機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)——城市護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)

1、<p><b>　　X X 大學(xué)</b></p><p>　　《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》綜合課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　計(jì)算說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 城市護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī) </p><p>　　設(shè)計(jì)組長：

2、 </p><p>　　設(shè)計(jì)成員： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級(jí)：

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2012 年 2 月 21日 至 2012 年 6 月 8 日</p><p>　　自動(dòng)控制與機(jī)械工程學(xué)院</p><p><b>　

4、　2012年2月 </b></p><p><b>　　任務(wù)分配</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　1.1 目前國內(nèi)外同類技術(shù)的發(fā)展水平、存在的問題及趨勢(shì)5</p><p&g

5、t;　　1.1.1 目前國內(nèi)外同類技術(shù)的發(fā)展水平及應(yīng)用5</p><p>　　1.1.2目前存在的問題：7</p><p>　　1.1.3 發(fā)展趨勢(shì)：7</p><p>　　1.2護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)的經(jīng)濟(jì)性及市場(chǎng)前景7</p><p>　　1.2.1經(jīng)濟(jì)性7</p><p>　　1.2.2市場(chǎng)前景8</p

6、><p>　　第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.1 動(dòng)力源的選擇9</p><p>　　2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇10</p><p>　　2.3 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式10</p><p>　　2.4 調(diào)速器的選擇11</p><p>　　2.5 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)11<

7、;/p><p>　　第3章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1 小車行走系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2 小車行走系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算13</p><p>　　3.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇13</p><p>　　3.2.2 確定行走裝置的總傳動(dòng)比15</p><

8、p>　　3.3 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算16</p><p>　　3.3.1 齒輪設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.3.2 軸的設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.4 清洗裝置的設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.4.1 毛刷的選擇與安裝方式21</p><p>　　3.4.2 清洗裝置的基本設(shè)計(jì)計(jì)算22<

9、;/p><p>　　3.4.3 水泵的選擇和計(jì)算23</p><p>　　3.4.4 洗涮裝置各部件和材料的選擇24</p><p>　　3.4.5 制動(dòng)裝置的選擇25</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.1 毛刷的安裝及轉(zhuǎn)動(dòng)方向的確定27</p><p&

10、gt;　　4.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的選擇28</p><p>　　4.4 報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)32</p><p>　　第5章 結(jié)束語33</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　致 謝35&l

11、t;/b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　針對(duì)城市道路護(hù)欄難以清洗的現(xiàn)狀，提出了一種龍門框架分離式護(hù)欄清洗機(jī)本體結(jié)構(gòu)，作業(yè)時(shí)清洗機(jī)跨立在護(hù)欄上，實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)欄和支墩的全面清洗。根據(jù)該清洗原理，建立了欄桿和支墩的清洗模型，并對(duì)其清洗過程進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析，同時(shí)對(duì)清洗機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電器控制進(jìn)行了闡述。該清洗機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，自動(dòng)化

12、程度高等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：護(hù)欄清洗，龍門框架分離式結(jié)構(gòu)，跨立式結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Based on the difficulties of how to clean the urban road guardrails, a design of road gu

13、ardrails cleaning machine body is proposed, which adopts the gantry separate fame structure the machine crosses in the guardrails when it works, to achieve guardrails and pedestals are completely washed. According to thi

14、s cleaning principle, the washing model of guardrail and pedestal is established and the cleaning process is analyzed, and mechanical structure and electrical control o f the machine are descr</p><p>　　Key w

15、ords: guardrails cleaning, separate design frame structure, Across the vertical structure, control system</p><p>　　第1章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1 目前國內(nèi)外同類技術(shù)的發(fā)展水平、存在的問題及趨勢(shì)</p><p>　　1.1.1

16、目前國內(nèi)外同類技術(shù)的發(fā)展水平及應(yīng)用</p><p>　　隨著我國城市交通的迅速發(fā)展，公路護(hù)欄由于受日照、雨淋、車輛尾氣、灰塵粘附及其它因素影響，表面受到了各種各樣不同程度的污染。目前公路隔離護(hù)欄的清洗方式主要有2種：人工清洗和借助汽車所配的高壓水洗刷清洗。</p><p>　　由于人工清洗勞動(dòng)強(qiáng)度大、清洗效率低，且由于清洗工人身處高速行駛的機(jī)動(dòng)車輛中間，極易發(fā)生安全事故，清洗人員的安全得不

17、到保障，而且周圍空氣中汽車尾氣濃度很高，嚴(yán)重危害清洗工人的健康,故其清洗方式正被初步淘汰。</p><p>　　而車載式高壓水洗刷清洗一次性投資過高，一般中小城市難以承受，且由于車輛行駛路線不能保證與道路護(hù)欄平行，容易發(fā)生交通事故，一般清洗車體積較大，在高速行駛的公路上占用路道，容易造成交通事故及堵塞，而在實(shí)際清洗中無法清洗護(hù)欄處在車行逆向的部分表面，耗水量大, 清洗效果不佳, 對(duì)城市交通也有一定影響，故其應(yīng)用和

18、發(fā)展受到了一定的限制。</p><p>　　然而護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)結(jié)合護(hù)欄的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，以護(hù)欄本身為導(dǎo)軌，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無污染，且在清洗過程中不會(huì)占用路道，甚至可以實(shí)現(xiàn)無人化操作，極大程度上避免了交通事故及堵塞發(fā)生的概率，與我國高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械節(jié)能、高效、低噪聲、低污染且自動(dòng)化程度高的發(fā)展相適應(yīng)，具有顯著的社會(huì)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。其應(yīng)用逐步得到推廣，具有很高的發(fā)展的潛力。</p><p&

19、gt;　　1.1.2目前存在的問題：</p><p>　?。?）由于本產(chǎn)品的體積受限，故水的容積被限制，其行程和蓄水量被限制；</p><p>　?。?）由于是在戶外工作，故在本產(chǎn)品中電源方面采用的是直流鉛酸蓄電池，其行程和工作時(shí)間受限；</p><p>　　總的來說，該產(chǎn)品的應(yīng)用特點(diǎn)極廣，但行程、蓄水量和電池容量被限制而得不到更為廣泛的應(yīng)用。</p>

