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第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）
目 錄
1 引言 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
2 清潔方案設(shè)計(jì) 4
2.1 隧道式轎車自動清潔裝置的設(shè)計(jì)思路 4
2.2 往復(fù)式轎車自動清潔裝置的設(shè)計(jì)思路 5
2.3 水刀式轎車自動清潔裝置的設(shè)計(jì)思路 8
2.4 清潔方案的確定 9
2.5 轎車自動清潔裝置總體結(jié)構(gòu) 10
3 轎車自動清潔裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
3.1 轎車自動清潔裝置的主要設(shè)計(jì)及重點(diǎn)數(shù)據(jù) 14
3.2 轎車自動清潔裝置的清潔部分設(shè)計(jì) 15
3.3 轎車自動清潔裝置的水循環(huán)再利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16
4 轎車自動清潔裝置主要部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算 18
4.1 電動機(jī)的選擇 18
4.2 聯(lián)軸器的選取 18
4.3 軸承的選取和校核 22
4.4 滾動軸承的使用壽命 26
結(jié)束語 28
致謝 29
參考文獻(xiàn) 30
第 30 頁 共 31 頁
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）
1 引言
1.1 研究背景及意義
隨著人民收入的增多,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民對于資源的需求也在不斷增強(qiáng)，例如交通方面，對于交通通行質(zhì)量這一方面尤其看重。所以，人們已經(jīng)離不開汽車這個(gè)交通工具。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國擁有轎車的家庭數(shù)量不斷增多，隨之帶來的是報(bào)考駕照的人越來越多。根據(jù)有關(guān)部門數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國平均1000個(gè)家擁有自己轎車的家庭大概有300到400個(gè)，相比于天津、南京等一線城市，像淮陰 鹽城 南通等二三線類城市每1000個(gè)家庭所擁有轎車的家庭數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于一線城市的家庭數(shù)量。該圖是2014年轎車自動清潔裝置銷售比例的示意圖，如圖1.1所示。
圖1.1 2014年轎車自動清潔裝置銷量比例
因?yàn)閾碛修I車的家庭越來越多，所以所有和轎車有關(guān)的產(chǎn)業(yè)都在大量的出現(xiàn)，例如轎車修理，轎車配件等等相關(guān)產(chǎn)業(yè)[12]。而轎車清洗更是整個(gè)轎車產(chǎn)業(yè)中和人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚闹匾h(huán)節(jié)，伴隨著科技發(fā)展的是各種各樣的轎車型號和造型，這樣對于轎車清洗行業(yè)的要求也就變得更為苛刻，需要轎車清洗行業(yè)必須滿足衛(wèi)生、效率高等一系列要求。
最早轎車清洗行業(yè)是在改革開放后，隨著國家開始大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，大量的洗車公司大量出現(xiàn)，隨后在中國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的二十一世紀(jì)，在大部分一線城市洗車公司也更為的正規(guī)，不像原來的路邊作坊式洗車廠[11]，而是轉(zhuǎn)型成更加高效、干凈的轎車美容公司。而在一些二三線城市仍舊保留著上世紀(jì)那種家族式個(gè)體經(jīng)營戶，與轎車美容公司相比，這些洗車廠價(jià)格更便宜。但是由于買不起價(jià)格昂貴的轎車自動清潔裝置，只能用人工清潔的方式來清洗，大大的降低了洗車的效率同時(shí)也不注意環(huán)保等問題，從而服務(wù)水平并不能達(dá)到客戶的要求，客戶并不能滿意。
綜上所述，轎車行業(yè)關(guān)于洗車這一方面有很大提升空間，所以無論從客戶體驗(yàn)或者是環(huán)保等因素來看，轎車自動清潔裝置擁有很大的市場。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
因?yàn)閾碛修I車的數(shù)量不斷增多，所以人們對于轎車清洗這一方面的要求也在逐步提高，我國也發(fā)明了往復(fù)式轎車自動清潔裝置等洗車機(jī)來滿足人們的需求。
1.2.1 國內(nèi)研究情況
洗車這個(gè)行業(yè)也是在最近幾年發(fā)展起來的，由于我國技術(shù)水平比較落后，和國家對于轎車這一行業(yè)缺少政策扶持以及對于場地、環(huán)保等方面沒有明確的規(guī)定，導(dǎo)致很多城市洗車方式仍舊停留在人工洗車這一比較原始的洗車方式上面，相比于西方國家，轎車自動清潔裝置的普及率還很低[2]。
