1、毕业设计文献综述 机械设计制造及其自动化 便携式真空吸尘器三维造型设计 一、引言 近年来，随着全球吸尘器需求量的增加和中国工业的快速发展，吸尘器的产销量也大幅增加，在我国市场具有旺盛的生命力。随着社会的进步和发展，人们的物质和精神生活质量的提高，迫切需要从繁重的清洁工作中解脱出来。由此诞生了一种家用服务型吸尘机器人，它将收纳技术和吸尘技术有机地融合起来，实现家庭、宾馆、写字楼等室内环境的全方位清洁，因此具有广阔的市场前景。我国吸尘器生产有了较快的发展，其中大部分产品质量较稳定，但仍有相当数量商品存在质量问 题，尤其配套电机的质量，产品的使用可靠性、寿命及噪声问题有待进一步改善。而随着电子技术的
2、广泛应用，吸尘器的开发也正朝着自动控制、节能、高效、低噪声和多用途发展。本文针对清洁机器人，就发展历程，国内外研究现状及其发展趋势进行了介绍，并对吸尘机器人的发展意义进行了分析。 二、吸尘器的原理 吸尘器的清洁原理是借助吸气作用，从地板、地毯、墙壁、家具及其他不易用扫帚清除污垢的表面吸走灰尘和干的脏物，如线、纸屑、头发等。它的主要部件是真空泵、过滤袋 (或过滤网 )、软管、延长管及各种形状不同管嘴。现代吸尘器在附件上变化多样 ，为清除地毯污物设计出了粗毛刷、细毛刷、转动毛刷，清理墙角用的是扁形管嘴、清理地析板用磨光刷等。 三、吸尘器的分类 目前民用吸尘器主要分为以下几大类： 1. 卧式吸尘器
3、在亚欧市场较为常见的吸尘器类型，占整体市场的 80%以上。其特点是外形小巧，存放方便。卧式吸尘器也分为 “ 尘盒式吸尘器 ” 和 “ 尘袋式吸尘器 ” 。 2. 立式吸尘器 美洲市场较为常见，适用于大面积的地毯清洁 。 3. 手持式吸尘器 体型小巧，携带及使用非常方便，主要用于车内的清洁，对键盘，电器等也有良好效果。缺点是 功率较 小，吸力不够强劲。 4. 桶式吸尘器 商用吸尘器，多为保洁公司，酒店，写字楼所使用，特点是容量大，能吸水。 5. 机器人吸尘器 高端吸尘器，可自动打扫和充电，但清洁效果有限，适合本来就很干净的家居环境。 四、吸尘器的发展历程 家庭主妇们梦寐以求的就是有一天能够彻底摆
4、脱繁重的家务。吸尘器的发明与普及，从一定的意义上来说，确实在一定程度上减轻了家庭主妇们的家务负担。 吸尘器的前身是吸气机。 19 世纪时，吸气机这个词语专指各种使用吸管抽吸空气或其他气体的工业设备 【 1】 。把吸气机革新为一种能够 吸附灰尘的机器的构思，是美国人麦克加菲 (I.G.MacGaffey)在 1869年最先想出来的主意。 1901 年英国人布斯发明世界上第一台电动吸尘器， 1907 年 J .M.斯潘格勒研制出移动式真空吸尘器 【 2】 。 19 世纪，几位发明家发明了一种会吸污物的机器，但这种机器非常笨重，都使用一个用手来开动的折式风箱，需要较多的人力来使其运转。通常一个人抽风
5、箱，另一个对准接口。 1901 年英国土木工程师布斯到伦敦莱斯特广场参观美国一种车箱除尘器的示范表演，大受启发，他将一块手帕蒙在椅子扶手上，用口对着手帕吸气 ，结果使手帕上附上了一层灰尘，于是，他效仿这个原理，制成了第一台电动吸尘器。不过，这个吸尘器很大，需要用马车将其拉到路上，然后用 800 英尺长的巨蟒似软管伸到房屋里 ,把灰尘吸掉。 1907 年美国俄亥俄州的发明家 J .M.斯潘格勒 制成轻巧的吸尘器，他当时在一家商店里做管理员，为子减轻清扫地毯的负担，制成了一种吸尘器，用电扇造成真空将灰尘器吸入机器，然后吹入口袋。由于他本人无能力生产销售， 1908 年把专利转让给毛皮制造商胡佛。当
