸不干凈維修及保養(yǎng)方式為:先檢查灰塵盒,灰塵入口,灰塵箱蓋等是否太臟是否堵塞及邊清掃是否順暢。電池檢測(cè)后是否沒(méi)電池。11、機(jī)器在運(yùn)行中突然停止工作故障描述：機(jī)器跑機(jī)的時(shí)候突然停止/關(guān)機(jī)維修保養(yǎng)方式:①首先檢測(cè)主機(jī)電力有沒(méi)有耗盡,當(dāng)用盡電源時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī),此時(shí)則必須自動(dòng)充電。②檢測(cè)主機(jī)能否在定時(shí)模式下正常工作,在定時(shí)模式的下十分鐘后主機(jī)會(huì)停止正常工作。12、機(jī)器的防跌落失效或不靈故障描述：跑機(jī)偶爾會(huì)在階梯上跌落或是在階梯邊緣停留,并紅燈報(bào)警維修保養(yǎng)方式為:①首先,要確認(rèn)臺(tái)階標(biāo)高必須超過(guò)八CM。②請(qǐng)首先檢查設(shè)備底部的傳感器,有沒(méi)有太臟或有阻礙物質(zhì)。設(shè)備接觸地面部分圓滑以及設(shè)備透過(guò)光線較高的地方,可能會(huì)出現(xiàn)防跌作用功能的不良情況。③檢查設(shè)備是否能在較強(qiáng)日照下正常工作。設(shè)備在清掃的臺(tái)面或者臺(tái)階下面不要堆放易碎物件,以免機(jī)件在環(huán)境的影響下出現(xiàn)很小幾率的脫落。13、機(jī)器放置太久，充不進(jìn)電故障描述：如果將機(jī)器放置了連續(xù)幾周后，再次啟動(dòng)仍無(wú)法正常工作,可對(duì)機(jī)器開始充電,過(guò)一會(huì)兒綠燈又滅掉,即表明電量滿了了。工作了一會(huì)兒就沒(méi)電了。日常的維修與保養(yǎng)方式:先通過(guò)適應(yīng)器對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接充滿,當(dāng)綠燈熄滅后,仍需繼續(xù)充滿約一小時(shí),此時(shí)就是小電池的充滿,可以使用重新啟動(dòng)電池,一小時(shí)后,讓電腦停充了大約一分時(shí)間,接著再重新對(duì)電腦進(jìn)行充滿,就可以順利充滿了,如果還沒(méi)有,也可以繼續(xù)補(bǔ)充約一小時(shí),然后重新啟動(dòng)小電池,如此重復(fù)三次后,就完全可以啟動(dòng)小電池。14、機(jī)器陷入困境故障說(shuō)明:機(jī)器被地面的特殊物體卡住。維修保養(yǎng)方法：①清理纏繞在機(jī)器內(nèi)的電線、線等物品。②②防止主機(jī)被下垂的窗戶等物體和地毯上的須邊所環(huán)繞。③防止主機(jī)前方障礙物過(guò)重,因?yàn)橐坏┲鳈C(jī)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)法行走就會(huì)報(bào)警或停機(jī)。15、按鍵不靈故障描述：按鈕板上的按鈕有時(shí)有效果,有時(shí)沒(méi)效果。維修保養(yǎng)方法;更換鍵盤板或更換同一機(jī)型的鍵盤。5.2家用掃地機(jī)器人的保養(yǎng)每臺(tái)機(jī)器設(shè)備都有相應(yīng)的設(shè)計(jì)壽命，掃地機(jī)器人也是如此，一般掃地機(jī)器人的壽命約為3—5年。但是如果在使用過(guò)程中維護(hù)不好，很可能會(huì)減少掃地機(jī)器人的壽命。更會(huì)影響清掃效果甚至死機(jī)。所以在日常生活中，需要如何維護(hù)掃地機(jī)器人呢?1.定期清理在保養(yǎng)技巧中最重要的一點(diǎn)就是：定期清理，平均3—5個(gè)周期對(duì)掃地機(jī)徹底清潔一次，保持它的衛(wèi)生，就可以對(duì)掃地機(jī)器人起到保養(yǎng)的作用。2.遠(yuǎn)離有水的區(qū)域盡量避免在廚房和衛(wèi)生間等有水漬的區(qū)域使用。由于在這些區(qū)域有微小水珠的可能,因此必須注意的是掃地機(jī)器人一般都是由許多電子元件所組成的,尤其在下方的充電連接電極片,雖然有部分較高檔的掃地機(jī)器人也具備了一定保護(hù)功用,不過(guò)主機(jī)一旦長(zhǎng)時(shí)間和雨水觸及是會(huì)直接危害主機(jī)的使用年限的。所以盡量避免和水進(jìn)行接觸，并且長(zhǎng)期保持干燥便可改善使用年限。3.