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1、 《機械創(chuàng)新設計》課程作業(yè) 題 目： 落葉清理機 院 （部）： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械工程及自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 完成日期： 任務要求闡述 隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，露天焚燒落葉嚴重影響大氣

2、環(huán)境質(zhì)量，造成大氣污染，對交通安全造成威脅，形成新的安全隱患。另一方面我國經(jīng)濟快速發(fā)展，人民生活水平的逐步提高高效率生活已成為人們生活分主導我們已進入電氣時代，更換現(xiàn)有的落葉清掃方式，死在必行。 該落葉清理器主要用于對道路旁的落葉進行清掃，該機器操作維護方便，便于工人使用，其結構需簡單，可靠性好，清掃機構可調(diào)節(jié)。 目前路面上的清潔車基本都是用吹吸式或沖水式來清除垃圾，只能在大路中間行駛，清潔范圍有限。路邊或小路上等無法用清潔車清掃的地方，只能依靠工人手工清掃垃圾，勞動量大且效率低。所以有必要開發(fā)一種小型清潔機器，以減少工人勞動量，同時提高效率。 功能分析 落葉清掃機包括吸氣機主體、收

3、納袋和內(nèi)置集成有操控單元的手柄，其中吸氣機主體包括吸氣風機、朝向地面的吸氣口，以及與收納袋相對接的排風口，其特征在于：在所述吹吸機前進方向上的吸氣口前端一體化固接一個對地的吹風口，與所述吸氣機主體所設的出風口通過軟質(zhì)風管相對接，且所述吹風口內(nèi)設有一用于調(diào)節(jié)吹風角度的電機，所述電機的驅(qū)動信號端電氣連接到位于手柄的操控單元內(nèi)。本實用新型的技術方案應用實施后在進行戶外清掃時，通過吹風口吹出的氣流將輕度固化的落葉松化、吹起，從而為吸氣口清除落葉提供了便利 功能元分為動力系統(tǒng)，清掃功能系統(tǒng)，落葉收集系統(tǒng) 方案設計 該機器應具備以下特點： 1、結構簡單。因是小型清潔機器，要求成本低，操作維護方便，

4、便于工人使用，其結構需簡單，可靠性好。目前國內(nèi)雖然已有同類機器，但其結構偏復雜，成本高，無法推廣使用。 2、清掃機構可調(diào)節(jié)，即清掃時該機構工作，不清掃時該機構不工作，以免做無用功。 在以上分析的基礎上，對機器各部分方案進行設計。 1、整體方案的設計，即機器的整體結構形式（外觀）的確定。有兩種方案可供選擇： （1）.機器為四輪車形式，由人推動或機車拖動。清掃的動力來源為前輪與地面的摩擦力。前輪旋轉(zhuǎn)，帶動前輪所在軸旋轉(zhuǎn)，再帶動工作軸旋轉(zhuǎn)，掃把旋轉(zhuǎn)，完成運動。 （2）.機器為三輪車形式，由人力驅(qū)動。清掃的動力來源為人蹬腳踏板的力。人蹬腳踏板，帶動后輪運動，再將后輪運動傳遞給工作軸，掃把旋轉(zhuǎn)

5、，完成運動。 對方案（1）(2)進行比較： 方案（1）： 優(yōu)點：僅有一個傳動(從前輪所在軸到工作軸)，結構簡單，緊湊。若機器自備動力源，通過一定方式控制機器運動，還可實現(xiàn)自動清掃。 缺點：動力來源不穩(wěn)定，可能會使機器無法正常工作。而且要產(chǎn)生足夠大的摩擦力，機器自重必須足夠大。 方案（2）： 優(yōu)點：動力來源穩(wěn)定，可直接在現(xiàn)有三輪車基礎上進行改裝，成本低。因是騎行，效率較手推車高。 缺點：結構尺寸相對較大。 方案（1）動力開源問題難以解決，方案（2）雖然結構尺寸較大，但相對來說，其穩(wěn)定性好，效率高。最終選擇方案（2），同時選定動力源為人力。 2、清掃功能實現(xiàn)形式的確定 因是小型

