小型垃圾清掃車的的設計,小型,垃圾,清掃,打掃,設計 畢業(yè)論文（設計）開題報告 課題名稱 小型馬路清掃機的設計 學生姓名 學 號 所屬學院 專 業(yè) 班 級 指導教師 起止時間 機械電氣化工程學院教務辦 填 表 說 明 一、學生撰寫《開題報告》應包含的內容： 1、本課題來源及研究的目的和意義； 2、本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析； 3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析； 4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路； 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； 6、完成本課題的工作方案及進度計劃； 7、主要參考文獻（不少于7篇）。 二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。 三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在3000字以上，由學生在本報告冊內填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。 四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。 開題報告正文 小型馬路清掃開題報告 一、選題背景及研究目的和意義 路面清掃車作為環(huán)衛(wèi)設備之一，是一種集路面清掃、垃圾回收和運輸為一體的新型高效清掃設備?？蓮V泛應用于干線公路，市政以及機場路面、城市住宅區(qū)、公園等道路清掃。路面清掃車不但可以清掃垃圾，而且還可以對道路上的空氣介質進行除塵凈化，既保證了道路的美觀，維護了環(huán)境的衛(wèi)生，又維持了路面的良好的工作狀況，減少了和預防了路面交通事故的發(fā)生，延長了路面的使用壽命。目前在全球內使用路面清掃車已經(jīng)成為一種趨勢。小型道路清掃車屬于城市環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)設施，是道路清掃的一個重要組成部分。小型清掃車造價相對低廉，制造技術相對簡單，在使用效率上和環(huán)保上的優(yōu)點是非常突出的。目前，我國中小型吸掃結合式道路清掃車主要存在的問題除與汽車底盤改裝的道路清掃車同樣的缺陷外，還存在舒適性差、噪聲大、空車質量大、外形不夠美觀等缺點。因此，要徹底擺脫我國吸掃結合式道路清掃車的落后狀況，提高吸掃式和純吸式清掃車設計的能力，本課題主要對其主要部件：清掃系統(tǒng)、風機、除塵系統(tǒng)等進行研究，以提高清掃車設計的理論水平。 二、國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展 從近期的資料分析來看，環(huán)衛(wèi)掃路車的市場發(fā)展?jié)摿薮螅@從近幾年的產(chǎn)品的銷量就可以看出，2004 銷售量為1300臺，而到了2005銷量就猛增到了2千多臺，幾年內增加了1.6倍。這其中還不包含相當數(shù)量的進口產(chǎn)品。在東部沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，環(huán)衛(wèi)掃路車市場發(fā)展很快，尤其吸塵車的發(fā)展非常可觀，路面清掃已率先進入機械化時期。有資料顯示，在北京、上海、廣州和深圳等大中城市，環(huán)衛(wèi)掃路車的保有量已超過300臺?？梢灶A見，國內未來環(huán)衛(wèi)掃路車的需求將會繼續(xù)保持著較高的增長態(tài)勢，路面清掃機械化的時代已經(jīng)到來。但與國外相比，國內還停留在市場的初級發(fā)展階段。國外發(fā)達國家從20世紀40年代就開始批量生產(chǎn)路面清掃車，像英國的JOHNSTON、美國的ELG、日本的KATO、德國的FAUN-KUKA等公司目前不管在銷量規(guī)模、技術檔次都處于世界的前列。 雖然，我國清掃車技術的發(fā)展令世界矚目，但是，與發(fā)達國家相比，我國清掃車還存在不少差距。我國的清掃車在清掃效率、清掃能力、除塵效果等清掃作業(yè)性能方面與發(fā)達國家的水平相當，而在清掃車的噪聲、排放、可靠性、舒適性，自動調整等方面仍存在較大差距，特別是全液壓清掃車，僅相當于發(fā)達國家20世紀80年代末到90年代初產(chǎn)品的水平。就目前我國清掃車的水平和質量可知，我國在清掃車設計中，還缺少對專用部件的研究，缺少設計理論的指導，經(jīng)驗多于計算，模仿較多，創(chuàng)新較小?？梢哉f，目前我國對清掃車的研究能力還較差，還未真正達到對清掃車進行研究的目的和要求，同時，缺乏必要的研究條件。目前，我國中小型全液壓清掃車除與汽車底盤改裝的清掃車存在同樣的缺陷外，還存在舒適性差、噪聲大、空車質量大、外形不夠美觀等缺點。另外國內的清掃車在以下幾個方面有待改進：如在高可靠性上，設備的高可靠性就是指某種 設備的可靠程度，即在其正常使用當中的無故障間隔時間的長短。