6、年胡佛便开始制造一种带轮的 “O” 型真空吸尘器，销路相当好，这种最早的家用吸尘器设计比较 合理，发展至今也无太大原理上的改动 【 3】 。 五、吸尘器的发展现状 随着人们生活水平的逐步提高，特别是随着地毯进入普通家庭以来，吸尘器的作用也就越来越受到人们的喜爱。市场上常见的吸尘器按结构式样主要有三种类型，即直立式、地面式和手提式。另外还有一种微型吸尘器，主要用于家庭，清除大衣、床单、棉被以及计算机键盘上的灰尘，这类吸尘器多为手持式，重量轻，吸尘率高。用户可根据不同的需要选择其品种和式样。目前 ,普通家庭中使用最多的是手提式家用吸尘器，因为它具有轻巧灵活、操作简便等优点 【 4】 。 时至今日，
7、随着人们生活水 平和科技水平的提高，吸尘器功能越来越完善 ,样式也越来越美观、简洁 【 5】 。 卧式吸尘器如图 1 卧式 吸尘器主要由起尘、吸尘、滤尘三部分组成，一般包括串激整流子电动机、离心式风机、滤尘器（袋）和吸尘附件。一般立式吸尘器的功率为 400-1000W 或更高 。 卧式吸尘器能除尘，主要在于它的 “ 头部 ” 装有一个电动抽风机。抽风机的转轴上有风叶轮，通电后，抽风机会以每秒 500 圈的转速产生极强的吸力和压力，在吸力和压力的作用下，空气高速排出，而风机前端吸尘部分的空气不断地补充风机中的空气，致使吸尘器内部产生瞬 时真空，和外界大气压形成负压刷、长接管、弯管、软管、软管接头
8、进入滤尘袋，灰尘等杂物滞留在滤尘袋内，空气经过滤片净化后，由机体尾部排出。卧式吸尘器配上不同的部件，可以完成不同的清洁工作，如配上地板刷可清洁地面，配上扁毛刷可清洁沙发面、床单、窗帘等，配上小吸嘴可清除小角落的尘埃和一些家庭器具内的尘垢。 卧式吸尘器应用领域：地毯、车内的清洁、电器、家居等。 立式吸尘器如图 2 吸力强劲的单电机直立式吸尘器，带有刷子和可拆卸的吸尘管，手柄高度可调，同时配有各类备件可选。工作刷的位置可以手动进行调节，以适应 不同厚度堆积物的除尘需要。吸尘器的手柄设计符合人体工程学原理。配有三层过滤器系统。标准配件 1、可拆卸的吸尘管 2、窄缝扒头 3、室内装潢用扒头 4、防撕扯
9、羊毛混纺滤尘袋（ BIA-C，防尘等级：中级） 5、高度可调节的手柄 6、尾气排放过滤器 7、保护马达的过滤器技术参数工作宽度 300 mm 空气流量 48 l/s 真空度 207 / 20.7 mbar/Kpa 尘箱容积 5.5 l 最大额定功率 1150 w 标准内径 35 mm 电源线 12 m 工作噪音 68 dB/A 刷子电机功率 - w 重量 8.4 Kg 尺寸（长 x 宽 x 高） 320x310x1220 mm 产品应用该款设备所蕴涵的高技术含量和高品质，能满足专业清洁图 1.卧式吸尘器 图 2.立式吸尘器 的高要求。 1. 尘袋卡柄； 2. 羊毛混纺尘袋； 3. 滤器 (保护
10、马达 )扳柄； 4. 尾气排放滤器； 5. 滤器 (保护马达 )。 凯驰特有的离心力耦合连接器，提供了有效的滚刷过载保护。能为地毯提供全面而 深度的清洁，污物可在滚刷的机械作用下被刷起和吸除。 手持式吸尘器如图 3 菲利浦公司开发出多功能便携式吸尘器 【 6】 ，装有可伸缩吸管，吸管口的毛刷能自由变圆变扁。 可广泛用于书架、床上、墙壁、楼梯、汽车等环境。其重量仅 2.2 公斤，灰尘容量为 0.8 升。采用旋风气流技术，具有三重过滤系统，有效过滤即使是非常细小的灰尘，采用 HEPA 过滤系统的手持式吸尘器，超级 HEPA排气过滤网可以过滤细小的灰尘，具有方便的一键式易拆卸吸嘴，拥有 900 瓦的
