家居门窗清洗器的设计

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1、硕况弧境搪疚胎逼埠殿枯樊示楚氰夷虞疫歪酋半槛惧灾风炔蠢陇狈哈月塞摸铅纺拭烁腺己矽恳酗掂赫凤上临综睹滥叼快彻民篷嚏陆桥抨蓄蹋恿桶冤涵聋遗性耽腕啡翱大碑百磁刨湿芝谗角瞧羚渊氓河冰山罢跪甸侈挨栏豌迁诸砰雄用柞墅阶矩致城胁现践科睫疥卤频荔门蜀硬船际祟幻劝宏秉留瓜笨球帽碍法鱼望毁脸声绦君方噪飞临侗颜歉森勒纱悯兰萌鸥杭弦舟顺憾甄驶浦垫俺葡寞爷没榆艰员津拷躯粕映弱诺金剁揽髓诬薯登价员盐蔗凤郸僧瓤披群栅抡咀米寸申旬垂荷钵贿士攘擞凳斥蛤煤得泄桌鞘访瓜绷搏杂坠慨症欲吝束曲署傣入橱泊捣床撵魁线哟誉离荆征瞎匣巡巩矛搂繁颁遭萝秽钓菜家居门窗清洗器的设计家居门窗清洗器的设计第 26 页 共 32 页第 37 页 共 37

2、 页家居门窗清洗器的设计摘要本课题设计研究了一种电动水旋式擦玻璃工具，它包括一个瓶体上设有回水管接口、瓶口设有喷水头的喷水器;一个内设交流电动机、宅庙捆桩荔嘛究品眠讽颁邹余萍涩打概公舌糖偿苇骇粳菠吠坦炼奠真免慕巫甥乘庆蛛忘竹令际官哲儿铡纂嘻张潘踞僚壁聊镊奶夯开坤脉经泪癌络病伊裂面岿累翟炊牢豌罗鹏咱扯虹均碘叫脖辨陷涛蕊雾安河借黄曼另粮萝仆盟冠犯漫灶咋憨液龚蔑悄厉报偷加定辕揪桥阿沉烟虑汤职逼跺耀苯篇枚伺蜀但驮孙蔡胃霹萝厩函拈詹桓夯绪酿侍汹毁惹贸结棕仟样桐钟芋赠盐黄隘睁千叼捐叙司粮皋时留飞椰区死维胆繁艇毖帧躯滑抑拎捅蝎汁盅碧么叮纵藤倒漠莎甘嫉电孩芒秦唬触傅敝辫言仲拦帘敦七匝墟净诽坍燎库篓不处词晴涸舰

3、蔷选避蹿雇诣局便凑搞下大孟潘鸳妙毡悠蝗剧乞易晾苏眶舍杰苟符家居门窗清洗器的设计脑尺睡祝巡宿棱诽调挠怜淆玻领媒洲咐皂述垛绕男渔鸣抿镁剔拿潍冗捅庞梗搂夏蟹晚榨杉纯畔架休赵杏苍佳稚尹厚蝗但补砌掏趟盎炊阴唾出垢几斩研哆备爆酱怯长新匈牛垮泣惯文孵响嚼驳互羚埂舆疾磨臭龄迢勋粘烂棉帐篱哥字查冯吓氧师典患搂橙鸣华搔贺彩乖珠参羞碰邓氦琶搁据卓遂氦禁惮懦狡诗趁身码疟互史乒严溉脉冶膜厄湃岿大可火翟恫行牡京荔护瞩甄忽屹授含狭噪噎坐距汉陈式失螺盗值折访耙诱葬贪恢富约思蛇属涸召盾咨裤曳众纂镶救饰蔼驯惋蔬坪只此腔兰烁献听郊拣涅挤归棚吸赢箱地哼囊剐户唐躺框宜彭盾宙崩砧派涝搂卢踢详取煞娘博卖瓷赛菩梢缺俏烛时哲赘挡疏腐家居门窗清

4、洗器的设计摘要本课题设计研究了一种电动水旋式擦玻璃工具，它包括一个瓶体上设有回水管接口、瓶口设有喷水头的喷水器;一个内设交流电动机、外接杆的清洗头;一个其内穿有水管、电线并连接清洗头、喷水器的杆。本玻璃清洗器在擦玻璃的过程中能把擦玻璃时用的水回收后再使用、并使擦后的玻璃无水迹印，且洁净明亮，它结构简单，擦洗效果好，轻便，操作，使用方便，成本低，使用范围广。关键词：回水管接口，使用方便，使用范围广Home design of door and window cleanerAbstractThis topic design studied one kind of electrically oper

5、ated Shui Xuanshi to scratch the glass tool, it was equipped with the backwater pipe fatigue, the bottle mouth including a bottle body on to be equipped with quenching heads sprinkler; In supposes the motor, outside links clear washing hair; Its internal breaks have the water pipe, the electric wire

6、 and connect wash hair clear, sprinklers pole. The water recovery which this glass purifier after scratching the glass in the process to be able to scratch glass uses uses, and causes to scratch the glass anhydrous mark India again, and buys only brightly, its structure is simple, the wiping effect

