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塔里木大學 畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查記錄表 2016年 04 月 18 日 學生姓名 路曉鵬 班級 機械設(shè)計16-2 課題名稱 小型路面清掃機的設(shè)計 課題完成進度（學生自述） 1. 完成三維圖的繪制； 2. 完成了部分二維零件圖的繪制； 3. 開始書寫說明書部分； 存在的問題及整改措施（學生自述） 1. 二維圖紙還不夠標準，需要更多、更標準的修改； 2. 圖紙繪制過程中出現(xiàn)一些不會的問題，對軟件的運用不夠熟練，這需要詢問同學和指導老師； 3. 說明書結(jié)構(gòu)不正確，需要參考標準模板說明書的格式編寫。 指導教師意見（課題進展情況、優(yōu)缺點、整改措施等） 指導教師簽名 年 月 日 學院意見 負責人簽名 年 月 日 塔里木大學 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 學院 機械電氣化工程學院 班級 機械設(shè)計16-2班 學生姓名 路曉鵬 學號 8011212230 課題名稱 小型馬路清掃機的設(shè)計 起止時間 5015年11月15日——2016年5月20日（共16周） 指導教師 王龍 職稱 講師 課題內(nèi)容 （1）清掃車風機的設(shè)計及其合理選型 在進行掃路車專用風機設(shè)計時，除了需要考慮到風機的效率、流量、風壓等性能參數(shù)外，對其耐磨性能、噪聲水平以及抗積塵能力也要予以充分考慮，合理優(yōu)化葉輪、蝸殼以及入口的結(jié)構(gòu)參數(shù)，從風機葉片形狀、葉片材料、進出風口的形狀和位置、加工工藝等進行探討，設(shè)計出體積小、風量大、噪聲低、耐磨的風機。 （2）清掃除塵系統(tǒng)的研究為了使掃路車具有更好的除塵性能，應(yīng)加強對影響除塵效果的噴水量與風量的關(guān)系和垃圾箱容積以及灰塵過濾器的結(jié)構(gòu)和型式的研究。 （3）根據(jù)負荷量的限制要求，對清掃車二類底盤進行進一步的研究改進。 擬定工作進度（以周為單位） 第1～2周：查閱相關(guān)資料文獻，了解課題發(fā)展現(xiàn)狀，熟悉課題內(nèi)容。 第3～4周：撰寫開題報告，確定總體設(shè)計方案。 第5～6周：初步完成馬路清掃機的各個部分的構(gòu)想，確定傳動方式的選擇。 第7～8周：初步完成馬路清掃機的設(shè)計，并繪制出各個零部件的二維三維圖。 第9～10周：對于所設(shè)計的零部件進行校核和受力分析，修改設(shè)計圖。對于路清掃機中的關(guān)鍵軸進行工藝的設(shè)計。 第11～12周：整理設(shè)計過程，撰寫產(chǎn)品設(shè)計說明書。根據(jù)定型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，繪制出總裝配圖及各零件圖紙。撰寫答辯提綱，準備答辯。 第13～14周：畢業(yè)答辯。 主要參考文獻 [1]韋端利，陳無畏，李 超．小型滾掃吸入式掃路車清掃效果仿真分析[J]．專用汽車，2010，(11)：53-54. [2]王乃康，茅也冰，趙 平．現(xiàn)代園林機械[M]．北京：中國林業(yè)出版社，2001：6. [3]楊 康，李樹森．草坪聯(lián)合修剪機的修剪機構(gòu)設(shè)計與研究[J]．機械管理開發(fā)，2012，(3)：22. [4]張立富，陸懷民．國內(nèi)外園林綠化機械的現(xiàn)狀及其發(fā)展前景[J]．林業(yè)機械與木工設(shè)備，2009，07：4-6. [5]周 鑫．園林綠化機械設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]．科技創(chuàng)業(yè)家，2012：190. [6]孫 新．港口清掃車的設(shè)計研制與應(yīng)用[D]．天津：天津大學機械學院，2010：3-4. [7]顧正平，沈瑞珍．國內(nèi)外園林綠化機械現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]．林業(yè)機械與木工設(shè)備，2004，02：4—7. [8]劉 毅，沈瑞珍，顧正平．草坪與園林綠化機械選用手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2003：2—3. [9]朱 權(quán)．園林綠化機械設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]．現(xiàn)代園藝，2011，(1l)：108. [10]劉國強．我國草坪機械制造業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]．木材加工機械，2002，(6)：24-26. 