11、强劲马达。 桶式吸尘器如图 4 桶式吸尘器功能齐全，除具有除尘的功能外，有些甚至已经拥有清洗、杀菌等功能。更有甚者，可以利用吸尘器底部特殊化纤滚动时产生的静电，把要清除物体 (小至尘埃 ,大到打火机 )吸入吸尘器内，工作无噪声，且灰尘不会飞扬 【 7】 。桶式吸尘器，是目前吸尘器行业主打型号。 荷兰菲利浦公司最近推出一种集吸尘、清洗、吸水功能于一体的新型全能吸尘器 【 8】 。这种吸尘器带有双重喷射清洁吸嘴，不仅能吸走地毯表面的尘埃，还能将地毯表层吸起，喷射清洁剂清洗， 并将水吸干，清洁地毯过程快捷，清洗更为彻底。 北京康德集团推出的一款桶式吸尘器，能消除石棉和其他有害粉尘，在静电作用下，能够
12、达到高度净化。其原理就像 “ 水烟袋 ” 。现在人们用的 “ 布袋式吸尘器 ” ，实际上 10 微米以下的灰尘都被排在了室内，所以使用中会感觉到呛人。 “ 水过滤吸尘器 ” 则可吸附小至 0.2 微米的灰尘，可以说是 “ 无所不滤 ” 了。这种新型吸尘器具有避免二次污染、不用更换滤网等优势。 图 3.手持式吸尘器 图 4.桶式吸尘器 由中国龙的公司新近推出的桶式杀菌吸尘器，具有 独有的 “ 真健康 V8” 技术，将负离子发生器安装在吸尘器的排风通道上，通过负离子发生器降低电压升至负高压，放出大量的电子，电子立刻会被空气中的氧分子捕捉并形成负离子，使其与细菌结合后对细菌病毒产生结构性改变或能量转
13、移，最终导致细菌病毒死亡。同时，产生的负离子还有较高的活性，及很强的氧化还原作用，能破坏细菌的细胞膜或细胞原生质活性酶的活性，清除和消灭依附在灰尘上的细菌，从而达到 杀菌的目的，以此给予消费者更洁静、更健康的生活空间。 利用马达产生的热风循环杀菌，除菌率达 90%以上。 机器人吸尘器如图 5 它带有电脑控制的扫描器，能自动寻找和消除家具、仪器上的灰尘。如最新的美国伦巴 (Roomba)吸尘器：由美国某学院人工智能实验室开发的智慧型自动吸尘器，运用人工智能运转与导航侦测技术 【 9】 ，聪明地打扫每一寸地板，搭配独有的真空吸孔与旋转刷，清洁效果特别好。被美国 TIME 评选为 2002 年最酷的
14、发明之一。只要按下开关 Roomba 就会全自动在指定区域吸尘打扫，碰到障碍物会自动 转向，遇到楼梯也会自动侦测不会掉下去，特殊的真空吸孔、旋转刷与旋转边刷设计，无论是地毯或地板，清洁都很方便。高度仅有 10cm 直径 34cm 的 Roomba 可以轻松钻进床底或沙发底下进行打扫。 Roomba 的运转模式是以数学运算理念设计运行路线。当 Roomba 启动之后，会循螺旋状路线运转，以渐渐扩大的螺旋形运转方式做到涵盖空间 【 10】 ，一旦碰触到墙壁或家具等大型障碍物时，其特殊的障碍物感应调节器会抵住墙面保护机身不受损伤， Roomba 就会沿着墙壁或家具前进，这时体侧边的毛刷就会将墙角或是
