短时强降雨天气下道路排水口清理机器人的设计（附Solidworks模型、CAD图纸）

摘要

随着极端天气事件频发，城市排水系统面临严峻挑战，短时强降雨常导致排水口堵塞，引发内涝灾害。本文设计了一种短时强降雨天气下道路排水口清理机器人，旨在提高城市排水系统的应急处置能力。机器人集成推淤铲、清扫辊及清扫机构，采用四轮独立驱动系统，具备自主导航与避障功能，适应复杂路况。
本文详细阐述了清理机器人的设计原理与实现过程。首先，通过分析国内外研究现状，明确了设计要求和关键技术。随后，提出了机器人的总体设计方案，包括推淤铲、清扫辊及清扫机构的设计，并详细设计了四轮独立驱动系统。采用ANSYS Workbench对关键部件进行有限元分析，验证了部件的受力可靠性。基于SolidWorks Motion进行运动仿真，评估了机器人在复杂路况下的动态性能与稳定性。研究结果表明，设计的清理机器人能够有效应对短时强降雨天气，高效清理道路排水口，为城市排水系统的智能化升级提供了有力支持。
关键词：排水口清理机器人；四轮独立驱动；有限元分析；运动仿真；城市排水系统

摘要 I
Abstract II
第1章绪论 3
1.1排水口清理机器人研究背景及意义 3
1.1.1研究背景 3
1.1.2研究意义 3
1.2排水口治理国内外研究现状 4
1.2.1 国内研究现状 4
1.2.2 国外研究现状 4
1.3本文主要研究内容 5
第2章清理机器人总体设计方案及原理 7
2.1 清理机器人设计要求 7
2.2 推淤铲设计 7
2.3 清扫辊设计 8
2.3 清扫结构设计 9
2.4 行走轮系结构设计 10
2.4.1 四轮独立驱动系统设计 10
2.4.2 系统特性分析 11
2.4.3 总体集成设计 11
2.4 总体结构设计 12
2.5 本章小结 13
第3章关键零部件设计计算 14
3.1 推淤铲液压缸设计计算 14
3.1.1 载荷分析 14
3.1.2. 液压杆直径设计 14
3.1.3 稳定性校核 15
3.2 清扫辊丝杠的计算校核 15
3.3 减速器设计 17
3.3 配齿计算 18
3.3.1 确定各齿轮的齿数 18
3.3.2 初算中心距和模数 18
3.5 主轴的刚强度校核 21
3.6 本章小结 22
第4章基于ANSYS的有限元分析 23
4.1 基于ANSYS Worlbench的瞬态分析 23
4.2 清理机器人行走装置的有限元分析 24
4.2 清淤铲有限元分析 26
4.3 连接件 28
4.4 清扫辊 30
4.5 本章小结 33
第5章基于Solidworks的运动仿真 34
5.1 引言 34
5.2 构建仿真模型 34
5.3 速度分析 35
5.4 加速度分析 36
5.5 本章小结 37
第6章结论与展望 38
6.1结论 38
6.2展望 38
参考文献 40
致谢 41
附录 42