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（独家原创）家用清洁机器人设计（全套CAD图纸）

轮蜗杆几何尺寸蜗杆齿顶圆直径，其中蜗杆齿根圆直径，其中蜗轮喉圆直径，其中蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径由于蜗杆传动效率低所以工作时产生的热量相对较大。对闭式蜗杆传动，摩擦所产生的热量将通过箱体散发到周围空气中去。本设计中蜗杆传动产生的热量直接散发到集体内，通过吸尘时产生的风力将热量排带机体外。因为蜗杆传动的效率主要取决于啮合效率，而蜗杆分度圆导程角对啮合效率其主要影响，导程角大于度以后啮合效率增加不显著且蜗杆加工也较困难，所以本设计中蜗杆导程角小于度，同时减小了中心距进而减小了蜗杆的直径，从而提高了啮合效率，因而进步提高了蜗杆的传动效率。.电池的选用工作环境对清洁机器人的能源提出了特殊要求，目前清洁机器人基本上都采用电池作为能源。作为机器人能源的次电池要求能量密度高自放电少可靠性高，次电池有锰干电池碱性锰电池钾电池汞电池氧化银电池等。干电池应用范围广，使用温度越高，电压容量都同时增大，但有可能造成自放电和产生气体，使用温度可达，在以下容量急剧减少。碱性锰电池适合于大电流放电，放电容量很大，尺寸与干电池相同，具有互换性。锉电池电动势高能量密度高工作温度范围大自放电少，正逐步走向实用化，是种非常好的机器人能源。二次电池又叫蓄电池，有铅酸电池银锌电池镍镐电池和镍锌电池等。铅酸电池是种比较好的机器人能源，电压高寿命长可高比率放电价格低结构简单可靠工艺成熟，但能量密度低。银锌电池是现有二次电池中输出功率最大能量最高的电池，自放电速度慢，机械强度高，可短期超负荷放电，放电电压平稳，但价格贵充电时间长寿命短充电次数少。镍镐电池和镍锌电池电压低价格贵，应用较少。燃料电池有碱性燃料电池磷酸燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固体电解质燃料电池等，燃料电池体积小重量轻寿命长效率高无污染，是种非常好的清洁机器人用电源，但总的来说，目前还处于研究开发阶段。由以上对各种电池的分析，同时考虑到本次设计的要求，选用铅酸电池比较合理，因为铅酸电池是种比较好的机器人能源，电压高寿命长可高比率放电价格低结构简单可靠工艺成熟，可降低制造家庭清洁机器人的总成本，因而本次设计选用两组铅酸电池作为机器人的能量来源。.清扫机构中蜗杆上轴承寿命计算轴承寿命公式其中为当量动载荷为寿命指数，球轴承，滚子轴承轴承转速基本额定动载荷，查表的计算角接触轴承当量动载荷公式其中为径向载荷系数为轴向载荷系数轴向受力如图所示图.轴承受力图经计算解得由已知条件可知，轴承是关于蜗轮对称的，所以左右距离相等，所以轴承所受的径向载荷，又因为轴的重力作用在轴承上，轴承大约承受.，所以派生轴向力又因为，所以轴承被压紧，轴承被放松，轴向载荷校核轴承即可，查机械设计表，得，所以，符合要求.蜗轮轴的校核轴上能使产生弯距的力有，两个力在互相垂直的两个平面上如图.所示图.受力示意图弯矩图如.所示图.弯矩图所以，合成弯矩轴的材料为钢调质，查表，得，所以符合强度要求。总结与展望.总结虽然自主吸尘机器人的研究已经取得了很大进步,进入了实用阶段,但是自主能力工作效率方面还不理想,需要在技术上解决传感器技术定位和环境建模技术.在此基础上,自主吸尘机器人可以向着高度智能化多功能集成低成本的方向发展。现在的自主吸尘机器人在行为上还处于“低级生物”的阶段,环境感知能力有限,对路径的规划只是随机的方式或者是基于局部环境信息的规划方式。在复杂环境和多房间的环境下,这种工作方式的效率会锐减。因此,建立视觉系统,融合多种传感器进行定位和环境建模,实现全局路径规划,将是个重要的研究方向.同时,算法必须考虑系统的处理速度存储空间的限制。自主吸尘机器人是个可移动的智能平台,在吸尘功能之外可以进行功能扩展,比如进行家电控制房间环境监测防止火灾电器故障盗窃等.这方面的市场需求已经被和三洋公司抓住,并在年发布了两款这样的机器人。.展望尽管目前价廉物美的吸尘器给人们的清洁工作带来了定的便利,但过大的噪音依然让大多数使用者望而却步。吸尘机器人作为服务机器人领域中的个新产品,将使人们能在无人看守情况下轻松地完成室内环境的吸尘等清洁工作。因此,只要生产成本兼顾到日用电器批量大价格低的特点,吸尘机器人将具有诱人的市场前景,有关资料也预测吸尘机器人是未来几年需求量最大的服务机器人。特别是日用清洁电器不论是在市场上或者是在产品的创新上,绝对是所有小家电产品中最活跃的,未来仍有相当大的成长空间。尽管目前国内外在吸尘机器人研究开发方面已取得定的成果,但成本过高和许多关键技术问题尚急待解决或提高,主要有以下几个方面目前,价格过高是严重影响吸尘机器人打入家电市场的主要因素,因此为了大幅度降低其成本,我们必须开发专用运动控制和数字处理芯片以及微型传感器。其次,应该看到蓝牙技术在家电行业的应用前景,通过采用蓝牙技术将过高的数字处理器成本转移到用户的个人电脑上,则有望在短期内将吸尘机器人的成本控制在千元左右。未来的吸尘机器人将向智能化和自主式发展,因此我们必须结合现有的基于自适应控制模糊逻辑遗传算法等的移动机器人运动规划和控制技术,研究开发出对环境变化具有良好的自适应性和鲁棒性对环境障碍物具有安全可靠的防碰撞功能的智能运动规划与控制器,使吸尘机器人完成与人工操作质量相同甚至更好的吸尘工作。为了有效地提高清洁的质量,还需要对现有的吸尘技术进行改进。根据环境的脏洁程度,采用模糊逻辑等技术设计合理的吸尘时间以及相协调的机器人运动速度,确保满意的吸尘效果。电源技术是吸尘机器人的核心之,除了有效地提高机器人运动和吸尘速度以延长电池的实际吸尘时间外,还尚需优化自动充电方案,保证机器人能及时进行充电,自动完成对指定环境的吸尘任务。随着吸尘机器人关键技术和性能价格比的不断提高或改进,相信根据现有的软硬件条件,未来几年内就会推出价格适中的全自动吸尘机器人产品,进而使吸尘机器人能像普通家电产品样走进千家万户,为这高新技术产品带来可观的市场和经济效益。参考文献濮良贵，纪名刚.