喜歡這套資料就充值下載吧。資源目錄里展示的都可在線預(yù)覽哦。下載后都有，請放心下載，文件全都包含在內(nèi)，有疑問咨詢QQ:1064457796
本科學(xué)生畢業(yè)論文
落葉清掃機
系部名稱：
專業(yè)班級：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
XX學(xué)院
二○二○年六月
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
摘 要
城市道路落葉清掃大多用手工清掃，效率低、勞動強度大，且不利于落葉的二次利用。本設(shè)計力求在落葉清掃過程中實現(xiàn)機械化，以利于路旁、樹叢下落葉收集。本論文主要對手扶式落葉清掃機的機構(gòu)設(shè)計，分別對清掃裝置、傳送裝置、壓縮裝置進行分析設(shè)計。收集后的落葉，采用機械強力擠壓的方法，把松散的落葉加工成固體塊狀以利于運輸儲存及二次利用。本設(shè)計采用清掃輥解決了落葉粘附傳送鏈的問題，采用機械擠壓的方式提高了作業(yè)效率。本設(shè)計對各個機構(gòu)進行了精確的運動分析與計算，解決了機構(gòu)運動的配合問題。本設(shè)計基本上實現(xiàn)了落葉收集的自動化，在城市環(huán)衛(wèi)應(yīng)用上可能將有廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：落葉清掃；強力擠壓；傳送裝置；自動化
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
ABSTRACT
Most of the urban road defoliation cleaning is carried out by hand, which is inefficient and labor-intensive, and is not conducive to the secondary use of defoliation. This design strives to achieve mechanization in the process of leaf cleaning, so as to facilitate the collection of roadside and tree leaves. In this paper, the mechanism design of hand-held cleaning machine is studied, and the cleaning device, transmission device and compression device are analyzed and designed. The collected leaves are processed into solid blocks by mechanical extrusion, which is convenient for transportation, storage and reuse. In this design, the cleaning roller is used to solve the problem of the blade attached to the conveyor chain, and the mechanical extrusion method is used to improve the working efficiency. This design has carried on the accurate movement analysis and the computation to each mechanism, has solved the mechanism movement coordination question. This design basically realizes the automation of tobacco leaf collection, and has a broad application prospect in urban sanitation.
Key words: Defoliation; Strong extrusion; Transport device; Automation
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒 論 1
1.1 引言 1
1.2 研究目的及意義 1
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1
1.3.2國外研究現(xiàn)狀 2
1.4 本文研究的內(nèi)容 2
第2章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4
2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計 4
2.2工作原理 5
2.3 動力方案選擇 5
2.4機構(gòu)類型確定 6
2.4.1工作速度 6
2.4.2機架設(shè)計 6
第3章 傳動系統(tǒng)設(shè)計計算 7
3.1動力傳遞路線圖 7
3.2電機和電瓶的選擇 7
3.2.1電機總功率確定 7
3.2.2電動機及電瓶的選擇 8
3.3帶傳動設(shè)計計算 9
3.4鏈傳動設(shè)計計算 12
結(jié) 論 16
參考文獻 17
致 謝 18
16
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
第1章 緒 論
1.1 引言
隨著生活水平的提高，很多人會考慮買別墅或有院子的房子，在院子里種花種樹。但是在秋冬，植物開始落葉。傳統(tǒng)的掃帚不僅費勁，而且很難清洗。
1.2 研究目的及意義
掃葉機是城市環(huán)保設(shè)備之一，是集道路清掃、落葉輸送為一體的新型高效清掃設(shè)備?？蓮V泛用于學(xué)校、公園、街道等場所的落葉清掃。落葉的清理不僅能保證道路的美觀，保持環(huán)境的衛(wèi)生，還能保持道路良好的工作狀態(tài)，延長道路的使用壽命。
大量的落葉不僅影響城市環(huán)境，而且給交通帶來不便?，F(xiàn)在一般采用手工掃葉，這樣做不僅增加了保潔工人的勞動強度，而且因為收集樹葉后空間大，運輸不便。收集到的樹葉通常被焚燒或掩埋，這不僅污染了環(huán)境，也浪費了資源?？葜β淙~是造紙、有機肥生產(chǎn)、飼料等需要收集的有機物質(zhì)。本研究設(shè)計的掃葉機可以對葉片進行清洗，并將葉片的體積壓縮成塊，是一種綜合性的掃葉機，具有很高的商業(yè)價值和推廣價值。
另一方面，隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高。在當(dāng)今社會，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，高效率的生活已經(jīng)成為人們生活中的主導(dǎo)因素。同時，各種先進機械的發(fā)展和應(yīng)用，傳統(tǒng)的掃葉方式已經(jīng)完全跟不上時代的步伐?，F(xiàn)在我們已經(jīng)進入了用電的時代，改變現(xiàn)在的掃葉方式勢在必行。
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀
中國清掃車的發(fā)展歷程與發(fā)達國家的發(fā)展歷程基本相似。從單純清掃機的研究開始，逐步發(fā)展到吸力清掃機。早在20世紀60年代，我國就研制出了一種純掃清火車頭，從此拉開了我國研究開發(fā)清火車頭的序幕。由于當(dāng)時中國的影響系統(tǒng)和城市衛(wèi)生部門的經(jīng)濟形勢,只有少數(shù)大城市如上海,北京,南京和深圳使用少量的清潔工,但是這種類型的清潔工的歷史中國的清潔工添加了一個厚厚的灌木叢。
四川上海國家機器工作創(chuàng)建中國第一個掃吸式清洗機,填補我國在清潔吸掃式段空白,波及效率從純粹的發(fā)展類型清潔工從80%上升到90%以上,更純掃式清掃器是競爭優(yōu)勢迅速進入中國的大中型城市,如北京、上海、南京、深圳等。在20世紀后期，市場需求的快速擴張導(dǎo)致了各種類型和規(guī)格的清掃機的出現(xiàn)。清掃車的使用也逐漸從大中城市擴展到小城市，許多企事業(yè)單位和一些居民區(qū)也開始使用清掃車進行道路清掃。2000年后，國內(nèi)掃地機市場繼續(xù)蓬勃發(fā)展。
1.3.2國外研究現(xiàn)狀
20世紀40年代以來，一些國外發(fā)達國家開始大量生產(chǎn)清掃機車，如美國的埃爾金、德國的豐庫卡、日本的加藤、英國的約翰斯頓等公司。這些公司在銷售量和技術(shù)應(yīng)用水平上都處于世界領(lǐng)先地位。
在文獻=中，提出了一種新的道路清掃方法，采用道路灑水車與清掃車聯(lián)合作業(yè)的方式。該方法不僅能有效地解決普通道路清掃車的二次除塵問題，而且能有效地提高片狀、絮凝、粉塵等輕物的低清掃效率。
