公園湖泊水面垃圾清掃船設(shè)計說明書,公園,湖泊,水面,垃圾,清掃,設(shè)計,說明書 公園湖泊水面垃圾清掃船設(shè)計指導(dǎo)老師：XXX報告人：XXXPart 1 選題背景Part 2 設(shè)備的現(xiàn)狀及特點分析Part 3 垃圾打撈船的總體設(shè)計Part 4 總結(jié)目錄目錄ContentContent1選題背景選題背景Part One 選題背景隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公共設(shè)施及旅游區(qū)的建設(shè)力度不斷大，小區(qū)、廣場的公共設(shè)施的建設(shè)力度也在不斷地增大。由于陸地上的垃圾隨風(fēng)飄散，或者由于公民、游客的素質(zhì)問題，在大的廣場、公園、風(fēng)景區(qū)的水面上中隨時可以見到飄浮的白色垃圾?，F(xiàn)在在一些湖泊以及河流里到處可以見到垃圾漂浮在水面上，其中包括：樹枝，塑料袋，塑料瓶以及一些動物尸體等等這對于市容和人們用水兩方面帶來了重大的影響。我們的生活越來越科技化，在我們生活中隨處可見高科技，比如說手機(jī)，電腦，路面的清掃垃圾的車，一些餐館里送餐機(jī)器人。以前路面清掃都是環(huán)衛(wèi)工人的活，路面本來就是難以清掃并且車流量較大的場所，給環(huán)衛(wèi)工人帶來了許多不便，工作量極大，工作效率低下，對長期在路面上工作的環(huán)衛(wèi)工來說，路面上的灰塵也會給他們帶來許多疾病。由此，現(xiàn)在的人們用路面清掃垃圾車來取代環(huán)衛(wèi)工。這樣就可以縮短工作時間，提高工作效率。所以，當(dāng)我看到下面圖片的場景時，如下圖2設(shè)備的現(xiàn)狀及特點分析設(shè)備的現(xiàn)狀及特點分析Part Two設(shè)備的現(xiàn)狀及特點分析水面垃圾清掃船有著較為成熟的技術(shù)、結(jié)構(gòu)簡單并且操作方法很巧妙，另外還可以自動地把船體所到達(dá)之處的水面漂浮垃圾物和一半漂浮在水面的這種垃圾通過垃圾收集裝置和傳輸裝置打撈到船上，整個打撈過程全是自動的，有著較好的安全性能，相對于人工打撈，效率顯著提高，水面越大、風(fēng)浪越大效果越顯著。水面垃圾清掃船有著較為成熟的技術(shù)、結(jié)構(gòu)簡單并且操作方法很巧妙，另外還可以自動地把船體所到達(dá)之處的水面漂浮垃圾物和一半漂浮在水面的這種垃圾通過垃圾收集裝置和傳輸裝置打撈到船上，整個打撈過程全是自動的，有著較好的安全性能，相對于人工打撈，效率顯著提高，水面越大、風(fēng)浪越大效果越顯著。Part Two設(shè)備的現(xiàn)狀及特點分析 以上設(shè)計的動力方式不太環(huán)保，在燃油這方面會帶來環(huán)境污染。所謂的人類的特點就這樣顯現(xiàn)出來了，智能化可以將機(jī)械運用的如此巧妙與完美。下圖為：全自動太陽能水面垃圾清掃船。該船只主要又太陽光儲存，然后將能量儲存在太陽能電池板里，能量就是從太陽能電池板里來的，有自動導(dǎo)航系統(tǒng)，可以在水面上自行尋找垃圾并收集，垃圾倉收集滿了，也可以自動回到指定地點排放垃圾，并再次出去尋找、收集垃圾。3垃圾打撈船的總體設(shè)計垃圾打撈船的總體設(shè)計Part Three垃圾打撈船的總體設(shè)計本水面垃圾自動打撈船總體設(shè)計思路如下：船體前方需要有垃圾收集聚攏裝置，然后在聚攏處設(shè)置垃圾傳送裝置，將垃圾運送至船體內(nèi)垃圾儲存位置；船體需要兩處動力源，動力源一提供船體運行驅(qū)動力，選用電動驅(qū)動馬達(dá)，動力源二提供垃圾收集以及運送動力，選用普通電機(jī)；船體的能量儲存，采用蓄電池和太陽能電池板；船體運行控制，采用人工船上操控和岸邊無線遙控兩種方式。Part Three垃圾打撈船的總體設(shè)計1.船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計從一開始我們就選擇雙船體結(jié)構(gòu)，雙船體船穩(wěn)定性比較高，另外一點就是空間大便于存放一些工具。首先在軀體上需要安裝收集裝置、槳、打撈裝置等機(jī)構(gòu)；其次要隔絕外部水的環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境，起到隔離的作用，另外還要考慮船體的重心設(shè)計，為減小船的阻力，船體采用左右對稱布置的結(jié)構(gòu)。兩船體之間用桿件焊接起來。右圖是船體的三維模型圖：Part Three垃圾打撈船的總體設(shè)計2.船體的材料及尺寸設(shè)計 船體采用厚度為15mm的Q235鋼板折彎和焊接而成，總體尺寸：長4020mm，寬2200mm，高800mm。