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目錄 摘要………………………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞……………………………………………………………………………1 1 前言……………………………………………………………………………1 2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀……………………………………………………………………2 3 設(shè)計(jì)方案的確定………………………………………………………………2 3.1 整機(jī)方案的確定………………………………………………………… 3 3.1.1 整機(jī)特點(diǎn)…………………………………………………………… 4 3.1.2 動(dòng)力選擇…………………………………………………………… 4 4 工作頭部分設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………… 5 4.1 道路柵欄清洗工作頭設(shè)計(jì)方案的確定………… … …… ………… 5 4.2 清洗滾筒設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 7 4.2.1 滾軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………… 8 4.2.2 毛刷的排列………………………………………………………… 10 4.2.3 毛刷的材質(zhì)……………………………………………………… 10 4.3 滾刷軸承型號(hào)的選擇計(jì)算…………………… ………… ………… 10 4.4 變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 11 4.4.1 齒輪軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 13 4.4.2 第二軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 14 4.4.3 軸的輕度校核……………………………………………………… 15 4.5 規(guī)避機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………… 15 4.5.1 承受變載荷的圓柱旋轉(zhuǎn)拉伸彈簧設(shè)計(jì)………………………… 16 4.6 洗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 17 4.6.1 高壓噴水管設(shè)計(jì)…………………………………………………… 17 5 吊臂的校核計(jì)算…………………………………………………………… 18 6 結(jié)束語……………………………………………………………………… 18 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 19 致謝…………………………………………………………………………… 20 附錄…………………………………………………………………………… 21 滾筒式城市道路柵欄清洗機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 生：鄭 奎 指導(dǎo)老師： 全臘珍 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128) 摘 要：本設(shè)計(jì)是通過液壓傳動(dòng)，電器控制來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的。開篇分析了城市柵欄清掃機(jī)的集中常見方案，通過比較選定方案。對(duì)清洗機(jī)工作部分進(jìn)行分析，并運(yùn)用動(dòng)力學(xué)，機(jī)械原理等有關(guān)知識(shí)對(duì)某些重要零件做了準(zhǔn)確的強(qiáng)度校核及設(shè)計(jì)整個(gè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)與零件各部分。其中對(duì)清洗系統(tǒng)、規(guī)避機(jī)構(gòu)等做了較詳細(xì)的分析，并做了較簡(jiǎn)單的校核。 關(guān)鍵詞：清洗滾筒；變速機(jī)構(gòu)；規(guī)避機(jī)構(gòu)；升降機(jī)構(gòu) Drum fence cleaning machine is designed for urban roads Student: Zheng Kui Instructor: Quan Lazhen (Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract：The design is to achieve movement through the hydraulic transmission, electrical control. Begins with analysis of the urban fence sweeper centralized common program by comparing the selected program. To analyze the working part of the washing machine, and some important parts to do the exact strength check and