當(dāng)前我國的洗車行業(yè)中大部分洗車廠并不符合我國現(xiàn)代化城市的要求，存在著不規(guī)范、不環(huán)保、不專業(yè)等問題，也談不上滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，就我個(gè)人而言洗車行業(yè)想要蓬勃發(fā)展必須要滿足環(huán)保和高效這兩個(gè)要求，這是問題的關(guān)鍵，只有這樣，人們對于洗車這一行業(yè)的印象才會改觀，市場競爭力也會大幅度提高。
在我國洗車行業(yè)使用的轎車自動清潔裝置主要有以下幾種，BLATC轎車自動清潔裝置、WD240自動清潔裝置等。
1.2.2 國外研究情況
相比于我國落后的轎車清潔裝置，外國在這方面的技術(shù)已經(jīng)十分成熟，據(jù)我所知其他國家的清潔裝置種類繁多，比如龍門式轎車清潔裝置或者隧道式等等，像美國日本的清潔裝置從當(dāng)初的作坊式洗車廠到后來的自動化清潔裝置，技術(shù)在不斷改進(jìn)。在這方面我國技術(shù)水平落后于國外水平，所以大部分的轎車自動清潔裝置是模仿國外的，比如TEPO--AUTO轎車自動清潔裝置是模仿德國的清潔裝置，將它改進(jìn)成適合我國各種環(huán)境的清潔裝置，但是它核心部分的電機(jī)原件和傳動裝置，轉(zhuǎn)動軸等都是從國外進(jìn)口的。該圖是TEPO--AUTO轎車自動清潔裝置的示意圖，如圖1.2所示。
圖1.2 TEPO--AUTO轎車自動清潔裝置
當(dāng)前能夠生產(chǎn)比較先進(jìn)的轎車自動清潔裝置的國家是美國和德國，而在這么多先進(jìn)的清潔裝置中比較具有代表性的是WD240型強(qiáng)化版轎車自動清潔裝置。這種轎車清潔裝置是龍門往復(fù)式自動清潔裝置，它的主要特點(diǎn)是造價(jià)便宜，效率高。它能夠根據(jù)不同的情況使用對應(yīng)的程序工作，總共可供選擇的程序有六個(gè)，另外它能夠一年不間斷工作，效率非常高。
2 清潔方案設(shè)計(jì)
2.1 隧道式轎車自動清潔裝置的設(shè)計(jì)思路
隧道式轎車自動清潔裝置開始是由一個(gè)美國科學(xué)家在二十世紀(jì)九十年代初設(shè)計(jì)出來的。這種清潔裝置本身的設(shè)計(jì)理念是保持轎車自動清潔裝置機(jī)器原地不動，轎車依靠傳送帶運(yùn)動慢慢帶動著往前走經(jīng)過洗車的地方。轎車自動清潔裝置上負(fù)責(zé)識別轎車實(shí)時(shí)位置的感應(yīng)器將轎車的位置轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號傳到清潔裝置的控制系統(tǒng)中，從而能夠知道轎車的具體位置，通過PLC系統(tǒng)編寫的程序來實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的全自動運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能夠高效，干凈的清洗家庭轎車[13]，同時(shí)隧道式轎車自動清潔裝置能夠清洗很多種類的轎車，應(yīng)用對象非常廣泛。
通常顧客去洗車講究的是效率，所以能否快速和高效的完成整個(gè)轎車的清洗成為選擇轎車自動清潔裝置的首要條件。而這種隧道式轎車自動清潔裝置效率很高，洗一輛家庭轎車只需要兩分鐘的時(shí)間[15],并且這種清潔裝置能夠不停地工作，大大的減少了洗車的等待時(shí)間。所以這種清潔裝置適合布置在人流量較多的路口和轎車站附近。
當(dāng)然這種清潔裝置在擁有高效特點(diǎn)的同時(shí)也存在很明顯的缺陷，第一，這種清潔裝置造價(jià)非常高，一般的價(jià)格都在二十萬左右，普通的作坊式洗車廠買不起，收回成本的時(shí)間比較長，因此這種清潔裝置不適合普通作坊式洗車廠，第二，這種清潔裝置非常浪費(fèi)水，資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重，不利于國家對于環(huán)境的保護(hù)[14]。第三，這種清潔裝置由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使用的零件也比較龐大，所以整體的體積比較大，需要比較大的空間來放置，這對于作坊式洗車廠十分不利，這類洗車廠沒有這么多空間來放置此類清潔裝置。
總的來說，由于上面的各種要求，隧道式轎車自動清潔裝置并不能在三線城市大規(guī)模應(yīng)用洗車。該圖是隧道式轎車自動清潔裝置的示意圖，如圖2.1所示。
圖2.1 隧道式轎車自動清潔裝置
2.2 往復(fù)式轎車自動清潔裝置的設(shè)計(jì)思路
往復(fù)式轎車自動清潔裝置最初也是由美國人發(fā)明的，但是此類清潔裝置被廣泛使用的地方不是在美國而是在日本，日本人非常熱衷于使用此類清潔裝置，這種清潔裝置最大的特點(diǎn)是轎車在該清潔裝置里面做來回運(yùn)動[17]，轎車本身它是不動的,通過PLC系統(tǒng)的控制，來達(dá)到來回清洗的目的，也能自己感應(yīng)噴水、自己刷洗車的兩側(cè)、自己刷洗轎車的地盤、自己上蠟燭、自己吹干車輛。一輛待清洗的車駛進(jìn)裝置里面，只需要三到四分鐘，這輛車就能洗干凈了，但是這種清潔裝置并不能持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不能達(dá)到大量的轎車清洗的要求，這種轎車清潔裝置最大的特點(diǎn)是安裝有刷子[16]，類型有三個(gè)刷子式，五個(gè)刷子式和八個(gè)刷子式，刷子的材料也是五花八門的，有布做的，有尼龍
