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玻璃清潔機(jī)器人的研發(fā)-擦洗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要本課題設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)玻璃清潔機(jī)器人的擦洗機(jī)構(gòu)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過(guò)對(duì)市面上各種擦洗機(jī)構(gòu)對(duì)比和分析,本課題提出采用滾筒擦洗擦洗機(jī)構(gòu)的方案。對(duì)玻璃清潔機(jī)器人擦洗機(jī)構(gòu)的減速裝置分析,確定擦洗機(jī)構(gòu)為滾筒,并確定葉輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)。設(shè)計(jì)擦洗機(jī)構(gòu),畫(huà)出它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,并確定擦洗機(jī)構(gòu)的工作流程,對(duì)低速軸進(jìn)行有限元分析,選取合適的軸承和聯(lián)軸器,對(duì)擦洗機(jī)構(gòu)的減速裝置的高速軸和低速軸進(jìn)行力學(xué)分析,設(shè)計(jì)合適的軸。最后用三維軟件Solidwork繪制零件圖和裝配圖,用AutoCAD修改裝配圖和零件圖的細(xì)節(jié)。關(guān)鍵詞:擦洗機(jī)構(gòu);力學(xué)分析;有限元ResearchanddevelopmentofglasscleaningrobotdesignofscrubbingmechanismSummaryThetaskofthisprojectistodesignthescrubbingmechanismandthemovingmechanismoftheglasscleaningrobot.Throughthecomparisonandanalysisofvariousscrubbingmechanismsonthemarket,inthispaper,theschemeofdrumscrubbingmechanismisproposed.Throughtheanalysisofthedecelerationdeviceofthescrubbingmechanismoftheglasscleaningrobot,itisdeterminedthatthescrubbingmechanismisarollerandthemodeloftheimpellerdrivenmotorisdetermined.Designthescrubbingmechanism,drawitsstructurediagram,determinetheworkingprocessofthescrubbingmechanism,carryoutthefiniteelementanalysisonthelow-speedshaft,selecttheappropriatebearingandcoupling,carryoutthemechanicalanalysisonthehigh-speedshaftandlow-speedshaftofthereductiondeviceofthescrubbingmechanism,anddesigntheappropriateshaft.Atlast,the3DsoftwareSOLIDWORKisusedtodrawpartdrawingandassemblydrawing,andAutoCADisusedtomodifythedetailsofassemblydrawingandpartdrawing.Keywords:scrubbingmechanism;mechanicalanalysis;finiteelementanalysis目錄1前言 前言1.1玻璃清潔機(jī)器人的現(xiàn)狀我國(guó)國(guó)內(nèi)和國(guó)外科技發(fā)展相對(duì)有一定差距,國(guó)外的玻璃清潔機(jī)器人技術(shù)發(fā)展較快,但隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,我國(guó)的玻璃清潔機(jī)器人技術(shù)正在追趕國(guó)外的技術(shù)。1.1.1國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)的清潔機(jī)器人的研究相較于國(guó)外起步要慢一些,國(guó)內(nèi)的玻璃清潔機(jī)器人不僅價(jià)格昂貴,而且性能相較于國(guó)外要差一些,其主要的核心技術(shù)大多引自國(guó)外,但近幾年國(guó)內(nèi)對(duì)玻璃清潔機(jī)器人的研發(fā)也取得一定成果。最近幾年中國(guó)的一些理工工業(yè)大學(xué)也在致力研究設(shè)計(jì)新一代的玻璃清潔機(jī)器人。這幾年國(guó)內(nèi)的玻璃清潔機(jī)器人發(fā)展得較快,對(duì)技術(shù)的創(chuàng)新也是國(guó)內(nèi)外有目共睹的,但依舊是缺乏核心技術(shù),國(guó)內(nèi)的清潔機(jī)器人對(duì)一些較難清洗的環(huán)境部位就顯得很吃力,我國(guó)現(xiàn)在主要致力于以利用靜態(tài)圖像的分析評(píng)估以及終端特殊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為主,因此國(guó)內(nèi)玻璃清潔機(jī)器人在功能和使用上還有很大的發(fā)展空間[1]。國(guó)內(nèi)有較為出名的玻璃清潔機(jī)器人制作企業(yè)科沃斯在玻璃清潔機(jī)器人方面具有顯著成就。如圖1.1為W836擦窗8系機(jī)器人,該機(jī)器由于采用高質(zhì)量材料制作,所以其電機(jī)磨損大幅降低,工作壽命更長(zhǎng),清潔效果好,可以實(shí)現(xiàn)智能靈敏感應(yīng),智能斷電。如圖1.2為W83S機(jī)器人,該機(jī)器成本低價(jià)格低,適用于絕大多數(shù)家庭,該機(jī)器人擁有四重循環(huán)擦洗功能,擦洗表面灰塵,刮走污水和頑固污漬,再次走污水和頑固斑點(diǎn),最后擦干水漬。圖1.1W836玻璃清潔機(jī)器人圖1.2W83S玻璃清潔機(jī)器人1.1.2國(guó)外現(xiàn)狀清潔機(jī)器人最早是在國(guó)外發(fā)展,在上個(gè)世紀(jì)時(shí)的日本開(kāi)始研究玻璃壁面清潔機(jī)器人,然后歐美國(guó)家才開(kāi)始進(jìn)行玻璃壁面清潔機(jī)器人的研究。國(guó)外對(duì)玻璃清潔機(jī)器人的研發(fā)的進(jìn)展相對(duì)國(guó)內(nèi)較快,并且已經(jīng)研究出了相對(duì)成熟技術(shù)。早在上個(gè)世紀(jì)80年代,Walker壁面移動(dòng)機(jī)器人被日本公司化工機(jī)械技術(shù)服務(wù)株式會(huì)社成功研發(fā)。如圖1.3所示,其中1為機(jī)器人外殼,2為該機(jī)器人的4個(gè)吸盤(pán),11為機(jī)器人側(cè)面外殼,12為機(jī)器人底座。為這種機(jī)器人的工作原理是通過(guò)利用真空泵排出空氣形成真空狀態(tài),真空形成負(fù)壓吸附來(lái)實(shí)現(xiàn)吸附,行走機(jī)構(gòu)滾輪和行走皮帶彼此配合的驅(qū)動(dòng)方式。滾子和皮帶彼此接觸隔離了空氣從而形成了一個(gè)真空腔體。行走機(jī)構(gòu)滾輪加上行走皮帶的驅(qū)動(dòng)方式讓它平穩(wěn)的吸附移動(dòng)。滾子及輪帶將構(gòu)成完真空的腔體。但是其存在一個(gè)頗嚴(yán)重的缺陷,每當(dāng)玻璃平面存在小小的間隙的時(shí)候,它的真空吸附便難以維系。圖1.3吸附式玻璃清潔機(jī)器人1982年日本纜車(chē)公司BISOH公司開(kāi)始研發(fā)縱向升降幕墻清洗機(jī)器人,到了1987年研發(fā)了橫向移動(dòng)玻璃清潔機(jī)器人,1996年成功把全自動(dòng)玻璃清潔機(jī)器人進(jìn)行了商品化[2]。1986年名為SKYWASHER玻璃清潔機(jī)器人被美國(guó)的國(guó)際機(jī)器人公司研發(fā)成功了,字母L型的整體框架結(jié)構(gòu)是其特殊的外型,并且該機(jī)器人通過(guò)安裝了多個(gè)位于框架上的真空吸盤(pán)吸附玻璃,機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng),并且該機(jī)器人可以通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)跨越具有一定高度的障礙物,與此同時(shí)它也可以配置清潔液和清潔布。之后在1990年,俄羅斯的機(jī)械科學(xué)研究院也開(kāi)發(fā)了擁有獨(dú)立吸盤(pán)壁面移動(dòng)功能的機(jī)器人。2003年日本研發(fā)出來(lái)面向家用的小型玻璃清潔機(jī)器人。之后隨著日本瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng),專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一款玻璃清潔機(jī)器人,如圖1.4所示。這種小型玻璃清潔機(jī)器人的吸附方式是運(yùn)用真空吸附原理來(lái)實(shí)現(xiàn),它包含真空泵和吸盤(pán)兩個(gè)結(jié)構(gòu),驅(qū)動(dòng)方式是利用小型減速器帶動(dòng)滾輪來(lái)實(shí)現(xiàn)行走,這種機(jī)器人新增了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),可以在玻璃邊角90度換向,玻璃清潔機(jī)器人的效率比以往提高了許多。該機(jī)器人造型上保持了日本的一貫作風(fēng),及其簡(jiǎn)單。由于日本的高智能機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用,這款機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)擦窗完成,回到起點(diǎn)的功能。圖1.4日本玻璃清潔機(jī)器人同樣位于韓國(guó)的ILSHIMGLOBAL公司與浦項(xiàng)智慧機(jī)器人研究所也共同研發(fā)了名為Windoro的自動(dòng)玻璃清潔機(jī)器人。并且隨著科技的發(fā)展,韓國(guó)也開(kāi)始瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)設(shè)計(jì)一款機(jī)器人,如圖1.5所示。圖1.5韓國(guó)自動(dòng)玻璃清潔機(jī)器人1.2玻璃清潔機(jī)器人的分類(lèi)市面上多種多樣玻璃清潔機(jī)器都有著相同的特點(diǎn),通過(guò)這些特點(diǎn)可以把玻璃清潔機(jī)器人分成不同的類(lèi)型。1.2.1按吸附方式分類(lèi)現(xiàn)在市面上的絕大部分常用的吸附可大致分為這幾種,負(fù)壓吸附、磁鐵吸附和推力吸附,另外還有膠吸附,壁虎吸附等等。磁吸附又分為電磁鐵和永久磁鐵。永磁吸附的優(yōu)點(diǎn)是不用外加能量就能吸附,小小的體型就可以吸住大塊的磁性物體,使用和安裝都很方便,但缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn),其不能改變磁力強(qiáng)度,一般需要進(jìn)行多次嚴(yán)格的測(cè)試才能運(yùn)用到實(shí)際生活中;電磁吸附的優(yōu)點(diǎn)在于易實(shí)現(xiàn)機(jī)器人主體與壁面的離合,吸附力強(qiáng)且移動(dòng)快,缺點(diǎn)則是需外部施加能量,電磁鐵重量大,因此機(jī)器人笨重。真空吸附優(yōu)點(diǎn)是突破了對(duì)玻璃厚度的限制,使它不用像磁鐵吸附那么繁重,但是它的吸附原理也在某程度限制了它的研發(fā),其機(jī)構(gòu)較其它機(jī)器人復(fù)雜很多,設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間金錢(qián)成本也很高。