毕业论文定稿-高层楼房外墙面清洗机设计

原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763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）2AbstractThe washing machine uses unmanned cleaning, automatic cleaning, automatic water supply, cleaning fluid. SCM system control , the operator simply by manipulating the keyboard to work washing machine , but also in the cleaning process, the washing machine can automatically identify the edge can be selected for vertical or horizontal wash wash floors of the building under the specific circumstances . Higher cleaning efficiency of the machine, cleaning effect is good, is ideal for high-rise building cleaning tools . Use this machine will greatly reduce cleaning costs rise buildings and improve the working environment of workers , improve labor productivity , which has considerable social , economic significance and broad application prospects .By analyzing the modern building wall cleaning technology needs , the idea of multiple design alternatives and compare and analyze various aspects , preferably a reasonable design. Fully considered when designing cleaning efficiency requirements, through the rational choice of parts and materials , structural design calculations and rigorous analysis of key parts , as well as strict design of the entire drawing , so that the cleaning technology designed to meet the needs of the existing wall , improve work efficiency and job security.Keywords : Tall wall；Cleaning machine；Disk brush；Design原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763目 录摘 要 .1Abstract2第一章 绪论 .11.1 选题背景及意义 11.2 课题研究现状 11.2.1 国外研究现状 11.2.2 国内研究现状 41.3 高层楼房外墙面清洗机发展趋势 6第二章 总体方案设计 .72.1 设计方案选型与分析 72.2 方案的确定 82.3 最终方案原理分析 .8第三章 清洗机构设计 .103.1 盘刷设计 .103.1.1 盘刷 103.1.2 联刷体 103.1.3 盘刷的工艺性 103.2 电机的选择 .103.3 喷水机构设计 .113.4 刮净器设计 .11第四章 污水回收循环使用机构 .134.1 工作原理 .134.2 污水收集器 .134.3 水箱 .134.4 水泵选型 .134.5 过滤器选型 .14第五章 主框架设计 .165.1 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）45.2 外形结构设计 .16第六章 压紧机构设计 .176.1 风压机构设计 .176.2.1 基本原理 176.2.2 原始数据与技术要求 176.2.3 结构设计及相关数据计算 .186.2 贴紧力计算 .18第七章 行走机构 .207.1 支撑轮 .207.2 支撑轮轴 .207.2.1 输出轴的功率 207.2.2 作用在支撑轮上的力 207.2.3 初步确定轴的最小直径 217.2.4 轴的结构设计 217.2.5 轴的强度计算 21第八章 传动系统设计 .238.1 圆柱齿轮副的设计 238.1.1 齿轮的设计计算及强度校核 238.1.2 齿面接触疲劳强度计算 248.1.3 齿根抗弯疲劳强度验算 268.1.4 齿面静强度计算 278.1.5 齿根（抗弯）静强度验算 288.2 圆锥齿轮副的设计 288.2.1 基础尺寸确定 288.2.2 齿面接触疲劳强度计算 308.2.3 齿根抗弯疲劳强度计算 30第九章 控制系统设计 .329.1 控制部分的基本组成 .329.2 控制部分工作原理 .33原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 13041397639.3 控制软件的实现 .339.4 软件的结构 .349.4.1 软件的主体结构 349.4.2 软件功能模块 349.5 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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第一章 绪论1.1 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(Wall Cleaning Machine)是一种移动式服务机器 (Service Machine)，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。1.2 课题研究现状1.2.1 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”Skywash 1-3,如图1-1 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1.6 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 1-1 “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1-2 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12 IPA的清洗机器人如图1-3 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。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763图1-3 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 1-4 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1-4“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1-5，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1-5 玻璃清洗机器人1.2.2 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CLR-II 型壁面清洗机器人17，其系统总体如图1-12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 1-12 哈尔滨工业大学 CLE-II 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 1-13 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 1-14 所示。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763图 1-13 十字框架性壁面清洗机器人 图 1-14 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，Cleanbot-I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1-15。图 1-15 北京航空大学 Cleanbot-I 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Cleanbot-I采用北航机器人原型，而 Cleanbot-II则采用了一种仿坦克的爬壁机器人原型设计,如图1-16.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 1-16 香港城市大学 Cleanbot-I Cleanbot-II广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）61.3 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。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第二章 总体方案设计2.1 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 2-1图 2-1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 2-2图 2-2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 2-3图 2-3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。2.2 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。2.3 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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763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3.1 盘刷设计3.1.1 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。