的等等，其中清洗質(zhì)量最高的就是布做的。該圖是往復(fù)式轎車自動清潔裝置的毛刷樣式，如圖2.2所示。
圖2.2 往復(fù)式轎車自動清潔裝置的毛刷樣式
往復(fù)式轎車自動清潔裝置最關(guān)鍵的部分在于它的主要框架，因?yàn)檠b置在前進(jìn)的時(shí)候要求前進(jìn)的路線必須是絕對水平的，所以裝置的主要框架焊接時(shí)必須是沒有任何縫隙的，而這個(gè)框架本身的材料大部分采用的是不銹鋼，要求在豎直方向上面的誤差不能超過4mm,但是因?yàn)槲覈募夹g(shù)水平比較落后，所以這個(gè)框架的焊接要求并不能完全達(dá)到。
往復(fù)式轎車自動清潔裝置最大的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠把轎車清洗的非常干凈[18]，而其他種類的清潔裝置不能做到這一點(diǎn)，另外組成這個(gè)往復(fù)式轎車自動清潔裝置的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，相比于隧道式轎車自動清潔裝置來說，它具備占地面積小、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。該圖是龍門式轎車自動清潔裝置毛刷種類的示意圖，如圖2.3所示。
圖2.3 往復(fù)式轎車自動清潔裝置
另外往復(fù)式轎車自動清潔裝置完全是由電腦系統(tǒng)控制的，所以能夠全方位的清洗轎車，清洗的比較干凈。同時(shí)由于這種清潔裝置使用的是毛刷，所以能夠最大程度的防止轎車的油漆被破壞[1]。
同樣往復(fù)式轎車自動清潔裝置也有相應(yīng)的缺點(diǎn)，造價(jià)比較昂貴，比如一個(gè)普通往復(fù)式轎車自動清潔裝置的市場價(jià)在十八到二十萬之間，這對于那些普通的作坊式洗車廠來說，無疑是一個(gè)天文數(shù)字，其外由于清洗的非常干凈，所以這種裝置對于水的消耗也是非常大的，我國本身水資源并不充足，所以大量的浪費(fèi)水資源并不滿足我國的基本國情，不光有上面這些缺點(diǎn)，往復(fù)式轎車自動清潔裝置本身對于場地的選擇也有極其苛刻的要求，裝置下面的軌道焊接要求非常高[19]，不能有一點(diǎn)點(diǎn)縫隙，而且制造
軌道的材料必須是合金。
所以，綜上所說，這種清潔裝置很難在二三線城市的作坊式洗車廠廣泛使用。
2.3 水刀式轎車自動清潔裝置的設(shè)計(jì)思路
水刀式轎車自動清潔裝置相比于另外兩種轎車清潔裝置，它最大的特點(diǎn)是裝置和轎車本身沒有任何接觸的地方。水刀式轎車自動清潔裝置清洗轎車的時(shí)候使用的是高壓水流和清潔劑配合的清潔方法。這種清潔裝置是才開始流行起來的，產(chǎn)品比較新穎，價(jià)格也比較實(shí)惠，經(jīng)歷了顧客的考驗(yàn)，在市場上廣受好評。
水刀式轎車自動清潔裝置最先流行起來是在2004年，在很短的時(shí)間內(nèi)，水刀式轎車自動清潔裝置在很多城市大量使用。它剛開始本身的銷量并不是很好，經(jīng)過幾年發(fā)展銷量儼然已經(jīng)成為整個(gè)轎車清潔裝置行業(yè)的龍頭產(chǎn)品，最先使用這類清潔裝置的城市是杭州，后來在全國各大中小型城市中普遍使用。而且現(xiàn)在不光國內(nèi)在使用這種清潔裝置，國外好多國家也慢慢在使用。
水刀式轎車自動清潔裝置是通過電子感應(yīng)來確定轎車的位置和大小的，然后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號來驅(qū)動裝置對轎車車身進(jìn)行一系列的清洗，吹干等步驟，裝置本身可以前進(jìn)、可以轉(zhuǎn)動，非常靈活，對車子和機(jī)器本身不會造成破壞[20]。
在水刀式轎車自動清潔裝置中最有名的一個(gè)系列是U型清潔裝置，這款產(chǎn)品是所有種類中功能最強(qiáng)大的，U型水刀式轎車自動清潔裝置的機(jī)械手是全方位無死角清洗轎車的，能夠自己量取轎車的長度，控制水流流速和沖洗時(shí)的力量，而且在轎車不小心碰到裝置邊框的時(shí)候，能夠彈出保護(hù)裝置保護(hù)轎車。
另外相比于隧道式轎車自動清潔裝置，這種清潔裝置占地面積不是很大，最小需要長為八米，寬為四米、高為四米的體積，使用的是220V的家庭電壓，大部分的轎車都能夠清洗，比如家庭轎車，SUV等等，沖洗的時(shí)候沖洗的力達(dá)到九十千克就可以把轎車的底部清洗干凈，洗車的效率也很高[21]，大概三到四分鐘洗干凈一輛轎車，而且據(jù)
有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)洗一輛車大概只需要消耗200L水左右，比較環(huán)保。
水刀式轎車自動清潔裝置和隧道式轎車自動清潔裝置、往復(fù)式轎車自動清潔裝置不同的地方是清洗的時(shí)候使用的方法不一樣，它沒有其他兩個(gè)裝置的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和安裝時(shí)嚴(yán)格的要求，也正是因?yàn)檫@樣，它的造價(jià)并不是很高，大概只需要7到8萬左右，這個(gè)價(jià)格對于那些作坊式洗車廠來說還是合理的，并且這種裝置的體積很小，通常普通的洗車廠都能放的下，適合使用的環(huán)境有很多種。水刀式轎車自動清潔裝置的外形簡單又精致，里面也安裝了很多隔除雜音的材料[22]，噪音的分貝滿足國家的要求，對周圍居民的正常生活沒有影響，水刀式轎車自動清潔裝置的注水電機(jī)的功率是18KW，這在全球注水電機(jī)中都能算得上很高的了，功率越高轎車才能被清洗的更加仔細(xì)，更能滿足客戶的需求。水刀式轎車自動清潔裝置也是全自動的，是通過PLC來控制整個(gè)裝