design the entire mechanical movement of bodies and parts of the various parts of the knowledge of the use of dynamics, and mechanical principles. Cleaning system, to avoid institutions, which do a more detailed analysis, and to do a simple check Key words：Cleaning roller; speed change mechanism; circumvent institutions; lifting mechanism 1、前言： 想起環(huán)衛(wèi)工人，人們腦海中總會(huì)容易浮現(xiàn)這樣的一幅畫面：馬路上，戴著口罩，拿著大掃帚和抹布，頂著烈日工作。如今，在北京，上海，廣州等發(fā)達(dá)城市，人們?cè)诮稚峡吹降牟辉偈黔h(huán)衛(wèi)工人在工作，而是越來越多的環(huán)衛(wèi)機(jī)械露面了。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生活環(huán)境要求越來越高了，在人口集中度很高的城市，垃圾的處理水平代表了一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和文明程度。以廣州為例，目前廣州大部分的家庭生活垃圾收集率達(dá)到45%左右，廣州每天產(chǎn)生5000多噸，絕大部分市實(shí)現(xiàn)袋裝收集，壓縮中轉(zhuǎn)，密封運(yùn)輸，據(jù)了解：廣州環(huán)衛(wèi)機(jī)械化程度已經(jīng)達(dá)到80%，比建設(shè)部要求的40%的標(biāo)準(zhǔn)高出一倍,我國(guó)環(huán)衛(wèi)車輛經(jīng)過30多年的努力，從無到有，從局部使用到大量推廣使用，基本形成了一個(gè)品種比較齊全，技術(shù)水平較高的新興產(chǎn)業(yè)，全國(guó)約有100余家各類廠家生產(chǎn)的環(huán)衛(wèi)車輛，為環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)提供了大量裝備，改善了工人的勞動(dòng)條件，提高了城市現(xiàn)代化管理水平。我國(guó)垃圾處理設(shè)備起步較晚，經(jīng)過十多年的努力，雖已有了一定的基礎(chǔ)，但與國(guó)外相比尚有一定差距,掃路機(jī)在90年代前都是國(guó)內(nèi)自行研制生產(chǎn)，品種少、技術(shù)性能不高。90年代后，在引進(jìn)、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)生產(chǎn)了大、中、小型多種掃路機(jī)，基本型式為吸掃結(jié)合，使我國(guó)掃路機(jī)達(dá)到了比較先進(jìn)的技術(shù)水平。主要生產(chǎn)廠家有長(zhǎng)沙的中標(biāo)公司，揚(yáng)州的船舶集團(tuán)公司、滬州機(jī)器廠、天津掃地王公司、北京天路通科技有限責(zé)任公司等。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的各種掃路機(jī)基本上滿足了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要，已很少進(jìn)口。 雪后留心的市民在出行中注意觀察的話可以看到，由于氣溫逐漸回升，快行道上布滿融化的殘留冰水，由于機(jī)動(dòng)車的飛濺導(dǎo)致道路中央潔白的隔離護(hù)欄污濁變色，與周圍的環(huán)境不協(xié)調(diào)，影響市容市貌。為了讓精美漂亮的護(hù)欄潔白如初，確保市容環(huán)境干凈整潔。 在公路交通中，廣泛采用了隔離柵欄的物理隔離方法，使不同車種。不同行駛方向的車輛以及人車分離，以確保交通安全。由于機(jī)動(dòng)車輾壓道路污水，灰塵，致使道路柵欄污濁變色，與周圍環(huán)境不協(xié)調(diào)，影響市容。由此帶來了柵欄的清洗問題，過去由人工清洗，動(dòng)作緩慢，效率比較低，同時(shí)既帶來了清潔工人自身的人身安全問題，阻礙交通。為此專門開發(fā)研制了道路隔離柵欄清洗車，極大的提高了清洗效率，保障了清潔工人的人身安全，美化了市容，這種清洗車的開發(fā)給城市清潔工作帶來了極大的方便，有非常廣闊的開發(fā)前景。 2. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 在我國(guó)的大中城市道路欄桿大部分是鐵柵欄，由鋼管，鋼筋或鐵條焊接而成，多段（節(jié)）柵欄采用焊接或者螺栓連接而成，鐵柵欄與路面固定或者做成帶底盤的可移動(dòng)的、式的，柵欄高度約為1—1.5不等，長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)數(shù)千或者數(shù)萬米，形狀各異，主要用于快車或慢車道，上行或者下行的隔離柵欄，目前城市道路柵欄有三種清潔方式： （1） 人工清洗方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，成本高，危險(xiǎn)性高，影響市容； （2） 利用灑水車的消防龍頭沖洗柵欄，這種方式耗水量大，效果差； （3） 刷涂新漆，應(yīng)付每年的文明城市達(dá)標(biāo)或者評(píng)比檢查； 國(guó)內(nèi)的一些柵欄清洗機(jī)大多數(shù)采用單邊滾筒式滾刷工作；工作效率不高，而且不能同時(shí)對(duì)柵欄兩邊進(jìn)行清洗。 