任務(wù)下達人（簽字） 年 月 日 任務(wù)接受人意見 服從安排，完成任務(wù) 任務(wù)接受人簽名 路曉鵬 2015年11月29日 注：1、此任務(wù)書由指導教師填寫，任務(wù)下達人為指導教師。 2、此任務(wù)書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。 3、此任務(wù)書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。 16屆畢業(yè)設(shè)計 小型路面清掃機的設(shè)計 學生姓名 路曉鵬 學 號 8011212230 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及自動化 班 級 16-2班 指導老師 王 龍 日 期 2016.05 機械電氣化工程學院 前 言 清掃車是重要的環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一，主要用于高等級路面和城市路面以及廣場的垃圾清掃。清掃車的發(fā)展體現(xiàn)了一個國家或地區(qū)的現(xiàn)代化程度。 本文從理論角度對清掃車的清掃機構(gòu)、吸塵機構(gòu)和清掃車的運動機構(gòu)進行了分析，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。在清掃機構(gòu)的設(shè)計方面，創(chuàng)造性地提出了帶傳動式清掃機構(gòu)，改善了純掃式清掃車的清掃效率，降低了能耗。對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進行仿真驗證。對盤刷的轉(zhuǎn)速、掃絲的速度和行進速度與清掃效果之間的關(guān)系進行了分析，提出了綜合考慮的方案。應(yīng)用了大功率抽風機系統(tǒng)作為吸塵機構(gòu)，通過具體的道路實驗，對以上工作進行驗證，效果良好，為以后進一步研究打下良好基礎(chǔ)，運用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)通過對城市路面上垃圾(即清掃對象)的分析，根據(jù)形狀、大小，將清掃對象進行清掃，并將其吸入到垃圾收集箱里。 (2)根據(jù)市場需求的實際情況、吸掃車的相關(guān)標準和所選專用車二類底盤的結(jié)構(gòu)要求，提出城市道路吸掃車吸塵系統(tǒng)的設(shè)計約束，對吸塵系統(tǒng)吸塵口和集塵箱的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行分析。 (3)采用SolidWorks建立對吸塵口和集塵箱的三維模型，并根據(jù)清掃對象的粒徑大小和密度與集塵箱尺寸的關(guān)系式對集塵箱的尺寸進行初步驗證，保證其合理性。 關(guān)鍵詞：道路吸掃車；清掃對象；刷盤設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計；運行速度 目 錄 1引言 1 1．1研究目的和意義 1 1．2國內(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 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 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 7 3．1小型多功能環(huán)境清理車技術(shù)參數(shù)選擇與計算 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風機運轉(zhuǎn)所需功率分析 8 3．5齒輪的主要參數(shù)設(shè)計 8 4 減速箱輸出軸的設(shè)計計算 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 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 13 6風機的選擇 14 7垃圾收集箱 15 總 結(jié) 16 致 謝 17 參考文獻 18 工程概況 本論文從社會需求出發(fā)，重點在以下幾個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)計方案根據(jù)需求，確定了低成本的設(shè)計思路，創(chuàng)造性地提出了帶傳動式的清掃方式，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、對舉升機構(gòu)的設(shè)計進行了改進提出了四桿機構(gòu)完成舉升作業(yè)，并對其進行受力分析和運動特性分析，同時進行仿真確認。 3、對盤刷的速度進行了分析和研究對盤刷的集塵機理和工作原理進行理論分析，提出了最優(yōu)方案并實驗驗證。 