國產(chǎn)工程機械平均無故障間隔時間為150小時--300小時。而國外工程機械都在600小時--2000小時。我國工程機械的平均使用壽命僅為國外同類產(chǎn)品的1/2，甚至不到1/2。因此目前的首要工作是解決產(chǎn)品經(jīng)久耐用的問題，提高可靠性的各項指標。就工程機械的重要品種清掃車、裝載機、推土機、挖掘機等而言，這個指標和國 外同類產(chǎn)品相比，差距還是非常大的。而且由于國內清掃車生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模都較小，而且掃路機產(chǎn)品批量也較小，所以采用的生產(chǎn)設備和生產(chǎn)手段都較為落后，加工的零部件難以有穩(wěn)定的質量。 此外，我國通用零部件制造水平較低，也影響了掃路機的質量。國外清掃車的掃刷、吸管、風機、吸嘴和風道等磨損件遠比我國清掃車的耐磨。最后我國工程機械的整體性能參數(shù)與國外水平差距不是很大，但在舒適性、低污染、施工質量以及生產(chǎn)率等指標上都不同程度地落后于國外先進水平15-20年，主要原因是在許多先進的技術、結構、材料及工藝上存在著差距。道路養(yǎng)護越來越重要，清掃機械的前景越來越好。在功能多樣性方面，由單一功能向多功能發(fā)展；在傳動系統(tǒng)方面，有傳統(tǒng)機械向全液壓方向發(fā)展；在除塵方面，由干式向濕式方向發(fā)展；在清掃方式上，由純掃式和純吸式向吸掃式方向發(fā)展；在重量和體積方面，由體積大、自重大的機械向體積小、輕便式的中小型清掃方向發(fā)展。但是在我國，由于清掃車發(fā)展時間較短，使用數(shù)量較少，研究開發(fā)人員有限，又沒有專門的研究機構對其進行研究，所以缺少對清掃車主要部件的關鍵技術研究，為了提高吸掃式清掃車設計的能力，必須對其主要部件——清掃系統(tǒng)、風機和除塵系統(tǒng)以及零部件的耐磨性等進行試驗研究，以提高清掃車設計的理論水平。純吸式小型掃路機的吸掃系統(tǒng)主要由風機、風道、吸塵嘴等組成。作業(yè)時發(fā)動機直接驅動風機將落塵箱內的空氣通過出氣管道輸送到吸塵罩內，在吸塵罩內產(chǎn)生漩渦氣流，罩內的垃圾在氣流的沖擊下懸浮起來；在吸塵嘴的另一端有吸氣管道，在風機的作用下將懸浮的垃圾隨氣流吸進落塵箱內。 氣流，由于流速減小，比重大的垃圾落到垃圾箱底部。體積大、重量輕、漂浮的 垃圾被濾網(wǎng)阻隔，仍分離不開的垃圾氣流進入離心式塵土分離器，小顆粒的塵土從氣流中分離出來。凈化后的氣體再次被送到吸塵嘴，進行垃圾清掃、輸送的再循環(huán)。純吸式小型掃路機克服了純掃式掃路機對塵土清掃不利的缺點，吸塵率可達到98%，作業(yè)時沒有揚塵，沒有二次污染。但它對馬路邊溝的垃圾清除不利，在濕地上作業(yè)效果不好，對粘著在地面上的污物去除能力差。吸掃式清掃車汲取純掃式以及純吸式清掃車的特點，其清掃系統(tǒng)通常由蝶型 刷和風機、風管道、吸塵嘴等組成。蝶型刷的設置加強了對馬路邊溝的清掃，增加了清掃寬度。蝶型刷將兩側的垃圾掃到吸塵嘴的工作區(qū)域，再由吸塵系統(tǒng)將垃 圾吸入機內的垃圾箱。吸掃式小型掃路機適合于任何道路環(huán)境的清掃，對污物、塵土都有很好的清掃效果，工作效率高。但這類掃路機結構比較復雜，成本較高。目前，國內外吸掃型道路清掃車是掃路車的主流車型，也是可以預見的將來的主流發(fā)展方向，因為這種掃路車同純掃式或純吸式掃路車相比，具有清掃效果好、速度快、二次污染小等優(yōu)點。但是，仍存在著油耗高，噪聲大，占用車上空間大，降低了整車質量利用系數(shù)，排放污染大等不足，所以需要進一步的研究改進。 三、本課題的提綱及重點內容 1）本課題的提綱（1）小型清掃機的制動系統(tǒng)和外形的設計；（2）小型清掃車工作裝置的總體設計；（3）除塵系統(tǒng)的設計。 2）本課題的重點內容（1）清掃車風機的設計及其合理選型,在進行掃路車專用風機設計時，除了需要考慮到風機的效率、流量、風壓等性能參數(shù)外，對其耐磨性能、噪聲水平以及抗積塵能力也要予以充分考慮，合理優(yōu)化葉輪、蝸殼以及入口的結構參數(shù)，從風機葉片形狀、葉片材料、進出風口的形狀和位置、加工工藝等進行探討，設計出體積小、風量大、噪聲低、耐磨的風機。（2）清掃除塵系統(tǒng)的研究為了使掃路車具有更好的除塵性能，應加強對影響除塵效果的噴水量與風量的關系和垃圾箱容積以及灰塵過濾器的結構和型式的研究。（3）根據(jù)負荷量的限制要求，對清掃車二類底盤進行進一步的研究改進。 四、研究本課題的指導思想及預計可能遇到的困難 1）指導思想 通過國內外資料的翻閱整理，掌握了現(xiàn)有掃路車工作裝置的特點，并且現(xiàn)場 調研了西安周邊地區(qū)清掃車的使用情況及結合周邊路面特性，綜合國內外相關方面的成果，整理并分析了資料及調查結果，針對現(xiàn)有環(huán)衛(wèi)車的風機驅動采用副發(fā)動機為動力源，存在著油耗高，噪聲大，占用車上空間大，降低了整車質量利用系數(shù)，排放污染大等不足，本課題主要對其主要部件——清掃系統(tǒng)、風機、風道 系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)以及零部件的耐磨性等進行試驗研究，以提高清掃車設計的理論水平。