公共场所室内清扫车死角清扫机构设计研究

摘要

针对公共场所室内清扫车工作过程中转弯出现清扫不到位问题，本文提出一种死角清扫机构设想，即采用清扫补偿法的想法，在传统清扫机构基础上进行改进，实现清扫车无死角清扫。
　　死角清扫机构是本文设计研究的关键部件，工作过程中承受载荷，极易发生变形。应用有限元分析软件ANSYS方法对死角清扫机构的受力关键部位进行分析，对机构进行优化设计，以满足工作需求。
　　死角清扫机构在独立电机驱动下，需要与清扫车的转向速度匹配，实现死角最大化清扫。针对这一问题，本文以死角清扫机构为研究对象，以现有成型的公共场所室内清扫车为研究背景，利用运动分析软件ADAMS对现有公共场所室内清扫车和死角清扫机构进行运动学分析，验证死角清扫机构能否实现死角清扫，并且试验出与清扫车速度匹配的转速。
　　主要研究内容如下：
　　（1）查阅相关资料对现有清扫车清扫机构及原理进行研究，根据阿克曼转向定律推出最小转弯半径，设计公共场所室内清扫车,为死角清扫机构的设计研究提供平台和数据基础。
　　（2）利用三维建模软件 SolidWorks中的参数化和特征造型技术建立死角清扫机构及整机的三维实体模型，对装配体进行可视化的虚拟装配、干涉检查。
　　（3）利用ADAMS软件对整机进行运动学分析，从运动位移图中得出最小转向半径和距离墙壁最大距离，设计死角清扫机构。对比分析添加死角清扫机构的运动位移图，实验在不同转速下的运动位移图，匹配出与清扫车高速、中速、低速转向过程中的死角清扫机构的转速。
　　（4）分析死角清扫机构工作时的受力情况，运用ANSYS软件对关键受力机构进行静力学分析。通过分析得到原有设计的曲柄连杆机构不能满足正常工作，根据分析结果从结构、材料等方面对曲柄连杆机构进行改进优化，材料由Q235改为45号钢，曲柄厚度由5mm改为10mm，中间在考虑加工工艺情况下设计为中空结构，在比较薄弱的位置添加加强筋，在死角清扫机构质量变化较小的情况下保证了工作需要。
　　（5）设计超声波测距单片机控制系统，准确测量死角清扫机构与墙壁距离，防止发生碰撞，实现机电一体化的有效结合。

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第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2公共场所室内清扫车的发展概况

1.3课题的研究目标及方法

1.4课题研究的主要内容及技术路线

1.5本章小结

第二章公共场所室内清扫车整体方案设计

2.1公共场所室内清扫车整体方案设计

2.2死角清扫机构的工作原理

2.3死角清扫机构方案论证

2.4死角清扫机构设计

2.5清扫集尘机构方案

2.6驱动机构方案

2.7转向机构方案

2.8主要技术参数

2.9本章小结

第三章清扫车运动仿真与死角清扫机构关键部件设计

3.1Ackerman纯滚动原理

3.2最小转弯半径

3.3清扫车建模与运动仿真

3.4死角清扫机构曲柄连杆机构设计

3.5死角清扫机构执行端设计

3.6死角清扫机构建立模型

3.7本章小结

第四章 清扫车死角清扫运动仿真分析

4.1死角清扫机构运动仿真与对比分析

4.2清扫车转速高速死角清扫机构运动仿真

4.3清扫车转速低速死角清扫机构运动仿真

4.4 本章小结

第五章死角清扫机构有限元分析及改进设计

5.1ANSYS软件简介

5.2基于ANSYS的死角清扫机构的静力学分析

5.3基于ANSYS的的死角清扫机构改进优化

5.4基于ANSYS的直齿齿条机构的静力学分析

5.5本章小结

第六章室内清扫车死角清扫机构电路控制系统设计

6.1 控制系统

6.2单片机最小单元

6.3 超声波测距单元

6.4 L298N电机驱动单元

6.5 LCD1602液晶显示单元

6.6控制系统流程图

6.7 本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

附录一

附录二

致谢

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