真空吸附按吸盤(pán)個(gè)數(shù)又分為單吸盤(pán)和多吸盤(pán)兩種,其中單吸盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是允許有一定的泄露量,允許壁面有凹凸,缺點(diǎn)吸盤(pán)的泄露量如果超過(guò)極限,本體將會(huì)失去吸附能力;多吸盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是吸盤(pán)尺寸小,易于實(shí)現(xiàn)輕量化,機(jī)器人更加靈活。推力吸附由于履帶輪的材質(zhì)為柔軟硅膠材質(zhì)的,可以有效防止打滑,因而對(duì)壁面要求低,不存在泄露問(wèn)題,但履帶輪前進(jìn)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)在于轉(zhuǎn)彎速度慢和靈活性差,影響工作效率,并且風(fēng)機(jī)噪聲很大,機(jī)器人重量大,體積笨重,效率低。磁吸附有幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn),其一是磁吸附對(duì)壁面的平整程度要求不高,而且磁吸附清潔機(jī)器人的有效載荷遠(yuǎn)超推力吸附機(jī)器人和真空吸附機(jī)器人,而且不會(huì)出現(xiàn)在作業(yè)過(guò)程中真空漏氣的問(wèn)題[3]。1.2.2按行走方式分類(lèi)按清潔機(jī)器人的行走方式分類(lèi),主要包括分為這4種,分別是輪式移動(dòng)方式、履帶式移動(dòng)方式、框架式移動(dòng)方式、腳步式移動(dòng)方式。最常用的就是輪胎行走的方式,現(xiàn)在市面上絕大部分都是采用負(fù)壓加上輪子驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu),樓頂安全保護(hù)裝置的移動(dòng)方式則是它們當(dāng)中最安全的。4種行走方式各有優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)。輪式移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于控制簡(jiǎn)單,移動(dòng)速度快且轉(zhuǎn)彎靈活,機(jī)動(dòng)性要求較為低,缺點(diǎn)在于輪子與壁面為線接觸,因此摩擦阻力偏小。履帶式移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于其與壁面接觸面積較大,可以適應(yīng)各種的復(fù)雜行走面,缺點(diǎn)在于履帶結(jié)構(gòu)尺寸大且轉(zhuǎn)彎緩慢,其機(jī)動(dòng)性差??蚣苁揭苿?dòng)和腳步式移動(dòng)移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)一樣在于越障能力較好,缺點(diǎn)都是在于速度緩慢且控制復(fù)雜[4]。通過(guò)四種行走方式的對(duì)比,考慮多方面的影響,如:設(shè)計(jì)研發(fā)的時(shí)間和經(jīng)費(fèi),機(jī)器人能否保證安全進(jìn)行清洗工作,機(jī)器人是否會(huì)發(fā)生斷電情況,并且發(fā)生斷電時(shí)是否會(huì)造成機(jī)器人本身的完全損壞,是否會(huì)造成機(jī)器人高空墜落的情況。所以本課題決定采用安全保護(hù)系統(tǒng)的移動(dòng)方式。1.3研究目的與意義隨著國(guó)家的不斷發(fā)展,人們對(duì)于生活水平要求也開(kāi)始不斷提高,不少商家從歐美市場(chǎng)引入那些銷(xiāo)售良好的玻璃清潔機(jī)器人,并且隨著國(guó)內(nèi)高樓大廈的修建被不斷的應(yīng)用于高樓玻璃清潔,玻璃清潔機(jī)器人將隨著科技的不斷發(fā)展成為智能家居的一種,像其他智能家居一樣在每個(gè)家庭日常生活必不可少。隨著4G網(wǎng)發(fā)展及5G網(wǎng)的來(lái)臨,玻璃清潔機(jī)器人逐漸由普通的清潔機(jī)器人過(guò)度為智能家用電器的一種。和其他智能家居一樣,玻璃清潔機(jī)器人以簡(jiǎn)潔現(xiàn)代風(fēng)格的造型,外型精致而且以實(shí)用為主。面對(duì)越來(lái)越高的建筑高度,玻璃清潔機(jī)器人將逐步取代人工清潔。但是我國(guó)現(xiàn)有建筑中的幕墻大多以分隔結(jié)構(gòu)為主,在機(jī)器人移動(dòng)過(guò)程中,難以翻越樓層中間的分隔帶,因此往往需要人工調(diào)整,增加了操作人員的負(fù)擔(dān),并且在調(diào)整過(guò)程中純真較大的安全隱患。當(dāng)前由于科學(xué)技術(shù)的限制,市場(chǎng)上的玻璃清潔機(jī)器人盡管能夠?qū)ΣA粔M(jìn)行自動(dòng)清洗的,但其本身存在較多缺陷,如生產(chǎn)銷(xiāo)售成本高,同人工相比實(shí)用性較差和清洗效果差,玻璃清潔機(jī)器人并沒(méi)有得到人們的廣泛推廣及應(yīng)用[5]。面對(duì)著我國(guó)國(guó)內(nèi)的巨大玻璃清潔機(jī)器人的市場(chǎng),我們決定設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)潔的玻璃清潔機(jī)器人,并通過(guò)運(yùn)用我們四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)來(lái)進(jìn)行合理的實(shí)踐。1.4功能要求玻璃清潔機(jī)器人在設(shè)計(jì)中需要采用大量先進(jìn)技術(shù),如高度的智能程序以及不受天氣影響的控制技術(shù),清潔軌跡完善的電腦規(guī)劃,可以在接觸門(mén)窗邊緣后自動(dòng)改變軌跡的新型科技技術(shù)。在真空吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用大功率電機(jī),并且通過(guò)強(qiáng)力磁鐵內(nèi)外對(duì)吸,從而實(shí)現(xiàn)自由行走在玻璃門(mén)窗上的目的。我國(guó)的玻璃清潔機(jī)器人具有獨(dú)有的液晶顯示技術(shù),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器人工作狀態(tài),并且假如在使用過(guò)程中面臨突發(fā)問(wèn)題,可以及時(shí)查找原因并解決。通過(guò)我國(guó)全面的4G無(wú)線分布可以讓遙控突破傳統(tǒng)距離限制,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作;玻璃清潔機(jī)器人本身具有充電電池作為應(yīng)急電源,即使突然斷電也不用怕高空墜落;此外通過(guò)延長(zhǎng)電源傳輸線和安全繩配合使用,大大提高了玻璃清潔機(jī)器人的安全可靠性。玻璃清潔機(jī)器人主要可以分為三大部分:充電電源:正常情況下擦窗機(jī)器人工作需要鏈接電源線,同時(shí)機(jī)器人內(nèi)部設(shè)有充電電池,停電時(shí)玻璃清潔機(jī)器人可以使用內(nèi)置充電電池,方便玻璃清潔機(jī)器人回收,避免機(jī)器人高空墜落。安全組件:雖然玻璃清潔機(jī)器人不會(huì)高空墜落,但是為了避免發(fā)生危險(xiǎn)事件,大多數(shù)生產(chǎn)商都會(huì)配備一個(gè)安全裝置,方便用戶在清潔玻璃時(shí)遇到突發(fā)情況可以避免各種安全隱患。清潔裝置:一般玻璃清潔機(jī)器人的清潔裝置都可以拆裝,可重復(fù)利用,可以更換,可以清潔。清潔裝置并非越大越好,關(guān)鍵在于清潔裝置是否和玻璃緊湊貼合,通過(guò)提高貼合度可以提高清潔效率。1.5研究?jī)?nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì),我們將設(shè)計(jì)一款玻璃清潔機(jī)器人。本次設(shè)計(jì)要求運(yùn)用大學(xué)所學(xué)機(jī)械工程知識(shí),所以我選擇以減速器為主要內(nèi)容。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中最大的問(wèn)題在于減速器傳動(dòng)比大小確定,所以我經(jīng)過(guò)計(jì)算盡可能的使齒輪尺寸緊湊。2清潔機(jī)器人分析2.1機(jī)器人設(shè)計(jì)當(dāng)代工業(yè)機(jī)器人是可以自行實(shí)施職責(zé)、取代或者幫助全人類(lèi)作業(yè)仿人力機(jī)械。一般而言它多運(yùn)用在機(jī)電設(shè)備還有計(jì)算機(jī)程序或者電子線路操控等領(lǐng)域。機(jī)器人范疇之廣,自主的亦或是半自主的都可稱(chēng)為機(jī)器人?,F(xiàn)在市面上絕大多數(shù)為仿生機(jī)器人,日本對(duì)于人形機(jī)器人的研發(fā)投入了大量的資金,它的發(fā)展也是較快的,而納米機(jī)器人的研究也在不斷進(jìn)行,21世紀(jì)將會(huì)是機(jī)器人發(fā)展的快速時(shí)期,氣動(dòng)清潔機(jī)器人的構(gòu)造包括機(jī)械設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、傳感器系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分。機(jī)器人又因?yàn)樵诓煌墓ぷ鲌?chǎng)因而會(huì)產(chǎn)生不同的設(shè)計(jì)方法,本文的設(shè)計(jì)理念為高效率、簡(jiǎn)單易操作、較高的安全性,還有機(jī)器人本體輕質(zhì)量的特點(diǎn),從而避免對(duì)玻璃產(chǎn)生過(guò)大的力。2.2總體設(shè)計(jì)方案玻璃清潔機(jī)器人的基本功能包括:吸附功能、移動(dòng)功能和清潔功能,本課題設(shè)計(jì)的玻璃清潔機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。它由3部分組成,分別是安裝在樓頂?shù)陌踩Wo(hù)系統(tǒng)、玻璃清潔機(jī)器人本體、控制器。其中玻璃清潔機(jī)器人利用負(fù)壓吸附緊貼在玻璃面上,于自身重力的作用下滑并且清潔玻璃,而安全保護(hù)系統(tǒng)中的卷?yè)P(yáng)機(jī)則通過(guò)鋼繩與玻璃清潔機(jī)器人主體互相連接著,這樣如果機(jī)器人發(fā)生故障時(shí),安全保護(hù)系統(tǒng)就可以拉著它。從而防止發(fā)生意外事故。針對(duì)現(xiàn)有玻璃清潔機(jī)器人產(chǎn)品的尺寸和特征,單吸盤(pán)玻璃清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)參數(shù)如下:(1)機(jī)器人外觀尺寸:300x300x150mm(2)機(jī)器人本體質(zhì)量:50kg(3)安全系統(tǒng)質(zhì)量:180kg2.2.1吸附功能圖2.1機(jī)器人總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖單吸附玻璃清潔機(jī)器人主要運(yùn)用于高層寫(xiě)字樓、居民住宅樓、高層花園樓和大型購(gòu)物商樓,因而本課題考慮到其在工作環(huán)境和工作效率及安全性這幾個(gè)問(wèn)題,需具備以下幾個(gè)功能:(1)吸附功能。吸附機(jī)構(gòu)必須要保證玻璃清潔機(jī)器人能正常的貼在玻璃上面,并且在機(jī)器人移動(dòng)過(guò)程中不能過(guò)多的影響速度,所以對(duì)吸附機(jī)構(gòu)的控制要合適到位。(2)移動(dòng)功能。玻璃清潔機(jī)器人的移動(dòng)應(yīng)該具有平穩(wěn)、持續(xù)的良好運(yùn)行能力。(3)對(duì)玻璃厚度的適應(yīng)能力。當(dāng)今的建筑用的玻璃種類(lèi)型號(hào)繁多,本課題設(shè)計(jì)的玻璃清潔機(jī)器人應(yīng)具有較為強(qiáng)的適應(yīng)能力,去適應(yīng)不同的玻璃壁面,使其盡量的運(yùn)用在不同的高樓建筑。(4)清潔能力。玻璃清潔機(jī)器人應(yīng)該具備良好的清洗玻璃功能,清潔裝置要求自動(dòng)化快速高效地清洗玻璃。(5)安全保護(hù)功能。玻璃清潔機(jī)器人必須要有防止墜落的功能,這種功能可以保護(hù)機(jī)器人本身,還可以防止因機(jī)器人墜樓發(fā)生傷人的意外,安全保護(hù)這一功能是當(dāng)代清潔機(jī)器人所必備的。