2）遇到的問題（1）大的風量和風壓是高效集塵的可靠保證，必須選用高效能的離心式風機，由于清掃車的作業(yè)工況的不穩(wěn)定性，因此在選用風機時必須留有一定的余量，這樣才能保證清掃車在各種路況下達到完美的集塵效果，由于空間布置的限制風機的外形應盡可能緊湊，同時降低噪聲是選擇風機時考慮的重要因素之一。（2）清掃車支點的后軸承及輪胎、彈簧弓板、尾大梁等處承受壓力偏大，而二類底盤在這些受壓處并未特殊加強，因此要求對于總質量一定的底盤，其前后最大允許軸荷，可根據(jù)清掃車作業(yè)要求，進行軸荷合理分配。如適當增加前軸的允許載荷。對于總質量一定的底盤，可以適當加長軸距，最大限度的發(fā)揮出底盤的 能力，與上裝相匹配，從而提高清掃車的托舉能力。（3）清掃車是要求前軸負荷大，以便作業(yè)時其軸荷減輕后，還能安全轉向。如 果前軸允許負荷較少，則必然要求托舉作業(yè)能力的降一個等級，而此時，就會出 現(xiàn)后軸允許負荷又會剩余。因此要求后軸的軸承、輪胎、鋼板彈簧、尾大梁等關鍵受力處，要求適當加強，以增加其受壓的能力。 五、完成本課題的工作方案及進度計劃 完成本課題必須需要了解馬路清掃機的工作原理及各個機構的選擇原則，傳動比分配的計算，扭力彎矩的計算和對于機械工程材料的了解。且還需明白零件加工工藝的設計，這些問題均可從工具書，資料中查找的到，也可以向導師求教了解。對于課題設計圖紙的繪制需要用到計算機，上邊要安裝CAD及SolidWorks等繪圖軟件，用來完成課程設計二維三維圖紙的繪制。 第1～2周：查閱相關資料文獻，了解課題發(fā)展現(xiàn)狀，熟悉課題內容。 第3～4周：撰寫開題報告，確定總體設計方案。 第5～6周：初步完成馬路清掃機的各個部分的構想，確定傳動方式的選擇。 第7～8周：初步完成馬路清掃機的設計，并繪制出各個零部件的二維三維圖。 第9～10周：對于所設計的零部件進行校核和受力分析，修改設計圖。對于路清掃機中的關鍵軸進行工藝的設計。 第11～12周：整理設計過程，撰寫產(chǎn)品設計說明書。根據(jù)定型的產(chǎn)品結構，繪制出總裝配圖及各零件圖紙。撰寫答辯提綱，準備答辯。 第13～14周：畢業(yè)答辯。 六、參考文獻 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[12]趙丕玉，劉仁杰，周 浩．多功能智能環(huán)保型清掃車的研制[J]．機械設計與制造，2010，(5)：131. 學生簽名 路曉鵬 2015年11月29日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日 16屆畢業(yè)設計 小型路面清掃機的設計 學生姓名 學 號 所屬學院 專 業(yè) 班 級 指導老師 日 期 機械電氣化工程學院 前 言 清掃車是重要的環(huán)衛(wèi)設備之一，主要用于高等級路面和城市路面以及廣場的垃圾清掃。清掃車的發(fā)展體現(xiàn)了一個國家或地區(qū)的現(xiàn)代化程度。 本文從理論角度對清掃車的清掃機構、吸塵機構和清掃車的運動機構進行了分析，確定了清掃 車速、帶輪轉速、旋刷刷轉速與清掃效果之間的關系。在清掃機構的設計方面，創(chuàng)造性地提出了帶傳動式清掃機構，改善了純掃式清掃車的清掃效率，降低了能耗。對垃圾的收集提出了垃圾斗和收集結合的方式并用三維軟件SolidWorks進行仿真驗證。對盤刷的轉速、掃絲的速度和行進速度與清掃效果之間的關系進行了分析，提出了綜合考慮的方案。應用了大功率抽風機系統(tǒng)作為吸塵機構，通過具體的道路實驗，對以上工作進行驗證，效果良好，為以后進一步研究打下良好基礎，運用SolidWorks建立吸掃車吸塵系統(tǒng)的三維模型。本文的主要研究工作包括： (1)通過對城市路面上垃圾(即清掃對象)的分析，根據(jù)形狀、大小，將清掃對象進行清掃，并將其吸入到垃圾收集箱里。 (2)根據(jù)市場需求的實際情況、吸掃車的相關標準和所選專用車二類底盤的結構要求，提出城市道路吸掃車吸塵系統(tǒng)的設計約束，對吸塵系統(tǒng)吸塵口和集塵箱的結構參數(shù)進行分析。 (3)采用SolidWorks建立對吸塵口和集塵箱的三維模型，并根據(jù)清掃對象的粒徑大小和密度與集塵箱尺寸的關系式對集塵箱的尺寸進行初步驗證，保證其合理性。 關鍵詞：道路吸掃車；清掃對象；刷盤設計；結構設計；運行速度 目 錄 1引言 1 1．1研究目的和意義 1 1．2國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展 1 2小型路面清掃車的總體方案設計 2 2．1小型路面清理車的總體組成 2 2．2小型路面清理車的底盤 3 2．3小型路面清理車吸掃方式 3 2．4小型清理車行走系 5 3小型多功能環(huán)境清理車主要零部件的設計 7 3．1小型多功能環(huán)境清理車技術參數(shù)選擇與計算 7 3．2小型多功能環(huán)境清理車功率的分配 7 3．3行走系統(tǒng)功率需求分析 7 3．