其具體各零部件及總體結(jié)構(gòu)見附件圖紙。由于考慮到很多因素，比如材料的價格、防腐蝕性能、防銹性能和焊接性，Q235鋼板用于船舶的材料是一個不錯的選擇。但是在防腐蝕性上可能沒有不銹鋼好，但是在價格上Q235還是占著強(qiáng)大的優(yōu)勢，并且對于造船行業(yè)來說Q235鋼板材料的應(yīng)用還是非常廣泛的。Part Three垃圾打撈船的總體設(shè)計3.船的部分模型圖整個垃圾船傳動裝置主要由垃圾收集裝置、垃圾傳送裝置組成。首先是由電動機(jī)與蝸輪蝸桿減速器通過聯(lián)軸器連接，然后蝸桿軸分為兩個支路，并且都是帶傳動連接，一路通向垃圾傳送裝置，主要通過帶傳動和鏈傳動實現(xiàn)的。另一路是通向垃圾收集裝置，先由帶傳動轉(zhuǎn)換為鏈傳動，鏈軸上帶動兩對錐齒輪，錐齒輪主要是用于換向作用。4總結(jié)總結(jié)Part Four 總結(jié)為期四個多月的水面垃圾清掃船的畢業(yè)設(shè)計是我受益匪淺，這個不僅對我的學(xué)習(xí)能力是一種考驗，也是對我的實踐能力的一種挑戰(zhàn)。此次課題的設(shè)計，讓我學(xué)到了很多東西。一方面，對曾經(jīng)所學(xué)過的知識有了進(jìn)一步的鞏固，并且在一些機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，必須要去參考一些資料，從中這就是一種無形的收獲。另一方面，在畫圖這一塊，對大一所學(xué)的CAD重新復(fù)習(xí)了一遍，而且也在其中學(xué)到了很多新知識，因為有的要接觸SolidWorks軟件，這些軟件是現(xiàn)在從事機(jī)械方面應(yīng)用很廣泛的。在不斷地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中，讓我深深地體會到了做任何一件事的艱辛與快樂，總之，這個過程是充實的。請老師批評指正！ 公園湖泊水面垃圾清掃船設(shè)計 摘 要 在當(dāng)今日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染的形勢下，為了解決一般水面垃圾的打撈問題，設(shè)計了一種水面垃圾自動打撈船。 為減小船的阻力，船體采用左右雙體結(jié)構(gòu)，船以蓄電池和太陽能電池供電，分別驅(qū)動直流電動機(jī)和馬達(dá)，馬達(dá)驅(qū)動船的前進(jìn)與轉(zhuǎn)向，電動機(jī)通過減速器的減速后，分別通過帶傳動驅(qū)動打撈傳送鏈和過渡鏈輪，打撈傳送鏈把垃圾從水面運到垃圾儲存?zhèn)}，如果垃圾儲存?zhèn)}裝滿了后，可以用人工將其倒入船體中，而過渡鏈輪通過鏈傳動驅(qū)動錐齒輪的主動軸，動力通過錐齒輪減速器驅(qū)動收集裝置。從而完成垃圾的打撈，它的主要特點是能用左右收集輪雙向伸縮回轉(zhuǎn)，將垃圾集中到雙船體的中間，運送機(jī)構(gòu)再將垃圾從水面運到雙船體的垃圾儲存?zhèn)}，垃圾儲存?zhèn)}將垃圾中的水排出，減少了垃圾的體積與重量，水面垃圾清理船結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，運行機(jī)動靈活，操作簡單可靠，使用范圍廣，制作成本低，有著良好的應(yīng)用前景和推廣價值。 裝置通過制作裝配調(diào)試，完全能夠順利的完成水面垃圾自打撈作業(yè)。 關(guān)鍵詞：船體;收集裝置;打撈裝置 Abstract Nowadays, the situation that is the pollution of environment is very serious in our daily life. In order to solve the general problem of water waste salvage, I design a surface automatically refuse salvage ship In order to reduce the resistance of ship, the boat used catamaran around the structure，the Ship’s power is supplied by the battery, and motor-driven and DC motor respectively，Ship is shifted forward is driven by the motor，after the speed reduce of Motor，We drive salvage transmission sprocket chain and the transition through the belt’s driven. Refuse to salvage