國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家，荷蘭等國(guó)柵欄清洗機(jī)方面已經(jīng)進(jìn)入人工智能階段化、數(shù)字化方向發(fā)展，由單一的作業(yè)功能特征向集作業(yè)、信息、監(jiān)管為一體的綜合功能特征方向發(fā)展，使國(guó)內(nèi)環(huán)衛(wèi)裝備水平滿足現(xiàn)代化國(guó)際大都市發(fā)展的需求，并建立起具有一流技術(shù)、符合中國(guó)國(guó)情的環(huán)衛(wèi)作業(yè)裝備系統(tǒng),２０世紀(jì)８０年代末以來，我國(guó)環(huán)衛(wèi)車輛的研發(fā)機(jī)構(gòu)、改裝生產(chǎn)企業(yè)通過引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加快了國(guó)產(chǎn)環(huán)衛(wèi)車輛新產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，使國(guó)產(chǎn)環(huán)衛(wèi)車輛的技術(shù)裝備水平得到較快發(fā)展和很大提高，改變了傳統(tǒng)的環(huán)衛(wèi)作業(yè)方式，由人工作業(yè)向機(jī)械化、半機(jī)械化方向發(fā)展，環(huán)衛(wèi)車輛的裝備技術(shù)由簡(jiǎn)易型向技術(shù)密集型方向發(fā)展, 目前存在的主要問題是，垃圾處理設(shè)備生產(chǎn)還沒有形成像環(huán)衛(wèi)車輛那樣一個(gè)產(chǎn)業(yè)，缺少專業(yè)生產(chǎn)廠家，只是根據(jù)訂貨臨時(shí)尋找某個(gè)生產(chǎn)廠家組織生產(chǎn)，不利于產(chǎn)品性能的提高和垃圾處理設(shè)備產(chǎn)業(yè)的形成。 3. 設(shè)計(jì)方案的確定： 3.1 整機(jī)方案的確定： 本機(jī)是通過液壓臂懸掛于BJ1059VCJD6—2清洗車上，由液壓升降機(jī)構(gòu)自由調(diào)節(jié)高度，并配備規(guī)避裝置，高壓清洗系統(tǒng)，能有效的對(duì)道路柵欄清洗機(jī)的道路柵欄清洗機(jī)，其整機(jī)工作樣式圖如下： 圖1主要技術(shù)性能參數(shù)表 Table 1 the main technical performance parameters table 外形尺寸 70*120*160 最大清掃速度 5km/h 底盤型號(hào) 奧鈴BJ1059VCDJ6—2 最大清掃能力 500mh 副發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 五十鈴柴油機(jī) 不銹鋼水箱容積 800L 最高行駛速度 95km/h 垃圾箱底部型式 平底 最大清掃寬度 1.5m 滿載最大質(zhì)量 5200kg 3.1.1整機(jī)特點(diǎn) （1）.采用液壓式懸掛式側(cè)前置柵欄清洗機(jī)工作頭中置四盤刷—后置吸嘴并在吸嘴內(nèi)設(shè)置臥掃的掃，吸工作裝置總體結(jié)構(gòu)配置形式，并具體有清晰效率高，清洗寬度大，清掃速度高，掃凈度等優(yōu)點(diǎn)。 （2）.各部分清掃獨(dú)立或聯(lián)動(dòng)工作。 （3）.清掃具有自動(dòng)避讓保護(hù)功能和自動(dòng)復(fù)位功能，滾筒轉(zhuǎn)速可根據(jù)各種不同清掃工況調(diào)速選擇度高，中，低三檔。 （4）.液壓系統(tǒng)有副發(fā)動(dòng)機(jī)取力和汽車動(dòng)力分別控制，方便使用和維修； （5）.灑水系統(tǒng)通過本身的廢水回收系統(tǒng)能有效克服清洗作業(yè)時(shí)產(chǎn)生二次污染； （6）.液壓式系統(tǒng)通過采用疊加式電磁換向閥向閥組高度集中而成。 （7）.控制開關(guān)集中安裝在駕駛室內(nèi)，所以電控操作可以在駕駛室內(nèi)完成。 3.1.2動(dòng)力選擇： 液壓式：操作力大，體積小，動(dòng)作平穩(wěn)，其特點(diǎn)是漏油會(huì)影響系統(tǒng)的工作性能，液壓油的粘度對(duì)溫度的變化敏感； 氣動(dòng)式：氣源方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，易于獲得高速度，其缺點(diǎn)是操作力有限，體積大，空氣壓縮性大，速度難控制困難，動(dòng)作不平穩(wěn)，控制有滯后現(xiàn)象； 電動(dòng)勢(shì)：動(dòng)力源方便，操作力較大，其缺點(diǎn)是需要設(shè)置減速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或許要特殊電機(jī)驅(qū)動(dòng)； 綜上所述本設(shè)計(jì)選用電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)裝置。 本設(shè)計(jì)是道路柵欄清洗機(jī)采用動(dòng)力是柴油機(jī)，柴油機(jī)動(dòng)力型號(hào)是Deutz BF4M1013C,該柴油機(jī)采用水冷式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻，額定功率為112KW，最大扭矩為570Nm,額定轉(zhuǎn)速為2300/min,副發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是五十鈴技術(shù)的柴油機(jī),額定功率為25KW，額定轉(zhuǎn)速為3000r/min 冷卻方式為水冷。 