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16屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
小型路面清掃機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 路曉鵬
學(xué) 號(hào) 8011212230
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
班 級(jí) 16-2班
指導(dǎo)老師 王 龍
日 期 2016.05
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
前 言
清掃車是重要的環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一，主要用于高等級(jí)路面和城市路面以及廣場(chǎng)的垃圾清掃。清掃車的發(fā)展體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的現(xiàn)代化程度。
本文從理論角度對(duì)清掃車的清掃機(jī)構(gòu)、吸塵機(jī)構(gòu)和清掃車的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析，確定了清掃 車速、帶輪轉(zhuǎn)速、旋刷刷轉(zhuǎn)速與清掃效果之間的關(guān)系。在清掃機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面，創(chuàng)造性地提出了帶傳動(dòng)式清掃機(jī)構(gòu)，改善了純掃式清掃車的清掃效率，降低了能耗。對(duì)垃圾的收集提出了垃圾斗和收集結(jié)合的方式并用三維軟件SolidWorks進(jìn)行仿真驗(yàn)證。對(duì)盤(pán)刷的轉(zhuǎn)速、掃絲的速度和行進(jìn)速度與清掃效果之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，提出了綜合考慮的方案。應(yīng)用了大功率抽風(fēng)機(jī)系統(tǒng)作為吸塵機(jī)構(gòu)，通過(guò)具體的道路實(shí)驗(yàn)，對(duì)以上工作進(jìn)行驗(yàn)證，效果良好，為以后進(jìn)一步研究打下良好基礎(chǔ)，運(yùn)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(guò)對(duì)城市路面上垃圾(即清掃對(duì)象)的分析，根據(jù)形狀、大小，將清掃對(duì)象進(jìn)行清掃，并將其吸入到垃圾收集箱里。
(2)根據(jù)市場(chǎng)需求的實(shí)際情況、吸掃車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和所選專用車二類底盤(pán)的結(jié)構(gòu)要求，提出城市道路吸掃車吸塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束，對(duì)吸塵系統(tǒng)吸塵口和集塵箱的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析。
(3)采用SolidWorks建立對(duì)吸塵口和集塵箱的三維模型，并根據(jù)清掃對(duì)象的粒徑大小和密度與集塵箱尺寸的關(guān)系式對(duì)集塵箱的尺寸進(jìn)行初步驗(yàn)證，保證其合理性。
關(guān)鍵詞：道路吸掃車；清掃對(duì)象；刷盤(pán)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；運(yùn)行速度
目 錄
1引言 1
1．1研究目的和意義 1
1．2國(guó)內(nèi)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(shè)計(jì) 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(pán) 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(shè)計(jì) 7
3．1小型多功能環(huán)境清理車技術(shù)參數(shù)選擇與計(jì)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(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需功率分析 8
3．5齒輪的主要參數(shù)設(shè)計(jì) 8
4 減速箱輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 10
4．1選擇材料，決定最小直徑 10
4．2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
4．3軸向定位 10
4．4軸上的周向定位 11
5旋刷的設(shè)計(jì) 13
6風(fēng)機(jī)的選擇 14
7垃圾收集箱 15
總 結(jié) 16
致 謝 17
參考文獻(xiàn) 18
工程概況
本論文從社會(huì)需求出發(fā)，重點(diǎn)在以下幾個(gè)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(shè)計(jì)方案根據(jù)需求，確定了低成本的設(shè)計(jì)思路，創(chuàng)造性地提出了帶傳動(dòng)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(duì)舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)提出了四桿機(jī)構(gòu)完成舉升作業(yè)，并對(duì)其進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)特性分析，同時(shí)進(jìn)行仿真確認(rèn)。
3、對(duì)盤(pán)刷的速度進(jìn)行了分析和研究對(duì)盤(pán)刷的集塵機(jī)理和工作原理進(jìn)行理論分析，提出了最優(yōu)方案并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