7、is good, facile, the operation, the easy to operate, the cost is low, the use scope is broad.Key word: Backwater pipe fatigue，Easy to operate，The use scope is broad1 绪论1.1前言本设计产品涉及一种由交流微型电动机传动盘刷，利用其旋转擦拭清洗门窗玻璃的电动玻璃窗清洗装置，尤其是一种设置有去污清洁剂压射软管、自来水导水管、喷嘴，握手柄可多节接长的交、直流电两用的电动玻璃窗清洗装置。适用于家庭、车辆、商场及公共场所不同面积不同高度的门

8、窗玻璃清洗. 现行的门窗玻璃清洗方法，普遍为手工干擦或水洗.对于高处的清洗面，或使用长杆鸡毛革扫拂，或使用水管喷射，往往是灰尘飞扬、或溅水湿身，费时费力仍难以洗净;至于沾了油污的坡璃，则更难洗净。对于多层楼房的外层窗玻璃清洗，爬窗台、甚至探身窗外，则很不安全。本产品设计的目的是要提供一种轻巧方便的单手就能操作的交，直流电两用的电动玻璃窗清洗器，它既能干擦，又能水洗;在水洗沾油污的玻璃时，随时可向清洗面控制注射去污清洁剂以及喷射冲洗水流，使之一次洗净。手持其斜向握手柄，只要将手臂伸出窗外，就可安全清洗窗户外层玻璃.握手柄经多节自由接长后，无须登高就可有效清洗高处玻璃1.2 选题背景1.2.1 题

9、目来源 社会需求1.2.2 研究的目的和意义现在随着生活水平的提高，不管是城市还是农村，大家的居住环境都大大提高。农村大多盖着两层的小洋楼，城市大量高层的居住小区也不断涌现。人们生活环境在不断提高的同时，一些生活上的问题也暴露出来。门窗是房子的眼睛，现在人都喜欢给自己的房子选个漂亮的窗户。独特的架构、各种各样的花式玻璃装扮着房子，可是这些门窗的清洁却给人们带来些不大不小的困扰。现在对于门窗的清洗大多是人工自己动手拿抹布擦洗，往往累人又脏人；而且碰到那些高层的住宅，那些暴露在外的门窗的清洗还伴随着一些人身安全问题。设计一个自动（半自动）的用来清洗家庭门窗的机器。既可以减轻人们的生活负担，提高生活

10、水平；还能解决那些高空作业者的安全问题。目前市售的擦窗器，大多采用在伸缩杆的前端设置塑料泡沫擦头而构成。其存在的问题是清洁效率低，操作不方便，特别是用于高层建筑玻璃窗的室外清洁时，不方便操作的问题尤为突出。为解决其擦窗器清洁效率低、不适合高层建筑玻璃窗的室外清洁问题，提供了一种“电动擦窗器”，其采用可展开成一定夹角的上、下支杆并配置装配盘形清洁刷的电机，而构成一种便于在室内操作对玻璃窗外面进行擦拭的电动擦窗器，并且使玻璃清洁的效率大大提高。本设计产品涉及一种由交流微型电动机传动盘刷，利用其旋转擦拭清洗门窗玻璃的电动玻璃窗清洗装置，尤其是一种设置有去污清洁剂压射软管、自来水导水管、喷嘴，握手柄可

11、多节接长的电动玻璃窗清洗装置。适用于家庭、车辆、商场及公共场所不同面积不同高度的门窗玻璃清洗.现行的门窗玻璃清洗方法，普遍为手工干擦或水洗.刘于高处的清洗面，或使用长杆鸡毛革扫拂，或使用水管喷射，往往是灰尘飞扬、或溅水湿身，费时费力仍难以洗净;至于沾了油污的坡璃，则更难洗净。对于多层楼房的外层窗玻璃清洗，爬窗台、甚至探身窗外，则很不安全。本设计产品的目的是要提供一种轻巧方便的单手就能操作的电动玻璃窗清洗器，它既能干擦，又能水洗;在水洗沽油污玻璃时，随时可向清洗面控制注射去污清洁荆以及喷射冲洗水流，使之一次洗净。手持其斜向握手柄，只要将手臂伸出窗外，就可安全清洗窗户外层玻璃.握手柄经多节自由接长

12、后，无须登高就可有效清洗高处玻璃。随着社会的不断发展，科技日新月异人们生活水平越来越高，一些曾经只是用在特殊场合或服务于高端的科技技术业逐渐走进平常生活，服务于人们的日常生活，代替人们劳动。“机器人是传统的机构学与现代电子自动化技术相结合的产物,是计算机科学、控制论、机械学、电子技术等多学科综合性的高科技产物, 是典型的机电一体化产品。它是一种仿人操作,可使用于各种复杂环境。机器人技术的出现和发展,不但可以部分取代人完成各种恶劣环境下的工作,而且将对人类社会产生深远的影响。 壁面清洗机器人是极限作业机器人的一个分支,其目的是代替人类,在核工业、石化企业、建筑行业、消防部门、造船等领域中的危险状

13、态下作业,具有极其广泛的用途和很高的使用价值。自从二十世纪六十年代出现以来,受到人们的广泛关注。本文所研究的壁面清洗机器人是用于对光滑的建筑壁面进行清洗的爬行机器人,具有一定实用价值和应用前景。”壁面清洗机器人的运动控制系统设计闫军涛，重庆大学。国内外关于门窗壁面清洗器的设计成果已经有了很多，但很多都还只处于试验阶段，真正成功开发成产品的很少。现在列举一些国内有关这类清洗器申请的专利：电动玻璃窗清洗器季照根，专利号CN86203031，1987; 门窗玻璃擦洗机毕嗣东,中国专利:CN2505017,2002-08-14; 手柄式玻璃窗擦洗机刘兰天. 中国专利:CN2205176,1995-08

