隧道清潔車除塵與安全設(shè)計說明

《隧道清潔車除塵與安全設(shè)計說明》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《隧道清潔車除塵與安全設(shè)計說明（27頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 ? 　 畢 業(yè)　設(shè) 計　說　明 書 隧道清潔車側(cè)面除塵與安全裝置設(shè)計 專 　 　業(yè) 　 學(xué)生姓名 　　 　 　 班　　 級 　 　 　 學(xué)　 號　　 　 　 　 指導(dǎo)教師　 　 　　 　　 完成日期 　 　　 　 ? 22 / 27 隧道清潔車側(cè)面除塵與安全裝置設(shè)計 摘要:為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器代替人工自行完成隧道側(cè)面除塵，本課題設(shè)計了用于隧道側(cè)面除塵的機(jī)械手.根據(jù)隧道側(cè)面除塵工作的要求，提出了整體的設(shè)計方案，把整個除塵機(jī)械手分為三大部分:一個是車載裝置,二是機(jī)械手本體

2、，三是吸塵裝置.車載裝置完成整個裝置的承載作用，承載著機(jī)械手本體部分和垃圾儲存箱；機(jī)械手本體實(shí)現(xiàn)除塵動作，利用四桿機(jī)構(gòu)完成沿隧道側(cè)面軌跡做擺動，用位置傳感器控制搖桿上的伺服電機(jī),電機(jī)驅(qū)動齒輪齒條裝置達(dá)到控制手臂的伸縮，完成更有效的除塵效果；吸塵裝置作為對隧道墻壁的除塵工作.整臺機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能可靠平穩(wěn)運(yùn)行地代替人工達(dá)到滿意的除塵效果。 關(guān)鍵詞：地鐵隧道，除塵裝置，蝸輪蝸桿升降機(jī)，機(jī)械手 Ｔｈe dｅsign of tｈe　manipulator abouｔ dｕｓting ｔo　ｔhｅ ｓｉde of　tｕnｎel Ａbｓtraｃｔ:　In ｏrder ｔo ａchiｅｖe t

3、he ｓｕｂwaｙ?。鉶ｍｐlｅtioｎ　tｈａｔ ａ robot can clear both siｄes　of a tuｎnel's dｕst iｎsteａｄ of mａｎual work， this　sｕbjｅct ｈaｓ desigｎｅd　thｅ　rｏbot 。 According to tｈｅ reqｕiremenｔs　, thｅ ｏｖerall ｄesign　was propoｓed。 Thｅ whole?。恚醤ipulａt(yī)ｏr can?。鈋　dｉvided into thｒee pａrｔs：?。鰁ｈicle mounted device， roboｔ， vacuum ｃleane

4、r。 Tｈｅ vehiｃle　mｏunted ｄeｖｉcｅ ｐlａys ａ?。騩le　oｆ lｏad carrｙinｇ ｃapaciｔy iｎ the ｗhole deｖｉse, inclｕdｉng ｒｏbｏｔ and gaｒbage stｏrage　bｏx。 The maｎipuｌatｏｒ　can cｏｍｐｌete the ａｃtion ｏf clearing duｓt. The Cｒank—rocker mｅchanism swiｎｇs ａloｎg the ｔrａｃk oｆ the ｔuｎnel sｉｄe　, ｕsinｇ pｏsｉｔiｏn　sensｏr　to coｎtrｏl　tｈe?。骵r

5、vｏ moｔｏｒ wｈiｃh　is on　tｈe jｏysticｋ． The ｍｏtoｒ drivinｇ teｌeｓcopｉc ｒack　aｎd　pinion dｅｖice ｃaｎ cｏntrol ｔhe　stretch　of　arm， completing the removaｌ?。飂?。鋟st more ｅffectively. Ｖacuum cleaner ｃaｎ ｃomｐletｅ thｅ　joｂ of cleａninｇ the　dust of　tunｎel　waｌｌ?！ｈe ｗhｏlｅ macｈinｅ has ｓimple　ｓｔruｃtｕｒe and it iｓ easｙ to op

6、eｒate. The mｏvement　ｉs reliａble anｄ sｔeadｙ。 Ｉt ｃaｎ　reｐlａcｅ the artｉficiaｌ ｔo reacｈ　thｅ ｓatiｓfieｄ　eｆfeｃt of cｌeanｉｎｇ ｄust． Keｙ words: Sｕbｗay ｔuｎnel,　Dust　ｃｏｌlecting　eqｕipment， Cｒank—rocｋer　mechaｎiｓm, Ｍａｎｉpuｌａｔors 目 　 錄 1 緒論 １ 1．1　課題的背景及國內(nèi)外現(xiàn)狀 1 1．２ 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 １ 1。2.１　機(jī)械除塵技術(shù)?１ 1.2。2 過濾除塵技術(shù) 2 １．2

7、.３ 靜電除塵技術(shù) 2 1.3 課題研究的目的和意義 3 2 除塵機(jī)械手的設(shè)計的總體方案 4 2．１隧道清潔車側(cè)面除塵與安全裝置設(shè)計任務(wù)?4 2.２ 隧道清潔車的設(shè)計思路 ４ ２.３地鐵隧道側(cè)面除塵機(jī)械手的類型?6 2.4　蝸輪蝸桿升降機(jī)的選取 8 2.4。1 為何選取蝸輪蝸桿升降機(jī) 9 2．4.2 蝸輪蝸桿升降機(jī)的選型 9 2。5 機(jī)械手自由度的校核 12 ３ 除塵機(jī)械手的運(yùn)動及結(jié)構(gòu)設(shè)計?１２ 3．1 除塵機(jī)械手末端執(zhí)行器運(yùn)動軌跡的規(guī)劃 13 3。2 除塵機(jī)械手的組成 １3 ３.3 機(jī)械手手腕回轉(zhuǎn)中心的確定 １4 4　其它部件的設(shè)計與選型 1７ 4.1 電機(jī)的應(yīng)

8、用選擇?17 4。1.１ 驅(qū)動電機(jī)的選擇?１8 ４.1.2 地鐵隧道除塵機(jī)械手的電機(jī)選擇?１8 ４．2 吸塵頭的設(shè)計?21 ４。3 手臂伸縮長度設(shè)計?２2 4.３。1 理想狀況下手臂的伸縮量計算?２2 5．結(jié)論 23 參考文獻(xiàn) 24 致謝 25 附　 錄?26 1　緒論 1.1 課題的背景及國內(nèi)外現(xiàn)狀 在現(xiàn)代的社會,由于城市化建設(shè)的飛速發(fā)展以及城市人口的快速增長，過量的人群活動在擁擠的城市區(qū)域,加上機(jī)動車和非機(jī)動車的大量購買造成了很大的堵塞和擁擠，使得城市里的交通充滿了前所未有的壓力。這樣,使得人們出行受到干擾，浪費(fèi)大量寶貴的時間，為了緩解這些問題。城市發(fā)展了軌道交通系