此外，國外清掃車的學(xué)術(shù)研究方向主要集中在性能優(yōu)化、安全舒適、綜合控制、環(huán)保節(jié)能等方面。皮通用和帕克G.A.采用離散單元模型和理論分析的方法掃刷盤子的工作與路面之間的互動關(guān)系和吸引了以下結(jié)論:在盤子和轉(zhuǎn)速的提高,板之間的摩擦系數(shù),減少路面,盤子和接地壓力會減少,盤刷驅(qū)動轉(zhuǎn)矩會減少。
1.4 本文研究的內(nèi)容
本設(shè)計應(yīng)考慮的問題首先是如何將落葉清掃進去，然后就是遇到特殊情況下雨后濕潤落葉的落葉會粘附在傳送機構(gòu)上，如何解決這種問題。還有落葉收納箱的容量控制，通過傳感器帶動壓縮機構(gòu)壓縮落葉，當(dāng)落葉無法壓縮后整個系統(tǒng)停止工作，由工人將落葉排除后才能繼續(xù)使用。
根據(jù)要求，對于本設(shè)計要做以下幾個方面的研究：
（1）清掃機的工作過程和具體結(jié)構(gòu)；
（2）完成清掃機方案設(shè)計；
（3）設(shè)計傳動系統(tǒng)；
（4）設(shè)計作業(yè)組件；
（5）傳動系統(tǒng)計算；
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
第2章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計
本設(shè)計作為小型清潔設(shè)備，設(shè)計成四輪車形式，兩后輪采用萬向輪可以實現(xiàn)最小的轉(zhuǎn)彎半徑，方便在狹窄地帶和往復(fù)式循跡清掃；本設(shè)計的總體結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示：
1.腳輪；2.收納箱；3.壓縮板；4.搖桿；5.上扶手；6.開關(guān)；7.箱體；8.齒輪2；9.齒輪1；10.毛刷輥；11.帶1；12.傳送鏈；13.電機；14.帶2；15.軸承座；16.豎軸；17.平鍵；18.帶3；19.彈性擋圈；20.帶輪；21.從動輥；22.清掃輪；23.前輪；24.蓄電池；25.鏈輪；26.滾子鏈。
圖2-1 方案示意圖
落葉清掃機構(gòu)由一對相對旋轉(zhuǎn)的掃葉輪組成，掃葉輪所在軸與地面垂直布置，掃葉輪上均布掃葉板，掃葉輪的旋轉(zhuǎn)帶動掃葉板將落葉向車內(nèi)掃入傳送落葉鏈條。落葉傳送機構(gòu)由一傾斜布置的傳送鏈構(gòu)成，傳送鏈由鏈板、主動輪、從動輪和均布在鏈板上的細長鐵棍組成。主動輪帶動傳送鏈將落葉投入收納箱中。落葉被收集到一起后自然狀態(tài)下呈蓬松狀態(tài)，占用體積較大，因此收納箱很快會被裝滿，為了使收納箱能夠發(fā)揮最大效果盡量多裝落葉，必須有將落葉壓縮的機構(gòu)。壓縮機構(gòu)采用偏心曲柄滑塊機構(gòu)的原理，當(dāng)傳感器檢測到落葉到達收納箱上限后，壓縮機構(gòu)啟動，執(zhí)行一次壓縮操作。當(dāng)電機的扭矩傳感器檢測到無法進行壓縮后說明收納箱已滿，系統(tǒng)停止。工人將收納箱清空。
2.2工作原理
清掃機在工作過程中,動力由直流電機提供，用蓄電池供電。具體的工作流程如下： 本設(shè)計由兩臺電機提供動力，一臺電機為落葉清掃機構(gòu)和落葉傳送機構(gòu)提供動力，另一臺電機為落葉壓縮機構(gòu)提供動力。位于箱體上部的電機通過帶傳動將動力傳遞給橫軸，橫軸和豎軸間通過圓錐齒輪傳動，將橫向的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成縱向的旋轉(zhuǎn)運動。豎軸通過帶傳動將動力傳遞給清掃軸，清掃軸帶動掃葉輪轉(zhuǎn)動清掃落葉。落葉被掃葉輪掃入傳送裝置。
位于箱體上的電機還通過帶傳動和齒輪傳動將動力傳遞給傳送裝置的主動輪和毛刷輥，為了使粘附在傳送裝置上的落葉能被毛刷輥掃入收納盒中，傳送裝置主動輪和毛刷輥的旋轉(zhuǎn)方向必須一致。因此在設(shè)計時特別加入一公共齒輪同時與傳送裝置主動輪和毛刷輥所在軸的齒輪嚙合，以保證他們的轉(zhuǎn)向相同。壓縮機構(gòu)的動力來源于箱體底部的電機，因為壓縮機構(gòu)是不定時的間歇運動，所以它必須單獨控制，不能混入整個系統(tǒng)中。電機通過鏈傳動帶動曲柄軸轉(zhuǎn)動，選擇鏈傳動的原因是鏈傳動無滑移，可以改變傳動方向。因為曲柄軸動作范圍是弧形，到達極限位置后需要返回，因此不能選取帶傳動。又因為傳遞距離較遠不適于齒輪傳動。壓縮機構(gòu)采用偏心曲柄滑塊機構(gòu)的原理，當(dāng)傳感器檢測到落葉到達收納箱上限后，壓縮機構(gòu)啟動，執(zhí)行一次壓縮操作。當(dāng)電機的扭矩傳感器檢測到無法進行壓縮后說明收納箱已滿，系統(tǒng)停止工作。
2.3 動力方案選擇
采用人力推動的行走方式，方便靈活；清掃的動力來源于電機的轉(zhuǎn)動，再通過帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動將動力分配給不同的運動機構(gòu)實現(xiàn)響應(yīng)功能。原清掃機為人力或拖拉機為動力帶動，勞動強度大，工作速度慢，環(huán)境污染較為嚴重。我以直流電動機為動力裝置，使其工作速度基本達到人的正常行走速度。較人力清掃方式提高工作速度和工作效率，直流電動機代替了拖拉機驅(qū)動清掃機，縮小了轉(zhuǎn)彎半徑，減少了碳排放和噪聲污染，降低了作業(yè)成本；適合在小塊地域及封閉環(huán)境工作，節(jié)能環(huán)保。便于無電力條件的地方使用。
2.4機構(gòu)類型確定
2.4.1工作速度
落葉清掃機的工作速度主要取決于工作部件和行走裝置對速度快慢的適應(yīng)性，還取決于人的步進速度，同時步行速度還受負重大小的影響，負重大步進速度就小，所以此機綜合考慮了兩方面的因素。
由《新編工程師手冊》查的人的正常步行速度為5km/h，而同時總行進速度不能高于人的正常速度，這樣會使工作者勞累的，假定人在工作程中是勻速前進的，可將此機的速度定為3.6km/h（1m/s），稍低于人的正常步行速度。
2.4.2機架設(shè)計
機架設(shè)計為方鋼結(jié)構(gòu)，可承受水平力、垂直力和扭力。方鋼結(jié)構(gòu)便于附屬機構(gòu)的安裝和相對位置的調(diào)整。
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
第3章 傳動系統(tǒng)設(shè)計計算
3.1動力傳遞路線圖
鏈傳動
帶傳動
錐齒輪傳動
帶傳動
電機1 橫軸 豎軸 掃葉輪軸
曲柄滑塊
電機2 曲柄軸 壓縮板
圖3—1 動力傳遞路線圖
3.2電機和電瓶的選擇
3.2.1電機總功率確定
（3-1）
式中 —計算功率(W)；
—作業(yè)阻力(N);
—作業(yè)速度()。
1. 作業(yè)阻力的確定
作業(yè)阻力主要是清掃輪與落葉接觸作業(yè)阻力和提升裝置的作業(yè)阻力故
（3-2）
式中 —清掃輪作業(yè)阻力(N)；
—提升裝置作業(yè)阻力(N)；
查參考資料得：落葉的密度是0.79g/cm^3，如下圖所示，考慮極限情況：清掃輪的所有掃葉板間的空隙被落葉填滿，此時落葉的重量為：
（3-3）
（3-4）
單個清掃輪工作阻力約為35N,左右共2個清掃輪，
圖3-2 清掃輪橫截面示意圖
于是：
（3-5）
2. 作業(yè)速度的確定
由《新編工程師手冊》查的人的正常步行速度為5km/h，單用人力時由于負重，速度會減慢，3.6km/h，稍低于人的正常步行速度。即
3. 驅(qū)動功率的確定
（3-6）
考慮功率儲備等因素，和由于工作阻力有的還沒有考慮到且防止特殊情況出現(xiàn)，考慮功率儲備和經(jīng)濟性等因素，選擇大一些的直流減速電機取。
3.2.2電動機及電瓶的選擇
根據(jù)計算功率和轉(zhuǎn)速選擇電動機，由于工作阻力有的還沒有考慮到又防止特殊情況出現(xiàn)，適當(dāng)選擇大一點功率的ZYT系列永磁直流電動機。
并且考慮到安裝方便的問題選它的各參數(shù)如下：
型號：ZLC 80-1
輸出功率：0.8kw
額定電壓：48V
輸出轉(zhuǎn)速：3600r/min
允許順逆轉(zhuǎn)速差率：100r/min
選擇相應(yīng)的減速器的參數(shù)如下：
型號：8000系列XLD
類型：配3600r/min電機，一級直聯(lián)型
輸出轉(zhuǎn)速：52r/min
輸出轉(zhuǎn)矩：250N·m
選擇配用電瓶的參數(shù)如下：
電池系列：電動三輪車電池
型號：6-DG-140
3.3帶傳動設(shè)計計算
1.確定計算功率：
查表3-5得工作情況系數(shù)：=1.1
=P=1.1×0.8=0.88Kw （3-7）
該案例所用計算公式、圖表源自GB/T13575.1-92。為工作情況系數(shù),是考慮載荷性質(zhì)和動力機工作情況對帶傳動能力的影響而引進的大于1的可靠系數(shù),其選取詳見表3-5。在本案例中,根據(jù)“載荷變動小,一班制工作,Y系列異步電動機驅(qū)動”的要求,選擇K=1.1。