經(jīng)過試驗(yàn)清洗刷清洗灌刷對(duì)柵欄的正壓力為F=200N 。磨檫系數(shù)f取0.2則磨檫力為40N 因有四個(gè)滾刷故磨檫力F=160N滾刷轉(zhuǎn)速設(shè)定為900r/min，其清洗速度V=5.0m/s. 則其所需功率： P=0.8KW （1） 故選用J04-21-2功率為1.5KW，電壓220V轉(zhuǎn)速n為2860r/min重量的電機(jī) 4 工作頭部分設(shè)計(jì)及其計(jì)算 4.1 道路柵欄清掃機(jī)工作頭設(shè)計(jì)方案的確定 本人設(shè)計(jì)的清洗頭所需采用的是四滾筒，電力驅(qū)動(dòng)雙邊清洗，能自動(dòng)調(diào)節(jié)并配液壓提升機(jī)構(gòu)車載道路式柵欄清掃機(jī)其整機(jī)工作原理圖如下： 圖2清洗機(jī)工作頭工作原理 1電動(dòng)機(jī) 2變速箱 3滾筒刷 4 規(guī)避裝置 1. motor 2. gearbox 3. roller brush 4. circumvention devices Figure 2 washing machine head works 旋轉(zhuǎn)刷洗系統(tǒng)主要有變速機(jī)構(gòu)，規(guī)避裝置，滾刷軸，毛刷組成，通過安裝在清洗頭上的電動(dòng)機(jī)，通過變速箱帶動(dòng)滾刷旋轉(zhuǎn)。 壓力沖水系統(tǒng)由水泵，軟管，壓力表以及噴管等部件組成，噴管固定在框架上部，自上向下噴洗柵欄桿，噴水系統(tǒng)有三個(gè)作用：首先它是對(duì)欄桿進(jìn)行沖洗，出去欄桿上的浮塵，然后對(duì)欄桿進(jìn)行預(yù)潤(rùn)濕，接著是配合旋轉(zhuǎn)毛刷的刷洗工作，最后沖去毛刷刷掉的贓物。 在對(duì)柵欄清洗頭的開發(fā)中，關(guān)鍵是專用裝備------清洗刷的設(shè)計(jì)，根據(jù)清洗刷的工作原理及結(jié)構(gòu)可以分為盤刷式清洗刷，滾筒式清洗刷，滑塊式清洗刷，根據(jù)清洗刷的工作方式等形式。 盤式清洗刷如圖1所示，清洗刷旋轉(zhuǎn)軸和柵欄垂直，刷毛的排列方式方向與旋轉(zhuǎn)軸平行， 圖3 盤式清洗刷 Figure 3 disc cleaning brush 滑塊式清洗刷結(jié)構(gòu)如圖2示，清洗刷上下移動(dòng)的平面和柵欄桿式平行的，刷毛的排列方向垂直。 圖4 滑塊式清洗刷 Figure 4 slider cleaning brush 滾筒式清洗刷的結(jié)構(gòu)如圖3所示，清洗刷的旋轉(zhuǎn)和柵欄平行，刷毛排列方向和旋轉(zhuǎn)方向垂直； 圖5滾筒式清洗刷 Figure 5 roller cleaning brush 通過比較盤刷式清洗刷，滑塊式清洗刷，滾筒式清洗刷等的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過考慮，本設(shè)計(jì)采用滾筒式清掃清洗刷。 滾筒式清洗刷主要大部分用于各種高級(jí)公路柵欄的快速清洗工作，基本配置采用自行式底盤，以液壓等輔助設(shè)備，輔助以射水清洗，預(yù)濕，清洗等工作，單向行使但是同時(shí)雙邊作業(yè)作為設(shè)計(jì)思想，整機(jī)有清洗效率高，自動(dòng)化程度高，工作比較可靠，機(jī)動(dòng)性能比較好和操作方便，維修簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 護(hù)欄清洗機(jī)中滾刷是其主要的工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，滾刷的直徑是30CM，滾刷通過的一級(jí)齒輪帶動(dòng)向前行駛，利用刷子的強(qiáng)磨檫力和附加的高壓射水沖洗雙重作用，使附著在柵欄趕上的污垢和灰塵得到徹底的清洗，化市容環(huán)境。 4.2 清洗滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 大，中城市的道路柵欄桿大部分都是鐵欄桿，有鋼管，鋼筋或者鐵焊條焊接而成，多段（節(jié)）柵欄高度1—1.5m不等，故本機(jī)整體高度1.6m.因考慮到本機(jī)體機(jī)等因素，毛刷的直徑選擇0.3M的，滾涌直徑選用45號(hào)鋼。 如圖所示: 圖6滾刷 Figure 6 Gunshua the 4.2.1 滾軸設(shè)計(jì)計(jì)算： 因本軸受的彎矩不大，則用降低許用壓力的辦法予以考慮，在軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算周徑。軸的轉(zhuǎn)矩強(qiáng)度條件為 (2) 式中----扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力Mpa； T----軸所受的扭矩，； ---軸的抗扭距截面系數(shù)，mm; n------軸的轉(zhuǎn)速，r/min; p------軸傳遞的功率，KW； d------計(jì)算截面處軸的直徑，mm； 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa見表15-3. 