transmission chain from the surface of the water storage position to refuse, if the storage warehouse filled with junk, they can be manually poured into the hull, and the transition through the chain drive sprocket drive bevel gear shaft of the initiative, power through the bevel gear reducer driven collection device. Refuse to complete the salvage, and its main characteristic is that the collection can be about turning round a two-way flexibility, the litter into the middle of double-hull, transporting bodies from the water and then refuse to double-hull storage warehouse refuse，Refuse storage warehouse in the litter from the water, reducing waste volume and weight, surface ship structural design of refuse removal reasonable, flexible operation, simple and reliable operation, the use of a wide range of production costs low, has good prospects and promotion of the value of applications . Device could completed the salvage operation of surface litler while it Device through the production of the assembly debugging Key words: Hull, The device of collection, The device of Salvage 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 選題背景和意義 1 1.2水面垃圾清掃船的現(xiàn)狀及特點分析 3 1.3本課題的主要研究內(nèi)容 5 第2章 垃圾打撈船的總體設(shè)計 6 2.1 船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 2.2船體的材料及尺寸設(shè)計 8 第3章 關(guān)鍵零部件選擇 10 3.1蓄電池的選擇 10 3.2 太陽能電池的選擇 11 3.3液壓裝置的選擇 11 第4章 傳動部分設(shè)計與計算 13 4.1蝸桿減速器的設(shè)計 13 4.1.1參數(shù)選擇： 13 4.1.2傳動裝置總體設(shè)計： 13 4.1.3箱體的結(jié)構(gòu)形式和材料 14 4.2鏈傳動的設(shè)計 14 4.3軸的設(shè)計 15 第5章 執(zhí)行部件的設(shè)計 17 5.1收集裝置的設(shè)計 17 5.2打撈裝置的設(shè)計 18 總 結(jié) 19 參考文獻(xiàn) 20 致 謝 21 III 第1章 緒論 1.1 選題背景和意義 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公共設(shè)施及旅游區(qū)的建設(shè)力度不斷大，小區(qū)、廣場的公共設(shè)施的建設(shè)力度也在不斷地增大。由于陸地上的垃圾隨風(fēng)飄散，或者由于公民、游客的素質(zhì)問題，在大的廣場、公園、風(fēng)景區(qū)的水面上中隨時可以見到飄浮的白色垃圾?，F(xiàn)在在一些湖泊以及河流里到處可以見到垃圾漂浮在水面上，其中包括：樹枝，塑料袋，塑料瓶以及一些動物尸體等等……這對于市容和人們用水兩方面帶來了重大的影響。我們的生活越來越科技化，在我們生活中隨處可見高科技，比如說手機(jī)，電腦，路面的清掃垃圾的車，一些餐館里送餐機(jī)器人。以前路面清掃都是環(huán)衛(wèi)工人的活，路面本來就是難以清掃并且車流量較大的場所，給環(huán)衛(wèi)工人帶來了許多不便，工作量極大，工作效率低下，對長期在路面上工作的環(huán)衛(wèi)工來說，路面上的灰塵也會給他們帶來許多疾病。