2.確定V帶的型號：
考慮到皮帶傳動是整個機組的薄弱環(huán)節(jié)，它的失效會影響到整個機組，而皮帶傳動的成本相對于本機組是可以忽略不計的，所以在這種情況下選擇窄v型皮帶。
根據(jù)P=FV，宜中的速度是恒定的。功率越大，皮帶的張力越大，選擇的帶鋼類型也越大。在一定的功率下，速度越大，頻帶內(nèi)的張力越小，選擇的頻帶類型越小。
根據(jù)P=0.88kW及n=52r/min,查圖3.28確定選用SPZ型的窄V帶。
3.確定帶輪直徑、：
（1）確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑
依據(jù)圖3.28的推薦,小帶輪可選用的直徑范圍是63~100mm,參照表3.3,選擇=100mm。
（2）驗算帶速v：根據(jù)公式3.13得：
v=0.27m/s （3-8）
（3）計算大帶輪直徑，由公式=i并根據(jù)表3.3加以適當(dāng)圓整取=150㎜
4．確定帶的基準(zhǔn)長度及中心距a
（1）初取中心距
根據(jù)公式3.15初定中心距：0.7（+）≤≤2(+)
得175≤≤500 于是初定=350
（2）確定帶長：
據(jù)式≈+ （3-9）
==1094mm
（3）計算實際中心距:
由于V帶是標(biāo)準(zhǔn)件,其長度是受標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,不能取任意值,須根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)手冊在計算值附近選標(biāo)準(zhǔn)值。故查表3.2,取=1120mm。
≈+=350+=363mm （3-10）
皮帶傳動的中心距不應(yīng)過大,否則帶運動將會造成負載的變化:中心距不應(yīng)過小,中心距越小,皮帶長度越短,在一定的速度,單位時間內(nèi)壓力變化越多,將加速帶的疲勞損傷:簡短的中心距也會導(dǎo)致小帶輪包角太小了。
5.驗算帶輪上的包角:
≈180°-()=180°-(150-100)≈172°> （3-11）
包角合適。
6.計算V帶的根數(shù)z:
（3-12）
為計算功率;為特定條件下(載荷平穩(wěn),=180°,i=1,特定帶長)測得的單根V帶的許用功率,稱為基本額定功率。
由=100㎜和=52r/min,查表3.6?。?1.33Kw；
Δ為 i≠1 時基本額定功率的增量,窄 V 帶由表 3 .8 選取。
查表3.8?。?0.1；
為≠180°時的包角修正系數(shù), 可按= 1 .25(1 - )計算; 本案例 = 172°,
則 = 1 .25(1 - )=0.979 （3-13）
為帶不是特定帶長時的長度修正系數(shù), 可按 = 1 + 0 .5(log - log )計算。 為特定帶長(見表 3 .9) ,本案例 = 1 600 mm, = 1120 mm,
則 = 1 + 0 .5(log - log )=0.9 （3-14）
所以： （3-15）
取Z=1根。
帶的根數(shù)Z越大，各根帶的帶長、帶的彈性和帶輪輪槽尺寸形狀間的誤差越大，受力越不均勻，因而產(chǎn)生的帶的附加載荷越大，所以Z不易過大，一般取Z7。
7.確定初拉力
初拉力為帶傳動未工作時預(yù)先給定的拉力, 這個力確保帶被緊緊地固定在帶輪上，這樣在帶輪轉(zhuǎn)動后就能產(chǎn)生足夠的摩擦力。初始張力的大小是保證帶傳動正常運行的重要因素。初始張力太小，摩擦力小，容易產(chǎn)生打滑:初始張力太大，皮帶壽命低，軸和軸承承受的壓力大。
查表3.1得SPZ型帶的單位長度質(zhì)量q=0.07kg/m,所以
根據(jù)式3.20得:
（3-16）
應(yīng)使帶的實際初拉力>。
8.計算帶輪軸所受的壓力Q：
帶輪軸所受壓力將作為后續(xù)軸和軸承設(shè)計的依據(jù)。
Q=2z= （3-17）
3.4鏈傳動設(shè)計計算
鏈傳動由主動鏈輪1、從動鏈輪2、嚙合鏈輪3組成，如圖3.30所示。鏈條有多種形式，最廣泛使用的是套筒滾子鏈條，常用于較大的負荷，兩軸平行開啟驅(qū)動。鏈傳動具有齒輪傳動的嚙合和帶傳動的柔性結(jié)構(gòu)特點，是一種中間有柔性部件的嚙合傳動，在機械中應(yīng)用廣泛。
圖3-3 套筒滾子鏈傳動的基本組成
1.選擇鏈輪齒數(shù)
①選擇較小的鏈輪齒z，減小齒廓尺寸。但是，如果齒數(shù)過小，傳動的不均勻性和動載荷會增大。當(dāng)鏈條進入和退出嚙合時，關(guān)節(jié)間的相對夾角增大，鉸鏈磨損加劇。鏈傳動的圓周力也會增大，從而加速鏈輪和鏈輪的損壞。
②小鏈輪齒數(shù)根據(jù)鏈輪的線速度v選取。一般來說,V=0.6~3ms時,=17~20;v=3~8ms時,=21~24;v=8~25ms時,=25~34;v>25ms時,≥35?？紤]到均勻磨損的問題,鏈輪齒數(shù)最好選質(zhì)數(shù)。
③增加小鏈輪齒輪的數(shù)量有利于傳播,但是鏈輪齒輪的數(shù)量不應(yīng)太大,否則,除了增加的規(guī)模和質(zhì)量傳輸,還因為鏈條節(jié)距鏈的伸長,導(dǎo)致減少使用壽命。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鏈輪齒數(shù)不得超過120顆。
④在初選z時,應(yīng)先估計一個線速度進行試算,若計算結(jié)果與估計相同則計算通過,否則需要重算。
設(shè)鏈速 m/s，選小鏈輪齒數(shù)
鏈傳動比：
大鏈輪齒數(shù)：,，合適。
2.確定計算功率
（3-18）
為工作情況系數(shù),是考慮載荷性質(zhì)和動力機工作情況對鏈傳動能力的影響而引進的大于 1 的可靠系數(shù),其選取詳見表 3 .15。在本案例中,根據(jù)“載荷變動較大,電動機驅(qū)動”的要求，=1.3。
1.1kW
3.初定中心距,取定鏈節(jié)數(shù)
（1）初定中心距
（3-19）
取中間值：
（2）取定鏈節(jié)數(shù)
鏈節(jié)數(shù)可根據(jù)幾何關(guān)系求出：
（3-20）
取=106節(jié)（取偶數(shù)）。
①中心距的大小對傳動有很大的影響。當(dāng)中心距較小時，鏈節(jié)數(shù)較少，且鏈速恒定時，各鏈節(jié)的應(yīng)力變化次數(shù)和屈曲次數(shù)在單位時間內(nèi)增加，因此鏈的疲勞磨損增加。當(dāng)中心距較大時，鏈節(jié)數(shù)增加，減振能力高，使用壽命長。但是如果中心離a太遠，就會發(fā)生連鎖反應(yīng)。使運動不那么平穩(wěn)。如無特殊結(jié)構(gòu)要求,一般可初定中心距a=(30~50)p,最大中心距可取a=80p
②鏈接的數(shù)量通常是偶數(shù)。只有這樣，當(dāng)鏈條連接成圓環(huán)時，外鏈板才與內(nèi)鏈板連接;當(dāng)連桿數(shù)目為奇數(shù)時，必須使用帶有彎曲板的過渡連桿進行連接。當(dāng)鏈條被拉動時，彎曲板應(yīng)承受額外的彎矩，強度比普通鏈條板低20%左右。
4.確定鏈節(jié)距p
（1）計算鏈傳動所需額定功率
（3-21）
①式中為小鏈輪齒數(shù)系數(shù),鏈板疲勞破壞(工作在功率曲線左側(cè))時,=;滾子套簡沖擊疲勞破壞(工作在功率曲線右側(cè))=,此案例中,鏈速不高假設(shè)鏈板疲勞破壞:=
②為鏈長系數(shù),鏈板疲勞破壞時,;滾子套筒沖擊疲勞破壞時,。此案例中,
③ 多排鏈系數(shù),由表 3 .16 選取。此案例中選單排鏈, = 1 .0。
④當(dāng)鏈速不高時，鏈傳動的承載能力主要取決于鏈板的疲勞強度。隨著鏈輪轉(zhuǎn)速的增加，鏈傳動的運動不均勻性也隨之增加。
(2) 選擇滾子鏈型號
由 = 52 r/ min, P 0 = 2 .86 在 A 系列滾子鏈的額定功率曲線圖中(圖 3 .44) , 選擇滾子鏈型號為 16A,鏈節(jié)距 p= 25 .4 mm。且知原估計鏈工作在功率曲線左側(cè)(鏈板疲勞破壞)為正確。
鏈條節(jié)距越大，承載能力越高，但鏈條傳動的運動不均勻性也會增加，振動沖擊和噪聲也會更加嚴重。因此，應(yīng)盡量選擇有桿間距的單鏈或多鏈。
5.確定鏈長L和中心距a
鏈長：=10625.4mm=2692.4mm （3-22）
鏈傳動的理論中心距 a可根據(jù)幾何關(guān)系求出:
（3-23）
符合設(shè)計要求。
取中心距減小量，即
(0.0020.004)a=(0.0020.004)1020.03mm=(2.044.08)mm （3-24）
實際安裝中心距
（3-25）
取mm
①在一般的鏈傳動設(shè)計中，為了保證鏈條松動邊緣有合適的安裝凹陷，實際中心距應(yīng)小于理論中心距。
②在這種情況下，由于鏈輪轉(zhuǎn)速較低，傳動力不大，加上結(jié)構(gòu)的限制，所以采用特殊的布置，為了防止鏈條脫落，鏈條應(yīng)做一些拉力。