4、對行駛系統(tǒng)進行設(shè)計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間和范圍。 1引言 隨著科技進步和社會的快速發(fā)展，人們對周圍生活環(huán)境質(zhì)量的要求愈來愈高，廣場、園區(qū)、住宅等生活環(huán)境的保護受到更多人的重視，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，由于國家對環(huán)保問題及綠化工作的重視，以及人們對良好生態(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，其巨大的生態(tài)效益己被人們和社會認可。隨著科學技術(shù)的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境綠化及清理機械已被提到日程上來，因為清掃機械不僅是加速園環(huán)境綠化及清理事業(yè)發(fā)展的重要手段，而且也是實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要性標志和主要組成部分。因此清理實現(xiàn)機械化作業(yè)勢在必行。 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，市政以及機場路面、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，而且還可以對道路上的空氣介質(zhì)進行除塵凈化，既保證了道路的美觀，維護了環(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。小型道路清掃車屬于城市環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)設(shè)施，是道路清掃的一個重要組成部分。小型清掃車造價相對低廉，制造技術(shù)相對簡單，在使用效率上和環(huán)保上的優(yōu)點是非常突出的。目前，我國中小型吸掃結(jié)合式道路清掃車主要存在的問題除與汽車底盤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。因此，要徹底擺脫我國吸掃結(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)計的能力，本課題主要對其主要部件：清掃系統(tǒng)、風機、除塵系統(tǒng)等進行研究，以提高清掃車設(shè)計的理論水平。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展 從20世紀60年代我國研制生產(chǎn)掃路車開始，已經(jīng)有40年的生產(chǎn)歷史。但相對于國外發(fā)達國家，我國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 年國產(chǎn)掃路車總銷量在1000臺左右，僅相當于國外一個企業(yè)的銷量。 同時，國產(chǎn)產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象比較嚴重，存在外形單調(diào)、功能單一、操作不方便、清掃效率低等問題。國外掃路車早已廣泛應(yīng)用了先進的電子技術(shù)，如帶有微電腦的清掃及回收裝置等，而且實現(xiàn)了有線與無線遙控，目前國內(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)來源來看，國內(nèi)的掃路車的技術(shù)主要來源于三個方面：一是借鑒國外同類產(chǎn)品的先進技術(shù)，并結(jié)合我國國情自行開發(fā)的產(chǎn)品；二是直接引進國外技術(shù)的產(chǎn)品；三是從國家科研院所轉(zhuǎn)讓技術(shù)后，再在生產(chǎn)中進行改進的產(chǎn)品。總體而言，目前國內(nèi)掃路車生產(chǎn)企業(yè)擁有專門的技術(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外產(chǎn)品相比存在相當大的差距。 2 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 2小型路面清掃車的總體方案設(shè)計 研究小型路面清掃車，需要對它的整體結(jié)構(gòu)有個清晰的了解，本章首先對它的整體結(jié)構(gòu)進行分析，其次對實現(xiàn)多功能所需的各部分工作裝置進行方案確定。 2．1小型路面清理車的總體組成 為了便于機械作業(yè)過程中能夠全面有效地照顧到作業(yè)對象的角角落落，小型路面清掃車作業(yè)時須行動靈活、穿梭自如，這就要求車的整體結(jié)構(gòu)緊湊、底盤轉(zhuǎn)彎半徑較小、靈活性和通過性良好。