家用扫地机的设计

编号： 本科毕业设计（论文）题目：家用扫地机设计Design of household cleaning machine下属学院 理工学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师 完成日期 年 4 月 9 日- 2 -摘 要【摘要】随着人们生活水平的提高，越来越多的人由于生活压力的增加而不愿过多的做一些家中的清洁工作，所以本设计是为了帮着人们从一些繁杂的家务事中解脱出来，去做相对更重要的事情。本次设计的是一款在一般家庭中能帮着清扫地面卫生的家用扫地机。本文主要是对家用扫地机的内部结构的设计，具体有行走机构、清扫机构、吸尘机构、垃圾存储机构的设计，通过对各种结构中的各种方案进行对比分析，从中选取一种最适合本次设计的结构，再对各个结构中的一些零件进行选择和校核，同时也对各部分机构进行了材料的选择，最终完成了本次设计。【关键词】家用扫地机；清扫机构；吸尘机构Abstract【ABSTRACT】Enter since twenty-first Century, with the rapid development of science and technology gradually, intelligent robot has become a research topic. Among them, the intelligent robot service type is a hot topic in the research project. Therefore, summarizes several reasons of service robots appear: one is the rise in labor costs, many enterprises are unable to find suitable workers, therefore appeared different degree of labor shortage; two is the peoples living standard improves, more and more people are willing to spend money to buy intelligent robot to help with housework at home; three is now more and more young people to live in the hard, have no time to care for the elderly, and the old mans demand for service robots and young people to take better care of them, which will give service robot very good market prospects. This design is to design a small, convenient. Intelligent household sweeper.【KEYWORDS】 Household sweeper; sweeping mechanism; suction mechanism- 4 -目 录1 设计的目的和要求 11.1 家用扫地机设计的目的 .11.2 家用扫地机的要求 .12 家用扫地机的机械设计 32.1 机械结构的组成 .33 家用扫地机的总体设计 53.1 家用扫地机的总体设计 .53.2 家用扫地机的行走机构设计 .53.3 家用扫地机的清扫机构设计 .83.4 家用扫地机的吸尘机构设计 .123.5 家用扫地机的垃圾存储机构设计 .124 设计参数的计算 134.1 驱动轮上的电机的选择 .134.2 清扫机构中的电机的选择 .144.3 蜗轮蜗杆的选择计算 .154.3.1 选择蜗杆传动类型 154.3.2 选择蜗杆蜗轮的材料 154.3.