由此，現(xiàn)在的人們用路面清掃垃圾車來取代環(huán)衛(wèi)工。這樣就可以縮短工作時間，提高工作效率。所以，當(dāng)我看到下面圖片的場景時，如圖1-1： 圖1-1：水面漂浮物 一股酸流涌上我的心頭，因為我在想這要是人工來清理需要多大強(qiáng)度的勞動力，而且在水里清理起來很不方便。又由于這些垃圾比較分散，打撈難度比較大。用竹竿打撈范圍太小，開小船進(jìn)去又費時費力。由于這一問題的出現(xiàn)，經(jīng)分析后為了解決這個問題，水面垃圾清掃船就由此而誕生了。 現(xiàn)在，就為我們提供水資源的長江來說吧，中國民族的母親河的環(huán)境污染已經(jīng)愈來愈嚴(yán)重，經(jīng)統(tǒng)計，近年來長江干流一般每年的漂浮物的量大約為10-20萬立方米，長江的水面環(huán)境以及水質(zhì)受到污染外，而且也大大影響了三峽一代秀麗的景色。尤其是在小三峽那一段，這些水面漂浮物嚴(yán)重威脅到了船舶運行的安全性，因為那里的垃圾簡直是讓人慘不忍睹。大片大片的垃圾漂浮在水面上，覆蓋了整個河道，連船都無發(fā)前進(jìn)。雖然這些垃圾中有很多死枝枯葉，但是盡管是除去這類顏色的垃圾外，其它顏色的垃圾也是讓人害怕至極。白色部分就是漂浮在江上的泡沫塑料，還可清晰的看到綠色紅色的塑料包裝。據(jù)了解，自從今年九月份開始，由于睡眠垃圾漂浮物較多，葛洲壩上的船舶數(shù)十次運行程序遭到中斷，使游客們的生命安全以及財產(chǎn)將會受到嚴(yán)重威脅，另外，對于船舶的生命也會受到攻擊。據(jù)悉 在長江三峽庫區(qū)，每天清理的漂浮物的重量大約能達(dá)到100噸，如果把清理水面垃圾漂浮物?這份工作做得很出色的話，那么，咱們母親河的水質(zhì)、航道暢通情況以及河壩的安全程度都會得到改善。 該船主要適用于河流 湖泊 等水面垃圾的清理收集，可有效的改善水域的環(huán)境問題和水質(zhì)以及周圍景色，對于創(chuàng)造一個綠色的生活環(huán)境起著重中之重的作用，水面垃圾清理船的推廣和使用，可實現(xiàn)水面垃圾清理的機(jī)械化與自動化，極大的提高水面垃圾清理效率和作業(yè)質(zhì)量，同時又起到對水面環(huán)境的維護(hù)保障功能。與人們站在船舶上用竹竿這種打撈方式進(jìn)行對比，這種水面垃圾清掃船明顯在工作效率上比人工作業(yè)方式得到了極大的提高。垃圾清掃船的誕生對于環(huán)境污染的改善有著積極有力的作用。 2 1.2水面垃圾清掃船的現(xiàn)狀及特點分析 水面垃圾清掃船有著較為成熟的技術(shù)、結(jié)構(gòu)簡單并且操作方法很巧妙，另外還可以自動地把船體所到達(dá)之處的水面漂浮垃圾物和一半漂浮在水面的這種垃圾通過垃圾收集裝置和傳輸裝置打撈到船上，整個打撈過程全是自動的，有著較好的安全性能，相對于人工打撈，效率顯著提高，水面越大、風(fēng)浪越大效果越顯著。 現(xiàn)在河面以及湖泊里漂浮的垃圾不僅是白色垃圾，而且也有樹枝、一些動物尸體、農(nóng)作物秸稈、像海藻一類的水生植物等等。經(jīng)過從水面打撈以后，回收到船體上的垃圾存儲箱里，最后直接轉(zhuǎn)入垃圾站進(jìn)行處理。 在2010年的時候，千島湖引進(jìn)大型垃圾清掃船，該船總長40.8米，型寬9米，型深2.5米，設(shè)有液壓抓斗、多功能傳送帶、大轉(zhuǎn)盤、起重機(jī)等清掃裝備，能單船獨立完成漂浮物打撈、裝載、運輸、卸出等四大功能，將大大提高千島湖在高水位時垃圾高峰期的清撈效率。因此，自動機(jī)械化清理水面的垃圾已成為當(dāng)今保護(hù)水環(huán)境的必要措施。 目前，清掃船在我國發(fā)展的進(jìn)程：從一開始的全人工垃圾清掃方式，不管是在船只前進(jìn)還是在打撈方面，都需要人一步一步去做，這種方式不僅要有強(qiáng)大的勞動力，而且做起來效率很低。然后在這基礎(chǔ)上做了些改進(jìn)，主要是將前進(jìn)的動力改為柴油機(jī)，讓柴油機(jī)提供船只前進(jìn)的動力。隨著科技的發(fā)展，機(jī)械代替了人工，所以在清掃船的設(shè)計上也越來越先進(jìn)。 圖1-2：燃油機(jī)清掃船 但是由于上圖的動力方式不太環(huán)保，在燃油這方面會帶來環(huán)境污染。所謂的人類的特點就這樣顯現(xiàn)出來了，智能化可以將機(jī)械運用的如此巧妙與完美。下圖為：全自動太陽能水面垃圾清掃船。 圖1-3：全自動太陽能水面垃圾清掃船 該船只主要又太陽光儲存，然后將能量儲存在太陽能電池板里，能量就是從太陽能電池板里來的，有自動導(dǎo)航系統(tǒng)，可以在水面上自行尋找垃圾并收集，垃圾倉收集滿了，也可以自動回到指定地點排放垃圾，并再次出去尋找、收集垃圾。 