參考國外相關(guān)行業(yè)先進的設(shè)計，本課題設(shè)計了一款適合我國城市住宅區(qū)、校園、廣場等中型場所使用的小型多功路面清掃車，很好地實現(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-導向軸；2-導向軸固定架；3-六角開槽螺母；4-刷盤；5-縱向傳動軸；6-底座；7-垃圾箱；8-電動機； 9-減速箱；10-底座；11-灰塵過濾器；12-大功率抽風機；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、工作裝置、氣力輸送裝置三大部分組成。其主要外形特點是：電動機后置，駕駛員的坐位設(shè)在電瓶電源上方。簡單的專用底盤是具有后驅(qū)動輪和前轉(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力?；蒲b置和工作裝置安裝在底盤的下面，位于前、后支承輪之間，能夠自動調(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。為了減輕振動對人體的影響，可以將緩沖減振結(jié)構(gòu)安裝在座椅與電動機之間。 2．2小型路面清理車的底盤 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 目前國內(nèi)采用專用底盤的清掃車還較少，大多利用汽車二類底盤改制而成。該款小型清掃車選用電動機動力通用底盤，沒有行走部分的設(shè)計制造需求，確保了行走部分的獨立性、可靠性，并且該底盤保證清掃車有較高的最高行駛速度，對于作業(yè)區(qū)，距車庫較遠或需遠距離轉(zhuǎn)場的地區(qū)，使清掃車有轉(zhuǎn)場速度快的優(yōu)點。同時，清掃車只配備一臺電動機，由它來完成工作裝置的驅(qū)動。采用單電動機驅(qū)動形式的優(yōu)點：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)和工作裝置在動力上各自獨立，行走速度和行走操作不會對工作裝置的作業(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左右正反方向旋轉(zhuǎn)的盤刷將路緣、邊角、護欄下的垃圾輸送、集中于車底吸入?yún)^(qū)范圍，再依靠吸入系統(tǒng)的強風力風機在管路系統(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，對微細垃圾塵粒的撿拾，輸送效果好等特點。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 在清掃車底盤前后輪的中間位置裝置兩個盤刷，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，但在清掃的過程中，塑料盤刷對地面的傷害較小，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，提高盤刷的工作能力。盤刷處于工作狀態(tài)時，應(yīng)該外伸而且下落，與路面保持浮動接觸，但在運輸狀態(tài)時，為了減小車輛寬度和刷毛的磨損，盤刷必須回收并且提升離地至一定高度，因此，盤刷的動作機構(gòu)必須能實現(xiàn)外伸、下放、浮動和回收提升鎖緊的復合動作。 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-大功率抽風機；3-過濾器； 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)場運輸時整車通過性較好。另外，吸嘴相對于路面的距離對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)能自動保持最佳離地間隙，離地問隙的調(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，并同時減少風機的排放量，該清掃車采用吹吸式吸嘴。這種吸嘴的工作原理是：風機排風口分兩條通路，利用正風壓一路是通向大氣，大約占(30-40)％的空氣量；另一路通向吸嘴，這樣，從清掃車排風口排出的風一部份排入大氣中，另一部分則從反吹風風口吹出，再一次作為載體參與清掃作業(yè)。吸嘴采用反吹風的目的主要是將吸嘴下的緊貼地下的垃圾擾動并推向吸風道風口，以提高吸嘴清潔垃圾的能力，同時可以壓制吸塵過程中的揚塵飛起。 2．