9、統(tǒng)，現(xiàn)如今最先進(jìn)的行之有效的交通工具便是輕軌和地鐵。 現(xiàn)在世界上大約有一二百個城市擁有地鐵,線路總長已經(jīng)超過了八千多公里。英國倫敦市內(nèi)的地鐵總長408公里多.東京的地鐵達(dá)2000公里，年運(yùn)輸量超過了100億次。美國就紐約就有2７條,長為４43公里.巴黎的軌道交通占有率為７0%。地鐵有1５條線路,1９9公里。俄羅斯莫斯科有一個覆蓋全市區(qū)的立體交叉地鐵網(wǎng)，長度有三百千米，擁有一百四十多個車站。每天運(yùn)輸量高達(dá)800多萬次,位居世界之最。 我國隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化和工業(yè)化的進(jìn)程正飛速不停地前進(jìn)，市區(qū)的交通狀況開始嚴(yán)重地制約我國城市高速發(fā)展的節(jié)奏。據(jù)統(tǒng)計，我國擁有100萬人口的城市有34個,擁有5

10、０到１００萬的人口的城市也達(dá)到了43個。目前形式下，過量的城市人群擁擠在城市狹小的范圍內(nèi)，加上機(jī)動車和非機(jī)動車大量的購買,交通是一大問題。為了緩解目前這種交通狀況.我國建設(shè)了很多地鐵，地鐵的建設(shè)提高了交通的運(yùn)行效率。吸引了人們的實(shí)用，促進(jìn)城市發(fā)展，改善了公共交通環(huán)境。 然而，地鐵的快速發(fā)展也帶來了另一個問題：那就是與地鐵相對應(yīng)的配套設(shè)備設(shè)計和制造問題。我國的地鐵研制工作還屬于發(fā)展和普及的階段,很多配套的設(shè)施還沒形成標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計和生產(chǎn)。所以地鐵隧道的除塵工作便成為一個很重要的問題。隧道在列車長時間運(yùn)行之后存在了大量灰塵,所以便要研究除塵設(shè)備。 １．2　國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 1。2.1 機(jī)械除塵

11、技術(shù) 利用重力、離心力、慣性力等質(zhì)量力來使含有灰塵的氣流中的塵粒從氣流中分離出來,進(jìn)行收集塵粒。 (1）重力除塵技術(shù) 重力除塵的原理是利用塵粒與氣體有不一樣的比重，因?yàn)榛覊m受重力的影響會自動從氣體中掉落分離出來.并在管道里增加擴(kuò)大部分擋板來避免氣流旋窩帶起已經(jīng)沉降的塵粒[1]。 （2)離心力除塵技術(shù) 離心力除塵技術(shù)是利用漩渦運(yùn)動使里面的氣流產(chǎn)生的離心力來清除氣里的粉塵.含有灰塵的氣體進(jìn)入除塵設(shè)備的外殼和排氣管之后，形成的外旋流會使粉塵在離心力的作用下移向設(shè)備的內(nèi)壁，并在外旋流的帶動下轉(zhuǎn)到除塵器下部，由排塵孔釋放出去,凈化后的氣體形成上升的內(nèi)流，并經(jīng)過排氣管排放出去［２］。 （3）慣

12、性除塵技術(shù) 慣性除塵技術(shù)是利用塵埃和氣體在運(yùn)動中產(chǎn)生的不一樣的慣性力,使粉從氣體 中分離.一般是在含有氣流的前方設(shè)置障礙，使得氣流迅速改變方向,但此時粉塵慣性力比氣體的大的多，粉塵就會離開氣流，得到干凈的氣體［2］。 1.2．2　過濾除塵技術(shù) 過濾除塵技術(shù)就是利用過濾器把含塵的氣體通過過濾材料，使得粉塵 分離出來。過濾除塵技術(shù)有兩種方式——內(nèi)部過濾和表面過濾。內(nèi)部過濾是把松散孔多的材料（如金屬絨、玻璃纖維、硅砂、煤粒等）用一定的體積填充在容器或者結(jié)構(gòu)架里作為過濾層,凈化含塵氣體，塵粒被過濾材料收集起來. 粉塵經(jīng)濾料過濾后受到的力在不同的除塵技術(shù)中最復(fù)雜，即使有很多種過濾分離表達(dá)的方

13、程式，但還是不足以定量表達(dá)實(shí)際情況的除塵效率。所以才說，除塵技術(shù)是科學(xué)和實(shí)踐相結(jié)合的完美的產(chǎn)物. 1。2.3 靜電除塵技術(shù) 靜電除塵技術(shù)是利用強(qiáng)電場使含塵氣體發(fā)生電離，利用氣體中粉塵帶電荷的原理,通過設(shè)置設(shè)備中的正負(fù)極電板來吸附灰塵,達(dá)到凈化空氣的目的。靜電除塵技術(shù)分為平板式和管式。按靜電除塵的作用機(jī)理，可分為電暈放電、粒子荷電、塵粒收集和清灰這四個環(huán)節(jié)。 （１)電暈放電 把非常高的直流電壓加到一對電極上,其中一個點(diǎn)極是細(xì)導(dǎo)線，另一電極是管狀的或者板狀的，電場強(qiáng)度在導(dǎo)線表面附近很強(qiáng)，并隨遠(yuǎn)離導(dǎo)線的距離增大而大幅減弱。在含有強(qiáng)電場的導(dǎo)線表面空間內(nèi)，使得原有微量自由電子迅速增加到很高的速度

14、,通過碰撞中性氣體分子,釋放外層電子形成新的自由電子和正離子.這些電子接著又被加速到一定速度,再次引起氣體分子碰撞電離。這個過程在短暫的時間里無限重復(fù),便產(chǎn)生大量自由電子和正離子，這便是電離過程。由于氣體電離，在放電極周圍就會產(chǎn)生明亮的光暈,并發(fā)出絲絲的氣體爆裂聲,這便稱為電暈放電。 (2）粒子荷電 依據(jù)電荷具有異性相吸、同性排斥的原理，在氣體電離之后形成的大量自由電子和正負(fù)粒子會向著異性電極運(yùn)動,這運(yùn)動便會使含塵氣體中的塵粒吸附在上面，形成塵粒荷電. （３)塵粒收集 塵粒搜集的過程就是讓帶點(diǎn)粒子在電場中獲得加速的過程，使得負(fù)電荷的粒子會向著陽極電板運(yùn)動,帶有正電荷的粒子向著陰極移動.

