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畢業(yè)設計說明書(論文) 作 者: 學 號： 學院(系): 專 業(yè): 題 目: 指導者： 評閱者： 2017年 6 月 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 轎車自動清潔裝置是洗車行業(yè)中最關鍵的環(huán)節(jié)。本文開始介紹了轎車自動清潔裝置的研究背景及意義，了解了清潔裝置的國內外研究現(xiàn)狀，研究了轎車自動清潔裝置的分類和工作原理，設計了詳細的清潔方案以及相應的水循環(huán)系統(tǒng)，對轎車自動清潔裝置的主要結構進行了設計，針對轎車自動清潔裝置主要部件如電動機和滾動軸承的設計進行了詳細的計算，經過一系列的校核，該設計方案能夠滿足實際使用需要。 關鍵詞： 轎車自動清潔 清潔方案 結構設計 畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 Title Design of Automatic Cleaning Devic for Passenger Car Abstract Car automatic cleaning device is the most critical part of the car wash industry. This paper begins with the research background and significance of the automatic cleaning device, analyzes the research status of the cleaning device at home and abroad, studies the classification and working principle of the automatic cleaning device, designs the detailed cleaning scheme and the corresponding water circulation system, The main structure of the automatic cleaning device was designed to calculate the main components of the car automatic cleaning device, such as motor and rolling bearing, after a series of checks, the design can meet the actual needs of the use. Keywords： Automatic car cleaning Cleaning program Structural design 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 目 錄 1 引言 1 1.1 研究背景及意義 1 1.2 國內外研究現(xiàn)狀 2 2 清潔方案設計 4 2.1 隧道式轎車自動清潔裝置的設計思路 4 2.2 往復式轎車自動清潔裝置的設計思路 5 2.3 水刀式轎車自動清潔裝置的設計思路 8 2.4 清潔方案的確定 9 2.5 轎車自動清潔裝置總體結構 10 3 轎車自動清潔裝置的結構設計 14 3.1 轎車自動清潔裝置的主要設計及重點數(shù)據(jù) 14 3.2 轎車自動清潔裝置的清潔部分設計 15 3.3 轎車自動清潔裝置的水循環(huán)再利用系統(tǒng)的設計 16 4 轎車自動清潔裝置主要部件的設計及計算 18 4.1 電動機的選擇 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 結束語 28 致謝 29 參考文獻 30 第 30 頁 共 31 頁 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 1 引言 1.1 研究背景及意義 隨著人民收入的增多,科學技術的發(fā)展，人民對于資源的需求也在不斷增強，例如交通方面，對于交通通行質量這一方面尤其看重。所以，人們已經離不開汽車這個交通工具。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國擁有轎車的家庭數(shù)量不斷增多，隨之帶來的是報考駕照的人越來越多。根據(jù)有關部門數(shù)據(jù)統(tǒng)計，中國平均1000個家擁有自己轎車的家庭大概有300到400個，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個家庭所擁有轎車的家庭數(shù)量遠遠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 因為擁有轎車的家庭越來越多，所以所有和轎車有關的產業(yè)都在大量的出現(xiàn)，例如轎車修理，轎車配件等等相關產業(yè)[12]。而轎車清洗更是整個轎車產業(yè)中和人們日常生活必不可少的重要環(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)展經濟，大量的洗車公司大量出現(xiàn)，隨后在中國經濟飛速發(fā)展的二十一世紀，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那種家族式個體經營戶，與轎車美容公司相比，這些洗車廠價格更便宜。但是由于買不起價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也不注意環(huán)保等問題，從而服務水平并不能達到客戶的要求，客戶并不能滿意。 綜上所述，轎車行業(yè)關于洗車這一方面有很大提升空間，所以無論從客戶體驗或者是環(huán)保等因素來看，轎車自動清潔裝置擁有很大的市場。 