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 學(xué) 號(hào) 所屬學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)老師 日 期 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；刷盤設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；運(yùn)行速度目 錄1 引言 .11．1 研究目的和意義 .11．2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展 .12 小型路面清掃車的總體方案設(shè)計(jì) .22．1 小型路面清理車的總體組成 .22．2 小型路面清理車的底盤 .32．3 小型路面清理車吸掃方式 .32．4 小型清理車行走系 .53 小型多功能環(huán)境清理車主要零部件的設(shè)計(jì) .73．1 小型多功能環(huán)境清理車技術(shù)參數(shù)選擇與計(jì)算 .73．2 小型多功能環(huán)境清理車功率的分配 .73．3 行走系統(tǒng)功率需求分析 .73．4 風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需功率分析 .83．5 齒輪的主要參數(shù)設(shè)計(jì) .84 減速箱輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 104．1 選擇材料，決定最小直徑 .104．2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .104．3 軸向定位 .104．4 軸上的周向定位 .115 旋刷的設(shè)計(jì) .136 風(fēng)機(jī)的選擇 .147 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)盤刷的速度進(jìn)行了分析和研究對(duì)盤刷的集塵機(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。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11 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，由于國(guó)家對(duì)環(huán)保問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[1]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，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題除與[2]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(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)來源來看，國(guó)內(nèi)的掃路車的技術(shù)主要來源于三個(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2面同國(guó)外產(chǎn)品相比存在相當(dāng)大的差距 。[3]塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)32 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、底盤轉(zhuǎn)彎半徑較小、靈活性和通過性良好 。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[4]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；3-六角開槽螺母；4-刷盤；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塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)4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(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(dòng)機(jī)動(dòng)力通用底盤，沒有行走部分的設(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)，由它來完成工作裝置的驅(qū)動(dòng)。[5]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。其工作原理為利用塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)5車底裝置的兩個(gè)左右正反方向旋轉(zhuǎn)的盤刷將路緣、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[6]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(gè)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(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，提高盤刷的工作能力。盤刷處于工作狀態(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，盤刷必須回收并且提升離地至一定高度，因此，盤刷的動(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)整車通過性較好 。另外，吸嘴相對(duì)于路面的距離對(duì)拾取垃[7]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，離地問隙的調(diào)塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)6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 。[8]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(gè)車輛，并通過車輪的滾動(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)；塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)7（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(dòng)機(jī)、車軸、懸掛、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及制動(dòng)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(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 。[9]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(gè)元件間的連接部分。連接部分有盤式和輻式，目前清掃機(jī)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(guó)產(chǎn)輪輞常見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 。[10]塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)83 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) [1]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*800mm3.2 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1p2p置所需最大功率 。 3p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)，23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 。[12]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)于輪式小車來說，當(dāng)其行駛速度為 9km／h 時(shí)，整車每塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)9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1p1．1～2．0kW 。[1]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濾裝置的壓力損失 。[14]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，[15]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[16]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 。[17]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 。[18]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)1n 2n速為，所以傳動(dòng)比n帶（3-1）1212(::):inn??帶 帶） （減速傳動(dòng)時(shí)（3-2）1212::z對(duì)于硬齒面閉式傳動(dòng)及開式傳動(dòng)，承載能力往往取決于齒根彎曲強(qiáng)度，故齒數(shù)不宜過多，推薦 。所以取 為 18，則2178z?:2z（3-3）12:36zn?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)a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）12()/mz?所以可算出 =3．7，選取 =4；m塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)10則有實(shí)際中心矩 為 108 ； am小齒輪厚度（3-5）128Dz?大齒輪厚度 （3-6）23圖 3-2 減速箱大齒輪結(jié)構(gòu)圖塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)114 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?jīng)]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 1100A所以 （4-1 ）mnPAd7.283051320t ???軸上可能有兩個(gè)鍵糟（4-??m4321%tmin ???2）查手冊(cè)，取標(biāo)準(zhǔn)值 35mm （4-3 ）?mind4.2 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=351d=641l=402 052?53?=20340d=704l5 5.65?（4-8 ）=641027.=32.d??總 長(zhǎng)查手冊(cè)，取標(biāo)準(zhǔn)值為 330 m塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)124.3 軸向定位中間軸環(huán)： 5hm?環(huán) 20l環(huán) 50dm?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。149?76HK76Hh4.5 求作用在齒輪軸上的力（4-9 ）2413.5208.tTFNd???（4-10 ）236.7.1t（4-11 ）2antan2008.84coscos.6rtxF?????（4-12 ）373.1trt N??（4-13 ）2an2an.2.at ?已知 ， ，219.54rFN?315.0rFN?56F?（4-14）'83Lhh?（1）求比值（4-15 ）2157.0.46arF?查表 13-5 預(yù)選的 7308AC 軸承的 e=0.38（4-16）2/are?所以 （4-17 ）0.4(1.9)rrFaYy???（4-18 ）05oo此時(shí)選 311.(6)pfP??查 表基本額定動(dòng)載荷值塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)13（4-19）32660'1.893097.840nLhCp??驗(yàn)算軸承壽命:（4-20）632341()08.6).973.61hcLnp??符合強(qiáng)度要求。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)145 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)過程中，刷體會(huì)存在彎曲度，可以方便清掃低凹處的積雪 。[19]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 。[20]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[21]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。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)156 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)[2]全壓和風(fēng)量以及風(fēng)機(jī)功率，通過查找風(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)。為避免選擇過大的風(fēng)機(jī)而導(dǎo)致能量浪費(fèi)和噪音過大在能保證風(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) 。[23]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：C6-3m/hkw48 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，in3m/h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kwg等混合物的場(chǎng)所 。[24]塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)167 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?、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(dòng)排出，省時(shí)又省力 。小型[25]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 。[26]圖 3-2 垃圾收集箱塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)17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)帶來很大不便。針對(duì)這些問題，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。塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)18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(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，在回憶中猛然回過神來，繼續(xù)寫完我大學(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)備的不足充分說明了這個(gè)問題，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)過程中，我曾遇到了很多問題，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“三人行則必有我?guī)熝伞钡恼骓嵨叮c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；在畫各種圖的時(shí)候一些尺寸及配合很容易出錯(cuò)。在經(jīng)過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私奉獻(xiàn)。雖然我知道，父母之恩豈能一言說盡，文字的力量又會(huì)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(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語，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?？傊v有千言萬語也說不清我對(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)展越來越好，為祖國(guó)的建設(shè)培育越來越多的人才！塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)19參考文獻(xiàn)[1] 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