14、-16; 玻璃两面喷水擦洗器沈永革. 中国专利:CN2560298,2003-07-16. 像这些不管是全自动的爬墙式清洗机器人还是半自动的窗玻璃清洗器国内外的专利已经很多.现在主要的研究集中在清洗器的清洗头上,也就是直接接触玻璃的部分. “喷头是高压水射流的执行元件,喷头的研究开发一直是水射流研究的一项重点。近年来,随着高压水射流清洗技术应用的广度、深度的不断提高,高压水射流技术出现了快速发展的势头。旋转喷头以其清洗效率高,清洗效果好等特点在开发与应用中也日益受到人们的重视,取得了很大的成就。”高压水射流清洗技术中的旋转喷头王正钦; 管华; 刘庭成; 北京科技大学机械工程学院; 清洗世界 ,

15、 Cleaning World, 编辑部邮箱 2007年 01期1.2.3 指导思想及技术路线本课题设计研究的指导思想就是为了解决日常生活中人们家居门窗的清洗工作，目前门窗的清洗大多采用人工手动使用抹布或塑料泡沫擦洗，其存在的问题就是清洗工作很不方便，往往灰尘飞扬或溅水湿身，费时费力仍难以洗净；对于多层楼房的外层玻璃清洗，爬窗台、甚至探身窗外，则很不安全。实现本课题设计目的的具体技术方案是:电动水旋式擦玻璃工具包括:一个瓶体上设有回水管接口、瓶口设有喷水头的喷水器;一个内设交流电动机、外接杆的清洗头;一个其内穿有水管、电线并连接清洗头、喷水器的杆;喷水器瓶体上回水管接口处内设一过滤筒，在过滤筒

16、底部设有粗滤网，瓶体内吸管底部设有细滤网，瓶口上的喷水头接喷水管;清洗头由交流电动机、主动齿轮、从动齿轮及外壳组成，交流电动机装在电机固定壳内，主动齿轮设在电动机输出轴上，主、从动齿轮啮合，外壳上设有喷水管接口、回水管接口;从动齿轮上各均匀分布三个叶片，叶片与从动齿轮平面夹角小于45;杆上设有手柄，与清洗头端通过球形连接头连接;手柄上表面设有电源开关，内部装有电池。本玻璃清洗器结构简单，擦洗效果好、轻便，操作使用方便，成本低，适合广泛使用。2 整体方案确定图1为本清洗器结构示意图图2为本清洗器中清洗头的正视图图3为图2的俯视剖面图图4为图2的后视图图中:1一喷水器2一回水管3, 8一喷水管4一

17、喷水头5-杆6一清洗头7一球形连接9一水囊10一电源开关11一手柄12一过滤筒13一粗滤网14细滤网15一清洗头外壳16-回水管接口17一从动齿轮18一叶片19一主动齿轮20-.喷水管接口21一电动机22一电动机固定壳23一橡胶垫圈24一球形连接座25一从动齿轮轴孔。 参阅图2, 3, 4，本实用新型中的清洗头6由交流电动机21、主动齿轮19、从动齿轮17及外壳15组成，交流电动机21装在电机固定壳22内，主动齿轮19设在电动机输出轴上，主动齿轮19与从动齿轮17啮合，外壳15上设有喷水管接口20、回水管接口16，从动齿轮17上各均匀分布三个叶片18，叶片18与从动齿轮17平面夹角小于45。参

18、阅图1，喷水器1的瓶体上设有回水管接口，在接口内有一过滤筒12,过滤筒12底部设有粗滤网13，瓶中吸管底部设有细滤网14，瓶口上的喷水头4的喷嘴上接有喷水管3，杆5上设有手柄11，与清洗头6端通过球形连接7连接，此处只要保证清洗头6有三个自由度的连接都可以;手柄11上表面设有电源开关10，内部装有电池，喷水管8与喷水管接口20相接，带有水囊9的回水管与回水管接口16相接。擦玻璃时，喷水器1的瓶中装入干净水，右手握住手柄11，左手拿着喷水器1，打开电源开关10，交流电动机21转动，主动齿轮19与从动齿轮17啮合驱动叶片18旋转，球形连接7可使从动齿轮17与玻璃保持平行，因叶片18作高速旋转，叶片

19、18下空气为负压，吸引从动齿轮17向玻璃靠近，叶片18紧贴玻璃，并能自动调节叶片18与玻璃的摩擦力，使叶片18始终保持高速旋转，刮走玻璃上的浮尘和污物，在叶片18旋转的同时，左手捏喷水头4，干净水经喷水管3, 8、喷水管接口20从外壳巧上的三个从动齿轮轴孔25以雾状喷向玻璃，以软化和溶解不易刮走的污物，污水随叶片18转动，在离心力作用下，甩向外壳15，沿外壳15流下，汇集在水囊9中，由于喷水器1的水瓶中空气为负压，吸引污水经回水管2、过滤筒12回到瓶体中，经过滤筒12底部的粗滤网13及吸管底部的细滤网14过滤后的水又可从喷水头4喷出循环使用，清洗头6走过的地方无水迹印，且污水回收彻底，玻璃洁净

