微型全自主掃雪機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要在北方大部分地區(qū)，冬季雪量較大，積雪時間相對較長，特別是新疆烏魯木齊，清理積存已久的積雪也成為城市正常運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。一部分地方已經(jīng)嘗試使用掃雪機(jī)械來代替現(xiàn)存的人力掃雪方式。許多地方已經(jīng)逐漸摒棄掉人工的除雪方式這種耗時、耗力的方法嘗試更換為機(jī)械除雪。與現(xiàn)有的人工的掃雪方式相比，機(jī)械的方式有高效率、低耗能的優(yōu)點，所以目前大力發(fā)展機(jī)械除雪以方便人民生活?，F(xiàn)有的大型除雪機(jī)械和設(shè)備不能較好的將住宅區(qū)或林蔭小路等狹窄道路的積雪清掃徹底，而且掃雪機(jī)械還不能達(dá)到全自主獨立工作，所以此項研究非常有必要，這次研究是在海內(nèi)外現(xiàn)有的掃雪設(shè)備和掃雪方法的基礎(chǔ)上設(shè)計出了一種可及時進(jìn)行掃雪作業(yè)并且完美適配較窄道路的的微型全自主掃雪機(jī)器人。關(guān)鍵詞：掃雪機(jī)；三維設(shè)計；設(shè)計計算MechanicalstructuredesignofminiaturefullyautonomoussnowclearingrobotAbstractInmostareasofnorthernChina,thereisalotofsnowinwinter,andthesnowtimeisrelativelylong,especiallyinHarbin,HeilongjiangProvince,theremovalofthelong-termaccumulationofsnowhasbecomethebasisforthenormaloperationofthecity.Insteadofdoingthefirstsnowclearancebyhand,mostplacesstartedusingsnowremovalmachinery.Snowremovalagentsnowremovalhasbeenmorepopularanddevelopedquicklybecauseitismoreefficientanduseslessenergythanmechanicalsnowremovalwhencomparedtotheoriginalmanualsnowclearingmethod.However,communitiesandcampuseswithsmallroadwaysarenotsuitedforthelarge-scalesnowremovalequipmentnowinuse，andtherealizationofautonomoussnowclearingfunctioninthecurrentsnowclearingmachineryisnotmature,soitisalsoverymeaningfultodesignanautonomoussnowclearingrobotthatcanindependentlyachievenavigationandobstacleavoidancefunction.Asmall,completelyautonomoussnowclearingrobotthatisappropriateforanarrowroutemaybecleanedinrealtimeusingtheequipmentandtechniquesthatarenowinusebothdomesticallyandinternationally.Keywords:Snowplows;Three-dimensionaldesign;Designcalculation目錄TOC\o"1-3"\h\u5489摘要 I3030Abstract II4650微型全自主掃雪機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 114679第1章緒論 1120261.1國內(nèi)外掃雪機(jī)械的發(fā)展概況 1108741.1.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)況 1264791.1.2國外發(fā)展現(xiàn)狀 151561.2發(fā)展趨勢 211165第2章路面積雪性質(zhì)的研究 4305662.1積雪的物理性質(zhì) 4201432.1.1雪的密度 4125022.1.2積雪的濕度 5190892.2積雪的力學(xué)性能 551862.2.1積雪的硬度 6113182.2.2積雪的摩擦系數(shù) 661942.3本章小結(jié) 616359第3章微型全自主掃雪機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 7123533.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及其比較 7270013.2微型全自主掃雪機(jī)器人的工作原理 774033.2.1基本結(jié)構(gòu) 7111223.2.2工作原理 7293683.3本章小結(jié) 715367第4章行走裝置的設(shè)計計算和校核 8234604.1設(shè)計方案 8162184.1.1結(jié)構(gòu)組成 8279054.1.2工作原理及過程 9144384.2履帶行走裝置動力方式的選擇 9320304.2.1履帶行走裝置牽引力的計算 936964.2.2履帶行走裝置原動機(jī)的選擇 12326354.3履帶行走機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件的設(shè)計及選擇 13130604.3.1履帶的設(shè)計與選擇 13254324.3.2驅(qū)動輪的設(shè)計及選擇 1553114.3.3驅(qū)動軸的設(shè)計及計算校核 1540514.3.4導(dǎo)向輪，拖帶輪，支重輪的設(shè)計及選擇 