手推式地面清潔機設計

手推式地面清潔機設計,手推式地面清潔機設計,手推式,地面,清潔,設計 大 連 大 學 本科畢業(yè)論文 (設計 )開題報告 論 文 題 目： 手推式地面清潔機設計 學 院： 機械工程學院 專 業(yè) 、班 級： 機 英 135 班 學 生 姓 名： 王 詩 藝 指導教師（職稱）： 張 立 2016 年 12 月 1 日填 5.6 畢業(yè)論文（設計）開題報告要求 開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質量畢業(yè)論文 （設計）的有效保證。為了 使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。 一、選題依據(jù) 1.論文（設計）題目及研究領域； 2.論文（設計）工作的理論意義和應用價值； 3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢。 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題； 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）； 3.本論文（設計）預期取得的成果。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； 2.論文（設計）進度計劃。 四、文獻查閱及文獻綜述 學生應根據(jù)所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通 過分 析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調研、實驗或實習的基礎上遞交相 關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。 五、其他要求 1.開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內完成； 2.開題報告必須經(jīng)學院教學指導委員會審查通過； 3.開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論 文（設計）工作，否則不允許參加答辯； 4.開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師； 5.開題報告的內容，要求打印并 裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張 上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?一、選題依據(jù) 1論文（設計）題目 手推式地面清潔機設計 2研究領域 機械設計 3論文（設計）工作的理論意義和應用價值 理論意義 : 傳統(tǒng)的地面清潔是一項比較繁重的工作，一般都會經(jīng)過“清掃 吸塵 拖地”三個環(huán)節(jié)，需要耗費較多的人力和時間。目前正在研究的一些智能清潔裝置， 由于瞄準的都是高端家用市場，其制造、使用以及維護的成本較高，難以推廣應用， 而且在市場上已經(jīng)推廣應用的清潔裝置往往功能單一，效率較低，在使用時存在一定 的局限性 。 應用價值： 目前，各式各樣的手推式地面清潔機越來越多應用于人們的生活中， 從事著與人們生活息息相關的服務工作，極大地提高和改善了人們的生活質量。室內 智能地面清潔機就是在這種背景下誕生的一種家庭服務機器。在分析已有清潔器械的 基礎上，自主研制一種專門用于地面清潔的多功能高效清潔機，其集合了碎屑垃圾清 掃，塵埃顆粒，地面污漬擦洗三大功能，巧妙的將傳統(tǒng)的“清掃 吸塵 拖地”三個 環(huán)節(jié)合為一體，效率高，效果好，能夠減輕清潔工作的勞動強度，彌補了目前市場上 清潔裝置不能一步完成清潔的不足，具有一定的使用價值和應用前景。 4目前研究的概況和發(fā)展趨勢 國外： RC3000 是世界上第一臺能夠自行完成所有家庭地面清潔工作的清潔機器 人，它有光電傳感器和芯片控制，當遇到障礙時，會隨機改變一個角度，然后繼續(xù)直 走，直到遇到新的障礙物。 后經(jīng)過多年的發(fā)展，出現(xiàn)兩個分支：一是以歐美品牌為主 的“技術流”，強調智能清潔機的智能程度；二是以智能吸塵器新興國家日、韓、臺 灣為主的“實用流”，強調智能清潔機的實際清潔效果。 大致可分為三類： 1） 手推式無動力掃地機 ； 2） 工業(yè)型清潔機； 3） 家用電動掃地機、吸塵器等。 國內： 在國內，各大科研機構和高等院校也都開始自動清掃機的研究。哈爾濱工 業(yè)大學于 20 世紀 90 年代開始致力于這方面的研究，與香港中文大學合作，聯(lián)合研制 開發(fā)出一種全方位移動清掃機器人。浙江大學于 1999 年初對智能機器人進行研究， 兩年后便成功研制出國內第一個具有初步智能的自主吸塵機器人。雖然我國研制出的 清掃機在品種規(guī)格上和使用性能上已基本能滿足國內各種需求，但是國產(chǎn)產(chǎn)品存在外 形單調、功能單一、操作不方便、清掃效率低等問題。 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解 決的問題 （ 1） 運動部件的設計及校核 ，完成掃地、灑水、洗地、擦地、吸水、干地等各項功 能 （ 2） 動力部件的設計及電動機的選擇 （ 3） 萬向輪的設計計算 及校核 （ 4） 主軸的設計計算及軸承的選擇與校核 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （ 1） 論文寫作大綱 1) 整理閱讀相關資料書籍 2) 確定 總體結構方案的設計 3) 進行材料的選擇 4) 驅動機構的電動機類型 5) 動力部件的選擇及設計 6) 清洗裝置盤刷和滾刷的設計 7) 萬向輪的設計 8) 確定支架結構及尺寸 9) 產(chǎn)品整體分析，評估其穩(wěn)定性及可行性 （ 2） 設計思路 根據(jù)手推式洗地機清洗作業(yè) 的要求，機器人首先必須具備清洗作業(yè)功能和控制功 能，此外手推式洗地機還必須在地面進行和移動。 