表2軸中集中材料的及A值 Table 2 shaft centralized material and A value 軸的材料 Q235-A 20 Q275 35 （1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr 35SiMn 38SiMnMo 3Cr13 A 15～25 149～126 20～35 135～112 25～45 126～103 35～55 112～97 由上式可得軸的直徑： d (3) 式中A=，查表15-3 故取30mm 符合要求 應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面積上開鍵槽的時(shí)候，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱，對(duì)于直徑d100mm，有鍵槽的時(shí)候，周經(jīng)增大5%--7%，然后將軸圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。 滾刷裝配時(shí)只需對(duì)連接的中的螺栓施加較小的預(yù)緊力，所以不考慮預(yù)緊力和螺紋磨檫力的影響，故螺栓連接的擠壓強(qiáng)度為 (4) 螺栓桿的剪切強(qiáng)度為 (5) 式中F為螺栓所受的工作剪力，N; d為螺栓剪切力的直徑，mm L為螺栓與孔壁擠壓面的最小高度，mm Lmin; [為螺栓或者孔壁材料的許用擠壓力，Mpa；見機(jī)械手冊(cè) 4.2.2 毛刷的排列 如圖12所示，清洗刷旋轉(zhuǎn)與柵欄平行，刷毛排列方向與旋轉(zhuǎn)方向垂直 圖7毛刷的排列 Fig 7 brush arrangement 4.2.3 毛刷的材質(zhì) 刷毛的材料采用塑料，鑲嵌的方式鑲嵌在滾刷軸上。 4.3 滾刷軸承型號(hào)的選擇和計(jì)算 工作提條件：由成本及工作環(huán)境決定選用角接觸球軸承，軸承徑向載荷F=300N 軸向載荷F=200N,軸承轉(zhuǎn)速n=900r/min，裝軸承處的軸徑直徑可在30mm—50mm，范圍內(nèi)選擇旋轉(zhuǎn)時(shí)有輕微的沖擊，預(yù)期計(jì)算奉命L=5000h 求比值: (6) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)，角接觸球軸承的最大e值為0.56，故此時(shí) . 初步計(jì)算當(dāng)角動(dòng)載荷中: 由p= 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，f=1.0---1.2, 取f=1.2; X=0.56 Y 值需要在已知型號(hào)和基本額定靜載荷C后才能求出，先暫時(shí)選金似中間值，取Y=1.5 則： 求軸承應(yīng)有的基本額定功率動(dòng)載荷值： C=P (7) 按照設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇C=1.6810N的7206AC軸承，此軸承的基本額定靜載荷C=1.2210,驗(yàn)算如下: （1） 求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng)的e值與Y值，對(duì)角接觸球軸承取f=14.6,則相對(duì)軸向載荷為，在表中介0.172---0.345 之間，對(duì)應(yīng)的e值為0.19—0.22，Y值為2.30—1.99 （2） 用線性插值法求Y值： (8) 故X=0.56 Y=2.06 （3） 求當(dāng)量的動(dòng)載荷P: P=1.2(0.56300+2.08200)=700.6 驗(yàn)算7206AC角接觸球軸承完全滿足工作要求。 4.4 變速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)滾筒刷的轉(zhuǎn)速可以根據(jù)已知的清洗速度V=3—5m/s，滾筒的半徑R=0.15m，再由公式計(jì)算；W=V/R=9.3rad/s即n2=1.48r/s 已知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=2860r/in 根據(jù)清洗效果圖分析取滾筒的轉(zhuǎn)速n2=15r/s則i=,故選用一級(jí)圓柱齒輪減速器如下圖所示： 圖8變速箱 Figure 8 gearbox 選擇齒輪材料以及確定的許應(yīng)力為：小齒輪用40Cr，滲碳淬火，齒面硬度為260HRC，大齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，齒面的硬度為225HBS。 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 =700Mpa =570Mpa, =240Mpa =190Mpa SH=1.1,SF=1.3 于是許應(yīng)力為： []=1/SH =700/1.1=636(Mpa)； []=1/SH =570/1.1=518(Mpa)； []=1/SF=240/1.3=185(Mpa)； []=1/SF =240/1.3=185(Mpa) []=1/SF=190/1.3=146.1(Mpa) (2) 按齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)：選8級(jí)精度齒輪，查表取載荷系數(shù)K=1.4，尺寬系數(shù) 小齒輪的傳遞的轉(zhuǎn)矩： T1==9.55 （9） 在減速器中，齒數(shù)比u=i=3.18.中心距 （10） 取，則，則，則模數(shù) M= （11） 圓整為表準(zhǔn)值，取m=2mm，確定中心距： （12） 齒寬： b= ?。? b=35mm b=32mm (3）校核齒輪彎曲強(qiáng)度：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得Y=2.87 Y=2.35 =1.74 齒輪彎曲強(qiáng)度（按最小齒計(jì)算） （13） （14） (4）計(jì)算齒輪的圓周速度： （15） 查表可知，選用8級(jí)精度的齒輪是合適的。 