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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 城市道路清掃車的設(shè)計(jì) 系部名稱： 汽車工程系 專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 B05-17班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○○九年六月 摘　　要 我國(guó)道路清掃車行業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，產(chǎn)品從單一的純掃式發(fā)展到目前的多種型式，產(chǎn)品性能和產(chǎn)品質(zhì)量迅速提高，特別是在改革開(kāi)放以后，通過(guò)進(jìn)口關(guān)鍵外購(gòu)件使掃路車產(chǎn)品性能和可靠性大大提高。但目前我國(guó)掃路車的水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在一定的差距，特別是在產(chǎn)品的可靠性方面。 文中介紹了道路清掃車的改裝設(shè)計(jì)說(shuō)明。敘述了在改裝道路清掃車過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題。對(duì)清掃系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，敘述了相關(guān)專用設(shè)備的工作原理，并進(jìn)行了比較分析。對(duì)掃盤、吸嘴、集塵箱、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的選擇進(jìn)行了仔細(xì)的對(duì)比分析。保證道路清掃作業(yè)的安全性。 關(guān)鍵詞：道路清掃車；掃刷；掃盤；吸嘴；集塵箱；專用車 ABSTRACT Our country path sweeps clear the vehicle profession to have been through repeatedly the dozens of years the development, the product from sole sweeps the type to develop present many kinds of patterns purely, the product performance and the product quality rapid enhancement, specially after reform and open policy, causes the sweeping machine product performance and the reliability through the import key outsourcing enhances greatly.But the present our country sweeping machine level and the overseas developed country compare, but also has certain disparity, specially in product reliable aspect. In the article introduced the path sweeps clear the vehicle the re-equipping design explanation.Narrated in re-equipped the path to sweep clear the question which in the vehicle process easy to appear.To swept clear the system good detailed design, narrated the correlation special purpose equipment principle of work, and has carried on the comparative analysis.To swept the plate, attracts mouth, collection dust box, air blower equipment and so on choice has carried on the careful contrast analysis.Guaranteed the path sweeps clear the work the security. Key words: the path sweeps clear the vehicle；the scanning；sweeps the plate；attracts the mouth；the collection dust box； the private car II 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目　　錄 摘要 I Abstrct II 第1章 緒論 1 1.1道路清掃車改裝的意義和目的 1 1.1.1道路清掃車改裝的意義 1 1.1.2道路清掃車改裝的目的 1 1.2道路清掃汽車的發(fā)展與展望 1 1.2.1道路清掃汽車的發(fā)展歷史 1 1.2.2道路清掃汽車的現(xiàn)狀 1 1.2.3道路清掃車的發(fā)展與展望 2 1.3道路清掃車的比較 2 1.4本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 3 第2章 道路清掃車的總體設(shè)計(jì) 4 2.1設(shè)計(jì)思想 4 2.2整車參數(shù)的確定 4 2.2.1尺寸參數(shù) 4 2.2.2質(zhì)量參數(shù) 5 2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) 7 2.4 變速器 7 2.5改裝須知 7 2.5總體設(shè)計(jì) 8 2.5.1工作原理 8 2.5.2構(gòu)造及功能 8 2.6本章小結(jié) 10 第3章 主要零件選擇及其設(shè)計(jì) 11 3.1風(fēng)機(jī)的選擇 11 3.1.1風(fēng)機(jī)的工作原理 11 3.1.2風(fēng)機(jī)的選擇 12 3.2副發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 14 3.3副發(fā)動(dòng)機(jī)與風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 14 3.4集塵箱的設(shè)計(jì) 16 3.5集塵箱卸載擺臂的設(shè)計(jì) 16 3.6掃盤掃刷的設(shè)計(jì) 21 3.7掃盤的布置形式 22 3.8吸嘴的設(shè)計(jì) 23 3.9噴水頭、水泵、進(jìn)塵管和水箱的選擇設(shè)計(jì) 24 3.10本章小結(jié) 25 第4章 清掃系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)計(jì)與計(jì)算 26 4.1清掃系統(tǒng)的動(dòng)力選擇 26 4.2掃盤的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)選擇 26 4.3水泵馬達(dá)的選擇 26 4.4液壓缸的選擇 27 4.5液壓泵的選擇 27 4.6油路控制 27 4.7取力器的選擇 28 4.8本章小結(jié) 29 第5章 整車性能分析 30 5.1汽車動(dòng)力性能分析 30 5.1.1基本參數(shù)確定 30 5.1.2汽車的行駛方程 31 5.1.3汽車最高車速的確定 33 5.2燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 35 5.3整車軸荷分配計(jì)算 35 5.4整車穩(wěn)定性分析 36 5.4.1作業(yè)質(zhì)心高度的計(jì)算 36 5.4.2作業(yè)側(cè)傾角的確定 36 5.5最小轉(zhuǎn)彎直徑的計(jì)算 36 5.6本章小結(jié) 37 結(jié)論 38 參考文獻(xiàn) 39 致謝 41 附錄 42 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒　　論 1.1道路清掃車改裝的意義和目的 1.1.1道路清掃車改裝的意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，城市的規(guī)模也越來(lái)越大。