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 154.3.4 蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸 164.3.5 校核齿根弯曲疲劳强度 174.3.6 验算效率 184.4 带传动设计 .184.4.1 V 带的选择 .184.4.2 初选小带轮的基本直径 194.4.3 确定 V 带的中心距 a 和基准长度 .194.4.4 验算小带轮上的包角 1914.4.5 计算 V 带的根数 Z .204.4.6 计算单根 V 带的初拉力的最小 .20min0F）（4.4.7 计算压力轴 204.5 清扫轴的基本参数计算 .204.5.1 求轴上的功率 P、转速 n 和转矩 T .214.5.2 初步确定轴的最小直径 214.5.3 轴的结构设计 214.6 蜗杆轴上的轴承校核 .214.6.1 蜗杆轴上承受的力 224.6.2 查取参数 234.6.3 计算滚动轴承的当量动载荷 234.6.4 计算轴承寿命 235 总结和展望 245.1 总结 .245.2 展望 .25参考文献 27致谢 28附录 29家用扫地机设计- 6 -1 设计的目的和要求1.1 家用扫地机设计的目的随着人们的生活水平的提高，更多的人愿意花钱去买机器人来帮忙干繁重的家务，并且现在一般的地面没过几天就会在表面出现一层灰尘，这就要求人们时常地清理地面卫生，但如今的人们都在为了生活打拼，都没有太多的时间去清扫自己的家庭卫生，因此，本次课题的提出就是为了解决这样的问题来缓解人们的生活压力。1.2 家用扫地机的要求本文的目的是开发一种能大面积清扫，以充分满足大多数家庭的要求，但也需要方便、实用的家用扫地机。使其能够完全替代传统的家庭人工清洗方法，能有更加舒适的家庭环境和生活。本次课题主要是在想宽 400mm 左右，高 100mm 左右的空间里设计一款包括清扫机构，行走机构，吸尘机构，垃圾存储机构的智能家用扫地机。其中本次设计的重中之重是清扫机构。而且这些机构的布置也是一个难点。要考虑到安排的合理性，但也要考虑到清扫的全面性。2 家用扫地机的机械设计2.1 机械结构的组成本次设计主要目的是结构简单、灵活，控制方便，易于实现的半自动或全自动的家用扫地机。扫地机作为一个整体主要有两个部分组成，即机械部分和控制系统。机械部分包括扫地机的整体外壳、两个驱动轮和一个万向轮。扫地机的整体外观类似于如图 2-1 所示图 2-1 家用扫地机此次设计的家用扫地机的结构主要有以下几部分：- 7 -（1）两个驱动轮和驱动电机。这个部分主要是能确保扫地机能够在地面上移动。两个驱动轮和前面的万向轮形成一个三点成面的形状，来执行扫地机的移动。（2）清扫结构。两个电机带动的清扫刷分别进行顺逆时针旋转，这样就可以将灰尘清扫到吸尘口处达到清扫目的；（3）吸尘结构。由风扇产生强大的吸力，灰尘被吸入垃圾存储室中；（4）垃圾存储机构。通过吸尘机构的风扇的吸力将垃圾存放在垃圾存储机构中。图 2-2 家用扫地机的机械结构示意图家用扫地机设计- 8 -3 家用扫地机的总体设计3.1 家用扫地机的总体设计此次设计的家用扫地机包括清扫机构、行走机构、吸尘机构、垃圾存储机构，其中最重要的结构是清扫机构。通过查阅相关资料，起初想把扫地机的外形设计为长方形，这样便于各种机构的放置。但后来在设计的时候发现长方形有很多不便之处，当碰到有棱角的家具时，家用扫地机就很难旋转躲开这些棱角，而圆形的外形就比较容易避开这些有棱角的家具。考虑到这些于是就将家用扫地机的外形定为圆形，其外形大体如图 3-1：图 3-1 家用扫地机的外形示意图3.2 家用扫地机的行走机构设计行走机构是其他机构的载体，如图 3-2 所示，移动机器人的行走机构按照结构可以分为轮式、履带式和步行式等。轮式和履带式的结构更适合在条件好的地面上行走，而步行的结构则更适合在条件较差的路面行走。