2.2.2清潔功能常用的玻璃清潔機(jī)器人采用的清潔方法有:高壓噴氣清潔。通過(guò)氣泵對(duì)空氣壓縮,同時(shí)與清潔液一同通過(guò)預(yù)留空噴出,從而實(shí)現(xiàn)清潔目的掃盤(pán)清潔。機(jī)器人擺臂上設(shè)立掃盤(pán),通過(guò)擺臂擺動(dòng)以及掃盤(pán)旋轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)清潔目的。滾筒清潔。在機(jī)器人上安裝滾筒,通過(guò)滾筒滾動(dòng)以及機(jī)器人移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)清潔目的。滑塊清潔。在機(jī)器人上安裝滑塊,通過(guò)渦輪,蝸桿以及繩索實(shí)現(xiàn)移動(dòng),再用壓緊輪壓緊,從而實(shí)現(xiàn)清潔目的。清潔帶清潔。在機(jī)器人上安裝傳動(dòng)帶傳動(dòng),在傳動(dòng)帶上設(shè)置清潔材質(zhì),通過(guò)移動(dòng)傳動(dòng)帶以及傳動(dòng)帶本身傳動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)清潔目的。經(jīng)過(guò)思考,本次設(shè)計(jì)采用滾筒清潔的方式來(lái)清潔。圖2.2玻璃清潔機(jī)器人簡(jiǎn)圖如圖2.2所示,該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖采用減速器和滾筒相結(jié)合的方案。清潔機(jī)器人受力F=250N,滾筒轉(zhuǎn)速V=0.25m/s,滾筒直徑為D=100mm,選用電機(jī)為100W。清潔抹布的材料選用超細(xì)纖維。3清潔機(jī)器人擦洗機(jī)構(gòu)3.1清潔機(jī)器人擦洗機(jī)構(gòu) (1)擦洗滾筒根據(jù)本次設(shè)計(jì)方案,采取滾筒結(jié)構(gòu)來(lái)清潔,如圖3.1:圖3.1滾筒在滾筒上增加掛鉤結(jié)構(gòu)和粘貼結(jié)構(gòu),如圖3.2:圖3.2掛鉤結(jié)構(gòu)和粘貼結(jié)構(gòu)為了使?jié)L筒運(yùn)動(dòng),在滾筒兩邊增加齒輪,使?jié)L筒受力轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)擦洗選擇常用的清潔物有海綿,橡膠,超細(xì)纖維等。經(jīng)過(guò)選擇后選用超細(xì)纖維作為擦洗材料。橡膠橡膠是通過(guò)加工橡膠樹(shù)膠乳制成,主要成分為異戊二烯。橡膠具有良好的耐磨性、很高的彈性、扯斷強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率。橡膠的優(yōu)點(diǎn)在于彈性好,耐酸堿。。橡膠的缺點(diǎn)則是在空氣中易老化,遇熱變粘,在礦物油或汽油中易膨脹和溶解,耐堿但不耐強(qiáng)酸不耐熱。橡膠可以用于制作膠帶、膠管、膠鞋,并可以用于制作減震零件、汽車(chē)剎車(chē)油、乙醇等液體。橡膠最大的缺點(diǎn)在于橡膠會(huì)出現(xiàn)老化的現(xiàn)象。橡膠老化的表現(xiàn)為龜裂、發(fā)粘、硬化、軟化、粉化、變色、長(zhǎng)霉等現(xiàn)象。超細(xì)纖維超細(xì)纖維表面性狀為均勻、緊湊、柔軟、高彈的細(xì)微絨團(tuán),其主要性能有極強(qiáng)的去污、吸水性能。超細(xì)纖維的優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)損傷被擦拭表面,不會(huì)產(chǎn)生棉織物常見(jiàn)的纖毛脫落,而且易洗,耐用。與傳統(tǒng)的純棉材料比較,超細(xì)纖維材料主要有六大特點(diǎn)。超細(xì)纖維由于其本身的特殊結(jié)構(gòu),導(dǎo)致其對(duì)水分的吸收和排放速度極快。超細(xì)纖維的特殊的橫斷面結(jié)構(gòu)能更有效地捕獲非常細(xì)小的塵埃顆粒。因此使用超細(xì)纖維去除污垢,去除油漬的效果十分明顯。超細(xì)纖維的合纖長(zhǎng)絲強(qiáng)度較高,使用時(shí)不易斷裂。同時(shí),在編織超細(xì)纖維時(shí)采用獨(dú)特的精細(xì)編織法,通過(guò)這種編織法后超細(xì)纖維極其牢固,不易抽絲,不易從制品表面脫落。而且由于超細(xì)纖維本身具備的強(qiáng)大韌性,極高的強(qiáng)度,導(dǎo)致它的不易損壞,因此超細(xì)纖維制品的使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通紡織品使用壽命。超細(xì)纖維制品的特殊結(jié)構(gòu)使得其制品可以多次水洗,不用擔(dān)心制品性質(zhì)改變。同時(shí),超細(xì)纖維具有的高分子聚合纖維不會(huì)發(fā)生蛋白質(zhì)水解,因此它不像棉纖維那樣使用后不晾曬,會(huì)出現(xiàn)發(fā)霉,腐爛的情況,故而其使用壽命超高。普通毛巾使用時(shí),由于其本身的結(jié)構(gòu)缺陷會(huì)將被擦物表面的灰塵、油脂、污垢等直接吸收到纖維內(nèi)部,使得毛巾使用后殘留于纖維之中,即使多次清潔依然會(huì)有殘余,并且使用時(shí)間較長(zhǎng)后纖維結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致失去彈性變硬。3.2電機(jī)選擇根據(jù)設(shè)計(jì)可得清潔機(jī)器人受力F=250N,滾筒轉(zhuǎn)速V=0.25m/s,滾筒直徑為D=100mm,選用電機(jī)為100W。本章節(jié)通過(guò)參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》,《機(jī)械設(shè)計(jì)教程》等書(shū)的計(jì)算方法,并查取數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。3.2.1工作總效率由所選方案有:聯(lián)軸器2個(gè),傳動(dòng)效率一般為0.99,取0.99軸承3對(duì),傳動(dòng)效率范圍為0.98~0.99,取0.99齒輪嚙合3對(duì),選用8級(jí)精度,直齒圓柱齒輪單級(jí)傳動(dòng)效率=0.96~0.98,取0.97。則計(jì)算總效率:η=3.2.2工作機(jī)所需輸入功率電機(jī)輸入功率為:,其中式中:PdPwη電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率。所以71.26w考慮到安全問(wèn)題,使電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped=(1~1.3)P,由查表得電動(dòng)機(jī)的額定功率P=(1~1.3)Pd=3.2.3確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速47.75r/min三級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比的范圍必須符合規(guī)定,經(jīng)過(guò)查表可得:27~216。故電機(jī)的可選轉(zhuǎn)速為:1289~10314r/min故選用電機(jī)5730AIOH電機(jī),如表3.1和圖3.3表3.1電機(jī)參數(shù)型號(hào)參數(shù)5730AIOH電源電壓24~36VDC電流4.4A電機(jī)參數(shù)扭矩0.48NM額定轉(zhuǎn)速2500RPM最大轉(zhuǎn)速3000RPM功率100W圖3.3電機(jī)簡(jiǎn)圖4清潔機(jī)器人傳動(dòng)本章節(jié)通過(guò)參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》,《機(jī)械設(shè)計(jì)教程》,《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》,《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》等書(shū)的計(jì)算方法,并查取數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。4.1高速軸計(jì)算 通過(guò)從材料選擇,齒數(shù)估算,確定傳動(dòng)比后計(jì)算齒輪分度圓直徑,齒輪模數(shù),實(shí)際的齒輪齒數(shù),最終得出高速軸參數(shù)。4.1.1選擇材料,確定許用應(yīng)力(1)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng),壓力角為20°。(2)減速器為一般工作機(jī)器,查表10-6可得選用7級(jí)精度。(3)查表10-1,選擇小齒輪材料45鋼(調(diào)質(zhì)),齒面硬度240HBS;大齒輪材料45鋼(調(diào)質(zhì)),齒面硬度240HBS。(4)選小齒輪齒數(shù)z1=23,大齒輪z24.1.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(10-11)試算小齒輪分度圓直徑,即確定公式中的各參數(shù)值①試選②計(jì)算小齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩PnT1=9.55×106P/n1㎜=3.78③由表10-7選取齒寬系數(shù)。④由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)。⑤由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)。⑥由式(10-9)計(jì)算解除疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。30.172°20.28°1.6750.88⑦計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。由圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為=550MPa、=550MPa。由式(10-15)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):1.08×104.78×10由圖(10-23)查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.95取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式(10-14)得[σH[σH取兩者中的較小者作為該齒輪副的解除疲勞許用應(yīng)力,即試計(jì)算小齒輪分度圓直徑=44.964mm調(diào)整小齒輪分度圓直徑1)計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。①圓周速度v5.98M/S②齒寬b44.964mm計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)①由表10-2查得使用系數(shù)。②根據(jù)V=5.98m/s、7精度級(jí),由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)。③齒輪的圓周力。1681N37.4N/mm<100N/mm查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)。④由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí),得齒向載荷分布系數(shù)KHβ由此,得實(shí)際載荷系數(shù)1.87由式(10-12),可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑50.757mm及相應(yīng)的齒輪模數(shù)2.207mm(3)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按式10-7試算模數(shù):1)確定參數(shù)。①選KFt②按式計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。