20、<p>　　1.1.3 發(fā)展趨勢(shì)：</p><p>　　護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)的應(yīng)用不僅具有極大的經(jīng)濟(jì)型、環(huán)保性、高效性、節(jié)能性、節(jié)水性等，在大、中、小城市都有廣泛的市場(chǎng)前景，特別是適合中、小城市的應(yīng)用，相信不久之后該產(chǎn)品將會(huì)得到廣闊的應(yīng)用。</p><p>　　1.2護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)的經(jīng)濟(jì)性及市場(chǎng)前景</p><p><b>　　1.2.1經(jīng)濟(jì)性<

21、;/b></p><p>　?。?）改進(jìn)生產(chǎn)工藝，節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，提高了材料的利用率；</p><p>　　（2）本裝置結(jié)構(gòu)簡單、易操作、使用方便、可靠性強(qiáng)，使用范圍廣；</p><p>　?。?）該產(chǎn)品生產(chǎn)過程中對(duì)空氣無污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境不產(chǎn)生影響，不存在“三廢”問題，企業(yè)已在科技創(chuàng)新基金中采取了安全生產(chǎn)的必要措施和相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。采用電能作為能量輸

22、入，無尾氣排放，綠色低碳；</p><p>　?。?）方便、環(huán)保。內(nèi)部采用直流電力驅(qū)動(dòng)，無污染，電動(dòng)機(jī)采用PWM直流調(diào)速器調(diào)速，可通過差速調(diào)速來控制和協(xié)調(diào)兩個(gè)主電動(dòng)輪在直道、彎道的行駛速度和方向。應(yīng)用范圍廣泛，功能實(shí)現(xiàn)方式可靠，應(yīng)用廣泛；</p><p>　?。?）安全性。全自動(dòng)導(dǎo)向裝置，自主適應(yīng)護(hù)欄的變化，實(shí)現(xiàn)無人干預(yù)、自動(dòng)行走。檢測(cè)裝置有紅外線檢測(cè)，將檢測(cè)到的相應(yīng)數(shù)據(jù)用LED方式顯示，

23、同時(shí)提供報(bào)警和自動(dòng)減速停止特點(diǎn)。</p><p><b>　　1.2.2市場(chǎng)前景</b></p><p>　　我國擁有655個(gè)大中型城市，全國各大中小城市，需要清洗的城市護(hù)欄更是數(shù)不勝數(shù)。各市、區(qū)、縣對(duì)其需求都很顯著，新型護(hù)欄清洗設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)的運(yùn)用都將降低傳統(tǒng)的人力清洗過程所造成的人力資本的耗費(fèi)。本項(xiàng)目可以運(yùn)用于城市道路護(hù)欄、高速公路護(hù)欄、公園、社區(qū)等護(hù)欄

24、的清洗，各省市區(qū)市政集團(tuán)、各市區(qū)環(huán)衛(wèi)部門、物業(yè)公司、各單位后勤集團(tuán)、各高速公路養(yǎng)護(hù)單位都將可能成為本項(xiàng)目產(chǎn)品的潛在用戶。一般情況，2-3個(gè)月護(hù)欄就需要一次清洗，如采用人工方式，按300 m/人/天，人工費(fèi)0.1元/m算，若某城市的護(hù)欄總長為1000km，則每年除去耗材費(fèi)用，僅人工投入就需要45萬元，我國655個(gè)城市的投入就為2.9475億元，數(shù)額巨大，并且容易引發(fā)交通事故，造成額外賠償。如采用車載式清洗方式，買臺(tái)售價(jià)都在15萬元以上，按

25、照每個(gè)城市采購10輛計(jì)算，總的投資成本9.825億元，并且耗水量大，冬季容易造成路面結(jié)冰，引發(fā)交通事故。結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 動(dòng)力源的選擇</p><p>　　為解決護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)在戶外工作的先決條件，在動(dòng)力源方面采用了直流蓄電池。為了實(shí)現(xiàn)高清潔度的清洗，設(shè)計(jì)時(shí)采用跨欄式清洗，在小車前進(jìn)的同時(shí)兩

26、邊的毛刷進(jìn)行旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)護(hù)欄的清洗。小車采用后輪的驅(qū)動(dòng)方式，且由于該裝置采用了跨欄式清洗，故在驅(qū)動(dòng)方式上采用兩邊驅(qū)動(dòng)輪分別用小型直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其行駛速度較小、受力較大；為提高能源的利用率和減小極限整體的尺寸，毛刷同樣采用兩個(gè)小型直流伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速較大、受力較小，所以在蓄電池的選擇方面采取分別提供動(dòng)力源的方式實(shí)現(xiàn)，即驅(qū)動(dòng)輪的電機(jī)由一塊蓄電池提供動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)毛刷旋轉(zhuǎn)的電機(jī)由另外一塊電池提供動(dòng)力源。在裝置中還有安裝有一臺(tái)微型水泵，該

27、水泵直接接在直流蓄電池上即可工作，由該水泵將機(jī)箱內(nèi)的水抽出來并噴灑在毛刷上實(shí)現(xiàn)清洗，據(jù)計(jì)算和查閱相關(guān)書籍、資料得，為毛刷提供動(dòng)力源的蓄電池和為該微型水泵提供動(dòng)力源的蓄電池可選為同種。</p><p>　　綜述，動(dòng)力源方面采用分別兩塊蓄電池，一塊為驅(qū)動(dòng)輪的電機(jī)提供動(dòng)力源，另一塊為驅(qū)動(dòng)毛刷的電機(jī)和水泵提供動(dòng)力源。</p><p>　　2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇</p><p&g

28、t;　　由于護(hù)欄清洗機(jī)在戶外工作，故在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇上采用直流電機(jī)。但傳統(tǒng)的直流電機(jī)的尺寸都很大，然而目前國內(nèi)研制出了一種新型的小型直流伺服電動(dòng)機(jī)，與傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)相比，具有體積小、重量輕、力能指標(biāo)高、零部件通用化程度強(qiáng)等特點(diǎn)。按激磁方式本系列電動(dòng)機(jī)分為：他激（并激）、串激（C）、復(fù)激（F）三種。按使用環(huán)境條件本系列電動(dòng)機(jī)分為普通型和濕熱帶型兩類.，該電機(jī)可與多種系列減速器相配合，滿足用戶對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、安裝工位的不同要求。目前該類型電機(jī)