近年來(lái)城市的清掃任務(wù)量也越來(lái)越大。同時(shí)伴隨著我國(guó)高速公路建設(shè)通行里程的迅猛增長(zhǎng)，高速公路及公路的清掃除塵任務(wù)也越來(lái)越繁重，因此為提高清掃速度，減輕環(huán)衛(wèi)工人及道路養(yǎng)護(hù)工人的任務(wù)量和勞動(dòng)量，道路清掃車的需求量日益增加。 1.1.2道路清掃車改裝的目的 我國(guó)城市規(guī)模發(fā)展迅速，伴隨著嘗試的環(huán)保任務(wù)越來(lái)越重。道路清掃車能大大減輕城市環(huán)衛(wèi)和道路的保養(yǎng)，同時(shí)縮小我國(guó)在道路清掃車設(shè)計(jì)自造技術(shù)與國(guó)外的差異。 1.2道路清掃汽車的發(fā)展與展望 1.2.1道路清掃汽車的發(fā)展歷史 道路清掃保潔機(jī)械19世紀(jì)20年代起源于歐洲，其技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了純掃式、純吸式、吸掃式掃路車3個(gè)階段。其中吸掃式又有干、濕2種類型。 在我國(guó)的發(fā)展則始于20世紀(jì)60年代，其發(fā)展歷史可分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代至80年代末，第1代純掃式清掃車研制成功，揭開(kāi)了我國(guó)自主研發(fā)清掃車技術(shù)的序幕；但因純掃式清掃車有性能差、質(zhì)量差、外觀差，清掃效果差等缺陷。直至20世紀(jì)80年代末，建設(shè)部長(zhǎng)沙建設(shè)機(jī)械研究院設(shè)計(jì)出我國(guó)第一輛吸掃式清掃車，迅速縮短了我國(guó)清掃車與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，成為我國(guó)清掃機(jī)械發(fā)展里程中的新起點(diǎn)。第2代吸掃式掃路車具有清掃效率高、清掃能力強(qiáng)、清掃污染小等優(yōu)點(diǎn)，被迅速應(yīng)用到我國(guó)大中城市的主要道路清掃作業(yè)中。21世紀(jì)之后，國(guó)內(nèi)路面清掃車市場(chǎng)開(kāi)始呈現(xiàn)多元發(fā)展的態(tài)勢(shì)，出現(xiàn)了不同工作原理和模式的清掃機(jī)械，如純吸式清掃車、干式清掃車等第3代掃路車。由于全國(guó)各地氣候差異大，冬季水易結(jié)冰，對(duì)濕式除塵的吸掃式清掃車在部分區(qū)域作業(yè)效果有影響；而在高速公路，城市高架橋等處，由于取水點(diǎn)遠(yuǎn)，不便于濕式除塵清掃車連續(xù)作業(yè)，隨著人們節(jié)水意識(shí)的加強(qiáng)，催生出無(wú)需灑水壓塵的干式除塵掃路車系列[1]。 1.2.2道路清掃汽車的現(xiàn)狀 現(xiàn)在，在我國(guó)清掃車市場(chǎng)中，吸掃式清掃車占有率在95%以上。第2階段(20世紀(jì)80年代至90年代末)，是我國(guó)清掃車發(fā)展最快的階段，清掃車的使用不但從大中城市擴(kuò)展到小城市，而且從城市道路拓展到公路和高速公路。市場(chǎng)需求的迅速膨脹，各種類型和各種規(guī)格的吸掃式清掃車不斷涌現(xiàn)。這期間，我國(guó)清掃車多數(shù)由2～8 t汽車底盤改裝，適合于大面積、遠(yuǎn)距離清掃，常用于城市主干道、城鄉(xiāng)結(jié)合部、高速公路的路面清掃作業(yè)[2]。 隨著清掃車市場(chǎng)的擴(kuò)大，用戶對(duì)清掃車的需求也在發(fā)生變化，出現(xiàn)了小型全液壓清掃機(jī)。由于它具有油耗低、行駛無(wú)級(jí)變速、體積小巧、機(jī)動(dòng)靈活及操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，備受用戶青睞，特別適用于人口密度大、交通繁忙的城市道路以及居民小區(qū)、公園、車站、機(jī)場(chǎng)、企事業(yè)單位等路面的清掃保潔作業(yè)。不少清掃車生產(chǎn)企業(yè)也開(kāi)發(fā)出專用底盤的中小型全液壓清掃車。但發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)清掃保潔機(jī)械還存在不小的差距。我國(guó)的清掃車在清掃保潔效率、清掃保潔能力及除塵效果等作業(yè)性能方面與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平相當(dāng)，而在清掃保潔車輛的噪聲、排放、可靠性、舒適性以及自動(dòng)調(diào)整等方面仍存在差距，特別是全液壓清掃車，僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)產(chǎn)品的水平。 1.2.3道路清掃車的發(fā)展與展望 隨著創(chuàng)建清潔城市的指標(biāo)越來(lái)越高及環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)對(duì)清掃保潔車輛要求多功能化，出現(xiàn)了創(chuàng)新概念清掃保潔機(jī)械——“洗掃車”，其中的代表車型有中聯(lián)重科環(huán)衛(wèi)機(jī)械分公司開(kāi)發(fā)的大中型洗掃車。它集清掃、清洗、污水回收于一體，且一次行駛同步完成，清潔作業(yè)后即可達(dá)到無(wú)塵、無(wú)漬、無(wú)積水的作業(yè)效果，最大程度呈現(xiàn)路面本色，大大提高了道路清潔質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了道路清掃保潔觀念的突破，也是國(guó)際上首創(chuàng)的產(chǎn)品。 發(fā)展的趨勢(shì)現(xiàn)代化清掃保潔機(jī)械應(yīng)與生態(tài)型、現(xiàn)代化國(guó)際大都市發(fā)展相適應(yīng)，具有環(huán)保優(yōu)先、技術(shù)創(chuàng)新、國(guó)際先進(jìn)等裝備特征。從滿足單一的普通作業(yè)需求，向滿足聯(lián)合作業(yè)、規(guī)范作業(yè)、模塊組合、環(huán)保作業(yè)及同步監(jiān)控管理等需求發(fā)展[3]。 1.3道路清掃車的比較 純掃式清掃車有性能差、質(zhì)量差、外觀差，清掃效果差二次污染嚴(yán)重等缺陷，基本被淘汰。 吸掃式掃路車具有清掃效率高、清掃能力強(qiáng)、清掃污染小等優(yōu)點(diǎn)，被迅速應(yīng)用到我國(guó)大中城市的主要道路清掃作業(yè)中。我國(guó)吸掃式清掃車多數(shù)由2～8 t汽車底盤改裝，適合于大面積、遠(yuǎn)距離清掃，常用于城市主干道、城鄉(xiāng)結(jié)合部、高速公路的路面清掃作業(yè)?，F(xiàn)在，在我國(guó)清掃車市場(chǎng)中，吸掃式清掃車占有率在95%以上。隨著清掃車市場(chǎng)的擴(kuò)大，用戶對(duì)清掃車的需求也在發(fā)生變化，出現(xiàn)了小型全液壓清掃機(jī)。由于它具有油耗低、行駛無(wú)級(jí)變速、體積小巧、機(jī)動(dòng)靈活及操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，備受用戶青睞，特別適用于人口密度大、交通繁忙的城市道路以及居民小區(qū)、公園、車站、機(jī)場(chǎng)、企事業(yè)單位等路面的清掃保潔作業(yè)。不少清掃車生產(chǎn)企業(yè)也開(kāi)發(fā)出專用底盤的中小型全液壓清掃車。 純吸式清掃車、干式清掃車等。由于全國(guó)各地氣候差異大，冬季水易結(jié)冰，對(duì)濕式除塵的吸掃式清掃車在部分區(qū)域作業(yè)效果有影響。同時(shí)純吸式清掃車清掃只適合灰塵較少的城市，對(duì)于我國(guó)東北地區(qū)、西北地區(qū)灰塵較大的城市基本不使用。 