而本课题研制的家用扫地机的工作环境在室内，所以可以采用轮式或者履带式结构，但履带式结构所占的空间太大，因此采用轮式移动机构较为适合。- 9 -图 3-3 轮式、履带式和步行式移动机器人通过查阅相关资料得知轮式移动机器人具有三轮、四轮和六轮的结构形式，而家用扫地机若采用三轮结构则相对来说设计比较简单，同时也能满足这次体积不宜过大的要求，而且在产品中应用范围也比较广泛；而四轮结构虽然有好的稳定性和不错的承载能力，但结构相对复杂，设计也比较麻烦，最主要的是没有这么大的空间去容纳；六轮结构与四轮结构差不多，都有很好的承载能力和稳定性，但还是因为其结构的体积大而不能采用。在本课题中，家用扫地机的重量不是很大，工作环境一般只在室内，地面条件也比较好，一般三点就能确定一个平面，而且理论上也是稳定的，所以采用三轮结构比较合适。三轮转向机构的实现方式通常有两种：（1）三轮铰轴转向式：如图 3-4 所示，转向轮装在转向铰轴上，若轮 1 作为铰轴转向轮，通过电机来控制铰轴带动轮 1 转动，轮 2 和轮 3 作为从动轮，这样就可以控制家用扫地机的转向。若轮 1 不作为驱动轮，那可以选择轮 2 或者轮 3 作为驱动轮。图 3-4 三轮铰轴转向式（2）差速转向式：将两个电机分别装在后面的两个驱动轮上，通过调节电机转速来控制两个驱动轮的速度来实现家用扫地机的转向。家用扫地机若采用铰轴转向式虽然控制实现起来简单，但要清扫的地方不是很容易控制，很容易造成一些地方忽略清扫；差速转向式控制相对复杂但清扫的更仔细。考虑到家用扫地机是在家庭中使用，将会面对着各种家具和地面情况，所以为了更好地适应家庭地面环境，所以需要精度高点。因此采用差速转向式更能提高家用扫地机的性能。行走机构示意图如图 3-5 所示：家用扫地机设计- 10 -图 3-5 行走机构示意图按照上述的行走机构的示意图，家用扫地机采用两个直流电机独自带动左右两轮的差速转动方式，可以实现家用扫地机的前进、左转右转、后退和调头等功能，而且可以运动到任何地方。3.3 家用扫地机的清扫机构设计清扫机构是这次家用扫地机机构设计中的重中之重，这直接关系到家用扫地机结构的总体布局、寿命和实用性，因此清扫机构要设计的相对合理可行。在清扫机构的传动方式的设计过程中主要提出了五种方案：（1）电机通过减速器带动直齿轮 1 转动，直齿轮 1 带动与之相配对的直齿轮 2，然后连接直齿轮 2 的轴直接带动清洁刷子进行清扫：- 11 -图 3-6 方案一示意图（2）电机通过减速器带动斜齿轮 1 转动，斜齿轮 1 带动与之相配对的斜齿轮 2，然后连接斜齿轮 2 的轴直接带动清洁刷子进行清扫：图 3-7 方案二示意图（3）电机通过减速器带动锥齿轮 1 转动，锥齿轮 1 带动与之相配对的锥齿轮 2，然后连接锥齿轮 2 的轴直接带动清洁刷子进行清扫：图 3-8 方案三示意图（4）电机通过联轴器，联轴器连接蜗杆，然后蜗杆带动两个蜗轮旋转，蜗轮上的轴直接带动刷子进行清扫：家用扫地机设计- 12 -图 3-9 方案四示意图（5）电机通过联轴器与蜗杆连接，蜗杆带动两个涡轮旋转，涡轮上的皮带轮通过皮带带动另一个皮带轮旋转，另一个皮带轮的轴接刷子进行清扫：图 3-10 方案五示意图由于设计的家用扫地机的工作环境是在一般家庭的室内地面，所以要求其高度不能太高，自己设计了大概 100mm 高度，这样能满足大部分的室内环境，而在其宽度和高度有限- 13 -的范围内要很好的放置行走机构、清扫机构、吸尘机构和垃圾存储机构，同时还要放下电池等一些辅助功能的装置，因此要求所设计的机构都不宜过大。方案一虽然便于安装，但传动不够平稳，而且直齿轮所占的面积非常大，这样就不能把全部的机构放下了，因此放弃了这种方案；方案二中的斜齿轮和方案一的情况一样，但稳定性好了很多，并且占的空间很大，所以也舍弃了这种方案；方案三中的锥齿轮传动没有斜齿轮的传动来的平稳，同时锥齿轮所占的空间也是相当大的，而这次设计的家用扫地机的体积本身就不大，而且还要放置其他结构，因此出于对家用扫地机的总体布局的考虑，又放弃了方案三；方案四中电机通过联轴器带动蜗杆传动，再有蜗杆带动两端的蜗轮转动，由蜗轮上的轴直接带动刷子进行清扫。