29、在國內(nèi)已得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　2.3 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)從接通電源開始轉(zhuǎn)動(dòng)，直至升速到某一固定轉(zhuǎn)數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行，這一過程稱為電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程。直流電動(dòng)機(jī)有全壓啟動(dòng)、變阻器啟動(dòng)和降壓啟動(dòng)三種方法。</p><p>　?。?） 全壓啟動(dòng)。全壓啟動(dòng)就是將電動(dòng)機(jī)直接接入到額定電壓的電源上啟動(dòng)。由于電動(dòng)機(jī)所加的是額定電源，而電動(dòng)

30、機(jī)開始接通電源瞬間電樞不動(dòng)，電樞反電動(dòng)勢(shì)E為零，所以啟動(dòng)時(shí)電流很大。啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)最大電流為正因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)啟動(dòng)電流很大，所以啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)迅速，啟動(dòng)時(shí)間短。電動(dòng)機(jī)一旦開始運(yùn)轉(zhuǎn)，電樞繞組就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，且轉(zhuǎn)數(shù)越高，電樞反電動(dòng)勢(shì)就越大。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)上升，電流迅速下降，電磁轉(zhuǎn)矩也隨之下降。當(dāng)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載阻力轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí)，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程結(jié)束而進(jìn)人穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　全壓啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：不需

31、其他設(shè)備，操作簡便；缺點(diǎn)是啟動(dòng)電流大，需要提前知道設(shè)備的功率，否則很容易把設(shè)備燒掉。它只適用于小型電動(dòng)機(jī)，如家用電器中的直流電動(dòng)機(jī)。</p><p>　?。?） 變阻器啟動(dòng)。變阻器啟動(dòng)就是在啟動(dòng)時(shí)將一組啟動(dòng)電阻RP串接人電樞回路，以限制啟動(dòng)電流，而當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)上升到額定轉(zhuǎn)數(shù)后，再把啟動(dòng)變阻器從電樞回路中切除。</p><p>　　變阻器啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：啟動(dòng)電流??；缺點(diǎn)是變阻器比較笨重，啟動(dòng)過程中要消

32、耗很多的能量。</p><p>　?。?） 降壓啟動(dòng)。降壓啟動(dòng)就是在啟動(dòng)時(shí)通過暫時(shí)降低電動(dòng)機(jī)供電電壓的辦法來限制啟動(dòng)電流，當(dāng)然降壓啟動(dòng)要有一套可變電壓的直流電源，這種方法只適合于大功率電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　降壓啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：啟動(dòng)保險(xiǎn)、把穩(wěn)，對(duì)設(shè)備沒有影響；缺點(diǎn)：需要有一套可變電壓的直流電源。</p><p>　　綜合考慮，本裝置的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式采用：降壓啟動(dòng)。

33、這樣不僅可以保護(hù)設(shè)備，而且可以減輕整個(gè)裝置的重量和體積。</p><p>　　2.4 調(diào)速器的選擇</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)功能的多樣化，在小車的行走和毛刷的轉(zhuǎn)動(dòng)上都采用調(diào)速器實(shí)現(xiàn)其速度的可調(diào)、可變功能。為減小機(jī)箱整體重量和尺寸，在調(diào)速部分采用目前較為成熟、發(fā)展較快、工作較為可靠的PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速，不僅具有工作電壓范圍寬、外型精巧、輸出功率大、控制范圍寬、靈敏度高、調(diào)

34、速器安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有電源的能量功率和電路的效率高的特點(diǎn)。根據(jù)電機(jī)參數(shù)和整體裝置的實(shí)際情況，選擇24VHW-A-1040型號(hào)的PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速器。</p><p>　　圖2-3 PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速器</p><p>　　2.5 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)在進(jìn)行清洗工作中會(huì)時(shí)常遇到護(hù)欄彎曲變形或者間隔的出現(xiàn)墩柱，這將會(huì)影響清洗

35、機(jī)的正常工作，極大程度上存在安全交通隱患。故在設(shè)計(jì)中采用了導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)。該導(dǎo)向裝置不僅可以保證清洗機(jī)能正常沿著護(hù)欄前進(jìn)，使所有的護(hù)欄都得到整體性的清洗，而且不會(huì)偏離護(hù)欄，保證了使用的安全性和可靠性。</p><p>　　圖2-4 導(dǎo)向裝置單邊結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2-5 導(dǎo)向裝置安裝在在整體裝置中的剖視立體圖</p><p>　　第3章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)

36、計(jì)</p><p>　　3.1 小車行走系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　由于是跨欄式的設(shè)計(jì)，不僅要實(shí)現(xiàn)在直線方向的行駛，而且在遇到彎道時(shí)也能轉(zhuǎn)彎，故在設(shè)計(jì)時(shí)采用了在兩邊都安裝小型直流伺服電機(jī)，通過PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速分別控制兩邊電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)直線行駛和轉(zhuǎn)彎。電機(jī)的選擇上采用小型直流176SYX-02型，通過電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)將其動(dòng)能傳遞給一對(duì)直齒輪，同時(shí)實(shí)現(xiàn)減速的作用，在安裝有大齒輪的軸

37、上同時(shí)安裝有驅(qū)動(dòng)輪，由齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝置的行走。</p><p>　　圖3-1 小車行走裝置單邊結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖3-2 小車行走裝置安裝在整體裝置中立體圖</p><p>　　3.2 小車行走系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算</p><p>　　3.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　

38、　已知清洗時(shí)行走最大速度V=2m/s，清洗機(jī)質(zhì)量m=330kg</p><p>　?。?）電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 </p><p>　　（2）選擇電動(dòng)機(jī)容量</p><p><b>　　工作機(jī)所需工作功率</b></p><p><b>　　由于=Kw(1)</b></p><p

39、>　　F---工作機(jī)的工作阻力，N</p><p>　　V---工作機(jī)的線速度，m/s</p><p>　　工作機(jī)所需的工作功率由式（1）為</p><p>　　F=mg*0.4=330*10*0.4=1320N</p><p><b>　　==2.64</b></p><p><b&

40、gt;　　電動(dòng)機(jī)所需工作功率</b></p><p><b>　　=kW（2）</b></p><p><b>　　=（3）</b></p><p>　　其中：、分別為齒輪、軸承的傳動(dòng)效率。</p><p>　　取=0.95、=0.98，所以</p><p>　　