1.4本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容： （1）清掃形式的選擇； （2）對(duì)二類底盤的計(jì)算與選擇； （3）對(duì)清掃刷及其動(dòng)力系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)； （4）對(duì)吸塵系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)； （5）對(duì)集塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算； （6）灑水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算； （7）對(duì)整車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算； （8）整車性能的分析。  第2章 道路清掃車的總體設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)思想 根據(jù)我國(guó)目前的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)查研究，確定如下設(shè)計(jì)原則： （1）既可在高等級(jí)公路上使用，也可在城市道路中使用； （2）合理地選擇底盤及有關(guān)總成，以保證各總成之間的匹配和整車性能； （3）整車結(jié)構(gòu)布置合理，便于組織生產(chǎn)； （4）車輛運(yùn)行機(jī)動(dòng)靈活，工作可靠，功能齊全，附件裝夾迅速，操作使用方便； （5）為便于車輛的維修，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要最大限度地貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化和通用化； （6）結(jié)構(gòu)緊湊，造型新穎，美觀大方，保證性能的前提下，盡量降低生產(chǎn)成本； （7）符合國(guó)家、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)[4]。 2.2整車參數(shù)的確定 2.2.1尺寸參數(shù) （1）外廊尺寸 外廓尺寸即指整車的長(zhǎng)、寬、高，由所選的汽車底盤及工作裝置確定，但最大尺寸要滿足法規(guī)要求。在我國(guó)GB1589－93《汽車外廓尺寸的界限》中，明確規(guī)定，車輛高不超過(guò)4m；車輛寬(不包括后視鏡)不超過(guò)2.5m；外開(kāi)窗、后視鏡等突出部分距車身不超過(guò)250mm;車輛長(zhǎng):貨車不超過(guò)12m，半掛汽車列車不超過(guò)16.5m,全掛汽車列車不超過(guò)20m。 設(shè)計(jì)的半掛液化氣汽車總長(zhǎng)度為13.4m，車高為3.5m，車寬為2480mm。 （2）軸距 軸距影響到車輛總長(zhǎng)，最小轉(zhuǎn)向直徑、縱向通過(guò)半徑或縱向通過(guò)角、軸荷分配和質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，也影響到車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。綜合考慮設(shè)計(jì)的道路清掃車汽車的車軸距5200mm。 （3）輪距 輪距影響到車輛總寬、橫向通過(guò)半徑、轉(zhuǎn)向時(shí)的通道寬度以及車輛的橫向穩(wěn)定性，輪距要與車寬相適應(yīng)，設(shè)計(jì)的道路清掃車的輪距為1800mm左右。 （4）前、后懸 汽車的前、后懸直接涉及到汽車的接近角和離去角，一般要求都在25°以上，至少不小于20°。前懸應(yīng)滿足車輛接近角和軸荷分配的要求。前懸與駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器、前保險(xiǎn)杠等總成布置有關(guān)。后懸應(yīng)滿足車輛離去角和軸荷分配的要求，同時(shí)還要滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，即對(duì)于客車和全封閉廂式車輛，后懸不得超出軸距的0.65倍;對(duì)于其它車輛，后懸不得超出軸距的0.55倍，但最長(zhǎng)不得超出3.5m。在實(shí)際改裝過(guò)程中，后懸變動(dòng)比較多。例如對(duì)于自卸車，一般要將所選的普通汽車底盤的后懸變短，而對(duì)于有些罐式和廂式汽車，則要將后懸加長(zhǎng)。設(shè)計(jì)的道路清掃車的前懸為1205mm，后懸為1700mm[6]。 2.2.2質(zhì)量參數(shù) （1）裝載質(zhì)量 對(duì)裝載質(zhì)量考慮以下兩方面: a.考慮到清掃城市和清掃范圍，如果中小城市則宜采用小噸位車輛，如果大中城市則宜采用大噸位車輛，以便于提清掃效率。 b.合理分級(jí)在裝載噸位級(jí)別仁，要分布合理，以利于專用車產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于同一底盤，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量提高裝載質(zhì)量。設(shè)計(jì)的道路清掃的裝載質(zhì)量為7000kg左右[6]。 （2）整備質(zhì)量 所謂整備質(zhì)量是指專用汽車帶有全部工作裝置及底盤所有的附屬設(shè)備，加滿油和水，但未載人和載貨時(shí)的整車質(zhì)量。整備質(zhì)量是一個(gè)重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)運(yùn)輸型專用汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性有很大影響。據(jù)估計(jì)，載重汽車整備質(zhì)量減少10%，可使經(jīng)濟(jì)性提高8.5%。因此從設(shè)計(jì)原則上講，應(yīng)減少整備質(zhì)量，盡量采用輕質(zhì)金屬材料和非金屬材料，減少原材料消耗，降低制造成本。道路清掃的整備質(zhì)量為11000kg左右。 （3）總質(zhì)量 所謂總質(zhì)量是指專用汽車裝備齊全，滿載(規(guī)定值)貨物及乘員時(shí)的質(zhì)量。其計(jì)算公式為 （2.1） 式中：mp——乘員質(zhì)量kg，按座位數(shù)計(jì)，65kg/人。 對(duì)于作業(yè)型專用汽車，如起重舉升車、高空作業(yè)車等，總質(zhì)量主要由改裝后的汽車底盤質(zhì)量和專用工作裝置質(zhì)量確定，無(wú)需考慮裝載質(zhì)量。為了部分彌補(bǔ)專用汽車裝載質(zhì)量的下降，可采用原車底盤允許的最大總質(zhì)量，合理地利用原車底盤的超載能力。一般最大允許可超過(guò)原車型總質(zhì)量的5%。設(shè)計(jì)的道路清掃的總質(zhì)量為12000kg左右。 結(jié)合設(shè)計(jì)要求及其我國(guó)主要城市環(huán)衛(wèi)要求選擇東風(fēng)牌EQ1122GZ12D7載貨汽車二類底盤進(jìn)行改裝。 東風(fēng)牌EQ1122GZ12D7載貨汽車二類底盤的主要參數(shù)見(jiàn)表2.1、2.2和2.3。 表2.1 底盤質(zhì)量參數(shù) 底盤型號(hào) EQ1122GZ12D7 空載 整備質(zhì)量/kg 4750 前軸軸載質(zhì)量/kg 4970 后軸軸載質(zhì)量/kg 7465 額定軸載 質(zhì)量分配 允許前軸最大軸載質(zhì)量/kg 5000 允許后軸最大軸載質(zhì)量/kg 10000 表2.2 性能參數(shù) 底盤型號(hào) 單位或代號(hào) EQ1122GZ12D7 最高車速 Km/h 95 最大爬坡度 % 23 油箱容積 L 280 百公里油耗 L 35 最小轉(zhuǎn)彎直徑 m 12.5 駐車坡度 % 20 表2.3 尺寸參數(shù) 外型尺 寸 總長(zhǎng) OL 8995 總寬 OW 2430 高 OH 2700 軸距 WB 5200 前懸 FOH 1180 后懸 ROH 2615 車架前高 FHF 650 車架后高 FHR 700 輪距 前輪 N1 1845 后輪 N2 1640 后輪胎最外尺寸 N3 974 車架外寬 N4 860 車架可用長(zhǎng)度 M0 5530 駕駛室后圍位置 M1 870 蓄電池位置 M2 1433 儲(chǔ)氣筒位置 M3 2198 油箱位置 M4 2016 表2.3 尺寸參數(shù) 續(xù)表 接近角（度） 34 離去角（度） 40 2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) 該車的的發(fā)動(dòng)機(jī)為直列六缸、四沖程水冷柴油增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，參數(shù)見(jiàn)表2.4。 