主機主要由箱體，支撐架，防護罩，刷子，電機，齒輪傳動系統(tǒng)等組成。使刷子 壓緊，產(chǎn)生一定的清洗壓力，通過電機帶動刷子轉動，達到清洗的目的。 主機有一懸吊支撐架，其外側與懸吊系統(tǒng)相連，可調系統(tǒng)安裝在懸吊支撐架背后， 系統(tǒng)可通過調節(jié)螺旋漿轉速控制清洗力，懸吊支撐架通過一圓導軌和箱體（其上安裝 兩盤兩滾）相連，所有的清洗裝置均安裝在該箱體上，清洗系統(tǒng)由固定在懸吊支撐架 上的步進電機通過齒輪傳動系統(tǒng)執(zhí)行以 90為單位的 轉動動作以實現(xiàn)橫洗和縱洗的 轉換。箱體上有兩個圓盤形清洗刷，盤刷底部都有十二個清洗液噴射孔，另有兩圓柱 形滾刷，在其行走前方有清水噴射孔，并安裝一軟質刮水板，以使清洗過的部位快速 風干并避免留下來的清洗液腐蝕地面。箱體上還有一電機通過錐形齒輪將轉動傳到其 中一個盤型清洗刷上，再通過齒輪傳動系統(tǒng)將轉動傳遞給另一盤刷，所以兩盤刷轉動 方向相反，可以達到更好的清洗效果，圓柱形滾刷是由電機尾部的軸通過 V 帶驅動的。 在懸吊支撐架上有防護罩，防止清洗液四濺。 3.本論文（設計）預期取得的成果 首先，在作品設計完成的基礎上完善工程圖 ，保證其能夠批量生產(chǎn)以及能夠在一 個成人的操作下適應 各種環(huán)境 完成 清潔 工作，其次， 大大地減輕清潔工作的勞動強度， 效率高。 最終成品能夠得到 人們 的認可及廣泛使用。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； （ 1）技術路線 1） 前期查閱各種資料，了解國內外多功能清掃機的研究現(xiàn)狀與成果。 2） 運用數(shù)學分析法和調查法對行走機構進行總體設計 及其 各子機構的功能總體設 計 。 3） 通過計算和調查確定驅動機構 的電動機類型 4） 通過對 自動清掃機器人運作環(huán)境的分析和調查設計合理的運行方案和行走方式。 5） 根 據(jù)對前期分析 計算的總結，設計合理的行走機構的零件尺寸。 6） 最終通過 CAD 和 solidworks 來展示裝配圖和零件圖。 （ 2）設計參數(shù) 要求清潔面積在 500-3000 平方米。工作效率 2600m2/H,各運動部件的設計完成 掃地、灑水、洗地、擦地、吸水、干地等各項功能。 考慮到采用人工推的方式進行，外形尺寸不適合做的太大，這樣人操作起來很 費力，暫定外形尺寸為： 1200X1800X1200 2.論文（設計）進度計劃 論文題目：手推式地面清潔機設計 第 1 周： 了解題目研究的主要內容和設計路線，查閱有關文獻 第 2 周： 查閱文獻、閱讀文獻 第 3 周：閱讀文獻并完成外文文獻翻譯 第 4 周：撰寫文獻綜述并完成開題報告 第 5 周：總體結構的設計，各子機構的功能總體設計，繪制二維總裝配圖草圖 第 6 周：帶傳動系統(tǒng)設計，以完成掃地、灑水、洗地、擦地、吸水、干地等各項功 能 第 7 周：主軸的設計計算和軸承的選擇與校核 第 8 周：動力部件的選擇及設計 第 9 周：萬向輪的設計計算及校核，并繪制二維三維工程圖 第 10 周：車架部件的設計，繪制二維工程圖草圖 第 11 周：修改并完成二維總裝配圖 第 12 周： 修改并完成各部件二維工程圖 第 13 周： 繪制一個部件的三維裝配圖，并做爆炸視圖 和動畫演示 第 14 周： 撰寫設計說明書 第 15 周： 提交論文、圖紙、查重報告 四、需要閱讀的參考文獻 1徐寧 ， 吳三迭 .國內吸掃式掃路車技術發(fā)展綜述 J.專用汽車 ， 2010.25（ 6）： 38-46. 2成大先主編 .機械設計手冊（第五版） M.北京：化學工業(yè)出版社， 2008.3 3賴杰民，純掃式掃路車的技術改進廈實用效果 J.筑路機械與施工機械化， 2009,16（ 4） :39-41 4顧曉勤，劉申全主編 .工程力學 M. 北京：機械工業(yè)出版社， 2006.1 5高學山 ,徐殿國 ,王炎等 .全 方位地面移動 清掃機器人 J.機械工程學 報 ,2008,44(3):228-233. 6曾岑 ,陳進 ,蔣玉杰 . 智能型室內清潔機器人的研究和發(fā)展探析 J. 機械制 造 ,2008,10:63-67. 7 周小軍 , 孟亮 , 陽輝等 . 多功能高效清潔機的研制 J.實驗室科學 , 2013,16(4):171-173,179. 8王麗 ,韓倩倩 ,宋章英等 .手推式微型清掃機的設計說明 J.科技致富向 導 ,2012,(12):13-14. 9鄭德亮 ,宋志剛 ,張東銀等 .走廊清掃機方案設計 J.現(xiàn)代制造技術與裝 備 ,2012,(1):27-29. 10吳兵 .保潔工具設計的源流及發(fā)展 D. 吉林大學 2009 11Ansel C, Ugural. California Institute of TechnologyJ. Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 2000, (04):12-15. 12 Yifeng Zhang and Shujuan Yi (College of Engineering,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing163319,China). The Design of Electric Control and Data Acquisition System for Cleaning DeviceA. 