18116324.3.5履帶行走機(jī)構(gòu)螺栓的選擇與校核 20118754.4本章小結(jié) 2129826第5章推雪裝置的設(shè)計計算和校核 2291625.1推雪板的設(shè)計 22138125.2鏟刃的設(shè)計 23288315.3鏈接裝置的設(shè)計 23147435.4本章小結(jié) 2420089第6章掃雪裝置的設(shè)計計算與校核 25287716.1掃雪裝置的設(shè)計 2564416.2掃雪裝置的計算與校核 26112916.3刷毛的選擇 28186126.4本章小結(jié) 291992第7章經(jīng)濟(jì)效益分析 3036827.1發(fā)展前景 30265627.2成本計算 30107637.3經(jīng)濟(jì)社會效益分析 31302417.4本章小結(jié) 317799結(jié)論 3228509參考文獻(xiàn) 334070致謝 34微型全自主掃雪機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計第1章緒論1.1國內(nèi)外掃雪機(jī)械的發(fā)展概況1.1.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)況我國的除雪行業(yè)相對來說開始的較晚于其他國家，實際開始起步于80年代后期。隨著改革開放的推進(jìn)與發(fā)展，以及對新馬路的不斷現(xiàn)代化基建，車輛數(shù)量增長幅度突飛猛進(jìn)，促進(jìn)了除雪機(jī)械飛速進(jìn)步。這些研發(fā)組織大部分出現(xiàn)在我國的東北部地區(qū)，他們已成功研制出十幾種型號不同、功能上有本質(zhì)區(qū)別的原型掃雪機(jī)器人，在現(xiàn)實除雪工作中發(fā)揮了較大的實際作用。極力推進(jìn)了我國機(jī)械制造發(fā)展史在除雪行業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的極速發(fā)展，同時，相關(guān)部門也對引進(jìn)和推進(jìn)國外較為領(lǐng)先的道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)在我國的發(fā)展。近幾年以來，一定程度的道路綜合維護(hù)設(shè)備不斷地被從國外引進(jìn)到我國，其中大部分被賦予除雪能力REF_Ref12407\r\h[10]。圖1-1國內(nèi)主要除雪方式1.1.2國外發(fā)展現(xiàn)狀目前，國外的除雪機(jī)械技術(shù)處于較為先進(jìn)階段，具備多樣化的附屬功能。在芬蘭、德國等北歐國家，除雪設(shè)備的研發(fā)技術(shù)和生產(chǎn)工藝相當(dāng)成熟，處于領(lǐng)先地位。這些發(fā)達(dá)國家都有著傳承已久的的多功能除雪技術(shù)的發(fā)展史，掃雪技術(shù)歷經(jīng)幾十年的進(jìn)步已經(jīng)趨于完美，可以針對不同的路面情況和氣候條件選擇不同類型的設(shè)備，方便實用，能很好地實現(xiàn)想要達(dá)到的高效、及時的目標(biāo)。REF_Ref12851\r\h[14]。圖1-2國外主要除雪方式1.2發(fā)展趨勢眼下，全球各地對掃雪產(chǎn)品的需求正在上升，掃雪產(chǎn)品的發(fā)展方向也顯示出明顯的多樣化趨勢。體型小，速度高寒冷的冬季經(jīng)常會帶來許多交通問題，比如路面結(jié)冰、積雪等，在各個路段如坡道、彎道、交叉口和機(jī)場跑道等地方都可能會造成交通阻塞，當(dāng)路面覆蓋積雪和積冰時，交通情況會更加惡化，而掃雪設(shè)備的尺寸和速度則對交通產(chǎn)生阻礙。因此，必須設(shè)計尺寸小、速度快的清雪裝備，以解決狹小的崎嶇路面的清理問題。因此，發(fā)展體積小、速度快的掃雪設(shè)備已成為未來的目標(biāo)REF_Ref13017\r\h[8]。多功能，高效率為了增強(qiáng)清雪設(shè)備的工作效率，需朝著多功能、通用化的方向進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)備應(yīng)當(dāng)可以實現(xiàn)多設(shè)備安裝，具體表現(xiàn)在設(shè)備不止可以在專用設(shè)備的車型上安裝，也可以在其他常用道路維護(hù)車型上安裝，以此來提高使用效率。比如，在灑水車上進(jìn)行安裝和改裝，不僅可以滿足該類車輛原有功能，還能進(jìn)一步拓展設(shè)備適用范圍。未來掃雪設(shè)備向此方向拓展研究發(fā)展，將大幅度提高應(yīng)用效率REF_Ref15401\r\h[6]。智能化除雪機(jī)械要面臨許多不同的路面情況和在工作時應(yīng)有的條件各式各樣，難免對路面造成損傷和對道路車輛進(jìn)行剮蹭。因此，掃雪裝置要提升聰明程度，以解決在難以預(yù)料的路況和工作環(huán)境的作業(yè)問題。舉例來說，增加設(shè)備自動控制技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計自動避讓和緊急避險功能，以降低設(shè)備在操作過程中對其本身造成的損壞REF_Ref13217\r\h[2]。安全，舒適在除雪期間，掃雪設(shè)備體積過大行駛過程中會有死角可能會對路人造成影響，操作人員的工作環(huán)境也十分惡劣。所以除雪設(shè)備需要提高工作過程中的保險性和舒適性，改善操作人員控制室的工作環(huán)境，例如降低噪音、提供給工作人員足夠的保暖措施等，使作業(yè)人員的作業(yè)工作環(huán)境更加完美、更加舒適。REF_Ref15261\r\h[5]。。第2章路面積雪性質(zhì)的研究2.1積雪的物理性質(zhì)為了探索、制造和開發(fā)出最人性化、最便捷的掃雪設(shè)備，尋找有效和適合我國道路現(xiàn)狀的除雪方法和設(shè)備，首先要對積雪的必要物理特征有一個清晰的認(rèn)識。然后計算掃雪設(shè)備需要的物理參數(shù)，以及估算掃雪機(jī)面臨的挑戰(zhàn)，例如掃雪機(jī)的阻力和功率。