表2.4發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) 型式 直列四缸、四沖程水冷柴油增壓發(fā)動(dòng)機(jī) 型號(hào) C240 10 額定轉(zhuǎn)速r/min 2200 額定功率KW (2200r/m) 235 最大轉(zhuǎn)矩N·M(1500r/min) 880 最低燃油消耗率g/(KW·h) 200 缸徑×沖程mm 114×135 排量L 8.3 壓縮比 17.3：1 工作順序 1-5-3-6-2-4 燃油：夏季：0號(hào)輕柴油：冬季：根據(jù)氣溫選用合適的輕柴油 2.4 變速器 變速器可以選裝DF6S750齒六擋變速器，變速器參數(shù)見(jiàn)表2.5。 表2.5 變速器傳動(dòng)比 一檔 二檔 三檔 四檔 五檔 六檔 倒檔 5.606 3.627 2.313 1.487 1 0.79 5.045 2.5改裝須知 底盤的質(zhì)量參數(shù)要求 底盤經(jīng)過(guò)改裝后，前、后軸的軸載質(zhì)量應(yīng)不超過(guò)允許的最大軸載質(zhì)量。 改裝后整車的要求： （1）改裝后，必須保證汽車的功能和工作安全性，以及所有運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)空間； （2）要保證改裝部分有足夠的維修保養(yǎng)空間，特別是各潤(rùn)滑點(diǎn)，緊固螺栓、蓄電池和制動(dòng)裝置零部件的可操作空間； （3）日常保養(yǎng)的各檢查及潤(rùn)滑點(diǎn)，必須保證不進(jìn)行任何拆卸就能進(jìn)行； （4）為滿足法規(guī)的要求，不允許撤卸所設(shè)置的隔音板； （5）不允許對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系進(jìn)行更改，不得妨礙空氣吸入和廢氣排出； （6）安裝改裝部分時(shí)，各個(gè)部件都必須保證安全通過(guò)性，運(yùn)行安全性、可靠性、功能及維修保養(yǎng)的方便性； （7）要確保底盤運(yùn)動(dòng)件如車橋、懸架、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向器、制動(dòng)元件及換檔桿的功能和運(yùn)動(dòng)自由空間； （8）不得妨礙維修保養(yǎng)和潤(rùn)滑作業(yè)的進(jìn)行； （9）當(dāng)改裝部分伸出駕駛室之上時(shí)，應(yīng)保證駕駛室能夠自由地翻轉(zhuǎn)； （10）不得因改裝而影響汽車的行駛、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向性能； （11）所有的改裝和對(duì)汽車的更改要按照國(guó)家現(xiàn)行法規(guī)實(shí)施； （12）改裝廠家不經(jīng)許可不能取下或更換東風(fēng)標(biāo)志，也不得在其它部位設(shè)置東風(fēng)的標(biāo)志，隨散裝件提供的東風(fēng)標(biāo)志要安裝在東風(fēng)汽車有限公司規(guī)定的位置上[7]。 2.5總體設(shè)計(jì) 2.5.1工作原理 該道路清掃車由東風(fēng)EQ1122GZ12D7汽車底盤、副發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、垃圾箱、水箱、水泵、油箱、油泵、掃刷、吸盤、附車架等組成。見(jiàn)圖2.1掃刷將垃圾掃至規(guī)定位置,吸塵系統(tǒng)的高壓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)的氣流,在吸盤處形成較強(qiáng)負(fù)壓,將垃圾吸入垃圾箱。由于垃圾箱空間突然加大,氣流速度突然降低,同時(shí)集塵箱在兩進(jìn)灰口交接處噴出高壓霧化水，將進(jìn)出集塵箱內(nèi)的灰塵噴濕，噴濕的塵土、垃圾及體積質(zhì)量較小的顆粒在重力作用下沉至垃圾箱底部,樹(shù)葉、紙張等被網(wǎng)擋住,細(xì)小顆粒再經(jīng)垃圾箱隔板、擋板等進(jìn)行二次降塵,使空氣進(jìn)一步凈化,最后經(jīng)風(fēng)機(jī)再次回吹到吸塵口。 圖2.1 道路清掃總體布置 2.5.2構(gòu)造及功能 （1）副發(fā)動(dòng)機(jī)及風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 該系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)支座、帶輪、風(fēng)機(jī)、等組成。它為風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力,副發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后帶動(dòng)風(fēng)機(jī)作業(yè)。副發(fā)動(dòng)機(jī)采用BN492QA柴油機(jī),經(jīng)傳動(dòng)軸、皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),副發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)安裝在駕駛室內(nèi)的油門控制器控制油門開(kāi)度對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整,通過(guò)油門控制器上的限位螺釘限定其最高工作轉(zhuǎn)速和怠速。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速為750~800r/min,最高工作轉(zhuǎn)速限定為2200r/min。該發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為175.1N.m/2200r/min,最大功率為57.4KW、3800r/min。風(fēng)機(jī)采用926-5A標(biāo)準(zhǔn)通用型風(fēng)機(jī)[8]。 （2）吸盤裝置 由吸盤、吸管、拖桿、吸口、側(cè)滾輪、后滾輪等組成。為確保最佳清掃效果,吸盤支承滾輪著地后底邊和地面的間隙應(yīng)保持20mm左右,該間隙可通過(guò)提高和降低吸盤兩側(cè)支承滾輪的安裝高度來(lái)調(diào)節(jié)。不清掃時(shí)通過(guò)提升裝置提起吸盤,保證吸盤剛性部分離地間隙大于100mm,以利快速行駛。 （3）清掃裝置 該裝置由與車架中心線對(duì)稱的左、右兩清掃裝置組成。掃盤離地110mm左右，掃刷觸地狀況對(duì)清掃效果和減少掃絲的磨損很重要,必須將掃盤對(duì)地傾斜成一定的角度,即將掃盤外傾3°左右。掃刷磨損后必須對(duì)掃盤進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)掃刷長(zhǎng)度磨損減短至100mm時(shí)就需更換新掃刷。 （4）垃圾箱 垃圾箱為密閉的簿壁焊接容器,其作用是沉積垃圾和除塵。當(dāng)從吸口吸入垃圾塵粒時(shí)含塵氣流從吸口進(jìn)入,經(jīng)過(guò)垃圾箱空腔,通過(guò)分離孔板進(jìn)入風(fēng)機(jī)。垃圾箱內(nèi)部經(jīng)過(guò)防銹處理,垃圾箱安裝在副車架上,由翻斗油缸傾翻卸料。垃圾箱與吸盤、風(fēng)機(jī)、后箱門結(jié)合處用密封條嚴(yán)密密封以提高吸塵效果。當(dāng)以上結(jié)合部密封條脫落或損壞時(shí)吸塵效果會(huì)明顯下降,此時(shí)應(yīng)及時(shí)緊固或更換密封條[9]。 （5）液壓與電氣系統(tǒng) 掃路車掃盤的旋轉(zhuǎn)、伸出、縮回,垃圾箱的傾翻收回,吸盤的放下、提起等動(dòng)作都由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和控制。液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸、電磁閥、單向節(jié)流閥、液壓?jiǎn)蜗蜷y、背壓閥、集流塊、、液壓油箱、連接油管等組成。 掃路車具有汽車底盤電氣和專用工作裝置電控與儀表兩個(gè)獨(dú)立的電氣系統(tǒng)。