15、 (4）清灰 在電場的作用下倆極都會有很多灰塵沉積下來，所以要及時清理,防止影響電暈放電,一般是采取重錘撞擊或者電磁裝置抖動使得極板上的灰塵掉落在灰斗內(nèi). 1.3 課題研究的目的和意義 地鐵已經(jīng)是一個人口聚集的公共場所，大城市里人們每天都乘坐著地鐵，沒有一個好的環(huán)境怎么能帶給市民一個舒適的心情呢？日復(fù)一日,年復(fù)一年。因?yàn)榈罔F長時間運(yùn)轉(zhuǎn)，會帶來很多灰塵影響到地鐵環(huán)境,如果不及時清理，很有可能影響到地鐵良好的運(yùn)轉(zhuǎn)，還會影響到乘客們所在候車廳的環(huán)境.因此，地鐵隧道的清理工作已經(jīng)是一個非常重要,必須要做的工作，地鐵如圖1－1所示。 圖1—1 地鐵 過去地鐵大多采用人工吹掃作業(yè)的手段

16、來進(jìn)行操作，但是長時間之后發(fā)現(xiàn)，這樣的方式工作環(huán)境太惡劣，工作效率也比較低、污染比較大大,所以對現(xiàn)在使用的吹掃工作方式要進(jìn)行大大改進(jìn),本課題就是要研究一臺工業(yè)機(jī)器人--除塵機(jī)械手，代替人工去實(shí)現(xiàn)地鐵隧道側(cè)面灰塵的自動清理. ?2 除塵機(jī)械手的設(shè)計的總體方案 2．１隧道清潔車側(cè)面除塵與安全裝置設(shè)計任務(wù) 利用本次設(shè)計,讓我去了解開發(fā)設(shè)計機(jī)械產(chǎn)品需要哪些過程,加強(qiáng)我系統(tǒng)的運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論能力、鞏固自身專業(yè)知識和各項(xiàng)技能素養(yǎng)，進(jìn)一步的培養(yǎng)大學(xué)生設(shè)計、計算、分析和解決問題的能力，并會懂得如何總結(jié)、歸納,得到合理的結(jié)論,進(jìn)行比較系統(tǒng)的機(jī)械工程訓(xùn)練，初步鍛煉從事科學(xué)研究的工作能力，增強(qiáng)論文撰寫和技術(shù)

17、表述的基本能力。奠定了基礎(chǔ)的實(shí)際工作，來達(dá)到人培養(yǎng)人才的目的和要求。 課題任務(wù)是設(shè)計一臺除塵機(jī)械手，代替人工做地鐵隧道側(cè)面灰塵的自動除塵工作.其參照的原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求為: （1）地鐵隧道截面為圓形,其半徑為4米，最高點(diǎn)為６。5米. （2)手臂末段安裝吸塵頭，可以將機(jī)械手安裝在專用的（或者改裝的)車輛上，允許每單程清理半面隧道。 (3）車輛行駛的速度要求最低為１5km/ｈ. （4）除塵機(jī)械手應(yīng)能滿足實(shí)際工作規(guī)范要求,保證作業(yè)精度。 （5）除塵機(jī)械手應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),工作可靠,結(jié)構(gòu)簡單,裝卸方便，便于維修、調(diào)整。 (6）除塵機(jī)械手盡量采用通用件來降低制造成本。 （7）吸塵頭與隧道內(nèi)壁壁

18、面的距離控制在四十厘米左右。 （8)選擇適當(dāng)?shù)奈鼔m頭,使得吸口能夠照顧到應(yīng)該清掃的面，且漏掃部分不能高于１0％． ２。２ 隧道清潔車的設(shè)計思路? 本課題要求設(shè)計一臺結(jié)構(gòu)簡單,裝卸方便，性能比較可靠,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的除塵機(jī)械手，代替人工執(zhí)行地鐵隧道側(cè)面的除塵工作。根據(jù)現(xiàn)場條件和作業(yè)要求,設(shè)計總體方案和除塵方式，確定對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)和自由度的數(shù)目,并選取適合的驅(qū)動力。滿足合理的方案，緊湊的結(jié)構(gòu),符合生產(chǎn)的要求,并且對配套設(shè)備（吸塵器和小車等）做出相應(yīng)的修改要求。 通過實(shí)際調(diào)查研究研發(fā)現(xiàn)要利用吸塵的方式來完成除塵工作,所以考慮在機(jī)械手末端采用吸塵頭作為執(zhí)行器，它的運(yùn)動軌跡應(yīng)基本符合隧道側(cè)面的形狀,為一

19、圓弧。手臂可以根據(jù)隧道側(cè)面結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動調(diào)整之間的距離大小,與壁面垂直距離保持４0毫米和60毫米之間;為了保證除塵的效果，吸塵器和垃圾儲存箱用管道連通，把吸進(jìn)的灰塵放置在垃圾存儲箱里；吸塵頭的運(yùn)動軌跡總體上看為一螺旋線;機(jī)械手存在三個自由度：一個轉(zhuǎn)動自由度，兩個移動自由度。其中一個移動自由度，可以用小車來做沿隧道長度方向的移動來代替機(jī)械手本體的移動，所以機(jī)械手本身就只需要完成兩個自由度。 機(jī)械手本身需要的兩個自由度分別是一個手臂做來回擺動的自由度和一個是用于調(diào)節(jié)執(zhí)行器與隧道內(nèi)壁的垂直距離的移動自由度，如圖2-1所示;吸塵器裝置用于完成清理灰塵的工作，末端執(zhí)行器裝置了吸塵器的吸口部分;手臂上裝一

20、個障礙物感應(yīng)器來調(diào)節(jié)伺服電機(jī)控制末端執(zhí)行器躲過內(nèi)壁的障礙物,機(jī)械手機(jī)架、垃圾儲存箱和吸塵器等部件都安裝在承載車上。 圖2-１ 機(jī)械手自由度示意圖 機(jī)械手本體的兩個自由度有倆個控制方案，方案一：利用氣壓液壓控制機(jī)械手臂的伸縮、擺動。方案二:利用一個電動機(jī)提供動力源驅(qū)動手臂伸縮,再用一個電機(jī)控制轉(zhuǎn)動部分。但考慮到氣壓液壓維修起來不如電動機(jī)方便，便選擇了電機(jī)作為動力源作為驅(qū)動力. ?２.3地鐵隧道側(cè)面除塵機(jī)械手的類型 機(jī)械手的基本功能是什么？就是希望它可以按照人們的思維做出相應(yīng)的工作,人們設(shè)定好位置和設(shè)計好驅(qū)動手部，它便可以通過環(huán)境自動改變動作來完成各種作業(yè)。在空間內(nèi),一個物體在任意方