由于氣候的多變和溫度的不穩(wěn)定，下雪時間和空氣中水分含量等多種因素，多種不同因素的不同改變會使雪的物理特性變得復(fù)雜和多樣化。其中車輛行駛、除雪作業(yè)和水在內(nèi)的諸多因素都是造成道路上積雪量急劇變化的罪魁禍?zhǔn)?。積雪的主要物理特性將直接影響到冬季除雪設(shè)備遭遇的除雪阻力和除雪力度的設(shè)計與計算[12]。其中硬度、密度、濕度、摩擦系數(shù)等都是雪的顯著的物理特性。路面冰雪的分類如下表2-1，表2-1路面冰雪的分類雪的形態(tài)雪的形狀特征雪粒直徑密度kg/m3新雪結(jié)晶狀新下的雪40-100粒雪粒狀在壓力或熱力作用下，經(jīng)融化、凍結(jié)、歸并而成0.5mm以上不毗連的圓粒270-410碾壓的雪板狀被行駛的車輛碾壓過的雪0.045mm-0.03mm相互毗連的圓粒450-745冰雪板狀壓實的雪融化后又凍結(jié)在一起直徑為0.05mm-2mm的多結(jié)晶冰745以上冰薄膜狀結(jié)冰了的水附著在路上形成薄膜直徑為0.05mm-0.4mm的多結(jié)晶冰2.1.1雪的密度由于雪是一種固體水，它的密度直接影響微型機(jī)器人完全除雪的組成和計算。積雪的密度每一時刻都在變化，雪融化后得到的水量與雪融化前的體積之比等于雪密度值。根據(jù)一些科學(xué)家的說法，經(jīng)典氣候下的積雪密度范圍為0.007-0.79g/cm3。除此之外，前蘇聯(lián)的科學(xué)家認(rèn)定雪的密度在0.01-0.8g/cm3之間。這就是為什么我選擇前蘇聯(lián)的作為參考，因為我國的雪質(zhì)與俄羅斯的相差不多，盡管雪密度因下雪地區(qū)的區(qū)域環(huán)境、沉積位置、測量方法和其他因素而有很大差異，但總體相差不多[9]。國外研究人員使用一系列徹底的技術(shù)對雪進(jìn)行了觀察、測量和檢查。得出下表2-2結(jié)論。表2-2雪的密度狀態(tài)密度g/m3新下雪0.1-0.15下了30天的雪0.2-0.3大于30天的雪0.34-0.42密實的雪0.4-0.6冰雪混合0.6-0.75冰積雪的濕度雪的性質(zhì)很大程度上取決于其含水量。積雪中的水可分為薄膜水和雪體表面的水兩大類。雪的含水量通常分為水濕雪、潮雪、干雪等四大類，其中水濕雪、濕雪等水濕雪：能把水里的雪擠出來，力量很??；濕雪：液體的水雪，在雪層中清晰可見；潮雪：水離不開雪層，卻凝結(jié)成雪片；干雪：完全不含水份的雪，不會結(jié)塊地凝結(jié)在一起。水濕雪四級最不穩(wěn)定，其他三級可用掃雪器清除REF_Ref12407\r\h[10]。最大蓄水量的積雪表2-3所示。表2-3各種狀態(tài)雪的持水能力雪的狀態(tài)最大持水能力剛降的雪(沒有風(fēng)）0.55-0.5剛降的雪（有風(fēng)）0.55-0.32沒密實的雪0.3-0.21 密實的雪 0.2-0.12冰2.2積雪的力學(xué)性能積雪的力學(xué)性能主要包括硬度、摩擦系數(shù)等。2.2.1積雪的硬度雪的硬度也叫雪的抗壓強(qiáng)度，積雪的堅硬程度取決于它所處的環(huán)境。雪的硬度受到氣溫、濕度、雪的結(jié)構(gòu)和顆粒大小等多種因素影響。積雪的硬度可以大致分為四級：松雪：容易插入，用力不大；稍硬雪：一個手指就能扎進(jìn)去；硬雪：鉛筆可以插入，堅實雪：刀可以插入REF_Ref15617\r\h[15]。2.2.2積雪的摩擦系數(shù)積雪路面的摩擦系數(shù)一般低于干瀝青路面的摩擦系數(shù)。0.03-0.2為剛剛下的雪的摩擦系數(shù)。如果雪被壓實，摩擦系數(shù)可以降低到0.2以下。如果是結(jié)冰的路面，摩擦系數(shù)可能降至0.1左右，需要注意的是，積雪的摩擦力取決于多種因素，包括積雪的厚度、濕度、壓實程度以及是否有其他物質(zhì)（如冰）混合在內(nèi)。同時，積雪的厚度對摩擦力有顯著影響。如果雪下的不厚，就起到減小摩擦的目的，降低與地面的摩擦因數(shù)。但是，如果雪太薄，這種潤滑就會減弱，摩擦系數(shù)就會增加。相反，如果積雪過厚，它可能會吸收太多的能量，增加與雪面之間的摩擦，同樣導(dǎo)致摩擦系數(shù)增加。2.3本章小結(jié)在本章中，我們收集了許多相關(guān)信息，研究和統(tǒng)計了路面的基本狀況和路面上的積雪性質(zhì)，為后面的計算過程奠定了基礎(chǔ)。第3章微型全自主掃雪機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及其比較方案一：前面的一塊推雪板，把雪往路邊推，然后連著滾刷，把雪往上卷，最后扔到路邊就可以了。這樣的掃雪方式目前運用的范圍更廣。方案二：車的前部分安裝三個可單獨移動的分體式推雪板，三部分分別由不同的液壓裝置控制，可實現(xiàn)單獨避障上下移動。車的后部分安裝滾筒雪刷，方便及時清理漏下和較薄的雪，所需運行動力主要由電動機(jī)給予。3.2微型全自主掃雪機(jī)器人的工作原理3.2.1基本結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)由電機(jī)、掃雪機(jī)構(gòu)、移動電源、推雪機(jī)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)組成。三塊分體式推雪板作為前置推雪板；后置掃雪滾刷選用滾筒滾刷，將雪旋轉(zhuǎn)起來的同時將雪掃到旁邊；機(jī)器人的前進(jìn)和后退都由行走機(jī)構(gòu)實現(xiàn)，選用履帶式，推雪板由電動機(jī)提供原動力，掃雪刷自動控制由電動馬聯(lián)機(jī)實現(xiàn)，自主掃雪工作通過單片機(jī)自動控制操作裝置完成。3.2.2工作原理車體部分前進(jìn)和后退的動力由電動機(jī)提供，執(zhí)行部分由電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，使機(jī)械能夠做到一遍掃雪一邊移動，各部分具有互不干涉的工作能力，結(jié)構(gòu)示意圖如圖：圖3-1微型全自主掃雪機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖3.3本章小結(jié)本章主要是提出了設(shè)計方案和方法，以及微型自主機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和工作原理，相當(dāng)于一個總體結(jié)構(gòu)的概述。