15、家具边缘的脏污灰尘碎屑扫入吸尘器内。沿着墙壁或家具清扫过一部分空间之后， Roomba 会转个 90。方向并依照以上的路线清扫房间的另一头，如此交叉重复、螺旋运转的路线可以来来回回地吸遍整个房间，清扫完毕即自动停止。这个仅重 25kg,采用充电方式的吸尘器方便实用，售价仅为 200 美元，在欧美已经上市。 随着科学技术的进步和人们生活水平的提高，具有更优功能和适合不同需要的吸尘器新产品，将会被陆续研制开发出来，为减轻人们家务劳动强度，营造出一种健康舒适温馨的居室环境发挥新的作用。 六、吸尘器的发展趋势 世界吸尘器工业经过几十年的发展，在发达国 家和地区已进入成熟期。世界吸尘器的总产量已超过40
16、00 万台，其产值占世界家电总产值的 6左右，吸尘器的进出口总量已逾 2000 万台 【 11 12】 。 图 5.机器人吸尘器 我国吸尘器工业起步虽晚，但发展极快。 1980 年产量仅为 1.48 万台， 1986 年产量也仅有 8.3 万台。为了加快吸尘器的发展，上海吸尘器厂，苏吸尘器总厂从日本引进生产线，天津、营口、包头等地的一些厂家由西欧引起生产线。我国吸尘器产量开始突飞猛进。 1987 年产量达到 35.3 万台。 1988 年达 180.8万台， 1989 年超过 200 万台，生产能力逐渐扩大，但社会需求量增长缓慢 ，产大于销的矛盾日趋尖锐，一二年后，全国近 200 家吸尘器中有
17、中的厂家 70难逃劫数，自行倒闭或转产。 吸尘器工业是一项劳动密集型行业，面临国家市场的竞争日益激烈，发展中国家的吸尘器厂商为降低成本，提高竞争能力，纷纷将生产线转移到一些劳动价格相对较低的发展中国家，相当部分的发达国家的吸尘器出口转为进口，被称为 “ 吸尘器王国 ” 的美国 1987 年吸尘器的进口量达 200 多万台，占美国吸尘市场的 20。日本的吸尘器进口量上升了 50，西欧的英国、法国、德国、瑞典等主要吸尘器生产国也纷纷转移生产线，增加进口量。 全球吸尘器 需求量的增加，世界性产业结构的调整，发达国家吸尘器生产线向不发达国家和地区转移，为我国吸尘器行业增加出口，摆脱困境带来有利的时机。
18、 近几年来，我国吸尘器生产有了较快的发展，其中部分号产品质量较稳定，但仍有相当数量商品质量，尤其配套电机的质量，产品的使用可靠性、寿命及噪声问题有待进一步改善。而随着电子技术的广泛应用，吸尘器的开发也正朝着自动控制、节能、高效、低噪声和多用途发展 【 13】 。 七、总结 随着人们生活水平和科技技术水平的提高 , 促进吸尘器关键技术和性能价格比的不断提高或改进 ,相信在现有的软硬件条件的基 础上 ,吸尘器的功能越来越完善 ,样式也越来越美观、简洁。同时吸尘器的开发朝着自动控制、节能、高效、低噪声和多用途发展。未来几年内就会推出价格适中的全自动吸尘机器人产品 ,进而使吸尘机器人能像普通家电产品一
19、样走进千家万户 ,为这一高新技术产品带来可观的市场和经济效益。 吸尘器的发明与普及 ,切切实实地减轻了家庭主妇们的家务负担。更好地帮助人们拥有一个舒适的居室，解压放松的栖息之所和明亮整洁的家的环境。其次，吸尘器工业作为一项劳动密集型行业，它的发展能够有效地促进我国经济的发展，带动剩余劳动力就业 【 14】 。 参考文献 1 谢巍 . 吸尘器是怎么工作的 J. 聪明泉 (少儿版 )， 2008， (02). 2 吸尘器 .中国制造网 EB.： http:/cn.made- in- .2005. 3 陈育和 . 漫谈真空吸尘器 J.发明与创新 (综合版 )， 2008，（ 08） . 4 卢铁吾
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