多功能地面清洁器的研发与设计

摘 要：随着生活节奏的加快和品质的提高，人们对地面清洁工具的效能要求也日益增长。吸尘器、旋转拖等新兴工具又普遍存在价格偏高、效率低等不足。本文拟以机械原理和控制原理为理论基础研制一款集吸尘、扫地、垃圾分类为一体的半自动化、多功能、环保经济的小型便携式地面清洁器。

关键词：地面清洁器 多功能 环保经济 小型便携 产品设计

中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0075-01

1 研究背景

人们对地面清洁工具的效能要求日益增长，然而现有产品仍存在功能单一、效果差等技术缺陷。国内该领域亦有较大发展空间，如专利号、等采用电机驱动滚刷，虽清扫效果有所提高，但功能较为单一且体积较大，未能实现吸尘与清扫一体化构造。

2 产品的创新设计

2.1 产品设计图（如图1图2）

2.2 产品的设计原理及创新点

本产品基于机械构造与电学控制原理，实现机电一体化。外观上，结构紧凑且使用方便。性能上，集吸尘、扫地、垃圾分类等多功能为一体，弥补了现有产品耗能大、效率低、对粘性固、液垃圾无法清理的缺点，实现了器具多功能、环保经济、小型便携的需求。

2.3 传动装置设计

2.3.1 传动装置相关参数确定

产品采用二级圆柱齿轮减速器设计，清洁装置转动轴所需电动机的额定功率为0.75 kw。v带传动的电动机转速可选范围为：。综合电动机和传动装置的尺寸、重量、带传动和减速器的传动比，选择电动机型号。传动装置的总传动比，取v带传动比为，则减速器的传动比，高速级齿轮传动比，低速级齿轮传动比。由上列参数计算各轴输入功率分别为0.71 kW、0.69 kW、0.66 kW、0.63 kW及各轴的转速分别为2825 r/min、1130 r/min、245 r/min、75 r/min。

根据，得各轴的输入转矩 N·m，T1=5.83 N·m， N·m， N·m。同时，由，，可确定从动轮直径，基准长度，中心距a=520mm。主动轮上的包角，参数适合。根据可确定v带数为1根，且为A型。

2.3.2 减速器齿轮相关参数的确定

考虑在动力传动的安全可靠性，传动设计齿轮采用软齿面。根据齿面接触疲劳强度d≥，齿根弯曲疲劳强度m≥可确定高速级啮合齿轮参数：，，，，，，，；低速级啮合齿轮参数：，，，，，，，。

2.4 吸尘装置的设计

本产品吸尘装置孔距，圆孔，厚度。本产品吸尘装置通过活动支架与车身连接，设计较简洁，工作平稳。内设灰尘收集箱，防止对装置内部的污染和损害。并可通过活动支架调节吸尘角度。

2.5 传送装置的设计

传送带连接清洁毛刷与垃圾收集箱，将垃圾输送到收集箱内。传送装置与水平面呈角，以达到低处传送垃圾到高处的效果。并在表面设有纹路，增加摩擦系数，以防打滑。已知参数：，中心距。防止垃圾在传送带上打滑现象，则

，即。其它设计参数：带长，轴转速75 r/min。

3 整体构造及材料的选择

3.1 车身参数设计

车身设计上，基于美观性及材料资源最优配置考虑，上部分为类三角形状的盖，长，宽，高，倒圆，轮廓倾角。下部分为类长方体，长，宽，高，倒圆。前后轮均为。

3.2 材料选择

产品在设计时预期使用寿命为8年（每日按4小时计），清洁转轴的转速。根据零件强度、刚度、稳定性的要求，本产品在材料的选择上做了慎重考虑。主要以（调质）、钢（调质）、塑料、（调质）、合成橡胶和胶绵等材质为主。

参考文献

[1]闻邦春.机械设计手册[M].5版.北京：机械工业出版社，2010.

[2]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].8版.北京：高等教育出版社，2006.