4小型清理車行走系 行走系的主要功用是將發(fā)動機經(jīng)傳動系傳到驅(qū)動輪上的驅(qū)動扭矩和旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)檎嚬ぷ骱托旭偹栩?qū)動力和牽引力；行走系還用來支承整車的重量，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；緩和路面對汽車的沖擊，減輕震動并和轉(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，它通過車輪支撐整個車輛，并通過車輪的滾動驅(qū)動車輛行駛；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；3-六角開槽螺母；4-驅(qū)動輪；5-驅(qū)動軸；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-電動機； （b）三維圖 圖2-5 行走系示意圖 車架是用來安裝車身，以及行駛所需要的發(fā)動機、車軸、懸掛、轉(zhuǎn)向機構(gòu)及制動裝置等底盤單元的，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，同時還需要具備能夠搭載電動機、懸掛等行駛所必要裝置，以及防止振動噪聲干擾操作者進行作業(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前進的粱。 車輪位于車軸和輪胎之問，它起著承受各種載荷的作用，主要包括輪輞、輪轂及這兩個元件間的連接部分。連接部分有盤式和輻式，目前清掃機械一般采用盤式。盤式車輪的輪輞和輪轂間用鋼質(zhì)圓盤，多為沖壓件，國產(chǎn)輪輞常見的有平式和深式兩種。清掃機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，前后輪大小規(guī)格不同。輪胎有充氣輪胎和實心輪胎兩種，充氣輪胎二般用于大型清掃機械，而小型園林機械則一般選用實心輪胎。充氣輪胎分無內(nèi)胎和有內(nèi)胎兩種，坐騎式清掃車常采用無內(nèi)胎充氣輪胎。小型清理車即是坐騎式小車，所以選用無內(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。 19 3小型多功能環(huán)境清理車主要零部件的設(shè)計 3．1小型多功能環(huán)境清理車技術(shù)參數(shù)選擇與計算 小型環(huán)境清理車結(jié)構(gòu)上相對比較簡單，由于是針對宅區(qū)、校園、廣場等比較平坦的環(huán)境設(shè)計的，所以對功率和轉(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) 項目 規(guī)格 電源 三元鋰電池72V30A 電動機 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)動機功率，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，還要滿足風機旋轉(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 電動機功率分配圖 發(fā)動機的功率P可以分配為行走系統(tǒng)行駛所需功率、風機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，當作業(yè)裝置不工作，即風機所需功率和工作裝置所需功率均為0時，行走系統(tǒng)的功率最大，此時，小型路面清理車可以高速行駛；當作業(yè)裝置的作業(yè)量很大時，可以降低車速，從而提高發(fā)動機傳給作業(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)驗數(shù)據(jù)，對于輪式小車來說，當其行駛速度為9km／h時，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風機運轉(zhuǎn)所需功率分析 氣力輸送系統(tǒng)的壓力損失由多個部分組成，主要包括：吸嘴的壓力損失、垃圾起動的壓力損失、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)計是合理的重要參考指標，也是設(shè)計掃路車階段的重要技術(shù)參數(shù)。氣力輸送系統(tǒng)依靠風機提供工作壓力，更大的壓力損失就意味著要選取更大的風機這樣不僅會造成能源浪費也會加大掃路車的整體尺寸和自重。因此在設(shè)計階段必須合理計算氣力輸送系統(tǒng)的壓力損失。 吸嘴內(nèi)部機構(gòu)復雜，掃路車工作過程中多次對氣流進行變向，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，運動速度依然較大，因此導致兩相流的局部壓力損失。 風機是整個氣力輸送系統(tǒng)的動力源，能否提供足夠的壓力和風量將決定氣力輸送系統(tǒng)的工作性能，因此在選擇風機時必須要使風機的全壓和風量大于氣力輸送系統(tǒng)的風量需求和壓力損失，通常是對風量需求和壓力損失乘以一定的設(shè)計裕量。 3．5齒輪的主要參數(shù)設(shè)計 由接口傳動的結(jié)構(gòu)示意圖，選用直齒圓柱齒輪傳動；小型多功能環(huán)境清理車為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度(GBl0095～88)。