東北大學（ Northeastern University, China）、 IEEE Industrial Electronics (IE) Chapter, Singapore、 IEEE Harbin Section Control Systems Society Chapter,China.Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference（ CCDC） C.東北大學（ Northeastern University, China）、 IEEE Industrial Electronics (IE) Chapter, Singapore、 IEEE Harbin Section Control Systems Society Chapter,China:,2011:5. 13Chen W,Chen S,Wang L K,et al.A design of large space automatic cleaning robot with omni-directional wheelsC.2013 Internationa Conference on Fuzzy Theory and its Application.2013:140-145. 14宋章軍 . 服務機器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 J. 集成技術 ,2012,03:1-9. 15 張凡 , 楊秀芝 , 李濤 . 一 種 清 潔 滑 板 車 的 設 計 J. 湖 北 理 工 學 院 學 報 ,2013,01:13-16. 16劉興 .普通帶式輸送機清掃裝置使用分析 J.煤礦機械 ,2002(11):56. 17孫曉峰 ,李鍵 ,李曉鵬 . 中國清潔生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探析 J. 環(huán)境科學與管 理 ,2010,11:185-188. 18周盛榮 .智能家庭清掃機器人的研究 D.哈爾濱工業(yè)大學 ,2006. 19王海東 ,王國棟 ,洪鷹 . 基于 AGV 萬向輪特性的動力學分析 J. 機械設 計 ,2015,04:96-100. 附 ：文獻綜述或報告 手推式地面清潔機設計文獻綜述 1、前言 隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市對環(huán)境衛(wèi)生質量要求的不斷提高，各地環(huán)衛(wèi)部門 也在不斷提高城市道路清掃作業(yè)機械化的程度。我國清掃車行業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展， 產(chǎn)品從單一的純掃式發(fā)展到目前的多種 型式；但目前我國清掃車的水平與國外發(fā)達國 家相比，還存在一定的差距，特別是在產(chǎn)品的可靠性方面 。 為盡快提高我國清掃車的 水平，縮小與發(fā)達國家清掃車的差距，滿足對路面清掃作業(yè)的要求，清掃車生產(chǎn)企業(yè) 應選擇一個合適的掃路車研究方向 1。隨著社會的發(fā)展、進步，清掃設備已不再滿足 于單純意 義上的吸塵車；而是從多功能、環(huán)保、經(jīng)濟等方面提出更多的要求，來滿足 市場的各種需求。為適應市場需求，近年來，國內眾多環(huán)衛(wèi)車輛研究機構、生產(chǎn)廠家 在引進、消化、吸收國外先進技術的基礎上，加快了清掃車的資助研發(fā)和生產(chǎn)，推進 了一大批各具特色、性能優(yōu)良的清掃車。 隨著機電液一體化技術、數(shù)字化信息技術和 自動控制技術的大量采用，我國清掃車的設計和制造水平與發(fā)達國家的差距在逐步縮 小 3。 本設計采用的方法是理論設計與經(jīng)驗設計相結合的方案，所運用的資料來源廣 泛，內容充足。 2、國內研究現(xiàn)狀 手推式微型清掃機主要適用 于車站、學校、廣場等人流聚集，垃圾分布散亂的 場所。在這些場所里常見一些環(huán)衛(wèi)工人拿著掃把和簸箕進行清掃，其工作量大，清掃 一次垃圾通常要走很多步，在行走不需要清掃時兩只手都要提著清掃工具，這是一個 十分耗力的過程，為了改善環(huán)衛(wèi)工人這種耗力的清掃現(xiàn)狀，筆者設計了手推式微型清 掃機，它將掃把和垃圾收集裝置科學的組合在一起，降低環(huán)衛(wèi)工人不清掃時的體力消 耗，也提高了清掃效率 8。在 國內，各大科研機構和高等院校也都開始自動 地面清潔 機 的研究。哈爾濱工業(yè)大學于 20 世紀 90 年代開始致力于這方面的研究，與香港中 文大學合作，聯(lián)合研 制開發(fā)出一種全方位移動 地面清潔機 器人 5。浙江大學于 1999 年初對智能機器人進行研究，兩年后便成功研制出國內第一個具有初步智能的自主吸 塵機器人 7。雖然我國研制出的 地面清潔機 在品種規(guī)格上和使用性能上已基本能滿 足國內各種需求，但是國產(chǎn)產(chǎn)品存在外形單調、功能單一、操作不方便、清洗效率低 等問題 14。 3、國外研究現(xiàn)狀 新型刮板清掃裝置在國外得到了廣泛應用，它主要由金屬刮板、彈性桿和轉桿組 成。多個金屬刮板沿輸送帶寬度方向按棋盤形式布置。每個刮板分別通過彈性桿與轉 桿相連。轉桿上可裝扭轉彈簧或者重錘 , 以使刮 板對輸送帶有一定的正壓力。這種清 掃裝置比普通的刮板清掃裝鍛效果好 16。眾所周知 , 只有刮板與輸送帶有較低的相對 速度時 , 才能達到最好的清掃效果。對于蓖子式刮板清掃裝置來說 , 其相對速度就等 于輸送帶運行速度。行速度較低 , 以保證刮板鏈與輸送帶有一定的、而且較低的相對 速度。