4.4.1 齒輪軸的計(jì)算 選擇軸的材料，并確定許應(yīng)力為：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查機(jī)械手冊(cè)得強(qiáng)度極限=600Mpa 許用彎曲應(yīng)力[]=55Mpa C=110 確定輸出端直徑：按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑，則： d=Cmm （16） 考慮軸上有鍵槽，將軸的直徑增大5%，則： d=8.85mm 此段軸的直徑和長(zhǎng)度應(yīng)與聯(lián)軸器相符，聯(lián)軸器選用TL2型彈性圈柱銷聯(lián)軸器，其軸孔直徑為14mm，與軸的配合長(zhǎng)度為32mm ，故軸的輸出直徑應(yīng)取14mm. 圖9高速軸 Figure 9 high speed shaft 4.4.2第二軸的設(shè)計(jì)： 選擇材料，并確定許用應(yīng)力：選用40Cr正火處理，查機(jī)械手冊(cè)得強(qiáng)度極限=800Mpa 許用彎曲應(yīng)力[]=75Mpa C=110 確定軸輸出直徑：按照扭曲強(qiáng)度計(jì)算輸出直徑 其nr/min d=… （17） 考慮到軸上有鍵槽，將其直徑增大5%，則： d=11.40+(1+5%)=11.94mm 取整d=12mm 如圖所示： 圖10低速軸 Figure 10 Low-speed shaft 此段軸的直徑和長(zhǎng)度應(yīng)與聯(lián)軸器相符，聯(lián)軸器選用TL2型彈性圈柱銷式聯(lián)軸器，其軸孔直徑為12mm ，與軸的配合長(zhǎng)度為32mm，故軸的輸出端直徑取12mm . 4.4.3軸的輕度校核 (1）由于軸主要是承受轉(zhuǎn)矩，彎曲變形可以忽略不計(jì)，所以，按鈕距計(jì)算： (18) 查表得[]=30MPa 式中：為軸的扭切應(yīng)力，Mpa；T為轉(zhuǎn)矩，，W為抗扭距界面系數(shù)，為對(duì)圓截面軸W=;P為傳遞的功率，KW；n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min ；d為軸的直徑，mm; []為許用應(yīng)力，Mpa. 選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì) 查機(jī)械手冊(cè)得C=110 將公式變?yōu)椋? d （19） 所以，所選軸合格。 (2）第二軸的校核 查選用45號(hào)鋼 調(diào)質(zhì) 查機(jī)械手冊(cè)得 C=110表[]=40Mpa d （20） 所以所選軸合格。 4.5機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其計(jì)算 事件證明，刷毛旋轉(zhuǎn)伸開半徑的1/3-1/2時(shí)清晰的效果最好，H過大時(shí)就會(huì)使毛刷脫離柵欄表面，失去作業(yè)技能；H過小又會(huì)增大消耗功率，甚至出現(xiàn)滾刷卡斯機(jī)架或者損壞現(xiàn)象。怎樣去保證H的值是關(guān)鍵。 考慮到作業(yè)時(shí)的作業(yè)機(jī)構(gòu)整體布局和安裝維修方便，滾刷規(guī)避機(jī)構(gòu)設(shè)置在前臂或者后臂之間的位置上，規(guī)避機(jī)構(gòu)的工作是通過彈簧來實(shí)現(xiàn)的是H值得到迅速恢復(fù)，從而達(dá)到恒定滾刷柵欄表面的正壓力的目的。 在初始狀態(tài)下不全展開的時(shí)候，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定滾刷對(duì)柵欄表面的正壓力為150—200N 即F=150—200N 。 這里的F ，就是初始狀態(tài)下用于規(guī)避機(jī)構(gòu)與P相平衡的力是設(shè)計(jì)規(guī)避機(jī)構(gòu)的重要的依據(jù)。前臂用L1表示，后臂用L2表示滾刷轉(zhuǎn)動(dòng)。 設(shè)定初始狀態(tài)下前后臂之間的夾角，I=30mm L=50mm F=200N 則由公式1可計(jì)算出發(fā)f=333.8N 根據(jù)f選用的合適的規(guī)避裝置 圖11規(guī)避機(jī)構(gòu) Fig 11 evasion mechanism 4.5.1承受變載荷的圓柱旋轉(zhuǎn)拉伸彈簧設(shè)計(jì) 具體的設(shè)計(jì)方法和步驟如下： (1)根據(jù)工作狀況具體條件選定的材料，并查取機(jī)械性能數(shù)據(jù)。 (2)選擇旋繞比C5—8并查表算出補(bǔ)償系數(shù)K值。 (3)彈簧螺旋伸角，對(duì)于圓柱螺旋壓縮一般取范圍內(nèi)選取。一般右旋。 (4)初選彈簧絲的直徑d，有公式： d （21） 因彈簧在一般的載荷工作環(huán)境下，可按第Ⅲ類彈簧來考慮?，F(xiàn)在選用Ⅲ組碳素彈簧鋼絲。