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原文传递新型纯电动小型清扫车的设计

论文题名：	新型纯电动小型清扫车的设计
关键词：	电动清扫车;结构设计;行驶速度;盘刷转速;模糊控制;清扫性能
摘要：	在经济与科技迅速发展的当前社会，人们对生活环境越来越关注，因此广场、校园、小区等公共区域的环保任务也越来越重，然而对于此类公共区域的保洁工作还主要停留在以人力清扫为主的工作模式，比起国外一些发达国家的全面机械化的工作模式而言还是十分落后的。小型纯电动清扫车作为国际市场上一种主流的清扫设备，在中国市场上也有着良好的发展前景，然而我国小型清扫车在功能实现上、制造工艺及成本上都有着严重的不足，因此对国内清扫车的研究需要有新的突破。　　本文针对国内清扫车清扫方式传统化、清扫效率低的固有缺陷，对现有清扫车的清扫装置的结构进行了改进型设计。本文的研究对国内清扫车的发展具有重要的意义。具体的工作内容如下：　　首先，概述了国内清扫车的基本构成、工作原理以及分类状况，并且给出了清扫车的清扫能力与清扫效率理论公式，然后根据理论参数分析了清扫车的行驶速度，盘刷转速及倾斜角度，刷毛材质以及风机的风量对清扫车的清扫效率及清扫能力的影响。并最终得出提高国内清扫车的清扫性能的解决方法，为下文清扫车结构的改进型设计以及盘刷转速的控制，提供了理论基础。　　其次，为了提高原有清扫车的清扫性能，在现有清扫装置结构的基础上提出并设计了一种能够清扫路牙，公共长椅底部垃圾的第三扫刷结构，并根据扫刷的实际功能要求以及工业机器人的设计规则，设计了三种符合理论要求的扫刷结构。根据所选车型的具体参数及工作地点的具体状况，确定扫刷的各个杆长以及各个关节的转角范围，之后在Pro/E中建立扫刷与清扫车的三维模型，并且给出第三扫刷在不工作状态以及清扫路牙、长椅底部的时候所处的姿态。　　然后，对选定好的第三扫刷进行了运动学分析，并求解出了扫刷末端点的工作空间，最后求出了扫刷的雅克比矩阵。首先基于D-H矩阵建立了扫刷的运动学模型并进行了求解，通过MATLAB编程绘制了扫刷末端点的位移曲线，然后在ADAMS中以相同的运动规律绘制出扫刷的仿真运动曲线，对比两个曲线从而验证了理论分析的正确性。其次，采用蒙特卡洛原理求解出了扫刷末端参考点的工作空间，并在MATLAB中绘制出扫刷的运动空间散点图。再利用矢量叉积法求解出扫刷的雅克比矩阵，进一步分析了扫刷各个杆件之间的瞬时速度传递关系，最后再借助于ADAMS进行了仿真。　　接下来，对扫刷进行动力学分析，并求出各个关节的最大转矩，以此作为标准选取各个关节所需要的驱动电机以及减速器。首先，运用第二类拉格朗日方程求出扫刷的动力学方程，并在MATLAB求出扫刷各个关节在匀速状态下得出的力矩曲线，然后将Pro/E中建立的扫刷模型导入到ADAMS中进行扫刷的动力学方程，设定与MATLAB同样的运动参数绘制出扫刷各个关节的力矩曲线，对比两个曲线以此来验证理论分析的正确性。最后以扫刷各关节在最大加速度下匀加速运动进行仿真，得到各关节力矩的极值，并且选定相应的驱动电机以及减速器。　　最后，通过MATLAB的fuzzy模块建立清扫车的行驶速度与盘刷转速的模糊控制系统，对清扫车在不同行驶速度下的盘刷转速进行了模糊控制。首先，用模糊控制系统建立出理想盘刷转速的模糊控制器，并求出在不同行驶车速下的盘刷理想转速；最后根据实际转速与理想转速之间可能存在的偏差，再次使用模糊控制理论来调节盘刷的转速。
作者：	朱琳佶
专业：	机械设计及理论
导师：	尹小琴
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文