自动转向清洁车的设计本科毕业论文

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1、湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 摘要本次设计的自动转向清洁车用于室内环境的清洁，清洁车可自动行走，无需人工操作。根据室内环境，当机器碰到障碍物时，可以实现自动转向，从而避开障碍物，是机器在特定的区域内按不规则路线工作，配合清洁系统实现自动清洁。此次设计的自动转向清洁车主要考虑三个方面的设计：自动转向机构的设计，车身机架的设计，清洁系统的设计。自动转向机构由电磁离合器与行星轮组成，碰到障碍物时使两轮的实现差动，从而实现自动转向功能；车身机架做成圆形，在四周装上壁轮，壁轮相对机架转动，实现整台机器的转向；清洁系统由电动机、毛刷、垃圾过渡板和可抽取垃圾箱组成，清洁系统装在小车的前端，工作室电动机

2、转动，带动毛刷滚动，垃圾通过过渡板被卷入垃圾箱内，可对较大的垃圾进行清扫、收集1 。关键词: 自动转向，壁轮，清洁ABSTRACTThe design of the automatic steering clean cars for cleaning indoor environment, clean car can automatically walk, without manual operation. According to the indoor environment, when the machine hits an obstacle, you can achieve automa

3、tic steering, thereby avoiding obstacles, the machine works as an irregular route within a specific area, with automatic cleaning system for cleaning. The design of the automatic steering clean cars mainly consider three aspects of the design: Design automatic steering mechanism, the design of the b

4、ody frame, cleaning system. Electromagnetic clutch automatic steering mechanism consisting of planetary wheel, so when confronted obstacles to achieve differential rounds, enabling automatic steering function; body frame made of round, fitted wall around the wheel, the wheel relative to the frame wa

5、ll rotation, to achieve the whole machine steering; cleaning system consists of motor, brush, garbage bins transition board composition and extraction cleaning system is installed in front of the car, studio motor rotates, driven brush roll in, garbage through the transition board is the involvement

6、 of the trash can to a large garbage cleaning, collecting.2Keywords: automatic steering, wall wheels, clean目录摘要 I第1章 绪论11.1课题设计背景11.2 国内外相关研究11.3 课题设计任务21.4 设计重难点3第2章 自动转向清洁车的系统设计42.1 机械结构组成42.2工作原理52.3 自动转向清洁车的机构设计72.3.1外形设计72.3.2行走机构设计82.3.3 清扫机构的设计8第3章 运动参数计算103.1电动机的选择103.2 传动装置的各级传动比113.3 计算各传动

7、装置的运动参数11第4章 行星轮的设计134.1配齿计算134.2主要参数计算154.2.1齿轮模数计算154.2.2 计算几何尺寸154.3传动强度计算及校核164.3.1 弯曲强度计算与校核164.3.2齿轮齿面强度的计算及校核174.3.3 有关系数和接触疲劳极限18第5章 直齿锥齿轮的设计205.1 齿轮材料、热处理方法、精度和齿数205.2 确定材料许用接触应力205.3 在标准设计的准则中，根据齿面接触疲劳强度设计205.4 确定实际载荷系数与修正分度圆215.5 齿根弯曲强度计算22第6章 轴的设计246.1电机轴的设计246.2动力轴的设计256.3传动轴的设计256.4轴的校

8、核26第7章 电磁离合器的选择28第8章 展望298.1 多功能化298.2 超智能化298.3 高性价比化30总结31参考文献 32致谢3333第1章 绪论1.1课题设计背景随着生活节奏的不断提高，人们工作后疲惫归来希望能在一个舒适的家庭环境中好好休息，拖把已经成为人们生活中的负担。在此背景下，自动转向清洁车逐渐走进了家家户户，成为人们生活中不可缺少的一个清洁工具。但现有的自动清洁机器价格过于昂贵，还不能得到普及。因此，本设计利用机械机构代替传感器，巧妙地利用行星轮机构与电磁离合器的组合来实现清洁车的自动转向功能。自动转向清洁车能将人们从以前传统沉重的人工清洁工作中解放，实现室内地面的自动清

9、洁功能。在商品化的角度上看，自动转向清洁车将大幅降低劳动强度、提高生活质量，人们只需拿着遥控器按着按钮就能摆脱清洁工作的烦恼。于是，在具有创新、挑战性的研究中自动转向清洁车的发展，具有重大的市场价值意义。本次设计的目的是开发一个性价比高，全区域覆盖，可以满足需要和方便的自动转向清洁车，使家庭生活简洁化、智能化、轻松化3。1.2 国内外相关研究自动进行房间地面清洁的自主式清洁服务机器，集人机学、传感技术、控制技术、人工智能等诸多学科为一体。自动清洁机的研究始于20世纪80年代，经过30年的发展，已经生产出了许多自动清洁产品，并已商品化、实用化，在实际生活中为人们分忧解难。世界上第一台自动转向清洁