并在根據(jù)D-D，故取彈簧直徑為3.0，暫時(shí)選=12757MPa,且可知{}=0.5,5.2根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算彈簧鋼絲直徑 現(xiàn)在選取旋繞比C=6， 則有： K= （22） 由上式可得 d (23) 改取d=3.2mm 查得=1176Mpa, []=0.5=588.4Mpa ，取D=18 C=18/3.2=5.625 計(jì)算得K=1.253 ，于是有 D （24） 上值與估計(jì)取值相近，彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)直徑d=3.2mm（與計(jì)算值3.19僅差0.6%可用）所得尺寸與問題中的限制條件相符，合適 彈簧的圈數(shù)可根據(jù)空間的大小選取n=10 4.6 清洗系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 水泵的選擇與本機(jī)所配備的副發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配輸出的高壓水輸送到清洗工作頭，壓力控制通過閥門。 4.6.1高壓噴管選用 (1）噴水系統(tǒng)的工作要求 水流沖擊對(duì)物體時(shí)產(chǎn)生的一定的打擊力，水流速度越高水流量越大，打擊力越大，對(duì)欄桿的清潔效果也就會(huì)愈好，當(dāng)水壓小于1Mpa時(shí)，只能沖掉柵欄上的浮塵，粘著力小較強(qiáng)的痰跡或者其他的硬物垃圾不能被沖洗掉，當(dāng)水壓大于2Mpa時(shí)，不僅可以沖洗掉柵欄上的粘著力比較小的贓物，還能沖洗掉粘著力比較強(qiáng)的痰跡等垃圾，當(dāng)水壓進(jìn)一步伸高時(shí)，超過3Mpa時(shí)，清潔效果較好，但能夠剝離粘著力比較小的油漆，同時(shí)水流較大，對(duì)操作人員和路上行人有一定的危險(xiǎn)性，不宜采用，本實(shí)驗(yàn)采用兩種工作水壓：08Mpa 2.0Mpa 有車載系統(tǒng)水泵提供。 (2）噴管的分布設(shè)計(jì) 噴管是噴水系統(tǒng)中的執(zhí)行部件，噴水管平裝在框架上部，超過欄桿上端約0.3m .噴管上布置一定數(shù)量的噴嘴，自上而下噴水，沖掉柵欄上的贓物或者浮塵。 噴管上的噴嘴布置原則是，噴管前端（以汽車前進(jìn)方向?yàn)榍?，集中布置一組噴嘴，對(duì)欄桿上進(jìn)行預(yù)濕和對(duì)欄桿上的贓物進(jìn)行沖洗，耗水量占總水量的60%左右；噴管中部分均布贓物布置幾只噴嘴，配合毛刷的刷洗工作；噴嘴后部的幾只噴嘴沖洗掉旋轉(zhuǎn)毛刷刷掉的贓物。 (3）廢水的回收是通過裝載在車上的真空吸力泵安裝在清洗頭的頭部，動(dòng)力仍然有副發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力， (4）高壓噴管的選用 管仲水流的壓強(qiáng)P=2MP它作用在半徑為D為L(zhǎng)的管內(nèi)圓珠臂上的圓柱面上，設(shè)管的斷裂指出張力為F,按照公式可得： F (25) 在壁厚為 (26) 只要小于棺材的許用應(yīng)力，則在正常的情況下，管子就不會(huì)破裂。 噴頭噴射角30成扇形，噴頭的鏈接可以相愛用螺紋，或者焊接，本設(shè)計(jì)所用噴頭均采用銅焊接與高壓水管連接。噴頭按要求選用。 5．吊臂的校核計(jì)算 本機(jī)設(shè)計(jì)的整機(jī)重量約140㎏，即G=13010=1300N=1.3KN 普通鋼材的許應(yīng)力為[=150Mpa 則要求A故掛壁的直徑要大于算得值，因考慮一些其他的地方的要求掛壁軸直徑D=30mm 估算變速箱的重量為10㎏，則F=G=100N 根據(jù)公式 （27） 由上式分析計(jì)算可知螺釘來連接即可。 具體的設(shè)計(jì)見《道路柵欄清洗機(jī)機(jī)臂的設(shè)計(jì)計(jì)算》—陳勝利 6. 結(jié)束語 通過這次的設(shè)計(jì)，是我對(duì)多學(xué)的知識(shí)有了更深刻，更新的認(rèn)識(shí)，個(gè)人能力得到了很大的提升，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到自身的不足。 本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)城市道路柵欄清洗機(jī)工作頭的研究，而對(duì)于它的底盤，傳動(dòng)系統(tǒng)部分制作了很簡(jiǎn)單的介紹，在設(shè)計(jì)過程中充分考慮到城市道路柵欄的特點(diǎn)及其該設(shè)備在清洗過程中所需要的運(yùn)動(dòng)方式，做到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，比較美觀，適用的特點(diǎn)。同時(shí)還保證了它的結(jié)構(gòu)安全可靠性能，設(shè)計(jì)中大量采用了標(biāo)準(zhǔn)元件，是該設(shè)備的生產(chǎn)有很高的經(jīng)濟(jì)效益性，實(shí)現(xiàn)了一定程度上的自動(dòng)化，使它的工作效率，工作強(qiáng)度都有了較大的提高，節(jié)省了人力，美化了城市環(huán)境。 當(dāng)然，由于本人知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的不足，設(shè)計(jì)時(shí)間的短促，設(shè)計(jì)需要的一手資料不是很充分，以致設(shè)計(jì)存在很多的不足之處。從設(shè)計(jì)原理來看，本設(shè)計(jì)還有很大的改善空間，在設(shè)計(jì)中好有很多不是很關(guān)鍵的零部件沒有進(jìn)行校核，使得設(shè)計(jì)還有很多需要改進(jìn)的地方，同時(shí)本設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用價(jià)值還有待考驗(yàn)，希望以后類似的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)者，能更好的，更完美的將它的工作潛力完全釋放出來。