置的運(yùn)行，非常的方便、智能。
水刀式轎車自動清潔裝置和隧道式轎車自動清潔裝置、往復(fù)式轎車自動清潔裝置相比有很多的優(yōu)點(diǎn)，但同樣也有它自身的缺點(diǎn)，第一，它其實(shí)并不能實(shí)現(xiàn)全方位立體清洗整個(gè)轎車，像有些地方機(jī)械手是伸不進(jìn)去的，比如說轎車的車輪和底部的很大一部分區(qū)域，第二，在制造過程中生產(chǎn)廠商為了節(jié)約成本，他們把清潔裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的很簡單，有些地方不是設(shè)計(jì)的很仔細(xì)，所以導(dǎo)致在實(shí)際安裝的時(shí)候不能實(shí)現(xiàn)完全沒有縫隙，安裝的并不是很牢固[23]。第三，因?yàn)樗妒睫I車自動清潔裝置噴出的水的壓力是非常高的，所以有些時(shí)候會損傷轎車車身的油漆。第四，在洗車的時(shí)候，水刀式轎車自動清潔裝置使用了大量的清洗劑，對周圍的環(huán)境造成了極大的破壞。該圖是水刀式轎車自動清潔裝置的示意圖，如圖2.4所示。
圖2.4 水刀式轎車自動清潔裝置
2.4 清潔方案的確定
通過對水刀式轎車自動清潔裝置和隧道式轎車自動清潔裝置、往復(fù)式轎車自動清潔裝置的優(yōu)缺點(diǎn)和工作原理的分析，查閱了有關(guān)轎車自動清潔裝置的國內(nèi)外資料，我設(shè)計(jì)了這個(gè)三滾筒式轎車自動清潔裝置，這個(gè)裝置把三種清潔裝置的所有的優(yōu)點(diǎn)融合在一起，這個(gè)裝置能夠在中小型城市大量使用，通過對一些中小型城市的數(shù)據(jù)研究，了解到整個(gè)洗車市場的大概需求有如下幾個(gè)部分：首先，清洗轎車的公司必須要在人流量多的地方，場地比較大，轎車流通比較方便的地方。然后，洗一次車輛價(jià)格應(yīng)該要實(shí)惠一點(diǎn)，不能超過20塊錢，這樣才能被客戶所接受[24]。其次，洗車的時(shí)候滾輪不能沾到沙石，不然會很容易刮傷車身，所以滾輪的材料應(yīng)該是那種不太能粘沙土的材料。最后，清洗的質(zhì)量是整個(gè)洗車過程的核心，必須要把一些轎車的死角和一些難去除的污點(diǎn)清洗干凈。
通過相關(guān)的調(diào)查研究，可以得到一個(gè)信息，城市里面基本上都是大馬路，所以大部分轎車需要清洗的是一些灰塵和沙石等細(xì)小的東西，不同于鄉(xiāng)村，鄉(xiāng)村里面有很多地方都是泥土混合著石頭的道路，所以轎車的車輪和車身非常容易粘上大塊的泥土，特別是下雨天的時(shí)候，更加容易弄得到處都是泥土。轎車自動清潔裝置是在城市里面使用的，因此不用太考慮轎車能不能洗的干凈這方面的問題。于是洗車方式是先用水混合著清洗劑沖刷整個(gè)轎車，然后用毛刷刷洗轎車的車身。
2.5 轎車自動清潔裝置總體結(jié)構(gòu)
這個(gè)是轎車自動清潔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，主要的設(shè)計(jì)是參考隧道式轎車自動清潔裝置，刪掉了隧道式轎車自動清潔裝置里面焊接比較復(fù)雜的軌道部分,使用自動單邊軌道來帶動轎車向前移動，在清潔裝置的底面使用不銹鋼支架把整個(gè)清潔裝置固定住，使它不動，支撐的前面部分和清潔裝置焊接在一起，整個(gè)支架嵌在水泥板里面，這樣不但能夠降低固定成本而且清潔裝置一點(diǎn)都不會滑動，清潔裝置有3個(gè)滾輪，2個(gè)是左右滾輪，一個(gè)是上滾輪，左右滾輪主要是清洗轎車兩側(cè)的車身，而上滾輪主要是清洗轎車頂部凸起的部分以及車頭和車屁股，左右滾輪可以前后轉(zhuǎn)動，這樣能夠把轎車兩側(cè)車身洗的更加干凈，上滾輪使用氣缸帶動可以實(shí)現(xiàn)上下位移，因?yàn)檗I車有一個(gè)凸起的頂部，這樣設(shè)計(jì)才能洗的更加干凈[3]，上滾輪和左右兩個(gè)滾輪外面包裹的毛刷材料使用的是泡沫，目前為止這個(gè)材料是最佳的選擇，它清洗泥土和吸收污水的能力都很強(qiáng)，并且十分柔軟，不會損壞轎車表面的油漆。此外我還設(shè)計(jì)了一個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)，
在清潔裝置的右邊，水循環(huán)系統(tǒng)能夠?qū)η逑催^程中產(chǎn)生的污水進(jìn)行處理，使臟水能夠循環(huán)再利用，一般清洗一輛轎車，大概能夠節(jié)省80到90L水，對保護(hù)環(huán)境十分有利[4]，也大大降低了清洗的成本。該圖是轎車自動清潔裝置機(jī)構(gòu)簡圖的示意圖，如圖2.5所示。
圖2.5 轎車自動清潔裝置機(jī)構(gòu)簡圖
設(shè)計(jì)的這個(gè)清潔裝置在清洗轎車的時(shí)候轎車行進(jìn)的方式和上面所說的幾個(gè)轎車清潔裝置的方式一樣，都是通過裝置本身的軌道帶動轎車向前行進(jìn)，但是我使用的軌道是單邊軌道，通過電機(jī)驅(qū)動軌道，轎車處于熄火狀態(tài)，利用單邊軌道帶動轎車慢慢向前移動，節(jié)約了生產(chǎn)成本。另外這個(gè)清潔裝置是按時(shí)間來收費(fèi)的，前面有個(gè)自動投幣箱，類似于電瓶車自動投幣充電，客戶能夠控制轎車清洗的時(shí)間，如果轎車本身并不是很臟就沒必要花清洗一輛臟車的費(fèi)用來清洗，很大程度上減少了洗車的費(fèi)用。