21、向的移動都可以分解成空間三維坐標(biāo)軸的三個方向的移動;當(dāng)做出任意方向的轉(zhuǎn)動時,都可以把它分解成空間三維坐標(biāo)的三個方面的轉(zhuǎn)動。因此，在空間坐標(biāo)內(nèi),任何一個物體都存在六個自由度。沿空間三維坐標(biāo)軸移動分量的總矢量便決定了空間物體位置的變化;沿空間三維坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動分量的矢量和決定著空間物體姿勢的變化。 除塵機(jī)械手就相當(dāng)于一個空間機(jī)構(gòu)。運(yùn)動副一般是只有轉(zhuǎn)動副和移動副兩類。通常來講,一個運(yùn)動鏈的自由度和手部運(yùn)動的自由度在數(shù)量上是相等的，如圖2－1,所示的ＲRP操作機(jī),它的底座存在一個轉(zhuǎn)動自由度，腰部存在一個移動的自由度,腕部存在一個轉(zhuǎn)動的自由度，這些自由度目的是確定手部在空間的位置。因此,由這幾個部分所構(gòu)成

22、的機(jī)構(gòu)，我們稱之為操作機(jī)的位置機(jī)構(gòu)[3]。 圖2－２ RRP坐標(biāo)式機(jī)器人 地鐵隧道側(cè)面除塵機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)自動的除塵工作就要有兩個轉(zhuǎn)動和一個移動這三個自由度,沿隧道長度方向的移動可由承載車來實(shí)現(xiàn)，所以機(jī)械手本身的兩個自由度就需要去設(shè)計了,要從自身的結(jié)構(gòu)得到［2]。 實(shí)現(xiàn)手臂在空間做特定的運(yùn)動,我們有不同的運(yùn)動類型，總體上分為下面的幾種：（1)三個運(yùn)動互相垂直的直線運(yùn)動的組合（PＰP）；(2)兩個運(yùn)動為直線和一個運(yùn)動形式是轉(zhuǎn)動（ＲPP）；（3)三個運(yùn)動形式都是轉(zhuǎn)動的組合(ＲRＲ），分別如下圖所示: 圖2—3 ＰPP坐標(biāo)式 圖２—4 RPP坐標(biāo)式 圖2-5 RＲＲ坐

23、標(biāo)式 1、小臂　　2、大臂　 3、立柱 ?。础⒒? 地鐵隧道除塵機(jī)械手實(shí)際上有三個自由度來完成的,兩個移動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度.所以隧道的除塵機(jī)械手的類型可以歸結(jié)為兩個直線的運(yùn)動和一個轉(zhuǎn)動.因此它的類型屬于ＲPＰ型,如圖２—3所示。但是其中一個自由度靠承載小車來完成。所以機(jī)械手本體需要兩個自由度:一個擺動（轉(zhuǎn)動）和一個移動自由度（用來調(diào)整吸塵頭與隧道截面垂直距離的大小）［3］。 ２.4　蝸輪蝸桿升降機(jī)的選取 平面連桿機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：低副具有規(guī)矩的幾何形狀,便于加工設(shè)計;整個機(jī)構(gòu)要能承受較大的載荷少不了低副的接連作用，比如說轉(zhuǎn)動、移動、擺動以及一般的平面運(yùn)動，都會受到較大載荷的沖擊，

24、所以低副是特別重要的。連桿曲線具有不同的形狀,可根據(jù)不同的需要來選擇,可長距離的傳動。連桿機(jī)構(gòu)的基本類型有:曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)等。 要設(shè)計的機(jī)械手本體只需要兩個自由度，包括一個轉(zhuǎn)動自由度和一個移動自由度.我們可以選擇利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 所有運(yùn)動副是轉(zhuǎn)動副的四桿機(jī)構(gòu)都稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)的最基本的方式，如果組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件可以相對做圓周轉(zhuǎn)動，便稱其是周轉(zhuǎn)副,如果不可以做整周轉(zhuǎn)動的,便稱其是擺轉(zhuǎn)副 。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)由以下各構(gòu)件組成： 連架桿：與機(jī)架相連的構(gòu)件; 連桿：與機(jī)架沒有相連，并做平面運(yùn)動的構(gòu)件； 機(jī)架：機(jī)構(gòu)中相對固定的構(gòu)件; 曲柄：

25、與機(jī)架連接且能做整周轉(zhuǎn)動的構(gòu)件； 搖桿:與機(jī)架相連且能做來回擺動的構(gòu)件; 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)兩連架桿運(yùn)動狀態(tài)可分為以下三種基本的類型： （1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,若兩個連架桿中一一桿為曲柄,另一桿是只可以做往復(fù)的擺動的搖桿，則稱該四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)［15］,如圖2－５所示。 圖2－6 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) （2）雙曲柄機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個連架桿都是相對機(jī)架作整周回轉(zhuǎn)的曲柄,則為雙曲柄機(jī)構(gòu)［6]，如圖２—６所示。 圖2—7 雙曲柄機(jī)構(gòu) （3）雙搖桿機(jī)構(gòu) 當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩連架桿都是搖桿時，稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)[15］，如圖2-7所示。 圖２－８

26、雙搖桿機(jī)構(gòu) 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中,要使連架桿A B為曲柄,它一定要為四桿中的最短的桿，而且一定要滿足最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和.考慮到通常的情形,可得出鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件： （１）最短桿和最長桿長度之和小于或者等于其他兩桿長度之和[7]； （2)最短桿是連架桿或者機(jī)架[６］。 2.4。1 為何選取蝸輪蝸桿升降機(jī) 若選用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，則四桿機(jī)構(gòu)是一個費(fèi)力桿,所以選擇蝸輪蝸桿升降機(jī)，他體積小，重量輕,無噪音,可靠性高,壽命強(qiáng)，他能按照一定的程序準(zhǔn)確地控制調(diào)整提升或者推進(jìn)的高度，可用電機(jī)直接帶動。 ２．4．2　蝸輪蝸桿升降機(jī)的選型 根據(jù)絲杠提升負(fù)荷和行程找出所需升降機(jī)

27、的型號，再查提升力和提升速度表，校核提升速度滿不滿足要求。如圖2－９所示。 圖2—9 蝸輪蝸桿升降機(jī)及其參數(shù) 2.４.3 機(jī)械手裝置中的四桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)確定 ＡB代表曲柄,CＤ代表搖桿，AD代表機(jī)架，兩個極限位置分別是CD、DM。當(dāng)AB轉(zhuǎn)過一周時,鉸鏈中心B的軌跡是以A為圓心的圓.從圖中可以看出在B經(jīng)過B1、B2點(diǎn)時曲柄和連桿形成兩次共線。所以說,要使AB是曲柄，它必須要順利地通過這兩個共線位置，　。因此,我們能夠利用這兩個特殊位置來計算出它們的關(guān)系。 根據(jù)下面的一系列參數(shù)（結(jié)合上面的推導(dǎo)）： 擺桿mm 其中CD和DＭ為兩極限位置. 我們可以得出： 　 　