41、=0.95*0.98=0.931</p><p>　　所以：=kW==2.8357kW</p><p>　?。?）確定電動(dòng)機(jī)的額定功率</p><p>　　=（1~1.3）=（1~1.3）*2.8357=2.8357~3.0641</p><p>　　取電動(dòng)機(jī)的額定功率=3.5kw</p><p>　?。?）確定電動(dòng)機(jī)

42、轉(zhuǎn)速</p><p>　　n===238.74r/min</p><p>　　按機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中表1推薦的傳動(dòng)比的合理范圍，圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比</p><p>　　i=3~7，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為</p><p>　　=i*n=（3~7）*238.74=716.22~1671.18r/min</p><p&

43、gt;　　根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有2種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有二種傳動(dòng)方案，如下表3-1：</p><p>　　綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格，可見方案2比較適合，參數(shù)如下表3-2：</p><p>　　電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝方式如下圖3-3，安裝尺寸如下表3-3：</p><p>　　圖3-3 電動(dòng)機(jī)的安裝方式</p><p&

44、gt;<b>　　表3-3：</b></p><p>　　3.2.2 確定行走裝置的總傳動(dòng)比</p><p>　　由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)的主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n,可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為</p><p><b>　　===6.28</b></p><p>　　3.2.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)&l

45、t;/p><p><b>　?。?）軸的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　===238.74r/min</p><p><b>　　(2)軸的輸入轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　=9550=9950=1

46、8.054N.m</p><p><b>　　軸的輸入轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　= N.m ==0.950.98=0.931</p><p>　　所以 =18.0546.280.931=105.56N.m</p><p>　　軸的輸出轉(zhuǎn)矩為軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.98，所以軸的輸出轉(zhuǎn)矩為&l

47、t;/p><p>　　=0.98=105.560.98=103.45 N.m</p><p><b>　?。?）軸的輸入功率</b></p><p>　　= kw ==0.950.98=0.931</p><p>　　=2.83570.931=2.64 kw </p><

48、p>　　運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表：</p><p>　　3.3 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.3.1 齒輪設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)</p><p>　?、龠x用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)</p><p>　?、诖搜b置一般工作機(jī)器，速度不高，，選用7級(jí)精度<

49、/p><p>　　③材料選擇：選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。二者材料硬度差為40HBS。</p><p>　?、苓x小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)，所以取=120</p><p>　?。?）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即</p&g

50、t;<p>　　①確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p><b>　　試選載荷系數(shù) </b></p><p>　　計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　由表10-7選取齒寬系數(shù) </p><p>　　有表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) </p><p>　　由

51、圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；</p><p>　　由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　由圖10-19查得結(jié)束疲勞壽命系數(shù) </p><p>　　計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得</p><

52、p><b>　?、谟?jì)算</b></p><p>　　1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值</p><p><b>　　=28.371mm</b></p><p><b>　　2）計(jì)算圓周速度v</b></p><p><b>　　3）計(jì)算尺寬b: </

53、b></p><p>　　4）計(jì)算尺寬與齒高比b/h</p><p>　　模數(shù) </p><p>　　齒高 </p><p><b>　　5）計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)，七級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)</p><

54、p>　　直齒輪，假設(shè)。由表10-3查得</p><p>　　由表10-2查得使用系數(shù)</p><p>　　有表10-4查得七級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置式</p><p>　　由b/h=8.469,查圖10-13得，故載荷系數(shù)</p><p>　　6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得</p>

55、<p><b>　　7）計(jì)算模數(shù)m</b></p><p>　　（3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為</p><p>　?、俅_定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p>　　由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；</p>

56、<p>　　由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù),;</p><p>　　計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式（10-12）得</p><p><b>　　4)計(jì)算載荷系數(shù)K</b></p><p><b>　　5)查取齒形系數(shù)</b></p

57、><p>　　由表10-5查得 ；</p><p>　　6）查取應(yīng)力校正系數(shù)</p><p>　　由表10-5查得 ； </p><p>　　7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較</p><p><b>　　0.01510</b></p><p>　　所以大齒輪的數(shù)值大。</

58、p><p><b>　?、谠O(shè)計(jì)計(jì)算：</b></p><p>　　對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.7457并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.2mm，按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑，算

59、出小齒輪齒數(shù)z1=21</p><p>　　大齒輪齒數(shù) 取=132</p><p>　　這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。</p><p><b>　　（4）幾何尺寸計(jì)算</b></p><p><b>　?、儆?jì)算分度圓直徑</b>

60、</p><p><b>　?、谟?jì)算中心距</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　③計(jì)算齒輪寬度</b></p><p><b>　　?。?</b></p><p>　　3.3.2 軸的設(shè)計(jì)&

61、lt;/p><p>　　（1）計(jì)算軸的相關(guān)參數(shù)</p><p>　　P軸=Pd*η齒=2.6885KW</p><p>　　T軸=Td*i*η齒=107.710NM</p><p>　　N軸=Nm/i=238.853</p><p>　　由上得知大齒輪的分度圓直徑為：（其中α為標(biāo)準(zhǔn)齒20度）</p><

62、p>　　Ft=2T/d=727.273N</p><p>　　Fr=Fttanα=264.707N</p><p>　　Fn=Ft/cosα=773.948N</p><p>　　（2）初定軸的最小直徑</p><p>　　選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表15—3取A0=112得：</p><p>　　Dmin

63、=A0* =25.1mm</p><p>　　由于是開槽 d=25.1（1+5%）=26.356mm</p><p>　　軸上的最大轉(zhuǎn)矩為，Ka=1.3</p><p>　　Tca=KaT=140.023nmm</p><p>　　W==2388.9mm</p><p>　　因?yàn)槭窃跈C(jī)械底部固定，滿足定位要求1-2軸和

64、4-5軸處制一個(gè)軸肩，取d=20mm,兩端固定取擋圈D=30mm，3軸處取d3=45mm。L4=L1=30mm和L2=L4=45mm，L3=6mm。</p><p><b>　?、儆?jì)算支反力</b></p><p><b>　　水平面的支反力</b></p><p>　　M中點(diǎn)=0 FnB*28.5+Fn*28=0