4風機運轉所需功率分析 8 3．5齒輪的主要參數(shù)設計 8 4 減速箱輸出軸的設計計算 10 4．1選擇材料，決定最小直徑 10 4．2軸的結構設計 10 4．3軸向定位 10 4．4軸上的周向定位 11 5旋刷的設計 13 6風機的選擇 14 7垃圾收集箱 15 總 結 16 致 謝 17 參考文獻 18 工程概況 本論文從社會需求出發(fā)，重點在以下幾個方面取得了階段性成果： 1、提出了小型吸掃式路面清掃車的總體設計方案根據(jù)需求，確定了低成本的設計思路，創(chuàng)造性地提出了帶傳動式的清掃方式，解決了以前純掃式道路清掃車的不足，為吸掃式道路清掃車的發(fā)展提供了新的思路。 2、對舉升機構的設計進行了改進提出了四桿機構完成舉升作業(yè)，并對其進行受力分析和運動特性分析，同時進行仿真確認。 3、對盤刷的速度進行了分析和研究對盤刷的集塵機理和工作原理進行理論分析，提出了最優(yōu)方案并實驗驗證。 4、對行駛系統(tǒng)進行設計和研究清掃成都最優(yōu)化應用到清掃車上，節(jié)約了能源，提高了清掃車的工作時間和范圍。 1引言 隨著科技進步和社會的快速發(fā)展，人們對周圍生活環(huán)境質量的要求愈來愈高，廣場、園區(qū)、住宅等生活環(huán)境的保護受到更多人的重視，城市園林環(huán)境的清理也成為人們關注的重要部分。 近年來，由于國家對環(huán)保問題及綠化工作的重視，以及人們對良好生態(tài)環(huán)境的迫切要求，環(huán)境綠化及清理事業(yè)取得了可喜成績，其巨大的生態(tài)效益己被人們和社會認可。隨著科學技術的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境綠化及清理機械已被提到日程上來，因為清掃機械不僅是加速園環(huán)境綠化及清理事業(yè)發(fā)展的重要手段，而且也是實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要性標志和主要組成部分。因此清理實現(xiàn)機械化作業(yè)勢在必行。 1.1研究目的和意義 路面清掃車作為環(huán)衛(wèi)設備之一，是一種集路面清掃、垃圾回收和運輸為一體的新型高效清掃設備。可廣泛應用于干線公路，市政以及機場路面、城市住宅區(qū)、公園等道路清掃。路面清掃車不但可以清掃垃圾，而且還可以對道路上的空氣介質進行除塵凈化，既保證了道路的美觀，維護了環(huán)境的衛(wèi)生，又維持了路面的良好的工作狀況，減少了和預防了路面交通事故的發(fā)生，延長了路面的使用壽命。 目前在全球內使用路面清掃車已經(jīng)成為一種趨勢。小型道路清掃車屬于城市環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)設施，是道路清掃的一個重要組成部分。小型清掃車造價相對低廉，制造技術相對簡單，在使用效率上和環(huán)保上的優(yōu)點是非常突出的。目前，我國中小型吸掃結合式道路清掃車主要存在的問題除與汽車底盤改裝的道路清掃車同樣的缺陷外，還存在舒適性差、噪聲大、空車質量大、外形不夠美觀等缺點。因此，要徹底擺脫我國吸掃結合式道路清掃車的落后狀況，提高吸掃式和純吸式清掃車設計的能力，本課題主要對其主要部件：清掃系統(tǒng)、風機、除塵系統(tǒng)等進行研究，以提高清掃車設計的理論水平。 1.2國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展 從20世紀60年代我國研制生產(chǎn)掃路車開始，已經(jīng)有40年的生產(chǎn)歷史。但相對于國外發(fā)達國家，我國掃路車不管從銷售規(guī)模、技術水平、清掃效果等方面存在一定的差距。目前我國生產(chǎn)掃路車的企業(yè)大概有30余家，生產(chǎn)水平參差不齊。與國外相比，大型產(chǎn)品所占比例不大，產(chǎn)品品種比較少，產(chǎn)量也比較低。2003 年國產(chǎn)掃路車總銷量在1000臺左右，僅相當于國外一個企業(yè)的銷量。 同時，國產(chǎn)產(chǎn)品同質化現(xiàn)象比較嚴重，存在外形單調、功能單一、操作不方便、清掃效率低等問題。國外掃路車早已廣泛應用了先進的電子技術，如帶有微電腦的清掃及回收裝置等，而且實現(xiàn)了有線與無線遙控，目前國內產(chǎn)品僅停留在路面清潔度等最原始的技術研究方面。從技術來源來看，國內的掃路車的技術主要來源于三個方面：一是借鑒國外同類產(chǎn)品的先進技術，并結合我國國情自行開發(fā)的產(chǎn)品；二是直接引進國外技術的產(chǎn)品；三是從國家科研院所轉讓技術后，再在生產(chǎn)中進行改進的產(chǎn)品?？傮w而言，目前國內掃路車生產(chǎn)企業(yè)擁有專門的技術研發(fā)中心的還比較少，研發(fā)資金投入也較少，使得產(chǎn)品在整體技術水平上不高，尤其在控制系統(tǒng)和清掃效率等方面同國外產(chǎn)品相比存在相當大的差距。 2 塔里木大學畢業(yè)設計 2小型路面清掃車的總體方案設計 研究小型路面清掃車，需要對它的整體結構有個清晰的了解，本章首先對它的整體結構進行分析，其次對實現(xiàn)多功能所需的各部分工作裝置進行方案確定。 