28、 　 　 　曲柄AB ＝ 1ｍ 　　 　　　 　 機(jī)架ＡD = 1.6ｍ 由于極限角度較大,我們采用相鄰兩桿相等的四桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 設(shè)定這些參數(shù)，可以形象地表達(dá)該曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件.通過電機(jī)驅(qū)動曲柄ＡB做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，這樣就可以帶動手臂CＤ在設(shè)定的兩點(diǎn)之間來回擺動.這樣，電機(jī)只要做單方向轉(zhuǎn)動就行了，這就是選用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)［14]。 2。5 機(jī)械手自由度的校核 一個構(gòu)件在沒有任何約束的條件下,相對于固定構(gòu)件作平面運(yùn)動時有三個自由度。若組成機(jī)構(gòu)的運(yùn)動鏈有N個活動構(gòu)件和一個固定構(gòu)件,則動所有構(gòu)件未組成運(yùn)動副前活動構(gòu)件相對于固定構(gòu)件有3N個自由

29、度，假如把這些構(gòu)件用運(yùn)動副連接而形成運(yùn)動鏈之后,因?yàn)槭苓\(yùn)動副約束條件的限制,自由度就會減少。把構(gòu)件中每個構(gòu)件相對于機(jī)架能獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目稱為機(jī)構(gòu)的自由度。設(shè)這個運(yùn)動鏈中共有Pl個低副和PH個高副,他們就會提供個約束，故機(jī)構(gòu)的自由度為： 　 　 　 （2-1) 隧道除塵機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2-9所示?；顒訕?gòu)件n＝4　，低副為ＰL＝５ ,高副為PＨ＝0,由上述公式求出機(jī)構(gòu)自由度為: 除塵機(jī)械手機(jī)構(gòu)主動件數(shù)目有2個，并且主動件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目，因此機(jī)構(gòu)有確定的運(yùn)動. 動力源應(yīng)該有兩個。一個用來帶動曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，曲柄的轉(zhuǎn)動通過連接桿使得

30、手臂可以來回擺動；另一個動力源是控制齒輪齒條的運(yùn)動，來實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮運(yùn)動[８］。 3 除塵機(jī)械手的運(yùn)動及結(jié)構(gòu)設(shè)計 ３。1 除塵機(jī)械手末端執(zhí)行器運(yùn)動軌跡的規(guī)劃 機(jī)械手末端執(zhí)行器裝備一個吸塵頭,吸塵頭的軌跡是跟隧道截面類似的一個圓通過對隧道截面的計算，可以得到吸塵頭大概的運(yùn)動軌跡，已知隧道的高度、隧道路面的寬度，如圖３—１所示： 已知: m 　,　　m　　，　 求： 根據(jù)勾股定理： 　　 　 　 　 　 　 （３—１) 帶入數(shù)據(jù)得: 　　 　 mm 　　 　　 　 　　　

31、mm 圖３—1　 隧道截面示意圖 ３。2 除塵機(jī)械手的組成 該隧道側(cè)面除塵機(jī)械手由三部分組成:（1）車載裝置（2)機(jī)械手裝置（３）吸塵裝置，如圖3－2所示。 (1）車載裝置:用于裝載機(jī)械手裝置和吸塵裝置的車輛設(shè)備,并沿著隧道方向移動作為機(jī)械手臂一個移動自由度，它也承載所有控制機(jī)械手的裝置，此車如同地鐵可以直接架在軌道上沿著地鐵軌道進(jìn)行移動. （2）機(jī)械手裝置：機(jī)械手裝置是隧道側(cè)面除塵機(jī)械手的核心裝置，由它來完成除塵動作的主要工作。利用電機(jī)驅(qū)動曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的曲柄轉(zhuǎn)動帶動連桿從而控制搖桿可以來回的擺動。選用由伺服電機(jī)控制齒輪齒條的傳動,去控制手臂伸縮，這樣手臂就可以對隧道側(cè)面進(jìn)行除

32、塵作業(yè)了.手臂可以自行控制與隧道側(cè)面之間的距離，達(dá)到吸塵器能良好工作的距離。手臂上是裝有位置感應(yīng)器,來躲避隧道壁面上大的障礙物（如信號燈等）。 圖３-2　 除塵裝置示意圖 (3）吸塵裝置:在機(jī)械手手臂的末端安裝一個吸塵頭進(jìn)行完成收集灰塵和其他污垢的工作。吸塵頭裝在機(jī)械手手臂末端,由手臂的擺動和來回伸縮控制適合的位置,垃圾儲存箱、吸塵器坐落在承載小車上。 此外，吸塵器與垃圾存放箱通過軟管相連接，這樣吸塵器吸進(jìn)灰塵后就可以直接裝在灰塵存放箱。裝在手臂上的吸塵頭的運(yùn)動軌跡為螺旋線,因?yàn)樗淼辣诿娴牟黄秸裕聲兴澜翘幉荒鼙怀龎m到位, 為了保證清潔的良好效果，我們需要控制好吸塵頭半徑的大小

33、[11］。 3.3 機(jī)械手手腕回轉(zhuǎn)中心的確定 位于臂部的最前端就是腕部,臂部承載的動、靜負(fù)荷都與它相牽連。很明顯臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)特性都受到腕部的影響,所以對手腕回轉(zhuǎn)中心位置的要求很重要,一定要保證使機(jī)構(gòu)緊湊、總重量輕一些等特點(diǎn)。腕部不僅連結(jié)除塵機(jī)械手的手臂,它還有連結(jié)和支承整個機(jī)架的作用，除了保證腕部具有足夠的強(qiáng)度、剛度外,還要全面考慮，保證使整個機(jī)架有一個合理的布局.由于隧道除塵的工作環(huán)境是非常惡劣的，隧道不僅相當(dāng)寬而且也很高，因此在設(shè)計腕部時必須充分考慮在作業(yè)中可能存在的環(huán)境會對腕部產(chǎn)生不好的影響。 除塵機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)中心的位置影響著除塵范圍的大小,也影響著機(jī)械手臂的伸縮量。

34、因?yàn)樗淼澜孛娴陌霃教螅瑸榱舜_保手臂能夠平穩(wěn)地移動，手臂的伸縮量就要愈小愈好［1２］。 圖3-3 　機(jī)械手工作區(qū)域 根據(jù)垂直平分線定理知，連結(jié)C點(diǎn)和M點(diǎn)，做線段CＭ的垂直平分線，設(shè)定Ｄ點(diǎn)為機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)中心，如上圖D點(diǎn)所示相距隧道截面圓心Ｏ為1米.手臂在距Ｃ點(diǎn)和M點(diǎn)兩處的長度一樣并為最長的,在垂直平分線的長度是最短的。這樣，就可以保證手臂保持最小的伸縮量去作業(yè)，達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的效果。如圖3—3所示: 通過下列的計算： 　 　 　 　 　　 　 　 　 m m 　　 　 　 　 　 　