Y③計(jì)算Y查圖10-17得齒形系數(shù)YFa1=2.33、查圖10-18得應(yīng)力修正系數(shù)Ysa1=1.76、查圖10-24c得大小齒輪的齒根彎曲疲勞極限為:σFlim1=380MPa、σFlim2=380MPa查圖10-22得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.88、KFN2=0.88N1=1.08×10取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1,由式10-14得:[σF]1[σF]2YY取:Y2)試算模數(shù)=1.517(2)調(diào)整齒輪模數(shù)1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備①圓周速度vdV=②齒寬b=③寬高比b/hh=b2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF①根據(jù)v=2.07m/s,7級(jí)精度,由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=②由Ft1=2T1③由表10-4查得KHβ=1.417,結(jié)合b/h=10.67查圖10-13得KFβ=1.34載荷系數(shù)為:K3)由式10-13,可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)m=mt3取整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,可由接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得出的分度圓直徑d1=50.757mm,算出小齒輪齒數(shù)Z1=d1m=25.22取z1=26,則大齒輪齒數(shù)z2=uz1=57.642,取z2=59,4.幾何尺寸計(jì)算(1)計(jì)算分度圓直徑d1=z1m=26×2㎜=52㎜d2=z2m=59×2㎜=108㎜(2)計(jì)算中心距a=(d1+d2)/2=85㎜(3)計(jì)算齒輪寬度b=Φdd1=1×75=75㎜為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料,一般將小齒輪略為加寬(5~10)mm,即取取b2=57㎜,b1=52㎜5.圓整中心距后的強(qiáng)度校核(1)齒面接觸強(qiáng)度校核=517MPa<[齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。(2)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核=87MPa=87MPa<齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。4.2低速軸計(jì)算通過(guò)從材料選擇,齒數(shù)估算,確定傳動(dòng)比后計(jì)算齒輪分度圓直徑,齒輪模數(shù),實(shí)際的齒輪齒數(shù),最終得出低速速軸參數(shù)。4.2.1選擇材料,確定許用應(yīng)力(1)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng),壓力角為20°。(2)減速器為一般工作機(jī)器,查表10-6可得選用7級(jí)精度。(3)查表10-1,選擇小齒輪材料45鋼(調(diào)質(zhì)),齒面硬度240HBS;大齒輪材料45鋼(調(diào)質(zhì)),齒面硬度240HBS。(4)選小齒輪齒數(shù)z1=25(20~40),大齒輪z2=uz1=574.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)由式(10-11)試算小齒輪分度圓直徑,即1)確定公式中的各參數(shù)值①試選②計(jì)算小齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩PnT③由表10-7選取齒寬系數(shù)。④由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)。⑤由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)。⑥由式(10-9)計(jì)算解除疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。29.531°24.791°1.6930.877⑦計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。由圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為=550MPa=550MPa由式(10-15)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):4.7×102.07×10由圖(10-23)查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.95取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式(10-14)得523MPa523MPa取兩者中的較小者作為該齒輪副的解除疲勞許用應(yīng)力,即(2)試計(jì)算小齒輪分度圓直徑=27.15mm調(diào)整小齒輪分度圓直徑1)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。①圓周速度v1.56M/S②齒寬b27.15mm計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)①由表10-2查得使用系數(shù)。②根據(jù)V=5.98m/s、7精度級(jí),由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)KV③齒輪的圓周力。622.6N229.3N/mm<100N/mm查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)。④由表10-4查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí),得齒向載荷分布系數(shù)KHβ由此,得實(shí)際載荷系數(shù)1.488。由式(10-12),可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑28.399mm及相應(yīng)的齒輪模數(shù)1.136mm(3)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按式10-7試算模數(shù):1)確定公式中的各參數(shù)。①試選KFt=1.3。②按式10-5計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。Y③計(jì)算Y查圖10-17得齒形系數(shù)YFa1=2.33、查圖10-18得應(yīng)力修正系數(shù)Ysa1=1.76、Ysa查圖10-24c得大小齒輪的齒根彎曲疲勞極限為:σFlim1=380MPa、σFlim2=380MPa查圖10-22得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.88、KFN2=0.88NN取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1,由式10-14得:[σF]1[σF]2YY?。篩2)試算模數(shù)=1.418(2)調(diào)整齒輪模數(shù)1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備①圓周速度vd1=V=πd1②齒寬b=?dd③寬高比b/hh=(2b2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF①根據(jù)v=2.03m/s,7級(jí)精度,由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=②由Ft1=2T1d1=476.9N,K③由表10-4用插值法查得KHβ=1.417,結(jié)合b/h=10.67查圖10-13得KFβ=1.34載荷系數(shù)為:KF=KA(3)由式10-13,可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)m=取整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,可由接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得出的分度圓直徑d1=35.448mm,算出小齒輪齒數(shù)Z1=d1m=17.724取z1=25,則大齒輪齒數(shù)z2=uz1=57,取z2=57,(4).幾何尺寸計(jì)算1)計(jì)算分度圓直徑d1=z1m=25×2㎜=50㎜d2=z2m=57×2㎜=114㎜2)計(jì)算中心距a=(d1+d2)/2=82㎜3)計(jì)算齒輪寬度b=Φdd1=1×50=50㎜考慮安裝誤差,為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料,一般將小齒輪略為加寬(5~10)mm,即取取b2=55㎜,b1=50㎜(5).圓整中心距后的強(qiáng)度校核1)齒面接觸強(qiáng)度校核=114.5MPa<[齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求2)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核=107MPa=107MPa齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求4.3輸出軸兩端齒輪為了降低輸出軸的輸出,兩個(gè)齒輪選用比輸出軸上的齒輪略大。z2=57d2=z2m=57×2㎜=130㎜b=36mm4.4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4.1圖4.1軸1)初步確定軸的最小直徑查表15-1初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理硬度217-255HBS,查表15-3取A=110d1≥A3d2≥A3d3≥A32)初選軸承高速軸選軸承為6028中間軸選軸承為6206低速軸選軸承為6206各軸承參數(shù)見(jiàn)下表4.1表4.1軸承表軸承代號(hào)基本尺寸/mmdDB動(dòng)載荷Cr靜載荷Cor602814021033116108620630621619.511.33)初選軸承高速軸:采用直齒齒輪傳動(dòng),使用深溝球軸承承載,一軸端連接電動(dòng)機(jī),采用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器HL3型。中間軸:高速級(jí)采用直齒齒輪傳動(dòng),采用上端用套筒固定,下端用軸肩固定,使用深溝球軸承承載。低速軸:采用直齒齒輪傳動(dòng),齒輪上端用軸肩固定,下端用套筒固定,使用深溝球軸承承載。4)聯(lián)軸器輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑,為了使所選的軸與聯(lián)軸器彼此吻合,故需選取合適聯(lián)軸器。查課本表14-1選取T按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》99頁(yè)選取LX4型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為630N·mm,半聯(lián)軸器的孔徑d1=38mm,故取,半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=62mm。5)軸尺寸計(jì)算①輸入軸dh=(0.07~0.1)dminddh=(0.07~0.1)d3ddL=1.5~2dminllLh=1.2~1.5h=(0.07~0.1)dllll②中間軸ddh=(0.07~0.1)d2ddlLh=1.2~1.5h=(0.07~0.1)dllll③輸出軸dmin=28h=(0.07~0.1)dminddh=(0.07~0.1)d3ddllLh=1.2~1.5h=(0.07~0.1)dlll為了不影響齒輪傳動(dòng)故在輸出軸右端安放輸出軸大齒輪,并取半徑dmin=64mm,兩齒輪齒厚b=?l(2)軸的校核計(jì)算取高速軸和低速軸方向相同。