3.1.2 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 5-1：图 5-1 盘刷结构图3.1.3 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：2.5mm间距：5mm孔深：10 mm每孔刷毛密度：五根3.2 电机的选择 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763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 0.10.2，取 =0.15对盘刷求积分转矩为：F=20N0.15=3N.m（1）洗力矩：盘刷 M1=PSUR=4.2 N.m两个刷子的转矩:T=2M1=8.4 N.m滚刷：M2=0.206785=0.8034 N.m所需总的刷洗力矩：M=2M1+M2=8.4+0.8034=9.2034 N.m（2）初定盘刷转速：360r/min根据刷洗力矩，型号为 Y2-802-6，额定功率 0.55KW,转速 900r/min,平键 420，保持转矩为 9.8N.m(查 GBM)3.3 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 5-3：图 5-3 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。3.4 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 5.611N（2）根据机械设计手册取弹簧丝直径：D=3.5，允许极限负荷下的单圈变形： 75.13F单圈刚度： mkgP/3.1弹簧节距：T=5.2最大工作载荷： 462极限工作载荷： kgP5.73弹簧每圈展开长度：L=52mm（3）计算数据弹簧中径： mdD5.16.3202弹簧内径： =20-23.5=13mm1弹簧间隙： t75弹簧总展开长度：L=1n=525=260mm螺旋角： 7弹簧自由高度：H= mdn75.34*)1(允许极限负载时弹簧高度： FH1.26.833弹簧旋向：左旋右旋均可原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第四章 污水回收循环使用机构4.1 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。4.2 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。4.3 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。4.4 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 1.11.2 倍（单台取 1.1，两台并联取 1.2。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）：Hmax=P1+P2+0.05L (1+K) P1 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 0.20.3，最不利环路较短时 K 值取 0.40.64.5 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：5-15Kg/m 3（滤料） 。（2）工作环境参数.工作温度：5-60（特殊温度可定做）；.工作压力：0.6MPa；原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763.进水水压：0.04MPa； .反冲洗进水水压：0.15 MPa；.进出口压差：0.01-0.015MPa。（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：15-20m/h ；.运行周期：2-7 天； .反洗方式：水洗，或气水结合反洗；.反洗耗水：1-3% ；.反洗强度：4-15L/sm 2； .反洗历时：5-7min； .反洗膨胀率：40-50% 。 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5.1 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。5.2 外形结构设计箱体结构如下：原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第六章 压紧机构设计6.1 风压机构设计6.2.1 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。6.2.2 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 V-2408033527=9451080540-2408033527=377460000MM=0.377M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 5.5 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 GV=3.1442042012030000.1/410E-9=0.083M3/MIN进口气体参数为 PI=1.01105PA；TI=293K;CI=0.22M/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。6.2.3 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：B=90T=23.14R/Z=23.1490/4=141.3原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763一般沿半径高度取 5-9 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=B2P-B1在平均半径处：BM=ARCTG0.5/0.6=39.8I=-1 B1P=B1+I=39.8-1=38.8BS=B1P+X1=38.8+24=62.8B2P=+B1P=40+38.8=78.86.2 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：P1V1=P2V2P1V1=P211/10V1P2=10/11P1F1=(P0-P10)S=1/11P0S=1/111.011059451080=9371N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）20V1=QV/S=0.0834/(3.1433033010-6)=0.97M/S忽略中间的损失，由气体连续方程可得：V1R1R1=V2R2R2V2= V1R1R1/(R2R2)=0.97330330/(180180)=3.26 M/SV2 即为气体进入风扇的进口速度。气体质量流率为：0.0831029510E-3=1.07510E-4 KG/S1 小时内的气体质量为 1.07510E-43600=0.387KG电机功率为 550W/H由动能定理可得：1/2MVV=P500=1/20.175VVV=79.28M/S气体出口处与大气相通，速度一般为 10-15M/S,取 C2=15M/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：F=M(C2-C1)C32=C12+C22-2C1C2COS140=79.282+152+279.2815COS140=8332.27C3=91.28M/SF=0.38791.28=35.325N所产生的总的贴紧压力为：F 总=9371+35.325=9406.325N第七章 行走机构7.1 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，清洗机原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763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 5-4：图 7-1 支撑轮结构图7.2 支撑轮轴7.2.1 输出轴的功率 、转速 和转矩PnT由上述计算可知 =0.44298.0547.031输 kW=124.1nmi/r于是 mNT 7.341.29957.2.2 作用在支撑轮上的力已知支撑轮直径为 zd65.2而 圆周力 NTFt .10465732径向力 Otr 938tan.an7.2.3 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 15-2） 【5】30PdAn查表 15-3【5】 取 则12O m1.7.24013min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 ；md291l3l317.2.4 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mdh)31.2().07.( md32bc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 ，l5l2647.2.5 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 7-2 所示：原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763图 7-2 支撑轮轴载荷分析示意图许用应力值 用插入法由表 16.3【4】 查得 ，MPab5.102Pab601应力校正系数 5.1026b59.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 mNMTCa 8.36152)(2PaPaWa 09.481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 NF45.19021 NF3.5243弯矩 mMV38 mMH.8总弯矩 H071.2.822扭矩 7409.5.0广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）248.1 圆柱齿轮副的设计8.1.1 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 P=1.5kW,小齿轮转速n1=1500r/min，传动比 i=4.03 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 z =32，则大齿轮齿数为：1z =Iz =4.132=131.2,1园整，为使 u 为除不尽的数取 z =1292(3) 齿数比 u= =129/32=4.0312z验算传动比误差， 100%=-0.1.7%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 d=0.275初估小齿轮直径 d =80mm估1,则齿宽 b = dd =0.27580mm=22mm估齿轮圆周速度： v = ,估 smsnd/28.6/10*65801查表可选择精度等级为 7 级,（5） 计算小齿轮转矩 T 1T =9.5510161nP=9.5510 Nmm=9.5510 Nmm650.3（6）定重合度系数 z 、 Y由公式 =1.88-3.2(1/ z 1/ z )12