這個(gè)清潔裝置和上面幾種清潔裝置的清洗方式不太一樣，既不像原來那種光靠毛刷刷洗轎車的方式，又不像現(xiàn)在直接用水和清洗劑沖刷轎車的方式，我把這兩種方法結(jié)合在了一起，在轎車剛駛進(jìn)清潔裝置的時(shí)候[4]，左右滾輪和上滾輪并不運(yùn)作，而是先通過左右和上面的噴水裝置初步對轎車進(jìn)行沖洗，隨后再用左右滾輪和上滾輪刷洗轎車的車身，刷洗完以后再啟動噴水系統(tǒng)進(jìn)行沖刷，這樣運(yùn)轉(zhuǎn)的話不但大大節(jié)約了寶貴的水資源，而且還能夠把轎車清洗的更加干凈。整體的框架是參考往復(fù)式轎車自動清潔裝置的框架，但是由于我這個(gè)是轎車自動前進(jìn)的方式，大大的優(yōu)化了設(shè)計(jì)框架[6]，減少了制造所花費(fèi)的資金，因此這個(gè)清潔裝置的價(jià)格也隨之降低，所以洗車廠也會降低向顧客收取的費(fèi)用。在價(jià)格競爭中占有利地位，水刀式轎車自動清潔裝置、隧道式轎車自動清潔裝置、往復(fù)式轎車自動清潔裝置都沒有這么低的生產(chǎn)成本，所以在洗車市場上有很大的優(yōu)勢[7]。該圖是轎車自動清潔裝置單邊軌道的示意圖，如圖2.6所示。
圖2.6 單邊軌道
下面是三滾輪式轎車清潔裝置主要的清潔部分的結(jié)構(gòu)，綠色的是噴淋裝置，專門是噴水和洗滌劑，兩個(gè)粉紅色的左右滾輪是負(fù)責(zé)清洗轎車兩側(cè)的車身[8]，還有一個(gè)上滾輪負(fù)責(zé)清潔轎車的頂部，黃色的部分是整個(gè)清潔裝置的主要框架。該圖是轎車自動清潔裝置主要清洗部分結(jié)構(gòu)的示意圖，如圖2.7所示。
圖2.7 轎車自動清潔裝置主要清洗部分結(jié)構(gòu)
3 轎車自動清潔裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 轎車自動清潔裝置的主要設(shè)計(jì)及重點(diǎn)數(shù)據(jù)
這個(gè)設(shè)計(jì)主體要是四個(gè)方面，第一個(gè)是清洗結(jié)構(gòu)，第二個(gè)是水資源循環(huán)再利用系統(tǒng)，第三個(gè)是PLC控制系統(tǒng)，第四個(gè)是細(xì)節(jié)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該表是轎車自動清潔裝置主要設(shè)計(jì)參數(shù)的示意表，如表3.1所示。
表3.1 主要的設(shè)計(jì)參數(shù)
安裝位置的長度
9
安裝位置的寬度
6
安裝位置的面積
54
安裝位置的高度
4.5
清潔裝置的高度
3.5
續(xù)表3.1 主要的設(shè)計(jì)參數(shù)
清潔裝置的長度
8
清潔裝置的寬度
5.7
水循環(huán)裝置的長度
4.5
水循環(huán)裝置的寬
1.3
水循環(huán)裝置的高
3
水循環(huán)裝置的體積
17.55
該表是轎車自動清潔裝置主要功能參數(shù)的示意表，如表3.2所示。
表3.2 主要的功能參數(shù)
三個(gè)柔性滾輪
一個(gè)上滾輪，兩個(gè)左右滾輪
清洗方式
高壓水刀噴淋方式
洗滌劑種類
泡沫洗滌劑
轎車前進(jìn)方式
單邊軌道帶動向前行進(jìn)
控制系統(tǒng)
PLC控制系統(tǒng)
故障檢測方式
人工檢查
洗車方式
自助式洗車
時(shí)間記錄
系統(tǒng)自動記錄洗車時(shí)間
該表是轎車自動清潔裝置清洗車輛種類的示意表，如表3.3所示。
表3.3 清洗車輛的種類
適用于4座的小轎車
清洗轎車的最大長度
5
清洗轎車的最大寬度
3
清洗轎車的最大高度
2
該表是轎車自動清潔裝置組成部件材料的示意表，如表3.4所示。
表3.4 組成部件的材料
外部框架材料
不銹鋼
電子元件
防水型
機(jī)架
熱鍍鋅C型鋼機(jī)架
該表是轎車自動清潔裝置水和電消耗量的示意表，如表3.5所示。
表3.5 水和電的消耗量
用電的種類
220家庭用電
清洗一輛轎車的耗電量
0.3度/輛
清洗一輛轎車的耗水量
26L/輛
該表是轎車自動清潔裝置清洗效率參數(shù)的示意表，如表3.6所示。
表3.6 轎車清洗效率參數(shù)
每輛轎車清洗時(shí)間
2/輛
每小時(shí)清洗轎車的數(shù)量
25輛
3.2 轎車自動清潔裝置的清潔部分設(shè)計(jì)
轎車自動清潔裝置的清洗部分主要有機(jī)架，單邊導(dǎo)軌，上滾輪，左右滾輪這四個(gè)部分。該圖是轎車自動清潔裝置清洗部分結(jié)構(gòu)的示意圖，如圖3.1所示。
圖3.1 清潔部分結(jié)構(gòu)草圖
1是清潔裝置的機(jī)架，2是清潔裝置的底部，起到承重的作用，3和4是左右滾輪，清洗轎車兩側(cè)車身，5是上滾輪，清洗轎車的頂部。
清洗轎車的時(shí)候需要有人把轎車開到單邊軌道上，汽車處于熄火狀態(tài)，確保轎車自動清潔裝置在單邊軌道的前端，距離清潔區(qū)域有70。
使轎車車窗保持封閉狀態(tài)，觀察一下后視鏡，保證擋風(fēng)玻璃上面的雨刷和后備箱等部件都是關(guān)閉的，把車身周圍有遮陽等凸出東西拆下，以防在清洗時(shí)把它損壞[5]。
最后再檢查一下車身，看看有沒有遺漏的地方，檢查完畢以后，運(yùn)行轎車自動清潔裝置，轎車沿著單邊軌道緩慢駛?cè)肭逑磪^(qū)域[9]，轎車自動清潔裝置開始自己清洗轎車，直到顧客覺得轎車清洗完畢才停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.3 轎車自動清潔裝置的水循環(huán)再利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