1.2 國內外研究現(xiàn)狀 因為擁有轎車的數(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)明了往復式轎車自動清潔裝置等洗車機來滿足人們的需求。 1.2.1 國內研究情況 洗車這個行業(yè)也是在最近幾年發(fā)展起來的，由于我國技術水平比較落后，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)保和高效這兩個要求，這是問題的關鍵，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已經十分成熟，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初的作坊式洗車廠到后來的自動化清潔裝置，技術在不斷改進。在這方面我國技術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原件和傳動裝置，轉動軸等都是從國外進口的。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 當前能夠生產比較先進的轎車自動清潔裝置的國家是美國和德國，而在這么多先進的清潔裝置中比較具有代表性的是WD240型強化版轎車自動清潔裝置。這種轎車清潔裝置是龍門往復式自動清潔裝置，它的主要特點是造價便宜，效率高。它能夠根據(jù)不同的情況使用對應的程序工作，總共可供選擇的程序有六個，另外它能夠一年不間斷工作，效率非常高。 2 清潔方案設計 2.1 隧道式轎車自動清潔裝置的設計思路 隧道式轎車自動清潔裝置開始是由一個美國科學家在二十世紀九十年代初設計出來的。這種清潔裝置本身的設計理念是保持轎車自動清潔裝置機器原地不動，轎車依靠傳送帶運動慢慢帶動著往前走經過洗車的地方。轎車自動清潔裝置上負責識別轎車實時位置的感應器將轎車的位置轉換成相應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)編寫的程序來實現(xiàn)整個裝置的全自動運轉，從而能夠高效，干凈的清洗家庭轎車[13]，同時隧道式轎車自動清潔裝置能夠清洗很多種類的轎車，應用對象非常廣泛。 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。 當然這種清潔裝置在擁有高效特點的同時也存在很明顯的缺陷，第一，這種清潔裝置造價非常高，一般的價格都在二十萬左右，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水，資源浪費比較嚴重，不利于國家對于環(huán)境的保護[14]。第三，這種清潔裝置由于結構比較復雜，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 往復式轎車自動清潔裝置的設計思路 往復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是轎車在該清潔裝置里面做來回運動[17]，轎車本身它是不動的,通過PLC系統(tǒng)的控制，來達到來回清洗的目的，也能自己感應噴水、自己刷洗車的兩側、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)運轉，不能達到大量的轎車清洗的要求，這種轎車清潔裝置最大的特點是安裝有刷子[16]，類型有三個刷子式，五個刷子式和八個刷子式，刷子的材料也是五花八門的，有布做的，有尼龍 的等等，其中清洗質量最高的就是布做的。該圖是往復式轎車自動清潔裝置的毛刷樣式，如圖2.2所示。 圖2.2 往復式轎車自動清潔裝置的毛刷樣式 往復式轎車自動清潔裝置最關鍵的部分在于它的主要框架，因為裝置在前進的時候要求前進的路線必須是絕對水平的，所以裝置的主要框架焊接時必須是沒有任何縫隙的，而這個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,但是因為我國的技術水平比較落后，所以這個框架的焊接要求并不能完全達到。 往復式轎車自動清潔裝置最大的優(yōu)點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，另外組成這個往復式轎車自動清潔裝置的結構并不復雜，相比于隧道式轎車自動清潔裝置來說，它具備占地面積小、結構簡單的特點。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 往復式轎車自動清潔裝置 另外往復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]。 同樣往復式轎車自動清潔裝置也有相應的缺點，造價比較昂貴，比如一個普通往復式轎車自動清潔裝置的市場價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，所以大量的浪費水資源并不滿足我國的基本國情，不光有上面這些缺點，往復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]，不能有一點點縫隙，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計思路 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，產品比較新穎，價格也比較實惠，經歷了顧客的考驗，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，在很短的時間內，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，經過幾年發(fā)展銷量儼然已經成為整個轎車清潔裝置行業(yè)的龍頭產品，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來確定轎車的位置和大小的，然后轉換成相應的電信號來驅動裝置對轎車車身進行一系列的清洗，吹干等步驟，裝置本身可以前進、可以轉動，非常靈活，對車子和機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系列是U型清潔裝置，這款產品是所有種類中功能最強大的，U型水刀式轎車自動清潔裝置的機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的力量，而且在轎車不小心碰到裝置邊框的時候，能夠彈出保護裝置保護轎車。 