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擦窗机力学分析计算案例综述
在传统的擦窗机工作时往往可以分为静止，运动，以及转向三种情况。并且在大多数情况下，擦窗机在转向时所受到的力最为复杂，所需磁力和输出扭矩最大【20】,并且有许多复杂的功耗分析。但由于本设计将转向工作放置在机身内部实现，则可以有效避免擦窗机在工作过程中掉落的情况。
本设计目标为能在高层使用的擦窗机，则相比传统擦窗机在进行稳定性计算时需要额外考虑高空作业时的风载荷的影响。
由于随动机放置位置为窗外，受风力影响，更容易产生掉落，则以下分析以随动机为主。
1.1风力计算
在高空作业时，风力对擦窗机外机的影响较大。则作为高空作业设备，在设计的过程中需考虑风载荷对机体系统稳定性的影响【15】。通过文献查阅和实际结合可知，在正常工作状态下，擦窗机所受风力大多数为侧向风力。
作用在擦窗机上的风力为Pw
Pw=CK
式中：
C——风力系数，受物体尺寸影响。
k?——
p——风压大小，根据当地条件决定。
A——迎风面积，高层擦窗机在工作时与风力作用方向垂直投影面。
擦窗机的长度为15cm，高度为7cm，则擦窗机的迎风面积为：
A=a×b=15×7=105cm2
通过查风力系数概述图可设风力系数为0.9，擦窗机在运动时高度变化系数取1，在大于20m小于100m的高层作业时风力大小约为250~500pa。
则带入式中Pw
1.2擦窗机静力学分析
擦窗机在墙面工作时，主要受到水平的风力，自身的重力，墙面的摩擦力和墙面的支持力作用。因此我们可以将擦窗机分为x轴方向和y轴方向分别讨论。则当擦窗机在工作时其分别受力应满足：
在x轴方向上：
x=0 (3-3)
F=N1
在y轴方向上：
y=0 (3-5)
G=f1
G=mg (3-7)
f1≤
f2≤
式中：
F：擦窗机对墙壁的总吸附力；
N1,N
N3
N4
G:擦窗机所受重力；
μ：擦窗机与壁面的滑动摩擦系数；
f1，f
在式中可知N4=5N,g取10m/s2
由于两驱动轮为对称分布，因此f
N1,N2大于f1
而磁铁整体能为擦窗机提供40N的力因此N3
并且：
FN
在工作状态下，要保证擦窗机不发生倾覆，需要使擦窗机的受到的总力矩满足：
M=0 (3-11)
当擦窗机与工作时与地面相平齐，所受力矩的平衡条件为：
GH+N3
式中：
L1：
F1，
H:擦窗机重心高度
擦窗机的磁力由四个部分共同提供，则每一个部分所提供的力大小为：14
由于小车工作时水箱在上，因此整体重心会偏向上方。由于两驱动轮之间大小相同，与擦窗机整体距离也相同，因此对玻璃面的吸引力也相同。综上所述，结合公式3-12可推出擦窗机整体不发生倾覆的条件为：
GH≤F4
其中重心高度约为3cm，F为40N，L1为5cm，N
20
40
6062.5因此不会发生倾覆，符合要求。