水循環(huán)再利用系統(tǒng)使用的三級沉淀池，臟水先通過過濾網(wǎng)，把臟水中顆粒比較大的泥土和機(jī)油過濾出來，然后通過提升水泵將臟水送到一級沉淀池進(jìn)行混凝沉淀，再通過輸送管道輸送到二級沉淀池進(jìn)行吸附，最后通過輸送管道輸送到膜處理池進(jìn)行膜的過濾。為了節(jié)約能源，各級沉淀管道之間都是由輸送管道來輸送臟水，在管道里面安裝了防止臟水回流的閥門，這樣的話就可以減少沉淀池之間的水泵的數(shù)量，降低成本。臟水排到沉淀池以后，停留在沉淀池里面的時(shí)間可能會比預(yù)計(jì)的時(shí)間要長，這種情況叫做短流，這一部分停留在沉淀池里面的臟水不能夠完全沉淀，導(dǎo)致沉淀的效果
不是很明顯，甚至由于臟水不向前面流動，出現(xiàn)了死水區(qū)，會減少整個(gè)沉淀池的有效容積。所以為了避免出現(xiàn)短流的現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)在各個(gè)沉淀池的中間安裝了進(jìn)水管道，污水從上到下進(jìn)入，在進(jìn)水管下面設(shè)置傘狀的擋板，使臟水能夠在池中均勻分布。沉淀池沉淀過的水經(jīng)過提升泵運(yùn)到清潔裝置上面的儲水箱，清洗轎車用過的水重新輸送到沉淀池進(jìn)行處理，形成封閉的水循環(huán)再利用系統(tǒng)。
普通的沉淀池里面的污泥都是通過機(jī)器挖取然后運(yùn)走的[10]，清理的時(shí)間比較長，時(shí)間一般是一個(gè)月，在清理的這段時(shí)間肯定又會污染已經(jīng)沉淀完的水，既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)錢，所以設(shè)計(jì)的沉淀池裝有排泥管，在沉淀池里面放置時(shí)間比較久的臟水和污泥都可以及時(shí)排出去，非常方便又節(jié)約了時(shí)間，等污泥曬干以后讓污泥車運(yùn)走。
4 轎車自動清潔裝置主要部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算
4.1 電動機(jī)的選擇
根據(jù)轎車自動清潔裝置的工作條件和要求，驅(qū)動滾輪的電動機(jī)選擇的是三相異步電動機(jī)，型號是Y100L2-4，這個(gè)電機(jī)的主要參數(shù)：輸出功率為,額定轉(zhuǎn)矩為，最大轉(zhuǎn)速為，最大轉(zhuǎn)矩為，轉(zhuǎn)子慣量為。
通過已經(jīng)選好的電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)速和清潔裝置滾輪轉(zhuǎn)速，通過計(jì)算可以知道該傳動的總傳動比：
（4.1）
電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)速，由式4.1計(jì)算得：
4.2 聯(lián)軸器的選取
聯(lián)軸器是機(jī)械傳動中很普遍的零件，主要功能是把兩根軸連接在一起，裝置在運(yùn)行的時(shí)候兩根軸不能分離，只有在裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，兩個(gè)連接軸才能分開，聯(lián)軸器的種類有很多，主要的種類有三種，機(jī)械聯(lián)軸器、液力聯(lián)軸器和特種聯(lián)軸器。就機(jī)械聯(lián)軸器來說，國家有明確的分類，通過聯(lián)軸器對其連接的兩軸存在的相對位移有無補(bǔ)償?shù)哪芰?，可以分為剛性?lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩種，有一種是能夠起到保護(hù)作用的聯(lián)軸器叫安全聯(lián)軸器[25]，而撓性聯(lián)軸器也可以根據(jù)有無彈性元件，分為有彈性元件的撓性聯(lián)軸器和無彈性元件的撓性聯(lián)軸器這兩種。這個(gè)是剛性聯(lián)軸器的種類和特色的示意表，如表4.1所示。
表4.1 剛性聯(lián)軸器的種類和特色
種類
特色
凸型聯(lián)軸器a
凸型聯(lián)軸器b
凸型聯(lián)軸器c
在本設(shè)計(jì)里面，滾輪轉(zhuǎn)動時(shí)功率并不是很大，受力比較小，聯(lián)系聯(lián)軸器的適用環(huán)境，我決定使用套筒式聯(lián)軸器[28]，型號為ZDXCJ—09。該表是撓性聯(lián)軸器的種類與特色的示意表，如表4.2所示。
表4.2 撓性聯(lián)軸器的種類與特色
種類
特點(diǎn)
十字滑塊聯(lián)軸器
沒有
彈性
元件
的撓
性聯(lián)
軸器
滑塊聯(lián)軸器
十字萬向聯(lián)軸器
滾珠鏈聯(lián)軸器
續(xù)表 表4.2 撓性聯(lián)軸器的種類與特色
種類
特色
柱套式聯(lián)軸器
有彈
性元
件的
撓性
聯(lián)軸
器
銷柱式聯(lián)軸器
梅花狀聯(lián)軸器
膜片聯(lián)軸器
4.3 軸承的選取和校核
在清潔裝置的傳動系統(tǒng)中，軸承是必不可少的一部分，軸承有滑動軸承和滾動軸承兩種。
（1）滑動軸承