6.驗算鏈速v
（3-26）
與原假設(shè)v=0.63m/s相符。
7.驗算小鏈輪轂孔直徑
由表 3 .12 查得小鏈輪轂孔許用最大直徑 = 74 mm, 大于立軸的軸徑 D = 50 mm 故合適。
8.鏈傳動的壓軸力F
（3-27）
式中: 為鏈傳遞的有效圓周力, 為壓軸力系數(shù),對于水平傳動 = 1 .15, 對于垂直傳動= 1 .05。本例中 = 1 000 P c / v = 1 000×2 .6/ 0 .65 N = 4 000 N;按c垂直布置取壓軸力系數(shù) = 1 .05。
9 . 選擇潤滑方式
根據(jù)鏈速 v = 0 .65 m/ s,鏈節(jié)距 p= 25 .4, 按圖 3 .37 選擇滴油潤滑。
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
結(jié) 論
通過這段時間對落葉清掃機的設(shè)計，我得出了以下結(jié)論：
（1）采用電動驅(qū)動，較人力清掃提高工作速度和工作效率。
（2）本機的機架采用方鋼，重量輕，同時也節(jié)省了材料。
（4）后輪采用萬向輪，縮小了轉(zhuǎn)彎半徑。
（5）本機采用了鏈傳動，比較平穩(wěn)。
（6）增加了落葉壓縮機構(gòu)，可以延長作業(yè)時間。
（7）在傳送裝置上設(shè)置清掃輥，可有效避免落葉粘附于傳送裝置。
這個設(shè)計，對我來說，真的是一個很重要的學(xué)習(xí)，通過畫三維，二維的圖，真的讓我學(xué)到了很多東西。對以前不為人知的部分有更深刻的理解。但本設(shè)計也有不足之處，希望在今后的學(xué)習(xí)中改進。
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
參考文獻
［1］機械設(shè)計.濮良貴，紀明剛主編，北京：高等教育出版社，2001.
［2］機械設(shè)計基礎(chǔ)案例教程 .上冊/ 王云,潘玉安主編 .北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006 .12.
［3］機械原理.孫桓，葛文杰主編.西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室編.北京：高等教育出版社，2006.5.
［4］哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社,2010.11.
［5］湯澤波. 混合動力清掃車動力系統(tǒng)設(shè)計與仿真[J].武漢理工大學(xué),2011.04.01.
［6］張爭艷，胡吉全，陳定方，李濤濤，陸寧洲. 一種集洗掃拖于一體的新型輕便垃圾清掃車[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版),2012.08.15.
［7］覃海英. 小型垃圾清掃車液壓傳動及控制系統(tǒng)的設(shè)計研究[M].廣西大學(xué),2012.02.01.
［8］莊澤堂.掃路機垃圾提升轉(zhuǎn)運機理研究與機構(gòu)改進[J].筑路機械與施工機械化，2004，21（9）：31-32.
［9］Chen Hong.Mechanization Of Road Sweeping Beijing Imperative[J].建設(shè)機械技術(shù)與管理，2004，17（4）：48-50.
［10］Chen Xi.Principle Of The Brush Rolled In Sweeping Bicycle[J].機械研究與應(yīng)用，2005，2.
［11］東北大學(xué)機械零件設(shè)計手冊編寫組.機械零件設(shè)計手冊[M].第三版上.北京：冶金工業(yè)出版社，1995.
［12］張馳. 某型電動清掃車的研究與設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012.10.08.
［13］凌品權(quán).路面清掃車的選型及使用[J].廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004，4.
［14］任嘉卉、李建平主編.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.
致 謝
在此我衷心的感謝我的導(dǎo)師XXX和專業(yè)老師XXX，是您們的細心指導(dǎo)和關(guān)懷，才能使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文的撰寫過程中每時每刻都有著老師們辛勤的汗水和心血，老師認真解答問題的態(tài)度、知識的淵博、無私的奉獻精神使我深深的感動。從敬愛的老師身上，不僅讓我鞏固了以前的專業(yè)知識，還從老師身上學(xué)到了做人的道理。在此我要再一次向我的導(dǎo)師和幫助我完成論文的老師和同學(xué)致以最衷心的感謝和深深的敬意。
17
本科學(xué)生畢業(yè)論文
落葉清掃機
系部名稱：
專業(yè)班級：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
XX學(xué)院
二○二○年六月
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
摘 要
城市道路落葉清掃大多用手工清掃，效率低、勞動強度大，且不利于落葉的二次利用。本設(shè)計力求在落葉清掃過程中實現(xiàn)機械化，以利于路旁、樹叢下落葉收集。本論文主要對手扶式落葉清掃機的機構(gòu)設(shè)計，分別對清掃裝置、傳送裝置、壓縮裝置進行分析設(shè)計。收集后的落葉，采用機械強力擠壓的方法，把松散的落葉加工成固體塊狀以利于運輸儲存及二次利用。本設(shè)計采用清掃輥解決了落葉粘附傳送鏈的問題，采用機械擠壓的方式提高了作業(yè)效率。本設(shè)計對各個機構(gòu)進行了精確的運動分析與計算，解決了機構(gòu)運動的配合問題。本設(shè)計基本上實現(xiàn)了落葉收集的自動化，在城市環(huán)衛(wèi)應(yīng)用上可能將有廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：落葉清掃；強力擠壓；傳送裝置；自動化
I
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
ABSTRACT
Most of the urban road defoliation cleaning is carried out by hand, which is inefficient and labor-intensive, and is not conducive to the secondary use of defoliation. This design strives to achieve mechanization in the process of leaf cleaning, so as to facilitate the collection of roadside and tree leaves. In this paper, the mechanism design of hand-held cleaning machine is studied, and the cleaning device, transmission device and compression device are analyzed and designed. The collected leaves are processed into solid blocks by mechanical extrusion, which is convenient for transportation, storage and reuse. In this design, the cleaning roller is used to solve the problem of the blade attached to the conveyor chain, and the mechanical extrusion method is used to improve the working efficiency. This design has carried on the accurate movement analysis and the computation to each mechanism, has solved the mechanism movement coordination question. This design basically realizes the automation of tobacco leaf collection, and has a broad application prospect in urban sanitation.