65、 FnB=760.370N</p><p>　　M中點(diǎn)=0 FrB*28.5+Fr*28=0 FrB=260.063N</p><p>　　MA=0 FrB*28.5+FrD*160-Fr103.5 =0 FrD=124.909N</p><p>　　MD=0 -FrA*160-FrB*103.5+Fr*55.5=0

66、 FrA=118.119N</p><p>　　MD=0 FnA*160-FnB*103.5+Fn*55.5=0 FnA=223.401N</p><p>　　MA=0 FnD*160-Fn*103.5+FnB*55.5=0 FnD=236.894N</p><p><b>　　②計(jì)算彎矩</b></p>&l

67、t;p><b>　　1）B處</b></p><p><b>　　水平面彎矩</b></p><p>　　左： Mn1=FnA*55.5=12398.756nm</p><p>　　右： Mn2=FnD*103.5=24518.539nm</p><p><b>　　垂直：</

68、b></p><p>　　左： Mr1=FrA*55.5=6555.604nm</p><p>　　右： Mr2=FrD*103.5=12928.082nm</p><p><b>　　合成彎矩</b></p><p>　　左： M1==14025.16nm</p><p>　　右： M2=

69、=277181.118nm</p><p><b>　　計(jì)算轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　T=T1=107.710NM </p><p><b>　　2）C處</b></p><p><b>　　水平面彎矩</b></p><p>　　左： Mn

70、1=FnA*103.5=23122.003nm</p><p>　　右： Mn2=FnD*55.5=13147.617nm</p><p><b>　　垂直：</b></p><p>　　左： Mr1=FrA*55.5=6555.6045nm</p><p>　　右： Mr2=FrD*55.5=6932.45nm<

71、/p><p><b>　　合成彎矩</b></p><p>　　左： M1==24033.372nm</p><p>　　右： M2==14863.334nm</p><p>　　計(jì)算轉(zhuǎn)矩： T=T1=107.710NM</p><p>　　3）彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><

72、p>　　由上數(shù)據(jù)得到，B處右端的彎矩最大，為危險(xiǎn)截面，根據(jù)15-5的α=20，軸的計(jì)算應(yīng)力Бac得：</p><p>　　Бac===2.034MPa≤[Б-1]=60MPa</p><p>　　綜述：軸的設(shè)計(jì)安全，可選用。</p><p>　　3.4 清洗裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1 毛刷的選擇與安裝方式</p&g

73、t;<p>　　清洗作業(yè)時(shí), 護(hù)欄兩對(duì)側(cè)面滾刷將護(hù)欄欄桿􀀁夾擊" 在中間, 刷毛相互重疊( 2 ~ 3cm) ,使兩滾刷形成一個(gè)整體, 中間不留間隙，兩滾刷刷高速旋轉(zhuǎn), 在護(hù)欄表面刮擦, 同時(shí), 沿護(hù)欄豎向表面噴水, 從而實(shí)現(xiàn)清洗。兩滾根據(jù)采集所得數(shù)據(jù), 護(hù)欄柵格之間的最大距離是170 mm, 最小距離是120 mm, 護(hù)欄所用鋼管直徑22 mm， 為了使?jié)L刷與護(hù)欄表面有效發(fā)生摩擦，利用相切的原

74、理設(shè)計(jì)滾刷直徑( 包括毛長) , 通過分析驗(yàn)證, 滾刷直徑為260 mm 時(shí), 清洗效果好, 不留清洗死角. 當(dāng)兩滾刷轉(zhuǎn)相反時(shí), 可使臟物或臟水沿著箭頭方向甩出去, 兩滾刷的刷毛在重疊處移動(dòng)方向相同, 可加快刷子的轉(zhuǎn)速, 滾刷兩邊各布置一個(gè)噴水嘴, 這樣可將飛濺的水珠帶到護(hù)欄板面上, 節(jié)約用水, 達(dá)到良好的清洗效果。</p><p>　　圖3-4 毛刷驅(qū)動(dòng)裝置的安裝</p><p>　　圖

75、3-6 清洗裝置的整體安裝</p><p>　　3.4.2 清洗裝置的基本設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　根據(jù)毛刷的轉(zhuǎn)速選定電機(jī)的大小和功率，由于毛刷是通過軸，聯(lián)軸器和電機(jī)連在一起的。所以選定好毛刷的轉(zhuǎn)速即可以確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)周圍環(huán)境和灰塵的特點(diǎn)，為保證能夠把護(hù)欄清洗干凈，再根據(jù)裝置的大小，選定電機(jī)的轉(zhuǎn)速為500/min ，即毛刷的轉(zhuǎn)速就是500r/min.所選定的電機(jī)。</p&g

76、t;<p>　　電機(jī)型號(hào)為：110SZ10H5，電機(jī)參數(shù)表如下：</p><p>　　電機(jī)主要外形及基本安裝尺寸：</p><p>　　電機(jī)的基本參數(shù) 蓄電池的基本參數(shù)</p><p>　　3.4.3 水泵的選擇和計(jì)算 </p><p>　?。?）水泵的工作原理<

77、/p><p>　　電機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)，通過機(jī)械裝置使水泵內(nèi)部的隔膜做往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，從而壓縮、拉伸泵腔(固定容積)內(nèi)的空氣，在單向閥作用下，在排水口處形成正壓(實(shí)際輸出壓力大小跟泵排水口受到的助力和泵的特性有關(guān))；在抽水口處形成真空，從而與外界大氣壓間產(chǎn)生壓力差。在壓力差的作用下，將水壓入進(jìn)水口，再從排水口排出。在電機(jī)傳遞的動(dòng)能作用下，水持續(xù)不斷的吸入、排出，形成較穩(wěn)定的流量。</p><p><

78、;b>　?。?）水泵的選擇</b></p><p>　　由于此裝置受到水，電機(jī)，毛刷等裝置的限制，還有必須控制水的流量，以免造成水的浪費(fèi)。因此，所選的水泵不能過大，水的流量也必須符合要求，不能造成水的浪費(fèi)，同時(shí)能保證水能從箱體里順利抽出，所以，選定的水泵揚(yáng)程必須大于箱體的高度。</p><p>　　根據(jù)工作需求，要使得裝一次水能夠有效工作至少一小時(shí)，水箱容積大小為250L