2．1小型路面清理車的總體組成 為了便于機械作業(yè)過程中能夠全面有效地照顧到作業(yè)對象的角角落落，小型路面清掃車作業(yè)時須行動靈活、穿梭自如，這就要求車的整體結構緊湊、底盤轉彎半徑較小、靈活性和通過性良好。參考國外相關行業(yè)先進的設計，本課題設計了一款適合我國城市住宅區(qū)、校園、廣場等中型場所使用的小型多功路面清掃車，很好地實現(xiàn)了多功能的要求。小型路面清掃車的總體結構如圖2-1所示： （a）二維圖 1-導向軸；2-導向軸固定架；3-六角開槽螺母；4-刷盤；5-縱向傳動軸；6-底座；7-垃圾箱；8-電動機； 9-減速箱；10-底座；11-灰塵過濾器；12-大功率抽風機；13-管道；14-電源；15-座椅；16-帶； （b）三維圖 圖2-1 小型路面清掃車組成示意圖 小型路面清掃車主要由底盤、工作裝置、氣力輸送裝置三大部分組成。其主要外形特點是：電動機后置，駕駛員的坐位設在電瓶電源上方。簡單的專用底盤是具有后驅動輪和前轉向輪的自行式三輪小車，為小型馬路清理車的所有部件提供支承，為整車的行駛、工作裝置的工作提供動力?；蒲b置和工作裝置安裝在底盤的下面，位于前、后支承輪之間，能夠自動調節(jié)與地面的距離，靈活自如地根據(jù)路面高度清掃垃圾、根據(jù)積雪高度調節(jié)所需的工作距離。氣力輸送管道一端連接于工作裝置，另一端連接在垃圾收集箱上。為了減輕振動對人體的影響，可以將緩沖減振結構安裝在座椅與電動機之間。 2．2小型路面清理車的底盤 小型路面清掃車的總體結構如圖2-2所示： （a）三維圖 （b）二維圖 圖2-2 小型環(huán)境路面清掃車底座示意圖 目前國內采用專用底盤的清掃車還較少，大多利用汽車二類底盤改制而成。該款小型清掃車選用電動機動力通用底盤，沒有行走部分的設計制造需求，確保了行走部分的獨立性、可靠性，并且該底盤保證清掃車有較高的最高行駛速度，對于作業(yè)區(qū)，距車庫較遠或需遠距離轉場的地區(qū)，使清掃車有轉場速度快的優(yōu)點。同時，清掃車只配備一臺電動機，由它來完成工作裝置的驅動。采用單電動機驅動形式的優(yōu)點：克服了體積大的不足，能夠確保清掃車使用性能的需要，另外，行走系統(tǒng)和工作裝置在動力上各自獨立，行走速度和行走操作不會對工作裝置的作業(yè)效果產(chǎn)生影響，從而可以使操作人員根據(jù)地面的污染狀況選擇最合適的清掃速度，進行最有效的清掃。 2．3小型路面清理車吸掃方式 該款小型清掃車采用“中置兩盤刷+后置吸嘴”相結合的吸掃式作業(yè)方式。其工作原理為利用車底裝置的兩個左右正反方向旋轉的盤刷將路緣、邊角、護欄下的垃圾輸送、集中于車底吸入?yún)^(qū)范圍，再依靠吸入系統(tǒng)的強風力風機在管路系統(tǒng)中形成的真空度，由1貼近地面的吸嘴經(jīng)吸管將垃圾撿拾和輸送到垃圾箱內，從而完成對路面垃圾的清掃和保潔。吸掃式清掃車具有清掃范圍寬，適應性好，對微細垃圾塵粒的撿拾，輸送效果好等特點。小型路面清掃車的清掃結構如圖2-3所示： 圖2-3 小型路面清掃車清掃結構示意圖 在清掃車底盤前后輪的中間位置裝置兩個盤刷，刷毛的材質選用合成塑料，雖然這種材料的耐磨性不如鋼絲，但在清掃的過程中，塑料盤刷對地面的傷害較小，且具有良好的彈性和合適的剛度，可以加快垃圾塵粒的拋射速度和距離，提高盤刷的工作能力。盤刷處于工作狀態(tài)時，應該外伸而且下落，與路面保持浮動接觸，但在運輸狀態(tài)時，為了減小車輛寬度和刷毛的磨損，盤刷必須回收并且提升離地至一定高度，因此，盤刷的動作機構必須能實現(xiàn)外伸、下放、浮動和回收提升鎖緊的復合動作。 圖2-4 小型路面清掃車吸塵結構二維示意圖 1-管道；2-大功率抽風機；3-過濾器； 如圖2-4，這種結構吸管比較短，垃圾很容易被吸入垃圾箱內，且清掃寬度大、前懸短，吸管更換和吸嘴調整方便，轉場運輸時整車通過性較好。另外，吸嘴相對于路面的距離對拾取垃圾的效果影響很大，因此，吸嘴在正常作業(yè)狀態(tài)下，應能自動保持最佳離地間隙，離地問隙的調整由可調整的拖輪保證，并使吸口可隨路面的高低而起伏。為了使吸嘴下的垃圾更容易地吸入吸管，并同時減少風機的排放量，該清掃車采用吹吸式吸嘴。這種吸嘴的工作原理是：風機排風口分兩條通路，利用正風壓一路是通向大氣，大約占(30-40)％的空氣量；另一路通向吸嘴，這樣，從清掃車排風口排出的風一部份排入大氣中，另一部分則從反吹風風口吹出，再一次作為載體參與清掃作業(yè)。吸嘴采用反吹風的目的主要是將吸嘴下的緊貼地下的垃圾擾動并推向吸風道風口，以提高吸嘴清潔垃圾的能力，同時可以壓制吸塵過程中的揚塵飛起。 2．4小型清理車行走系 行走系的主要功用是將發(fā)動機經(jīng)傳動系傳到驅動輪上的驅動扭矩和旋轉運動轉變?yōu)檎嚬ぷ骱托旭偹栩寗恿蜖恳Γ恍凶呦颠€用來支承整車的重量，保證整車行駛；承載道路施加給車輪的各種作用力和力矩并將其傳遞出去；緩和路面對汽車的沖擊，減輕震動并和轉向系配合，保證汽車平順行駛。行走系是小型清理車底盤的重要組成部分之一。