10、机器RC3000，它由传感器和单片机控制，当感应到障碍物时，能自动改变前进方向，避免碰撞，然后继续行走完成清洁工作。该机器矮小扁平式的设计使其能够适应家庭多变的室内环境，在沙发、衣柜、桌几下行动自如。2002年松下电器公司推出了家用清洁机器人，它利用超声波测距以此完成对室内环境的了解，根据地面的脏乱程度的规划合理的清洁路径。该机器人内置回转体传感器及落差传感器用来避开障碍物，控制行走姿势和方向。对于自动清洁车技术（机器感知导航和定位、动力驱动、电源技术）的研究，国内的一些大学也取得了不小的成果，这些都为自动清洁机器在国内的推广和发展奠定了坚实的基础。哈尔滨工业大学致力于清洁车技术的研究长达二十

11、多年，曾联合香港中文大学研制出了一种全方位的移动清扫机器。该机器具有如下特点：以全方位的移动技术，在一个狭窄的区域机器可自动行走转向执行清扫工作；具有开放性，可通过编程软件实现程序控制机器，使机器作为一个服务载体执行所要实现的功能；多种可变工作模式，根据室内地面干净程度，合理选择切换工作模式，节约能源，提高清洁效率。在2014年3月21号上海家博会上，iRobot推出了Braava系列中的最高端型号产品Braava380t。iRobotBraava380t具有更多智能系统，包括Pro-Clean系统其作用实在整个清洁过程中可以持续喷洒清洁剂，使清洁工作更彻底；配有急速充电器，比以往充电时间缩短

12、一半，仅需两小时就能完成充电。此款清洁机器人操作简单，只需按下启动按钮就能开始工作，它有两种清洁模式采用干燥清洁布的干式清洁及湿润清洁布的湿擦模式，两者相辅相成；此外还拥有轻触式缓冲器及静音马达，在不打扰人们日常休息的情况下完成清洁任务，完成清洁工作后，能自动回到起点并关机，节约能源。2014年4月14日，Nanophea运用来自荷叶的灵感，采用类似“纳米莲花效应”推出了纳米清洁机器人。此自动清洁车搭配智能扫描装置，在清洁过程中能感应到工作周围环境的灰尘及污染物。工作时将水添加到清洁车的吸尘器中，清洁时机器通过加湿器将水滴变成水雾扩散到地面，周围的灰尘与水雾结合在一起，最后机器通过吸尘器把灰尘

13、与水的混合物吸附回来，之后再将水滴进行循环过滤，使水能够重复使用。此方法，在吸尘的同时还能达到擦洗的效果，并且还能防止清洁时因灰尘飞扬带来的二次污染。1.3 课题设计任务本次设计的课题任务是设计一台自动转向清洁车，要求清洁车能在室内碰到障碍物后实现自动转向功能，完成室内的清洁工作。具体设计的内容为：（1） 了解自动转向清洁车的组成结构及工作原理；（2） 进行自动转向清洁车的总体方案设计与零部件设计；（3） 设计原始数据：高度：宽度：运行速度：约1.4 设计重难点根据自动转向清洁车的工作模式和设计要求，在宽高的形体下合理设计和布置行走机构、自动转向机构、车身机架以及清扫机构是本次设计的难点。首先

14、，当清洁车碰到障碍物时要求其车身机架能随着自动转向机构一起旋转，所以其外形设计也应该仔细考虑。其次，对于室内多变的地面环境采用何种清扫方式才能安全有效地完成自动清洁工作，保证室内的清洁与干净度。最后，在清洁时产生的垃圾如何方便快捷的收集，以及优化布置清洁系统的内部结构也是本次设计中必须认真思考的问题。第2章 自动转向清洁车的系统设计2.1 机械结构组成本课题设计的自动转向清洁车主要包括以下几个部分：（1）自动转向机构。自动转向机构的关键技术在于如何使机构碰到障碍物的情况下，自动改变前进方向，转换适当的角度，避开障碍物，实现自动转向。（2）控制电路。控制电路主要由电磁离合器和KT通电延时继电器组

15、成，由于选用的微动触发开关是点动的，所以需要一个延时控制电路，以实现电磁离合器分离后等到机构开关转向完毕再使离合器回到接合状态，最后，通过电磁离合器的机制来实现一定的转向角。（3）车身机架。当机器碰到障碍物而转向时，机架能从障碍物表面滑过，使机器顺利转向。机架的主要功能是降低车身与障碍物表面的摩擦力，使机器转向更顺畅。（4）清洁系统。清洁系统由电动机、毛刷、垃圾过渡板和可抽取垃圾箱组成，把他转载小车前端，工作时电动机转动，带动毛刷滚动，垃圾通过过渡板被卷入垃圾箱内。按结构分类移动机构有三种，分别是：行走、履带式和轮式。自动转向清洁车的工作环境在室内，地面大多是瓷片，无凹凸不平的环境。根据三种移动机构选用的原则，本次设计选择轮式移动机构最合适。轮式移动机构一般有三、四轮和六轮，三轮的使用有一个相对简单灵活的结构，但能够满足的需求和应用很广泛；四轮的稳定性好，由于重力平均分配到每个轮，因此四轮的承载能力较大，但结构较复杂；类似与四轮，六轮相比之下具有更大的承载能力和稳定性。本次设计的自动转向清洁车要求结构紧凑、配合紧密、移动能力好，能在室内穿梭于各种家具之间完成清洁工作。