为了能够使扫地机在家里的各种角落里都能刷到，同时它再清扫的过程中没有工作盲区。起初打算是用两个直径都为 200mm 的刷子来进行清扫，但是这样的话就需要蜗轮蜗杆之间的距离为 100mm，而在这种距离情况下，设计的蜗轮蜗杆的尺寸就会很大，这样在总体的布局下虽然可以放得下，但是会加重了扫地机的总质量，这样就会比较耗电，寿命就不会很长了，而且传动效率也不是很高了，因而这种方案就不是很合理；方案五是电机通过联轴器连接蜗杆，蜗杆带动蜗轮，蜗轮通过皮带带动两边的皮带轮转动，另一边的皮带轮上的轴带动刷子进行房间的清扫，这种设计的好处在于能缩短蜗轮蜗杆的中心距，同时还能减轻扫地机的总质量，也有利于其他的结构的放置，因而方案五是最合适的，所以这个方案就作为这次设计的清扫机构。3.4 家用扫地机的吸尘机构设计吸尘机构的设计是想将风扇固定在垃圾存储室的上表面，然后在风扇外面套一个薄壁空腔，在薄壁空腔上面开一个圆孔，这样就可以将风扇产生的热量和几个电机产生热量一起散发到空气当中。再将薄壁空腔固定在垃圾存储室的上表面，在其上壁的下表面上固定一个过滤网来过滤灰尘。其工作过程是通过风扇转动形成的吸力来吸引由刷子清扫引起的灰尘，未过滤的空气通过过滤网将灰尘阻挡在了垃圾存储室内，而过滤了之后的干净空气则通过薄壁空腔上方的圆孔排到大气当中去，这样就实现了吸尘的目的了。其大体结构如下图：家用扫地机设计- 14 -图 3-11 吸尘机构示意图3.5 家用扫地机的垃圾存储机构设计此次设计的主要方案是通过刷子将垃圾清扫到吸尘口，因为吸尘口的面积最小，吸力最强。当被吸进来的垃圾通过风扇的风力吸进垃圾存储室内时，由于空间的突然变大，吸力就会瞬间变小，于是垃圾由于其自身的重力而停留在了垃圾存储室内。当垃圾堆满存储室后，只要将垃圾存储室拉出就可以倒出垃圾，使扫地机可以继续的工作。又因为此次设计的家用扫地机的工作环境是在室内，因此一般都是一些小型的垃圾，所以设计的垃圾存储室也不需要太大的空间，这完全符合我们的设计要求，故采用这样的方案作为家用扫地机的垃圾存储室。最终设计的家用扫地机的总体布局如图 3-12 所示：- 15 -图 3-12 家用扫地机的总布局示意图4 设计参数的计算4.1 驱动轮上的电机的选择（1）初步估计扫地机的重量为 10 千克，g 取 9.8N/kg，所以 ，此次的NG98.10机身有两个驱动轮和一个万向轮支撑着，所以分配到每个轮子上的力F7.32因为其轮子的材质是橡胶，那按其在良好的路面上进行清扫工作，所以取 ，1，则：滚动摩擦阻力1.0 mNFMf 0327.1滑动摩擦力 .732由前面的扫地机的总体结构布置发现家用扫地机的底盘应该要高于地面 10mm 左右，因此因此轮子的直径 D 为 90mm，则 ，所以轮子在行走时所受到的阻力矩：mDR4521NMRfTfw 180.37.0.73家用扫地机设计- 16 -（2）工作时要求的功率： ，其中wwnTP950mNT180.i/2.16.60160rDnw取 ，所以8.WPw50.8.95.电机需要的输出功率： ，d其中 8047.909732321 1为弹性联轴器传动效率； 2为轴承传动效率； 3为齿轮啮合的攒动效率。所以电机所需的输出功率WPwd1.8047.5（3）电机的选择 考虑到家用扫地机的两个驱动轮上的电机是要通过差速才能实现其转弯的功能，所以这电机必须具备调速的功能，再由上述计算所得的电机输出功率，通过在网上查到型号为 YCJT-6-1 的电机符合我们所设计的要求，输出功率是 6W，调速范围是 90r/min1350r/min，已经完全满足我们的要求了，而且在满足要求的同时，其安装尺寸也是很小的，在总体布局下能安装的下，所以选取此型号作为行走机构的电机。