有些環(huán)境滾動軸承不能夠體現(xiàn)它的特色 ，比如說在有水或者強(qiáng)腐蝕性的環(huán)境中。而滑動軸承在這些環(huán)境中能夠完美工作[29]，滑動軸承和軸承座接觸的面積很大，所以具有很大的承載力，潤滑膜能夠減少沖擊力，潤滑零件的作用，結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，安裝起來比較方便，但是拆卸比較麻煩。
滑動軸承有很多種，根據(jù)不同的載荷方向，可以分成徑向軸承（承受徑向載荷）和止推軸承（承受軸向載荷）。根據(jù)潤滑油的種類的不同，可以分成油潤滑，脂潤滑，液體潤滑，氣體潤滑等，按照潤滑膜厚度的不同[26]，薄膜潤滑軸承和厚膜潤滑軸承這幾種。該圖是滑動軸承工作原理的示意圖，如圖4.1所示。
圖4.1 滑動軸承的工作原理
（2）滾動軸承
滾動軸承在機(jī)器運(yùn)動結(jié)構(gòu)使用地方比較多的零件[30]，它主要是靠零件摩擦滾動來支撐轉(zhuǎn)動元件的。滾動軸承的優(yōu)點(diǎn)主要是摩擦力小、功率損耗低、起動方便等。
滾動軸承的大概框架如下圖所示，由外部圈、內(nèi)部圈、滾動元件和支撐架等4個(gè)部分構(gòu)成。外圈和軸承座孔裝配，內(nèi)圈和軸頸裝配。一般外圈固定、內(nèi)圈隨軸的轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)，也有可能內(nèi)圈固定外圈回轉(zhuǎn)，或內(nèi)外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)。在內(nèi)、外圈做相對轉(zhuǎn)動時(shí)，滾動體在內(nèi)外圈的滾道之間滾動。主要的滾動元件包括球、圓柱滾子、圓錐滾子、球面滾子、非對稱球面滾子、滾針等。支撐架主要起到均勻地隔開滾動體而防止造成損壞。該圖是滾動軸承主要結(jié)構(gòu)的示意圖，如圖4.2所示。
圖4.2 滾動軸承的主要結(jié)構(gòu)
滾動軸承的種類有很多，主要可以分為球軸承、圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承等幾種。當(dāng)前全球的滾動軸承在規(guī)格種類等方面更加趨于專業(yè)化、輕便化、細(xì)微化，使得其選用、潤滑、維護(hù)都變得非常簡單，在機(jī)械行業(yè)中普遍使用[27]。該表是常用滾動軸承種類和特點(diǎn)的示意表，如表4.3所示。
表4.3 常用滾動軸承的種類和特點(diǎn)
種類
示意圖
名稱
主要特性
備注
調(diào)心球軸承
圓柱孔調(diào)心球軸承
1.能承受少量雙向負(fù)荷，不宜承受純軸向負(fù)荷
2.軸向位移限制在軸向游隙范圍內(nèi)
安裝時(shí)可細(xì)微的調(diào)整徑向及軸向間隙
圓錐孔
裝在緊定套上的調(diào)心球軸承
深溝球軸承
深溝球軸承
1.能接受雙方軸向負(fù)荷
2.軸向位移保持在軸向間隙范圍內(nèi)
外圈有止動槽的深溝球軸承
軸向緊固簡單；軸承部件的軸向尺寸小
圓柱滾子軸承
外圈無擋邊圓柱滾子軸承
1.不能支撐軸向負(fù)荷
2.不能停止軸向位移
可分別安裝內(nèi)、外圈
內(nèi)圈無擋邊圓柱滾子軸承
外圈圓柱滾子軸承
能承受少量單向軸向負(fù)荷
可各自安裝內(nèi)、外圈
內(nèi)圈圓柱滾子軸承
續(xù)表 表4.3 常用滾動軸承的種類和特點(diǎn)
類型
簡圖
名稱
一般特性
其他
圓柱滾子軸承
圓柱滾子軸承
1.不能承受軸向負(fù)荷
2.不能限制軸向位移
3.極限轉(zhuǎn)速高
可微量調(diào)整徑向游隙
圓錐滾子軸承
內(nèi)圈無擋邊雙列圓柱滾子軸承
圓錐滾子軸承
圓錐滾子軸承
1.能承受較大單向軸向負(fù)荷，軸向負(fù)荷能力隨接觸角的增大而增大
2.能承受以徑向負(fù)荷為主的聯(lián)合負(fù)荷
可調(diào)整徑、軸向游隙
外圈圓錐滾子軸承
雙列圓錐滾子軸承
1.能承受大量雙向軸向負(fù)荷
2.軸向位移限制在軸向游隙范圍內(nèi)
改變隔圈厚度可調(diào)整徑、軸向游隙
角接觸球軸承
分離型（磁電機(jī)）角接觸球軸承
1.能承受一定的單向軸向負(fù)荷
2.能限制一個(gè)方向的軸向位移
可分別安裝內(nèi)、外圈
角接觸球軸承
1.能承受單向軸向負(fù)荷，軸向負(fù)荷能力隨接觸角的增大而增大
2.能限制一個(gè)方向的軸向位移
內(nèi)圈角接觸球軸承
高速性好
4.4 滾動軸承的使用壽命
本設(shè)計(jì)使用的軸承是深溝球軸承，作為這個(gè)滾輪轉(zhuǎn)動的傳動機(jī)構(gòu)，必須要對這些軸承進(jìn)行壽命校核。下面是深溝球軸承的壽命計(jì)算
（1）已知條件
轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)矩，滾輪直徑，法向壓力角是標(biāo)準(zhǔn)值，，轉(zhuǎn)動軸導(dǎo)程角。
（2）受力計(jì)算
（4.2）
（4.3）
（4.4）
將已知條件代入到4.2、4.3、4.4中計(jì)算得：
（3）計(jì)算深溝球軸承的當(dāng)量動載荷
，經(jīng)查表10后，取。
而，，則取徑向動載荷系數(shù)，軸向動載荷系數(shù)。因此，當(dāng)量動載荷為
（4.5）
將數(shù)值代入式4.5中得
（4）計(jì)算深溝球軸承的基本額定壽命
（4.6）
式中 —深溝球軸承的基本額定動載荷；
—軸承的轉(zhuǎn)速（單位為）；
—當(dāng)量動載荷；
—指數(shù)，對于球軸承，??；對于滾子軸承，取。
將數(shù)值代入式4.6得
該表是常用滾動軸承種類和特點(diǎn)的示意表，如表4.4所示。