這種清掃裝置 , 用在 3m/s以上的高帶速下 , 清掃強粘性物料效果較好。它的缺 點是結構復雜、笨重。西德和美國使用一種的轉刷式清掃裝置。該裝置的主要部件為 轉刷 , 它由滾子和線束組成。線束一般由尼龍線制成 , 它可以沿滾子軸向排列 , 也可以 呈螺旋 線形排列。線束按螺旋線形排列時 , 可減輕清掃物對轉刷的污染 , 并有利于清 掃物的排出。轉刷可由主動滾筒驅動 , 也可單獨設驅動動力 16。 德國 Kaercher 公司生產(chǎn)的 RC3000是世界上第一臺能夠自主完成家庭地面打掃 工作的清潔手推式自動 地面清潔機 5，如圖 1-1 所示， 圖 1-1 德國 Kaercher 公司生產(chǎn)的 RC3000 這款手推式自動 地面清潔機 的內部裝有芯片控制系統(tǒng)以及光電傳感器，一旦手推 式自動 地面清潔機 在清洗過程中檢測到雜物的存在，它就 可以隨機的改變行進的方 向，繼續(xù)進行打掃，一直到打掃工作徹底完成 11。當電源電壓不足時，它會自主地返 回充電站進行充電。在這款手推式自動 地面清潔機 的內部一共設置了四種清潔程序， 手推式自動 地面清潔機 會根據(jù)環(huán)境的不同來選擇最合適的程序進行打掃 12。在手推式 自動 地面清潔機 的內部裝有光敏傳感器，當手推式自動 地面清潔機 打掃到距離樓梯或 者臺階的邊緣很近的時候，傳感器就可以檢測到樓梯和臺階的存在，然后手推式自動 地面清潔機 就會自動遠離，這就避免了手推式自動 地面清潔機 可能發(fā)生的跌落以及因 跌落造成的損傷。 跟著經(jīng)濟的開展和 社會進步，大家對生計質量的需要愈來愈高，交通快捷也越來 越變成社會開展 的迫切需要，高等級公路以空前的速度開展，路途的打掃和保潔也越 來越遭到有關部分的注重，多年 來構成的人工打掃的格式明顯已不習慣中國高等級公 路開展的客觀需要，人工打掃粉塵飛揚，嚴峻影 響清洗工人的身體安康，也不可避免 的形成環(huán)境的二次污染 ：公路車輛的高速行進對清洗工人的生命安全形成潛在要挾， 這就需要我有必要敏捷開展清 掃機械，只要這樣才干滿意敏捷開展的高等級公路的客 觀需要，使大家日子在潔凈安康的環(huán)境中，這 也是人類二十一世紀高品質日子的必定 需 要。因而對中國 地面清潔機 概略和開發(fā)機型的討論有著十分重要的含義 16。 從 20世紀 60 時代中國研制出產(chǎn)路面打掃機械開端（指大型打掃機的研制），已有 40 多年的出產(chǎn)前史，可是中小型打掃機的研制開發(fā)則剛剛起步。有關于發(fā)達國家，中 國地上打掃機在出售規(guī)劃、技術水平、打掃作用等方面都存在必定的距離。跟著公共 環(huán)境衛(wèi)生、工廠清洗機械商場的迅猛開展， 2005 年之后，國內地上打掃機開端出現(xiàn)疾 速開展的態(tài)勢。但與國外比較，國內還停留在商場的初級開展期間 14。 中國已逐漸進入現(xiàn)代化社會，陳腐、落后的打掃辦法及設備， 已不能滿意社會進 步的需要。關于自動化洗地用具，大家常見的是馬路上的洗地車，它能進行大面積大 街打掃、作業(yè)功率高，并且節(jié)省人力。可是，小面積區(qū)域的打掃東西還首要沿襲傳統(tǒng) 手藝洗地東西：掃帚，作業(yè)功率低、打掃作用不行抱負、糟蹋人力資源。而作業(yè)功率 高的省時省力的龐然大物洗地車在比方廠區(qū)、居住小區(qū)、機關、校園、醫(yī)院、小街冷 巷、走廊等場所，確是英雄無用武之地。跟著現(xiàn)代日子節(jié)奏的加速及居住面積的增大， 家居地上的打掃作業(yè)也越來越深重，嚴峻攪擾了大家的日子。因而急需開發(fā)一種本錢 低、節(jié)省人力物力、打掃作用杰出的習慣院子、小區(qū)、冷 巷、走廊等小區(qū)域場所的小 型打掃設備 17。 國內 地面清潔機 的開展閱歷進程如下；第一期間， 20世紀 60時代，中國研制出純 掃式 地面清潔機 ，因純掃式 地面清潔機 有功用差、質量差、外觀差，打掃作用差等缺 點，加之又受限于其時中國的體系和其時城 市環(huán)衛(wèi)部分的經(jīng)濟狀況，故只要少量大城 市運用純掃式 地面清潔機 。直至 20世紀 80時代末，建造部長沙 建造機械研討院規(guī)劃出 中國第一臺吸掃式 地面清潔機 。它以其純掃式 地面清潔機 無可比拼的優(yōu)勢，進入中國 的 大中城市。如今，在中國 地面清潔機 商場中，吸掃式 地面清潔機 占有率為 95%以上 18。第二期間， 20世紀晚期， 是中國 地面清潔機 開展最快的期間， 地面清潔機 的運 用不但從大中城市擴展到小城市，高速公路，并且不少企 業(yè)、居民小區(qū)也選用 地面清 潔機 進行路面打掃。商場需要的敏捷脹大，各種類型和各種標準的吸掃式打掃 車不斷 涌現(xiàn)。當前，中國 地面清潔機 大都為 2t 8t汽車底盤改裝，這種 地面清潔機 轉場速度 快，合適于大面積、 遠距離打掃，常用于城市主干道、城鄉(xiāng)結合部、高速公路的路面 打掃作業(yè)。這些年，跟著 地面清潔機 商場的擴展，對 地面清潔機 的用戶需要也在發(fā)生 變化，中小全液壓 地面清潔機 選用單臺發(fā)動機傳動，油耗低；行進 無級變速，打掃作 用好，打掃功率高；駕駛室視界 好等長處，備受用戶喜愛，格外對錯城市大街和非公 路 地面清潔機 用戶。不少 地面清潔機 出產(chǎn)公司也開 始 了專 用底盤的中小型全液壓 地面 清潔機 ，多種標準的中小型全液壓 地面清潔機 投放了商場。第三期間， 2000年之后， 國 內路面打掃商場開端出現(xiàn)疾速開展的態(tài)勢。長沙中標公司、天津洗地王公司等專業(yè)出 產(chǎn)廠家，均獲 得了較好的開展勢頭 17。 當前，許多國家研制的清洗機器人應時而生。日本，美國，歐洲各大廠商競相開 發(fā)，有些商品乃至很超前。