自动洗车机移动机械操作臂毕业设计.doc

目 录 目 录 1 1 绪论 2 2 操作臂机构及驱动方式 6 2.1 动作方案 6 2.1.1 机器人操作臂介绍及常用形式 6 2.1.2 机器人操作臂方案设计 6 2.2 机器人操作臂驱动方式 8 2.2.1 机械臂常用驱动比较 8 2.2.2 电机驱动类型的选择 9 2.3 传动方式 10 2.4 操作臂结构 11 2.4.1 腕部结构 11 2.4.2 臂部结构 12 3 零部件材料选择与计算 16 3.1 零件设计的一般要求 16 3.2 零件材料的选择 16 3.3 零部件计算 17 3.3.1 腕关节计算 17 3.3.2 俯仰关节计算 18 3.3.3 伸缩臂计算 21 3.3.4 竖直升降传动计算 24 4 附件及控制微略 26 4.1 附件 26 4.1.1 洗车刷 26 4.1.2 供水系统 26 4.2 控制微略 26 结论 27 致谢 28 参考文献 29 1 绪论 随着经济的快速发展，家用轿车已经越来越多地为家庭所拥有，据统计，2007年底，我国私人汽车拥有量已超过1500万辆，与此同时，与汽车相关的需求也在激增，比如洗车设备。轿车每次用都会在表面积一层灰尘，不仅影响美观，还会对车漆造成伤害，因此对轿车表面的清洁工作很重要。 通常，较少进行日常简单清洁的轿车每周要洗一到两次，每次洗车的费用在15元左右（不含上光打蜡）。轿车日常的简单清洁大多由车主人工完成，费时费力，因此有必要设计一种能够代替人进行轿车的日常清洁工作的服务型机器人操作臂。 现在通常使用的洗车设备和方法主要包括以下几种： 1．高压水枪洗车:高压水枪洗车是先用高压水枪喷洒水雾润湿车身，再用高压射流清洗车身然后用清洗液清洗，最后用高压射流清洗干净，用麂皮将水吸干。高压水枪清洗速度快、效果好；但高压水枪压力大，容易对车漆造成损害:高压水柱的喷淋会改变空调冷凝器散热的方向，导致空调制冷失灵；会直接导致车灯胶条密封不良，影响车灯的正常工作，产生危险；会使密封不是很严的汽车侧门玻璃进水，锈蚀金属件，造成电线短路；劣质洗涤灵会降低车漆的亮度；洗后用毛巾多次擦拭会使车身增加划痕。 2．蒸汽洗车：蒸汽洗车是将水加热成蒸汽后，用蒸汽来消洗汽车。其具有节水、节能的特点。但由于设备质量问题，存在安全性不高，极易产生污水造成污染，洗车效果和效率差的缺点 。 3．无水洗车：无水洗车是先用掸子掸去车身表面浮土，再用无水洗车液进行汽车清洗的一种新型环保洗车方式。它具有节约水资源，绿色环保等优点，受到政府的扶持，但是，对于较脏车辆以及汽车底盘等部位，无水洗车不能满足要求，因此它并不能完全替代有水洗车。 4．无刷毛自动洗车机：采用高速水刀喷出的高压力水雾从上往下清洗汽车，灰尘冲掉后，自动泡沫喷头喷淋，然后用高压清水进行清洗。它有清洗速度快，效果好，不损伤车漆的优点，但存在水耗大，设备投资和运行费用高昂的缺点。 5．全自动电脑洗车机：电脑洗车机是利用电脑控制毛刷和高压水枪来清洗汽车的一种设备。由复杂的电路、气路、水路和机械部分构成。 某自动洗车机结构如下，包括高压喷头、机械清洗机构、吹干机构，其中，清洗机构包括一个顶刷，两个大侧刷，两个小侧刷，如图1-1所示。 1.轨道；2.机架；3、4.大侧刷；5.顶刷；6.小侧刷；7.吹干系统 图1-1 大型电脑洗车结构简图 洗车时，首先汽车停靠到位，由高压喷头喷水冲掉汽车表面泥沙，再由组成清洗机构的五个刷子围绕汽车运动进行清洗、打蜡，然后由吹干机构将汽车表面吹干。这样的大型机构洗车时确实有很好的效果，但是用于个人洗车设备却很不适宜。首先在水、电等资源方面会有很大的消耗，另外，其体积（通常3m*3m*3m，轨道10米，隧道式更大），价格（几万到十几万间）也让个人很难接受。 以上几种一般用于洗车行，在个人洗车方面，除了传统的水桶加抹布外，现在所研究的个人洗车设备也多为手动。其中，前者耗费大量体力、时间，而且效率低，也不容易洗得干净，还容易刮损伤车漆。后者采用某些化学洗剂，在效果方面有很大改善，但是也要花费车主的大量时间和体力。 适合个人使用的小型自动洗车设备的研究方面较少，具有代表性的为日本人平松正彦的一项专利，其结构（主视图和俯视图）如图1-2和图1-3所示。 图1-2 平松正彦专利（主视图） 图1-3 平松正彦专利（俯视图） 该洗车装置主要包括洗车刷1、底盘3、支撑架6及底盘上的设备（水箱、发电机、控制器等）4。 首先，洗车刷可以拆卸，安装在刷轴上，由电机7带动其转动，实现洗车动作。底盘上安装有两个驱动轮及相应的两个驱动电机和四个万向轮。支撑架上安装喷水管2、导轮5和照明装置、力传感器。控制部分、水箱、泵、发电机等安装在底盘上洗车刷后面。 进行汽车清洗时，喷水管向车身喷水、洗车刷与车表面接触并转动洗去车表面灰尘等，同时