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，沖洗的時候沖洗的力達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) 有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計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、往復式轎車自動清潔裝置不同的地方是清洗的時候使用的方法不一樣，它沒有其他兩個裝置的復雜的結構和安裝時嚴格的要求，也正是因為這樣，它的造價并不是很高，大概只需要7到8萬左右，這個價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的功率是18KW，這在全球注水電機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，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來控制整個裝 置的運行，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、往復式轎車自動清潔裝置相比有很多的優(yōu)點，但同樣也有它自身的缺點，第一，它其實并不能實現(xiàn)全方位立體清洗整個轎車，像有些地方機械手是伸不進去的，比如說轎車的車輪和底部的很大一部分區(qū)域，第二，在制造過程中生產廠商為了節(jié)約成本，他們把清潔裝置的結構設計的很簡單，有些地方不是設計的很仔細，所以導致在實際安裝的時候不能實現(xiàn)完全沒有縫隙，安裝的并不是很牢固[23]。第三，因為水刀式轎車自動清潔裝置噴出的水的壓力是非常高的，所以有些時候會損傷轎車車身的油漆。第四，在洗車的時候，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、往復式轎車自動清潔裝置的優(yōu)缺點和工作原理的分析，查閱了有關轎車自動清潔裝置的國內外資料，我設計了這個三滾筒式轎車自動清潔裝置，這個裝置把三種清潔裝置的所有的優(yōu)點融合在一起，這個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，了解到整個洗車市場的大概需求有如下幾個部分：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，洗一次車輛價格應該要實惠一點，不能超過20塊錢，這樣才能被客戶所接受[24]。其次，洗車的時候滾輪不能沾到沙石，不然會很容易刮傷車身，所以滾輪的材料應該是那種不太能粘沙土的材料。最后，清洗的質量是整個洗車過程的核心，必須要把一些轎車的死角和一些難去除的污點清洗干凈。 通過相關的調查研究，可以得到一個信息，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構 這個是轎車自動清潔裝置的結構示意圖，主要的設計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都不會滑動，清潔裝置有3個滾輪，2個是左右滾輪，一個是上滾輪，左右滾輪主要是清洗轎車兩側的車身，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動，這樣能夠把轎車兩側車身洗的更加干凈，上滾輪使用氣缸帶動可以實現(xiàn)上下位移，因為轎車有一個凸起的頂部，這樣設計才能洗的更加干凈[3]，上滾輪和左右兩個滾輪外面包裹的毛刷材料使用的是泡沫，目前為止這個材料是最佳的選擇，它清洗泥土和吸收污水的能力都很強，并且十分柔軟，不會損壞轎車表面的油漆。此外我還設計了一個水循環(huán)系統(tǒng)， 在清潔裝置的右邊，水循環(huán)系統(tǒng)能夠對清洗過程中產生的污水進行處理，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構簡圖的示意圖，如圖2.5所示。 圖2.5 轎車自動清潔裝置機構簡圖 設計的這個清潔裝置在清洗轎車的時候轎車行進的方式和上面所說的幾個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，但是我使用的軌道是單邊軌道，通過電機驅動軌道，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)約了生產成本。另外這個清潔裝置是按時間來收費的，前面有個自動投幣箱，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用來清洗，很大程度上減少了洗車的費用。 這個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，我把這兩種方法結合在了一起，在轎車剛駛進清潔裝置的時候[4]，左右滾輪和上滾輪并不運作，而是先通過左右和上面的噴水裝置初步對轎車進行沖洗，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)進行沖刷，這樣運轉的話不但大大節(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式轎車自動清潔裝置的框架，但是由于我這個是轎車自動前進的方式，大大的優(yōu)化了設計框架[6]，減少了制造所花費的資金，因此這個清潔裝置的價格也隨之降低，所以洗車廠也會降低向顧客收取的費用。