底盤電氣系統(tǒng)為常規(guī)通用系統(tǒng);專用工作裝置電控與儀表系統(tǒng)由電控箱、副發(fā)動(dòng)機(jī)電氣元件及電磁閥等組成,通過(guò)駕駛室內(nèi)的儀表盤按鈕操作實(shí)現(xiàn)專用工作裝置電、液控制[10]。 （6）灑水系統(tǒng) 本掃路車是濕式、吸掃式掃路車,該車在清掃時(shí)和吸入時(shí)都設(shè)有噴水裝置,達(dá)到壓塵和防止二次污染的目的。水泵選擇三缸活塞泵，額定轉(zhuǎn)速820r/min，最高轉(zhuǎn)速1200r/min，流量30L/min，最高壓力3Mpa，最大耗用功率1.86KW。清掃作業(yè)時(shí),將水泵工作控制開(kāi)關(guān)旋至“工作”位置,壓力水經(jīng)灑水噴嘴及垃圾箱內(nèi)噴嘴噴出,并形成水霧。 2.6本章小結(jié) 本章主要是對(duì)整車方案進(jìn)行了初步的分析，并確定了整車方案中基本參數(shù)。對(duì)整車設(shè)計(jì)基本方案的確定。 第3章 主要零件選擇及其設(shè)計(jì) 3.1風(fēng)機(jī)的選擇 3.1.1風(fēng)機(jī)的工作原理 掃路車對(duì)塵粒的吸拾主要依賴風(fēng)機(jī)對(duì)塵粒的作用力。這種作用力有兩種形式，即空氣流動(dòng)對(duì)塵粒產(chǎn)生的動(dòng)壓和風(fēng)機(jī)直接對(duì)塵粒產(chǎn)生的負(fù)壓(靜壓)。動(dòng)壓和負(fù)壓之和為風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓?？諝饬鲃?dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)壓力相對(duì)較小，它只能帶動(dòng)較小的塵粒流動(dòng)，最終還要依靠風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓吸拾塵粒。對(duì)質(zhì)量較大的塵粒的吸拾主要依靠風(fēng)機(jī)對(duì)塵粒產(chǎn)生的負(fù)壓力。動(dòng)壓和負(fù)壓可以相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)風(fēng)流通道的形式，動(dòng)壓和負(fù)壓會(huì)有不同的表現(xiàn)形式。 通過(guò)塵粒在進(jìn)人垃圾箱之前會(huì)經(jīng)過(guò)兩種不同形式的路徑，即風(fēng)道和吸嘴。在風(fēng)道內(nèi)，風(fēng)機(jī)對(duì)塵粒的作用力主要體現(xiàn)在風(fēng)機(jī)的負(fù)壓上。若僅使用通道吸拾塵粒，那么風(fēng)機(jī)只需要有足夠的負(fù)壓力便可。風(fēng)機(jī)的風(fēng)流量可以很小。但僅用風(fēng)道吸拾塵粒，使得掃路車對(duì)路面的吸拾寬度太小，不適合掃路車的工作性能，為此增設(shè)吸嘴，目的是通過(guò)風(fēng)流產(chǎn)生的動(dòng)壓將吸嘴寬度內(nèi)的塵粒都帶到風(fēng)道的進(jìn)口。在吸嘴內(nèi)，除風(fēng)道的進(jìn)口存在極大的負(fù)壓外，其余空間的負(fù)壓較小，此時(shí)風(fēng)機(jī)對(duì)塵粒的作用力主要依賴風(fēng)機(jī)流量產(chǎn)生的動(dòng)壓力。根據(jù)動(dòng)能定理 （3.1） 可知風(fēng)的流速越大，風(fēng)流產(chǎn)生的動(dòng)壓越大。其中，E為風(fēng)的動(dòng)能，m為空氣介質(zhì)的密度，v為空氣的流速。能量守恒定律告訴我們:在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，流體的總能量是一個(gè)常數(shù)。根據(jù)伯努利方程可知 （3.2） (在掃路車的吸塵系統(tǒng)中，式中的流體勢(shì)能pgh很小，可以忽略不計(jì))，如果吸塵系統(tǒng)中的氣流流經(jīng)一個(gè)收縮(節(jié)流)截面時(shí)，氣體將被加速。這種氣體的加速將使它的動(dòng)能增加，卻使被加速處的靜壓力降低。 根據(jù)式(3.1)可以看出若能獲得較大的流速，則吸嘴的風(fēng)流截面越小越好。為此，在設(shè)計(jì)吸嘴時(shí)，在保證塵粒能順利進(jìn)人吸嘴的同時(shí)，應(yīng)盡量減少吸嘴與路面的距離。吸嘴的兩個(gè)側(cè)面和后側(cè)面使用圍板，也可以有效地減少吸嘴的風(fēng)流截面，同時(shí)在較大塵粒不能被風(fēng)流的動(dòng)能帶動(dòng)時(shí)，還可以將其拖送至風(fēng)道的進(jìn)口。根據(jù)幾種典型風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)繪制風(fēng)機(jī)的流量。 圖3.1 幾種風(fēng)機(jī)的流量和功率曲線 從圖3.1可以看出，隨風(fēng)流量的增加，風(fēng)機(jī)所需的能量會(huì)急劇增加。而且，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲主要是因?yàn)闅饬鏖g的摩擦、流量的增加。因此，在風(fēng)機(jī)的負(fù)壓能滿足吸拾塵粒的要求時(shí)，盡量選用小流量的風(fēng)機(jī)，在降低能耗的同時(shí)，還可有效的降低風(fēng)流產(chǎn)生的噪聲，有利于除塵。 3.1.2風(fēng)機(jī)的選擇 掃路車欲吸拾塵粒，必須滿足下述條件 F吸拾> G塵粒 （3.3） 式中：F——吸拾為吸拾塵粒所需的吸拾力，N； G——塵粒的重力，N。 選取塵粒密度為P，初設(shè)可吸拾直徑為滬d的塵粒(不規(guī)則物體按當(dāng)量直徑計(jì)算)，則吸拾塵粒所需的負(fù)壓為 （3.4） 式中：——理想狀態(tài)下吸拾灰粒所需要的負(fù)壓，pa； ——密度，kg/； D——直徑（或當(dāng)量直徑），mm。 式（3.1）為理想狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)吸拾塵粒所需的負(fù)壓。但在實(shí)際工作過(guò)程中往往因?yàn)槲谛问?、管路形狀、路面狀況的影響，所需的負(fù)壓會(huì)大于理想狀態(tài)下的負(fù)壓，為此，需要用工況系數(shù)k(k>l)來(lái)彌補(bǔ)作業(yè)中的能量損失，此時(shí) （3.5） 風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓為動(dòng)壓和負(fù)壓之和，動(dòng)壓和負(fù)壓的比例會(huì)隨著吸塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同而有所變化。離心式通風(fēng)機(jī)在最佳工況下，出口動(dòng)壓約占全壓的10~20%，當(dāng)偏離最佳工況時(shí)會(huì)大些。在此，取動(dòng)壓是全壓的20%計(jì)算，于是，所需風(fēng)機(jī)的全壓為 （3.6） 掃路車有多種除塵形式，每種除塵形式均有壓力損耗，常用除塵形式的壓力損耗如表3.1。 表3.1常用除塵形式的壓力損耗. 質(zhì)性除塵 重力除塵 袋式除塵 100~1500 50~150 700~1000 其中袋式除塵多在干式掃路車上才有應(yīng)用，在此，只選取慣性除塵和重力除塵的最大壓力損失之和1650Pa，結(jié)合式（3.2）、（3.3）、（3.4）可得風(fēng)機(jī)所需的全風(fēng)壓應(yīng)滿足如下關(guān)系式 （3.7） 式中：——掃路車在實(shí)際應(yīng)用具有的全風(fēng)力。 綜合實(shí)際情況取K=1.2，當(dāng)量直徑d=150mm,能吸入最大灰粒重量為3kg左右。則 掃路車上風(fēng)機(jī)跟吸塵系統(tǒng)的關(guān)系密切，在選用掃路車的風(fēng)機(jī)時(shí)可以參考以下兩點(diǎn):為減少風(fēng)機(jī)的能耗和噪聲污染，應(yīng)盡量減小風(fēng)機(jī)的流量，在保證吸拾垃圾的性能的同時(shí)，最有效的辦法是縮小吸嘴的風(fēng)流截面。 風(fēng)機(jī)的選型一般按下述步驟進(jìn)行: ?。?）計(jì)算確定隧道內(nèi)所需的通風(fēng)量； ?。?）計(jì)算所需總推力 （3.8） 　其中，At：風(fēng)口橫截面積(m2) ： ：各項(xiàng)阻力之和(Pa)。 