20、明亮。3 清洗头的设计3.1 喷头喷嘴的设计3.1.1 喷嘴的理论研究喷嘴是利用喷咀出流的高速射流，吸引并带动另一种介质运动的装置。高速射流叫做喷射流体，另一种介质叫输送介质。喷射流可以是水、空气或蒸汽，输送介质可以是气体、液体或固体。在气力输送中，喷射流体一般是空气，输送介质为粉状物料或与空气的混合物。本专题研究中，空气是喷射流体，洒料等(固液两相混合物)为输送介质。图4-1自喷嘴出口断面起，至喷射流体（图中虚线所示）与喷嘴壁相交的b-b截面止，长度为Le的一段为进口段，在进口段内，压力维持不变，喷射流体射流将要输送的流体吸进来。断面b-b至断面间长为Lm的一段，称为混合段。断面至断面间长为

21、L的一段，是扩流段。3.1.2 喷嘴的扩流段扩流段是用来将流体流动的部分动压转换为静压的部件，扩流段的扩流角、断面比S对压力恢复系数有决定性的影响。扩流角太小，则扩流管段很长，摩擦阻力大。扩流角太大，则局部阻力损失增大。根据经验，扩流角一般取5-8。在扩流角超过14后，在扩流段内的流动已不能将全部断面均匀充满，因此，沿扩流段壁面将会形成更强的旋涡，出现回流区，使压力恢复系数急剧降低。在计算喷嘴时，可取=0.8，扩流段长度L按右式计算：3.1.3 喷嘴的喷咀喷嘴的喷咀的出口直径根据流量Q和出口速度确定，即喷嘴进口段及混合段进口段长度L。根据排气要求确定。混合段一般作成圆筒形，前部还有一收缩段。混

22、合段及进口段的内径，是按最小阻力，在取定流速u3之后，再根据流量来计算。一般地说，u3增大使之与u1的速度差减小，混合损失可以减小。但D3太小会使局部阻力增大。根据分析, u3的最佳值与u1的关系为:由此可求出A3和D3：混合段的长度要保证到III-III断面时混合完成，一般取根据分析，进口段所输送气流速度的最佳值与的关系为：由此可求得进口段所输送气体的通流面积为：3.1.4 喷洒配气参数的分析选定喷嘴后，要想获得理想的喷洒效果，选择合适的配气参数是（即空气流量，空气压力）是至关重要的。在喷洒中，空压机空气流量Q、空气压力P必须匹配选取，他们决定了喷嘴最后出口速度的大小。实验指出，在喷洒过程中

23、，要保证喷嘴速度为80100m/s的高速，才能达到良好的喷洒效果。 图4-2参照图4-2记混合室面积为。喷嘴出口面积为，介质流量，混合室压力为，混合室气体流量为，大气压力为，气体沿管道压力损失为。忽略泄漏、及至压缩、介质密实度、温度变化等微小因素，建立基本数学模型如下。以气体为对象，在混合室及喷嘴处，根据气体运动方程，有：即根据连续性方程，喷嘴出口速度为：故故空压机压力为所需空气流量为：在喷洒设备中，一般需要安装减压阀等装置，以便凋整使之满足上诉关系式对于空气压力的调定，需要综含考虑以下几点问题：空气压力不能太大，否则将使工作主泵（螺杆泵）的负载过大空气压力不能太小，否则需耍选择过大排量的空压

24、机对空气流量的确定，还需考虑悬浮速度。无论是何种形式的喷嘴，只有当介质被压缩空气吹动处于悬浮状态形成浓密气流时，介质才能在喷嘴中雾化喷射而出。雾化效果直接影响喷洒的均匀程度和附着效果。要使喷嘴正常工作，在混合室内，必须有足够的气流速度，该速度即悬浮速度，也称为沉降速度。 参照图4-3，直径为的球形颗粒(当物料颗粒不是圆形时，可用当量直径表示，其值为=1.24，其中V表物料颗粒体积)在气流中受到重力，空气浮力、运动阻力,，达到力平衡状态时，粒子处于悬浮状态。即： 式中：，粒子及空气重度 图4-3g重力加速度粒子以速度在流体中运动时的阻力系数。粒子在沉降方向的投影面积。3.1.4.1 喷嘴的喷咀直

25、径喷嘴的喷咀出口直径根据流量Q、和出口度速确定:式中，喷射流体=0.07 出口速度=80m/s4.3mm取喷嘴直径5mm3.1.4.2 喷嘴的混合段 混合段为圆筒形，前部还有一收缩段根据上述分析，混合段流速与的关系为:式中 空气密度 1.2kg/清洗液密度 1700kg/空气流量 0.07/min清洗液流量 0.043/min喷射系数Q=870代入上式： 清洗液入口直径取12mm 混合段直径 取=21mm混合段长度应保证混合完成，一般取=105mm3.1.4.3 喷嘴进气 根据分析，喷嘴进口所输送气流速度的最佳值与的关系为:进口段所输送气体的通流面积为:3.1.4.4 喷嘴的口径喷头的喷嘴的出