4.2 清扫机构中电机的选择考虑到家用扫地机的工作环境是在室内，因此没有太大的垃圾需要处理，所以也就不需要刷子的旋转速度过大，估计在在 3m/s4m/s 的速度就可以实现清扫了，同时也可以将垃圾扫进垃圾存储室内了，而为了这次设计的相对简单点，于是将皮带轮的传动比定为1：1，所以刷子的速度就是皮带轮的速度，也是蜗轮的转速，即 180r/min210r/min，通过蜗轮蜗杆之间的传动比可以知道蜗杆的转速大概在 2610r/min3045r/min 的范围之内。所以查阅相关资料得型号为 55SZ01 的电机满足要求，其具体参数为：转速 3000r/min，功率12W，尺寸又可以满足我们的布局要求，所以决定它作为清扫机构的动力源。4.3 蜗轮蜗杆的选择计算此次设计的蜗轮蜗杆为清扫机构的输入部分，起到的作用不是减速作用，而是执行的- 17 -作用，是整个设计中的重要组成部分。4.3.1 选择蜗杆传动类型根据 GB/T10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）4.3.2 选择蜗杆蜗轮的材料由于蜗杆传动的功率并不是很大，于是选蜗杆的材料为 40Cr，表面淬火硬度4550HRC，蜗轮用铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，金属模铸造。4.3.3 按齿面接触疲劳强度进行设计根据蜗杆传动的设计准则，首先是按齿面接触疲劳强度来进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度是否满足要求。由文献16中式（11-12） ，传动中心距：322HEZKTa（1）确定作用在蜗轮上的转矩 T2按 ，估取效率2z 7684.09.08.1222 /5 inPnP式中 ， ， ， ，则WP127684.0m/301r5.4mNinPnT 21/07685.9/5.9. 61222（2）确定载荷系数 K此次设计的是小型的设备，所以工作载荷稳定，故取载荷分布不均系数 ；由文1K献16中表 11-5 选取使用系数 ；由于冲击不大，可取动载系数 ；则15.A 05.v21.05.vK（3） 确定弹性影响系数 EZ因选用的是铸锡磷青铜和钢蜗杆相配，故 ；2160MPaZE（4） 确定接触系数 先假设蜗杆分度圆直径 和传动中心距 的比值 ，从文献16中图 11-181da35.01d家用扫地机设计- 18 -可查得 ；9.2Z（5）确定许用接触应力 H根据蜗轮的材料为铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，可从文献16中查得蜗轮的基本许用应力 ，MPaH268应力循环次数 72 102.305.14306hLjnN寿命系数 867.38HK所以 MPaHN274.0 （6） 计算中心距 ma9.127.16052.4.13 初步选取蜗轮蜗杆中心距为 50mm，因 ，故从文献16中表 11-2 中取模5.412i数 ，蜗杆分度圆直径 。此时 ，从文献16中m8d.148.0ad图 11-18 查得接触系数 ，因为 ，因此上述计算结果可用。65.2ZZ4.3.4 蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸（1）蜗杆从文献16中表 11-2 可以查得蜗杆分度圆导程角 ，“29071因为 ，1tandPza所以轴向齿距 ；63.292071tan4.tn“1 za直径系数 ；2.q齿顶圆直径 ；mmhdaa 4.614.1 齿根圆直径 ；cf 82- 19 -蜗杆轴向齿厚 mSa14.32（2） 蜗轮蜗轮齿数 ；变位系数 ；9122iz 10.2x验算蜗轮蜗杆的传动比 ，传动比误差为 ，是在允许5.412zi 029范围内；验算中心距 ；mzqa2.02蜗轮分度圆直径 ；d589蜗轮喉圆直径 ；haa6.122蜗轮齿根圆直径 ；mff 3蜗轮咽喉母圆半径 drag.92蜗轮齿宽 Ba8.175.04.3.5 校核齿根弯曲疲劳强度 FFaFYmdKT2153.