設(shè)計(jì)掃路車風(fēng)機(jī)選擇9-26型離心通風(fēng)機(jī)輸送介質(zhì)的溫度一般不超過(guò)80度。介質(zhì)中所含的塵土及硬質(zhì)細(xì)顆粒不大于150毫克/立方米。風(fēng)機(jī)機(jī)座號(hào)No．5#、風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式為A式。風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式為D式傳動(dòng)。出風(fēng)口位置角度可按裝配需要而定，并可根據(jù)裝配的實(shí)際需求制作非標(biāo)產(chǎn)品。 風(fēng)機(jī)性能參數(shù)見(jiàn)表3.2 表3.2 9-26-5型離心通風(fēng)機(jī)性能參數(shù) 傳動(dòng)方式 轉(zhuǎn)速 流量 全壓 內(nèi)效率 內(nèi)功率 所需功率 V帶傳動(dòng) 2900r/min 4293m3/h 6035pa 77.2% 9.12kw 10.5kw 3.2副發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 副發(fā)動(dòng)機(jī)在本設(shè)計(jì)中只驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，因此對(duì)副發(fā)動(dòng)機(jī)選擇要求如下： (1)能完全驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)； (2)質(zhì)量體積油耗越小越好； (3)價(jià)格越廉價(jià)越好。 綜合考慮選擇為：BN49QA，最大扭矩：171.5N.M/2200r/min，最大功率：57.4kw/3800r/min。 3.3副發(fā)動(dòng)機(jī)與風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)風(fēng)機(jī)和副發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，風(fēng)機(jī)與副發(fā)動(dòng)機(jī)采用V帶傳動(dòng)，由風(fēng)機(jī)工作載荷變動(dòng)很?。刻旃ぷ?6小時(shí)，參照（楊可楨、程光藴、李甚生主編《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第五版。高等教育出版社，V代的設(shè)計(jì)參照表都為本數(shù)圖表）表13-8選擇工作系數(shù)故功率為 又由，轉(zhuǎn)速n=2900r/min，查13-16選擇SPZ窄V帶。 有參照表13-9，應(yīng)不小于63mm，故取=100mm 又由帶輪傳動(dòng)比 （3.9） 為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 900r/min，為發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速2 2003 800r/min，為風(fēng)機(jī)帶輪，副發(fā)動(dòng)機(jī)帶輪。 取。 當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)基本處于最大功率，經(jīng)濟(jì)油耗工況下工作，滿足設(shè)計(jì)要求。 驗(yàn)算帶速 （3.10） 帶速在5-25m/s范圍，滿足要求。 初選中心距 取=450mm，符合0.72 帶長(zhǎng) （3.11） 參照表13-2，窄帶SPZ取L=1250mm。 實(shí)際中心距 驗(yàn)算小帶輪包角 （3.12） 滿足要求。 求v帶根數(shù)Z （3.13） 式中：——單根V帶的基本功率； ——單根V帶i時(shí)額定功率的增量； ——包角修正系數(shù)； ——帶常修正系數(shù)。 查表13-5的=3.90kw。 故傳動(dòng)比i 查表13.5得=0.35 又=查13-7和13-2得， （3.14） 取Z=4根。 作用在帶輪上的力 查表13.1得SPZ窄V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.17kg/m，由 （3.15） 作用在軸上壓力為 （3.16） 帶輪結(jié)構(gòu)件零件圖。 3.4集塵箱的設(shè)計(jì) 集塵系統(tǒng),主要工作部分為位于車體中上部的集塵箱。集塵箱是集塵系統(tǒng)的核心,集塵箱的結(jié)構(gòu)直接決定了其流場(chǎng)分布,從而決定了集塵效率。圖為設(shè)計(jì)清掃車集塵箱的結(jié)構(gòu)示意圖。清掃車工作時(shí),從吸盤中吸入的垃圾隨著高速氣流一起進(jìn)入集塵箱內(nèi),由于集塵箱體內(nèi)部空間大,氣流在集塵箱內(nèi)速度迅速下降,當(dāng)氣流速度下降到一定程度,在重力的作用下,垃圾將會(huì)與氣流分離并將沉降在集塵箱的底部,而氣流則會(huì)經(jīng)由集塵箱的頂部,在風(fēng)機(jī)的作用下排出集塵箱,輸送到吸盤作為二次回吹[11]。 圖3.2 集塵箱結(jié)構(gòu) 為提高集塵箱體的容積利用率和降塵效率，對(duì)集塵箱體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一系列的優(yōu)化，其目的有三個(gè)： （1）提高集塵箱體的容積利用率和降塵效率； （2）降低在靠近底部位置的氣流速度,有利于垃圾的沉降與堆積； （3）提高氣流在集塵箱內(nèi)部的停留時(shí)間。 圖3.2為本設(shè)計(jì)垃圾箱結(jié)構(gòu)示意圖，提高吸盤至集塵箱體內(nèi)部的管道高度，增加圓弧擋板。這樣高速氣流主要集中在從吸盤導(dǎo)管的出口處與集塵箱內(nèi)部擋板處，而且高度氣流所占面積很小。在離開(kāi)內(nèi)部擋板后，氣流速度迅速下降。在集塵箱體內(nèi)部大部分區(qū)域，氣流速度比較均勻，相對(duì)于不均應(yīng)氣流,其最高氣流速度較低，這有利于垃圾與氣流的分離。 3.5集塵箱卸載擺臂的設(shè)計(jì) 集塵箱卸載才用擺臂卸載，才用法擺臂卸載有利于卸載時(shí)整車的穩(wěn)定。 擺臂的結(jié)構(gòu)形式如圖3.3所示: 圖3.3 集塵箱卸載擺臂結(jié)構(gòu) 擺臂的材料為45鋼，擺臂折點(diǎn)采用接點(diǎn)表面焊接而成。 擺臂的校核，擺臂受力如圖所示，擺臂在上升時(shí)候B點(diǎn)受力最大，故校核B點(diǎn)滿足強(qiáng)度則整個(gè)擺臂滿足要求，可對(duì)擺臂進(jìn)行剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算。 圖3.4 集塵箱卸載擺臂結(jié)構(gòu) 軸的撓度和轉(zhuǎn)角如圖3.4所示，若軸在垂直面內(nèi)撓度為，在水平面內(nèi)撓度為和轉(zhuǎn)角為δ，可分別用下式計(jì)算： （3.17） （3.18） （3.19） 式中:——齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）； ——齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）； ——彈性模量（MPa），=2.1×105 MPa； ——慣性矩（mm4），對(duì)于實(shí)心軸，； ——軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計(jì)算； 、——齒輪上的作用力距支座A、B的距離（mm）； ——支座間的距離（mm）。 軸的全撓度為mm。 擺臂在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為=0.05～0.10mm，=0.10～0.15mm。 擺臂上的銷軸校核，銷軸1、2、3的材料都為45鋼。銷軸1、2、3的直徑分別為72mm、90mm、50mm。 銷軸結(jié)構(gòu)如圖3.5所示： 圖3.5 集塵箱卸載擺臂結(jié)構(gòu)銷軸 擺臂作業(yè)時(shí)，對(duì)三銷軸校核。計(jì)算輸入軸的支反力。 N N N （1）垂直面內(nèi)支反力 對(duì)點(diǎn)取矩，由力矩平衡可得到2點(diǎn)的支反力，即 （3.20） 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.18）式，解得，=11868N 同理，對(duì)2點(diǎn)取矩，由力矩平衡公式可解得，。 （2）水平面內(nèi)的支反力 由力矩平衡和力的平衡可知 （3.21） （3.22） 將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入（3.20）、（3.21）兩式，得到： （3）計(jì)算垂直面內(nèi)的彎矩 B點(diǎn)的最大彎矩為 N·mm （4）計(jì)算水平面內(nèi)的彎矩 N·mm （5）計(jì)算合成彎矩 N·mm 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。在求取支點(diǎn)的垂直面和水平面內(nèi)的支反力之后，計(jì)算相應(yīng)的彎矩、。軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩的同時(shí)作用下，其應(yīng)力為 （3.23） 式中:（N.m）； ——軸的直徑（mm）， ——抗彎截面系數(shù)（mm3）。 將數(shù)據(jù)代入得 MPa 在作業(yè)時(shí)，400MPa，符合要求。 經(jīng)校核1、3銷軸都滿足強(qiáng)度要求。 舉升液壓缸銷軸的校核，舉升液壓缸銷軸L=840mm，d=40mm，材料45鋼。 銷軸受力如圖3.6所示： 圖3.6 液壓舉升銷軸受力示意圖 銷軸作業(yè)時(shí)，對(duì)銷軸校核。計(jì)算輸入軸的支反力。 N （1）垂直面內(nèi)支反力 對(duì)點(diǎn)取矩，由力矩平衡可得到A、B點(diǎn)的支反力，即 （3.24） 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.18）式，解得，==8724N （2）水平面內(nèi)的支反力 由力矩平衡和力的平衡可知 （3.25） （3.26） 將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入（3.20）、（3.21）兩式，得到 （3）計(jì)算垂直面內(nèi)的彎矩 B點(diǎn)的最大彎矩為 N·mm （4）計(jì)算水平面內(nèi)的彎矩 N·mm （5）計(jì)算合成彎矩 N·mm 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。在求取支點(diǎn)的垂直面和水平面內(nèi)的支反力之后，計(jì)算相應(yīng)的彎矩、。軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩的同時(shí)作用下，其應(yīng)力為 （3.27） 式中:（N.m）； ——軸的直徑（mm）， ——抗彎截面系數(shù)（mm3）。 將數(shù)據(jù)代入得 MPa 在作業(yè)時(shí)，400MPa，符合要求。 經(jīng)校核1、3銷軸都滿足強(qiáng)度要求。 3.6掃盤掃刷的設(shè)計(jì) 掃刷的設(shè)計(jì)要求，清掃效果好，效力高。從掃刷接地點(diǎn)受力分析塑料掃刷，從形狀上分有片形、圓形、橢圓形等；鋼片掃刷為片形，尼龍掃刷和塑料掃刷多為圓形或橢圓形，但也有片形，有的掃刷甚至采用空心塑料管壓扁用作掃刷；不管掃刷為何種形狀，它對(duì)掃刷的磨損關(guān)系不大。而選用何種材料制造掃刷則對(duì)掃刷的磨損影響很大。事實(shí)上，與掃刷磨損有關(guān)的材料性能有硬度、導(dǎo)熱性、摩擦因數(shù)等諸多因素，掃刷材料的耐磨性是這諸多因數(shù)的綜合反映。材料硬度對(duì)掃刷磨損的影響在材料的諸多與磨損有關(guān)的因數(shù)中，對(duì)材料耐磨起主要作用的應(yīng)當(dāng)是材料的硬度。勿容置疑，鋼片掃刷比尼龍或塑料掃刷硬度更大，耐磨性更好。但是由于鋼片掃刷清掃作業(yè)時(shí)容易對(duì)路面造成損壞，所以大多數(shù)掃路車使用的是尼龍或塑料掃刷，特別是清掃瀝青路面的掃路車。由于影響掃刷耐磨性的材料性能主要是掃刷材料的硬度，硬度越高，耐磨性越好，所以要提高掃刷的耐磨性就要提高掃刷材料的硬度，但是掃刷材料的硬度提高會(huì)使掃刷變脆，導(dǎo)致掃刷工作時(shí)易于折斷。這就是說(shuō)：掃刷要求材料不但具有高的硬度，并且還要有高的韌性。材料導(dǎo)熱性對(duì)掃刷磨損的影響掃路車進(jìn)行清掃工作時(shí)，掃刷以一定的壓力與地面接觸，旋轉(zhuǎn)時(shí)與地面產(chǎn)生摩擦。掃刷與地面的摩擦，使掃刷接地端發(fā)熱。對(duì)于鋼片掃刷來(lái)說(shuō)，這種發(fā)熱對(duì)其耐磨性影響不大，原因之一是鋼片掃刷有較好的導(dǎo)熱性，此外鋼的熔點(diǎn)較高，使其變軟的溫度也較高，鋼片掃刷在摩擦發(fā)熱下不易變軟。但是，尼龍或塑料掃刷的導(dǎo)熱性較差，摩擦發(fā)熱時(shí)容易變軟，使硬度降低而加快掃刷的磨損[12]。 圖3.7 掃盤掃刷結(jié)構(gòu) 綜合考慮本設(shè)計(jì)掃刷如圖3.7所示，掃盤直徑d=216mm, 厚h=40mm，材料45，最大掃刷直徑D=500mm.刷毛長(zhǎng)度（mm）：200～230，刷毛數(shù)量（根）：500±10％，刷毛直徑（mm）：≥2.7，材質(zhì)：PP聚丙烯或PE聚乙烯。 3.7掃盤的布置形式 吸掃式路面清掃車具有路面清掃范圍寬、連續(xù)工作里程長(zhǎng)、清掃保潔效率高、適應(yīng)性好等特點(diǎn)。由于其吸掃裝置對(duì)微細(xì)垃圾及塵埃具有良好的吸拾、除塵和輸送效果,有效減少了清掃對(duì)環(huán)境的污染,同時(shí)能滿足高等級(jí)公路快速往返和低速作業(yè)的要求,因而是高等級(jí)公路路面保潔最理想的清掃設(shè)備。 大型吸掃式清掃車采用定型汽車底盤和雙發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)形式,其行走系統(tǒng)具有汽車行駛的獨(dú)立性和工作可靠性,同時(shí)副發(fā)動(dòng)機(jī)又可滿足吸掃系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力的要求。掌握清掃車的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù),正確使用,合理維護(hù),對(duì)保持清掃機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)、提高出勤率和延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命有著十分重要的作用。 合理選用吸掃裝置的結(jié)構(gòu)形式國(guó)產(chǎn)吸掃式清掃車的吸掃裝置有4種布置形式:中置四掃盤后置吸嘴式、中置四掃盤加后置臥刷吸嘴式、前置二掃盤加中置二掃盤吸嘴式和中置二掃盤加中置臥刷雙吸嘴式。中置四掃盤后置吸嘴式清掃車是在吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況開(kāi)發(fā)出的新一代路面清掃車,具有清掃視線好、易操作、清掃效果好等特點(diǎn),其清掃寬度可達(dá)3.5 m,清掃速度可高達(dá)30 km/h,垃圾吸入粒度大(最大可達(dá)125 mm),掃凈度可高達(dá)97.2%,且對(duì)周圍環(huán)境污染小,最適合清掃剛性水泥或其它硬性路面[13]。 掃盤的布置形式如圖3.8所示： 圖3.8 掃盤布置形式 3.8吸嘴的設(shè)計(jì) 吸嘴是掃路車的一個(gè)重要工作裝置，它是把前方掃刷掃進(jìn)車輛中部的垃圾由地面輸送到垃圾箱體內(nèi)的一種垃圾導(dǎo)向輸送裝置。吸嘴結(jié)構(gòu)、性能的好壞直接影響到整車吸塵的效果。如圖3.9所示該機(jī)構(gòu)通過(guò)銷軸一端與吸嘴支耳相連，另一端與車架相連，通過(guò)液壓缸和拉桿使吸嘴升降。吸嘴體通過(guò)銷軸可繞該機(jī)構(gòu)上下跳動(dòng)，前后左右方向無(wú)法擺動(dòng)。當(dāng)遇到地面高低不平時(shí)，由于吸嘴無(wú)法擺動(dòng)，隨著地面的升高，吸嘴體整體提升，而地勢(shì)低的一邊間隙就加大了，從而造成底部漏風(fēng)，吸力下降，地面無(wú)法清掃干凈。 吸嘴就能克服這種道路條件帶來(lái)的問(wèn)題。吸嘴升降直接由油缸的伸縮來(lái)控制。