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楼层 墙壁 清洗 设计
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摘 要高楼外墙清理属于高空作业,现阶段我国大部分高空清理由工作人员进行,危险性高且效率低下。随着工业的发展以及人们自我保护意思的增强,设计一款可高效替代人类的高楼层墙壁清洗机至关重要。本文在国、内外高楼层墙壁清洗机的研发现状基础上,对高墙壁清洗机展开设计,该机构主要由清洗系统、爬行系统、和吸附系统组成,本文首先对清洗系统、爬行系统及其他结构进行方案对比分析,确定了自动墙壁清洗机的总体设计方案;然后对结构中的直齿轮副和锥齿轮副进行了参数确定及强度计算;在此基础上,又分别对清洗和吸附系统展开设计。所设计的高楼层墙壁清洗机,能够实现在任意水平面或垂直面走动,可自行供水进行全方位清洁,刷洗效果显著。关键词:高楼层墙壁清洗机;清洗;单片机系统;风压吸附AbstractHigh-rise exterior wall cleaning belongs to high-altitude work.At present,most of the high-altitude cleaning in China is carried out by workers,which is dangerous and inefficient.With the development of industry and the enhancement of peoples sense of self-protection,it is very important to design a high-floor wall cleaning machine that can efficiently replace human beings.Based on the research and development status of high floor wall cleaning machine at home and abroad,this paper designs the high floor wall cleaning machine,which is mainly composed of cleaning system,crawling system and adsorption system,including:firstly,this paper compares and analyzes the cleaning system,crawling system and other structures,and determines the overall design scheme of the automatic wall cleaning machine;Then,the parameters of spur gear pair and bevel gear pair in the structure are determined and the strength is calculated On this basis,the cleaning and adsorption systems are designed respectively.The designed high-floor wall cleaning machine can walk in any horizontal plane or vertical plane,and can supply water by itself for all-round cleaning,with remarkable scrubbing effect.Key Words:High floor wall cleaning machine;Cleaning;Single chip microcomputer system;Wind pressure adsorption目 录1.绪绪 论论.11.1 前 言.11.2 清洗设备的分类及工作原理.21.2.1 按清洗方式分类.21.2.2 按发动机的形式分类.31.2.3 按除尘系统对清洗机的分类.41.3 清洗机械在国内外的发展情况.41.3.1 清洗机械在外国的发展情况.41.3.2 我国清洗机械的发展趋势.51.4 课题的研究设想.61.5 发现的问题和解决途径.61.6 课题需要完成的任务.71.6.1 设计主要内容.71.6.2 设计工作基本要求.72.自动墙壁清洗机总体方案设计自动墙壁清洗机总体方案设计.82.1 清洗机器人的总体方案.82.2 自动墙壁清洗机清洗系统方案.82.3 墙壁清洗机爬行系统方案.102.4 其它部分方案.102.4.1 材料选择.102.4.2 轮的润滑问题.102.4.3 轴承的润滑问题.113.自动墙壁清洗机主要零件设计自动墙壁清洗机主要零件设计.113.1 直齿轮副的设计计算.113.1.1 齿面接触疲劳强度计算.133.1.2 齿根抗弯疲劳强度验算.153.1.3 齿面静强度计算.173.1.4 齿根(抗弯)静强度验算.173.2 锥齿轮副的设计计算.183.2.1 基础尺寸确定.183.2.2 确定载荷系数 K.193.2.3 齿面接触疲劳强度计算.203.2.4 齿根抗弯疲劳强度计算.203.3 本章小结.224.清洗机构设计清洗机构设计.234.1 清洗机器刷洗部分设计.234.1.1 盘刷设计.234.1.2 滚刷设计.244.1.3 清洗部分所用弹簧的设计.264.2 内空心轴设计.274.3 清洗机主机滚轮的设计.274.4 主机上传感器及行程开关的选择.284.5 复合缆的结构设计.284.6 本章小结.295.清洗机吸附系统设计清洗机吸附系统设计.305.1 采用风压吸附的意义.305.2 基本原理.305.3 气动计算的原始数据与技术要求.315.4 风压部分力学计算.315.5 本章小结.326 总总 结结.33参考文献参考文献.34致致 谢谢.3511.