例如，有一種具有高效吸塵除灰功用的清洗機器人，可遙 控也可自主運作，能轉向，逃避障礙物，有很高的有用價值，可對家居、廠礦公司等 地上進行清洗，協(xié)助大家從冗雜的勞作中解放出來。在國外清洗設備的擁有率和洗衣 機簡直適當，乃至要高（有共用洗衣房，專業(yè)洗衣店的原因） 13。在這方面，國內的 研制腳步較慢，可是跟著國家城市化的進程不斷加大和經(jīng)濟的開展，許多新式的中小 城市正在興起，城市化規(guī)劃不斷擴展，現(xiàn)代化的工廠不斷建成，機關、小區(qū)、醫(yī)院、 校園和公共場不斷建造機械化打掃現(xiàn)已變成一種必定，地上的清洗維護及工廠清洗出 產(chǎn)現(xiàn)已越來越重要。勞作力本錢的不斷提高，打掃設備的商場前景日漸 看好 9。 手推式自動 地面清潔機 本身的扁平結構，極大地方便了手推式自動 地面清潔機 的 清洗，一些我們平常不容易打掃的地方，對手推式自動 地面清潔機 而言，卻可以很輕 松地完成， “三葉蟲 ”誕生于英國，這是一款問世較早但功能強大的吸塵器，如圖 1-2 所示 14。 圖 1-2 “三葉蟲 ” 它內部裝有超聲波探測器，可以迅捷地探測到障礙物的存在并繞開能夠自由穿梭 清洗，同時可以自主的設計出最優(yōu)行走路線；這款手推式自動 地面清潔機 能夠分三個 檔位來工作：正常、快速和點清理；當手推式自動 地面清潔機 的垃圾盒被垃圾充滿之 后，手推式自動 地面清潔機 就會發(fā)出警報；如果用戶有些地方不需 “三葉蟲 ”打掃， 只要貼上特制的磁帶就能夠限 制手推式自動 地面清潔機 的打掃范圍。 “三葉蟲 ”的電源 是可充電的，電量充滿之后手推式自動 地面清潔機 大概可以持續(xù)工作 1 個小時 14。 4、 發(fā)展趨勢 自帶電源，小巧輕便，操作簡單，自主性強，工作環(huán)境為小區(qū)小巷及一些狹窄的 區(qū)域 清掃機的出現(xiàn)大大的降低了勞動強度，提高了工作效率，美化了我們的環(huán)境。 但大型的清掃機不能滿足狹窄街道、居民小區(qū)的使用要求；設計一款小型的清掃機， 要求節(jié)能環(huán)保，能夠在較為狹窄的環(huán)境下工作，該機能大大降低勞動強度，提高工作 效率，安全可靠性高?？疾煲酝鍜邫C的結構和特點，對它們結構優(yōu)化和改進，研究 設計一臺既能滿足人們需求又能節(jié)能環(huán)保的小型自動清掃機。 審 核 意 見 指導教師評閱意見 （對選題情況、研究內容、工作安排、文獻綜述等方面進行評 閱） 簽字： 年 月 日 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日 公章： 畢業(yè)論文（設計）開題報告要求 開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質量畢業(yè)論文（設計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。 一、選題依據(jù) 1.論文（設計）題目及研究領域； 2.論文（設計）工作的理論意義和應用價值； 3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢。 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題； 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）； 3.本論文（設計）預期取得的成果。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； 2.論文（設計）進度計劃。 四、文獻查閱及文獻綜述 學生應根據(jù)所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調研、實驗或實習的基礎上遞交相關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順，較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。 五、其他要求 1.開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內完成； 2.開題報告必須經(jīng)學院教學指導委員會審查通過； 3.開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設計）工作，否則不允許參加答辯； 4.開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師； 5.開題報告的內容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。? 一、選題依據(jù) 1．論文（設計）題目 手推式地面清潔機設計 2．研究領域 機械設計 3．論文（設計）工作的理論意義和應用價值 理論意義: 傳統(tǒng)的地面清潔是一項比較繁重的工作，一般都會經(jīng)過“清掃—吸塵—拖地”三個環(huán)節(jié)，需要耗費較多的人力和時間。目前正在研究的一些智能清潔裝置，由于瞄準的都是高端家用市場，其制造、使用以及維護的成本較高，難以推廣應用，而且在市場上已經(jīng)推廣應用的清潔裝置往往功能單一，效率較低，在使用時存在一定的局限性。 應用價值：目前，各式各樣的手推式地面清潔機越來越多應用于人們的生活中，從事著與人們生活息息相關的服務工作，極大地提高和改善了人們的生活質量。室內智能地面清潔機就是在這種背景下誕生的一種家庭服務機器。在分析已有清潔器械的基礎上，自主研制一種專門用于地面清潔的多功能高效清潔機，其集合了碎屑垃圾清掃，塵埃顆粒，地面污漬擦洗三大功能，巧妙的將傳統(tǒng)的“清掃—吸塵—拖地”三個環(huán)節(jié)合為一體，效率高，效果好，能夠減輕清潔工作的勞動強度，彌補了目前市場上清潔裝置不能一步完成清潔的不足，具有一定的使用價值和應用前景。