再次感謝全老師四年以來的悉心指導(dǎo)，本人各方面都有質(zhì)的飛躍。 參考文獻(xiàn) [1] 徐學(xué)林主編.互換性測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ).長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社.2005:66-69. 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[22] BiswarupDas.SuitableconfigurationofASVCfor powertransmissionapplication.ElectricPower Systems Research.1999,49：61-65. 致 謝 本次設(shè)計(jì)能順利完成，首先要感謝全臘珍老師教授耐心指導(dǎo)，感謝她在百忙之中抽出寶貴時(shí)間來指導(dǎo)我們，提供我們?cè)S多寶貴的資料；她知識(shí)淵博，視野開闊，思維敏銳，給我們深深的啟迪。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們更加清楚的了解了自己在學(xué)習(xí)上哪些方面不足，使我對(duì)科學(xué)研究有了進(jìn)一步的了解。同時(shí)對(duì)自己獨(dú)立思考、研究、及動(dòng)手能力是個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)。通過這次設(shè)計(jì)，我覺得自己在各方面的能力都有了很大的提高，在以后的學(xué)習(xí)和生活中，我將會(huì)抓住沒一個(gè)機(jī)會(huì)，努力提高自己。 最后，在對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)的榜樣；他們循序漸進(jìn)的教導(dǎo)和不拘一格的思路給我無盡的啟迪。 附錄 附錄1： 主裝配圖 附錄2： 高速軸零件圖 附錄3： 低速軸零件圖 附錄4： 齒輪零件圖 附錄5： 滾刷部件圖 附錄6： 規(guī)避機(jī)構(gòu)部件圖 附錄7： 套筒零件圖 附錄8： 管刷軸零件圖 附錄9： 端蓋零件圖 第十三章：干燥 通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)熟練掌握表示濕空氣性質(zhì)的參數(shù)，正確應(yīng)用空氣的H–I圖確定空氣的狀態(tài)點(diǎn)及其性質(zhì)參數(shù)；熟練應(yīng)用物料衡算及熱量衡算解決干燥過程中的計(jì)算問題；了解干燥過程的平衡關(guān)系和速率特征及干燥時(shí)間的計(jì)算；了解干燥器的類型及強(qiáng)化干燥操作的基本方法。 二、本章思考題 1、工業(yè)上常用的去濕方法有哪幾種？ 態(tài)參數(shù)？ 11、當(dāng)濕空氣的總壓變化時(shí)，濕空氣H–I圖上的各線將如何變化? 在t、H相同的條件下，提高壓力對(duì)干燥操作是否有利? 為什么? 12、作為干燥介質(zhì)的濕空氣為什么要先經(jīng)預(yù)熱后再送入干燥器？ 13、采用一定濕度的熱空氣干燥濕物料，被除去的水分是結(jié)合水還是非結(jié)合水？為什么？ 14、干燥過程分哪幾種階段？它們有什么特征？ 15、什么叫臨界含水量和平衡含水量？ 16、干燥時(shí)間包括幾個(gè)部分？怎樣計(jì)算？ 17、干燥哪一類物料用部分廢氣循環(huán)？廢氣的作用是什么？ 18、影響干燥操作的主要因素是什么？調(diào)節(jié)、控制時(shí)應(yīng)注意哪些問題？ 三、例題 例題13-1：已知濕空氣的總壓為101.3kN/m2 ,相對(duì)濕度為50%，干球溫度為20o C。試用I-H圖求解： (a)水蒸汽分壓p； (b)濕度Ｈ； (c)熱焓Ｉ； (d)露點(diǎn)td ； (e)濕球溫度tw ； (f)如將含500kg/h干空氣的濕空氣預(yù)熱至117oC，求所需熱量Ｑ。 解 ： 由已知條件：Ｐ＝101.3kN/m2，Ψ0＝50%，t0=20o C在I-H圖上定出濕空氣的狀態(tài)點(diǎn)Ａ點(diǎn)。 (a)水蒸汽分壓p 過預(yù)熱器氣所獲得的熱量為 每小時(shí)含500kg干空氣的濕空氣通過預(yù)熱所獲得的熱量為 例題13-2：在一連續(xù)干燥器中干燥鹽類結(jié)晶，每小時(shí)處理濕物料為1000kg，經(jīng)干燥后物料的含水量由40%減至5%（均為濕基），以熱空氣為干燥介質(zhì)，初始濕度H1為0.009kg水?kg-1絕干氣，離開干燥器時(shí)濕度H2為0.039kg水?kg-1絕干氣，假定干燥過程中無物料損失，試求： （1） 水分蒸發(fā)是qm,W （kg水?h-1）； （2） 空氣消耗qm,L（kg絕干氣?h-1）； 原濕空氣消耗量qm,L’（kg原空氣?h-1）； （3）干燥產(chǎn)品量qm,G2（kg?h-1）。 解： qmG1=1000kg/h, w1=40℃, w2=5% H1=0.009, H2=0.039 qmGC=qmG1(1-w1)=1000(1-0.4)=600kg/h x1=0.4/0.6=0.67, x2=5/95=0.053 ①qmw=qmGC(x1-x2)=600(0.67-0.053)=368.6kg/h ②qmL(H2-H1)=qmw qmL’=qmL(1+H1)=12286.7(1+0.009)=12397.3kg/h ③qmGC=qmG2(1-w2) ∴ 精品文檔