由《機械設(shè)計》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)動機轉(zhuǎn)速為3600 r／min，依據(jù)經(jīng)驗取減速箱輸出軸轉(zhuǎn)速為1800r／min，設(shè)帶輪轉(zhuǎn)速為 ，所以傳動比 （3-1） 減速傳動時 （3-2） 對于硬齒面閉式傳動及開式傳動，承載能力往往取決于齒根彎曲強度，故齒數(shù)不宜過多，推薦。所以取為18，則 （3-3） 參考《機械設(shè)計》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)計計算 4.1選擇材料，決定最小直徑 沒有特殊要求，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） 軸上可能有兩個鍵糟 （4-2） 查手冊，取標準值 35mm （4-3） 4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 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度 安裝軸承得軸頸最小， d徑=35mm，預(yù)選7207C軸承 查手冊 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，取標準值為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） 此時選 基本額定動載荷值 （4-19） 驗算軸承壽命: （4-20） 符合強度要求。 5旋刷的設(shè)計 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，且力度較不銹鋼絲低，成本也相對很低，能夠更好地保護草坪，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)過程中，刷體會存在彎曲度，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)計旋刷的底座直徑為500mm，刷體傾斜角度為45度，則可計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，當旋刷旋轉(zhuǎn)時，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機產(chǎn)生的負壓，將垃圾等吸進，并通過氣力輸送管道，將垃圾送入收集袋。當清掃硬質(zhì)路面上的塵土時，在旋刷工作范圍內(nèi)采用水噴頭噴霧的方式進行壓塵，能夠提高清掃效率，減少毛刷磨損，防止使用時出現(xiàn)揚塵現(xiàn)象，造成二次污染環(huán)境。 6風機的選擇 草屑氣力輸送裝置是采用具有較大風量、較低風壓、且葉片數(shù)量較少的葉輪離心式風機。葉輪是風機傳遞給氣體能量的唯一部件，葉輪的形狀、尺寸和數(shù)量決定了風機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)計算出的風機全壓和風量以及風機功率，通過查找風機樣本特性曲線或風機性能與選用件表選擇合適的風機型號。為避免選擇過大的風機而導致能量浪費和噪音過大在能保證風機風壓和風量的前提下應(yīng)選擇盡量小的風機。 本文風機風壓為1020Pa，風量為1145 ，功率為0．76，則選擇風機型號為：C6-48型排塵離心風機，選用機號為3．15C，轉(zhuǎn)速2500，風量1180，風壓1181Pa，內(nèi)效率1．1，重量85。該型風機廣泛應(yīng)用于排送含有塵埃、木質(zhì)碎屑、草 屑、細碎纖維等混合物的場所。 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)境清理車垃圾收集箱具有收集草屑、塵土、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排出，省時又省力。小型多功能環(huán)境清理車平均作業(yè)時速為6km／h，平均每小時收集草坪垃圾約240L，為了避免排出垃圾的次數(shù)過于頻繁，設(shè)計垃圾收集箱桶的尺寸為長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)約了時間。 圖3-2 垃圾收集箱 總 結(jié) 傳統(tǒng)的清理機械種類繁多，體型偏大，且四季不通用，年利用率不高，給儲存維護帶來很大不便。針對這些問題，適應(yīng)當前清理機械“小型為主，一機多用”的發(fā)展趨勢，設(shè)計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、公園等小面積場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)特點及適用場所；確定了實現(xiàn)各個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)；對實現(xiàn)多功能所需的各個工作裝置的主要零部件進行了設(shè)計。 (2)建立了各零部件的三維模型，并按照實際裝配順序，將各零部件裝配好，對裝配零件進行了干涉檢查，保證其各零部件的安裝準確；對工作軸和旋刀分別進行了靜力學分析和模態(tài)分析，保證了各工作軸強度滿足要求。 (3) 本設(shè)計通過關(guān)鍵零部件及傳動系統(tǒng)的設(shè)計及各參數(shù)的計算及選定，一定程度實現(xiàn)了清掃車工作時的可靠及穩(wěn)定。所采用小型路面清掃機雖然在國內(nèi)外市場及學術(shù)領(lǐng)域有所出現(xiàn)，但是在本次設(shè)計中又具有具有一定創(chuàng)新點，本文研制的小型路面清掃機的體型相對于國內(nèi)其它的清掃機有所減小，質(zhì)量也輕了，傳動性能更好，使用價值更高。該裝置在設(shè)計使用的過程中不僅結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，制造成本低，而且具有較好的社會和經(jīng)濟效益。 致 謝 光陰荏苒，流水蹉跎，在白駒過隙間任性的我們已經(jīng)的走到了塔大的最后一個雨季，回想大一軍訓的那些故事，就好像一切就發(fā)生在昨天，在回憶中猛然回過神來，繼續(xù)寫完我大學的最后一篇文章——畢業(yè)設(shè)計致謝。圍繞畢業(yè)設(shè)計的充實生活也即將結(jié)束，這次畢業(yè)設(shè)計是我大學生活最有意義的一次學習，它讓我體會到認真集中精力做事的充實感，也帶給我很大的成就感。通過指導老師慈父般的教導，我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。這次畢業(yè)設(shè)計帶給我很多啟發(fā)，其中最重要的一條就是要有扎實完善的理論儲備以及要熟練掌握專業(yè)知識。在做畢業(yè)設(shè)計的時候，知識儲備的不足充分說明了這個問題，隨著不斷的翻看學習以前的課本，我的專業(yè)知識比以前扎實了很多。在最初的確定方案的這個過程中，我曾遇到了很多問題，隨后在和老師、同學一起交流探討中，我深刻的體會到古人所說“三人行則必有我?guī)熝伞钡恼骓嵨?，與此同時也鍛煉了我和老師、同學交流協(xié)同工作的能力，更讓自己學會了怎樣去獨立思考，我相信這一切將對我在今后的工作和生活意義非凡。在本次設(shè)計中我也經(jīng)歷了很多失敗，比如傳動方案確定的時候，我之前試過鏈傳動、帶傳動，因其結(jié)構(gòu)復雜，計算繁瑣而放棄；在齒輪傳動上也經(jīng)歷了數(shù)次計算失誤；在畫各種圖的時候一些尺寸及配合很容易出錯。 在經(jīng)過多次的修改和虛心請教之后，我的畢業(yè)設(shè)計即將圓滿的結(jié)束。在這兒，首先我要感謝的是我的父母家人，正因為有了你們，我今天才有資格坐在大學校園里做畢業(yè)設(shè)計。我能夠走到今天這一步，全部歸功于您們默默的支持和無私奉獻。雖然我知道，父母之恩豈能一言說盡，文字的力量又會顯得那么蒼白，但是我還是要說，父親母親，你們辛苦了！其次我要感謝栽培我的各位老師，尤其是我的指導老師王龍老師，王老師平日里工作繁多，但在我設(shè)計遇到問題的時候，王老師總是悉心的提供指導和幫助，特別是剛開始提出畢業(yè)設(shè)計方案時幫我確定了具體設(shè)計大綱。正是由于王老師的辛勤指導，讓我明確了畢業(yè)設(shè)計的方向，才得以最終圓滿的結(jié)束。而我唯一能做的的，就是認真聽取王老師的教誨，不厭其煩的修改畢業(yè)設(shè)計，爭取能夠在大學四年最后一次功課中能取得一個好成績，來報答各位老師對我含辛茹苦的栽培。各位老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和謙恭的做人處事，讓我獲益匪淺，我相信，桃李不言，仍會下自成蹊！最后，我要感謝我的各位同學，謝謝你們在我最需要的時候，一起陪我走過那些迷茫的日子，同時也謝謝你們在我最美好的年華里陪我走過四年，人生能有多少個四年，陪伴這一程已足夠了。 雨停了......風即將隨雨而去，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。我們的故事一點一滴的消失在祖國西北邊鎮(zhèn)的這座沙城之上。一切都會在視野里變的暗淡，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語，感謝您曾提供給我一個良好的教育平臺，讓我在這兒學有所成。希望在多少年后的某個角落里我的身影能為塔大而耀。 總之，縱有千言萬語也說不清我對學校，對老師，對同學的感激之情，唯愿各位同學們前程似錦，老師身體健康，工作順利，學校發(fā)展越來越好，為祖國的建設(shè)培育越來越多的人才！ 參考文獻 [1] 韋端利，陳無畏，李超．小型滾掃吸入式掃路車清掃效果仿真分析[J]．專用汽車，2010，(11)： 53-54. 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