4、對(duì)行駛系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究清掃成都最優(yōu)化應(yīng)用到清掃車上，節(jié)約了能源，提高了清掃車的工作時(shí)間和范圍。
1引言
隨著科技進(jìn)步和社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)周圍生活環(huán)境質(zhì)量的要求愈來(lái)愈高，廣場(chǎng)、園區(qū)、住宅等生活環(huán)境的保護(hù)受到更多人的重視，城市園林環(huán)境的清理也成為人們關(guān)注的重要部分。
近年來(lái)，由于國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題及綠化工作的重視，以及人們對(duì)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(jī)，其巨大的生態(tài)效益己被人們和社會(huì)認(rèn)可。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境綠化及清理機(jī)械已被提到日程上來(lái)，因?yàn)榍鍜邫C(jī)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(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重要性標(biāo)志和主要組成部分。因此清理實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)勢(shì)在必行。
1.1研究目的和意義
路面清掃車作為環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一，是一種集路面清掃、垃圾回收和運(yùn)輸為一體的新型高效清掃設(shè)備?？蓮V泛應(yīng)用于干線公路，市政以及機(jī)場(chǎng)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(duì)道路上的空氣介質(zhì)進(jìn)行除塵凈化，既保證了道路的美觀，維護(hù)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(yù)防了路面交通事故的發(fā)生，延長(zhǎng)了路面的使用壽命。
目前在全球內(nèi)使用路面清掃車已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。小型道路清掃車屬于城市環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)設(shè)施，是道路清掃的一個(gè)重要組成部分。小型清掃車造價(jià)相對(duì)低廉，制造技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，在使用效率上和環(huán)保上的優(yōu)點(diǎn)是非常突出的。目前，我國(guó)中小型吸掃結(jié)合式道路清掃車主要存在的問(wèn)題除與汽車底盤(pán)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(zhì)量大、外形不夠美觀等缺點(diǎn)。因此，要徹底擺脫我國(guó)吸掃結(jié)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(shè)計(jì)的能力，本課題主要對(duì)其主要部件：清掃系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、除塵系統(tǒng)等進(jìn)行研究，以提高清掃車設(shè)計(jì)的理論水平。
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展
從20世紀(jì)60年代我國(guó)研制生產(chǎn)掃路車開(kāi)始，已經(jīng)有40年的生產(chǎn)歷史。但相對(duì)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)掃路車不管從銷售規(guī)模、技術(shù)水平、清掃效果等方面存在一定的差距。目前我國(guó)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(guó)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(guó)產(chǎn)掃路車總銷量在1000臺(tái)左右，僅相當(dāng)于國(guó)外一個(gè)企業(yè)的銷量。
同時(shí)，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，存在外形單調(diào)、功能單一、操作不方便、清掃效率低等問(wèn)題。國(guó)外掃路車早已廣泛應(yīng)用了先進(jìn)的電子技術(shù)，如帶有微電腦的清掃及回收裝置等，而且實(shí)現(xiàn)了有線與無(wú)線遙控，目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品僅停留在路面清潔度等最原始的技術(shù)研究方面。從技術(shù)來(lái)源來(lái)看，國(guó)內(nèi)的掃路車的技術(shù)主要來(lái)源于三個(gè)方面：一是借鑒國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情自行開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品；二是直接引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的產(chǎn)品；三是從國(guó)家科研院所轉(zhuǎn)讓技術(shù)后，再在生產(chǎn)中進(jìn)行改進(jìn)的產(chǎn)品?？傮w而言，目前國(guó)內(nèi)掃路車生產(chǎn)企業(yè)擁有專門(mén)的技術(shù)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(shù)水平上不高，尤其在控制系統(tǒng)和清掃效率等方面同國(guó)外產(chǎn)品相比存在相當(dāng)大的差距。