液壓缸一端通過(guò)拉桿形卸扣與吸嘴支耳相連，液壓缸為單作用缸，吸嘴放下時(shí)，活塞桿伸長(zhǎng)，腔內(nèi)無(wú)壓力，吸嘴隨路面高低而升降，油缸也會(huì)跟隨伸縮，使吸嘴不受約束。前方導(dǎo)向桿通過(guò)鉸接機(jī)構(gòu)與吸嘴相連。鉸接機(jī)構(gòu)由鉸接座和銷軸、組成。鉸接座的兩個(gè)銷孔成十字交叉布置，銷軸連接導(dǎo)向桿和鉸接座，銷軸連接鉸座和吸嘴體。吸嘴體可繞銷軸前后擺動(dòng)，繞銷軸左右擺動(dòng)。當(dāng)路面高低不平時(shí)，吸嘴始終與地面保持平行，這樣離地間隙也均勻不變，風(fēng)機(jī)吸力也不受影響，同時(shí)降低對(duì)地面撞擊的噪音，提高吸嘴的耐用性。提高對(duì)密度大、有粘性的垃圾的吸力。 為的到最好的吸塵效果，要求進(jìn)風(fēng)面積越小越好，要求滿足吸入塵粒的最小當(dāng)量直徑，綜合城市和本車性能能吸入最大塵粒當(dāng)量直徑R=157mm的垃圾有紙張、塑料袋、質(zhì)量小于0.15kg的固體顆粒。 由于清掃車在清掃過(guò)程中不斷的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)立即從地面被氣流吹起、懸浮再被吸嘴吸入的時(shí)間超過(guò)了對(duì)吸嘴的有效作用時(shí)間，垃圾被吸入就無(wú)法吸走。為了提高清掃效果，可以提高氣流速度，但這將加強(qiáng)風(fēng)機(jī)和風(fēng)壓，提高清掃效果。 吸嘴結(jié)構(gòu)如圖3.9所示。 圖3.9 吸嘴結(jié)構(gòu) 3.9噴水頭、水泵、進(jìn)塵管和水箱的選擇設(shè)計(jì) 參照同類車型水泵選擇三缸活塞，三缸活塞泵的性能參數(shù)見(jiàn)表3.3。 表3.3 活塞泵性能參數(shù) 額定轉(zhuǎn)速 最高轉(zhuǎn)速 流量 最高壓力 最大耗用功率 820r/min 1200r/min 30L/min 3Mpa 1.86kw 在清掃過(guò)程中，要求灑水根據(jù)作業(yè)要求選擇2001YBS型精細(xì)霧化噴嘴，2001YBS型精細(xì)霧化噴嘴性能參見(jiàn)表3.4。 表3.4 2001YBS型精細(xì)霧化噴嘴性能參數(shù) 流量代碼 入口接頭 噴射角度 噴嘴流量 平均粒徑 異物直徑 Ybs003 螺紋 80 1.89L/min 70um 0.5mm 根據(jù)噴水頭和作業(yè)時(shí)間選擇水箱，令噴水頭每分鐘的噴水量為Q,時(shí)間t，噴石頭流量為v,則 （3.28） 設(shè)清掃時(shí)間為12小時(shí)，則水箱的容積為為 （3.29） 水箱設(shè)計(jì)為方形，其效容積5能滿足設(shè)計(jì)要求。 進(jìn)塵管選擇GL-19pu351風(fēng)管，材料：B彈性鋼絲生產(chǎn)；直徑：Φ60mm-130mm； 風(fēng)速：35/s?！　　? 用途：用于固體如粉塵，粉末和纖維和屑片和顆粒，氣體和液體環(huán)境，真空吸塵器，輸送系統(tǒng)。食品和制藥工業(yè)適用。 3.10本章小結(jié) 本章對(duì)道路清掃車的主要零部件進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，并對(duì)所選擇零部件和設(shè)計(jì)零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，性能分析，對(duì)其實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)型、安全性等作整體分析和精選。  第4章 清掃系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.1清掃系統(tǒng)的動(dòng)力選擇 液壓系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其工作目的必須經(jīng)過(guò)動(dòng)力源——控制機(jī)構(gòu)——機(jī)構(gòu)三個(gè)環(huán)節(jié)。其中動(dòng)力源主要是液壓泵；傳輸控制裝置主要是一些輸油管和各種閥的連接機(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是液壓馬達(dá)和液壓缸。這三種機(jī)構(gòu)的不同組合就形成了不同功能的液壓回路。 泵—馬達(dá)回路是清掃作業(yè)的主要回路，按照泵循環(huán)方式的不同有開(kāi)式回路和閉式回路兩種。 開(kāi)式回路中馬達(dá)的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷卻及沉淀過(guò)濾后再由液壓泵送入系統(tǒng)循環(huán)，這樣可以防止元件的磨損。但油箱的體積大，空氣和油液的接觸機(jī)會(huì)多，容易滲入。 閉式回路中馬達(dá)的回油直接與泵的吸油口相連，結(jié)構(gòu)緊湊，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱條件差，需設(shè)輔助泵補(bǔ)充泄漏和冷卻。而且要求過(guò)濾精度高，但油箱體積小，空氣滲入油中的機(jī)會(huì)少，工作平穩(wěn)。 設(shè)計(jì)的道路清掃車清掃系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、還有氣壓傳動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)效力高，但機(jī)構(gòu)太過(guò)復(fù)雜，制造成本高。氣壓傳動(dòng)效力太低，故選擇液壓傳動(dòng)。采用取力器從變速器取力，取力器驅(qū)動(dòng)液壓泵，液壓泵驅(qū)動(dòng)掃盤馬達(dá)、水泵馬達(dá)和液壓缸【11】。 4.2掃盤的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)選擇 綜合清掃道路實(shí)際情況選擇掃盤轉(zhuǎn)速為200r/min左右。故選擇山東濟(jì)寧液壓件廠生產(chǎn)的BM100P擺線液壓馬達(dá)4個(gè)。馬達(dá)與掃盤通過(guò)聯(lián)軸器連接。聯(lián)軸器選擇凸緣聯(lián)軸器（GB/T5843-1986）YLD9。 表4.1 BM100P擺線液壓馬達(dá)主要參數(shù) 排量 額定 壓力 額定 轉(zhuǎn)速 額定 扭矩 最大 被壓 輸出 功率 重量 總效率 100mm/L 10Mpa 200r/min 100N.M 4Mpa 2.05KW 5.7kg ＞60% 4.3水泵馬達(dá)的選擇 根據(jù)水泵參數(shù)，驅(qū)動(dòng)水泵所需扭矩： （4.1） 綜合選擇YM-B61BJL型中壓雙作用葉片馬達(dá)1個(gè)，馬達(dá)與掃盤通過(guò)聯(lián)軸器連接。聯(lián)軸器選擇凸緣聯(lián)軸器（GB/T5843-1986）YLD3。 表4.2 YM-B61BJL型中壓雙作用葉片馬達(dá)主要參數(shù) 排量 額定 壓力 最高 壓力 額定 轉(zhuǎn)速 最高 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 重量 安裝 尺寸 61.13mL/r 6.3Mpa 7Mpa 1000r/min 2000r/min 43.16N.m 12.7kg 腳架 安裝 4.4液壓缸的選擇 掃盤升降液壓缸的選擇根據(jù)裝配尺寸和升降力，選擇煙臺(tái)市生產(chǎn)液壓缸廠成產(chǎn)的輕型拉桿液壓缸W70l-1-2LB100B-40R700-AB液壓缸2個(gè)。 W70l-1-2LB100B-40R700-AB液壓缸裝配尺寸見(jiàn)裝配圖。 集塵箱舉液壓缸的選擇根據(jù)裝配尺寸和舉升力，選擇武漢油缸廠成產(chǎn)的DG-JB60C-L1100-的液壓缸1個(gè)DG-JB60C-L-液壓缸裝配尺寸見(jiàn)裝配圖。 4.5液壓泵的選擇 液壓泵驅(qū)動(dòng)掃盤馬達(dá)4個(gè)，水泵1個(gè)，液壓缸3個(gè)。應(yīng)液壓缸工作時(shí)個(gè)馬達(dá)都不工作，5個(gè)馬達(dá)同時(shí)工作，故泵能驅(qū)動(dòng)馬達(dá)則能滿足，由液壓馬達(dá)性能參數(shù)和液壓損失、液力損失和泄漏故液壓泵應(yīng)滿足 式中：、和分別泵、掃盤驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和