79、,所以選擇的水泵流量最多為每小時(shí)250L/H，查得型號(hào)為CD1245型號(hào)的泵能滿足需求，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，故選擇泵的型號(hào)為CD 1245。</p><p><b>　　基本參數(shù)如下：</b></p><p>　　（3）為水泵提供動(dòng)力源的蓄電池基本參數(shù)</p><p>　?。?）毛刷工作時(shí)間計(jì)算：</p><p><b&

80、gt;　　根據(jù)：P=UI</b></p><p>　　通過電機(jī)的電流的大小取最大電流為4.8A</p><p>　　充滿一次電能持續(xù)工作時(shí)間 T=Q/4.8 =9/4.8=1.875h</p><p>　　所以充一次電能持續(xù)工作時(shí)間為1.875小時(shí)</p><p>　　（5）水泵的工作時(shí)間計(jì)算：</p><p&

81、gt;　　通過水泵的電流：I=2A</p><p>　　充滿一次電能持續(xù)工作時(shí)間T=Q/I-9/2=4.5h</p><p>　　所以充一次電能持續(xù)工作時(shí)間為4.5小時(shí)</p><p>　　3.4.4 洗涮裝置各部件和材料的選擇</p><p>　　（1）連軸器的選型: T（ca）=KT=893.88</p><p&g

82、t;　　T為名義轉(zhuǎn)矩 T（ca）為計(jì)算轉(zhuǎn)矩 k 為工具情況系數(shù)</p><p><b>　　查手冊(cè)選K為1.3</b></p><p>　　T=9550*p/n</p><p>　　(據(jù)電機(jī)型號(hào)) T=9550*0.0 36/500 =0.6876</p><p>　　T(ca)=0.6876*1.3=0.

83、894</p><p>　?。?）毛刷的選型 ：</p><p>　　材料： 毛刷為直徑1mm左右的尼龍絲做成尼龍束，并將尼龍束固定在鋼片上，鋼片再套在毛刷軸上。</p><p>　　毛刷轉(zhuǎn)速650 r/min 毛刷直徑為：260 長度為：1000 </p><p>　　3.4.5 制動(dòng)裝置的選擇</p><p

84、>　?。?）由于護(hù)欄清洗機(jī)的最大運(yùn)動(dòng)速度約為2m/s，需要的制動(dòng)力不大，所以采用小型電磁制動(dòng)裝置；</p><p>　?。?）該裝置主要配合后輪安裝，即護(hù)欄清洗機(jī)的制動(dòng)裝置為后輪電磁制動(dòng)；</p><p>　?。?）經(jīng)查相關(guān)資料，考慮經(jīng)濟(jì)適用原則選擇DMZX系列DMZX-0.5電磁失電制動(dòng)器。</p><p>　?。?）該電磁制動(dòng)裝置的原理和構(gòu)成部分：<

85、/p><p>　　電磁制動(dòng)（electromagneticbrake）是使機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)件停止或減速的機(jī)械零件。俗稱剎車、閘。制動(dòng)器主要由制動(dòng)架、制動(dòng)件和操縱裝置等組成。有些制動(dòng)器還裝有制動(dòng)件間隙的自動(dòng)調(diào)整裝置。為了減小制動(dòng)力矩和結(jié)構(gòu)尺寸，制動(dòng)器通常裝在設(shè)備的高速軸上，但對(duì)安全性要求較高的大型設(shè)備(如礦井提升機(jī)、電梯等)則應(yīng)裝在靠近設(shè)備工作部分的低速軸上。有些制動(dòng)器已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，并由專業(yè)工廠制造以供選用。</

86、p><p>　　基本組成：電機(jī)端蓋；安裝螺釘；聯(lián)結(jié)板；制動(dòng)盤；銜鐵；軸套；磁軛組件。</p><p>　?。?）DMZX-0.5電磁失電制動(dòng)器具體參數(shù)如下：</p><p>　　圖3-9 PLC 控制電控板電路圖</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 毛刷的安裝及轉(zhuǎn)動(dòng)方向的確定</

87、p><p>　　毛刷安裝在裝置的后部，由左、右兩邊為了提高清洗護(hù)欄的作業(yè)功能，滾刷的旋轉(zhuǎn)方向與清洗車的行駛方向應(yīng)是順洗（即順洗旋轉(zhuǎn)的切線方向與車的行駛方向相同），因此，毛刷只需要單向旋轉(zhuǎn)即可。</p><p>　　4.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括電源模塊、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速模塊、檢測(cè)報(bào)警模塊和顯示模塊等，整

88、個(gè)系統(tǒng)由兩塊鉛酸蓄電池提供電源。主要實(shí)現(xiàn)控制各個(gè)組成部分的啟動(dòng)、暫停、急停、調(diào)速和水泵供水開關(guān)等。檢測(cè)裝置采用紅外線檢測(cè)，將檢測(cè)到的相應(yīng)數(shù)據(jù)用LED方式顯示，同時(shí)提供報(bào)警。</p><p>　?。?）控制實(shí)現(xiàn)的基本功能：</p><p>　?、僭O(shè)有“急停”按鈕和制動(dòng)裝置，在緊急情況下可以快速停車；</p><p>　?、诋?dāng)工作負(fù)載增大或蓄電池輸出電壓低于23V不能保

89、證其正常工作所需時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)警并減速停車；</p><p>　?、勰軌蜃詣?dòng)檢測(cè)機(jī)箱內(nèi)水位，當(dāng)水位低于50mm時(shí)提示報(bào)警并減速停車；</p><p>　?、苣軌蜃詣?dòng)檢測(cè)前方的障礙物, 當(dāng)機(jī)箱距前方障礙物的距離低于20cm時(shí)自動(dòng)報(bào)警并減速停車。其控制流程圖如圖4-1。</p><p><b>　　（2）控制流程：</b></p>

90、<p><b>　?、匍_啟電源開關(guān)；</b></p><p>　?、跈z測(cè)裝置自動(dòng)檢測(cè)輸出口電壓，并判斷U<23V？如果U<23v則發(fā)出“電壓過低”報(bào)警提示，否則檢測(cè)下一項(xiàng)，并阻止電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行；</p><p>　?、蹤z測(cè)裝置自動(dòng)檢測(cè)機(jī)箱水位，并判斷d<50mm?如果d<50mm則發(fā)出“水位過低”報(bào)警提示，否則檢測(cè)下一項(xiàng)，并阻止電動(dòng)機(jī)