2
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
2小型路面清掃車的總體方案設(shè)計(jì)
研究小型路面清掃車，需要對(duì)它的整體結(jié)構(gòu)有個(gè)清晰的了解，本章首先對(duì)它的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其次對(duì)實(shí)現(xiàn)多功能所需的各部分工作裝置進(jìn)行方案確定。
2．1小型路面清理車的總體組成
為了便于機(jī)械作業(yè)過(guò)程中能夠全面有效地照顧到作業(yè)對(duì)象的角角落落，小型路面清掃車作業(yè)時(shí)須行動(dòng)靈活、穿梭自如，這就要求車的整體結(jié)構(gòu)緊湊、底盤(pán)轉(zhuǎn)彎半徑較小、靈活性和通過(guò)性良好。參考國(guó)外相關(guān)行業(yè)先進(jìn)的設(shè)計(jì)，本課題設(shè)計(jì)了一款適合我國(guó)城市住宅區(qū)、校園、廣場(chǎng)等中型場(chǎng)所使用的小型多功路面清掃車，很好地實(shí)現(xiàn)了多功能的要求。小型路面清掃車的總體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：
（a）二維圖
1-導(dǎo)向軸；2-導(dǎo)向軸固定架；3-六角開(kāi)槽螺母；4-刷盤(pán)；5-縱向傳動(dòng)軸；6-底座；7-垃圾箱；8-電動(dòng)機(jī)；
9-減速箱；10-底座；11-灰塵過(guò)濾器；12-大功率抽風(fēng)機(jī)；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(pán)、工作裝置、氣力輸送裝置三大部分組成。其主要外形特點(diǎn)是：電動(dòng)機(jī)后置，駕駛員的坐位設(shè)在電瓶電源上方。簡(jiǎn)單的專用底盤(pán)是具有后驅(qū)動(dòng)輪和前轉(zhuǎn)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(dòng)力?；蒲b置和工作裝置安裝在底盤(pán)的下面，位于前、后支承輪之間，能夠自動(dòng)調(diào)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(diào)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(dòng)對(duì)人體的影響，可以將緩沖減振結(jié)構(gòu)安裝在座椅與電動(dòng)機(jī)之間。
2．2小型路面清理車的底盤(pán)
小型路面清掃車的總體結(jié)構(gòu)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(guó)內(nèi)采用專用底盤(pán)的清掃車還較少，大多利用汽車二類底盤(pán)改制而成。該款小型清掃車選用電動(dòng)機(jī)動(dòng)力通用底盤(pán)，沒(méi)有行走部分的設(shè)計(jì)制造需求，確保了行走部分的獨(dú)立性、可靠性，并且該底盤(pán)保證清掃車有較高的最高行駛速度，對(duì)于作業(yè)區(qū)，距車庫(kù)較遠(yuǎn)或需遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)場(chǎng)的地區(qū)，使清掃車有轉(zhuǎn)場(chǎng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，清掃車只配備一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，由它來(lái)完成工作裝置的驅(qū)動(dòng)。采用單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)形式的優(yōu)點(diǎn)：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(dòng)力上各自獨(dú)立，行走速度和行走操作不會(huì)對(duì)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(jìn)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(pán)刷+后置吸嘴”相結(jié)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(gè)左右正反方向旋轉(zhuǎn)的盤(pán)刷將路緣、邊角、護(hù)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(qiáng)風(fēng)力風(fēng)機(jī)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(nèi)，從而完成對(duì)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(yīng)性好，對(duì)微細(xì)垃圾塵粒的撿拾，輸送效果好等特點(diǎn)。小型路面清掃車的清掃結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：
圖2-3 小型路面清掃車清掃結(jié)構(gòu)示意圖
在清掃車底盤(pán)前后輪的中間位置裝置兩個(gè)盤(pán)刷，刷毛的材質(zhì)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(guò)程中，塑料盤(pán)刷對(duì)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(pán)刷的工作能力。盤(pán)刷處于工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該外伸而且下落，與路面保持浮動(dòng)接觸，但在運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，為了減小車輛寬度和刷毛的磨損，盤(pán)刷必須回收并且提升離地至一定高度，因此，盤(pán)刷的動(dòng)作機(jī)構(gòu)必須能實(shí)現(xiàn)外伸、下放、浮動(dòng)和回收提升鎖緊的復(fù)合動(dòng)作。
