多功能地面清潔器的研發與設計

摘 要：隨著生活節奏的加快和品質的提高，人們對地面清潔工具的效能要求也日益增長。吸塵器、旋轉拖等新興工具又普遍存在價格偏高、效率低等不足。本文擬以機械原理和控制原理為理論基礎研制一款集吸塵、掃地、垃圾分類為一體的半自動化、多功能、環保經濟的小型便攜式地面清潔器。

關鍵詞：地面清潔器 多功能 環保經濟 小型便攜 產品設計

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0075-01

1 研究背景

人們對地面清潔工具的效能要求日益增長，然而現有產品仍存在功能單一、效果差等技術缺陷。國內該領域亦有較大發展空間，如專利號、等采用電機驅動滾刷，雖清掃效果有所提高，但功能較為單一且體積較大，未能實現吸塵與清掃一體化構造。

2 產品的創新設計

2.1 產品設計圖（如圖1圖2）

2.2 產品的設計原理及創新點

本產品基于機械構造與電學控制原理，實現機電一體化。外觀上，結構緊湊且使用方便。性能上，集吸塵、掃地、垃圾分類等多功能為一體，彌補了現有產品耗能大、效率低、對粘性固、液垃圾無法清理的缺點，實現了器具多功能、環保經濟、小型便攜的需求。

2.3 傳動裝置設計

2.3.1 傳動裝置相關參數確定

產品采用二級圓柱齒輪減速器設計，清潔裝置轉動軸所需電動機的額定功率為0.75 kw。v帶傳動的電動機轉速可選范圍為：。綜合電動機和傳動裝置的尺寸、重量、帶傳動和減速器的傳動比，選擇電動機型號。傳動裝置的總傳動比，取v帶傳動比為，則減速器的傳動比，高速級齒輪傳動比，低速級齒輪傳動比。由上列參數計算各軸輸入功率分別為0.71 kW、0.69 kW、0.66 kW、0.63 kW及各軸的轉速分別為2825 r/min、1130 r/min、245 r/min、75 r/min。

根據，得各軸的輸入轉矩 N·m，T1=5.83 N·m， N·m， N·m。同時，由，，可確定從動輪直徑，基準長度，中心距a=520mm。主動輪上的包角，參數適合。根據可確定v帶數為1根，且為A型。

2.3.2 減速器齒輪相關參數的確定

考慮在動力傳動的安全可靠性，傳動設計齒輪采用軟齒面。根據齒面接觸疲勞強度d≥，齒根彎曲疲勞強度m≥可確定高速級嚙合齒輪參數：，，，，，，，；低速級嚙合齒輪參數：，，，，，，，。

2.4 吸塵裝置的設計

本產品吸塵裝置孔距，圓孔，厚度。本產品吸塵裝置通過活動支架與車身連接，設計較簡潔，工作平穩。內設灰塵收集箱，防止對裝置內部的污染和損害。并可通過活動支架調節吸塵角度。

2.5 傳送裝置的設計

傳送帶連接清潔毛刷與垃圾收集箱，將垃圾輸送到收集箱內。傳送裝置與水平面呈角，以達到低處傳送垃圾到高處的效果。并在表面設有紋路，增加摩擦系數，以防打滑。已知參數：，中心距。防止垃圾在傳送帶上打滑現象，則

，即。其它設計參數：帶長，軸轉速75 r/min。

3 整體構造及材料的選擇

3.1 車身參數設計

車身設計上，基于美觀性及材料資源最優配置考慮，上部分為類三角形狀的蓋，長，寬，高，倒圓，輪廓傾角。下部分為類長方體，長，寬，高，倒圓。前后輪均為。

3.2 材料選擇

產品在設計時預期使用壽命為8年（每日按4小時計），清潔轉軸的轉速。根據零件強度、剛度、穩定性的要求，本產品在材料的選擇上做了慎重考慮。主要以（調質）、鋼（調質）、塑料、（調質）、合成橡膠和膠綿等材質為主。

參考文獻

[1]聞邦春.機械設計手冊[M].5版.北京：機械工業出版社，2010.

[2]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].8版.北京：高等教育出版社，2006.