当量齿数 8.6413.0cos932zv根据 ， ，从文献16中图 11-19 中可以查得齿形系数10.2x8.642vz；35.FaY螺旋角系数 928.014701“Y许用弯曲应力 FNFK从文献16中表 11-8 查得由 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力MPaH56寿命系数 69.0172.396FNK家用扫地机设计- 20 -MPaF470.369.05FF 683.228413弯曲强度是满足要求的。4.3.6 验算效率 vtan96.05.已知 ； ； 与相对滑动速度 有关13.0vvfarctnssmds /62.413.0co1604.23.os61 从文献16中表 11-18 用插值法查得 、7.vf 7v所以 84.03.10tan96.5.0tan96.05. v得到的值大于原先估计的值，因此不用重算。4.4 带传动设计4.4.1 V 带的选择（1）传动比 ,小带轮转速 1i 1-1minr20n（2）确定计算功率， 由文献16表 8-7 可知，取 ，.AKWPKA 37.9.072.dca （3）根据 查文献16图 8-1，可知此时皮带可以选择in/213.1rnwca及Y 型带。4.4.2 初选小带轮的基本直径（1）查文献16表 8-6 和 P157 表 8-8，可得 m48din1取小带轮基本直径 m48d1- 21 -取大带轮基本直径 m4810id12（2）验算带速 sndv /5./10648106因为这个速度和刷子的速度相近，所以带速合适。4.4.3 确定 V 带的中心距 a 和基准长度（1）根据文献16公式 8-20，初定中心距： ）（）（ d210d21a7.0）（）（ 4848ma6. 0初定中心距 m2.67a0（2）计算带所需的基准长度，参照文献16m79.204)8)8(270a(aL2121d （dd由文献16表 8-2，选带的基准长度 5Ld0（3）计算实际中心距 m3.6927.-9.672-a0d0 ）（ L圆整为 =69mm。4.4.4 验算小带轮上的包角 100d1201 91863.574-8a3.57-8 ）（）（ 4.4.5 计算 V 带的根数 Z（1）计算单根 V 带的额定功率 rP家用扫地机设计- 22 -由 ，查文献17，得minr210n 48d1和 4.6wP0由 ，查文献17，得型 带和和 Yii 查文献16得 （包角 ） Ka81由基准长度 和 Y 型带，查文献17得295Ld08.0KL392w.1046.Pr ）（）（ L计算带的根数5.29.3710rPcaZ圆整后取带根数为 3 根。4.4.6 计算单根 V 带的初拉力的最小 min0F）（由文献16表 8-3 查得 Y 型带的单位长度质量 mkg0.2qNZKP685.7.025.0317-.250v-.F2camin ）（ ）（）（ 应使带的实际初拉力 minF）（4.4.7 计算压力轴 NZ1.46280sin65.732iF1m0minP）（）（4.5 清扫轴的基本参数计算4.5.1 求轴上的功率 P、转速 n 和转矩 T， ，w41.9mi/20rmN404.5.2 初步确定轴的最小直径根据文献16表15-3，由于最小直径处只受扭矩作用,取 ，根据文献16公97A0- 23 -式（15-2）于是得 m45.3210.97nPAd3301 圆整后轴最小直径d=6mm4.5.3 轴的结构设计1、拟订轴上零件的装配方案选用如下图所示装配方案2、根据轴向定位的要求初步确定轴的各段直径和长度md10 m39L7 9 14md21 mL87 20轴的 II-III 处套有轴承，故同时选取此处的轴承。因轴承受到的径向作用比轴向作用大，故选用深沟球轴承，由轴承产品目录中初步选取 626 型号轴承，其尺寸为dDT=6mm19mm6mm。