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（图纸+论文）水下船舶清洗机器人结构设计（全套完整）

业，如墙壁玻璃面非磁性金属壁面等.真空吸盘是在利用吸盘内的压力与大气压之间的压力差而实现吸附的，真空的产生可以通过真空泵压缩空气或排风机等.用真空泵或用压缩空气产生真空的吸盘，般真空度较高.由排风机产生真空的吸盘，般真空度较低.磁吸附装置磁吸附壁面移动机器人用于铁磁性壁面上的作业.磁吸附装置的吸附由电磁铁永磁铁来.课题研究的目的和意义船舶正常工作时总有部分沉在水下，常年累月，在水下的船体表面会附着些贝类藻类等生物，严重影响船舶的航行速度和使用寿命，还增加了船舶的燃料消耗，所以每隔段时间就要对船舶进行清洗.但传统的清洗方法是工人要潜入水里才能对船舶进行清洗，具有定的风险性，工作量大，难度大.因此研究水下清洗机器人成为必要.本设计的研究目的就是在于制造出种在水下可以游动并且可以吸附在船体上的清洗机器人.方面机器人可以像鱼类样在水下自由的游动另方面该机器人可以通过电磁吸附吸附在船体上并且通过移动装置在船体上爬行，同时进行清洗.因此该机器人代替了人工潜入水下进行清洗，减少了工人的工作量，减轻了工作强度，实现了水下船舶清洗的自动化，同时对于爬行机器人在曲面上的移动提出了种新的爬行方式，具有重要意义.。.现状目前中国国内对于这方面的研究还很少，对于壁面清洗机器人有些研究，主要是清洗玻璃墙壁等，但是对于船舶清洗研究的却是很少，方面船舶清洗是在水下，设计时要考虑水的影响，密封性的要求，水下移动吸附等问题，增大了设计的难度，目前国内有哈尔滨工业大学于年研制出了种水下清洗机器人，采用履带式移动方式，吸附在船体上清洗船舶.国外些国家也开始研究清洗机器人，主要是壁面清洗机器人的研究，都取得些成绩，但是在实现复杂运动和清洗功能的技术理论和实践上仍需要经历段成熟期.对于清洗机器人的研究，尤其是水下清洗机器人，目前仍然是处于开始期，还有很多关键的技术需要解决，并且水下清洗机器人作为种新的清洗概念和作业方式，还有很长段路要走，但是随着中国航海事业的发展，船舶的排水量的增加，水下船舶部分的清洗也将是项很繁重的任务，如果实现自动化清洗，将大大提高效率，减轻工作量，所以水下清洗机器人有着很好的发展前景.爬行方案机器人要完成在船体表面的爬行，方面通过电磁吸附吸附在船体上，同时机器人在船体上要完成移动.爬行部分主要解决两个问题，个问题是机器人在曲面的移动，另个问题是机器人在船体表面的吸附.爬行方案对于移动机器人现在的研究主要集中在平面里的移动，例如清洗玻璃的机器人，在玻璃上爬行，清洗管道的机器人等等.下面是现在已经存在的几种机器人及其移动方案多吸盘真空吸丝杠在轴向力作用下的变形量为式中工作负载,滚珠丝杠的导程,丝杠材料的弹性模量,滚珠丝杠内径截面积,。丝杠滚珠直径滚道半径偏心距滚珠丝杠内径滚珠丝杠截面积由公式得因扭矩引起的导程变形量很小，可忽略，即，所以丝杠长度为时，导程变形总误差为对丝杠精度等级为级，查实用机床设计手册表.，丝杠每长度上允许的变形量不大于，对不满足刚度要求时，可采取预拉伸结构，加大丝杠直径等措施。本设计采用级精度故刚度足够。稳定性验算进给行程较长受力较大，为提高刚度减小机床自身的误差，采用两端轴向固定的支撑方式，如图所示丝杠螺纹部分长度，等于工作台最大行程加螺母长度加两端余程。工作台行程为，螺母长度为，查表.，导程为时，余程为，因此丝杠螺纹部分长度。丝杠支撑跨距，应略大于，取为其中核算压杆稳定性的支承距离,核算临界转速的支承距离,。查实用机床设计手册表.及表.得图丝杠两端固定支撑方式为工作行程加丝杠螺母尺寸的半再加上固定端支撑距离的半，为游动端支撑距离的半加上工作行程加上丝杠螺母的半，得,临界转速校核高速的长丝杠有可能发生共振，需验算其临界转速，不会发生共振的最高转速为临界转速式中丝杠丝杠支承方式系数，根据实用机床设计手册表.，取.受压面轴向工作负载采用下面公式计算查设计手册知颠覆力矩影响系数，采用双三角形导轨时，取.当量摩擦因数，三角形导轨时，取.导轨承受的重力，估计重为，故由公式得计算最大动载荷其中，为寿命值，为当量转速，可由下列公式计算式中丝杠推荐寿命，查设计手册表.