1.3本課題的主要研究內(nèi)容 在湖面水面垃圾清掃船這一課題中，我們主要研究怎樣將垃圾匯集到一個地方，要什么裝置可以實現(xiàn)這一目的，這就是我們所講的垃圾收集裝置。其次，垃圾收集好，可以用什么傳送裝置將垃圾傳輸至垃圾箱中，這一過程就是垃圾傳輸裝置。最后，垃圾經(jīng)過傳輸裝置運送到垃圾箱里，這就是垃圾存儲裝置。并且，水面的一些垃圾主要是稻草、爛蔬菜、飲料盒、軟包裝、塑料泡沫等。所以在我們的收集裝置中，可以利用濾網(wǎng)形式的網(wǎng)格狀的垃圾箱。 本課題最主要的目的和意義還是在于對相關(guān)水域的環(huán)境的治理和維護(hù)，水面環(huán)境的改善對于水質(zhì)，乃至人類生存環(huán)境都有重大意義。希望本課題的推廣與研究，能在有效的改善水面環(huán)境的過程中發(fā)揮作用，共同維護(hù)我們，美麗的地球。 16 第2章 垃圾打撈船的總體設(shè)計 水面垃圾清掃船主要是針對的是一些湖泊以及風(fēng)景區(qū)的河道等……漂浮在水面上的垃圾主要是爛蔬菜，飲料盒，塑料袋，塑料泡沫，瓜皮，動物尸體等。由于在河道里一般過往船只都會行駛在河道中央，從而形成的浪涌和潮水會將水面中漂浮的垃圾集中在河道的岸邊兩側(cè)或者是湖邊和死角處，而河道和湖泊的中央幾乎沒有垃圾。所以我們在設(shè)計清掃垃圾船的時候，船只體積不宜過大，我們需要將船只的尺寸設(shè)計的小一點。這樣的話，對于操作上來說，會更顯現(xiàn)出操作靈活，而且工作效率也會大大提高。 根據(jù)以上的要求來看，并且查看了國內(nèi)外水面垃圾清掃船的資料，經(jīng)過對不同類型的垃圾清掃船的結(jié)構(gòu)和垃圾裝置方案進(jìn)行分析和比較，最終我們選取雙體船型方案。 一艘垃圾清掃船主要由船體，動力裝置，垃圾收集裝置，垃圾傳輸裝置以及垃圾箱存儲裝置等幾個部分組成的。該船的設(shè)計方案主要是由船只前面的兩個葉輪將垃圾吸進(jìn)傳送帶上，由鏈傳動帶動的傳送帶裝置將垃圾傳輸至垃圾存儲箱里。等存儲箱垃圾收集滿以后，船只會向岸邊?？浚缓笥砂哆叺牡跹b裝置將垃圾箱吊運到汽車上倒掉。 本水面垃圾自動打撈船總體設(shè)計思路如下： 船體前方需要有垃圾收集聚攏裝置，然后在聚攏處設(shè)置垃圾傳送裝置，將垃圾運送至船體內(nèi)垃圾儲存位置； 船體需要兩處動力源，動力源一提供船體運行驅(qū)動力，選用電動驅(qū)動馬達(dá)，動力源二提供垃圾收集以及運送動力，選用普通電機(jī)； 船體的能量儲存，采用蓄電池和太陽能電池板； 船體運行控制，采用人工船上操控和岸邊無線遙控兩種方式。 2.1 船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 從一開始我們就選擇雙船體結(jié)構(gòu)，雙船體船穩(wěn)定性比較高，另外一點就是空間大便于存放一些工具。首先在軀體上需要安裝收集裝置、槳、打撈裝置等機(jī)構(gòu)；其次要隔絕外部水的環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境，起到隔離的作用，另外還要考慮船體的重心設(shè)計，為減小船的阻力，船體采用左右對稱布置的結(jié)構(gòu)。兩船體之間用桿件焊接起來。圖2-1是船體的三維模型圖： 圖2-1：船體的三維模型 由三維圖的船體總結(jié)構(gòu)圖得到二維平面圖如圖2-2和圖2-3： 圖2-2：船體俯視圖 圖2-3：船體主視圖 前方有4個支撐桿，1個凸臺，1對對稱安置放軸承的支架，船尾有對稱安置的4個支架，另外，船前進(jìn)方向的右邊船艙還有1個用于按放電動機(jī)的凸臺，和一個用于放置減速器的凸臺。 船體前面的4個伸縮桿一是為了放置左右兩個用于動力換向的錐齒輪減速器，二是在上下兩桿之間可以放置收集輪。 船前進(jìn)方向的船體右邊的那個凸臺是為了放置用于支撐把帶傳動換成鏈傳動的軸的支座。 船體中間的1對對稱安置的支架，主要用于支撐打撈裝置的滑動軸承。 船體后邊的4個支架主要用于支撐安放馬達(dá)的壓板的用途。 船前進(jìn)方向船體的右船艙的2個凸臺用于支撐和定位電動機(jī)和減速器的作用。他們的高度差分別參考電動機(jī)軸和減速器軸的高度差。 2.2船體的材料及尺寸設(shè)計 船體采用厚度為15mm的Q235鋼板折彎和焊接而成，總體尺寸：長4020mm，寬2200mm，高800mm。其具體各零部件及總體結(jié)構(gòu)見附件圖紙。由于考慮到很多因素，比如材料的價格、防腐蝕性能、防銹性能和焊接性，Q235鋼板用于船舶的材料是一個不錯的選擇。但是在防腐蝕性上可能沒有不銹鋼好，但是在價格上Q235還是占著強(qiáng)大的優(yōu)勢，并且對于造船行業(yè)來說Q235鋼板材料的應(yīng)用還是非常廣泛的。 2.3 船的部分模型圖 圖2-4：垃圾傳輸裝置 圖2-5：傳動裝置 整個垃圾船傳動裝置主要由垃圾收集裝置、垃圾傳送裝置組成。 