圖2-4 小型路面清掃車吸塵結(jié)構(gòu)二維示意圖
1-管道；2-大功率抽風(fēng)機(jī)；3-過(guò)濾器；
如圖2-4，這種結(jié)構(gòu)吸管比較短，垃圾很容易被吸入垃圾箱內(nèi)，且清掃寬度大、前懸短，吸管更換和吸嘴調(diào)整方便，轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸時(shí)整車通過(guò)性較好。另外，吸嘴相對(duì)于路面的距離對(duì)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(yīng)能自動(dòng)保持最佳離地間隙，離地問(wèn)隙的調(diào)整由可調(diào)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(shí)減少風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)排風(fēng)口分兩條通路，利用正風(fēng)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(fēng)口排出的風(fēng)一部份排入大氣中，另一部分則從反吹風(fēng)風(fēng)口吹出，再一次作為載體參與清掃作業(yè)。吸嘴采用反吹風(fēng)的目的主要是將吸嘴下的緊貼地下的垃圾擾動(dòng)并推向吸風(fēng)道風(fēng)口，以提高吸嘴清潔垃圾的能力，同時(shí)可以壓制吸塵過(guò)程中的揚(yáng)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(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系傳到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎嚬ぷ骱托旭偹栩?qū)動(dòng)力和牽引力；行走系還用來(lái)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(duì)汽車的沖擊，減輕震動(dòng)并和轉(zhuǎn)向系配合，保證汽車平順行駛。行走系是小型清理車底盤(pán)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(jié)構(gòu)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(guò)車輪支撐整個(gè)車輛，并通過(guò)車輪的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(kāi)槽螺母；4-驅(qū)動(dòng)輪；5-驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)；
（b）三維圖
圖2-5 行走系示意圖
車架是用來(lái)安裝車身，以及行駛所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)、車軸、懸掛、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及制動(dòng)裝置等底盤(pán)單元的，由側(cè)梁和橫梁構(gòu)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(shí)還需要具備能夠搭載電動(dòng)機(jī)、懸掛等行駛所必要裝置，以及防止振動(dòng)噪聲干擾操作者進(jìn)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(jié)構(gòu)形式就是能裝上車輪滾動(dòng)前進(jìn)的粱。
車輪位于車軸和輪胎之問(wèn)，它起著承受各種載荷的作用，主要包括輪輞、輪轂及這兩個(gè)元件間的連接部分。連接部分有盤(pán)式和輻式，目前清掃機(jī)械一般采用盤(pán)式。盤(pán)式車輪的輪輞和輪轂間用鋼質(zhì)圓盤(pán)，多為沖壓件，國(guó)產(chǎn)輪輞常見(jiàn)的有平式和深式兩種。清掃機(jī)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(qū)動(dòng)，前后輪大小規(guī)格不同。輪胎有充氣輪胎和實(shí)心輪胎兩種，充氣輪胎二般用于大型清掃機(jī)械，而小型園林機(jī)械則一般選用實(shí)心輪胎。充氣輪胎分無(wú)內(nèi)胎和有內(nèi)胎兩種，坐騎式清掃車常采用無(wú)內(nèi)胎充氣輪胎。小型清理車即是坐騎式小車，所以選用無(wú)內(nèi)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。
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3小型多功能環(huán)境清理車主要零部件的設(shè)計(jì)
3．1小型多功能環(huán)境清理車技術(shù)參數(shù)選擇與計(jì)算
小型環(huán)境清理車結(jié)構(gòu)上相對(duì)比較簡(jiǎn)單，由于是針對(duì)宅區(qū)、校園、廣場(chǎng)等比較平坦的環(huán)境設(shè)計(jì)的，所以對(duì)功率和轉(zhuǎn)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(xiàng)目
規(guī)格
電源
三元鋰電池72V30A
電動(dòng)機(jī)
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(dòng)機(jī)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(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)功率分配圖