4.6 蜗杆轴上的轴承校核本次设计计算主要针对蜗杆轴上的轴承的校核，选用 626 型深沟球轴承，根据文献17查得 ， ，2340NC4.e5.1Y4.6.1 蜗杆轴上承受的力 WP894.7.08211 家用扫地机设计- 24 -NdT51.02971tan8.2tanF4costcos0t.4.5312“a r1t mPT .38.95095011受力分析图如下所示：（1）计算轴的水平支反力 NFNHNH405.1.82-7361t2t1 （2） 计算轴的竖直支反力 NFdNVNVa58.046.-146.072.3.7236r2r1 .1F2VHrN22r24.6.2 查取参数由文献16表13-7得： 32FrYd所以 派生轴向力 N51.0492- 25 -由图： 49.02.15.0. 12 FdFad轴承1压紧，轴承 2放松。Na.a21F490d.69.048.12eFra 4.032.5.12er所以由文献16表 13-5 查得： 0,156.2YX4.6.3 计算深沟球轴承的当量动载荷轴承运转中无冲击载荷，按文献16表13-6查得 取中间值2.1pf，滚动轴承当量动载荷1.pf )(YFaXrfP所以 N20.1)5.04.156(.1 P424.6.4 计算轴承寿命对于圆锥滚子轴承 3)(601PCnLh所以 hLh 1036.4)2.1(30对于轴承这种标准件，若在家用扫地机上长期工作，此轴承都可满足寿命。5 总结和展望家用扫地机设计- 26 -5.1 总结本次主要设计的是家用扫地机的整体机械结构部分，而家用扫地机本身包括了多个功能模块，这些功能模块之间相辅相成，共同作用，才保证了家用扫地机的顺利工作。具体的工作过程如下：（1）首先可以使用家用扫地机的遥控器或者表面的手动模式来启动家用扫地机，让它开始进行清扫工作；（2）家用扫地机开始工作后，就可以使清扫机构进行清扫，同时吸尘机构也就开始吸尘。（3）当家用扫地机开始工作后，传感器模块就开始不断的通过传感器来收集家用扫地机的周边环境，然后将信息送回中央处理器来进行分析和决定行走路线。（4）当碰到一些障碍物需要扫地机进行转向的时候。中央处理器就会控制行走机构中的电机的转速，使两电机有差速的时候实现转向。（5）当垃圾存储室内的垃圾满时，家用扫地机就会自动报警，我们只要从后部抽出垃圾存储盒将垃圾倒掉之后就可以继续工作。本次的设计在阅读了大量相关资料，并且与指导老师经过讨论后，选择制定了一个较为优秀的方案，并完成了设计题目中的要求。主要设计内容如下：1、准备工作。设计前充分了解了一些关于家用扫地机的概念和一些产品，以及家用扫地机的背景，并了解在设计家用扫地机过程中应注意的问题。2、拟订设计方案。本次设计的主要是家用扫地机的机械结构部分，其中包括行走机构、清扫机构、吸尘机构和垃圾存储机构。其中清扫机构的设计是重点也是难点，要完全考虑到整个家用扫地机的空间，因为这次设计的是在室内工作的扫地机，其体积不能太大。根据查阅的参考资料家用扫地机的形状多种多样，但根据此次设计的家用扫地机的工作环境，于是就决定了圆盘形的扫地机作为此次设计的外形。这种外形的好处在于能够全面的清扫整个家庭的地面卫生。而在设计清扫机构的时候也设计了很多种方案，通过比较它们之间的优缺点，从中选择了一种最合理的方案作为清扫机构的主体部分。3、传动机构的计算。在设计过程中，也不断地考虑了经济成本，在其总体尺寸、设备重量以及零部件的选择设计上都下了些工夫。尽量减小重量，但又不能降低其机械强度。本装置主要是蜗轮蜗杆传动、电机与轴之间的传动和皮带轮之间的传动，通过对相关机械产品以及参考书籍的了解查阅，合理的布置了各传动在本装置的位置。对于蜗轮蜗杆、皮带轮等零件的设计均按照机械设计手册的要求，计算其几何尺寸，并校核。 - 27 -5.2 展望虽然现在市场上的很多家用吸尘器解决了很多人们的清扫工作，但大部分的吸尘器的噪音都很大，这使得人们在使用它的时候都不太舒服。