首先是由電動機(jī)與蝸輪蝸桿減速器通過聯(lián)軸器連接，然后蝸桿軸分為兩個支路，并且都是帶傳動連接，一路通向垃圾傳送裝置，主要通過帶傳動和鏈傳動實現(xiàn)的。另一路是通向垃圾收集裝置，先由帶傳動轉(zhuǎn)換為鏈傳動，鏈軸上帶動兩對錐齒輪，錐齒輪主要是用于換向作用。 第3章 關(guān)鍵零部件選擇 3.1蓄電池的選擇 在選擇蓄電池時需要考慮到包括日平均負(fù)載需求量、獨立運行天數(shù)、最大放電深度、安裝地環(huán)境溫度等在內(nèi)的多種因素。在日常生活中，我們所用到的電動車和我們所看到的一些電動玩具，這些動力來源最大程度還是以蓄電池為中心，我們常見的蓄電池，按照種類劃分可以分為以下幾種：鋰離子蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鉛酸蓄電池等。 鉛酸蓄電池是很久以來我們一直使用的一種電池并且使用頻率也非常高，同時也是當(dāng)今時代在很多領(lǐng)域都能應(yīng)用上的一種電池。它具有很高的可靠性、使用壽命長、原材料很容易獲取、同時價格也非常便宜。它也存在很大的缺點，比能量較低，質(zhì)量和體積太大，此外鉛酸蓄電池屬于強(qiáng)酸型電池，污染嚴(yán)重。 鎳氫蓄電池的酸堿性主要偏向于堿性，這種電池的使用壽命比較長而且可以循環(huán)使用，除此之外，沒有記憶效應(yīng)，但是價格相對于其它電池來說，此電池價格較高。如果只看當(dāng)前，這個電池不適于，因為購買成本較高。但是，從長遠(yuǎn)來看，是個非常適用性很強(qiáng)的電池，因為他有著不一般的能量而且在使用壽命上體現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。 鋰離子電池是一種新型可充電電池，它的優(yōu)點有高電壓、高能量密度，并且物理性能和電化學(xué)性能非常好，應(yīng)用前景非常廣泛。其最突出的特點是：體積小、重量輕、儲電量大、無環(huán)境污染、無記憶效應(yīng)。相同體積重量的鋰電池的蓄電能力分別達(dá)到鎳氫電池和鎳鎘電池的1.6倍和4倍。目前，已開發(fā)的鋰電池電量只有其理論電量的20%至30%，所以鋰電池發(fā)展空間十分廣闊。同時它對環(huán)境沒有任何污染，稱得上是真正意義上的綠色環(huán)保電池。 除鉛酸蓄電池之外，鎳鎘電池也是應(yīng)用最廣泛的一種蓄電池，它的優(yōu)點有可快速充電，并且循環(huán)使用壽命較長，可達(dá)到2000多次充放電，是鉛酸電池的兩倍多。它的缺點是有“記憶效應(yīng)”，使用一段時間后，如果充放電不良則很容易導(dǎo)致電池可用容量減小。另外鎘有毒，對廢舊電池需要回收處理，以免污染環(huán)境。 綜上所述，鉛酸電池除了以上優(yōu)點外，還在于它的技術(shù)比較成熟、價格比較便宜。目前不僅電動自行車在使用鉛酸蓄電池，各種特種車輛和電動船也都使用鉛酸電池作為其動力源。查相關(guān)手冊選擇蓄電池的型號為GB/T10076-1988型號:12-QA-200 。 參數(shù)如下： 電壓：12V 額定容量：200AH 尺寸：511*270*237 3.2 太陽能電池的選擇 本設(shè)計在小船的上方裝有太陽能電板，與蓄電池相連，在光線充足時，太陽能電板可以給蓄電池充電，以延長垃圾清理船的續(xù)航能力。 太陽能電池的內(nèi)在含義就是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它可以通過兩種方式1，光電效應(yīng)或,2，光化學(xué)效把光能轉(zhuǎn)化成電能。其中，現(xiàn)在最流行的太陽能電池還是主要以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池，而處于起步階段的太陽能電池主要是以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽能電池。 依據(jù)太陽能使用材料的差別，太陽能的材料主要還可分為以下幾種： 硅、有機(jī)、多元化合物薄膜、塑料、聚合物多層修飾電極型、納米晶。 目前，硅太陽能電池是在其中發(fā)展最成熟的一種太陽能電池，并且實際應(yīng)用也最為廣泛。而硅太陽能電池按照硅晶體種類又可分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。其中單晶硅太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率最高，其相關(guān)生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)也最為成熟。