1)輸入軸由教材表15-1得=60Mpa求作用在軸上的作用力:由于選擇的是直齒輪和深溝球軸承,所以只有徑向力。且已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為d=52mm齒輪作用在軸上的水平力即周向力:145.3N齒輪作用在軸上的鉛垂力即徑向力:52.9N在垂直面上:左側(cè):FNH2右側(cè):110N彎矩:④水平面上:左側(cè):右側(cè):40N彎矩:⑤總彎矩:22.55N?m如圖4.2:圖4.2⑥進(jìn)行校核時(shí)候,通常只是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度根據(jù)式及上面的數(shù)據(jù),以及軸單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力,取0.3,軸的計(jì)算應(yīng)力。由教材表15-4得:W=⑦其中T為軸輸出扭矩。2)輸出軸由教材表15-1得=60Mpa求作用在軸上的作用力:由于選擇的是直齒輪和深溝球軸承,所以只有徑向力。且已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為d=114mm齒輪作用在軸上的水平力即周向力:F齒輪作用在軸上的鉛垂力即徑向力:117.88N在垂直面上:左側(cè):FNH2右側(cè):278.16N彎矩:④水平面上:左側(cè):F右側(cè):101.28N彎矩:總彎矩:37.44N?m如圖4.3:圖4.3⑥進(jìn)行校核時(shí)候,通常只是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度根據(jù)式及上面的數(shù)據(jù),以及軸單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力,取0.3,軸的計(jì)算應(yīng)力。由教材表15-4得:W=其中T軸輸出扭矩。PnTT=T所以是安全的。4.5箱體箱體是減速器中保證所有零件可以傳動(dòng)的基座,是減速器上的重要零件。為了貼合本次設(shè)計(jì),在減速器低速軸原先安裝聯(lián)軸器部分改為安裝齒輪,使輸出軸側(cè)齒輪帶動(dòng)清潔滾筒,設(shè)計(jì)減速器的具體結(jié)構(gòu)尺寸如下表6.1:表6.1箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)名稱(chēng)符號(hào)結(jié)果箱體壁厚5箱蓋凸緣厚度8箱座凸緣厚度8箱座底凸緣厚度13地腳螺釘直徑14地腳螺釘數(shù)目4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑11機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑7軸承端蓋螺釘直徑7,,至外機(jī)壁距離26、22、16,,至凸緣邊距24、20、14大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離6齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離5外機(jī)壁至軸承座端面距離524.6減速裝置建模參考《機(jī)械制圖》對(duì)擦洗機(jī)構(gòu)中的減速裝置進(jìn)行建模,如圖4.4,4.5。圖4.4減速裝置圖4.5減速裝置5.有限元分析對(duì)低速軸進(jìn)行有限元分析。5.1建模有限元分析第一步對(duì)低速軸進(jìn)行建模,如圖5.1低速軸。5.1低速軸5.2材質(zhì)選擇有限元分析第二步選擇低速軸的材質(zhì),由于材質(zhì)庫(kù)中無(wú)45號(hào)鋼,所以選用近似的普通碳素鋼。材質(zhì)屬性參數(shù)如表5.1所示,圖5.2為低速軸。表5.1材質(zhì)模型參考屬性圖5.2低速軸名稱(chēng)普通碳素鋼中抗剪模量7.9e+010N/m^2質(zhì)量密度7800N/m^3張力強(qiáng)度399826000N/m^2壓縮強(qiáng)度2.1e+11N/m^2屈服強(qiáng)度220594000N/m^2熱膨脹系數(shù)1.3e-005/K熱導(dǎo)率43W/(m·K)比熱440 J/(kg·K)5.3固定有限元分析第三步選擇低速軸的固定,所以選擇軸承固定,軸承共兩個(gè)。固定參數(shù)如表5.2所示,圖5.3為固定圖。表5.2夾具固定夾具名稱(chēng)夾具圖像夾具細(xì)節(jié)軸承固定圖5.3軸承固定圖實(shí)體:2面類(lèi)型:固定幾何體5.4施加載荷有限元分析第四步對(duì)低速軸施加載荷,需確定低速軸受到扭矩,參數(shù)如表5.3所示,圖5.4為施力圖。表5.3載荷載荷名稱(chēng)加載圖像負(fù)載細(xì)節(jié)扭矩圖5.4施力圖實(shí)體:2面參考:齒輪面,聯(lián)軸器面類(lèi)型:扭矩值:30N.m5.5網(wǎng)格設(shè)置有限元分析第五步對(duì)低速軸生成網(wǎng)格,網(wǎng)格參數(shù)如表5.4和表5.5所示,圖5.5為低速軸網(wǎng)格圖。表5.4網(wǎng)格參數(shù)網(wǎng)格類(lèi)型實(shí)體網(wǎng)格所用網(wǎng)格器:標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格自動(dòng)過(guò)渡:關(guān)閉包括網(wǎng)格自動(dòng)環(huán):關(guān)閉雅可比點(diǎn)4點(diǎn)單元大小4.8817mm公差0.244085mm網(wǎng)格品質(zhì)圖解高表5.5低速軸網(wǎng)格參數(shù)圖5.5低速軸網(wǎng)格圖節(jié)點(diǎn)總數(shù)16660單元總數(shù)10658最大高寬比例18.301單元(%),其高寬比例<398.2單元(%),其高寬比例>100.403扭曲單元(雅可比)的%0完成網(wǎng)格的時(shí)間(時(shí);分;秒):00:00:035.6算例結(jié)果有限元分析第六步對(duì)低速軸的算例結(jié)果,可求得三種分析,應(yīng)力分析,位移分析和應(yīng)變分析。5.6.1應(yīng)力分析應(yīng)力分析結(jié)果如表5.6所示,圖5.6為低速軸應(yīng)力圖。表5.6應(yīng)力分析名稱(chēng)類(lèi)型最小最大應(yīng)力VON:vonMises應(yīng)力1.528e+03N/m^22.927e+07N/m^2圖5.6低速軸應(yīng)力圖從分析結(jié)果來(lái)看,低速軸受到最大的應(yīng)力為29MPa,需用最大應(yīng)力為220MPa,在安全范圍內(nèi)。5.6.2位移分析位移分析結(jié)果,如表5.7所示,圖5.6為低速軸位移圖。表5.7位移分析名稱(chēng)類(lèi)型最小最大位移URES:位移3.789e+04mm3.179e+08mm圖5.6低速軸位移圖從分析結(jié)果來(lái)看,槽鋼受到最大的位移量為3.179e+08mm,在安全范圍內(nèi)。5.6.3應(yīng)變分析應(yīng)變分析結(jié)果,如表5.8所示,圖5.7為低速軸應(yīng)變圖。表5.8應(yīng)變分析名稱(chēng)類(lèi)型最小最大應(yīng)變ESTRN:對(duì)等應(yīng)變6.591e-059.570e-05圖5.7低速軸應(yīng)變圖從分析結(jié)果來(lái)看,低速軸最大的應(yīng)變?yōu)?.570e-05,在安全范圍內(nèi)。低速軸在電機(jī)作用下承受的最大應(yīng)力、位移和應(yīng)變均在安全范圍內(nèi),本課題選取45號(hào)鋼,其綜合力學(xué)性能優(yōu)秀,還具有良好的機(jī)械性能,常常被用于各種機(jī)械設(shè)備和建筑業(yè)上,選用45號(hào)鋼作為低速軸是再合適不過(guò)了。6總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始于2019年10月,在最初我們構(gòu)思了設(shè)計(jì)主題玻璃清潔機(jī)器人。由于準(zhǔn)備考研,所以耽誤了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的真正開(kāi)始時(shí)間應(yīng)該在12月份的考研結(jié)束之后。正在考研結(jié)束后僅僅來(lái)得及和組員一起劃分任務(wù)結(jié)果又遇上了疫情。受限于疫情的嚴(yán)重影響,今年取消了上學(xué)計(jì)劃,因此我們不得不在家準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)。所以本次畢業(yè)設(shè)計(jì)受到了非常嚴(yán)重的影響,畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度緩慢。大約在3月份時(shí)我受到了汽車(chē)的影響,于是選擇減速器和滾筒相搭配組成了玻璃清潔機(jī)器人的清潔機(jī)構(gòu)。經(jīng)過(guò)將近一個(gè)月的資料查詢,我最終構(gòu)思了汽車(chē)變速裝置,減速器和滾筒三者合一的清潔機(jī)構(gòu)。在不停的查找資料后,我構(gòu)思了多種變速裝置,可惜最終由于難度大的原因,我放棄了設(shè)計(jì)變速裝置,僅僅選擇了減速器和滾筒相結(jié)合的清潔機(jī)構(gòu),這是我的一個(gè)遺憾。在設(shè)計(jì)清潔機(jī)構(gòu)的過(guò)程中,我選擇了二級(jí)減速器作為清潔機(jī)構(gòu)的減速裝置。在此過(guò)程中我復(fù)習(xí)了一遍減速器知識(shí),因?yàn)闇p速器需要應(yīng)用在玻璃清潔機(jī)器人上,所以最困難的在于減速器的大小方面,即齒輪大小方面。最終經(jīng)過(guò)多次選擇計(jì)算,我得到了了最終結(jié)果,設(shè)計(jì)了一個(gè)相對(duì)合適的減速裝置,得到了一個(gè)大小合適的清潔機(jī)構(gòu)。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我深刻的感受到了本專(zhuān)業(yè)機(jī)械工程的魅力所在,當(dāng)一個(gè)機(jī)械裝置在自己手中完成時(shí),我深深的感受到了一種成就感,這就是機(jī)械的魅力所在。參考文獻(xiàn)王碩.智能家居中玻璃窗自動(dòng)清洗裝置的研制[D].大連:大連工業(yè)大學(xué),2012潘佩霖,韓秀琴,趙言正,等.日本磁吸附爬壁機(jī)器人的研究現(xiàn)狀[J].機(jī)器人,1994,16(6):379-382劉華濤.爬壁清洗機(jī)器人及壁面適應(yīng)性研究[D].上海:上海交通大學(xué),2006干朝陽(yáng).高層建筑外墻清潔涂裝壁面爬行機(jī)器人研究[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué),2007壁面移動(dòng)機(jī)器人吸附方式的研究現(xiàn)狀與發(fā)展.汪家斌.李麗容.青海大學(xué)濮良貴,陳定國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì),9版.北京,高等教育出版社,2012濮良貴,陳庚梅.機(jī)械設(shè)計(jì)教程,2版.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2003唐增寶,常建娥.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),3版.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2006駱?biāo)鼐煸?shī)順.機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006馬希青.機(jī)械制圖,1版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010