在價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、往復式轎車自動清潔裝置都沒有這么低的生產成本，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構，綠色的是噴淋裝置，專門是噴水和洗滌劑，兩個粉紅色的左右滾輪是負責清洗轎車兩側的車身[8]，還有一個上滾輪負責清潔轎車的頂部，黃色的部分是整個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構的示意圖，如圖2.7所示。 圖2.7 轎車自動清潔裝置主要清洗部分結構 3 轎車自動清潔裝置的結構設計 3.1 轎車自動清潔裝置的主要設計及重點數(shù)據(jù) 這個設計主體要是四個方面，第一個是清洗結構，第二個是水資源循環(huán)再利用系統(tǒng)，第三個是PLC控制系統(tǒng)，第四個是細節(jié)部分結構設計。該表是轎車自動清潔裝置主要設計參數(shù)的示意表，如表3.1所示。 表3.1 主要的設計參數(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 主要的設計參數(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) 三個柔性滾輪 一個上滾輪，兩個左右滾輪 清洗方式 高壓水刀噴淋方式 洗滌劑種類 泡沫洗滌劑 轎車前進方式 單邊軌道帶動向前行進 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 時間記錄 系統(tǒng)自動記錄洗車時間 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 機架 熱鍍鋅C型鋼機架 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) 每輛轎車清洗時間 2/輛 每小時清洗轎車的數(shù)量 25輛 3.2 轎車自動清潔裝置的清潔部分設計 轎車自動清潔裝置的清洗部分主要有機架，單邊導軌，上滾輪，左右滾輪這四個部分。該圖是轎車自動清潔裝置清洗部分結構的示意圖，如圖3.1所示。 圖3.1 清潔部分結構草圖 1是清潔裝置的機架，2是清潔裝置的底部，起到承重的作用，3和4是左右滾輪，清洗轎車兩側車身，5是上滾輪，清洗轎車的頂部。 清洗轎車的時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，保證擋風玻璃上面的雨刷和后備箱等部件都是關閉的，把車身周圍有遮陽等凸出東西拆下，以防在清洗時把它損壞[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，運行轎車自動清潔裝置，轎車沿著單邊軌道緩慢駛入清洗區(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轉。 3.3 轎車自動清潔裝置的水循環(huán)再利用系統(tǒng)的設計 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，把臟水中顆粒比較大的泥土和機油過濾出來，然后通過提升水泵將臟水送到一級沉淀池進行混凝沉淀，再通過輸送管道輸送到二級沉淀池進行吸附，最后通過輸送管道輸送到膜處理池進行膜的過濾。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間可能會比預計的時間要長，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，本設計在各個沉淀池的中間安裝了進水管道，污水從上到下進入，在進水管下面設置傘狀的擋板，使臟水能夠在池中均勻分布。沉淀池沉淀過的水經過提升泵運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器挖取然后運走的[10]，清理的時間比較長，時間一般是一個月，在清理的這段時間肯定又會污染已經沉淀完的水，既浪費時間又浪費錢，所以設計的沉淀池裝有排泥管，在沉淀池里面放置時間比較久的臟水和污泥都可以及時排出去，非常方便又節(jié)約了時間，等污泥曬干以后讓污泥車運走。 4 轎車自動清潔裝置主要部件的設計及計算 4.1 電動機的選擇 根據(jù)轎車自動清潔裝置的工作條件和要求，驅動滾輪的電動機選擇的是三相異步電動機，型號是Y100L2-4，這個電機的主要參數(shù)：輸出功率為,額定轉矩為，最大轉速為，最大轉矩為，轉子慣量為。 通過已經選好的電動機的最大轉速和清潔裝置滾輪轉速，通過計算可以知道該傳動的總傳動比： （4.1） 電動機的最大轉速，由式4.1計算得： 4.2 聯(lián)軸器的選取 聯(lián)軸器是機械傳動中很普遍的零件，主要功能是把兩根軸連接在一起，裝置在運行的時候兩根軸不能分離，只有在裝置停止運轉的時候，兩個連接軸才能分開，聯(lián)軸器的種類有很多，主要的種類有三種，機械聯(lián)軸器、液力聯(lián)軸器和特種聯(lián)軸器。就機械聯(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 在本設計里面，滾輪轉動時功率并不是很大，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 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，結構不是很復雜，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 滾動軸承在機器運動結構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動元件的。滾動軸承的優(yōu)點主要是摩擦力小、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、內部圈、滾動元件和支撐架等4個部分構成。外圈和軸承座孔裝配，內圈和軸頸裝配。一般外圈固定、內圈隨軸的轉動回轉，也有可能內圈固定外圈回轉，或內外圈同時回轉。在內、外圈做相對轉動時，滾動體在內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構的示意圖，如圖4.2所示。 