行走裝置的設(shè)計計算和校核4.1設(shè)計方案因為此次研究環(huán)境為雪地，對各種行走機(jī)構(gòu)的使用情況進(jìn)行全面檢查及考慮，，對道路情況要求不高的行走方式中履帶式是最適合的，在防磨性能的比較上也優(yōu)于常見的輪胎行走方式，同樣，履帶的體積大重量高，有效增加牽引力，所以選用履帶式行走機(jī)構(gòu)。（1）控制方式及提供動力的方法：有單片機(jī)的操控模塊進(jìn)行控制，驅(qū)動裝置由直流伺服馬達(dá)驅(qū)動，并配有車載電源。（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計：履帶行走機(jī)構(gòu)每部分都有相應(yīng)的獨立接口，并與螺栓相連，。便于未來進(jìn)行車體拆裝、檢驗零件和改裝。(3)傳動方式的選擇：選用直流伺服電動機(jī)直接與減速裝置相連接的方法，減速裝置中裝配的輸出軸直接連接驅(qū)動輪的方式來傳遞動力。（4）轉(zhuǎn)向設(shè)計：每側(cè)的履帶選用的控制方法不同，一側(cè)遠(yuǎn)程用電動機(jī)進(jìn)行控制另一側(cè)實現(xiàn)自主任務(wù)。4.1.1結(jié)構(gòu)組成履帶式行走機(jī)構(gòu)由機(jī)架、履帶、電動機(jī)、減速器、控制器、驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托帶輪和張緊裝置等構(gòu)成REF_Ref13429\r\h[12]。機(jī)構(gòu)如圖4-1所示：圖4-1履帶行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成4.1.2工作原理及過程其工作原理是：由單片機(jī)的遠(yuǎn)程控制模塊向接收控制器傳送命令，并將該命令傳送到驅(qū)動控制器，使電機(jī)運行起來，再由減速器對電動機(jī)的輸出扭矩進(jìn)行放大，再將電動機(jī)的輸出扭矩傳輸?shù)铰膸ф溕?，從而完成履帶的運動。在履帶上設(shè)置有支承輪，當(dāng)履帶與地面接觸時，支承輪和履帶之間的摩擦力會向后移動，這兩種作用力是雙向的，而地面則會對履帶產(chǎn)生前進(jìn)的作用力。如果阻力比地面提供的推力小，因此地面會給履帶一個前進(jìn)的力，而履帶上的支撐輪就會向后滾動，左右控制系統(tǒng)用于控制左右兩側(cè)電動機(jī)的活躍狀態(tài)，通過識別履帶行進(jìn)路線和行進(jìn)方向，達(dá)到更好的作業(yè)效果。工作過程：通過履帶行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動，掃雪機(jī)器人前端的推雪板，在電動機(jī)反向運動的情況下，機(jī)器人后退，后滾雪刷啟動，清理前、后滾雪刷。鏟雪設(shè)備，雪鏟設(shè)備，以及電池，這些都可以給機(jī)器人增加重量，而電池位置的改變也將顯著影響機(jī)器人的中心重心的改變。4.2履帶行走裝置動力方式的選擇4.2.1履帶行走裝置牽引力的計算總阻力應(yīng)大于履帶裝置的牽引力之和，忽略轉(zhuǎn)向阻力和空氣阻力的情況下，除雪機(jī)器人走路裝置的阻力主要包括滾動阻力、慣性阻力、傾斜阻力和除雪裝置的作業(yè)阻力REF_Ref15741\r\h[7]。因此最大牽引力計算公式如下：(4-1)式中T——總牽引力（）Tf———滾動阻力()(4-2)式中G——機(jī)器人的重量（Kg）f——滾動阻力系數(shù)∝——通過下表4-1可取f=0.2，G=100KG，∝=1.70。帶入公式得到履帶走路裝置的滾動阻力為200N。表4-1行駛阻力系數(shù)雪的狀態(tài)雪的密度阻力系數(shù)f輪胎履帶松軟的0.15——0.250.2——0.250.2松軟潮濕的0.15——輕碾壓的0.25——0.350.15——0.20.1碾壓的0.4——0.60.08——0.10.05冰雪0.70.06——0.080.07——0.1Tx———除雪裝置的工作阻力（4-3）式中Tx1——雪鏟受到阻力Tx2——滾刷刷毛受到阻力式中Ne——推雪板切割雪的阻力Nf———雪在板面上產(chǎn)生摩擦阻力Nr———推動雪堆前進(jìn)的摩擦阻力Nd———將雪鏟起時產(chǎn)生的摩擦阻力由這些的工作阻力就是除雪過程中所產(chǎn)生的阻力。Tx1=式中G——推最多雪的重量，取55KGμ1——雪的外部摩擦因μ2——內(nèi)摩擦系K0———板切割雪的阻力系數(shù)由表4-2，表4-3，表4-4，取μ1為0.085，μ2為0.3，K0為0.12。帶入計算得TTx2——通常積雪量小、道路雪薄的狀況，阻力大小為20N。經(jīng)過計算后已知除雪裝置的工作阻力Tx=297N。表4-2雪的摩擦系數(shù)μ雪的密度（g/cm3）雪的溫度(0C)-2——-4-30——-850.0970.080.090.40.0550.0650.0750.450.0180.0180.0560.50.0250.0330.010表4-3雪的內(nèi)摩擦系數(shù)μ雪的密度（g/cm3）雪的溫度(0C)0附近-1——-6-10度以下90.340.20.300.330.360.30.350.390.460.40.400.440.500.450.420.470.530.50.450.500.57表4-4雪的切削阻力系數(shù)K0雪的狀態(tài)雪的密度雪的溫度-1——3-4——22-22以下松軟的0.12——0.180.7——1.80.2——0.80.1——1.2密實的0.20——0.282.0——1.01.5——3.02.0——5.0小粒冰雪密實的0.30——0.363.0——6.01.0——7.05.0——10大粒冰雪密實的0.28——0.351.0——7.03.0——6.05.0——9.0Tj———履帶行走裝置的慣性阻力Tj=σ0——dvdT∝——作業(yè)中可忽略慣性阻力，dvdtTα=α取1.7，帶入計算得到Tα得總牽引力T=200+297+30=527N。