35、 　 　 　　　 　　 　 　 　　 　 　 　 　mｍ 可以得出： 　 　 　 　 　　 　 　　 　 　　　 　　　　 　 　 mm 即：兩個極限位置分別是CD和ＤM處，手臂工作區(qū)域?yàn)閳D3—3的陰影部分. ?４ 其它部件的設(shè)計與選型 按照調(diào)研成果和實(shí)際情況,利用吸塵方式完成除塵工作，即在該除塵機(jī)械手的末端安裝吸塵頭，它的運(yùn)動軌跡應(yīng)與隧道側(cè)面圓形軌跡大致相符。為保證除塵效果，吸塵器與垃圾存放箱連結(jié)在一起，吸塵器吸進(jìn)的灰塵會儲存在收集箱里。末端執(zhí)行器的

36、運(yùn)動軌跡正常情況下為一個螺旋軌跡。 機(jī)械手本體的兩個自由度可以采用電動機(jī)來提供驅(qū)動力，一個作為轉(zhuǎn)動動力,另外一個作為移動動力。 手臂通過位置傳感器來實(shí)現(xiàn)自行調(diào)節(jié)距離。當(dāng)手臂末端執(zhí)行器和隧道壁的垂直距離超出一定值或者遇到障礙物后，感應(yīng)器便發(fā)出一個信號反饋給位置傳感器,位置傳感器控制伺服電機(jī)使得手臂自行縮回;手臂與墻面之間的距離小于設(shè)定的數(shù)值時，手臂便會自動伸長[10]。 4.1 電機(jī)的應(yīng)用選擇 （1）電動機(jī)應(yīng)用選擇的原則和方法 選取電動機(jī)的基本原則首先考慮電動機(jī)的主要啟動速度、承受過載能和調(diào)速性能、額定功率、額定轉(zhuǎn)速和機(jī)構(gòu)模式等方面能不能滿足工作要求；再次是在這個前提下優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)簡單

37、、運(yùn)行可靠、便于維護(hù)的電動機(jī)。 選擇電動機(jī)的方法和主要步驟是： （ａ）根據(jù)電機(jī)對工作要求,選擇電動機(jī)的種類和轉(zhuǎn)速； (ｂ）根據(jù)供電源的情況，選定電動機(jī)的額定電壓; （ｃ)跟據(jù)機(jī)器作業(yè)時所要求的功率和工作方式，選定電動機(jī)的額定功率; （d）根據(jù)電機(jī)安裝位置要求和工作環(huán)境，選取電機(jī)的結(jié)構(gòu)和保護(hù)形式。 電動機(jī)的額定功率的選擇,要校驗(yàn)其散熱情況、過載能力和啟動能力. （2）電動機(jī)類型的選擇 根據(jù)電機(jī)的負(fù)載性質(zhì)，如對恒轉(zhuǎn)矩和通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性有要求的應(yīng)選用機(jī)械特性為硬特性較好的電動機(jī)更適宜；對于負(fù)載比較平穩(wěn)，長期運(yùn)動，并且啟動、制動無特殊要求的機(jī)械,小功率選則使用普通籠型電動機(jī)，大功率選則使

38、用同步電動機(jī);對于調(diào)速范圍很大，并有恒功率負(fù)載的機(jī)械，選擇機(jī)械電氣聯(lián)合調(diào)速的型式。電動機(jī)的使用類型還要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)機(jī)械的工作狀態(tài)選取。 （３)電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的選擇 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速是依照機(jī)械工作的要求而選取的。要在考慮到機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動比，并滿足互相配合的要求之后,而且對技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行比較才能確定電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。一般情況，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速都高于50０r／mｉn。因?yàn)殡妱訖C(jī)的功率一定時，轉(zhuǎn)速越低其尺寸越大，價格將越貴，而且效率也會變低,但是選用高速電動機(jī),就會加大機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動比,導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部齒輪傳動變得復(fù)雜. (４)電動機(jī)額定功率的確定 確定電動機(jī)額定功率的原則是:在電動機(jī)能夠

39、滿足負(fù)載工作時的要求情況下，應(yīng)當(dāng)盡量選用額定功率較小的電動機(jī)。 ４。１.1 驅(qū)動電機(jī)的選擇 驅(qū)動電機(jī)在機(jī)械手裝置中是機(jī)械手的動力來源之一，要全面的思考進(jìn)行選擇。我考慮選用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)帶動曲柄轉(zhuǎn)動。 步進(jìn)電機(jī)與普通電機(jī)的區(qū)別在于步進(jìn)電機(jī)可以接受脈沖信號進(jìn)行改變運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)依靠環(huán)形分配器的電子開關(guān),利用功率放大器使勵磁繞組依照排列好的順序依次接通直流電。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會跟著脈沖頻率做出相應(yīng)的變化，頻率增加轉(zhuǎn)速也就會增大.相數(shù)、分配數(shù)、轉(zhuǎn)子齒數(shù)會影響步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動. 目前常用的步進(jìn)電機(jī)有：反映式步進(jìn)電機(jī)、單項(xiàng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)和混合式步進(jìn)電機(jī)等。 步進(jìn)電機(jī)和普通電機(jī)的主要

40、區(qū)別是步進(jìn)電機(jī)擁有脈沖驅(qū)動的特點(diǎn),就是因?yàn)檫@點(diǎn),步進(jìn)電機(jī)能夠和數(shù)字控制技術(shù)結(jié)合起來完成比較智能的任務(wù)。但是步進(jìn)電機(jī)也有它的缺點(diǎn)，它沒有傳統(tǒng)閉環(huán)控制的直流伺服電機(jī)較高的控制精度、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的特性和很大的速度范圍.經(jīng)常在精度要求不算太高的場合使用步進(jìn)電機(jī),因?yàn)樗薪Y(jié)構(gòu)簡單,成本相對較低,且較高的可靠性能［4］. 4。１．２　地鐵隧道除塵機(jī)械手的電機(jī)選擇 步進(jìn)電機(jī)是一種用來控制的特種電機(jī)，它可以根據(jù)步進(jìn)角做一步一步的旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行需要步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，其驅(qū)動器會把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化成步進(jìn)電機(jī)的角位移量。因此說步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比關(guān)系[4]。 考慮到各方面的因素，我確

41、定使用型號為YＣＪ１３0的減速電動機(jī)作為曲柄的動力源，?。貱J130型有11６r/mｉn,１39r/miｎ和176r／min這三種輸出轉(zhuǎn)速,我選擇輸出轉(zhuǎn)速為176r/min、額定轉(zhuǎn)功率為３Kｗ的這一型號作為驅(qū)動力源；控制齒輪齒條運(yùn)動的電機(jī)為16０BC380A型磁阻式步進(jìn)電機(jī)。 圖　4—1 　 ＹCＪ7１-－YＣJ11２型的外形及安裝圖 圖4-2　 磁阻式電機(jī)的外形及安裝圖 　 　 　 表4-1 減速電動機(jī)的外形尺寸數(shù)據(jù) 型號 外形尺寸 AA ＡＢ ＢB GA HA HC ＨD LJ AO YCJ7１ 45 225 19