根據(jù)汽車的用途及經(jīng)常行駛的道路條件不同，行走系的結構形式也不相同，絕大多數(shù)汽車采用輪式行走系，但在一些特殊用途的汽車上，采用許多特殊的形式系統(tǒng)，如履帶式、半履帶式、車輪履帶式。 小型清理車采用輪式行走系，如圖2—5所示，它通過車輪支撐整個車輛，并通過車輪的滾動驅動車輛行駛；行走系主要包括車架、車橋、車輪和懸掛(彈性 元件和減振器)等部分。 （a）二維圖 1-V帶輪；2-V型帶；3-六角開槽螺母；4-驅動輪；5-驅動軸；6-底座；7-軸承端蓋；8-滾子軸承； 9-大齒輪；10-密封圈1；11-密封圈2；12-螺栓螺母；13-減速箱；14-電動機； （b）三維圖 圖2-5 行走系示意圖 車架是用來安裝車身，以及行駛所需要的發(fā)動機、車軸、懸掛、轉向機構及制動裝置等底盤單元的，由側梁和橫梁構成。小型清理車的駕駛座椅安裝在車身外部，車身除了需要提供安全、舒適的乘坐空間外，同時還需要具備能夠搭載電動機、懸掛等行駛所必要裝置，以及防止振動噪聲干擾操作者進行作業(yè)工作的功能。 車橋又稱車軸，承受清掃車的載荷是它最基本的作用，維持清掃車在道路上正常行駛所以車橋最基本的結構形式就是能裝上車輪滾動前進的粱。 車輪位于車軸和輪胎之問，它起著承受各種載荷的作用，主要包括輪輞、輪轂及這兩個元件間的連接部分。連接部分有盤式和輻式，目前清掃機械一般采用盤式。盤式車輪的輪輞和輪轂間用鋼質圓盤，多為沖壓件，國產(chǎn)輪輞常見的有平式和深式兩種。清掃機械車輪多用金屬輪轂。小型清理車是三輪式自行小車，采用三輪驅動，前后輪大小規(guī)格不同。輪胎有充氣輪胎和實心輪胎兩種，充氣輪胎二般用于大型清掃機械，而小型園林機械則一般選用實心輪胎。充氣輪胎分無內胎和有內胎兩種，坐騎式清掃車常采用無內胎充氣輪胎。小型清理車即是坐騎式小車，所以選用無內胎充氣輪胎，后輪輪胎規(guī)格為16×7.5—8，前輪輪胎規(guī)格為13×5.6。 19 3小型多功能環(huán)境清理車主要零部件的設計 3．1小型多功能環(huán)境清理車技術參數(shù)選擇與計算 小型環(huán)境清理車結構上相對比較簡單，由于是針對宅區(qū)、校園、廣場等比較平坦的環(huán)境設計的，所以對功率和轉彎半徑要求都比較低；該車的幾種主要性能參數(shù)如表3-1 所示。 表3-1 小型路面清理車主要性能參數(shù) 項目 規(guī)格 電源 三元鋰電池72V30A 電動機 Y132M-4 工作速度 1400r/min 行駛速度 9km／h 外形尺寸 1600mm*800mm*800mm 3.2小型多功能環(huán)境清掃車功率的分配 小型多路面清理車的發(fā)動機功率，不僅要滿足清掃作業(yè)裝置和除雪作業(yè)裝置的工作需求，還要滿足風機旋轉將垃圾從氣力輸送管道輸送到垃圾箱的需求，其功率分配如圖3-1所示。 圖3-1 電動機功率分配圖 發(fā)動機的功率P可以分配為行走系統(tǒng)行駛所需功率、風機輸送垃圾所需功率和掃地裝置所需最大功率。 由上圖可以看出，當作業(yè)裝置不工作，即風機所需功率和工作裝置所需功率均為0時，行走系統(tǒng)的功率最大，此時，小型路面清理車可以高速行駛；當作業(yè)裝置的作業(yè)量很大時，可以降低車速，從而提高發(fā)動機傳給作業(yè)裝置的功率，以獲得較高的作業(yè)質量。 3．3行走系統(tǒng)功率需求分析 行走系統(tǒng)的行走輪功率按經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對于輪式小車來說，當其行駛速度為9km／h時，整車每噸重耗用功率為3．5～6．5kW，由于小型路面清掃車重量約為320kg， 故其行走功率應為1．1～2．0kW。 3．4風機運轉所需功率分析 氣力輸送系統(tǒng)的壓力損失由多個部分組成，主要包括：吸嘴的壓力損失、垃圾起動的壓力損失、垂直管路的壓力損失、垃圾箱的壓力損失以及除塵過濾裝置的壓力損失。 氣力輸送系統(tǒng)的壓力損失與各組成部分的具體結構形式有關，是氣力輸送系統(tǒng)設計是合理的重要參考指標，也是設計掃路車階段的重要技術參數(shù)。氣力輸送系統(tǒng)依靠風機提供工作壓力，更大的壓力損失就意味著要選取更大的風機這樣不僅會造成能源浪費也會加大掃路車的整體尺寸和自重。因此在設計階段必須合理計算氣力輸送系統(tǒng)的壓力損失。 吸嘴內部機構復雜，掃路車工作過程中多次對氣流進行變向，因此吸嘴是氣力輸送系統(tǒng)中壓力損失最大的裝置。攜帶垃圾的氣流由垂直管路進入垃圾箱，斷面突然增大氣流速度急劇減小而垃圾顆粒由于質量重慣性大，運動速度依然較大，因此導致兩相流的局部壓力損失。 風機是整個氣力輸送系統(tǒng)的動力源，能否提供足夠的壓力和風量將決定氣力輸送系統(tǒng)的工作性能，因此在選擇風機時必須要使風機的全壓和風量大于氣力輸送系統(tǒng)的風量需求和壓力損失，通常是對風量需求和壓力損失乘以一定的設計裕量。 3．5齒輪的主要參數(shù)設計 由接口傳動的結構示意圖，選用直齒圓柱齒輪傳動；小型多功能環(huán)境清理車為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度(GBl0095～88)。