得，寿命滚珠丝杠导程，初选最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的，此处取，.负载性质系数，查实用机床设计手册表.得按般运转取，取.丝杠寿命，以转为单位。由公式可得.根据额定最大动载荷，选择滚珠丝杠型号，查实用机床设计手册表.，选用型内循环浮动反向器双螺母垫片预紧滚珠丝杠副，其型号为，公称直径，丝杠导程为，额定动载荷为，大于.。满足强度要求。效率计算根据机械原理公式，丝杠螺母副的传动效率为式中摩擦角，螺旋升角，可由下列公式计算其中，为丝杠公称直径，为丝杠导程。由公式得。刚度验算滚珠丝杠在轴向力作用下产生拉伸或压缩，在扭矩的作用下发生扭转，这将引起丝杠导程的变化，从而影响其传动精度及定位精度，因此滚珠丝杠应验算满载时的变形量。滚珠产生.电磁式吸附利用直流或交流磁铁的磁场吸力把对象物吸住.当切断电流时，磁场消失，对象物即被释放.本机构就是利用电磁吸附，当磁铁不通电时，吸盘没有吸力，当通电时，吸盘具有吸力.先给大吸盘通电，具有磁性吸附在船体上，然后断电，磁性消失，这时再给小吸盘通电，吸盘具有磁性，小吸盘吸附在船体上，循环吸附.于此同时移动部分利用间隙时间移动.永磁吸附是利用永磁铁来产生磁性吸附，永磁吸附所产生的磁性直存在，所以移动部分就直在被吸附物体上，哈工大所研制的清洗机器人就是利用永磁吸附，利用双履带移动方式，直吸附在船体上移动.本机构是利用机器人的行走完成移动，所以采用真空吸附清洗方案清洗方案的选择，清洗的对象是船体表面，包括清洗船体表面附着的些贝类藻类等生物，需要定的清洗力.同时考虑机器人的本身尺寸大少，清洗圆盘不易过大，并且驱动要简单可行.下面是现存的些清洗工具公路圆盘洗该清洗盘用于公路的清洗，主要清洗路面的尘土和垃圾，所以尺寸很大，所需力要求不大，转速在左右，本机构设计简单，传动容易设计，同时又可以实现所需功能.图滚筒刷滚筒刷尺寸小，清洗的力不大，靠滚动来完成清洗，般用于手动，主要用于清洗玻璃等比较光滑的表面，清洗力不是很大，并且是靠滚来完成的.图目前市场上主要有这两种清洗设备，比较两种设备，第种要靠电机来驱动，第二种主要是靠手动来实现清洗两种清洗都不需要很大的力，转速不需要很快第种尺寸很大，主要清洗路面，所以尺寸比较大，第二种尺寸相对很小.考虑以上特点，本机器人的清洗机构选择第种，但是尺寸选择变小，利用小型直流电机驱动，考虑清洗的力矩及所需转速，选择转速为，清洗面积大约为平方毫米.对清洗盘的设计主要是选择合适得材料毛刷来清洗船体表面，船体表面的污染物对船体有点的吸附力，普通的毛刷不容易将其刷下，容易变形，考虑这些因素，选择铁丝刷，铁丝具有定的硬度，不容易变形，现在市场上也可以买到。第章总体方案设计.设计的基本要求工艺范围船舶在长期的航行中，水下部分的船体表面会附有贝类藻类生物及生出锈斑，严重影响船舶的航行速度和使用寿命，还增加船舶的燃料消耗，所以定期清洗非常重要，人工清洗人员工作量大难度大效率低，目前中国国内对于这方面的研究还很少，对于壁面清洗机器人有些研究，主要是清洗水下,船舶,清洗,机器人,结构设计,毕业设计,全套,图纸目录第章绪论.课题背景.课题研究的目的和意义.现状第章总体方案设计.设计的基本要求工艺范围进给方案的选取吸附结构第章进给系统设计计算.切削力的计算.丝杠螺母的设计与计算强度验算效率计算刚度验算稳定性验算.电机的选择计算传动比转动惯量计算所需传动力矩计算电机的选择.轴承的选用与校核角接触球轴承的选择深沟球轴承的选择结论致谢参考文献第章绪论.课题背景课题来源于常州太烨传感科技有限公司。船舶在长期的航行中，水下部分的船体表面会附有贝类藻类生物及生出锈斑，严重影响船舶的航行速度和使用寿命，还增加船舶的燃料消耗，所以定期清洗非常重要，人工清洗人员工作量大难度大效率低，目前中国国内对于这方面的研究还很少，对于壁面清洗机器人有些研究，主要是清洗玻璃墙壁等，但是对于船舶清洗研究的却是很少，主要是因为船舶清洗是在水下，设计时要考虑水的影响，密封性的要求，水下移动吸附等问题，增大了设计的难度。因此研制水下清洗机器人成为需要，水下船舶清洗机器人将大大提高船舶清洗的效率，减少工作量，减少工作强度，实现自动化清洗。