圖4.2 滾動軸承的主要結構 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、細微化，使得其選用、潤滑、維護都變得非常簡單，在機械行業(yè)中普遍使用[27]。該表是常用滾動軸承種類和特點的示意表，如表4.3所示。 表4.3 常用滾動軸承的種類和特點 種類 示意圖 名稱 主要特性 備注 調心球軸承 圓柱孔調心球軸承 1.能承受少量雙向負荷，不宜承受純軸向負荷 2.軸向位移限制在軸向游隙范圍內 安裝時可細微的調整徑向及軸向間隙 圓錐孔 裝在緊定套上的調心球軸承 深溝球軸承 深溝球軸承 1.能接受雙方軸向負荷 2.軸向位移保持在軸向間隙范圍內 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.不能支撐軸向負荷 2.不能停止軸向位移 可分別安裝內、外圈 內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荷 可各自安裝內、外圈 內圈圓柱滾子軸承 續(xù)表 表4.3 常用滾動軸承的種類和特點 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.不能承受軸向負荷 2.不能限制軸向位移 3.極限轉速高 可微量調整徑向游隙 圓錐滾子軸承 內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荷，軸向負荷能力隨接觸角的增大而增大 2.能承受以徑向負荷為主的聯(lián)合負荷 可調整徑、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荷 2.軸向位移限制在軸向游隙范圍內 改變隔圈厚度可調整徑、軸向游隙 角接觸球軸承 分離型（磁電機）角接觸球軸承 1.能承受一定的單向軸向負荷 2.能限制一個方向的軸向位移 可分別安裝內、外圈 角接觸球軸承 1.能承受單向軸向負荷，軸向負荷能力隨接觸角的增大而增大 2.能限制一個方向的軸向位移 內圈角接觸球軸承 高速性好 4.4 滾動軸承的使用壽命 本設計使用的軸承是深溝球軸承，作為這個滾輪轉動的傳動機構，必須要對這些軸承進行壽命校核。下面是深溝球軸承的壽命計算 （1）已知條件 轉動軸的轉矩，滾輪直徑，法向壓力角是標準值，，轉動軸導程角。 （2）受力計算 （4.2） （4.3） （4.4） 將已知條件代入到4.2、4.3、4.4中計算得： （3）計算深溝球軸承的當量動載荷 ，經查表10后，取。 而，，則取徑向動載荷系數(shù)，軸向動載荷系數(shù)。因此，當量動載荷為 （4.5） 將數(shù)值代入式4.5中得 （4）計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； —軸承的轉速（單位為）； —當量動載荷； —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 調心球軸承 10000 — — 1 (Y1) 0.65 (Y2) 調心滾子軸承 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 結束語 這個設計主要是根據(jù)我國轎車清洗行業(yè)的主要問題和改進方向，以及對環(huán)境保護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，結合上面這些要求來設計的一種既滿足汽車清洗速度快、效率高的要求，又能節(jié)約水資源且減少機器成本的轎車自動清潔裝置，本設計考慮了生產成本和實際生產等情況，主要解決了以下幾個方面的問題： 首先因為對汽車清洗功能較高的要求，對轎車自動清潔裝置在清洗時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結構設計,完善了轎車自動清潔裝置系統(tǒng)的專業(yè)性、實惠性和可靠性的要求。 其次完成了汽車清洗過程中，洗車步驟的設計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)做了有效的設計和參數(shù)的計算。 最后完成了轎車自動清潔裝置的水循環(huán)再利用系統(tǒng)的結構設計，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，幾個月已經過去了，畢業(yè)設計也已經接近了尾聲。這也意味著四年的大學生活也即將畫上一個圓滿的句號，畢業(yè)設計作為考驗一個大學生四年中學習能力的一個科目，也是每一個大學生都要接受的考核。經過幾個月的不懈努力，我的畢業(yè)設計也終于接近了尾聲，此刻終于有了一種如負釋重的感覺。 首先，在這里我要感謝我們的指導老師老師。在做設計的過程中，剛開始我是一點也找不到頭緒、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，向老師詳細的反應了我的現(xiàn)狀，老師詳細的解答了我的各種問題并給了細心的指導，告訴我該怎么做，指導我該查哪些指導資料，指導我該做什么。之后，在老師悉心的指導下，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計的相關資料，去網上查找相關的轎車自動清潔裝置的相關知識，另外向已經畢業(yè)的參加過畢業(yè)設計的學長學姐們求取經驗，經過這幾個月的不懈努力終于將轎車自動清潔裝置這一份畢業(yè)設計完成。 其次，我還要感謝這四年的生活中，悉心教導過我的所有老師們，是他們的無私奉獻和熱情的幫助，才能讓我順利完成學業(yè)，學到許多知識。同時更要感謝專業(yè)課的老師，是他們教導的各種機械專業(yè)的知識才能讓我此次的畢業(yè)設計能夠順利的完成。 最后，我要向在我這次轎車自動清潔裝置這一份畢業(yè)設計過程中所有幫助過我的老師、朋友和同學表示衷心的感謝和良好的祝愿。  參 考 文 獻 [1] 王玥奇. 龍門式全自動汽車清洗機外形設計[J]. 科技市場經濟， 2016（9）： 14～17. 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