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢 國外： RC3000是世界上第一臺能夠自行完成所有家庭地面清潔工作的清潔機器人，它有光電傳感器和芯片控制，當遇到障礙時，會隨機改變一個角度，然后繼續(xù)直走，直到遇到新的障礙物。后經(jīng)過多年的發(fā)展，出現(xiàn)兩個分支：一是以歐美品牌為主的“技術流”，強調智能清潔機的智能程度；二是以智能吸塵器新興國家日、韓、臺灣為主的“實用流”，強調智能清潔機的實際清潔效果。 大致可分為三類： 1） 手推式無動力掃地機 ； 2） 工業(yè)型清潔機； 3） 家用電動掃地機、吸塵器等。 國內：在國內，各大科研機構和高等院校也都開始自動清掃機的研究。哈爾濱工業(yè)大學于20世紀90年代開始致力于這方面的研究，與香港中文大學合作，聯(lián)合研制開發(fā)出一種全方位移動清掃機器人。浙江大學于1999年初對智能機器人進行研究，兩年后便成功研制出國內第一個具有初步智能的自主吸塵機器人。雖然我國研制出的清掃機在品種規(guī)格上和使用性能上已基本能滿足國內各種需求，但是國產(chǎn)產(chǎn)品存在外形單調、功能單一、操作不方便、清掃效率低等問題。 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題 （1）運動部件的設計及校核，完成掃地、灑水、洗地、擦地、吸水、干地等各項功能 （2）動力部件的設計及電動機的選擇 （3）萬向輪的設計計算及校核 （4）主軸的設計計算及軸承的選擇與校核 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （1）論文寫作大綱 1) 整理閱讀相關資料書籍 2) 確定總體結構方案的設計 3) 進行材料的選擇 4) 驅動機構的電動機類型 5) 動力部件的選擇及設計 6) 清洗裝置盤刷和滾刷的設計 7) 萬向輪的設計 8) 確定支架結構及尺寸 9) 產(chǎn)品整體分析，評估其穩(wěn)定性及可行性 （2）設計思路 根據(jù)手推式洗地機清洗作業(yè)的要求，機器人首先必須具備清洗作業(yè)功能和控制功能，此外手推式洗地機還必須在地面進行和移動。 主機主要由箱體，支撐架，防護罩，刷子，電機，齒輪傳動系統(tǒng)等組成。使刷子壓緊，產(chǎn)生一定的清洗壓力，通過電機帶動刷子轉動，達到清洗的目的。 主機有一懸吊支撐架，其外側與懸吊系統(tǒng)相連，可調系統(tǒng)安裝在懸吊支撐架背后，系統(tǒng)可通過調節(jié)螺旋漿轉速控制清洗力，懸吊支撐架通過一圓導軌和箱體（其上安裝兩盤兩滾）相連，所有的清洗裝置均安裝在該箱體上，清洗系統(tǒng)由固定在懸吊支撐架上的步進電機通過齒輪傳動系統(tǒng)執(zhí)行以90°為單位的轉動動作以實現(xiàn)橫洗和縱洗的轉換。箱體上有兩個圓盤形清洗刷，盤刷底部都有十二個清洗液噴射孔，另有兩圓柱形滾刷，在其行走前方有清水噴射孔，并安裝一軟質刮水板，以使清洗過的部位快速風干并避免留下來的清洗液腐蝕地面。箱體上還有一電機通過錐形齒輪將轉動傳到其中一個盤型清洗刷上，再通過齒輪傳動系統(tǒng)將轉動傳遞給另一盤刷，所以兩盤刷轉動方向相反，可以達到更好的清洗效果，圓柱形滾刷是由電機尾部的軸通過V帶驅動的。在懸吊支撐架上有防護罩，防止清洗液四濺。 3.本論文（設計）預期取得的成果 首先，在作品設計完成的基礎上完善工程圖，保證其能夠批量生產(chǎn)以及能夠在一個成人的操作下適應各種環(huán)境完成清潔工作，其次，大大地減輕清潔工作的勞動強度，效率高。最終成品能夠得到人們的認可及廣泛使用。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； （1）技術路線 1） 前期查閱各種資料，了解國內外多功能清掃機的研究現(xiàn)狀與成果。 2） 運用數(shù)學分析法和調查法對行走機構進行總體設計及其各子機構的功能總體設計。 3） 通過計算和調查確定驅動機構的電動機類型 4） 通過對自動清掃機器人運作環(huán)境的分析和調查設計合理的運行方案和行走方式。 5） 根據(jù)對前期分析計算的總結，設計合理的行走機構的零件尺寸。 6） 最終通過CAD和solidworks來展示裝配圖和零件圖。 （2）設計參數(shù) 要求清潔面積在500-3000平方米。工作效率2600m2/H,各運動部件的設計完成掃地、灑水、洗地、擦地、吸水、干地等各項功能。 考慮到采用人工推的方式進行，外形尺寸不適合做的太大，這樣人操作起來很費力，暫定外形尺寸為：1200X1800X1200 2.論文（設計）進度計劃 論文題目：手推式地面清潔機設計 第1周：了解題目研究的主要內容和設計路線，查閱有關文獻 第2周：查閱文獻、閱讀文獻 第3周：閱讀文獻并完成外文文獻翻譯 第4周：撰寫文獻綜述并完成開題報告 第5周：總體結構的設計，各子機構的功能總體設計，繪制二維總裝配圖草圖 第6周：帶傳動系統(tǒng)設計，以完成掃地、灑水、洗地、擦地、吸水、干地等各項功能 第7周：主軸的設計計算和軸承的選擇與校核 第8周：動力部件的選擇及設計 第9周：萬向輪的設計計算及校核，并繪制二維三維工程圖 第10周：車架部件的設計，繪制二維工程圖草圖 第11周：修改并完成二維總裝配圖 第12周：修改并完成各部件二維工程圖 第13周：繪制一個部件的三維裝配圖，并做爆炸視圖和動畫演示 第14周：撰寫設計說明書 第15周：提交論文、圖紙、查重報告 四、需要閱讀的參考文獻 [1]徐寧，吳三迭.國內吸掃式掃路車技術發(fā)展綜述[J].專用汽車，2010.25（6）：38-46. 