Key words: Defoliation; Strong extrusion; Transport device; Automation
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒 論 1
1.1 引言 1
1.2 研究目的及意義 1
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1
1.3.2國外研究現(xiàn)狀 2
1.4 本文研究的內(nèi)容 2
第2章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4
2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計 4
2.2工作原理 5
2.3 動力方案選擇 5
2.4機構(gòu)類型確定 6
2.4.1工作速度 6
2.4.2機架設(shè)計 6
第3章 傳動系統(tǒng)設(shè)計計算 7
3.1動力傳遞路線圖 7
3.2電機和電瓶的選擇 7
3.2.1電機總功率確定 7
3.2.2電動機及電瓶的選擇 8
3.3帶傳動設(shè)計計算 9
3.4鏈傳動設(shè)計計算 12
結(jié) 論 16
參考文獻 17
致 謝 18
17
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
第1章 緒 論
1.1 引言
隨著生活水平的提高，很多人會考慮買別墅或有院子的房子，在院子里種花種樹。但是在秋冬，植物開始落葉。傳統(tǒng)的掃帚不僅費勁，而且很難清洗。
1.2 研究目的及意義
掃葉機是城市環(huán)保設(shè)備之一，是集道路清掃、落葉輸送為一體的新型高效清掃設(shè)備?？蓮V泛用于學(xué)校、公園、街道等場所的落葉清掃。落葉的清理不僅能保證道路的美觀，保持環(huán)境的衛(wèi)生，還能保持道路良好的工作狀態(tài)，延長道路的使用壽命。
大量的落葉不僅影響城市環(huán)境，而且給交通帶來不便?，F(xiàn)在一般采用手工掃葉，這樣做不僅增加了保潔工人的勞動強度，而且因為收集樹葉后空間大，運輸不便。收集到的樹葉通常被焚燒或掩埋，這不僅污染了環(huán)境，也浪費了資源。枯枝落葉是造紙、有機肥生產(chǎn)、飼料等需要收集的有機物質(zhì)。本研究設(shè)計的掃葉機可以對葉片進行清洗，并將葉片的體積壓縮成塊，是一種綜合性的掃葉機，具有很高的商業(yè)價值和推廣價值。
另一方面，隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高。在當(dāng)今社會，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，高效率的生活已經(jīng)成為人們生活中的主導(dǎo)因素。同時，各種先進機械的發(fā)展和應(yīng)用，傳統(tǒng)的掃葉方式已經(jīng)完全跟不上時代的步伐?，F(xiàn)在我們已經(jīng)進入了用電的時代，改變現(xiàn)在的掃葉方式勢在必行。
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀
中國清掃車的發(fā)展歷程與發(fā)達國家的發(fā)展歷程基本相似。從單純清掃機的研究開始，逐步發(fā)展到吸力清掃機。早在20世紀60年代，我國就研制出了一種純掃清火車頭，從此拉開了我國研究開發(fā)清火車頭的序幕。由于當(dāng)時中國的影響系統(tǒng)和城市衛(wèi)生部門的經(jīng)濟形勢,只有少數(shù)大城市如上海,北京,南京和深圳使用少量的清潔工,但是這種類型的清潔工的歷史中國的清潔工添加了一個厚厚的灌木叢。
四川上海國家機器工作創(chuàng)建中國第一個掃吸式清洗機,填補我國在清潔吸掃式段空白,波及效率從純粹的發(fā)展類型清潔工從80%上升到90%以上,更純掃式清掃器是競爭優(yōu)勢迅速進入中國的大中型城市,如北京、上海、南京、深圳等。在20世紀后期，市場需求的快速擴張導(dǎo)致了各種類型和規(guī)格的清掃機的出現(xiàn)。清掃車的使用也逐漸從大中城市擴展到小城市，許多企事業(yè)單位和一些居民區(qū)也開始使用清掃車進行道路清掃。2000年后，國內(nèi)掃地機市場繼續(xù)蓬勃發(fā)展。
1.3.2國外研究現(xiàn)狀
20世紀40年代以來，一些國外發(fā)達國家開始大量生產(chǎn)清掃機車，如美國的埃爾金、德國的豐庫卡、日本的加藤、英國的約翰斯頓等公司。這些公司在銷售量和技術(shù)應(yīng)用水平上都處于世界領(lǐng)先地位。
在文獻=中，提出了一種新的道路清掃方法，采用道路灑水車與清掃車聯(lián)合作業(yè)的方式。該方法不僅能有效地解決普通道路清掃車的二次除塵問題，而且能有效地提高片狀、絮凝、粉塵等輕物的低清掃效率。
此外，國外清掃車的學(xué)術(shù)研究方向主要集中在性能優(yōu)化、安全舒適、綜合控制、環(huán)保節(jié)能等方面。皮通用和帕克G.A.采用離散單元模型和理論分析的方法掃刷盤子的工作與路面之間的互動關(guān)系和吸引了以下結(jié)論:在盤子和轉(zhuǎn)速的提高,板之間的摩擦系數(shù),減少路面,盤子和接地壓力會減少,盤刷驅(qū)動轉(zhuǎn)矩會減少。
1.4 本文研究的內(nèi)容
本設(shè)計應(yīng)考慮的問題首先是如何將落葉清掃進去，然后就是遇到特殊情況下雨后濕潤落葉的落葉會粘附在傳送機構(gòu)上，如何解決這種問題。還有落葉收納箱的容量控制，通過傳感器帶動壓縮機構(gòu)壓縮落葉，當(dāng)落葉無法壓縮后整個系統(tǒng)停止工作，由工人將落葉排除后才能繼續(xù)使用。
根據(jù)要求，對于本設(shè)計要做以下幾個方面的研究：
（1）清掃機的工作過程和具體結(jié)構(gòu)；
（2）完成清掃機方案設(shè)計；
（3）設(shè)計傳動系統(tǒng)；
（4）設(shè)計作業(yè)組件；
（5）傳動系統(tǒng)計算；
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
第2章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計
本設(shè)計作為小型清潔設(shè)備，設(shè)計成四輪車形式，兩后輪采用萬向輪可以實現(xiàn)最小的轉(zhuǎn)彎半徑，方便在狹窄地帶和往復(fù)式循跡清掃；本設(shè)計的總體結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示：
1.腳輪；2.收納箱；3.壓縮板；4.搖桿；5.上扶手；6.開關(guān)；7.箱體；8.齒輪2；9.齒輪1；10.毛刷輥；11.帶1；12.傳送鏈；13.電機；14.帶2；15.軸承座；16.豎軸；17.平鍵；18.帶3；19.彈性擋圈；20.帶輪；21.從動輥；22.清掃輪；23.前輪；24.蓄電池；25.鏈輪；26.滾子鏈。
圖2-1 方案示意圖