4.2.2履帶行走裝置原動機(jī)的選擇履帶走路機(jī)構(gòu)的總牽引力F=527N，按車輛運動功率計算的公式得：P=FV（4-7）考慮到除雪機(jī)器人的運行速度為0.5米/秒，所以在算出履帶機(jī)構(gòu)所需功率P=316.2W時，考慮安全系數(shù)為1.2。工作時履帶需要大功率進(jìn)行驅(qū)動，同時該機(jī)械工作也承受高負(fù)荷，因此過載保護(hù)是必要的，所以應(yīng)搭載減速裝置，在減速箱的驅(qū)動下，不僅扭矩能夠得到提升，同時也能夠起到過載保護(hù)的作用。所以我才會選擇57無刷直流馬達(dá)，57BL115S21-203TF9無刷直流馬達(dá)，24V210W1000rpm。性能表4-5，表4-6。表4-5無刷直流電機(jī)參數(shù)表名稱參數(shù)額定電壓（V）24V空載轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）1000輸入電流（A）8.75額定轉(zhuǎn)矩（kg/cm）0.7額定電流（A）13級數(shù)4重量（kg）1.22型號57BL115S21-203TF9表4-6電機(jī)接線定義電機(jī)相線定義霍爾信號線定義UVWHUHVHWH+H-黃紅黑黃白藍(lán)紅黑由此根據(jù)以下公式：Ｔ＝ＭｒＭｒ=9549×n=60×fpp=T×2πn60其中Mr———驅(qū)動力矩R——驅(qū)動輪輪動半徑，計算后得0.025mmN——電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)P——磁極對數(shù)通過計算得出驅(qū)動輪速度為306r/min，所需電機(jī)扭矩5.6NM，所以應(yīng)配備1:4的減速機(jī)，故選擇PX系列行星減速機(jī)。可以與57無刷直流電機(jī)組合使用。該配套減速機(jī)靈敏度高，調(diào)速性能優(yōu)異[12]。裝備電池應(yīng)選擇24V電池，優(yōu)點為重量輕、安裝便捷。4.3履帶行走機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件的設(shè)計及選擇4.3.1履帶的設(shè)計與選擇由于履帶在冰雪天氣下的工作環(huán)境惡劣，考慮到履帶的打滑性，強(qiáng)度和剛性也符合設(shè)計要求，防滑性能好，耐磨性高，金屬材料消耗最小，履帶在移動過程中的動載荷可以有效降低，附著力高，牽引力可以充分輸出，本設(shè)計方案中機(jī)器人的質(zhì)量估計為100kg，履帶總數(shù)為2個，履帶與地面的接觸長度為L，軌距為B，履帶板的寬度b必須合理的匹配，以滿足設(shè)計要求，此外，L0表示地面長度，h0表示軌道高度，G表示機(jī)器的整體質(zhì)量REF_Ref14239\r\h[11]。經(jīng)公式可得知：式中T0———節(jié)距Z——齒數(shù)因此，要盡可能地減小履帶的尺寸，并盡可能地減少主動輪的齒數(shù)，以滿足設(shè)計要求。履帶行走設(shè)備的間距與它的總?cè)莘e之間的關(guān)系：t0=(15~17.5)帶入計算得到節(jié)距為T0=10mm通過對單邊履帶的計算，得出了L=1617毫米、70毫米的設(shè)計寬度和1800毫米的長度。履帶鏈的三維建模如下圖：圖4-2履帶鏈三維建模履帶的前進(jìn)和后退角：前進(jìn)角大小直接影響行走機(jī)構(gòu)的通過性，履帶行走機(jī)構(gòu)的通過性越大，此角越小。因此遇到障礙時前角越大，行走機(jī)構(gòu)受到的阻力越大，前角過小，遇到障礙物撞擊會使車體大幅度振動。拖曳角的作用是調(diào)整拖曳角來改變軌道的地面長度，拖曳角大地面長度短。在這種設(shè)計中，履帶的傾斜角為45度，履帶的后角為50度。履帶板的三維設(shè)計如下圖：圖4-3履帶板三維建模在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人的研究成果，提出了一種新的履刺結(jié)構(gòu)，即通過增大靴齒高度、增大履帶受力、增大履帶與地面間的摩擦來實現(xiàn)其在冰雪環(huán)境中更好的工作。結(jié)構(gòu)如下圖：圖4-4履刺的結(jié)構(gòu)4.3.2驅(qū)動輪的設(shè)計及選擇此次設(shè)計方法的齒數(shù)為20的驅(qū)動輪位于走路裝置后部，可以縮短轉(zhuǎn)向模塊的長度，防止動力不足時履帶塌陷，延長了履帶的續(xù)航能力，提高了履帶的行駛速度，提高了車輛的行駛效率。由于主動輪的長短與導(dǎo)軌的基長和芯長有直接的關(guān)系，因此，主動輪的長度不必過高。主動輪直徑50mm。三維建模如圖：圖4-5驅(qū)動輪的三維建模4.3.3驅(qū)動軸的設(shè)計及計算校核針對驅(qū)動輪過寬，減速機(jī)軸長不夠，不能提供大扭矩，因此對傳動軸進(jìn)行設(shè)計，履帶傳動裝置驅(qū)動軸的設(shè)計有以下幾點：（1）制造方便，主軸上各零件易于拆卸拆卸；（2）在軸及軸上安裝適當(dāng)?shù)难b配；（3）部件的設(shè)計要盡量可靠；履帶傳動裝置驅(qū)動軸的設(shè)計有以下幾點：制造方便，各零件在主軸本體上易于拆卸；適當(dāng)?shù)亟M裝在軸與軸上的裝配；部件的設(shè)計要盡量保證其可靠性；不合適的應(yīng)力會造成驅(qū)動輪的破壞所以驅(qū)動輪應(yīng)按照應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計。圖4-6驅(qū)動輪傳動軸1節(jié)：進(jìn)口軸端部通過聯(lián)軸器與減速機(jī)的輸出軸相連，外徑10毫米，按照強(qiáng)度計算，長度11.5毫米，把電動機(jī)的功率傳給傳動軸，聯(lián)軸器與之相配合。2節(jié)：該節(jié)桿上的密封環(huán)的直徑為12mm，長為3mm。3節(jié)：這個部分是用來裝驅(qū)動輪的，根據(jù)對應(yīng)的公式，它的直徑是10毫米，長度是35毫米，在配對時，始終要選用3X3型的鑰匙，把電機(jī)的功率傳送到這個位置，一般是相連的。