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1、家用轿车洗车机器人操作臂设计,姓 名：学 号：指导教师 ：,课题研究目的和意义 国内外研究现状课题研究的主要内容课题的研究方案主要零部件设计结论,答辩提纲,课题研究目的和意义,1. 汽车拥有量的增加随着经济的快速发展，家用轿车已经越来越多地为家庭所拥有，通常，较少进行日常简单清洁的轿车每周要洗一到两次，每次洗车的费用在10元左右（不含上光打蜡）。轿车日常的简单清洁大多由车主人工完成，费时费力，因此我们要设计一种能够代替人进行轿车的日常清洁工作的服务型机器人操作臂。2. 洗车市场调研现在通常使用的洗车设备和方法主要包括以下几种：高压水枪洗车、 蒸汽洗车、无水洗车 、无刷毛自动洗车机 、全自动电脑
2、洗车机.以上几种一般用于洗车行，在个人洗车方面，除了传统的水桶加抹布外，现在所研究的个人洗车设备也多为手动。其中，前者耗费大量体力、时间，而且效率低，也不容易洗得干净，还容易刮损伤车漆。后者采用某些化学洗剂，在效果方面有很大改善，但是也要花费车主的大量时间和体力。,国外研究现状,适合个人使用的小型自动洗车设备的研究方面较少，具有代表性的为日本人平松正彦的一项专利，其结构（主视图和俯视图）如图1和图2：,图1：主视图,图2：俯视图,国内研究现状,龙门往复式电脑洗车机,课题研究的主要内容,洗车机械操作臂的运动方案设计； 洗车刷的旋转和俯仰关节设计； 操作臂的伸缩关节设计；操作臂的升降关节设计；,家
3、用洗车机器人操作臂相关技术指标,l 机械臂整体质量（不包括水箱、水泵等） 约为40kg； l 操作臂的可移动平台尺寸为575460； l 占地面积约0.3m2。 l 家用轿车宽约1.51.8米，高约1.41.6米，底盘高1020厘米,操作臂整体视图,图7 操作臂主、左视图,主要机构设计,腕部的旋转、俯仰关节设计； 操作臂的伸缩、升降关节设计；,操作臂主要零部件设计腕部,图 3 腕部转动结构,腕部的转动自由度其作用是使洗车刷转动实现洗车的动作，其运动形式是绕洗车刷的刷轴的旋转运动。一个最简单的就是将电机轴直接与刷轴相连，带动刷旋转。其结构的主要零部件包括轴承、电机、外壳、轴承座、电机座以及相应的
4、连接件等。选择DC-60直流减速电机,腕部结构设计,俯仰关节结构属于腕部的另一个自由度，俯仰关节的具体作用是让洗车刷工作面在洗车顶和车侧面时分别定位于水平、竖直平面内，其摆动自由度的摆动范围超过180，完全能够满足工作的需要。 将电机置于操作臂内部，电机轴线与俯仰的转动轴垂直，要求传动空间垂直的两轴间的转动，采用直齿圆锥齿轮传动方式，选择57BYGH250E-02型步进电机。,图4 腕部俯仰关节,主要零部件设计臂部,图5 伸缩关节,1）伸缩自由度 伸缩关节的主体结构采用铝合金方管型材，伸缩关节的作用是使操作臂末端能达到汽车的宽度上每一处，而一般家用轿车宽度约1.52米，因此，伸缩机构的行程至少
5、要达到车宽的一半即0.9米才能满足工作要求。为了减小收缩时的尺寸，伸缩机构整体采用两级伸缩的结构。其传动方式采用丝杠螺母的螺旋传动方式，丝杠副的运动方式为丝杠转动螺母移动，两个螺母通过法兰与分别与两个伸缩级相连接，带动伸缩级运动。丝杠转动的动力由电机通过带传动提供。在伸缩关节中，主要的设计为丝杠螺母传动系统。,臂部结构设计,（2）升降自由度竖直方向的升降自由度作用是使洗车刷能够达到从车顶部到底部的所有表面。升降机构主要包括三个部分：支架，导向机构和传动机构。支架为四根型材，型材上有孔，将导向机构与支架相连接。升降机构的传动采用螺旋传动作为直线运动的实现方式。导向杆与小车焊接在一起。丝杠螺母选择丝杠转动，螺母移动的运动方式，用推力轴承将丝杠一端固定在小车上，丝杠上用键连接齿轮，用来传动扭矩。螺母上有安装法兰，将工作台通过螺栓与螺母连接在一起上下运动。,图6 升降关节,结论,调查了汽车清洗行业的情况，包括现有的常用于洗车行的大型洗车设备，已有的小型、适合家用的洗车设备，以及一些洗车机械的专利发明等。 并通过查找相关资料，合理设计其主要零部件，并进行强度校核，使其满足工作需求。,谢谢各位老师！,