落葉清掃機構(gòu)由一對相對旋轉(zhuǎn)的掃葉輪組成，掃葉輪所在軸與地面垂直布置，掃葉輪上均布掃葉板，掃葉輪的旋轉(zhuǎn)帶動掃葉板將落葉向車內(nèi)掃入傳送落葉鏈條。落葉傳送機構(gòu)由一傾斜布置的傳送鏈構(gòu)成，傳送鏈由鏈板、主動輪、從動輪和均布在鏈板上的細長鐵棍組成。主動輪帶動傳送鏈將落葉投入收納箱中。落葉被收集到一起后自然狀態(tài)下呈蓬松狀態(tài)，占用體積較大，因此收納箱很快會被裝滿，為了使收納箱能夠發(fā)揮最大效果盡量多裝落葉，必須有將落葉壓縮的機構(gòu)。壓縮機構(gòu)采用偏心曲柄滑塊機構(gòu)的原理，當(dāng)傳感器檢測到落葉到達收納箱上限后，壓縮機構(gòu)啟動，執(zhí)行一次壓縮操作。當(dāng)電機的扭矩傳感器檢測到無法進行壓縮后說明收納箱已滿，系統(tǒng)停止。工人將收納箱清空。
2.2工作原理
清掃機在工作過程中,動力由直流電機提供，用蓄電池供電。具體的工作流程如下： 本設(shè)計由兩臺電機提供動力，一臺電機為落葉清掃機構(gòu)和落葉傳送機構(gòu)提供動力，另一臺電機為落葉壓縮機構(gòu)提供動力。位于箱體上部的電機通過帶傳動將動力傳遞給橫軸，橫軸和豎軸間通過圓錐齒輪傳動，將橫向的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成縱向的旋轉(zhuǎn)運動。豎軸通過帶傳動將動力傳遞給清掃軸，清掃軸帶動掃葉輪轉(zhuǎn)動清掃落葉。落葉被掃葉輪掃入傳送裝置。
位于箱體上的電機還通過帶傳動和齒輪傳動將動力傳遞給傳送裝置的主動輪和毛刷輥，為了使粘附在傳送裝置上的落葉能被毛刷輥掃入收納盒中，傳送裝置主動輪和毛刷輥的旋轉(zhuǎn)方向必須一致。因此在設(shè)計時特別加入一公共齒輪同時與傳送裝置主動輪和毛刷輥所在軸的齒輪嚙合，以保證他們的轉(zhuǎn)向相同。壓縮機構(gòu)的動力來源于箱體底部的電機，因為壓縮機構(gòu)是不定時的間歇運動，所以它必須單獨控制，不能混入整個系統(tǒng)中。電機通過鏈傳動帶動曲柄軸轉(zhuǎn)動，選擇鏈傳動的原因是鏈傳動無滑移，可以改變傳動方向。因為曲柄軸動作范圍是弧形，到達極限位置后需要返回，因此不能選取帶傳動。又因為傳遞距離較遠不適于齒輪傳動。壓縮機構(gòu)采用偏心曲柄滑塊機構(gòu)的原理，當(dāng)傳感器檢測到落葉到達收納箱上限后，壓縮機構(gòu)啟動，執(zhí)行一次壓縮操作。當(dāng)電機的扭矩傳感器檢測到無法進行壓縮后說明收納箱已滿，系統(tǒng)停止工作。
2.3 動力方案選擇
采用人力推動的行走方式，方便靈活；清掃的動力來源于電機的轉(zhuǎn)動，再通過帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動將動力分配給不同的運動機構(gòu)實現(xiàn)響應(yīng)功能。原清掃機為人力或拖拉機為動力帶動，勞動強度大，工作速度慢，環(huán)境污染較為嚴重。我以直流電動機為動力裝置，使其工作速度基本達到人的正常行走速度。較人力清掃方式提高工作速度和工作效率，直流電動機代替了拖拉機驅(qū)動清掃機，縮小了轉(zhuǎn)彎半徑，減少了碳排放和噪聲污染，降低了作業(yè)成本；適合在小塊地域及封閉環(huán)境工作，節(jié)能環(huán)保。便于無電力條件的地方使用。
2.4機構(gòu)類型確定
2.4.1工作速度
落葉清掃機的工作速度主要取決于工作部件和行走裝置對速度快慢的適應(yīng)性，還取決于人的步進速度，同時步行速度還受負重大小的影響，負重大步進速度就小，所以此機綜合考慮了兩方面的因素。
由《新編工程師手冊》查的人的正常步行速度為5km/h，而同時總行進速度不能高于人的正常速度，這樣會使工作者勞累的，假定人在工作程中是勻速前進的，可將此機的速度定為3.6km/h（1m/s），稍低于人的正常步行速度。
2.4.2機架設(shè)計
機架設(shè)計為方鋼結(jié)構(gòu)，可承受水平力、垂直力和扭力。方鋼結(jié)構(gòu)便于附屬機構(gòu)的安裝和相對位置的調(diào)整。
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
第3章 傳動系統(tǒng)設(shè)計計算
3.1動力傳遞路線圖
鏈傳動
帶傳動
錐齒輪傳動
帶傳動
電機1 橫軸 豎軸 掃葉輪軸
曲柄滑塊
電機2 曲柄軸 壓縮板
圖3—1 動力傳遞路線圖
3.2電機和電瓶的選擇
3.2.1電機總功率確定
（3-1）
式中 —計算功率(W)；
—作業(yè)阻力(N);
—作業(yè)速度()。
1. 作業(yè)阻力的確定
作業(yè)阻力主要是清掃輪與落葉接觸作業(yè)阻力和提升裝置的作業(yè)阻力故
Fz=Fk+Ff （3-2）
式中 —清掃輪作業(yè)阻力(N)；
—提升裝置作業(yè)阻力(N)；
查參考資料得：落葉的密度是0.79g/cm^3，如下圖所示，考慮極限情況：清掃輪的所有掃葉板間的空隙被落葉填滿，此時落葉的重量為：
V=πR2-r2h=π97.52-502×200=4400cm3 （3-3）
G=ρVg=0.79×4400×9.8=35N （3-4）
單個清掃輪工作阻力約為35N,左右共2個清掃輪，
圖3-2 清掃輪橫截面示意圖
于是：
Fz=Fk+Ff=35×2+35×6=280N （3-5）
2. 作業(yè)速度的確定
由《新編工程師手冊》查的人的正常步行速度為5km/h，單用人力時由于負重，速度會減慢，3.6km/h，稍低于人的正常步行速度。即
3. 驅(qū)動功率的確定
P=Fz?vm=280×1=280W （3-6）
考慮功率儲備等因素，和由于工作阻力有的還沒有考慮到且防止特殊情況出現(xiàn)，考慮功率儲備和經(jīng)濟性等因素，選擇大一些的直流減速電機取。
3.2.2電動機及電瓶的選擇
根據(jù)計算功率和轉(zhuǎn)速選擇電動機，由于工作阻力有的還沒有考慮到又防止特殊情況出現(xiàn)，適當(dāng)選擇大一點功率的ZYT系列永磁直流電動機。
并且考慮到安裝方便的問題選它的各參數(shù)如下：
型號：ZLC 80-1
輸出功率：0.8kw
額定電壓：48V
輸出轉(zhuǎn)速：3600r/min
允許順逆轉(zhuǎn)速差率：100r/min
選擇相應(yīng)的減速器的參數(shù)如下：
型號：8000系列XLD
類型：配3600r/min電機，一級直聯(lián)型
輸出轉(zhuǎn)速：52r/min
輸出轉(zhuǎn)矩：250N·m
選擇配用電瓶的參數(shù)如下：
電池系列：電動三輪車電池
型號：6-DG-140
3.3帶傳動設(shè)計計算
1.確定計算功率：
查表3-5得工作情況系數(shù)：=1.1
=P=1.1×0.8=0.88Kw （3-7）
該案例所用計算公式、圖表源自GB/T13575.1-92。為工作情況系數(shù),是考慮載荷性質(zhì)和動力機工作情況對帶傳動能力的影響而引進的大于1的可靠系數(shù),其選取詳見表3-5。在本案例中,根據(jù)“載荷變動小,一班制工作,Y系列異步電動機驅(qū)動”的要求,選擇K=1.1。
2.確定V帶的型號：
考慮到皮帶傳動是整個機組的薄弱環(huán)節(jié)，它的失效會影響到整個機組，而皮帶傳動的成本相對于本機組是可以忽略不計的，所以在這種情況下選擇窄v型皮帶。
根據(jù)P=FV，宜中的速度是恒定的。功率越大，皮帶的張力越大，選擇的帶鋼類型也越大。在一定的功率下，速度越大，頻帶內(nèi)的張力越小，選擇的頻帶類型越小。
根據(jù)P=0.88kW及n=52r/min,查圖3.28確定選用SPZ型的窄V帶。
3.確定帶輪直徑、：
（1）確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑
依據(jù)圖3.28的推薦,小帶輪可選用的直徑范圍是63~100mm,參照表3.3,選擇=100mm。