4節(jié)：此節(jié)是用來將主動輪固定在螺接上，將端蓋裝在螺帽的右邊，以加強(qiáng)緊固。對驅(qū)動軸進(jìn)行力學(xué)分析，如圖4-7：圖4-7驅(qū)動軸力學(xué)性能分析圖AB段：M（x）＝F1L1=160N.M，彎矩如圖4-8：圖4-8驅(qū)動軸彎矩圖在這個彎矩圖中，橫截面AB的最大彎矩位于B點，由AB橫斷面可知為12毫米。因此，該截面的彎曲系數(shù)如下：WZ=最大的彎曲應(yīng)力為：σmax經(jīng)計算此段符合設(shè)計要求。BC段：因為這段會受到扭矩根據(jù)式可知：T+M=0（4-15）M=9549pkwT=M≈75N/m（4-17）此段軸的扭矩如圖4-9：圖4-9驅(qū)動軸扭矩圖這一節(jié)軸承受了各個部件的相同力矩，因此M代表了這一節(jié)軸的轉(zhuǎn)矩，它的直徑為10毫米。從上述公式可得出該截面的扭轉(zhuǎn)橫截面系數(shù)：Wt=可計算出此軸的最大切應(yīng)力：τmax=根據(jù)計算結(jié)果，可知這段軸強(qiáng)度和剛度符合設(shè)計的要求。4.3.4導(dǎo)向輪，拖帶輪，支重輪的設(shè)計及選擇導(dǎo)輪、拖輪和支重輪都被深溝球軸承所取代，其中導(dǎo)輪的功能是將履帶往正確的方向引導(dǎo)，它通常被安置在行進(jìn)裝置的最前方，其確切的位置和主動輪的位置相關(guān)聯(lián)，行進(jìn)機(jī)構(gòu)應(yīng)該是沿著一條直線行進(jìn)，導(dǎo)輪和主動輪平行地設(shè)置，導(dǎo)輪的位置比較高，可以幫助降低重心，并且設(shè)計的重心不高。因此導(dǎo)向輪的作用是引導(dǎo)履帶所以導(dǎo)向輪與驅(qū)動輪要成直線，直徑要比驅(qū)動輪小一些。DDk=0.8~0.9，取導(dǎo)向輪直徑Dk=10mmREF_Ref14431\r\h[13]。拖動輪主要用于支承垂下的履帶，避免由于軌道過度下垂而產(chǎn)生的強(qiáng)烈震動，并避免軌道掉落，通常，由于牽引滑輪力較小，所以可以減少其體積，減少所需數(shù)量，該設(shè)計將拖動輪與導(dǎo)輪合并，并以軸承取代兩者，從而實現(xiàn)了兩項功能。圓筒的功能是傳遞壓力，將壓力分成多個支點和幾個支點，這樣就要求承受更大的壓力，同時對穩(wěn)定性也有很高的要求，所以要采用多個支點來平均分配壓力。4個直徑10毫米的滾柱，這樣的設(shè)計，使得彼此之間的距離更接近，從而能夠?qū)毫鶆虻胤稚㈤_來，通過合理的設(shè)計，滾柱之間的間隔使得移動行走機(jī)構(gòu)，滾柱始終處于軌道上，避免了滾柱在軌道上奔跑，同時還能防止由于地面不平而引起的軌道震動，這就導(dǎo)致了軌道的下降。為了確保履帶裝置的穩(wěn)定，履帶數(shù)目不宜太多，否則會增大其滾動阻力。由于輥筒與地面接觸較多，很容易混入雜物，所以在輥筒的兩個側(cè)面都要設(shè)置密封環(huán)及軸承端蓋。三維圖如下：圖4-10導(dǎo)向輪，拖帶輪，支重輪的三維建模齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式：n=60000vπD經(jīng)過計算得到驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)數(shù)n=303r/min傳動比μ=齒輪接觸強(qiáng)度公式為：δH=其中Fn——法相力ρ1——μ——傳動比E——綜合彈性模量驅(qū)動輪Z=20，由此已知驅(qū)動輪的接觸強(qiáng)度：σH=其中載荷系數(shù)K=1.6，μ=3.3，a=70mm，b=10mm，T=6.6N.M研究結(jié)果表明，該方法能夠滿足設(shè)計要求。驅(qū)動輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計算：齒根彎曲強(qiáng)度校核公式：σF=2其中KF———彎曲疲勞強(qiáng)度T1———齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩YFaYFaYε——?m——模數(shù)Z——齒數(shù)帶入計算得到。4.3.5履帶行走機(jī)構(gòu)螺栓的選擇與校核在這種設(shè)計中，選用的是螺栓連接軸承和履帶板，支重輪通過使用軸承以承受更大的力，所以選擇的螺栓須具有高強(qiáng)度、高剛度的物理特性，同樣需要校核，選用型號為M10×2的8.8級螺栓，低碳合金鋼為螺栓材料，800N/mm2為抗拉強(qiáng)度，根據(jù)以下公式進(jìn)行校核：圖4-11螺栓的預(yù)緊力分析螺栓桿與孔壁的接觸強(qiáng)度條件為σp=螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為τ=Fπ許用切應(yīng)力及許用擠壓應(yīng)力τ=σsS式中F——螺栓所受的工作剪力（N）；d0——可取為螺栓孔的直徑（mm）Lmin——螺栓桿與孔壁接觸面的最小長度（mm），Lσp——螺栓的許用接觸應(yīng)力（MPa）τ——以兆帕為單位的螺栓材料許用切應(yīng)力。經(jīng)計算，此螺栓滿足設(shè)計要求，故選用。4.4本章小結(jié)在本章中，我們設(shè)計并研究了掃雪機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，并通過考察機(jī)器人的整體功率和運行方式來使用履帶行走機(jī)構(gòu)。闡述了行走機(jī)構(gòu)組成和作業(yè)方式。依據(jù)設(shè)計綱領(lǐng)，對每個部件進(jìn)行設(shè)計和檢驗，每個重要部分的選擇和校核都符合設(shè)計綱領(lǐng)。推雪裝置的設(shè)計計算和校核5.1推雪板的設(shè)計為了實現(xiàn)自主避障的功能，它可以自動清理崎嶇不平的道路，它將雪鏟分成三個單獨的雪鏟，每一個雪鏟都是單獨的，通過我的研究，目前還沒有一種雪鏟是這種結(jié)構(gòu)，雖然它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且成本也比較高，但是它的自主性非常好。