6、清潔機器，考慮到動力及成本，選擇清掃功能實現(xiàn)形式為：通過掃把與地面的相對運動，將落葉（垃圾）掃起。主要運動為旋轉(zhuǎn)運動。有以下兩種方案： （1）.掃把運動方向與機器前進方向相同。掃把環(huán)繞工作軸成星形布置（放射狀），工作軸與車輪所在軸平行。掃把與地面相對運動，將落葉掃起。 （2）.掃把運動方向與機器前進方向交錯。掃把均勻布置在一盤狀物體周圍，盤狀物體與地面平行，通過盤裝物體旋轉(zhuǎn)，掃把與地面相對運動，將落葉掃起。 分析方案(1)(2)的優(yōu)缺點： 方案(1)結構簡單，清掃功能易實現(xiàn)，但清掃能力有限，即可能清掃的不徹底。 方案(2)清掃能力強，但是是交錯傳動，需借助圓錐齒輪或渦輪蝸桿來實現(xiàn)，結

7、構較復雜，會增加機器成本，而且效率較低。 考慮到機器清潔的主要是落葉或其他片狀體，不需要較強的清掃能力，故選方案(1)。 3、落葉收集方式的確定 收集容器為一放在車后的垃圾箱。需確定的是如何將落葉由地面送入垃圾箱。有三種方案： （1）.通過一傳送機構。將落葉掃到傳送機構上，再由傳送機構將落葉送入垃圾箱。需另設一條傳送鏈，結構復雜，成本高。 （2）.將掃把成環(huán)狀布置在兩個滾筒上，滾筒轉(zhuǎn)動，則掃把連續(xù)地將落葉掃入垃圾箱，如下圖所示： 此方案可行性好，傳輸平穩(wěn)，但結構稍顯復雜。 （3）.掃把成環(huán)狀布置在一根軸上，環(huán)軸一圈掃把逐漸增長，通過軸旋轉(zhuǎn)，掃把一點點地

8、將落葉送上斜坡，由最長的那根掃把將落葉彈入垃圾箱。 此方案結構簡單，容易實現(xiàn)。但最短掃把對落葉的清掃會受到最長掃把的限制，因最長掃把與地面接觸時被壓彎，最短掃把可能掃在它的上面，不能與地面接觸，只有通過增加兩掃把之間的距離才能解決。同時最長掃把將落葉彈起時會產(chǎn)生灰塵，傳送過程不平穩(wěn)，但不影響機器正常工作。 綜合考慮，選擇方案（3） 4、傳動方案的選取 分工能解 分功能 1 2 3 傳動方式 帶傳動 齒輪傳動 鏈傳動 回轉(zhuǎn) 皮帶輪機構 齒輪機構 鏈輪機構 回轉(zhuǎn)到擺動 擺動倒桿機構 曲柄搖桿機構 凸輪機構系統(tǒng) 各取三

9、種分功能的一種解法組合得到傳動裝置的一種方案，可組合的最多方案N為 N=3X3=9 主要傳遞的是運動，且是在兩平行軸之間傳遞，可選的傳動方案有： （1）帶傳動。雖然傳動平穩(wěn)，但不適合低速傳動，且不合適。 （2）齒輪傳動。傳動比穩(wěn)定，效率高，但制造及安裝精度高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合，不合適。 （3）鏈傳動。安裝精度低，可在惡劣環(huán)境下工作，可用于遠距離傳動。雖然瞬時傳動比不恒定，但不影響本機器工作。 最終選擇鏈傳動。 至此，機器的方案設計完成。其三維圖如下： 方案評價 1、巧妙地采用逐漸變長的掃把，將落葉掃起，經(jīng)由斜板，將落葉直接掃入垃圾箱，一個結構，兩種功能，使機器結構大為簡化。 2、設計了一個Ⅱ級機構，該機構一方面可以固定工作軸在空間的位置，另一方面也可對工作軸的位置進行調(diào)節(jié)，使不清掃時掃把不與地面接觸，達到不做無用功的目的。 3、該機器是以現(xiàn)有三輪車為基礎，對其進行改裝而成。可利用原三輪車上大部分零件，同時不改變其原有的各項功能。清掃時作清潔車使用，不清掃時將其作為運輸垃圾的車，集清掃與收集于一體，可提高機器利用率。