謝辭走的最快的總是時(shí)間,來(lái)不及感嘆,大學(xué)生活已近尾聲,四年多的努力與付出,隨著本次論文的完成,將要?jiǎng)澫峦昝赖木涮?hào)。本論文設(shè)計(jì)在尹沾松老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下也已完成,從課題選擇到具體的寫(xiě)作過(guò)程,論文初稿與定稿無(wú)不凝聚著尹沾松老師的心血和汗水,在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間,尹沾松老師為我論文的指導(dǎo)有著啟蒙的意義,我的二稿和一稿無(wú)論在內(nèi)容還是格式方面都有翻天覆地的變化,非常感謝尹沾松老師的艱苦付出。
ExcelXP的八則快速輸入技巧如果我們?cè)谟肊xcelXP處理龐大的數(shù)據(jù)信息時(shí),不注意講究技巧和方法的話,很可能會(huì)花費(fèi)很大的精力。因此如何巧用ExcelXP,來(lái)快速輸入信息就成為各個(gè)ExcelXP用戶非常關(guān)心的話題,筆者向大家介紹幾則這方面的小技巧。1、快速輸入大量含小數(shù)點(diǎn)的數(shù)字如果我們需要在ExcelXP工作表中輸入大量的帶有小數(shù)位的數(shù)字時(shí),按照普通的輸入方法,我們可能按照數(shù)字原樣大小直接輸入,例如現(xiàn)在要在單元格中輸入0.05這個(gè)數(shù)字時(shí),我們會(huì)把“0.05”原樣輸入到表格中。不過(guò)如果需要輸入若干個(gè)帶有小數(shù)點(diǎn)的數(shù)字時(shí),我們?cè)侔凑丈厦娴姆椒ㄝ斎氲脑?,每次輸入?shù)字時(shí)都需要重復(fù)輸入小數(shù)點(diǎn),這樣工作量會(huì)變大,輸入效率會(huì)降低。其實(shí),我們可以使用ExcelXP中的小數(shù)點(diǎn)自動(dòng)定位功能,讓所有數(shù)字的小數(shù)點(diǎn)自動(dòng)定位,從而快速提高輸入速度。在使用小數(shù)點(diǎn)自動(dòng)定位功能時(shí),我們可以先在ExcelXP的編輯界面中,用鼠標(biāo)依次單擊“工具”/“選項(xiàng)”/“編輯”標(biāo)簽,在彈出的對(duì)話框中選中“自動(dòng)設(shè)置小數(shù)點(diǎn)”復(fù)選框,然后在“位數(shù)”微調(diào)編輯框中鍵入需要顯示在小數(shù)點(diǎn)右面的位數(shù)就可以了。以后我們?cè)佥斎霂в行?shù)點(diǎn)的數(shù)字時(shí),直接輸入數(shù)字,而小數(shù)點(diǎn)將在回車(chē)鍵后自動(dòng)進(jìn)行定位。例如,我們要在某單元格中鍵入0.06的話,可以在上面的設(shè)置中,讓“位數(shù)”選項(xiàng)為2,然后直接在指定單元格中輸入6,回車(chē)以后,該單元格的數(shù)字自動(dòng)變?yōu)椤?.06”,怎么樣簡(jiǎn)單吧?2、快速錄入文本文件中的內(nèi)容現(xiàn)在您手邊假如有一些以純文本格式儲(chǔ)存的文件,如果此時(shí)您需要將這些數(shù)據(jù)制作成ExcelXP的工作表,那該怎么辦呢?重新輸入一遍,大概只有頭腦有毛病的人才會(huì)這樣做;將菜單上的數(shù)據(jù)一個(gè)個(gè)復(fù)制/粘貼到工作表中,也需花很多時(shí)間。沒(méi)關(guān)系!您只要在ExcelXP中巧妙使用其中的文本文件導(dǎo)入功能,就可以大大減輕需要重新輸入或者需要不斷復(fù)制、粘貼的巨大工作量了。使用該功能時(shí),您只要在ExcelXP編輯區(qū)中,依次用鼠標(biāo)單擊菜單欄中的“數(shù)據(jù)/獲取外部數(shù)據(jù)/導(dǎo)入文本文件”命令,然后在導(dǎo)入文本會(huì)話窗口選擇要導(dǎo)入的文本文件,再按下“導(dǎo)入”鈕以后,程序會(huì)彈出一個(gè)文本導(dǎo)入向?qū)?duì)話框,您只要按照向?qū)У奶崾具M(jìn)行操作,就可以把以文本格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成工作表的格式了。3、快速輸入大量相同數(shù)據(jù)如果你希望在不同的單元格中輸入大量相同的數(shù)據(jù)信息,那么你不必逐個(gè)單元格一個(gè)一個(gè)地輸入,那樣需要花費(fèi)好長(zhǎng)時(shí)間,而且還比較容易出錯(cuò)。你可以通過(guò)下面的操作方法在多個(gè)相鄰或不相鄰的單元格中快速填充同一個(gè)數(shù)據(jù),具體方法為:首先同時(shí)選中需要填充數(shù)據(jù)的單元格。若某些單元格不相鄰,可在按住Ctrl鍵的同時(shí),點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵,逐個(gè)選中;其次輸入要填充的某個(gè)數(shù)據(jù)。按住Ctrl鍵的同時(shí),按回車(chē)鍵,則剛才選中的所有單元格同時(shí)填入該數(shù)據(jù)。4、快速進(jìn)行中英文輸入法切換一張工作表常常會(huì)既包含有數(shù)字信息,又包含有文字信息,要錄入這樣一種工作表就需要我們不斷地在中英文之間反復(fù)切換輸入法,非常麻煩,為了方便操作,我們可以用以下方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換:首先用鼠標(biāo)選中需要輸入中文的單元格區(qū)域,然后在輸入法菜單中選擇一個(gè)合適的中文輸入法;接著打開(kāi)“有效數(shù)據(jù)”對(duì)話框,選中“IME模式”標(biāo)簽,在“模式”框中選擇打開(kāi),單擊“確定”按鈕;然后再選中輸入數(shù)字的單元格區(qū)域,在“有效數(shù)據(jù)”對(duì)話框中,單擊“IME模式”選項(xiàng)卡,在“模式”框中選擇關(guān)閉(英文模式);最后單擊“確定”按鈕,這樣用鼠標(biāo)分別在剛才設(shè)定的兩列中選中單元格,五筆和英文輸入方式就可以相互切換了。5、快速刪除工作表中空行刪除ExcelXP工作表中的空行,一般的方法是需要將空行都找出來(lái),然后逐行刪除,但這樣做操作量非常大,很不方便。那么如何才能減輕刪除工作表中空行的工作量呢?您可以使用下面的操作方法來(lái)進(jìn)行刪除:首先打開(kāi)要?jiǎng)h除空行的工作表,在打開(kāi)的工作表中用鼠標(biāo)單擊菜單欄中的“插入”菜單項(xiàng),并從下拉菜單中選擇“列”,從而插入一新的列X,在X列中順序填入整數(shù);然后根據(jù)其他任何一列將表中的行排序,使所有空行都集中到表的底部。刪去所有空行中X列的數(shù)據(jù),以X列重新排序,然后刪去X列。按照這樣的刪除方法,無(wú)論工作表中包含多少空行,您就可以很快地刪除了。6、快速對(duì)不同單元格中字號(hào)進(jìn)行調(diào)整在使用ExcelXP編輯文件時(shí),常常需要將某一列的寬度固定,但由于該列各單元格中的字符數(shù)目不等,致使有的單元格中的內(nèi)容不能完全顯示在屏幕上,為了讓這些單元格中的數(shù)據(jù)都顯示在屏幕上,就不得不對(duì)這些單元格重新定義較小的字號(hào)。如果依次對(duì)這些單元格中的字號(hào)調(diào)整的話,工作量將會(huì)變得很大。其實(shí),您可以采用下面的方法來(lái)減輕字號(hào)調(diào)整的工作量:首先新建或打開(kāi)一個(gè)工作簿,并選中需要ExcelXP根據(jù)單元格的寬度調(diào)整字號(hào)的單元格區(qū)域;其次單擊用鼠標(biāo)依次單擊菜單欄中的“格式”/“單元格”/“對(duì)齊”標(biāo)簽,在“文本控制”下選中“縮小字體填充”復(fù)選框,并單擊“確定”按鈕;此后,當(dāng)你在這些單元格中輸入數(shù)據(jù)時(shí),如果輸入的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度超過(guò)了單元格的寬度,ExcelXP能夠自動(dòng)縮小字符的大小把數(shù)據(jù)調(diào)整到與列寬一致,以使數(shù)據(jù)全部顯示在單元格中。如果你對(duì)這些單元格的列寬進(jìn)行了更改,則字符可自動(dòng)增大或縮小字號(hào),以適應(yīng)新的單元格列寬,但是對(duì)這些單元格原設(shè)置的字體字號(hào)大小則保持不變。7、快速輸入多個(gè)重復(fù)數(shù)據(jù)在使用ExcelXP工作表的過(guò)程中,我們經(jīng)常要輸入大量重復(fù)的數(shù)據(jù),如果依次輸入,無(wú)疑工作量是巨大的。現(xiàn)在我們可以借助ExcelXP的“宏”功能,來(lái)記錄首次輸入需要重復(fù)輸入的數(shù)據(jù)的命令和過(guò)程,然后將這些命令和過(guò)程賦值到一個(gè)組合鍵或工具欄的按鈕上,當(dāng)按下組合鍵時(shí),計(jì)算機(jī)就會(huì)重復(fù)所記錄的操作。使用宏功能時(shí),我們可以按照以下步驟進(jìn)行操作:首先打開(kāi)工作表,在工作表中選中要進(jìn)行操作的單元格;接著再用鼠標(biāo)單擊菜單欄中的“工具”菜單項(xiàng),并從彈出的下拉菜單中選擇“宏”子菜單項(xiàng),并從隨后彈出的下級(jí)菜單中選擇“錄制新宏”命令;設(shè)定好宏后,我們就可以對(duì)指定的單元格,進(jìn)行各種操作,程序?qū)⒆詣?dòng)對(duì)所進(jìn)行的各方面操作記錄復(fù)制。8、快速處理多個(gè)工作表有時(shí)我們需要在ExcelXP中打開(kāi)多個(gè)工作表來(lái)進(jìn)行編輯,但無(wú)論打開(kāi)多少工作表,在某一時(shí)刻我們只能對(duì)一個(gè)工作表進(jìn)行編輯,編輯好了以后再依次編輯下一個(gè)工作表,如果真是這樣操作的話,我們倒沒(méi)有這個(gè)必要同時(shí)打開(kāi)多個(gè)工作表了,因?yàn)槲覀兺瑫r(shí)打開(kāi)多個(gè)工作表的目的就是要減輕處理多個(gè)工作表的工作量的,那么我們?cè)撊绾螌?shí)現(xiàn)這樣的操作呢?您可采用以下方法:首先按住“Shift"鍵或“Ctrl"鍵并配以鼠標(biāo)操作,在工作簿底部選擇多個(gè)彼此相鄰或不相鄰的工作表標(biāo)簽,然后就可以對(duì)其實(shí)行多方面的批量處理;接著在選中的工作表標(biāo)簽上按右鍵彈出快捷菜單,進(jìn)行插入和刪除多個(gè)工作表的操作;然后在“文件”菜單中選擇“頁(yè)面設(shè)置……”,將選中的多個(gè)工作表設(shè)成相同的頁(yè)面模式;再通過(guò)“編輯”菜單中的有關(guān)選項(xiàng),在多個(gè)工作表范圍內(nèi)進(jìn)行查找、替換、定位操作;通過(guò)“格式”菜單中的有關(guān)選項(xiàng),將選中的多個(gè)工作表的行、列、單元格設(shè)成相同的樣式以及進(jìn)行一次性全部隱藏操作;接著在“工具”菜單中選擇“選項(xiàng)……”,在彈出的菜單中選擇“視窗”和“編輯”按鈕,將選中的工作表設(shè)成相同的視窗樣式和單元格編輯屬性;最后選中上述工作表集合中任何一個(gè)工作表,并在其上完成我們所需要的表格,則其它工作表在相同的位置也同時(shí)生成了格式完全相同的表格。高效辦公Excel排序方法"集中營(yíng)"排序是數(shù)據(jù)處理中的經(jīng)常性工作,Excel排序有序數(shù)計(jì)算(類(lèi)似成績(jī)統(tǒng)計(jì)中的名次)和數(shù)據(jù)重排兩類(lèi)。本文以幾個(gè)車(chē)間的產(chǎn)值和名稱(chēng)為例,介紹Excel2000/XP的數(shù)據(jù)排序方法。一、數(shù)值排序1.RANK函數(shù)RANK函數(shù)是Excel計(jì)算序數(shù)的主要工具,它的語(yǔ)法為:RANK(number,ref,order),其中number為參與計(jì)算的數(shù)字或含有數(shù)字的單元格,ref是對(duì)參與計(jì)算的數(shù)字單元格區(qū)域的絕對(duì)引用,order是用來(lái)說(shuō)明排序方式的數(shù)字(如果order為零或省略,則以降序方式給出結(jié)果,反之按升序方式)。例如圖1中E2、E3、E4單元格存放一季度的總產(chǎn)值,計(jì)算各車(chē)間產(chǎn)值排名的方法是:在F2單元格內(nèi)輸入公式“=RANK(E2,$E$2:$E$4)”,敲回車(chē)即可計(jì)算出鑄造車(chē)間的產(chǎn)值排名是2。再將F2中的公式復(fù)制到剪貼板,選中F3、F4單元格按Ctrl+V,就能計(jì)算出其余兩個(gè)車(chē)間的產(chǎn)值排名為3和1。