所以本設(shè)計選用單晶硅太陽能電池板。 3.3液壓裝置的選擇 由于垃圾箱的容積較小，一旦當(dāng)垃圾箱的垃圾積滿時，這時候就要往返回岸邊。這樣既消耗時間又影響作業(yè)效率。為了解決這一問題，可以在垃圾箱下，安裝一個液壓裝置，并且在船前行方向的垃圾箱的左邊可以安裝一個鉸鏈，這樣就可以實現(xiàn)功能了。其工作原理與貨車卸貨的原理一樣，當(dāng)液壓裝置啟動時，可以將垃圾箱頂起來，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定高度的時候，通過鉸鏈可以將垃圾翻轉(zhuǎn)到左邊船體的大垃圾箱里。液壓裝置的主要特點有：1.與電動機(jī)相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生更大的動力。2.液壓裝置很容易實現(xiàn)自動化，可以通過電氣，PLC 等控制。在本次設(shè)計的課題中，垃圾箱里主要就是：塑料泡沫，白色垃圾，枯枝等，但這些垃圾在一起重量并不是很重，所以我們在選擇液壓裝置時并不需要多大的液壓裝置。所以，在這里我們選用的液壓缸是軸向柱塞泵。如圖3-2所示： 圖3-2：軸向柱塞泵 圖3-3：垃圾箱與液壓裝置 圖3-3主要是垃圾箱與液壓裝置的模擬圖，其工作原理與汽車自動卸貨的原理近似，具有斜度的一邊是與左邊船體用鉸鏈相連接，這樣便于垃圾滿了往左邊船體傾倒。而且，液壓裝置的啟動關(guān)閉主要由PLC控制系統(tǒng)控制(這里就不做詳細(xì)說明了)，并且引用的開關(guān)連接到船舶推進(jìn)器上。這樣，便于控制。 第4章 傳動部分設(shè)計與計算 4.1蝸桿減速器的設(shè)計 4.1.1參數(shù)選擇： 根據(jù)這個傳動裝置的實際情況，特選定如下的初選參數(shù)。 總傳動比：I=35 Z1=1 Z2=35 鏈輪（傳送帶）直徑:D1=240mm D2=120mm 傳送鏈有效拉力：F=3KN 傳送鏈速度：V1=0.5m/s 鏈輪的速度：V2=1 m/s 工作環(huán)境：有粉塵 常溫連續(xù)工作. 圖4.1 減速器的傳動系統(tǒng)圖 4.1.2傳動裝置總體設(shè)計： 根據(jù)要求設(shè)計單級蝸桿減速器，本設(shè)計中的整個傳動路線主要是由電機(jī)到減速器中間通過聯(lián)軸器連接，然后減速器中的輸出軸連接兩個帶傳動。根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計要求可知，該蝸桿的圓周速度V≤4—5m/s，所以該蝸桿減速器采用蝸桿下置式見,采用此布置結(jié)構(gòu)，由于蝸桿在蝸輪的下邊，嚙合處的冷卻和潤滑均較好。蝸輪及蝸輪軸利用平鍵作軸向固定。蝸桿及蝸輪軸均采用圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷的復(fù)合作用，為防止軸外伸段箱內(nèi)潤滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入箱內(nèi)，在軸承蓋中裝有密封元件。 4.1.3箱體的結(jié)構(gòu)形式和材料 箱體采用鑄造工藝，材料選用HT200。因其屬于中型鑄件，鑄件最小壁厚8～10mm，取δ=15mm 4.2鏈傳動的設(shè)計 原始參數(shù)P=0.5 kw,由于過渡軸的轉(zhuǎn)速為26.5r/min,,傳動比為1, 設(shè)計參數(shù)如下； 1. 傳動比I=1 2. 主動輪齒數(shù)Z1=20 從帶輪齒數(shù)Z2=20， 3. 中心距L=1245mm 4.鏈節(jié)數(shù)Lp=++()=80+20=100 5.單排鏈額定功率P0===2.86kw 查表 取=1 假定鏈工作點在圖5-22所示曲線頂點 查表 取===1.05 查表 取==1 選用單排鏈，查表5-20，取KP=1 根據(jù)=2.86KW， =28.6r\min叢圖5-21查出鏈號為24A，查表,鏈節(jié)距P=38.1 6. 中心距 a=a0+,中心距可調(diào)a=1245mm 7.演算鏈速 V==0.72m/s 查表，當(dāng)V帶在0.6-3m/s時，齒數(shù)Z1=17.取Z1=20 與假設(shè)相符，故取Z1=20合格 8，選擇潤滑方式 根據(jù)P=38.1 V=0.72m\s 采用潤滑脂潤滑 9，工作拉力F===4166.6N 10作用在軸上的拉力 FQ=（1.2-1.3）F=1.34166.6=5146N 11.鏈條節(jié)距為38.1mm,A系列，單排150節(jié)滾子鏈 中心距為 L=1245mm 鏈條標(biāo)記為24A-1150GB\T1243.1-1983 4.3軸的設(shè)計 圖4-11 打撈裝置軸 原始條件 輸出軸的功率P=0.25KW n=28.6r/min 1.