因此，研發(fā)工作可以繼續(xù)進(jìn)行下去。個別的雪鏟仍然是按照犁式的。犁式雪鏟利用車輛的推進(jìn)動力，將雪堆在道路上，并沿著一面橫向滑行，其上的積雪與高速犁耕下犁面土壤的運動非常相似。但由于積雪滑移的距離比塊體的滑行距離要大，所以鏟身應(yīng)該表現(xiàn)出高速犁削的特征。但是，鏟雪機(jī)和農(nóng)用犁的生產(chǎn)方法不同，農(nóng)用犁一般采用鑄造法，而雪鏟采用數(shù)控折板機(jī)加工設(shè)計的曲面，在調(diào)查并列出了數(shù)控折板機(jī)可以加工的曲面后，與犁體相比，我們選擇了漸開線等俯仰螺旋的曲面設(shè)計REF_Ref14614\r\h[4]，行成原理如圖：漸開線b)等螺距螺旋線圖5-1漸開線等螺距螺旋線原理圖漸開線等螺距螺旋線的數(shù)學(xué)模型：x=r0其中常數(shù)用φ代表，表示螺旋線在彎曲平面上的不同，同時也代表導(dǎo)程角相同和扭轉(zhuǎn)角不同，θ表示對于不同位置漸開線的基底半徑不同。5.2鏟刃的設(shè)計鏟刃應(yīng)設(shè)計為耐磨部件，所以在此次選擇了60Si2Mn鋼板作為制造時應(yīng)用的抗磨材料，不過考慮到有些地方需要鏟雪，需要用到一些比較小的雪板，比如選擇橡膠，60Si2Mn在高溫下具有很高的硬度和耐磨性，性價比比較高。因為鏟刀屬于易損件，裝配時容易拆卸和安裝，可以在鏟刃上開有孔，在鏟刃上設(shè)有對稱的多排孔位置，既能正反兩面使用，又能持續(xù)使用，直至鏟刃不夠安裝。高度提高用料的使用程度，減少消耗價格。5.3鏈接裝置的設(shè)計鏈接裝置選用液壓系統(tǒng)，除雪裝置的提高和降低和除雪裝置的左右位移偏轉(zhuǎn)通過液壓系統(tǒng)的收縮以達(dá)到目標(biāo)，除雪裝置的升高和降低需要使用5個液壓缸，結(jié)構(gòu)如圖所示：圖5-2推雪裝置的鏈接結(jié)構(gòu)圖5-3推雪裝置的鏈接結(jié)構(gòu)前面的液壓裝置遙控三個推雪板的上下擺動，以達(dá)到在不同狀況的路面上進(jìn)行除雪工作，后面液壓裝置遙控所有推雪板的上下擺動幅度，擴(kuò)大了推雪板的應(yīng)用途徑、作業(yè)面積。液壓系統(tǒng)安置在Y形構(gòu)架上，運用鋼與車身焊接連接。5.4本章小結(jié)在本章中，我們設(shè)計并研究了推雪鏟的結(jié)構(gòu)與安裝方式，并通過計算鏟雪板的整體形狀和彎曲基底半徑來合理設(shè)計推雪板。闡述了推雪裝置的材料選擇和作業(yè)方式。依據(jù)設(shè)計要求，對推雪板進(jìn)行設(shè)計和檢驗，每個分雪板的選擇和校核都符合設(shè)計要求。掃雪裝置的設(shè)計計算與校核6.1掃雪裝置的設(shè)計想想要掃的雪是不鏟除剩余的雪，或者是躲避障礙物時繞過的雪，選擇有彈性的掃雪刷子，，如圖所示設(shè)計滾筒，如圖所示，八把刷子沿滾筒徑向軸線均勻排列，如圖設(shè)計滾筒，如圖8把刷子沿著滾筒徑均勻地排列到軸線上，筒刷架中間彎曲的帶鋼板較長，10個直徑約20mm的圓孔沿著帶鋼板長度的方向均勻地放入，沿著直徑切割套管3個，這樣就可以很好地完成掃雪工作了。切出和鋼板一樣厚的凹槽，然后在每個圓孔的位置對好帶鋼板，再把帶鋼板的凹槽嵌進(jìn)去焊好就可以了。取一定數(shù)量的每圈長度約460mm的鋼絲或尼龍絲，經(jīng)帶鋼板孔及套管3折1/2對，用螺栓6連接筒刷架2和無縫鋼管5，組成除雪輥，并配有鎖緊裝置。這種吹雪機(jī)的結(jié)構(gòu)與常規(guī)固定軸向弦刷的方式不同，使復(fù)雜的拆換毛刷過程在磨損后得到了很大程度的簡化。如下圖所示：圖6-1掃雪滾局部斷面結(jié)構(gòu)圖三維建模如下圖所示：圖6-2掃雪滾的三維建模6.2掃雪裝置的計算與校核對于少量的除雪，除雪設(shè)備的阻力為20N.M，掃雪滾的速度為4r/s，因此除雪設(shè)備所需的功率如下：20N.M×2×π×4rs考慮行星齒輪減速無刷直流電機(jī)，最大功率500瓦，最大轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分，減速比1：4，型號選用：56GP—57BL2440D。對滾筒刷軸進(jìn)行力學(xué)分析，如圖6-3：圖6-3滾筒刷軸力學(xué)分析圖得出剪切彎矩方程后，計算最大剪力和最大彎矩，繪制剪切彎矩圖，如下圖所示。圖6-4剪力圖此段軸的抗扭截面系數(shù)為Wt=0.2可計算出此軸的最大切應(yīng)力τmax=根據(jù)計算結(jié)果可以看出，該軸的強(qiáng)度和剛度符合設(shè)計要求。圖6-5彎矩圖從這張彎矩圖中我可以看到，最大彎矩在C點，所以根據(jù)已知的30mm，這個軸的彎曲系數(shù)為：WZ=得到彎矩最大的點為橫截面C處，大小為：Mmax=最大的彎曲應(yīng)力為σmax經(jīng)計算此段符合設(shè)計要求。6.3刷毛的選擇根據(jù)材料的不同，刷子的毛可以分為竹制的，金屬的，尼龍的。最早的掃雪機(jī)（滾筒掃雪機(jī)）采用的是竹材，但是竹材的刷毛很不耐磨損，極易斷裂，工作10個小時后破損率高達(dá)20%。要想把雪清除干凈，必須在刷毛比較完好的情況下，刷毛可以逐步換成其它材質(zhì)。因為鋼絲刷毛的制作過程比較簡單，而且價格也比較便宜，因此能夠制造出來的廠家也比較多。然而，鋼刷毛卻有一個嚴(yán)重的缺陷。在鏟雪工作一段時間之后，鋼刷毛就會慢慢地掉落下來，而且在工作過程中，因為氣溫的改變，融化的雪變成了刷毛上的灰塵，從而導(dǎo)致鋼刷毛生銹。工作時刷毛反復(fù)摩擦地面和擠壓，形成形變，將導(dǎo)致刷毛的嚴(yán)重變形和掉落。北方的冬天空氣濕度不夠大，天氣情況惡劣的情況下，鋼絲與路面摩擦?xí)r輕易產(chǎn)生火花，這樣鋼絲毛無法工作在加油、加氣及機(jī)場跑道等易燃易爆場所。在這樣的地方工作時，鋼絲刷毛的使用受到限制，因為任何時候人的生命和財產(chǎn)安全都處于危險之中。隨著機(jī)械工業(yè)的飛速發(fā)展，刷子材料已逐步向尼龍方向發(fā)展，與傳統(tǒng)的鋼絲刷相比，其表現(xiàn)出了許多優(yōu)良的特性，如尼龍6，它的吸濕性好，遇水膨脹，熔點低，在空氣中容易氧化變色，耐磨性好，機(jī)械強(qiáng)度高，硬度高。