表4.4 徑向動載荷系數(shù)X和軸向動載荷系數(shù)Y
軸 承 類 型
相對軸向載荷
判斷系數(shù)
名 稱
代 號
X
Y
X
Y
調(diào)心球軸承
10000
—
—
1
(Y1)
0.65
(Y2)
調(diào)心滾子軸承
20000
—
—
1
(Y1)
0.67
(Y2)
圓錐滾子軸承
30000
—
1
0
0.40
(Y)
()
深溝球軸承
60000
0.025
1
0
0.56
2.0
0.22
0.040
1.8
0.24
0.070
1.6
0.27
0.130
1.4
0.31
0.250
1.2
0.37
0.500
1.0
0.44
角接觸球軸承
70000C
0.015
1
0
0.44
1.47
0.38
0.029
1.40
0.40
0.058
1.30
0.43
0.087
1.23
0.46
0.120
1.19
0.47
0.170
1.12
0.50
0.290
1.02
0.55
0.440
1.00
0.56
0.580
1.00
0.56
70000AC
—
1
0
0.41
0.87
0.68
70000B
—
1
0
0.35
0.57
1.14
結(jié)束語
這個(gè)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)我國轎車清洗行業(yè)的主要問題和改進(jìn)方向，以及對環(huán)境保護(hù)還近和水資源再循環(huán)利用，和對清洗轎車行業(yè)洗車成本節(jié)約的要求，結(jié)合上面這些要求來設(shè)計(jì)的一種既滿足汽車清洗速度快、效率高的要求，又能節(jié)約水資源且減少機(jī)器成本的轎車自動清潔裝置，本設(shè)計(jì)考慮了生產(chǎn)成本和實(shí)際生產(chǎn)等情況，主要解決了以下幾個(gè)方面的問題：
首先因?yàn)閷ζ嚽逑垂δ茌^高的要求，對轎車自動清潔裝置在清洗時(shí)候的方法以及洗車過程做了分析，完成了轎車自動清潔裝置整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),完善了轎車自動清潔裝置系統(tǒng)的專業(yè)性、實(shí)惠性和可靠性的要求。
其次完成了汽車清洗過程中，洗車步驟的設(shè)計(jì)和洗車過程中的洗車次序，對轎車自動清潔裝置的清洗系統(tǒng)做了有效的設(shè)計(jì)和參數(shù)的計(jì)算。
最后完成了轎車自動清潔裝置的水循環(huán)再利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過水循環(huán)再利用環(huán)節(jié)，節(jié)約了水資源，使水資源得到合理分配利用，高效的過濾臟水和水資源的循環(huán)及多次循環(huán)使用，起到了節(jié)約能源的作用。
致 謝
不知不覺中，幾個(gè)月已經(jīng)過去了，畢業(yè)設(shè)計(jì)也已經(jīng)接近了尾聲。這也意味著四年的大學(xué)生活也即將畫上一個(gè)圓滿的句號，畢業(yè)設(shè)計(jì)作為考驗(yàn)一個(gè)大學(xué)生四年中學(xué)習(xí)能力的一個(gè)科目，也是每一個(gè)大學(xué)生都要接受的考核。經(jīng)過幾個(gè)月的不懈努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也終于接近了尾聲，此刻終于有了一種如負(fù)釋重的感覺。
首先，在這里我要感謝我們的指導(dǎo)老師老師。在做設(shè)計(jì)的過程中，剛開始我是一點(diǎn)也找不到頭緒、無從下手都不知道要做什么和怎么做。之后，我把自己所面臨的問題，向老師詳細(xì)的反應(yīng)了我的現(xiàn)狀，老師詳細(xì)的解答了我的各種問題并給了細(xì)心的指導(dǎo)，告訴我該怎么做，指導(dǎo)我該查哪些指導(dǎo)資料，指導(dǎo)我該做什么。之后，在老師悉心的指導(dǎo)下，加上自己的努力，和小組同組成員合作討論共同攻克難題。然后去圖書館查閱轎車自動清潔裝置總體設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，去網(wǎng)上查找相關(guān)的轎車自動清潔裝置的相關(guān)知識，另外向已經(jīng)畢業(yè)的參加過畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)長學(xué)姐們求取經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過這幾個(gè)月的不懈努力終于將轎車自動清潔裝置這一份畢業(yè)設(shè)計(jì)完成。
其次，我還要感謝這四年的生活中，悉心教導(dǎo)過我的所有老師們，是他們的無私奉獻(xiàn)和熱情的幫助，才能讓我順利完成學(xué)業(yè)，學(xué)到許多知識。同時(shí)更要感謝專業(yè)課的老師，是他們教導(dǎo)的各種機(jī)械專業(yè)的知識才能讓我此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成。
最后，我要向在我這次轎車自動清潔裝置這一份畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中所有幫助過我的老師、朋友和同學(xué)表示衷心的感謝和良好的祝愿。
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