由《機械設計》表10-1選擇小齒輪材料為45Cr(調質)，硬度為280HBS，大齒輪為45鋼(調質)，硬度為240HBS， 二者材料硬度差為40HBS。由于小車的發(fā)動機轉速為3600 r／min，依據(jù)經(jīng)驗取減速箱輸出軸轉速為1800r／min，設帶輪轉速為 ，所以傳動比 （3-1） 減速傳動時 （3-2） 對于硬齒面閉式傳動及開式傳動，承載能力往往取決于齒根彎曲強度，故齒數(shù)不宜過多，推薦。所以取為18，則 （3-3） 參考《機械設計》可知，中心矩按承載能力要求算出后，盡可能圓整成整數(shù)，最好個位數(shù)為“0”或“5”。估算兩軸中心矩口為100，中心矩與齒數(shù)和模數(shù)的關系式如下： （3-4） 所以可算出=3．7，選取=4； 則有實際中心矩為108； 小齒輪厚度 （3-5） 大齒輪厚度 （3-6） 圖3-2 減速箱大齒輪結構圖 4 減速箱輸出軸的設計計算 4.1選擇材料，決定最小直徑 沒有特殊要求，軸的材料選用45鋼，調質處理HBS為217-225MPa取220 =126-103 取110 所以 （4-1） 軸上可能有兩個鍵糟 （4-2） 查手冊，取標準值 35mm （4-3） 4.2軸的結構設計 根據(jù)軸向定位得要求，可確定每一段軸得軸徑和各段軸得長度 安裝軸承得軸頸最小， d徑=35mm，預選7207C軸承 查手冊 d=35mm （4-4） D=72mm （4-5） B=17 mm （4-6） a=21mm （4-7） 取軸承端面到殼體內壁5mm，齒輪端面到殼體內壁15mm 兩齒輪端面距離為20mm 表4-1 軸的結構尺寸 =35 =64 =40 =20 =70 （4-8） 查手冊，取標準值為330 4.3軸向定位 中間軸環(huán)： 套筒： d=35 大端直徑50，小端直徑44 軸承端蓋：軸承外圈用相應的軸承悶蓋定位（采用凸緣式）。 4.4軸上的周向定位 大齒輪；鍵軸承內圈和軸采用過盈配合 ；軸承的外圈和殼體孔采用間隙配合。 4.5求作用在齒輪軸上的力 （4-9） （4-10） （4-11） （4-12） （4-13） 已知 ， ， （4-14） （1）求比值 （4-15） 查表13-5 預選的7308AC軸承的e=0.38 （4-16） 所以 （4-17） （4-18） 此時選 基本額定動載荷值 （4-19） 驗算軸承壽命: （4-20） 符合強度要求。 5旋刷的設計 旋刷的刷體類型多種多樣，有尼龍絲、不銹鋼絲、重合酰胺纖維和合成纖維等。清掃刷的刷體為尼龍絲，彈性好，清掃效果好，使用壽命長，且力度較不銹鋼絲低，成本也相對很低，能夠更好地保護草坪，便于推廣應用。刷體主要材料為合成纖維、重合酰胺纖維、耐磨且富有彈性的金屬絲，在作業(yè)過程中，刷體會存在彎曲度，可以方便清掃低凹處的積雪。 刷的底座與工作軸連接，由于所設計的車寬為800ram，所以要求作業(yè)的副寬至少為800mm，這樣才能夠保證清掃到作業(yè)面的角角落落。由于工作軸到地面的高度一定，所以旋刷的高度受限，取刷體高度為155mm，保證不與地面干涉；又因旋刷有一定的角度，所以設計旋刷的底座直徑為500mm，刷體傾斜角度為45度，則可計算出旋刷的清掃幅寬810mm，大于車寬800mm，能夠清掃到邊角地，使清掃的更加干凈徹底。 圖3-1 旋刷 旋刷安裝在吸嘴前方，當旋刷旋轉時，刷子上的尼龍絲能抓住落在草坪或地面上的垃圾、落葉、碎草以及松軟的積雪，將其拋向吸嘴；吸嘴則利用離心式風機產(chǎn)生的負壓，將垃圾等吸進，并通過氣力輸送管道，將垃圾送入收集袋。當清掃硬質路面上的塵土時，在旋刷工作范圍內采用水噴頭噴霧的方式進行壓塵，能夠提高清掃效率，減少毛刷磨損，防止使用時出現(xiàn)揚塵現(xiàn)象，造成二次污染環(huán)境。 6風機的選擇 草屑氣力輸送裝置是采用具有較大風量、較低風壓、且葉片數(shù)量較少的葉輪離心式風機。葉輪是風機傳遞給氣體能量的唯一部件，葉輪的形狀、尺寸和數(shù)量決定了風機的工作能力和性能參數(shù)。葉輪在吸氣口的吸入面上的內部壓力最小，在排氣口的壓力面上最大。根據(jù)計算出的風機全壓和風量以及風機功率，通過查找風機樣本特性曲線或風機性能與選用件表選擇合適的風機型號。為避免選擇過大的風機而導致能量浪費和噪音過大在能保證風機風壓和風量的前提下應選擇盡量小的風機。 本文風機風壓為1020Pa，風量為1145 ，功率為0．76，則選擇風機型號為：C6-48型排塵離心風機，選用機號為3．15C，轉速2500，風量1180，風壓1181Pa，內效率1．1，重量85。該型風機廣泛應用于排送含有塵埃、木質碎屑、草 屑、細碎纖維等混合物的場所。 7垃圾收集箱 垃圾收集箱主要有布袋式和抽屜女式兩種，小型多功能環(huán)境清理車垃圾收集箱具有收集草屑、塵土、草坪和地面垃圾的多種用途，考慮到布袋式垃圾收集箱易臟、不易清洗，所以選用抽屜式，并且在桶的底部設有垃圾排出口，抽出擋板，即可將垃圾從底部自動排出，省時又省力。小型多功能環(huán)境清理車平均作業(yè)時速為6km／h，平均每小時收集草坪垃圾約240L，為了避免排出垃圾的次數(shù)過于頻繁，設計垃圾收集箱桶的尺寸為長40cm，寬50cm，高60cm，如圖3-20a所示，平均每隔1h需要 排出垃圾一次，很好地節(jié)約了時間。 