《机械创新设计》课程作业

1、.机械创新设计课程作业题目：院 （部）： 机电工程学院专业： 机械工程及自动化班级：机械 11小组：姓名：指导教师：周海涛1 / 12'.目录1 设计的目的及意义····································

2、;·42 原理方案设计········································42.1 功能分析······

3、;································42.2 工作原理分析················

4、···················52.3 功能分解·····························

5、83;········52.3.1 电动机 ····································52.3.2 传动系统 ·

6、3;·································52.3.3真空吸盘 ···············

7、;···················62.3.4 清洁刷 ·····························

8、·······72.4 功能求解······································82.5 方案评价··

9、····································82.5.1对各评价目标评分···········

10、3;···············92.5.2按加权计分法求各方按总分····················102.6 原理方案简图·········

11、3;························103. 结论 ························&#

12、183;···················114. 参考文献 ····························

13、3;············122 / 12'.摘 要本次所研究的是高空自动擦玻璃装置的设计与制作设， 计要求是结构简单， 操作方便，成本低，自动化性能高，适合高空使用。本设计首先应用 solidworks 等软件对高空自动擦玻璃装置进行概念设计， 完成其三维实体造型，然后运用 solidworks 的运动模拟功能，完成产品的运动模拟与分析，在结构设计完成后运用 AUTOCAD软件绘制零件的工程图。高空自动擦玻璃装置工作时，气动真空模块可使吸盘产生足够吸附力，使装置吸

14、附在玻璃上；以电机为动力，带动清洁刷旋转实现擦玻璃动作，并且通过 PLC控制可以自动喷水；通过楼顶电机与绳索实现装置上下运动，清洁刷可拆卸，可根据玻璃大小选择合适的清洁刷尺寸，提高效率。现在越来越多的各种各样的摩天大楼成为了现代都市的标志， 但是高层建筑中的玻璃清洗已经成为了一个越来越突出的事情，本设计的是一款使用方便、清洁能力强，住户可自行操作的玻璃清洁器，所以具有广泛的市场前景。关键词： 高空自动擦玻璃装置；自动喷水控制；旋转刷头3 / 12'.1 设计的目的及意义在现代都市中，高层建筑越来越多，各种各样的摩天大楼成为现代都市中一道亮丽的风景。在建筑业，由于玻璃的采光性好，保温防潮

15、性能好，彩色玻璃实用美观，高层建筑的外壁越来越多地采用玻璃幕墙结构，但是为了保证建筑外观的整洁美丽，时间一长，就需要对壁面进行清洗，以美化市容市貌。许多开放性城市都规定，每年应对高楼清洗若干次。目前高层建筑玻璃幕墙的清洗方法主要有两种，一种是靠升降平台或吊篮承载清洁工进行玻璃幕墙的清洗，虽简便易行，但劳动强度大，工作效率又低，属于高空极限作业对人身安全及玻璃壁面都有很大的威胁性。另一种是用安装在楼顶的轨道及吊索系统将擦窗机对准窗户进行自动擦洗。这种方式初次投资成本较高 ( 高达数百万元 ) ，而且要求在建筑物设计之初就要考虑擦窗系统，因而限制了其使用，因此急需一种能代替人而又有一定灵活性和适用

16、性的自动机器来完成这项工作，而且玻璃幕墙一般面积较大，大多处于几十米甚至上百米的高处，且周围无可攀援的支架，这就使得玻璃幕墙的清洗成为一项繁重、危险、耗资的工作。如果用人去清洗，不仅花费高，而且安全难以保证。特别是目前一些国家和地区已经通过立法对包括擦窗作业在内的人工高空攀爬进行了限制，人们不得不寻找其它解决办法。高层建筑清洗机器人正是在这种背景下应运而生。它的出现将极大降低高层建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高生产效率，也必将极大地推动清洗业的发展，带来相当的社会效益、经济效益。因此，国内外多家研究机构都在积极开展此项研究工作。2 原理方案设计高空自动擦玻璃装置结构简单，使用方便，有效

17、降低清洁玻璃幕墙的危险系数。2.1 功能分析采用“黑箱法”高空清洁玻璃危险黑高空清洁玻璃简单系数大箱且安全总功能：降低高空清洁玻璃的危险系数4 / 12'.2.2 工作原理分析高空自动擦玻璃装置能够实现吸附于玻璃表面，并对玻璃进行自动清洁，实现替代清洁工的目的，降低清理的危险。高空自动擦玻璃装置工作时， 气动真空模块可使吸盘产生足够吸附力， 使装置吸附在玻璃上；以电机为动力，带动清洁刷旋转实现擦玻璃动作，并且可以自动喷水；通过楼顶电机与绳索实现装置上下运动，清洁刷可拆卸，可根据玻璃大小选择合适的清洁刷尺寸，提高效率。2.3 功能分解2.3.1 电动机根据所需的动力源要求选择电动机型号：

18、Y132S-4 封闭式三相异步电动机查得型号 Y132S-4 封闭式三相异步电动机参数如下满载转速 1440 r/min同步转速 1500 r/min2.3.2 传动系统减速器类型选择 ：选用展开式两级圆柱齿轮减速器。特点及应用 ：结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿。5 / 12'.减速器简图：2.3.3真空吸盘真空吸盘采用了真空原理， 即用真空负压来 “吸附 ”工件以达到夹

19、持工件的目的。 如图 1 所示：通气口与真空发生装置相接，当真空发生装置启动后，通气口通气，吸盘内部的空气被抽走，形成了压力为 P2 的真空状态。 此时，吸盘内部的空气压力低于吸盘外部的大气压力 P1，即 P2 < P1,工件在外部压力的作用下被吸起。吸盘内部的真空度越高，吸盘与工件之间贴的越紧。真空吸盘吸附原理图6 / 12'.2.3.4 清洁刷采用轻金属材料制造而成，既增加了清洁刷的强度和使用寿命，又降低了整体系统的重量，一举两得。新颖的设计既美观又实用，可以满足用户的要求。清洁刷简图7 / 12'.2.4 功能求解探求各功能元解并列出形态学矩阵综合表，如表2.1 所

20、示。表 2.1 挑选器的形态学矩阵综合表功能功能元元解1234A动力传递齿轮传动链传动带传动蜗杆传动B旋转运动轴涡轮蜗杆齿轮C运动调节离心调速飞轮D送水装置管式盒式袋式E动力源电动机汽油机柴油机气动马达可能组合的方案数N为N4×3×2×3×4288考虑到机器工作的环境及所需要的平稳性与操作性的要求， 以及工作强度等等， 故初步选择以下两种方案。方案一：电动机齿轮传动齿轮轴清洁刷方案二：电动机涡轮传动蜗杆清洁刷2.5 方案评价采用评分法进行评价。挑选器大概有 5 个评价目标，且依次为运行平稳性、操作可行性、经济性、寿命、维修性。下表为评分标准。8 / 12

21、'.表 2.2评分标准12345678910差较差勉强可可用中良较好好优理想用下表为挑选机各评价目标及加权系数比较表 2.3挑选机评价目标及加权系数比较评价目标平稳性安全性经济性寿命维修性加权系数0.30.30.10.20.12.5.1对各评价目标评分对两种方案的各项性能进行评分，如下表所示。表 2.4 两种方案的性能评分评价目标方案一方案二平稳性97安全性98经济性87寿命88维修性879 / 12'.2.5.2按加权计分法求各方按总分方案一： N9×0.3 9× 0.3 8×0.1 8×0.2 8×0.1 8.6 方案二 : N 8×0.3 9×0.3 7×0.1 8×0.2 7&#