選擇軸的材料 該軸無特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼，查表知，6b=640mpa. 2.求輸出軸的功率P2 , n 及扭矩T,若取機(jī)械效率V=0.97 則 =P＝＝0.235kw n＝28.6r\min T＝T2= 9550 = 9550× = 83.5N.m 3初步估算最小軸徑 先初步估算軸的最小直徑，當(dāng)選取軸的材料為45鋼時，取c=110，于是得 =110×3=40.05mm 如圖4-12，所示最小軸經(jīng)為50。 其他軸的直徑可以根據(jù)使用要求選取 總體尺寸如總裝配圖 圖4.12 鏈輪軸的三維圖 第5章 執(zhí)行部件的設(shè)計 5.1收集裝置的設(shè)計 收集裝置在整個設(shè)計中起著相當(dāng)重要的作用，它把垃圾從水面?zhèn)魉偷酱驌茩C(jī)構(gòu)上。下面說明它的工作原理。 根據(jù)船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ,而且為了提高收集效率,把收集裝置設(shè)計成收集輪的形式,如總裝配圖所示,左右兩個收集輪均垂直于水面，左邊收集輪的軸通過錐齒輪的換向，變?yōu)轫槙r針方向，而右邊的收集輪的軸也通過錐齒輪的換向，變?yōu)槟鏁r針方向。而這樣通過左右兩個收集輪的相向運轉(zhuǎn)。再將收集輪安裝在船體前面的桿件上，這樣就可以完成垃圾從水面?zhèn)魉偷酱驌蒲b置的作業(yè)。 它的尺寸如零件圖1 過濾板所示,把過濾網(wǎng)板設(shè)計成左右對稱分布(12.)結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)大收集面積,從而提高效率. 圖5.1 收集輪的模型圖 收集裝置軸速度計算： （1） 過渡鏈輪(主動輪)的轉(zhuǎn)速=57.2 r/min （2） 求過渡鏈輪到收集裝置軸的傳動比I=1=1.5 （3） 可求得收集裝置軸的轉(zhuǎn)速為==57.2=85.8 r/min 5.2打撈裝置的設(shè)計 打撈裝置在整個設(shè)計中起著不可替代的作用。在這個船體中，我們將它設(shè)計成兩個鏈輪用特制銷軸聯(lián)接的結(jié)構(gòu),如圖所示,。它的尺寸及結(jié)構(gòu)如圖二所示，下面說明一下它的工作原理。 首先我們要根據(jù)船體的構(gòu)造原理，把打撈裝置放置在兩船體的中間，此時，我們要設(shè)計成傳送鏈輪的形式，再設(shè)計一個特制銷軸的結(jié)構(gòu)，將兩個鏈輪連接起來，這樣就完成了打撈裝置的組合，為了能使打撈裝置能順利的把垃圾傳送到裝置上,可以在特制銷軸焊接上鉤子,可以把垃圾從水面鉤到傳送軸上,再傳送到垃圾儲存?zhèn)}.這樣就完成了打撈作業(yè) ，鏈條標(biāo)記為24A-1416GB\T1243.1-1983 圖5.2打撈裝置示意圖 總 結(jié) 為期四個多月的水面垃圾清掃船的畢業(yè)設(shè)計是我受益匪淺，這個不僅對我的學(xué)習(xí)能力是一種考驗，也是對我的實踐能力的一種挑戰(zhàn)。此次課題的設(shè)計，讓我學(xué)到了很多東西。一方面，對曾經(jīng)所學(xué)過的知識有了進(jìn)一步的鞏固，并且在一些機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，必須要去參考一些資料，從中這就是一種無形的收獲。另一方面，在畫圖這一塊，對大一所學(xué)的CAD重新復(fù)習(xí)了一遍，而且也在其中學(xué)到了很多新知識，因為有的要接觸SolidWorks軟件，這些軟件是現(xiàn)在從事機(jī)械方面應(yīng)用很廣泛的。在不斷地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中，讓我深深地體會到了做任何一件事的艱辛與快樂，總之，這個過程是充實的。 參考文獻(xiàn) [1]濮良貴，紀(jì)名剛主編．機(jī)械設(shè)計（第七版）．北京：高等教育出版社，2002． [2]陳秀寧，施高義主編． 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計．杭州：浙江大學(xué)出版社，1995． [3]吳宗澤，羅圣國主編．機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊．北京：高等教育出版社，1992． [4]濮良貴，紀(jì)名剛主編． 機(jī)械設(shè)計學(xué)習(xí)指南．北京：高等教育出版社，2002． 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