91、的運(yùn)行；</p><p>　?、軝z測(cè)裝置自動(dòng)檢測(cè)距前方障礙物的距離，并判斷s<20cm?，如果s<20cm則發(fā)出“前方障礙”報(bào)警提示，否則等待控制面板信號(hào)的輸入；</p><p>　?、奕绻藭r(shí)控制面板有信號(hào)輸入則讀取該信號(hào)，并按依次檢測(cè)毛刷電動(dòng)機(jī)和對(duì)應(yīng)PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速器、水泵開關(guān)、驅(qū)動(dòng)輪電動(dòng)機(jī)和對(duì)應(yīng)PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速器的輸入信號(hào)，然后檢測(cè)是否有“開始工作”的信號(hào)輸入

92、，如果有則清洗機(jī)開始工作，如果沒有則繼續(xù)等待該信號(hào)的輸入并不斷檢測(cè)毛刷電動(dòng)機(jī)和對(duì)應(yīng)PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速器、水泵開關(guān)、驅(qū)動(dòng)輪電動(dòng)機(jī)和對(duì)應(yīng)PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速器是否有新的輸入信號(hào)，并不斷對(duì)新信號(hào)的輸入進(jìn)行實(shí)時(shí)更新現(xiàn)有數(shù)據(jù)；</p><p><b>　　圖4-2 控制面板</b></p><p>　?、呷绻藭r(shí)控制面板沒有信號(hào)輸入，則系統(tǒng)不斷反復(fù)執(zhí)行②③④步的操作；&l

93、t;/p><p>　?、嗳绻逑礄C(jī)已開始工作，則系統(tǒng)將不斷檢測(cè)控制面板是否有“暫停/停止/急?！毙盘?hào)的輸入，如果有則系統(tǒng)立即啟用制動(dòng)裝置，實(shí)時(shí)保護(hù)人員和清洗機(jī)的安全；如果沒有，則系統(tǒng)返回重復(fù)執(zhí)行②③④⑤⑥⑦的操作。</p><p>　?。?）裝置的控制面板如圖4-2所示。</p><p>　　4.3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的選擇</p><p>　?。?

94、）PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速器原理：</p><p>　　PWM直流調(diào)速器是一種低損耗PWM技術(shù)。工作原理：是通過改變輸出方波的占空比使負(fù)載上的平均電流功率從0-100％變化、從而改變負(fù)載/電動(dòng)機(jī)速度。利用脈寬調(diào)制(PWM)方式實(shí)現(xiàn)調(diào)速，還具有電源的能量功率和電路的效率高的特點(diǎn)。例如：當(dāng)輸出為50％的方波時(shí)，脈寬調(diào)制(PWM)電路輸出能量功率也為50％，即幾乎所有的能量都轉(zhuǎn)換給負(fù)載。而采用常見的電阻降壓調(diào)速時(shí)，要使負(fù)

95、載獲得電源最大50％的功率，電源必須提供71％以上的輸出功率，這其中21％消耗在電阻的壓降及熱耗上。大部分能量在電阻上被消耗掉了，剩下的才是輸出的能量，轉(zhuǎn)換效率非常低。</p><p>　　如下圖4所示，PWM信號(hào)從光耦4N35的1腳輸入，4腳輸出。當(dāng)PWM信號(hào)占空比不為0時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管IRF3205觸發(fā)，觸發(fā)時(shí)間的長短取決于PWM信號(hào)占空比的大小。開關(guān)S1有3個(gè)擋位：上、中、下,當(dāng)開關(guān)S1處于上擋位時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)

96、開關(guān)S1處于下?lián)跷粫r(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)開關(guān)S1處于中間擋位時(shí)電機(jī)不接通。將 A/ D 模塊的參考電壓設(shè)為 0～5 V, 通過電位器調(diào)節(jié)參考電壓就能控制PWM的占空比，電機(jī)由此實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的。如圖5所示，在PWM 調(diào)速系統(tǒng)中，在電源電壓Ud不變的情況下，電樞端電壓的平均值取決于占空比的大小，即改變占空比的值可以改變電樞端電壓 U0的平均值, 從而達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p>　　電樞端電壓：U0=t1/(t1+t2)

97、Ud=t1/T*Ud =aT*Ud（式中aT占空比, 0 ≤aT ≥1）</p><p>　　（2）接線示意圖如圖4-3所示： 圖4-3電機(jī)樞繞組兩端的電壓波形</p><p>　　圖4-4 PWM直流調(diào)速器接線原理圖</p><p>　?。?）PWM調(diào)速器使用方法：</p><p>　　本PWM直流電機(jī)調(diào)速電路器

98、采用交直流電源供電，電源電壓在12V～400VDC之間都可以正常工作，使用時(shí)可以直接采用變壓器或者開關(guān)電源提供。但由于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定電壓超過30V，需要采用雙路電源輸入（其中一路為電路供電，一路為電機(jī)供電）。采用輸出電流較低的開關(guān)電源時(shí)，可能會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)電流過大而導(dǎo)致開關(guān)電源自保護(hù)。接入電機(jī)供電，一般要高于電機(jī)額定電壓的1.5倍。</p><p><b>　　具體使用方法：</b></

99、p><p>　?、佼?dāng)需要為額定電壓為12～30V（10A）的直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速時(shí)，只需要單路電源輸入，只需把電機(jī)供電與電路供電并聯(lián)一起。</p><p>　　②當(dāng)需要為額定電壓為30V-300V（10A）的直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速時(shí)，需要雙路電源輸入，如上圖所示，需在“電機(jī)電源輸入”端子處輸入一組符合電機(jī)功率要求的電源，為電機(jī)供電，另外需要在“控制板電源輸入”端子處輸入一組12-30V（1A以上）的直流