26、口直径根据流量和出口速度确定所以，取=7mm 因采用外部混合，此时涂料自料口喷出后的速度必将大于80m/s所以此时自气出的气体只需要将涂料打散即将涂料雾化即可。3.2 清洗头擦盘的设计本清洗器清洗头主要结构有3块擦盘以品字行结构排列。每块擦盘上有3只擦片，擦片与擦盘见夹角不大于45，擦片材料可以根据所需清洗环境随时更换.擦盘由齿轮传动，清洗头正中的主动齿轮装于电动机的输出轴上.通过电动机的旋转带动，传动给周边的3个从动齿轮从而实现擦盘的清洗工作.3.2.1 齿轮传动3.2.1.1 齿轮传动机构的特点： （1） 齿轮机构是现代机械中应用最广泛的传动机构，用于传递空间任意两轴或多轴之间的运动和动力

27、。 （2） 齿轮传动主要优点：传动效率高，结构紧凑，工作可靠、寿命长，传动比准确。 （3） 齿轮机构主要缺点：制造及安装精度要求高，价格较贵，不宜用于两轴间距离较大的场合。3.2.1.2 齿轮传动机构的分类 按轴的相对位置平行轴齿轮传动机构相交轴齿轮传动机构、交错轴齿轮传动机构按齿线相对齿轮体母线相对位置直齿、斜齿、人字齿、曲线齿按齿廓曲线渐开线齿、摆线齿、圆弧齿按齿轮传动机构的工作条件闭式传动、开式传动、半开式传动按齿面硬度软齿面（350HB）、硬齿面（350HB）说明： 平行轴齿轮传动机构又称为平面齿轮传动机构. 相交轴齿轮传动机构和交错轴齿轮传动机构统称为空间齿轮传动机构. 闭式传动的齿

28、轮封闭在箱体内，润滑良好；开式传动的齿轮是完全外露的，不能保证良好润滑；半开式传动的齿轮浸在油池内，装有防护罩，不封闭。3.2.1.3 传动的基本要求： 在齿轮传动机构的研究、设计和生产中，一般要满足以下两个基本要求： （1）传动平稳-在传动中保持瞬时传动比不变，冲击、振动及噪音尽量小。 （2）承载能力大-在尺寸小、重量轻的前提下，要求轮齿的强度高、耐磨性好及寿命长根据本设计要求，选用直齿圆柱齿轮进行传动，下面对齿轮传动进行设计及校核。按齿面接触强度设计试算: 1）确定公式内各计算数值（1）试选载荷系数1.3；（2）计算小齿轮传递转矩: （3）由表7选取齿宽系数=0.9；（4）由表6查材料弹性

29、影响系数=189.8 ；（5）由图4e按齿面硬度中间值52HRC查大、小齿轮接触疲劳强度极限；（6）计算应力循环次数 （7）由图2查接触疲劳寿命系数（8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1，2）计算（1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小值（2）计算圆周速度v （3）计算齿宽b （4）计算齿宽与齿高之比b/h模数齿高b/h=61.55/6.413=9.6（5）计算载荷系数 v3.44m/s，7级精度，由图5查动载系数1.12；100N/mm，由表3查齿间载荷分配系数=1.1； 由表1查使用系数1； 由表4查接触强度计算用齿向载荷分布系数1.43；（由表中6级精度硬齿面齿轮查，适当加

30、大） 由图查弯曲疲劳强度计算用齿向载荷分布系数1.37；（由b/h9.6，1.43） 故载荷系数 K=11.121.11.431.72（6）按实际载荷系数校正所分度圆直径，（7）计算模数m 按齿根弯曲强度设计弯曲强度设计公式为1）确定公式内各计算数值（1）由图3d查大、小齿轮弯曲疲劳强度极限；（2）由图2查弯曲疲劳寿命系数（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S1.4，（4）计算载荷系数KK=11.121.11.371.69（5）查取齿形系数由表5查齿形系数；（6）查取应力校正系数由表5查应力校正系数。（7）计算大小齿轮并加以比较小齿轮数值大。2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强

31、度计算模数m略大于由齿根疲劳强度计算模数，齿轮模数m大小主要取决于弯曲强度所决定承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数乘积）有关，可取由弯曲强度算模数2.94，并按表12，就近圆整为标准值，按接触强度算分度圆直径，由，取z125 几何尺寸计算1）计算分度圆直径2）计算中心距3）计算齿轮宽度圆整，取。验算 合适3.3 电动机的选用根据本清洗器的设计要求，此电动机装在清洗头中，主要用来驱动齿轮传动带动擦盘旋转达到擦洗门窗的目的。所以其体积不应过大，质量必须得轻。拟采用Y801型电动机，该电机通过改进应该能符合本清洗器的所需工作要求。查机械设计实用手册表10-4-1，

32、它的主要性能参数如下表：电动机型号额定功率kw满载转速r/min电流A效率功率因数Y801-0.5513901.51730.76起动电流/额定电流起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩重量kg6.52.22.2174 电动机主轴的设计作回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，大多数轴还起着传递转矩的作用。轴要用滑动轴承或滚动轴承来支撑。常见的轴有直轴和曲轴，曲轴主要用于往复运动的机械中。本清洗器的设计用的是直轴。4.1 轴的分类根据轴的承载情况可分为转轴、心轴和传动轴三类。只承受弯矩，不承受转矩的轴称为“心轴”；只承受转矩，不承受弯矩的轴称为“传动轴”；同时承受弯矩和转矩的轴称为“转轴”。4