（2）驗算帶速v：根據(jù)公式3.13得：
v=0.27m/s （3-8）
（3）計算大帶輪直徑，由公式=i并根據(jù)表3.3加以適當(dāng)圓整取=150㎜
4．確定帶的基準(zhǔn)長度及中心距a
（1）初取中心距a0
根據(jù)公式3.15初定中心距：0.7（+）≤≤2(+)
得175≤≤500 于是初定=350
（2）確定帶長：
據(jù)式≈+ （3-9）
==1094mm
（3）計算實際中心距:
由于V帶是標(biāo)準(zhǔn)件,其長度是受標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,不能取任意值,須根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)手冊在計算值附近選標(biāo)準(zhǔn)值。故查表3.2,取Ld=1120mm。
≈+=350+1120-10942=363mm （3-10）
皮帶傳動的中心距不應(yīng)過大,否則帶運動將會造成負載的變化:中心距不應(yīng)過小,中心距越小,皮帶長度越短,在一定的速度,單位時間內(nèi)壓力變化越多,將加速帶的疲勞損傷:簡短的中心距也會導(dǎo)致小帶輪包角太小了。
5.驗算帶輪上的包角:
≈180°-()=180°-(150-100)57.3°363≈172°>120° （3-11）
包角合適。
6.計算V帶的根數(shù)z:
z≥PcP0-?P0KαKL （3-12）
Pc為計算功率; P0為特定條件下(載荷平穩(wěn),α1=180°,i=1,特定帶長)測得的單根V帶的許用功率,稱為基本額定功率。
由=100㎜和=52r/min,查表3.6?。?1.33Kw；
Δ為 i≠1 時基本額定功率的增量,窄 V 帶由表 3 .8 選取。
查表3.8?。?0.1；
Kα為α1≠180°時的包角修正系數(shù), 可按Kα= 1 .25(1 - 5- α/180)計算; 本案例α1 = 172°,
則 Kα= 1 .25(1 - 5- 172/180)=0.979 （3-13）
KL為帶不是特定帶長時的長度修正系數(shù), 可按 KL = 1 + 0 .5(log Ld - log LdT )計算。 LdT為特定帶長(見表 3 .9) ,本案例 LdT= 1 600 mm, Ld = 1120 mm,
則KL = 1 + 0 .5(log 1120 - log1600 )=0.9 （3-14）
所以：z≥0.881.33-0.1×0.979×0.9=0.8 （3-15）
取Z=1根。
帶的根數(shù)Z越大，各根帶的帶長、帶的彈性和帶輪輪槽尺寸形狀間的誤差越大，受力越不均勻，因而產(chǎn)生的帶的附加載荷越大，所以Z不易過大，一般取Z≤7。
7.確定初拉力
初拉力為帶傳動未工作時預(yù)先給定的拉力, 這個力確保帶被緊緊地固定在帶輪上，這樣在帶輪轉(zhuǎn)動后就能產(chǎn)生足夠的摩擦力。初始張力的大小是保證帶傳動正常運行的重要因素。初始張力太小，摩擦力小，容易產(chǎn)生打滑:初始張力太大，皮帶壽命低，軸和軸承承受的壓力大。
查表3.1得SPZ型帶的單位長度質(zhì)量q=0.07kg/m,所以
根據(jù)式3.20得:
F0=500Pcvz2.5Kα-1+qv2
=500×0.880.27×12.50.979-1+0.07×0.272N=2531.84N （3-16）
應(yīng)使帶的實際初拉力>。
8.計算帶輪軸所受的壓力Q：
帶輪軸所受壓力將作為后續(xù)軸和軸承設(shè)計的依據(jù)。
Q=2z=2×1×2531.84×sin172°2=5051.34N （3-17）
3.4鏈傳動設(shè)計計算
鏈傳動由主動鏈輪1、從動鏈輪2、嚙合鏈輪3組成，如圖3.30所示。鏈條有多種形式，最廣泛使用的是套筒滾子鏈條，常用于較大的負荷，兩軸平行開啟驅(qū)動。鏈傳動具有齒輪傳動的嚙合和帶傳動的柔性結(jié)構(gòu)特點，是一種中間有柔性部件的嚙合傳動，在機械中應(yīng)用廣泛。
圖3-3 套筒滾子鏈傳動的基本組成
1.選擇鏈輪齒數(shù)
①選擇較小的鏈輪齒z，減小齒廓尺寸。但是，如果齒數(shù)過小，傳動的不均勻性和動載荷會增大。當(dāng)鏈條進入和退出嚙合時，關(guān)節(jié)間的相對夾角增大，鉸鏈磨損加劇。鏈傳動的圓周力也會增大，從而加速鏈輪和鏈輪的損壞。
②小鏈輪齒數(shù)根據(jù)鏈輪的線速度v選取。一般來說,V=0.6~3ms時, z1=17~20;v=3~8ms時, z1=21~24;v=8~25ms時, z1=25~34;v>25ms時, z1≥35?？紤]到均勻磨損的問題,鏈輪齒數(shù)最好選質(zhì)數(shù)。
③增加小鏈輪齒輪的數(shù)量有利于傳播,但是鏈輪齒輪的數(shù)量不應(yīng)太大,否則,除了增加的規(guī)模和質(zhì)量傳輸,還因為鏈條節(jié)距鏈的伸長,導(dǎo)致減少使用壽命。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鏈輪齒數(shù)不得超過120顆。
④在初選z時,應(yīng)先估計一個線速度進行試算,若計算結(jié)果與估計相同則計算通過,否則需要重算。
設(shè)鏈速v=0.6~3 m/s，選小鏈輪齒數(shù)z1=17
鏈傳動比：i=n1n2=2
大鏈輪齒數(shù)：z2=iz1=17×2=34, z2<120，合適。
2.確定計算功率Pc
Pc=KAP （3-18）
KA為工作情況系數(shù),是考慮載荷性質(zhì)和動力機工作情況對鏈傳動能力的影響而引進的大于 1 的可靠系數(shù),其選取詳見表 3 .15。在本案例中,根據(jù)“載荷變動較大,電動機驅(qū)動”的要求，KA=1.3。
Pc=1.3×0.88=1.1kW
3.初定中心距a0,取定鏈節(jié)數(shù)
（1）初定中心距
a0=30~50p （3-19）
取中間值：
a0=40p
（2）取定鏈節(jié)數(shù)
鏈節(jié)數(shù)Lp可根據(jù)幾何關(guān)系求出：
Lp=2a0p+z1+z22+z2-z12π2pa0 （3-20）
=2×40pp+17+342+34-172π2p40p=105.68
取Lp=106節(jié)（取偶數(shù)）。
①中心距的大小對傳動有很大的影響。當(dāng)中心距較小時，鏈節(jié)數(shù)較少，且鏈速恒定時，各鏈節(jié)的應(yīng)力變化次數(shù)和屈曲次數(shù)在單位時間內(nèi)增加，因此鏈的疲勞磨損增加。當(dāng)中心距較大時，鏈節(jié)數(shù)增加，減振能力高，使用壽命長。但是如果中心離a太遠，就會發(fā)生連鎖反應(yīng)。使運動不那么平穩(wěn)。如無特殊結(jié)構(gòu)要求,一般可初定中心距a=(30~50)p,最大中心距可取a=80p
②鏈接的數(shù)量通常是偶數(shù)。只有這樣，當(dāng)鏈條連接成圓環(huán)時，外鏈板才與內(nèi)鏈板連接;當(dāng)連桿數(shù)目為奇數(shù)時，必須使用帶有彎曲板的過渡連桿進行連接。當(dāng)鏈條被拉動時，彎曲板應(yīng)承受額外的彎矩，強度比普通鏈條板低20%左右。
4.確定鏈節(jié)距p
（1）計算鏈傳動所需額定功率P0
P0=PcKzKLKp=2.60.89×1.02×1.0kW=2.86kW （3-21）