100、電源。</p><p>　?、壅{(diào)速的使用：本調(diào)速器有手動(dòng)模式和自動(dòng)模，手動(dòng)模式利用電位器手動(dòng)調(diào)節(jié)輸入電壓從5V到0V，轉(zhuǎn)速從0到最大無級(jí)調(diào)速。若停止?fàn)顟B(tài)下收到維宏卡或電腦并口信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)為自動(dòng)模式，這時(shí)手動(dòng)模式失效，自動(dòng)模式下當(dāng)控制信號(hào)關(guān)閉后自動(dòng)停止，緊急情況下可用急停開關(guān)停止。</p><p>　?、芗蓖ｉ_關(guān)的使用：如接線圖所示，急停按鈕應(yīng)為自鎖按鈕，接常開，當(dāng)急停按鈕按下也就是導(dǎo)通后，電

101、機(jī)處于急停狀態(tài)，（當(dāng)不使用電機(jī)時(shí)，請(qǐng)按下急停開關(guān)，以預(yù)防誤操作）急停開關(guān)接口已帶光耦，可通過電腦并口輸出控制。</p><p>　?。?）調(diào)速器型號(hào)的選擇：</p><p>　　由于PWM直流調(diào)速器具有如此多的優(yōu)點(diǎn)，且考慮到護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)在工作時(shí)不會(huì)占用路道，其體積應(yīng)盡可能小。故在調(diào)速模塊選擇目前較為成熟、可靠性較高的PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速。</p><p>　　為

102、滿足本裝置、系統(tǒng)的要求，并根據(jù)電機(jī)參數(shù)和整體裝置的實(shí)際情況，選擇24VHW-A-1040型號(hào)的PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速器。系統(tǒng)中電機(jī)的調(diào)速方法均采用PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速，其中一對(duì)主驅(qū)動(dòng)輪電動(dòng)機(jī)采用一個(gè)PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速器，一對(duì)毛刷電動(dòng)機(jī)采用一個(gè)PWM直流脈寬調(diào)制調(diào)速器。</p><p>　　該大功率有刷直流電機(jī)調(diào)速器的特點(diǎn)：</p><p><b>　?、俳恢绷麟娫赐ㄓ?；&l

103、t;/b></p><p>　?、谶m應(yīng)多種不同電壓的直流電機(jī)最高可調(diào)400V直流電機(jī)；</p><p>　?、圻^載短路保護(hù)，有軟啟動(dòng)功能啟動(dòng)時(shí)對(duì)電源無充擊；</p><p>　?、軓?qiáng)大的適用性集成手動(dòng)調(diào)速，模擬電壓調(diào)速，維宏卡控制調(diào)速，</p><p>　　基本參數(shù)如下：

104、 圖4-6 PWM直流調(diào)速器</p><p>　　4.4 報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　如上所述，當(dāng)接通電源后，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)檢測(cè)電源電壓、機(jī)箱水位和裝置距前方障礙物距離，如果低于所設(shè)定值將會(huì)發(fā)出報(bào)警并阻止電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，以免發(fā)生事故。在該系統(tǒng)中采用與非門組成雙音報(bào)警，其原理電路圖如下：</p><p>　　圖4-7 與非門組成雙音報(bào)警線路圖&

105、lt;/p><p><b>　　第5章 結(jié)束語</b></p><p>　　針對(duì)城市道路護(hù)欄清洗的難題，設(shè)計(jì)的機(jī)械本體結(jié)構(gòu)為龍門框架分離式結(jié)構(gòu)的自動(dòng)護(hù)欄清洗機(jī),作業(yè)時(shí)清洗機(jī)跨立在護(hù)欄上，以護(hù)欄本身為導(dǎo)軌,通過刷洗和擦干實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)欄欄桿和支墩的全方位自動(dòng)化清洗。模塊化的電器控制系統(tǒng)和多種工作模式的程序控制保證了清洗機(jī)的在無人操控下的智能運(yùn)行，從而在清洗護(hù)欄過程中保證了交通順

106、暢和作業(yè)人員的安全。護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)結(jié)合護(hù)欄的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無污染，且在清洗過程中不會(huì)占用路道，甚至可以實(shí)現(xiàn)無人化操作，極大程度上避免了交通事故及堵塞發(fā)生的概率，與我國高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械節(jié)能、高效、低噪聲、低污染且自動(dòng)化程度高的發(fā)展相適應(yīng)，具有顯著的社會(huì)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。其應(yīng)用逐步得到推廣，具有很高的發(fā)展的潛力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p&

107、gt;<p>　　[1]《機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)》主編：楊家軍；武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[2]《高等機(jī)械設(shè)計(jì)》主編：吳宗澤；北京：清華大學(xué)出版社, 1991.1</p><p>　　[3]《機(jī)械設(shè)計(jì)》主編：吳昌林 姜柳林；武漢：華中科技大學(xué)，2005</p><p>　　[4]《機(jī)械原理》主編：楊家軍；武漢：華中科技大學(xué)，20

108、05</p><p>　　[5]《畫法幾何及機(jī)械制圖（第三版）》主編：常明；武漢：華中科技大學(xué)，2004</p><p>　　[6]《中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典數(shù)據(jù)庫》（電子版）；主編：王啟義;</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此次的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)中，非常感謝所有幫助過我們的老師和同學(xué)，特別

109、要感謝的是孫老師，從最初的定題、到資料收集到寫作、修改、到論文定稿，孫老師給了我們組耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。為了使我們能順利完成此次的課程設(shè)計(jì)，孫老師放棄了自己的休息時(shí)間，在老師精心、耐心、細(xì)心的知道下我們組順利完成了本次課程設(shè)計(jì)，在此特向所有幫助過我們的老師、同學(xué)表示我們誠摯的謝意。</p><p>　　通過大家的共同努力，我們組的《城市護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)》的課程設(shè)計(jì)終于完成了。通過這次的團(tuán)隊(duì)合作，使我們組的關(guān)系更

110、加融洽，我們組作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)來完成這次的課程設(shè)計(jì)，不管是誰都應(yīng)該盡全力來完成，更要相互幫助，不能出現(xiàn)相互擠兌對(duì)方的現(xiàn)象，各組員都積極參與到課程設(shè)計(jì)中來。除了我們自身的努力外，與各位老師和同學(xué)的支持和鼓勵(lì)是分不開的。</p><p>　　在本論文的寫作過程中，我們的指導(dǎo)老師孫艷萍老師給了我們大量的幫助，從選題到最后的出稿，一遍又一遍的指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。</p>