發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P可以分配為行走系統(tǒng)行駛所需功率、風(fēng)機(jī)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(dāng)作業(yè)裝置不工作，即風(fēng)機(jī)所需功率和工作裝置所需功率均為0時(shí)，行走系統(tǒng)的功率最大，此時(shí)，小型路面清理車可以高速行駛；當(dāng)作業(yè)裝置的作業(yè)量很大時(shí)，可以降低車速，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)傳給作業(yè)裝置的功率，以獲得較高的作業(yè)質(zhì)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(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于輪式小車來(lái)說(shuō)，當(dāng)其行駛速度為9km／h時(shí)，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(yīng)為1．1～2．0kW。
3．4風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需功率分析
氣力輸送系統(tǒng)的壓力損失由多個(gè)部分組成，主要包括：吸嘴的壓力損失、垃圾起動(dòng)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(guò)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(jié)構(gòu)形式有關(guān)，是氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)是合理的重要參考指標(biāo)，也是設(shè)計(jì)掃路車階段的重要技術(shù)參數(shù)。氣力輸送系統(tǒng)依靠風(fēng)機(jī)提供工作壓力，更大的壓力損失就意味著要選取更大的風(fēng)機(jī)這樣不僅會(huì)造成能源浪費(fèi)也會(huì)加大掃路車的整體尺寸和自重。因此在設(shè)計(jì)階段必須合理計(jì)算氣力輸送系統(tǒng)的壓力損失。
吸嘴內(nèi)部機(jī)構(gòu)復(fù)雜，掃路車工作過(guò)程中多次對(duì)氣流進(jìn)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(jìn)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(zhì)量重慣性大，運(yùn)動(dòng)速度依然較大，因此導(dǎo)致兩相流的局部壓力損失。
風(fēng)機(jī)是整個(gè)氣力輸送系統(tǒng)的動(dòng)力源，能否提供足夠的壓力和風(fēng)量將決定氣力輸送系統(tǒng)的工作性能，因此在選擇風(fēng)機(jī)時(shí)必須要使風(fēng)機(jī)的全壓和風(fēng)量大于氣力輸送系統(tǒng)的風(fēng)量需求和壓力損失，通常是對(duì)風(fēng)量需求和壓力損失乘以一定的設(shè)計(jì)裕量。
3．5齒輪的主要參數(shù)設(shè)計(jì)
由接口傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)示意圖，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；小型多功能環(huán)境清理車為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度(GBl0095～88)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-1選擇小齒輪材料為45Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS， 二者材料硬度差為40HBS。由于小車的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3600 r／min，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)取減速箱輸出軸轉(zhuǎn)速為1800r／min，設(shè)帶輪轉(zhuǎn)速為
，所以傳動(dòng)比
（3-1）
減速傳動(dòng)時(shí)
（3-2）
對(duì)于硬齒面閉式傳動(dòng)及開(kāi)式傳動(dòng)，承載能力往往取決于齒根彎曲強(qiáng)度，故齒數(shù)不宜過(guò)多，推薦。所以取為18，則
（3-3）
參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(gè)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(guān)系式如下：
（3-4）
所以可算出=3．7，選取=4；
則有實(shí)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(jié)構(gòu)圖
4 減速箱輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1選擇材料，決定最小直徑
沒(méi)有特殊要求，軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理HBS為217-225MPa取220
=126-103 取110
所以 （4-1）
軸上可能有兩個(gè)鍵糟
（4-2）
查手冊(cè)，取標(biāo)準(zhǔn)值
35mm （4-3）
4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(zhǎng)度
安裝軸承得軸頸最小，
d徑=35mm，預(yù)選7207C軸承
查手冊(cè)
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(nèi)壁5mm，齒輪端面到殼體內(nèi)壁15mm
兩齒輪端面距離為20mm
表4-1 軸的結(jié)構(gòu)尺寸
=35
=64
=40
=20
=70
（4-8）