定期清理邊刷和滾刷不管是掃地機(jī)器人還是吸塵器,都需要有毛刷頭來(lái)輔助清潔工作,在掃地機(jī)器人中最常見(jiàn)的清潔刷頭就有兩條側(cè)邊毛刷頭,在吸氣口還有一條滾毛刷。在使用過(guò)程中會(huì)時(shí)常常會(huì)把毛發(fā)纏在刷組上,而假如長(zhǎng)時(shí)間不處理掉這些毛發(fā),將會(huì)加大對(duì)電池的使用壓力,進(jìn)而影響電池的壽命,甚至可能會(huì)造成主機(jī)無(wú)法正常工作,甚至更嚴(yán)重毀壞電器。所以建議每天定時(shí)的把毛刷組(邊刷以及滾刷)卸下來(lái)人工清洗。4、定期擦拭前端感應(yīng)器為避免紅外線光束被灰塵遮蔽，請(qǐng)定期用干布或者柔軟紙巾擦拭機(jī)身感應(yīng)區(qū)的感應(yīng)器，以保證機(jī)器能正常工作。5、定期清理過(guò)濾網(wǎng)/海帕過(guò)濾網(wǎng)/海帕是過(guò)濾工業(yè)垃圾廢棄物的裝置,是直接從垃圾箱(集塵盒)和風(fēng)機(jī)間過(guò)濾來(lái)用的,因此過(guò)濾網(wǎng)/海帕的品質(zhì)優(yōu)劣也是會(huì)影響工業(yè)機(jī)器人是否造成二次污染的一個(gè)關(guān)鍵因素。建議大家每天都將小垃圾箱(集塵盒)拿出,然后再花點(diǎn)時(shí)間清洗一下過(guò)濾網(wǎng)/海帕,然后再將過(guò)濾網(wǎng)/海帕用破布擦拭,然后再放在比較干燥的地方風(fēng)干或者是自然干燥,不然過(guò)濾網(wǎng)/海帕易被銹蝕。(另外掃地機(jī)的海帕濾網(wǎng)在清理過(guò)后,也必須要晾干后,再用。未晾干的海帕容易在使用過(guò)程中把水滴卷入風(fēng)機(jī),燒壞機(jī)器。)6、定時(shí)清洗垃圾盒(集塵盒)。集塵盒一般都可以滿裝垃圾的,不過(guò)一旦垃圾滿了就要及時(shí)處理，以免堆積,并產(chǎn)生細(xì)菌。清潔的時(shí)間要與濾網(wǎng)同時(shí)清潔一下，這樣的話就能夠增加濾網(wǎng)的透過(guò)性,防止二次污染，從而能夠過(guò)濾出清新室內(nèi)空氣。7、避免結(jié)塊、易燃品掃地機(jī)器人的吸塵嘴尺寸有限,如果地板上有火繩、煙蒂之類的易燃、長(zhǎng)條形硬物,吸進(jìn)后就很輕易卡到吸塵嘴,進(jìn)而危害主機(jī)的正常工作。同樣，不能徹底燃盡的東西如果被掃地機(jī)吸收,就可以導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人的燒毀短路。8、電池的保養(yǎng)電池是掃地機(jī)器人工作的關(guān)鍵部分，好的電池使用時(shí)間更持久性能更穩(wěn)定。那么電池應(yīng)該如何保養(yǎng)呢?首先我們要常常用到它,以便給電池適當(dāng)放電充電,并增加動(dòng)力電池的使用能力。要確保掃地機(jī)器人的充電座都是開啟的狀態(tài),使機(jī)器能夠自行回充,而長(zhǎng)時(shí)間直接斷電或停止工作對(duì)機(jī)器電池很不利。9.定期清理機(jī)身底部因?yàn)闄C(jī)器是經(jīng)常性在地面工作,所以機(jī)身下方是更易堆積灰塵的重災(zāi)區(qū)。過(guò)量的塵埃不但會(huì)遮蔽紅外傳感器,而且還會(huì)流入主機(jī)體內(nèi)導(dǎo)致主板短路和燃燒。而且毛發(fā)易被卷入至輪組也會(huì)負(fù)面影響掃地機(jī)的前進(jìn)速率,因此建議利用氣槍這樣的輔助工具清理機(jī)器底部的空隙部分。(不要用口吹氣,可以避免口水進(jìn)入機(jī)器內(nèi)所造成的短路問(wèn)題。)致謝非常感謝,我的導(dǎo)師以及老師們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)階段給予了我的引導(dǎo),以及最初期的定題,老師們就花費(fèi)了很多的心血,從資源收集,到寫作、編輯,花費(fèi)了巨大的時(shí)候精力進(jìn)行創(chuàng)作,直到論文撰稿時(shí),他都給與了我很耐性的輔導(dǎo)和忘我的支持。因?yàn)榻M織指導(dǎo)論文,他甚至舍棄了自已最重要的娛樂(lè)休閑時(shí)光,他的這份愛(ài)崗敬業(yè)奉獻(xiàn)使我十分敬佩,在此我向他表達(dá)了對(duì)自已最誠(chéng)摯的敬意。他們教會(huì)了我怎樣學(xué)會(huì)如何做出創(chuàng)新設(shè)計(jì)。正是由于他們,我才能在各