而小型的家用扫地机则解决了这个大问题，同时还有一些高级的扫地机能进行半自动或者全自动操作，这就给人们解决了更大的问题。虽然在这方面有了一些突破性的进展，但成本高和许多更好的技术问题还是需要科研人员去解决的，主要有以下几个方面：（1）目前，价格过高使得很多人都望而止步，所以得不到大范围的推广，因此为了大幅度降低其成本我们必须要利用现在的计算机技术进行简化，最好能将价格控制在一个我们大部分家庭所能承受的范围之内。（2）目前的一些小型的家用扫地机虽然能做到清扫工作，但还不能进行深层的清扫，只能清扫一些颗粒物，而不能清扫地面上的污垢，所以这也是今后要改进的一个地方（3）目前的家用扫地机都需要充电来实现清扫，这就面临着一个问题，充完电之后的使用时间的长短。当然我们希望是使用的时间能更长点，这样就能清扫的面积更多点，也让家用扫地机的价值体现的更明显点。家用扫地机设计- 28 -参考文献1 杜祥琪编著. 工业机器人及其应用 M. 北京：机械工业出版社,19862 王炎,周大威.移动式服务机器人的发展现状及我们的研究J,电气传动;2000 年 04期3 陈之远. 更加人性化的智能吸尘器J . 家电大视野,2002,(9) :48 - 50.4 谭定忠,王启明,李金山,李林. 清洁机器人研究发展现状J. 机械工程师，20045 ElectroluxEB/OL.http.www.eletrolux.fi/robot6 Yong-Ge Wu , Jing-Yu Yang , Ke Liu. Obstacle detection and environment modeling based on multi-sensor fusion for robot navigationJ . Artificial Intelligence in Engineering ,1996 ,10 9 (4) :323 - 333.7 Christian Hofner , Gunther Schmidt. Path Planning and Guidance Technologyfor anAutonomousMobile Cleaning RobotJ .Robotics and Autonomous Systems ,1995 ,14(2) :199 - 212. 8 王耀南，李树涛. 多传感器信息融合及其应用综述, 控制与决策,20019 胡跃明,丁维中,吴忻生. 吸尘机器人的研究现状与展望 J . 机器人技术与应用,200210 黄倬. 质子交换膜燃料电池的研究开发与应用M . 北京: 冶金工业出版社,2000.11 熊壮. 家用清洁机器人的结构设计D. 浙江大学，201212 孟江华，朱纪红，孙增圻未知环境下基于传感器的移动机器人路径规划新方法J机器人，2005(7)：31932413 王建，樊少军，聂永涛，刁云鹏，聂建红. 全自主清扫机器人智能结构设计.机械研究与应用,200914 蔡自兴，徐光人工智能及其应用M北京：清华大学出版社,199615 王志文, 郭戈 移动机器人导航技术现状与展望,机器人,200316 濮良贵，纪名刚. 机械设计M.高等教育出版社，2006.17 阎邦椿，机械设计手册 (第五版)M 机械工业出版社，2009. - 29 -致谢历时近几个月的毕业设计终于完成了，在这段时间里，在胡少媚老师的悉心指导下，我对家用扫地机有了较为全面的了解，对里面的传动方式也有了更进一步的学习，同时对所学的各科知识也有了重新的学习认识和系统化的运用。通过对相关机械书籍的学习分析，全面的了解了关于家用扫地机的相关知识，开阔了知识面，学到了更多。 同时，在设计过程中，老师的耐心指导和热心帮助帮助我解决了一些疑难问题，让我有了更多的认识。本次设计和说明书的编写过程中均得到了胡少媚老师的耐心指导。最后向所有支持、帮助过我的同学表示感谢。向在白忙中评审本人论文的专家老师表示感谢！家用扫地机设计- 30 -附录XXXXXXX XXXXXX（宋体，五号字， 1.5 倍行距，首行缩进 2 字符）