查手冊(cè)，取標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(nèi)圈和軸采用過(guò)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(yù)選的7308AC軸承的e=0.38
（4-16）
所以
（4-17）
（4-18）
此時(shí)選
基本額定動(dòng)載荷值
（4-19）
驗(yàn)算軸承壽命:
（4-20）
符合強(qiáng)度要求。
5旋刷的設(shè)計(jì)
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(zhǎng)，且力度較不銹鋼絲低，成本也相對(duì)很低，能夠更好地保護(hù)草坪，便于推廣應(yīng)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(guò)程中，刷體會(huì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)旋刷的底座直徑為500mm，刷體傾斜角度為45度，則可計(jì)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(dāng)旋刷旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓，將垃圾等吸進(jìn)，并通過(guò)氣力輸送管道，將垃圾送入收集袋。當(dāng)清掃硬質(zhì)路面上的塵土?xí)r，在旋刷工作范圍內(nèi)采用水噴頭噴霧的方式進(jìn)行壓塵，能夠提高清掃效率，減少毛刷磨損，防止使用時(shí)出現(xiàn)揚(yáng)塵現(xiàn)象，造成二次污染環(huán)境。
6風(fēng)機(jī)的選擇
草屑?xì)饬斔脱b置是采用具有較大風(fēng)量、較低風(fēng)壓、且葉片數(shù)量較少的葉輪離心式風(fēng)機(jī)。葉輪是風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的工作能力和性能參數(shù)。葉輪在吸氣口的吸入面上的內(nèi)部壓力最小，在排氣口的壓力面上最大。根據(jù)計(jì)算出的風(fēng)機(jī)全壓和風(fēng)量以及風(fēng)機(jī)功率，通過(guò)查找風(fēng)機(jī)樣本特性曲線或風(fēng)機(jī)性能與選用件表選擇合適的風(fēng)機(jī)型號(hào)。為避免選擇過(guò)大的風(fēng)機(jī)而導(dǎo)致能量浪費(fèi)和噪音過(guò)大在能保證風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和風(fēng)量的前提下應(yīng)選擇盡量小的風(fēng)機(jī)。
本文風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為1020Pa，風(fēng)量為1145 ，功率為0．76，則選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)為：C6-48型排塵離心風(fēng)機(jī)，選用機(jī)號(hào)為3．15C，轉(zhuǎn)速2500，風(fēng)量1180，風(fēng)壓1181Pa，內(nèi)效率1．1，重量85。該型風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于排送含有塵埃、木質(zhì)碎屑、草 屑、細(xì)碎纖維等混合物的場(chǎng)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?yán)占渚哂惺占菪肌m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(shè)有垃圾排出口，抽出擋板，即可將垃圾從底部自動(dòng)排出，省時(shí)又省力。小型多功能環(huán)境清理車平均作業(yè)時(shí)速為6km／h，平均每小時(shí)收集草坪垃圾約240L，為了避免排出垃圾的次數(shù)過(guò)于頻繁，設(shè)計(jì)垃圾收集箱桶的尺寸為長(zhǎng)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(shí)間。
圖3-2 垃圾收集箱
總 結(jié)
傳統(tǒng)的清理機(jī)械種類繁多，體型偏大，且四季不通用，年利用率不高，給儲(chǔ)存維護(hù)帶來(lái)很大不便。針對(duì)這些問(wèn)題，適應(yīng)當(dāng)前清理機(jī)械“小型為主，一機(jī)多用”的發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)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(chǎng)、公園等小面積場(chǎng)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(jié)果和結(jié)論：
(1)結(jié)合現(xiàn)有理論，綜合分析了小型多功能環(huán)境清理車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及適用場(chǎng)所；確定了實(shí)現(xiàn)各個(gè)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(shù)參數(shù)；對(duì)實(shí)現(xiàn)多功能所需的各個(gè)工作裝置的主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
(2)建立了各零部件的三維模型，并按照實(shí)際裝配順序，將各零部件裝配好，對(duì)裝配零件進(jìn)行了干涉檢查，保證其各零部件的安裝準(zhǔn)確；對(duì)工作軸和旋刀分別進(jìn)行了靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，保證了各工作軸強(qiáng)度滿足要求。