42、２ 31 2２ - 23５ ２４０ 70 YCＪ8０ 5２ ２55 218 35 ２8 - 3０5 275 ７5 YCJ100 60 3３0 2５5 45 3５ — 3５5 345 1０0 YCＪ112 60 36０ 2６5 ５1.5 40 - 420 ３55 110 YCＪ120 42 192 1３7 28 20 216 － 21７ - YCJ１30 ５０ ２１0 152 33 2０ 226 － 2５0 — ＹCJ140 50 220 164 38 ２0 250 2

43、86 260 - YCJ150 60 260 １94 ４3 30 ２62 ２98 324 - ＹCＪ170 ６0 ２90 ２1３ ４8.５ 30 304 350 34４ — 表４-2　 減速電動機(jī)安裝尺寸數(shù)據(jù) 型號 　 　　 　 　　 　 　 安裝尺寸 Ａ B C D E F Ｈ K S ＹCJ７1 18０ 15０ 36.5 ２8 60 8 71 14 M8 YＣJ８0 2０５ 1７0 3９.5 3２ 80 10 8０ 18 M１0 YCJ100 ２70

44、 ２０5 44．5 4２ 110 1２ １０0 22 M１2 YCJ1１2 300 ２15 ４4.5 48 110 14 112 ２２ M1２ YCＪ1２0 160 80 32 25 60 ８ 12０ 12 Ｍ8 YCＪ130 160 9０ 40 30 ８0 ８ １30 １３ M8 YCJ１４0 18０ １00 ４5 ３5 80 １0 1４0 １7 M１0 YCJ150 200 115 ４５ 4０ 110 １2 １５0 １７ Ｍ16 YCJ170 240 135 51

45、4５ 110 14 1７０ 18 Ｍ1６ 4.2 吸塵頭的設(shè)計 吸塵頭是安裝在除塵機(jī)械手末端執(zhí)行器安裝上的，其運(yùn)動軌跡應(yīng)與隧道內(nèi)部側(cè)面墻壁大約相同。為保證其除塵效果，吸塵頭與垃圾存放箱是通過管道相連接的，吸塵頭吸進(jìn)的灰塵和污垢儲存在里面，吸塵頭的示意圖，如圖4—3所示： 圖4-3 吸塵器吸口 吸塵頭的運(yùn)動軌跡為一螺旋線,如圖4—4所示。為使吸塵器在除塵隧道壁面時不留下死角處難以除塵到的地方，我們要控制好吸塵器的吸塵口徑的大小。其計算如下: 圖4－4　 機(jī)械手末端軌跡 為了保證除塵效率，承載車速度不低于15km/ｈ,假設(shè)已知承載車的速度ｋm/ｈ， 求吸塵頭口徑的

46、大小。 之前已經(jīng)選好的YＣJ1３0型號的減速電動機(jī)型號,其輸出轉(zhuǎn)速r/min。 由公式： 　 　 　　　　 　 　　　 　　 　 　 （4-1) 得：　　 　 　 　 　　 　 ｍm 考慮到承載車的速度可能會大于１５ｋm/h，所以最后設(shè)計吸塵頭的口徑為150ｍm。 4.3 手臂伸縮長度設(shè)計? 4．３．１ 理想狀況下手臂的伸縮量計算 因?yàn)槭直鄣幕剞D(zhuǎn)中心跟隧道的中心不是在一個點(diǎn)上,則手臂擺動的圓弧跟隧道截面的圓弧將不會重合,這就要使手臂可以根據(jù)吸塵頭跟墻面的距離做出相應(yīng)身伸長和縮短，在不考慮墻面有凹凸不平

47、、有障礙物(比如說信號燈,電線繩索之類的障礙物)下,我們在這種理想曲面情況下計算手臂要伸縮的變化量. 根據(jù)垂直平分線定理進(jìn)行計算：連結(jié)C點(diǎn)和Ｍ點(diǎn)，做線段CM的垂直平分線,設(shè)機(jī)械手手腕回轉(zhuǎn)中心定在相距隧道截面圓心O點(diǎn)為1米的Ｄ點(diǎn)處。這樣，手臂在Ｃ點(diǎn)和M點(diǎn)這兩處的距離相等,并是最大長度,在垂直平分線處吸塵頭離墻壁最近。如圖4-5所示，線段CP是手臂可伸長的最大值。 已知: mm　 mm 可以得出： mm 4.3．2　考慮隧道側(cè)面實(shí)際情況下的解決方案 因?yàn)樵诔龎m機(jī)械手實(shí)際工作的時候，會遇到墻面出現(xiàn)凹凸不平的情況,也會遇到墻壁上有信號燈，電線、繩索、絞索等障礙物.那么該怎么避開這些

48、障礙物,使吸塵頭可以順利的去清理接下來的面呢？我考慮到用位置傳感器,把位置傳感器裝置的探測裝置安裝在手臂上.當(dāng)吸塵過程中遇到障礙物時,位置傳感器產(chǎn)生的脈沖發(fā)送給伺服電機(jī)，伺服電機(jī)做出相應(yīng)的改變，來躲避障礙物。這樣手臂就能隨側(cè)面墻面不同的情況而改變其長度來除理灰塵和污垢，達(dá)到非常好的除塵效果[1０]。 ? 5．結(jié)論 本篇論文介紹和分析了對地鐵除塵的國內(nèi)外現(xiàn)狀，使我對地鐵除塵技術(shù)有了很大認(rèn)識,接著分析地鐵隧道側(cè)面外形和環(huán)境結(jié)構(gòu),說明了隧道除塵機(jī)械手的意義并提出了設(shè)計的思路，然后提出合理的方案 ,又做出設(shè)定和計算出了一些隧道機(jī)械手的參數(shù),如腕關(guān)節(jié)中心距離跟隧道中心的距離。然后結(jié)合實(shí)際工作要求和設(shè)