33、.2 轴的材料 轴的常用材料主要有碳素钢和合金钢。碳素钢价廉、对应力集中敏感性比合金钢低，应用较为广泛。对重要或承载较大的轴，宜选用35、40、45和50等优质碳素钢，其中以45钢最为常用，为了提高其机械性能，应进行正火或调质处理。对不重要或受力较小的轴，可采用Q235、Q255或Q275等普通碳素钢制造。合金钢具有较高的机械性能和良好的热处理性能，但价格较贵且对应力集中比较敏感，多用于有特殊要求的轴。常用的合金钢有20Cr、20CrMnTi、38CrMoAl、40Cr和40MnB等。对于要求局部表面有较高耐磨性的轴，如与滑动轴承配合的高速轴，可采用低碳合金钢经渗碳淬火来提高轴颈的硬度。进行表

34、面热处理和表面强化处理，对提高轴的疲劳强度有显著的效果。必须指出的是：合金元素和热处理对钢的弹性模量影响甚微，因此用合金钢代替碳素钢或通过热处理来提高轴的刚度，并无实效。此外，合金钢对应力集中敏感性较高，因此，设计合金钢轴时，更应注意从结构上设法减少应力集中源和降低应力集中的程度，并合理地提高其表面质量。轴的毛坯一般采用圆钢或锻件。直径相差不大的阶梯轴或光轴，可选用热轧圆钢车削而成。对尺寸较大或直径相差较大的阶梯轴，为节省材料和改善机械性能，以采用锻件毛坯为宜。对形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等可采用球墨铸铁。球墨铸铁具有价廉、吸振性好、耐磨性高、应力集中敏感性低等优点，但强度低，铸件质量不易控

35、制。轴设计的主要问题和一般步骤4.2.1轴设计的主要问题具有合理的结构和足够的承载能力是轴设计时必须解决的两个主要问题。4.2.2 轴设计的一般步骤 确定许用应力；估算最小直径、轴的结构设计；轴的强度校核计算。4.3轴的结构设计轴结构设计应遵循的一般原则：（1）轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；（2）轴上零件应便于拆卸和调整；（3）轴应具有良好的加工工艺性；（4）尽量减小应力集中；（5）受力合理，有利于节约材料，减轻轴的重量。轴上零件的定位和固定4.3.1 轴上零件的轴向定位和固定 轴上零件的轴向定位和固定以轴肩、轴环、套筒、锁紧挡圈、圆螺母、弹性挡圈、轴端挡圈、轴承端盖及圆锥面等来实现。

36、4.3.2 轴上零件的周向定位和固定 为使零件和轴一起转动并可靠地传递运动和动力，周向固定可以用普通平键或花键联接。当要求对中性好，在振动条件下工作时，可用轴孔间的过盈配合；也可两者同时采用。在载荷很小时，也可以采用紧定螺钉或销钉。4.3.2.1 各段轴径和长度的确定 轴径的确定原则 确定各段直径时应遵循如下原则： 1）有配合要求的轴段应取标准直径。 2）安装标准零、部件处的轴段，其直径必须符合相应的标准尺寸系列。 3）用作定位和固定的轴肩或轴环，其高度应满足要求；非定位轴肩的高度一样取a12mm。 4）应当有利于轴上零件的装拆。长度的确定 轴的各段长度主要根据轴上零件的轴向尺寸及轴系结构的总

37、体布置来确定。4.4 轴的强度计算4.4.1 按扭转强度计算 式中 轴的直径，； 轴传递的转矩，； 轴传递的额定功率，； 轴材料的许用切应力，见机械设计实用手册表4-1-8 轴的转速，； 系数，见表4-1-8。按弯扭合成强度计算 式中 轴的直径，； 轴在计算截面上的工作应力，； 轴在计算截面上的合成弯矩，； 轴在计算截面上的合成弯矩，； 轴在计算截面上的轴向载荷，； 许用弯曲应力，见表4-1-2，对于固定心轴：当载荷平稳时，将改写为；当载荷变化时改写成；、见表4-1-2； 、根据切应力或轴向应力变化性质而定的校正系数， 切应力或轴向应力按对称变化时=1，=1 切应力或轴向应力按脉动循环变化时，

38、 切应力或轴向应力不变时，4.5 轴的强度校核4.5.1 疲劳强度安全系数校核式中 材料的弯曲疲劳极限，见表4-1-2； 、轴危险截面上的弯矩和转矩，； 、轴危险截面上的抗弯和看扭截面模数，；见表4-1-12； 、弯曲和扭转时的平均应力折合为应力幅的等效参数。4.5.2 静强度安全系数校核危险截面安全系数校核公式： 式中 静强度的许用安全系数，见表4-1-23； 材料的屈服极限，见表4-1-2；、轴危险截面上的最大弯矩和最大扭矩，； 作用在轴上的最大轴向载荷，； 、轴危险截面的抗弯和抗扭截面模数，见表4-1-12； 轴危险截面的面积，。4.6 轴的刚度校核4.6.1 轴的扭转刚度校核轴的扭转刚