尼龍66是目前尼龍中最耐磨損的一種，它是一種不透明或半透明的乳白色晶體高分子，它具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、較高的抗拉強(qiáng)度、較好的抗裂性，即使在高溫情況下也能保持較好的強(qiáng)度和硬度，同時還具備較好的耐熱性?？勺鳛橐环N自熄性物質(zhì)，它的自潤滑性很好，化學(xué)穩(wěn)定性也很高，僅比四氟乙烯和聚甲醛差，而且還具有很好的耐油性。但是，碳黑能改善抗老化性能和吸收水分，因為極性溶劑如醇、甲酸等，可溶性十咖啡的尺寸穩(wěn)定性較差。耐磨性和自潤滑性都很不錯。同時，它具有更高的化學(xué)穩(wěn)定性。本發(fā)明的特點是：高強(qiáng)度、高彎曲強(qiáng)度、伸縮屈服強(qiáng)度高，熔體流動性好，易于成型加工，硬度適中，耐磨性好，沖擊韌性高，價格便宜。針對北方冬天的寒冷天氣，本項目選擇尼龍1010為原料，對其進(jìn)行滾刷。6.4本章小結(jié)在本章中，設(shè)計并研究了微型全自主掃雪機(jī)器人的掃雪機(jī)構(gòu)，通過機(jī)器人的掃雪方式和滾輪刷毛的選擇來確定掃雪機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。闡述了掃雪機(jī)構(gòu)連接方式和作業(yè)方式。按照設(shè)計任務(wù)書，對掃雪滾刷進(jìn)行設(shè)計和檢驗，材料的選擇和力學(xué)校核都符合設(shè)計要求。經(jīng)濟(jì)效益分析7.1發(fā)展前景微型全自主掃雪機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計在經(jīng)濟(jì)效益上具有重要的作用。首先，合理設(shè)計的機(jī)械結(jié)構(gòu)可以降低生產(chǎn)成本。通過優(yōu)化設(shè)計，減少材料使用量和制造工藝，可以降低生產(chǎn)成本，并提高生產(chǎn)效率。其次，良好的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計有助于提高機(jī)器人的性能和穩(wěn)定性，減少故障率和維護(hù)成本。穩(wěn)定可靠的機(jī)械結(jié)構(gòu)可以降低維修頻率和維修費用，延長機(jī)器人的使用壽命，從而降低了總體維護(hù)成本。另外，優(yōu)秀的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計還能提高機(jī)器人的作業(yè)效率和掃雪質(zhì)量，增強(qiáng)市場競爭力，帶來更多的商業(yè)機(jī)會和經(jīng)濟(jì)收益。因此，通過經(jīng)濟(jì)效益分析，可以證明合理設(shè)計的機(jī)械結(jié)構(gòu)對于微型全自主掃雪機(jī)器人的可持續(xù)發(fā)展和商業(yè)成功具有重要意義。7.2成本計算以下是一個微型全自主掃雪機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本表格示例：表7-1費用總和成本項目金額（單位：元）材料費用50000制造費用30000勞動力成本20000設(shè)備租賃費用5000運輸費用3000維護(hù)和修理費用8000研發(fā)成本100000市場推廣費用50000其他費用10000總成本276000這個成本表格列出了設(shè)計和制造微型全自主掃雪機(jī)器人的各種成本，包括材料費用、制造費用、勞動力成本、設(shè)備租賃費用、運輸費用、維護(hù)和修理費用、研發(fā)成本、市場推廣費用以及其他費用?？偝杀緸?76,000人民幣。7.3經(jīng)濟(jì)社會效益分析微型全自主掃雪機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計在經(jīng)濟(jì)和社會方面都具有重要的效益：1.經(jīng)濟(jì)效益：成本節(jié)約：通過使用機(jī)器人進(jìn)行掃雪，可以大幅減少人工成本，因為機(jī)器人可以自主完成掃雪任務(wù)，無需人力操控。這將降低雇傭雪工的成本，并節(jié)省雇傭季節(jié)性勞動力的費用。效率提高：機(jī)器人可以在短時間內(nèi)完成大量的掃雪任務(wù)，比傳統(tǒng)的人工掃雪方式更為高效。這將使得清掃雪地的速度大幅提升，從而提高了道路的通行能力，減少了因雪災(zāi)造成的交通堵塞和延誤。維護(hù)成本降低：雖然機(jī)器人的制造和維護(hù)成本可能較高，但與人工相比，機(jī)器人的維護(hù)成本相對較低。此外，機(jī)器人具有更長的使用壽命，可以持續(xù)提供服務(wù)，進(jìn)一步降低了總體維護(hù)成本。2.社會效益：安全性提高：使用機(jī)器人掃雪可以降低雪災(zāi)對人員的傷害風(fēng)險。人工掃雪往往會使雪工置身于寒冷和惡劣的天氣環(huán)境中，增加了受傷的可能性。而機(jī)器人的使用可以減少人員與惡劣天氣的接觸，提高了工作的安全性。環(huán)保節(jié)能：機(jī)器人的運行不會產(chǎn)生尾氣和廢氣，從而減少了對環(huán)境的污染。與傳統(tǒng)的燃油發(fā)動機(jī)雪車相比，機(jī)器人的使用更加環(huán)保，有利于減少對空氣質(zhì)量的負(fù)面影響，并且減少了對能源的消耗。社會貢獻(xiàn)：通過使用機(jī)器人掃雪，可以提高城市基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)水平，改善市民出行環(huán)境，提升城市形象。這將提升城市的整體品質(zhì)，為居民提供更加舒適和安全的生活環(huán)境，對城市的可持續(xù)發(fā)展具有積極作用。7.4本章小結(jié)綜上所述，微型全自主掃雪機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益，有助于提高清掃雪地的效率、