圖3-2 垃圾收集箱 總 結 傳統(tǒng)的清理機械種類繁多，體型偏大，且四季不通用，年利用率不高，給儲存維護帶來很大不便。針對這些問題，適應當前清理機械“小型為主，一機多用”的發(fā)展趨勢，設計一種具有多種功能的小型環(huán)境清理車，旨在為宅區(qū)、校園、廣場、公園等小面積場所提供一種可以清除草坪及街道垃圾、清除街道積雪的小型多功能環(huán)境清理車。本論文研究取得了以下結果和結論： (1)結合現(xiàn)有理論，綜合分析了小型多功能環(huán)境清理車的結構特點及適用場所；確定了實現(xiàn)各個功能所需工作裝置的方案。合理確定了小型多功能環(huán)境清理車所需的技術參數(shù)；對實現(xiàn)多功能所需的各個工作裝置的主要零部件進行了設計。 (2)建立了各零部件的三維模型，并按照實際裝配順序，將各零部件裝配好，對裝配零件進行了干涉檢查，保證其各零部件的安裝準確；對工作軸和旋刀分別進行了靜力學分析和模態(tài)分析，保證了各工作軸強度滿足要求。 (3) 本設計通過關鍵零部件及傳動系統(tǒng)的設計及各參數(shù)的計算及選定，一定程度實現(xiàn)了清掃車工作時的可靠及穩(wěn)定。所采用小型路面清掃機雖然在國內外市場及學術領域有所出現(xiàn)，但是在本次設計中又具有具有一定創(chuàng)新點，本文研制的小型路面清掃機的體型相對于國內其它的清掃機有所減小，質量也輕了，傳動性能更好，使用價值更高。該裝置在設計使用的過程中不僅結構簡單，使用方便，制造成本低，而且具有較好的社會和經(jīng)濟效益。 致 謝 光陰荏苒，流水蹉跎，在白駒過隙間任性的我們已經(jīng)的走到了塔大的最后一個雨季，回想大一軍訓的那些故事，就好像一切就發(fā)生在昨天，在回憶中猛然回過神來，繼續(xù)寫完我大學的最后一篇文章——畢業(yè)設計致謝。圍繞畢業(yè)設計的充實生活也即將結束，這次畢業(yè)設計是我大學生活最有意義的一次學習，它讓我體會到認真集中精力做事的充實感，也帶給我很大的成就感。通過指導老師慈父般的教導，我順利的完成了畢業(yè)設計。這次畢業(yè)設計帶給我很多啟發(fā)，其中最重要的一條就是要有扎實完善的理論儲備以及要熟練掌握專業(yè)知識。在做畢業(yè)設計的時候，知識儲備的不足充分說明了這個問題，隨著不斷的翻看學習以前的課本，我的專業(yè)知識比以前扎實了很多。在最初的確定方案的這個過程中，我曾遇到了很多問題，隨后在和老師、同學一起交流探討中，我深刻的體會到古人所說“三人行則必有我?guī)熝伞钡恼骓嵨?，與此同時也鍛煉了我和老師、同學交流協(xié)同工作的能力，更讓自己學會了怎樣去獨立思考，我相信這一切將對我在今后的工作和生活意義非凡。在本次設計中我也經(jīng)歷了很多失敗，比如傳動方案確定的時候，我之前試過鏈傳動、帶傳動，因其結構復雜，計算繁瑣而放棄；在齒輪傳動上也經(jīng)歷了數(shù)次計算失誤；在畫各種圖的時候一些尺寸及配合很容易出錯。 在經(jīng)過多次的修改和虛心請教之后，我的畢業(yè)設計即將圓滿的結束。在這兒，首先我要感謝的是我的父母家人，正因為有了你們，我今天才有資格坐在大學校園里做畢業(yè)設計。我能夠走到今天這一步，全部歸功于您們默默的支持和無私奉獻。雖然我知道，父母之恩豈能一言說盡，文字的力量又會顯得那么蒼白，但是我還是要說，父親母親，你們辛苦了！其次我要感謝栽培我的各位老師，尤其是我的指導老師王龍老師，王老師平日里工作繁多，但在我設計遇到問題的時候，王老師總是悉心的提供指導和幫助，特別是剛開始提出畢業(yè)設計方案時幫我確定了具體設計大綱。正是由于王老師的辛勤指導，讓我明確了畢業(yè)設計的方向，才得以最終圓滿的結束。而我唯一能做的的，就是認真聽取王老師的教誨，不厭其煩的修改畢業(yè)設計，爭取能夠在大學四年最后一次功課中能取得一個好成績，來報答各位老師對我含辛茹苦的栽培。各位老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和謙恭的做人處事，讓我獲益匪淺，我相信，桃李不言，仍會下自成蹊！最后，我要感謝我的各位同學，謝謝你們在我最需要的時候，一起陪我走過那些迷茫的日子，同時也謝謝你們在我最美好的年華里陪我走過四年，人生能有多少個四年，陪伴這一程已足夠了。 雨停了......風即將隨雨而去，我美麗的母校和我一起映照在雨后那道美麗的彩虹之下，昔日的往事沿著回憶的軌跡一直奔跑。我們的故事一點一滴的消失在祖國西北邊鎮(zhèn)的這座沙城之上。一切都會在視野里變的暗淡，之后慢慢消失殆盡，可是這座城市依然滋養(yǎng)在母校的文化之中。我的塔大母親！我要走了。我心里充滿了千言萬語，感謝您曾提供給我一個良好的教育平臺，讓我在這兒學有所成。希望在多少年后的某個角落里我的身影能為塔大而耀。 總之，縱有千言萬語也說不清我對學校，對老師，對同學的感激之情，唯愿各位同學們前程似錦，老師身體健康，工作順利，學校發(fā)展越來越好，為祖國的建設培育越來越多的人才！ 參考文獻 [1] 韋端利，陳無畏，李超．小型滾掃吸入式掃路車清掃效果仿真分析[J]．專用汽車，2010，(11)： 53-54. 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