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[19]王海東,王國棟,洪鷹. 基于AGV萬向輪特性的動力學分析[J]. 機械設計,2015,04:96-100. 附：文獻綜述或報告 手推式地面清潔機設計文獻綜述 1、前言 隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市對環(huán)境衛(wèi)生質量要求的不斷提高，各地環(huán)衛(wèi)部門也在不斷提高城市道路清掃作業(yè)機械化的程度。我國清掃車行業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，產(chǎn)品從單一的純掃式發(fā)展到目前的多種型式；但目前我國清掃車的水平與國外發(fā)達國家相比，還存在一定的差距，特別是在產(chǎn)品的可靠性方面。為盡快提高我國清掃車的水平，縮小與發(fā)達國家清掃車的差距，滿足對路面清掃作業(yè)的要求，清掃車生產(chǎn)企業(yè)應選擇一個合適的掃路車研究方向[1]。隨著社會的發(fā)展、進步，清掃設備已不再滿足于單純意義上的吸塵車；而是從多功能、環(huán)保、經(jīng)濟等方面提出更多的要求，來滿足市場的各種需求。為適應市場需求，近年來，國內眾多環(huán)衛(wèi)車輛研究機構、生產(chǎn)廠家在引進、消化、吸收國外先進技術的基礎上，加快了清掃車的資助研發(fā)和生產(chǎn)，推進了一大批各具特色、性能優(yōu)良的清掃車。隨著機電液一體化技術、數(shù)字化信息技術和自動控制技術的大量采用，我國清掃車的設計和制造水平與發(fā)達國家的差距在逐步縮小[3]。 本設計采用的方法是理論設計與經(jīng)驗設計相結合的方案，所運用的資料來源廣泛，內容充足。 2、國內研究現(xiàn)狀 手推式微型清掃機主要適用于車站、學校、廣場等人流聚集，垃圾分布散亂的場所。在這些場所里常見一些環(huán)衛(wèi)工人拿著掃把和簸箕進行清掃，其工作量大，清掃一次垃圾通常要走很多步，在行走不需要清掃時兩只手都要提著清掃工具，這是一個十分耗力的過程，為了改善環(huán)衛(wèi)工人這種耗力的清掃現(xiàn)狀，筆者設計了手推式微型清掃機，它將掃把和垃圾收集裝置科學的組合在一起，降低環(huán)衛(wèi)工人不清掃時的體力消耗，也提高了清掃效率[8]。在國內，各大科研機構和高等院校也都開始自動地面清潔機 的研究。哈爾濱工業(yè)大學于20世紀90年代開始致力于這方面的研究，與香港中文大學合作，聯(lián)合研制開發(fā)出一種全方位移動地面清潔機器人[5]。浙江大學于1999年初對智能機器人進行研究，兩年后便成功研制出國內第一個具有初步智能的自主吸塵機器人[7]。雖然我國研制出的地面清潔機 在品種規(guī)格上和使用性能上已基本能滿足國內各種需求，但是國產(chǎn)產(chǎn)品存在外形單調、功能單一、操作不方便、清洗效率低等問題[14]。 3、國外研究現(xiàn)狀 新型刮板清掃裝置在國外得到了廣泛應用，它主要由金屬刮板、彈性桿和轉桿組成。多個金屬刮板沿輸送帶寬度方向按棋盤形式布置。每個刮板分別通過彈性桿與轉桿相連。轉桿上可裝扭轉彈簧或者重錘, 以使刮板對輸送帶有一定的正壓力。這種清掃裝置比普通的刮板清掃裝鍛效果好[16]。眾所周知, 只有刮板與輸送帶有較低的相對速度時, 才能達到最好的清掃效果。對于蓖子式刮板清掃裝置來說, 其相對速度就等于輸送帶運行速度。行速度較低, 以保證刮板鏈與輸送帶有一定的、而且較低的相對速度。這種清掃裝置, 用在3m/s以上的高帶速下, 清掃強粘性物料效果較好。它的缺點是結構復雜、笨重。西德和美國使用一種的轉刷式清掃裝置。該裝置的主要部件為轉刷, 它由滾子和線束組成。線束一般由尼龍線制成, 它可以沿滾子軸向排列, 也可以呈螺旋線形排列。線束按螺旋線形排列時, 可減輕清掃物對轉刷的污染, 并有利于清掃物的排出。轉刷可由主動滾筒驅動, 也可單獨設驅動動力[16]。 德國 Kaercher 公司生產(chǎn)的RC3000是世界上第一臺能夠自主完成家庭地面打掃工作的清潔手推式自動地面清潔機[5]，如圖1-1 所示， 圖1-1 德國 Kaercher 公司生產(chǎn)的RC3000 這款手推式自動地面清潔機的內部裝有芯片控制系統(tǒng)以及光電傳感器，一旦手推式自動地面清潔機在清洗過程中檢測到雜物的存在，它就可以隨機的改變行進的方向，繼續(xù)進行打掃，一直到打掃工作徹底完成[11]。當電源電壓不足時，它會自主地返回充電站進行充電。在這款手推式自動地面清潔機的內部一共設置了四種清潔程序，手推式自動地面清潔機會根據(jù)環(huán)境的不同來選擇最合適的程序進行打掃[12]。在手推式自動地面清潔機的內部裝有光敏傳感器，當手推式自動地面清潔機打掃到距離樓梯或者臺階的邊緣很近的時候，傳感器就可以檢測到樓梯和臺階的存在，然后手推式自動地面清潔機就會自動遠離，這就避免了手推式自動地面清潔機可能發(fā)生的跌落以及因跌落造成的損傷。 跟著經(jīng)濟的開展和社會進步，大家對生計質量的需要愈來愈高，交通快捷也越來越變成社會開展?的迫切需要，高等級公路以空前的速度開展，路途的打掃和保潔也越來越遭到有關部分的注重，多年?來構成的人工打掃的格式明顯已不習慣中國高等級公路開展的客觀需要，人工打掃粉塵飛揚，嚴峻影?響清洗工人的身體安康，也不可避免的形成環(huán)境的二次污染?：公路車輛的高速行進對清洗工人的生命安全形成潛在要挾，這就需要我有必要敏捷開展清?掃機械，只要這樣才干滿意敏捷開展的高等級公路的客觀需要，使大家日子在潔凈安康的環(huán)境中，這?也是人類二十一世紀高品質日子的必定需要。因而對中國地面清潔機概略和開發(fā)機型的討論有著十分重要的含義[16]。?? 從20世紀60?時代中國研制出產(chǎn)路面打掃機械開端（指大型打掃機的研制），已有40?