如果B1單元格中輸入的公式為“=RANK(E2,$E$2:$E$4,1)”,則計(jì)算出的序數(shù)按升序方式排列,即2、1和3。需要注意的是:相同數(shù)值用RANK函數(shù)計(jì)算得到的序數(shù)(名次)相同,但會(huì)導(dǎo)致后續(xù)數(shù)字的序數(shù)空缺。假如上例中F2單元格存放的數(shù)值與F3相同,則按本法計(jì)算出的排名分別是3、3和1(降序時(shí))。2.COUNTIF函數(shù)COUNTIF函數(shù)可以統(tǒng)計(jì)某一區(qū)域中符合條件的單元格數(shù)目,它的語(yǔ)法為COUNTIF(range,criteria)。其中range為參與統(tǒng)計(jì)的單元格區(qū)域,criteria是以數(shù)字、表達(dá)式或文本形式定義的條件。其中數(shù)字可以直接寫(xiě)入,表達(dá)式和文本必須加引號(hào)。仍以圖1為例,F(xiàn)2單元格內(nèi)輸入的公式為“=COUNTIF($E$2:$E$4,">"&E2)+1”。計(jì)算各車(chē)間產(chǎn)值排名的方法同上,結(jié)果也完全相同,2、1和3。此公式的計(jì)算過(guò)程是這樣的:首先根據(jù)E2單元格內(nèi)的數(shù)值,在連接符&的作用下產(chǎn)生一個(gè)邏輯表達(dá)式,即“>176.7”、“>167.3”等。COUNTIF函數(shù)計(jì)算出引用區(qū)域內(nèi)符合條件的單元格數(shù)量,該結(jié)果加一即可得到該數(shù)值的名次。很顯然,利用上述方法得到的是降序排列的名次,對(duì)重復(fù)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的結(jié)果與RANK3.IF函數(shù)Excel自身帶有排序功能,可使數(shù)據(jù)以降序或升序方式重新排列。如果將它與IF函數(shù)結(jié)合,可以計(jì)算出沒(méi)有空缺的排名。以圖1中E2、E3、E4單元格的產(chǎn)值排序?yàn)槔?,具體做法是:選中E2單元格,根據(jù)排序需要,單擊Excel工具欄中的“降序排序”或“升序排序”按鈕,即可使工作表中的所有數(shù)據(jù)按要求重新排列。假如數(shù)據(jù)是按產(chǎn)值由大到小(降序)排列的,而您又想賦予每個(gè)車(chē)間從1到n(n為自然數(shù))的排名。可以在G2單元格中輸入1,然后在G3單元格中輸入公式“=IF(E3=E2,G3,G3+1)”,只要將公式復(fù)制到G4等單元格,就可以計(jì)算出其他車(chē)間的產(chǎn)值排名。二、文本排序選舉等場(chǎng)合需要按姓氏筆劃為文本排序,Excel提供了比較好的解決辦法。如果您要將圖1數(shù)據(jù)表按車(chē)間名稱(chēng)的筆劃排序,可以使用以下方法:選中排序關(guān)鍵字所在列(或行)的首個(gè)單元格(如圖1中的A1),單擊Excel“數(shù)據(jù)”菜單下的“排序”命令,再單擊其中的“選項(xiàng)”按鈕。選中“排序選項(xiàng)”對(duì)話框“方法”下的“筆畫(huà)排序”,再根據(jù)數(shù)據(jù)排列方向選擇“按行排序”或“按列排序”,“確定”后回到“排序”對(duì)話框(圖2)。如果您的數(shù)據(jù)帶有標(biāo)題行(如圖1中的“單位”之類(lèi)),則應(yīng)選中“有標(biāo)題行”(反之不選),然后打開(kāi)“主要關(guān)鍵字”下拉列表,選擇其中的“單位”,選中排序方式(“升序”或“降序”)后“確定”,表中的所有數(shù)據(jù)就會(huì)據(jù)此重新排列。此法稍加變通即可用于“第一名”、“第二名”等文本排序,請(qǐng)讀者自行摸索。三、自定義排序如果您要求Excel按照“金工車(chē)間”、“鑄造車(chē)間”和“維修車(chē)間”的特定順序重排工作表數(shù)據(jù),前面介紹的幾種方法就無(wú)能為力了。這類(lèi)問(wèn)題可以用定義排序規(guī)則的方法解決:首先單擊Excel“工具”菜單下的“選項(xiàng)”命令,打開(kāi)“選項(xiàng)”對(duì)話框中的“自定義序列”選項(xiàng)卡(圖3)。選中左邊“自定義序列”下的“新序列”,光標(biāo)就會(huì)在右邊的“輸入序列”框內(nèi)閃動(dòng),您就可以輸入“金工車(chē)間”、“鑄造車(chē)間”等自定義序列了,輸入的每個(gè)序列之間要用英文逗號(hào)分隔,或者每輸入一個(gè)序列就敲回車(chē)。如果序列已經(jīng)存在于工作表中,可以選中序列所在的單元格區(qū)域單擊“導(dǎo)入”,這些序列就會(huì)被自動(dòng)加入“輸入序列”框。無(wú)論采用以上哪種方法,單擊“添加”按鈕即可將序列放入“自定義序列”中備用(圖3)。使用排序規(guī)則排序的具體方法與筆劃排序很相似,只是您要打開(kāi)“排序選項(xiàng)”對(duì)話框中的“自定義排序次序”下拉列表,選中前面定義的排序規(guī)則,其他選項(xiàng)保持不動(dòng)。回到“排序”對(duì)話框后根據(jù)需要選擇“升序”或“降序”,“確定”后即可完成數(shù)據(jù)的自定義排序。需要說(shuō)明的是:顯示在“自定義序列”選項(xiàng)卡中的序列(如一、二、三等),均可按以上方法參與排序,請(qǐng)讀者注意Excel提供的自定義序列類(lèi)型。談?wù)凟xcel輸入的技巧在Excel工作表的單元格中,可以使用兩種最基本的數(shù)據(jù)格式:常數(shù)和公式。常數(shù)是指文字、數(shù)字、日期和時(shí)間等數(shù)據(jù),還可以包括邏輯值和錯(cuò)誤值,每種數(shù)據(jù)都有它特定的格式和輸入方法,為了使用戶對(duì)輸入數(shù)據(jù)有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí),有必要來(lái)介紹一下在Excel中輸入各種類(lèi)型數(shù)據(jù)的方法和技巧。一、輸入文本Excel單元格中的文本包括任何中西文文字或字母以及數(shù)字、空格和非數(shù)字字符的組合,每個(gè)單元格中最多可容納32000個(gè)字符數(shù)。雖然在Excel中輸入文本和在其它應(yīng)用程序中沒(méi)有什么本質(zhì)區(qū)別,但是還是有一些差異,比如我們?cè)赪ord、PowerPoint的表格中,當(dāng)在單元格中輸入文本后,按回車(chē)鍵表示一個(gè)段落的結(jié)束,光標(biāo)會(huì)自動(dòng)移到本單元格中下一段落的開(kāi)頭,在Excel的單元格中輸入文本時(shí),按一下回車(chē)鍵卻表示結(jié)束當(dāng)前單元格的輸入,光標(biāo)會(huì)自動(dòng)移到當(dāng)前單元格的下一個(gè)單元格,出現(xiàn)這種情況時(shí),如果你是想在單元格中分行,則必須在單元格中輸入硬回車(chē),即按住Alt鍵的同時(shí)按回車(chē)鍵。二、輸入分?jǐn)?shù)幾乎在所有的文檔中,分?jǐn)?shù)格式通常用一道斜杠來(lái)分界分子與分母,其格式為“分子/分母”,在Excel中日期的輸入方法也是用斜杠來(lái)區(qū)分年月日的,比如在單元格中輸入“1/2”,按回車(chē)鍵則顯示“1月2日”,為了避免將輸入的分?jǐn)?shù)與日期混淆,我們?cè)趩卧裰休斎敕謹(jǐn)?shù)時(shí),要在分?jǐn)?shù)前輸入“0”(零)以示區(qū)別,并且在“0”和分子之間要有一個(gè)空格隔開(kāi),比如我們?cè)谳斎?/2時(shí),則應(yīng)該輸入“01/2”。如果在單元格中輸入“81/2”,則在單元格中顯示“81/2”,而在編輯欄中顯示“三、輸入負(fù)數(shù)在單元格中輸入負(fù)數(shù)時(shí),可在負(fù)數(shù)前輸入“-”作標(biāo)識(shí),也可將數(shù)字置在()括號(hào)內(nèi)來(lái)標(biāo)識(shí),比如在單元格中輸入“(88)”,按一下回車(chē)鍵,則會(huì)自動(dòng)顯示為“-88”。四、輸入小數(shù)在輸入小數(shù)時(shí),用戶可以向平常一樣使用小數(shù)點(diǎn),還可以利用逗號(hào)分隔千位、百萬(wàn)位等,當(dāng)輸入帶有逗號(hào)的數(shù)字時(shí),在編輯欄并不顯示出來(lái),而只在單元格中顯示。當(dāng)你需要輸入大量帶有固定小數(shù)位的數(shù)字或帶有固定位數(shù)的以“0”字符串結(jié)尾的數(shù)字時(shí),可以采用下面的方法:選擇“工具”、“選項(xiàng)”命令,打開(kāi)“選項(xiàng)”對(duì)話框,單擊“編輯”標(biāo)簽,選中“自動(dòng)設(shè)置小數(shù)點(diǎn)”復(fù)選框,并在“位數(shù)”微調(diào)框中輸入或選擇要顯示在小數(shù)點(diǎn)右面的位數(shù),如果要在輸入比較大的數(shù)字后自動(dòng)添零,可指定一個(gè)負(fù)數(shù)值作為要添加的零的個(gè)數(shù),比如要在單元格中輸入“88”后自動(dòng)添加3個(gè)零,變成“88000”,就在“位數(shù)”微調(diào)框中輸入“-3”,相反,如果要在輸入“88”后自動(dòng)添加3位小數(shù),變成“0.088”,則要在“位數(shù)”微調(diào)框中輸入“3”。另外,在完成輸入帶有小數(shù)位或結(jié)尾零字符串的數(shù)字后,應(yīng)清除對(duì)“自動(dòng)設(shè)置小數(shù)點(diǎn)”符選框的選定,以免影響后邊的輸入;如果只是要暫時(shí)取消在“自動(dòng)設(shè)置小數(shù)點(diǎn)”中設(shè)置的選項(xiàng),可以在輸入數(shù)據(jù)時(shí)自帶小數(shù)點(diǎn)。五、輸入貨幣值Excel幾乎支持所有的貨幣值,如人民幣(¥)、英鎊(£)等。歐元出臺(tái)以后,Excel2000完全支持顯示、輸入和打印歐元貨幣符號(hào)。用戶可以很方便地在單元格中輸入各種貨幣值,Excel會(huì)自動(dòng)套用貨幣格式,在單元格中顯示出來(lái),如果用要輸入人民幣符號(hào),可以按住Alt鍵,然后再數(shù)字小鍵盤(pán)上按“0165”即可。六、輸入日期Excel是將日期和時(shí)間視為數(shù)字處理的,它能夠識(shí)別出大部分用普通表示方法輸入的日期和時(shí)間格式。用戶可以用多種格式來(lái)輸入一個(gè)日期,可以用斜杠“/”或者“-”來(lái)分隔日期中的年、月、日部分。比如要輸入“2001年12月1日”,可以在單元各種輸入“2001/12/1”或者“2001-12-1七、輸入時(shí)間在Excel中輸入時(shí)間時(shí),用戶可以按24小時(shí)制輸入,也可以按12小時(shí)制輸入,這兩種輸入的表示方法是不同的,比如要輸入下午2時(shí)30分38秒,用24小時(shí)制輸入格式為:2:30:38,而用12小時(shí)制輸入時(shí)間格式為:2:30:38p,注意字母“p”和時(shí)間之間有一個(gè)空格。如果要在單元格中插入當(dāng)前時(shí)間,則按Ctrl+Shift+;鍵。了解Excel公式的錯(cuò)誤值經(jīng)常用Excel的朋友可能都會(huì)遇到一些莫名奇妙的錯(cuò)誤值信息:#N/A!、#VALUE!、#DIV/O!等等,出現(xiàn)這些錯(cuò)誤的原因有很多種,如果公式不能計(jì)算正確結(jié)果,Excel將顯示一個(gè)錯(cuò)誤值,例如,在需要數(shù)字的公式中使用文本、刪除了被公式引用的單元格,或者使用了寬度不足以顯示結(jié)果的單元格。以下是幾種常見(jiàn)的錯(cuò)誤及其解決方法。1.#####!原因:如果單元格所含的數(shù)字、日期或時(shí)間比單元格寬,或者單元格的日期時(shí)間公式產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)值,就會(huì)產(chǎn)生#####!錯(cuò)誤。解決方法:如果單元格所含的數(shù)字、日期或時(shí)間比單元格寬,可以通過(guò)拖動(dòng)列表之間的寬度來(lái)修改列寬。如果使用的是1900年的日期系統(tǒng),那么Excel中的日期和時(shí)間必須為正值,用較早的日期或者時(shí)間值減去較晚的日期或者時(shí)間值就會(huì)導(dǎo)致#####!錯(cuò)誤。