49、計參數(shù)擬定了相應(yīng)的方案,并且把地鐵隧道除塵機(jī)械手分成三大部分進(jìn)行研究：車載裝置、機(jī)械手裝置和吸塵裝置。最后，對機(jī)械手的其它部件進(jìn)行了分析設(shè)計. 機(jī)械手手臂利用裝載車以不小于15千米每小時的速度向前運(yùn)動，再加上手臂自身的來回擺動,所以手臂除塵隧道機(jī)械手的軌跡為以螺旋線.因?yàn)槭直鄣幕剞D(zhuǎn)中心與隧道截面的圓心不是在同一個點(diǎn)，要在這種凹凸不平的壁面達(dá)到較好的除塵效果,還要能夠躲避墻壁上的障礙物，我通過在手臂上安裝位置傳感器來控制手臂的自動調(diào)節(jié).當(dāng)安裝在手臂末端的吸塵頭與壁面的垂直距離超出設(shè)定的范圍或者遇到障礙物時，便發(fā)出脈沖信號,這樣手臂便會自行縮回；當(dāng)距離小于設(shè)定的數(shù)值時，手臂可以自行伸長.這樣手臂

50、就能隨壁面不同形狀而改變其長度來除塵隧道壁面,達(dá)到良好的除塵效果. 在該機(jī)械手末端執(zhí)行器安裝了吸塵頭，使其運(yùn)動軌跡與隧道截面基本上一致.為了保證除塵效果，吸塵器與垃圾存放箱連結(jié),吸塵器吸進(jìn)的灰塵儲放至其中。為防止吸塵頭在除塵隧道壁面上遇到死角時可以除塵到位,控制好了吸塵器的口徑大小。 通過以上一系列的分析和計算,做出合理的總體方案，準(zhǔn)確的參數(shù)，能夠滿足自由度要求保證隧道側(cè)面除塵工作。在繪制三維圖過程中，對除塵機(jī)械手的有了進(jìn)一步的更形象化的概念，對里邊的各零件有了具體的認(rèn)識。在我投入大量精力下，完成了機(jī)械手的三維造型圖、二維總裝圖和二維零件圖等。在解決種種困難之后,我保時保量地完成了設(shè)計任務(wù)

51、書所規(guī)定的各項(xiàng)工作。 參考文獻(xiàn) [1］ 張福學(xué)。 機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用［M］.　北京:電子工業(yè)出版社，　20０0． 　　 　 　 　 　 　 　 　　 　 　 [2] 王守志． 機(jī)器人自由度分析［J]． 現(xiàn)代制造工程， 2002(４)：9－12。 　 [３］　孫兵. 物料搬運(yùn)機(jī)械手研制［J］. 機(jī)電一體化， ２00５(2)：4３—４5. ［４］　梁景凱, 蓋玉先. 機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)［M］． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2006． ［5］ 　Mahaａlik N　P. 機(jī)電一體化［M］． 北京：科學(xué)出版社， 20０8。 [６

52、] 朱龍英。機(jī)械原理［M］．西安電子科技大學(xué)出版社,2００9。 ［7］ 吳振彪，　王正家。 工業(yè)機(jī)器人［M]. 北京:華中科技大學(xué)出版社, 2０04。 ［8] 楊峰．　現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計方法［J］. 科學(xué)信息, 2０１０(２8):１6－19。 ［9] 馮辛安。 機(jī)械制造裝備設(shè)計[M］。 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， ２009. ［１０]　張殿印, 張學(xué)義． 除塵技術(shù)手冊［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社， ２00２. ［11］ 金國森。 除塵設(shè)備設(shè)計［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，　2004． ［１2] 葉偉昌．機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計手冊(上冊）[M]。機(jī)械工業(yè)出版社，2001． ［1３］ 葉

53、偉昌．機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計手冊（下冊）［M].機(jī)械工業(yè)出版社，2001. [1４］ 徐錦康.機(jī)械設(shè)計［M].機(jī)械工業(yè)出版社，２0０１． 　 ［15］ 宋健。 夾持器的種類與應(yīng)用[Ｊ］. 機(jī)械工程學(xué)報, ２0０7(12）:2３－２４。 　　［１6]V?ｃｔor　Andaluz,Fｌａvio Ｒｏberti,Juaｎ　Mａrcos Toibｅro，Ricarｄo Carｅlｌi。Ａdaｐｔive　unｉｆｉｅｄ　motｉｏn cｏnｔrol of mobilｅ manipｕｌatｏrｓ[Ｊ］。 Ｃontrol Ｅngineerｉng Pｒacticｅ, 2０（2012）:１337

54、–135２。 致謝 畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束了，我在這三個月里收獲了很多。畢業(yè)設(shè)計帶給我的不僅僅是學(xué)習(xí)上的進(jìn)步、對專業(yè)知識的鞏固，更重要的是加深了我和老師及同學(xué)們的感情，這對于即將踏入社會、參加工作的我來說是無比寶貴的。 在畢業(yè)設(shè)計中，首先感謝葛老師對我的指導(dǎo),從做畢業(yè)設(shè)計至今，葛老師幫助我修改方案,整理設(shè)計思路，引導(dǎo)我翻閱資料和解決技術(shù)問題，耐心的指導(dǎo)我們一步步的完成任務(wù)。遇到要解決的問題，葛老師很細(xì)心的幫助我們簡答。老師的督促和指導(dǎo)使我順利完成了畢業(yè)設(shè)計，老師教給我的方法使我在以后的學(xué)習(xí)和工作中受用不盡.在這里我對葛老師表示深深的感謝。 其次，感謝老師.他給了我鼓勵，在很多次沒有信心做下去

55、的時候，他就慢慢的開導(dǎo)我,對我的方案鼓勵和支持,使我從新獲得了信心。還經(jīng)常幫我在辦公室查閱一些相關(guān)的資料。 再次，感謝我的同學(xué)們,他們給了我良好的學(xué)習(xí)氛圍，借給我工具書,使我省去了很多麻煩……。 最后,感謝曾經(jīng)幫助過我的每一個人，在以后的工作和學(xué)習(xí)中我會更加積極努力,不辜負(fù)你們對我的期望。 附 　錄 　 　 圖名 　 　 　 圖號 　 　 　 　 圖幅 　張數(shù) 　 1　 　 隧道清潔車 　 ＳＤQＸＣ－01 　 A0 　 1 2　　

56、 鉸鏈塊１　 　 　　 SDQＸC—0２ 　 　　　 　 Ａ3　 1 3 鉸鏈塊2 　 　 　 　 ?。覦QXC-03　 　 　 　 A3 　 　 1 4 　 　 軸 　　 　　　 　 　 　 　 SDQXＣ—04 　　　 　 　 　 Ａ4 　 　 1 ５ 法蘭套 　 　 　 ＳDQXＣ－05 　 　　 A４　　 　 ?。? ６ 　　滑塊　 　 　 　 　 SDQXC—06 　 　 A4　 　 １ ７ 　　 電機(jī)安裝座 　 　　 　 SＤQXC-07 　 ?。?　 　　 　１ 8 　　　滑軌　 　　 　 　 　 　　 SＤＱXC-0８ 　 A3 1 ９ 底板　 　 　　 　 SDQＸC-0９ 　 　 　A４ 　 　 1 文中如有不足，請您見諒！