多年的出產(chǎn)前史，可是中小型打掃機的研制開發(fā)則剛剛起步。有關于發(fā)達國家，中國地上打掃機在出售規(guī)劃、技術水平、打掃作用等方面都存在必定的距離。跟著公共環(huán)境衛(wèi)生、工廠清洗機械商場的迅猛開展，2005?年之后，國內地上打掃機開端出現(xiàn)疾速開展的態(tài)勢。但與國外比較，國內還停留在商場的初級開展期間?[14]。 中國已逐漸進入現(xiàn)代化社會，陳腐、落后的打掃辦法及設備，已不能滿意社會進步的需要。關于自動化洗地用具，大家常見的是馬路上的洗地車，它能進行大面積大街打掃、作業(yè)功率高，并且節(jié)省人力?？墒?，小面積區(qū)域的打掃東西還首要沿襲傳統(tǒng)手藝洗地東西：掃帚，作業(yè)功率低、打掃作用不行抱負、糟蹋人力資源。而作業(yè)功率高的省時省力的龐然大物洗地車在比方廠區(qū)、居住小區(qū)、機關、校園、醫(yī)院、小街冷巷、走廊等場所，確是英雄無用武之地。跟著現(xiàn)代日子節(jié)奏的加速及居住面積的增大，家居地上的打掃作業(yè)也越來越深重，嚴峻攪擾了大家的日子。因而急需開發(fā)一種本錢低、節(jié)省人力物力、打掃作用杰出的習慣院子、小區(qū)、冷巷、走廊等小區(qū)域場所的小型打掃設備[17]。? 國內地面清潔機的開展閱歷進程如下；第一期間，20世紀60時代，中國研制出純掃式地面清潔機，因純掃式地面清潔機有功用差、質量差、外觀差，打掃作用差等缺點，加之又受限于其時中國的體系和其時城?市環(huán)衛(wèi)部分的經(jīng)濟狀況，故只要少量大城市運用純掃式地面清潔機。直至20世紀80時代末，建造部長沙?建造機械研討院規(guī)劃出中國第一臺吸掃式地面清潔機。它以其純掃式地面清潔機無可比拼的優(yōu)勢，進入中國的?大中城市。如今，在中國地面清潔機商場中，吸掃式地面清潔機占有率為95%以上[18]。第二期間，20世紀晚期，?是中國地面清潔機開展最快的期間，地面清潔機的運用不但從大中城市擴展到小城市，高速公路，并且不少企?業(yè)、居民小區(qū)也選用地面清潔機進行路面打掃。商場需要的敏捷脹大，各種類型和各種標準的吸掃式打掃?車不斷涌現(xiàn)。當前，中國地面清潔機大都為2t～8t汽車底盤改裝，這種地面清潔機轉場速度快，合適于大面積、?遠距離打掃，常用于城市主干道、城鄉(xiāng)結合部、高速公路的路面打掃作業(yè)。這些年，跟著地面清潔機商場的擴展，對地面清潔機的用戶需要也在發(fā)生變化，中小全液壓地面清潔機選用單臺發(fā)動機傳動，油耗低；行進無級變速，打掃作用好，打掃功率高；駕駛室視界?好等長處，備受用戶喜愛，格外對錯城市大街和非公路地面清潔機用戶。不少地面清潔機出產(chǎn)公司也開始了專?用底盤的中小型全液壓地面清潔機，多種標準的中小型全液壓地面清潔機投放了商場。第三期間，2000年之后，?國內路面打掃商場開端出現(xiàn)疾速開展的態(tài)勢。長沙中標公司、天津洗地王公司等專業(yè)出產(chǎn)廠家，均獲?得了較好的開展勢頭[17]。 當前，許多國家研制的清洗機器人應時而生。日本，美國，歐洲各大廠商競相開發(fā)，有些商品乃至很超前。例如，有一種具有高效吸塵除灰功用的清洗機器人，可遙控也可自主運作，能轉向，逃避障礙物，有很高的有用價值，可對家居、廠礦公司等地上進行清洗，協(xié)助大家從冗雜的勞作中解放出來。在國外清洗設備的擁有率和洗衣機簡直適當，乃至要高（有共用洗衣房，專業(yè)洗衣店的原因）[13]。在這方面，國內的研制腳步較慢，可是跟著國家城市化的進程不斷加大和經(jīng)濟的開展，許多新式的中小城市正在興起，城市化規(guī)劃不斷擴展，現(xiàn)代化的工廠不斷建成，機關、小區(qū)、醫(yī)院、校園和公共場不斷建造機械化打掃現(xiàn)已變成一種必定，地上的清洗維護及工廠清洗出產(chǎn)現(xiàn)已越來越重要。勞作力本錢的不斷提高，打掃設備的商場前景日漸看好[9]。 手推式自動地面清潔機本身的扁平結構，極大地方便了手推式自動地面清潔機的清洗，一些我們平常不容易打掃的地方，對手推式自動地面清潔機而言，卻可以很輕松地完成， “三葉蟲”誕生于英國，這是一款問世較早但功能強大的吸塵器，如圖1-2所示[14]。 圖1-2 “三葉蟲” 它內部裝有超聲波探測器，可以迅捷地探測到障礙物的存在并繞開能夠自由穿梭清洗，同時可以自主的設計出最優(yōu)行走路線；這款手推式自動地面清潔機能夠分三個檔位來工作：正常、快速和點清理；當手推式自動地面清潔機的垃圾盒被垃圾充滿之后，手推式自動地面清潔機就會發(fā)出警報；如果用戶有些地方不需 “三葉蟲”打掃，只要貼上特制的磁帶就能夠限制手推式自動地面清潔機的打掃范圍?！叭~蟲”的電源是可充電的，電量充滿之后手推式自動地面清潔機大概可以持續(xù)工作1個小時[14]。 4、 發(fā)展趨勢 自帶電源，小巧輕便，操作簡單，自主性強，工作環(huán)境為小區(qū)小巷及一些狹窄的區(qū)域?清掃機的出現(xiàn)大大的降低了勞動強度，提高了工作效率，美化了我們的環(huán)境。但大型的清掃機不能滿足狹窄街道、居民小區(qū)的使用要求；設計一款小型的清掃機，要求節(jié)能環(huán)保，能夠在較為狹窄的環(huán)境下工作，該機能大大降低勞動強度，提高工作效率，安全可靠性高。考察以往清掃機的結構和特點，對它們結構優(yōu)化和改進，研究設計一臺既能滿足人們需求又能節(jié)能環(huán)保的小型自動清掃機。 審 核 意 見 指導教師評閱意見（對選題情況、研究內容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱） 簽字： 年 月 日 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日 公章：