①式中Kz為小鏈輪齒數(shù)系數(shù),鏈板疲勞破壞(工作在功率曲線左側(cè))時, Kz=(Z1/19)1.08;滾子套簡沖擊疲勞破壞(工作在功率曲線右側(cè)) Kz=(Z1/19)1.5,此案例中,鏈速不高假設(shè)鏈板疲勞破壞: Kz=(Z1/19)1.08=0.89
②KL為鏈長系數(shù),鏈板疲勞破壞時, KL=Lp1000.26;滾子套筒沖擊疲勞破壞時, KL=Lp1000.5。此案例中, KL=1061000.26=1.02
③ Kp多排鏈系數(shù),由表 3 .16 選取。此案例中選單排鏈, Kp = 1 .0。
④當(dāng)鏈速不高時，鏈傳動的承載能力主要取決于鏈板的疲勞強度。隨著鏈輪轉(zhuǎn)速的增加，鏈傳動的運動不均勻性也隨之增加。
(2) 選擇滾子鏈型號
由 n1= 52 r/ min, P 0 = 2 .86 在 A 系列滾子鏈的額定功率曲線圖中(圖 3 .44) , 選擇滾子鏈型號為 16A,鏈節(jié)距 p= 25 .4 mm。且知原估計鏈工作在功率曲線左側(cè)(鏈板疲勞破壞)為正確。
鏈條節(jié)距越大，承載能力越高，但鏈條傳動的運動不均勻性也會增加，振動沖擊和噪聲也會更加嚴重。因此，應(yīng)盡量選擇有桿間距的單鏈或多鏈。
5.確定鏈長L和中心距a
鏈長：L=Lp×p1000=106×25.4mm=2692.4mm （3-22）
鏈傳動的理論中心距 a可根據(jù)幾何關(guān)系求出:
a=p4Lp-z1+z22+Lp-z1+z222-8z2-z12π2 （3-23）
=25.44106-17+342+106-17+3422-834-172π2=1020.03mm
符合設(shè)計要求。
取中心距減小量，即
?a=(0.002~0.004)a=(0.002~0.004)×1020.03mm=(2.04~4.08)mm （3-24）
實際安裝中心距
a'=a-?a=1020.03-2.04~4.08mm=1018.26~1016.22mm （3-25）
取a'=1018mm
①在一般的鏈傳動設(shè)計中，為了保證鏈條松動邊緣有合適的安裝凹陷，實際中心距應(yīng)小于理論中心距。
②在這種情況下，由于鏈輪轉(zhuǎn)速較低，傳動力不大，加上結(jié)構(gòu)的限制，所以采用特殊的布置，為了防止鏈條脫落，鏈條應(yīng)做一些拉力。
6.驗算鏈速v
v=n1z1p60000=104×17×25.460000m/s=0.75m/s （3-26）
與原假設(shè)v=0.6~3m/s相符。
7.驗算小鏈輪轂孔直徑dk
由表 3 .12 查得小鏈輪轂孔許用最大直徑 d kmax = 74 mm, 大于立軸的軸徑 D = 50 mm 故合適。
8.鏈傳動的壓軸力F
F≈KFP?Fe=4000×1.05N=4200N （3-27）
式中: Fe為鏈傳遞的有效圓周力, KFP為壓軸力系數(shù),對于水平傳動KFP = 1 .15, 對于垂直傳動KFP= 1 .05。本例中 Fe = 1 000 P c / v = 1 000×2 .6/ 0 .65 N = 4 000 N;按c垂直布置取壓軸力系數(shù)KFP = 1 .05。
9 . 選擇潤滑方式
根據(jù)鏈速 v = 0 .65 m/ s,鏈節(jié)距 p= 25 .4, 按圖 3 .37 選擇滴油潤滑。
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
結(jié) 論
通過這段時間對落葉清掃機的設(shè)計，我得出了以下結(jié)論：
（1）采用電動驅(qū)動，較人力清掃提高工作速度和工作效率。
（2）本機的機架采用方鋼，重量輕，同時也節(jié)省了材料。
（4）后輪采用萬向輪，縮小了轉(zhuǎn)彎半徑。
（5）本機采用了鏈傳動，比較平穩(wěn)。
（6）增加了落葉壓縮機構(gòu)，可以延長作業(yè)時間。
（7）在傳送裝置上設(shè)置清掃輥，可有效避免落葉粘附于傳送裝置。
這個設(shè)計，對我來說，真的是一個很重要的學(xué)習(xí)，通過畫三維，二維的圖，真的讓我學(xué)到了很多東西。對以前不為人知的部分有更深刻的理解。但本設(shè)計也有不足之處，希望在今后的學(xué)習(xí)中改進。
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
參考文獻
［1］機械設(shè)計.濮良貴，紀明剛主編，北京：高等教育出版社，2001.
［2］機械設(shè)計基礎(chǔ)案例教程 .上冊/ 王云,潘玉安主編 .北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006 .12.
［3］機械原理.孫桓，葛文杰主編.西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室編.北京：高等教育出版社，2006.5.
［4］哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社,2010.11.
［5］湯澤波. 混合動力清掃車動力系統(tǒng)設(shè)計與仿真[J].武漢理工大學(xué),2011.04.01.
［6］張爭艷，胡吉全，陳定方，李濤濤，陸寧洲. 一種集洗掃拖于一體的新型輕便垃圾清掃車[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版),2012.08.15.
［7］覃海英. 小型垃圾清掃車液壓傳動及控制系統(tǒng)的設(shè)計研究[M].廣西大學(xué),2012.02.01.
［8］莊澤堂.掃路機垃圾提升轉(zhuǎn)運機理研究與機構(gòu)改進[J].筑路機械與施工機械化，2004，21（9）：31-32.
［9］Chen Hong.Mechanization Of Road Sweeping Beijing Imperative[J].建設(shè)機械技術(shù)與管理，2004，17（4）：48-50.
［10］Chen Xi.Principle Of The Brush Rolled In Sweeping Bicycle[J].機械研究與應(yīng)用，2005，2.
［11］東北大學(xué)機械零件設(shè)計手冊編寫組.機械零件設(shè)計手冊[M].第三版上.北京：冶金工業(yè)出版社，1995.
［12］張馳. 某型電動清掃車的研究與設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012.10.08.
［13］凌品權(quán).路面清掃車的選型及使用[J].廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004，4.
［14］任嘉卉、李建平主編.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.
致 謝
在此我衷心的感謝我的導(dǎo)師XXX和專業(yè)老師XXX，是您們的細心指導(dǎo)和關(guān)懷，才能使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文的撰寫過程中每時每刻都有著老師們辛勤的汗水和心血，老師認真解答問題的態(tài)度、知識的淵博、無私的奉獻精神使我深深的感動。從敬愛的老師身上，不僅讓我鞏固了以前的專業(yè)知識，還從老師身上學(xué)到了做人的道理。在此我要再一次向我的導(dǎo)師和幫助我完成論文的老師和同學(xué)致以最衷心的感謝和深深的敬意。
18