(3) 本設(shè)計(jì)通過(guò)關(guān)鍵零部件及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及各參數(shù)的計(jì)算及選定，一定程度實(shí)現(xiàn)了清掃車工作時(shí)的可靠及穩(wěn)定。所采用小型路面清掃機(jī)雖然在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)及學(xué)術(shù)領(lǐng)域有所出現(xiàn)，但是在本次設(shè)計(jì)中又具有具有一定創(chuàng)新點(diǎn)，本文研制的小型路面清掃機(jī)的體型相對(duì)于國(guó)內(nèi)其它的清掃機(jī)有所減小，質(zhì)量也輕了，傳動(dòng)性能更好，使用價(jià)值更高。該裝置在設(shè)計(jì)使用的過(guò)程中不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，制造成本低，而且具有較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
致 謝
光陰荏苒，流水蹉跎，在白駒過(guò)隙間任性的我們已經(jīng)的走到了塔大的最后一個(gè)雨季，回想大一軍訓(xùn)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(guò)神來(lái)，繼續(xù)寫(xiě)完我大學(xué)的最后一篇文章——畢業(yè)設(shè)計(jì)致謝。圍繞畢業(yè)設(shè)計(jì)的充實(shí)生活也即將結(jié)束，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)生活最有意義的一次學(xué)習(xí)，它讓我體會(huì)到認(rèn)真集中精力做事的充實(shí)感，也帶給我很大的成就感。通過(guò)指導(dǎo)老師慈父般的教導(dǎo)，我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)帶給我很多啟發(fā)，其中最重要的一條就是要有扎實(shí)完善的理論儲(chǔ)備以及要熟練掌握專業(yè)知識(shí)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，知識(shí)儲(chǔ)備的不足充分說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題，隨著不斷的翻看學(xué)習(xí)以前的課本，我的專業(yè)知識(shí)比以前扎實(shí)了很多。在最初的確定方案的這個(gè)過(guò)程中，我曾遇到了很多問(wèn)題，隨后在和老師、同學(xué)一起交流探討中，我深刻的體會(huì)到古人所說(shuō)“三人行則必有我?guī)熝伞钡恼骓嵨?，與此同時(shí)也鍛煉了我和老師、同學(xué)交流協(xié)同工作的能力，更讓自己學(xué)會(huì)了怎樣去獨(dú)立思考，我相信這一切將對(duì)我在今后的工作和生活意義非凡。在本次設(shè)計(jì)中我也經(jīng)歷了很多失敗，比如傳動(dòng)方案確定的時(shí)候，我之前試過(guò)鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)算繁瑣而放棄；在齒輪傳動(dòng)上也經(jīng)歷了數(shù)次計(jì)算失誤；在畫(huà)各種圖的時(shí)候一些尺寸及配合很容易出錯(cuò)。
在經(jīng)過(guò)多次的修改和虛心請(qǐng)教之后，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將圓滿的結(jié)束。在這兒，首先我要感謝的是我的父母家人，正因?yàn)橛辛四銈?，我今天才有資格坐在大學(xué)校園里做畢業(yè)設(shè)計(jì)。我能夠走到今天這一步，全部歸功于您們默默的支持和無(wú)私奉獻(xiàn)。雖然我知道，父母之恩豈能一言說(shuō)盡，文字的力量又會(huì)顯得那么蒼白，但是我還是要說(shuō)，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(dǎo)老師王龍老師，王老師平日里工作繁多，但在我設(shè)計(jì)遇到問(wèn)題的時(shí)候，王老師總是悉心的提供指導(dǎo)和幫助，特別是剛開(kāi)始提出畢業(yè)設(shè)計(jì)方案時(shí)幫我確定了具體設(shè)計(jì)大綱。正是由于王老師的辛勤指導(dǎo)，讓我明確了畢業(yè)設(shè)計(jì)的方向，才得以最終圓滿的結(jié)束。而我唯一能做的的，就是認(rèn)真聽(tīng)取王老師的教誨，不厭其煩的修改畢業(yè)設(shè)計(jì)，爭(zhēng)取能夠在大學(xué)四年最后一次功課中能取得一個(gè)好成績(jī)，來(lái)報(bào)答各位老師對(duì)我含辛茹苦的栽培。各位老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)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(huì)下自成蹊！最后，我要感謝我的各位同學(xué)，謝謝你們?cè)谖易钚枰臅r(shí)候，一起陪我走過(guò)那些迷茫的日子，同時(shí)也謝謝你們?cè)谖易蠲篮玫哪耆A里陪我走過(guò)四年，人生能有多少個(gè)四年，陪伴這一程已足夠了。
雨停了......風(fēng)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(diǎn)一滴的消失在祖國(guó)西北邊鎮(zhèn)的這座沙城之上。一切都會(huì)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(wàn)語(yǔ)，感謝您曾提供給我一個(gè)良好的教育平臺(tái)，讓我在這兒學(xué)有所成。希望在多少年后的某個(gè)角落里我的身影能為塔大而耀。
總之，縱有千言萬(wàn)語(yǔ)也說(shuō)不清我對(duì)學(xué)校，對(duì)老師，對(duì)同學(xué)的感激之情，唯愿各位同學(xué)們前程似錦，老師身體健康，工作順利，學(xué)校發(fā)展越來(lái)越好，為祖國(guó)的建設(shè)培育越來(lái)越多的人才！
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