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图13 固定马达螺栓受力示意图 图14 吸水盘头螺栓的受力示意图 B.安装板与吸水盘头的连接螺栓的计算 首先，由测量得整个吸盘部分重量不到1kg，我们用1kg计算。此部分的受力示意图如图14所示，盘体主要受到一个自身重力的向下翻转的力矩的作用。由平衡条件得： （11） 其中L＝110mm是吸盘重心到螺栓轴线的距离；～分别为各螺栓轴线至吸盘头边缘即翻转地方的距离，都是35mm；F为各螺栓受到轴向拉力。 算得各螺栓的轴向受力为F=5.14N 又单个螺栓只受拉伸工作荷载的强度条件为 （12） 同理（8），算得＝=0.47mm （13） 由上面两部分的计算可见，固定部分受力都比较小，所以本部分结合受力分析，决定采用直径的d＝3mm的螺栓。螺栓有效长度根据《机械零件手册》表6－12再按螺纹标准和紧固件标准可以选取6～30mm，但此处结合实际工作环境考虑，防止固定马达螺栓过长卡住刷盘，又刚好穿过电机侧翼3mm的厚度和安装板8mm厚度。选取长度L1=12mm，具体尺寸如图15。三维图见附录4。
图18 螺栓设计尺寸 3.2 吸水吸尘部分 3.2.1 工作原理 本部分主要包括电机、风机、和吸盘,吸盘已在刷地装置详细分析),见附录图16，设计原理主要参照通风机的工作原理（见图5），主要由电机提供动力,电动机高速驱动风机旋转,风叶轮强力抽取空气,造成机箱内外很大的压力差,在吸嘴处产生很强的气流,将搅打起来的污水和沙尘被留在储存容器内,而空气则经过风叶组,由风机侧沿的出风口喷出.负压差越大,风量越大,则吸尘吸水能力越强。在此叶轮机械中，污水等流体先是沿着叶轮轴线方向进入叶轮，然后由轴向转向径向，并沿叶片流动。在这个流动过程中，风压和流速不断增大。当叶轮随轴旋转时，叶片间的流体也随叶轮旋转而获得离心力，并使其从叶片之间的出口处被甩出，进入到过滤装置中。污水等混合流体被甩以后，叶轮中心部分的压强降低，外部吸口处的其他污水就会从吸盘的吸入口通过吸管和叶轮前盘中央的孔口源源不断的吸入。吸入口还有集水集气的作用。叶片流道的压力和相对速度分布有如下特点[8]：最小和最大压力不是发生在叶片壁上，而是出现在流道的中央。最小的压力几乎集中在进口截面中部，而最大压力则是处于出口区域叶片工作面略前一点的地方。相对速度的最大值不是进口而是叶片背面的中部附近，而中间流线的相对速度在整个流道中是几乎不变的。实际运动示意图如图19所示；叶轮进出口处速度矢量分析见图20。
图19 叶轮运转示意图 图20 叶轮进出口处速度矢量分析图 3.2.2计算分析 3.2.2.1叶轮机械的设计 本部分主要根据一般风机的设计方法进行设计，其中主要的不同点是一般风机都是利用叶轮轴向的某一侧作为采风范围，采风面积比较大，流量自然也比较大；但是本课题设计所需的采风口只需在轴端一侧平面的一个小口，设普通风机进口半径为R，小口的半径为r，则叶轮机械的流量只是是风机的，根据本题设计，这个比值估算约在1：20左右。具体设计必要时讲此值代入。 A. 计算叶轮的主要参数 参考一般风机[9]，选取叶轮机静压＝12000Pa； 叶轮机流量Q＝0.01m3/s; 叶轮机进口温度T=； 给定叶轮转速n＝3000rpm。 流体密度：1000kg/m3 叶轮机全压： 叶轮机全压包括静压和动压：， （14） 其中= ＝12073Pa。 （15） 选取风机出口速度＝12m/s。故算得全压H=24073Pa。 叶轮机的比转速： 31.26 （16） 选择叶片出口角： &
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