绪 论1.1 前 言由于社会进步的日益增长,土地愈来愈贵,房屋楼层也愈来愈高,以至于摩天高楼大厦比比皆是,而高楼大厦更是成了一座都市的灵魂,但随之而来的城市形象问题也愈来愈多,特别是在一线城市,这个问题将会更加的明显,靓丽的都市新建高楼,经过了自然界的栉风沐雨,日光辐射,灰尘污染,外观会灰暗成一片甚至破旧不堪,更严重甚至影响到了整个都市的整体面貌,房屋楼层表面就如同人类的外衣,要保持内部清洁,就必须经常清洁,整理,因此,在世界发达国家和地方,政府对于保持建筑物表层的干净也十分重视,并以法规的形式明文规定,每年需要定时清理,不然就将遭到惩罚。近年来,中国全国各个地方政府部门的环保意识也已出现了较大变化,中国国内的部分大城市,中心城市,尤其是旅游,开放城市,以及旅游景点,为了保证建筑物表面洁净,也制定并颁布了相关的检查规定,而其中高层建筑的外立面,醒目,突出,自然也就成为了检查的对象重点,由于我国大多还是以人力清洁为主,所以一个高楼层清洗机就迫在眉睫了。最开始我国生产的清洁机械是以自动墙壁清洗机为主,一开始,由于我国不太发达,设计的清洗机体积是非常巨大的1,这一点就造成了费用非常高,况且从外观上看,也是长得非常丑。而另一个是价钱特别贵且功能又不完善。从它的造型上来看是不适合于环保主题的。但在外国,因为他们的起步速度比国内快,技术又相对完善,所以来说各方面都比国内的好。在中国的小型自动墙面清洗机刚刚冒出头来,外国就已开发起来了。而国内又不甘心落伍,奋起反追。最后不负众望,中国小型自动墙面清洗机已初步成形。虽然对比外国,我国在销售方式、技术的特点、清洁的质量与效率等方面,仍然存在着差异。总而言之,中国对于这方面的研发能力仍然有些不足,还处在早期发展阶段。目前,小清洁机器人的市场竞争已经是非常的惨烈,不少国家自己也开发了不少的小清洗机器人,不同的款式,功能千奇百怪。有些产品甚至超出了人们的想像,而且制作的很好。例如,美国拥有一种小型清洗机,他的功能(吸尘、除扫)都十分强劲,而且是全自动操作的,除了自动之外还可以人为遥控操作,它在构造上轻巧简单,美观上毋庸置疑2。因为它的设计小巧简洁,体积小,所以受到了人们的欢迎。归根结底最主2要是能够帮助人类从繁琐的劳作中解放出来,对强度高,还具有一定危险性的清扫工作而言,受到了人们的欢迎。但在这方面,中国的发展还是有些缓慢。从最开始的人力清洁,就已经适应不了社会的需求了。而且随着发展,楼房修建的高了,这就需要巨大的人力、财力去完成清洁。劳动强度高,但工作效率低,依靠以往的大功率高墙壁清洗机就已无法解决了,在这样局面下,人们亟需研究一款能够节省劳动强度的、更有效率的、成本低的小型的高楼层清洗装置。伴随着气候问题,雾霾、风沙发生机率在增加,人民又开始对环保问题关注起来。而国内也在大力提倡使用净化环境的装置,因其轻巧简单,造价低,维修成本也低3。而且功能和操作相对的都比较简单,人们很容易就学会,还有维修方面拆卸简单容易养护,所以小型的清洗机得到了很大的发展空间。高楼层墙壁清洗机的工作原理是由滚刷清洁壁面,再由那个圆柱形滚筒带入垃圾箱4。可以对灰尘达到除尘净化,同时还能够清理地面污物,保持了周围环境的空气健康,而且提高了其美观性,但是有好处也有弊端,好处就是使用寿命长,弊端就是使用价值不高。文章中具体阐述了高楼层墙壁清洗机的设计,既根据了当前的国情,又根据人们的实际需求,更加全面的阐述了设计流程,在文章上面应用的一些参考文献。本文里面有图例以及一些图表数据,该高楼层墙壁清洗机系统的包含了许多知识点,但难度相当大,且因为我的能力一般般,以及在经验方面的欠缺,可能导致文字和算法等部分不周全。若有重大错误,恳请老师们予以批评或进行调整纠正。1.2 清洗设备的分类及工作原理清洗设备可以分为大、中、小三种,本课题研究的是高楼层墙壁清洗机,它属于小型清洁设备,符合设计的要求5。下面可以分为三个方面来介绍。1.2.1 按清洗方式分类1、纯扫式的高楼层墙壁清洗机咱们就来先看一下纯扫式的高楼层墙面清洗机的工作原理,纯扫式的墙壁清洗机所依靠的工作机构主要为蝴蝶状刷和滚筒刷,它二者通过互相接力来完成清洗工作。蝴蝶状刷位于清洗机器的两端,而滚筒刷则处于清洗机器的中间。它也具有这各自的优势,3滚筒毛刷并不仅仅清理了地面的污物,它有另一项更主要的功效,是能够将从地面清理的污物收入车内的垃圾桶里面。蝶妆毛刷有很多耐磨损的刷毛,能够提高清洗效率和效果。蝶形刷有一个装置,名为压力调节装置,对于一些黏著物有着很强的清理作用6。强处就是功率小,小巧简单,但相应的弊端就是容易引起扬尘,达不到清洗效果。2、纯吸式的高楼层墙壁清洗机纯吸式的高楼层墙壁清洗机的工作原理与普通吸尘机的工作基本原理相似。纯吸式的墙面清洗机它主要由吸管、风机、吸尘嘴等构成,它的工作原理主要是由风机利用吸管吸气,在二侧产生相应的压力差,然后再由吸尘咀吸入污物,最后流入垃圾桶里。它还要求风机的输出功率较大,才可以吸得起污物。吸尘口一般也要大,这也能够大大提高它的效率。虽然以上所介绍的纯吸式的墙面清洗机对于灰尘颗粒比较细小的,并无法取得理想效果。但它也解决了纯吸式的手动墙面清洗机的弊端。但是它也出现了一些的弊端,对于高楼层墙面的沟槽处理是达不到理想效果的。3、吸扫式的高楼层墙壁清洗机吸扫式的墙壁清洗机汲取了纯吸式的墙壁清洗机和纯扫式的墙壁清洗机的特点,它是由风机、蝶形刷、吸尘嘴和管道等组成7,有了前面两种清洗机的机构,它可以对马路上的沟槽进行清理了,也可以对颗粒小的尘土进行清理了,补足了这两者的缺点。但没有一个机构是完善的,也有一些缺陷,由于拥有了此二种的机构零件,使得其机械构成在复杂程度上提高了一个档次,也导致了生产成本的大大提高。1.2.2 按发动机的形式分类随着发展,人们更加重视自己周围的环保问题。由于过去的大功率高楼层墙壁清洗机使用的都是内燃机为发动机能够产生大量的废气和噪音,但电瓶发动机设计就小巧简单,同时不会产生废气和噪音,从而减少了设计的复杂程度。在外观上,也是比
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