如果公式正確,也可以將單元格的格式改為非日期和時(shí)間型來(lái)顯示該值。2.#VALUE!當(dāng)使用錯(cuò)誤的參數(shù)或運(yùn)算對(duì)象類(lèi)型時(shí),或者當(dāng)公式自動(dòng)更正功能不能更正公式時(shí),將產(chǎn)生錯(cuò)誤值#VALUE!。原因一:在需要數(shù)字或邏輯值時(shí)輸入了文本,Excel不能將文本轉(zhuǎn)換為正確的數(shù)據(jù)類(lèi)型。解決方法:確認(rèn)公式或函數(shù)所需的運(yùn)算符或參數(shù)正確,并且公式引用的單元格中包含有效的數(shù)值。例如:如果單元格A1包含一個(gè)數(shù)字,單元格A2包含文本"學(xué)籍",則公式"=A1+A2"將返回錯(cuò)誤值#VALUE!??梢杂肧UM工作表函數(shù)將這兩個(gè)值相加(SUM函數(shù)忽略文本):=SUM(A1:A2)。原因二:將單元格引用、公式或函數(shù)作為數(shù)組常量輸入。解決方法:確認(rèn)數(shù)組常量不是單元格引用、公式或函數(shù)。原因三:賦予需要單一數(shù)值的運(yùn)算符或函數(shù)一個(gè)數(shù)值區(qū)域。解決方法:將數(shù)值區(qū)域改為單一數(shù)值。修改數(shù)值區(qū)域,使其包含公式所在的數(shù)據(jù)行或列。3.#DIV/O!當(dāng)公式被零除時(shí),將會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤值#DIV/O!。原因一:在公式中,除數(shù)使用了指向空單元格或包含零值單元格的單元格引用(在Excel中如果運(yùn)算對(duì)象是空白單元格,Excel將此空值當(dāng)作零值)。解決方法:修改單元格引用,或者在用作除數(shù)的單元格中輸入不為零的值。原因二:輸入的公式中包含明顯的除數(shù)零,例如:=5/0。解決方法:將零改為非零值。4.#NAME?在公式中使用了Excel不能識(shí)別的文本時(shí)將產(chǎn)生錯(cuò)誤值#NAME?。原因一:刪除了公式中使用的名稱(chēng),或者使用了不存在的名稱(chēng)。解決方法:確認(rèn)使用的名稱(chēng)確實(shí)存在。選擇菜單"插入"|"名稱(chēng)"|"定義"命令,如果所需名稱(chēng)沒(méi)有被列出,請(qǐng)使用"定義"命令添加相應(yīng)的名稱(chēng)。原因二:名稱(chēng)的拼寫(xiě)錯(cuò)誤。解決方法:修改拼寫(xiě)錯(cuò)誤的名稱(chēng)。原因三:在公式中使用標(biāo)志。解決方法:選擇菜單中"工具"|"選項(xiàng)"命令,打開(kāi)"選項(xiàng)"對(duì)話框,然后單擊"重新計(jì)算"標(biāo)簽,在"工作薄選項(xiàng)"下,選中"接受公式標(biāo)志"復(fù)選框。原因四:在公式中輸入文本時(shí)沒(méi)有使用雙引號(hào)。解決方法:Excel將其解釋為名稱(chēng),而不理會(huì)用戶準(zhǔn)備將其用作文本的想法,將公式中的文本括在雙引號(hào)中。例如:下面的公式將一段文本"總計(jì):"和單元格B50中的數(shù)值合并在一起:="總計(jì):"&B50原因五:在區(qū)域的引用中缺少冒號(hào)。解決方法:確認(rèn)公式中,使用的所有區(qū)域引用都使用冒號(hào)。例如:SUM(A2:B34)。5.#N/A原因:當(dāng)在函數(shù)或公式中沒(méi)有可用數(shù)值時(shí),將產(chǎn)生錯(cuò)誤值#N/A。解決方法:如果工作表中某些單元格暫時(shí)沒(méi)有數(shù)值,請(qǐng)?jiān)谶@些單元格中輸入"#N/A",公式在引用這些單元格時(shí),將不進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,而是返回#N/A。6.#REF!當(dāng)單元格引用無(wú)效時(shí)將產(chǎn)生錯(cuò)誤值#REF!。原因:刪除了由其他公式引用的單元格,或?qū)⒁苿?dòng)單元格粘貼到由其他公式引用的單元格中。解決方法:更改公式或者在刪除或粘貼單元格之后,立即單擊"撤消"按鈕,以恢復(fù)工作表中的單元格。7.#NUM!當(dāng)公式或函數(shù)中某個(gè)數(shù)字有問(wèn)題時(shí)將產(chǎn)生錯(cuò)誤值#NUM!。原因一:在需要數(shù)字參數(shù)的函數(shù)中使用了不能接受的參數(shù)。解決方法:確認(rèn)函數(shù)中使用的參數(shù)類(lèi)型正確無(wú)誤。原因二:使用了迭代計(jì)算的工作表函數(shù),例如:IRR或RATE,并且函數(shù)不能產(chǎn)生有效的結(jié)果。解決方法:為工作表函數(shù)使用不同的初始值。原因三:由公式產(chǎn)生的數(shù)字太大或太小,Excel不能表示。解決方法:修改公式,使其結(jié)果在有效數(shù)字范圍之間。8.#NULL!當(dāng)試圖為兩個(gè)并不相交的區(qū)域指定交叉點(diǎn)時(shí)將產(chǎn)生錯(cuò)誤值#NULL!。原因:使用了不正確的區(qū)域運(yùn)算符或不正確的單元格引用。解決方法:如果要引用兩個(gè)不相交的區(qū)域,請(qǐng)使用聯(lián)合運(yùn)算符逗號(hào)(,)。公式要對(duì)兩個(gè)區(qū)域求和,請(qǐng)確認(rèn)在引用這兩個(gè)區(qū)域時(shí),使用逗號(hào)。如:SUM(A1:A13,D12:D23)。如果沒(méi)有使用逗號(hào),Excel將試圖對(duì)同時(shí)屬于兩個(gè)區(qū)域的單元格求和,但是由于A1:A13和D12:D23并不相交,所以他們沒(méi)有共同的單元格。在Excel中快速查看所有工作表公式只需一次簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)點(diǎn)擊,即可可以顯示出工作表中的所有公式,包括Excel用來(lái)存放日期的序列值。要想在顯示單元格值或單元格公式之間來(lái)回切換,只需按下CTRL+`(位于TAB鍵上方)。EXCEL2000使用技巧十招1、Excel文件的加密與隱藏如果你不愿意自己的Excel文件被別人查看,那么你可以給它設(shè)置密碼保護(hù),采用在保存文件時(shí)用加密的方法就可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)目的,在這里要特別注意的是,自己設(shè)定的密碼一定要記住,否則自己也將被視為非法入侵者而遭拒絕進(jìn)入。給文件加密的具體方法為:A、單擊“文件”菜單欄中的“保存或者(另存為)”命令后,在彈出的“保存或者(另存為)”的對(duì)話框中輸入文件名;B、再單擊這個(gè)對(duì)話框中“工具”欄下的“常規(guī)選項(xiàng)”按鈕,在彈出的“保存選項(xiàng)”的對(duì)話框中輸入自己的密碼;這里要注意,它提供了兩層保護(hù),如果你也設(shè)置了修改權(quán)限密碼的話,那么即使文件被打開(kāi)也還需要輸入修改權(quán)限的密碼才能修改。C、單擊“確定”按鈕,在彈出的密碼確認(rèn)窗口中重新輸入一遍密碼,再點(diǎn)擊“確認(rèn)”,最后點(diǎn)“保存”完成文件的加密工作。當(dāng)重新打開(kāi)文件時(shí)就要求輸入密碼,如果密碼不正確,文件將不能打開(kāi)。2、對(duì)單元格進(jìn)行讀寫(xiě)保護(hù)單元格是Excel執(zhí)行其強(qiáng)大的計(jì)算功能最基本的元素,對(duì)單元格的讀寫(xiě)保護(hù)是Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行安全管理的基礎(chǔ)。對(duì)單元格的保護(hù)分為寫(xiě)保護(hù)和讀保護(hù)兩類(lèi),所謂寫(xiě)保護(hù)就是對(duì)單元格中輸入信息加以限制,讀保護(hù)是對(duì)單元格中已經(jīng)存有信息的瀏覽和查看加以限制。對(duì)單元格的寫(xiě)保護(hù)有兩種方法:A、對(duì)單元格的輸入信息進(jìn)行有效性檢測(cè)。首先選定要進(jìn)行有效性檢測(cè)的單元格或單元格集合,然后從數(shù)據(jù)菜單中選擇“有效數(shù)據(jù)”選項(xiàng),通過(guò)設(shè)定有效條件、顯示信息和錯(cuò)誤警告,控制輸入單元格的信息要符合給定的條件。B、設(shè)定單元格的鎖定屬性,以保護(hù)存入單元格的內(nèi)容不能被改寫(xiě)。可分為以下步驟:(1)選定需要鎖定的單元格或單元格集合;(2)從格式菜單中選擇“單元格”選項(xiàng);(3)在設(shè)置單元格格式的彈出菜單中選擇“保護(hù)”標(biāo)簽,在彈出的窗口中,選中“鎖定”;(4)從工具菜單中選擇“保護(hù)”選項(xiàng),設(shè)置保護(hù)密碼,即完成了對(duì)單元格的鎖定設(shè)置。對(duì)單元格的讀保護(hù)有三種方法:A、通過(guò)對(duì)單元格顏色的設(shè)置進(jìn)行讀保護(hù)。例如:將選定單元格或單元格集合的背景顏色與字體顏色同時(shí)設(shè)為白色,這樣,從表面看起來(lái)單元格中好像是沒(méi)有輸入任何內(nèi)容,用戶無(wú)法直接讀出單元格中所存儲(chǔ)的信息。B、用其他畫(huà)面覆蓋在需要保護(hù)的單元格之上,遮住單元格的本來(lái)面目,以達(dá)到讀保護(hù)目的。例如:使用繪圖工具,畫(huà)一不透明矩形覆蓋在單元格之上,從格式菜單中選定矩形的“鎖定”選項(xiàng),然后保護(hù)工作表,以保證矩形不能被隨意移動(dòng)。這樣,用戶所看到的只是矩形,而看不到單元格中所存儲(chǔ)的內(nèi)容。C、通過(guò)設(shè)置單元格的行高和列寬,隱藏選定的單元格,然后保護(hù)工作表,使用戶不能直接訪問(wèn)被隱藏的單元格,從而起到讀保護(hù)的作用。3、快速填充相同數(shù)據(jù)如果你希望在不同的單元格中輸入大量相同的數(shù)據(jù)信息,那么你不必逐個(gè)單元格一個(gè)一個(gè)地輸入,那樣需要花費(fèi)好長(zhǎng)時(shí)間,而且還比較容易出錯(cuò)。我們可以通過(guò)下面的操作方法在多個(gè)相鄰或不相鄰的單元格中快速填充同一個(gè)數(shù)據(jù),具體方法為:A、同時(shí)選中需要填充數(shù)據(jù)的單元格。若某些單元格不相鄰,可在按住Ctrl鍵的同時(shí),點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵,逐個(gè)選中;B、輸入要填充的某個(gè)數(shù)據(jù)。按住Ctrl鍵的同時(shí),按回車(chē)鍵,則剛才選中的所有單元格同時(shí)填入該數(shù)據(jù)。4、使用Excel中的“宏”功能宏的概念,相信使用過(guò)WORD的人都會(huì)知道,她可以記錄命令和過(guò)程,然后將這些命令和過(guò)程賦值到一個(gè)組合鍵或工具欄的按鈕上,當(dāng)按下組合鍵時(shí),計(jì)算機(jī)就會(huì)重復(fù)所記錄的操作。在實(shí)踐工作中,它可以代替經(jīng)常輸入大量重復(fù)而又瑣碎的數(shù)據(jù),具體宏的定義方法如下::A、打開(kāi)工作表,在工作表中選中要進(jìn)行操作的單元格;B、用鼠標(biāo)單擊菜單欄中的“工具”菜單項(xiàng),并從彈出的下拉菜單中選擇“宏”子菜單項(xiàng),并從隨后彈出的下級(jí)菜單中選擇“錄制新宏”命令;C、設(shè)定好宏后,我們就可以對(duì)指定的單元格,進(jìn)行各種操作,程序?qū)⒆詣?dòng)對(duì)所進(jìn)行的各方面操作記錄復(fù)制。5、連續(xù)兩次選定單元格我們有時(shí)需要在某個(gè)單元格內(nèi)連續(xù)輸入多個(gè)數(shù)值,以查看引用此單元格的其他單元格的效果。但每次輸入一個(gè)值后按回車(chē)鍵,活動(dòng)單元格均默認(rèn)下移一個(gè)單元格,非常不便。解決此問(wèn)題的一般做法是通過(guò)選擇“工具”\“選項(xiàng)”\“編輯”,取消“按回車(chē)鍵后移動(dòng)”選項(xiàng)的選定來(lái)實(shí)現(xiàn)在同
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