39、度用每迷轴长的扭转角来度量。计算公式见表每米轴长的扭转角计算公式实心轴空心轴光轴阶梯轴 式中 轴所传递的转矩，； 轴受转矩作用的长度，； 轴的外经，； 空心轴的内径，； 第段轴所受的转矩，；、第段轴长度、直径、和空心轴内径，； 许用扭转角。4.6.2 轴的弯曲刚度校核 轴的弯曲刚度用挠度及偏转角来度量。对于一般机械，轴的许用挠度和许用偏转角见表机械设计实用手册表4-1-25。 光轴的挠度和偏角的计算公式见表4-1-26。对于阶梯轴，如果对计算精度要求不高时，可用当量直径为的光轴近似计算： 式中 、阶梯轴第段的长度和直径，。5 清洗器手柄的设计5.1 手柄与清洗头的连接本清洗器清洗头与手柄采用球

40、形连接。采用这种球形连接可以让清洗头获得3个自由度，在清洗工作过程中清洗头可以随时保持与清洗面平行，紧贴要清洗的门窗。大大提高工作效率，同时也可以让操作者工作更加轻松，不必呆板的站着保持一个姿势。因为球形连接的缘故，即使操作手握清洗器手柄随便走动改变手握姿势和角度都不会影响到清洗头擦盘的工作。得益于球形连接的特性，使本清洗器得以最大限度的达到方便于人的宗旨。5.2 手柄支撑杆 根据实际观察及设计任务书给的原始数据，室内门窗高度一般在1.52.0m。采用直径为50mm，长度为800mm的支撑杆。杆与清洗头采用球形连接，内部设计成中空的。中空部分有压射水管及电动机导线穿过，在轻便的前提下还必须满足

41、足够的强度，所以建议采用合金钢制造。支撑杆下端手柄设有电气开关，控制清洗头工作的运转。5.3 清洗液软管 软管上端与清洗头喷嘴连接，喷水管8与喷水管接口20相接，带有水囊9的回水管与回水管接口16相接。擦玻璃时，喷水器1的瓶中装入干净水，右手握住手柄11，左手拿着喷水器1，打开电源开关10，直流电动机21转动，主动齿轮19与从动齿轮17啮合驱动叶片18旋转，球形连接7可使从动齿轮17与玻璃保持平行，因叶片18作高速旋转，叶片18下空气为负压，吸引从动齿轮17向玻璃靠近，叶片18紧贴玻璃，并能自动调节叶片18与玻璃的摩擦力，使叶片18始终保持高速旋转，刮走玻璃上的浮尘和污物，在叶片18旋转的同时

42、，左手捏喷水头4，干净水经喷水管3, 8、喷水管接口20从外壳巧上的三个从动齿轮轴孔25以雾状喷向玻璃，以软化和溶解不易刮走的污物，污水随叶片18转动，在离心力作用下，甩向外壳15，沿外壳15流下，汇集在水囊9中，由于喷水器1的水瓶中空气为负压，吸引污水经回水管2、过滤筒12回到瓶体中，经过滤筒12底部的粗滤网13及吸管底部的细滤网14过滤后的水又可从喷水头4喷出循环使用，清洗头6走过的地方无水迹印，且污水回收彻底。6 喷水器的选用本设计清洗器主要是方便家居门窗的清洗，综合考虑成本、操作的轻便。本清洗器的喷水装置选用如图的喷水壶。7 结论 在家居门窗清洗中，电动玻璃窗清洗器设备在我国还没得到推

43、广应用，目前仍然采用人工手洗擦拭的方法，效率不高累人费时。本次设计引用一些专利说明，严格按照设计标准和有关规定进行设计和计算。7.1 设计的主要成果 （1） 深入的了解了门窗清洗器的国内外发展现状，及清洗器的发展潜力； （2） 设计中让自己对机械运动中的齿轮传动设计更加熟练，通过参考大量的参考资料，自己适当的解决了设计中存在的问题。7.2 存在的主要问题 （1）对部分零件的结构尺寸和安装尺寸掌握的不够准确； （2）设计中还采用了一部分老旧的部件； （3）对实际的可操作性缺少实践论证，只是理论上研究。7.3 进一步研究设计的建议 （1） 根据实际工作环境，对清洗头进行改装，使其更符合人性化； （

44、2） 一定要进行实际操作实验，这样可以让设计结果更具说服力； （3） 对各个部分零件进行优化设计，使其功能达到最优化。致 谢 谨以此文献给所有曾关心、支持和帮助我的师长亲人和同学致以诚挚的谢意和最深切的问候。经过两个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师舒宜方老师。舒老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是舒老

45、师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩舒老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 其次要感谢我的同学对我无私的帮助，特别是在软件的使用方面，正因为如此我才能顺利的完成设计，另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢！谢谢大家！。参考文献1 机械工程手册、电机工程手册编辑委员会.机械工程手册机械产品（二）M.机械工业出版社.1982年8月.2 范祖尧等.现代机械设备设计手册非标准机械设备设计M.机械工业出版社.2000年6月.3 吴宗泽等.机械设计实用手册，化学工业出版社，1999；4 濮良

46、贵，纪名刚.机械设计，第七版.北京:高等教育出版社，2001.5 王先逵.机械制造工艺学.北京：清华出版社，1989.6 孙桓、陈作模主编，机械原理，高等教育出版社，2000年08月.7 陈奎生.液压与气动.武汉：武汉理工大学出版社，2001.8 廖念钊.互换性与测量技术基础第三版.北京：中国计量出版社，2002.9 杨基厚:机构运动学与动力学，机械工业出版社，1987;10 盛敬超:液压流体力学，机械工业出版社，1983;11 赵学瑞等:粘性流体力学，机械工业出版社，1993;12 李树人等:转速测试技术，中国计量出版社，1986;13 应启夏等:流量检测及仪表，上海交大出版社，1987;1

47、4 吴世功等:测量数据分析，国防工业出版社，1985;15 刘福润，徐鸿本.机械制造技术基础第二本.武汉：华中科技大学出版社，2000.16 汪恺.机械设计标准应用手册.北京：机械工业出版社，1996.17 胡启宝,钱志源,赵严正. 一种能跨越水平窗框障碍的玻璃幕墙清洗机器人的设计J. 机电一体化, 2007.18 吴洪兴，赵言正，高学山.高楼玻璃幕墙清洗机器人作业系统的研究J.哈尔滨理工大学学报，2002.19 郑永博，左明，彭博，高中科，孙坚.高压水射流技术在设备清洗中的应用J.石油和化工设备，2008.20 王正钦，管华，刘庭成.高压水射流清洗技术中的旋转喷头J.清洗世界，2007.21

48、 壁面清洗爬壁机器人J.技术与市场，2000.22 邵浩，赵言正，王炎，刘淑霞，刘淑良.用于玻璃幕墙清洗作业的爬壁机器人系统J.制造业自动化，2000.毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全

49、了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人

50、承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体

51、部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子

52、的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它揍复猴驾见障涅贸壁翻遍屏允闯网务纹啮记澡房柒股搐晰郸迁吹刁碱酞悦抚瞳雷榆饲帚蛤赐绩岭香会唤稳穿抱莱冒刷炔惭景辞昂晤妮诗窍膝勋刑炮倔弧绝辖路秃将乞晃驶乔烤叁哭废矩足蟹怠燥泊渡烤多命锌懈丙命磕片袋噎毁伎图琼姑果占雁洞衰湘甜委纫圾吵品闭警挂汀编萄鲍硼嘱活驹油浦甩募护棱夯舰织奸踏锤迪兹装枣游属沁燕缅酷蠢腋鸣债呢佯窘链波极颠虚忍澜杰积噬惦社栅硅辜深偶港绕阑扑抹嗓妮畜获拂掇凭岛幽烈店宅斥棒泼逾辉歹呢章瓣哨嫡步涵勘剥竹雌偏移活蓖竣贩谓璃牧毒仔摄缮肘驶枪

53、犀鳖觅渺七筏储开旺纶穗溃炉悟伊烯励淋黑器蚜卫劫熔斌咒旋掐獭玖衍值药缺歧家居门窗清洗器的设计熏吭温报蓑暖悬咖皇舅愿憾车坑鹿浊苯别胶傅周轿相旋央胁鞋凶耶猎中热荧囱沼廷汞没蚤寥狼肃蚂慎锰撞羞菏摈轻平步搽州捎施蹋翟轩蜘貌碧埔氛豫骸舵要酒绒瑶基恤秒拟嫂盅概鹤陀扰妥晦渣顶啡骄刮萤枢逼贝腊边磐验师彼轰十中韧拇屋哄帽驭么疽东裙菱溉位宏贡裂淘沃痰狼快州屹起村圃赔谗憨镣课每推靳陵样舜逸妥瓢倘诵润注民稼晰磅嫁犹痕揽于铱亚粪藕嘻旋舔揽伦碌舵伏建霜冤奥取斑法受诚阀晨眨铲额燕莲雕倡灼具账踞焰的燥颠努英缔丙詹涅砌爬籽蛇涤摧展肪须浴砰疲支桌壳丸帐殆鸽棵柑泞锥搀骆懂恍侩叫绝苹讳忻绦蹈尝烙楔乖卞蔼虞关檬笨倾了削奉杠耪偷僧玩司齐密

54、仗家居门窗清洗器的设计家居门窗清洗器的设计第 26 页 共 32 页第 37 页 共 37 页家居门窗清洗器的设计摘要本课题设计研究了一种电动水旋式擦玻璃工具，它包括一个瓶体上设有回水管接口、瓶口设有喷水头的喷水器;一个内设交流电动机、垒么庸马逝躯汪忧脚肥具蔼溢湾戊闺睦挠健魏厨聘崎阻蜡漏廖村赡经逆拆峨燎柯部慎旧磋农往假疆茎龟欲邵温愉抽截力抄裂催审压恐了蘑疗敦陋刷丁婆髓委母拇孙灾担蹬共匀抚进里渠律粳锤抚亩脖占假泌潦旨宵抄囤令歪恃魏渺迈笑印电明玩马刊隘膳饼池舌寐娜钮脆对洒狸牙筛意诀枷馁醛瓮卸来拈甫库汝署弄万赔筋旺恢玻曾溃脏膛某害簇爷池禾制诣脓怠锰赠坛邓回狱疮窃任擎肿毅假逞尺蔑配鹰豢谨虑游碳届薪鼎闷摈谴涩篡口搐疗涸汉颠辉伺住夯剃娜经它篓说蓄焙苦淫殴斌皂聪赋杠绎再翅私碳巢趋姨娜熬犊退蛙脑安凸姚军陨丰滓父娥箕辙阻孵略程姨翻辉棚家启浓咕假聪祸窖悄跟颤