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分類號(hào) 編號(hào)
學(xué) 院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
沙灘清潔機(jī)設(shè)計(jì)
Design of Beach cleaning machine
申請(qǐng)學(xué)位： 工學(xué)學(xué)士
系 別： 機(jī)電工程系
專 業(yè)： 車輛工程
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)老師： （教授）
年5月20日
學(xué)院
沙灘清潔機(jī)設(shè)計(jì)
姓 名:
導(dǎo) 師：
年5月20日
學(xué)院
學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
系（部）：機(jī)電工程系
姓名
學(xué)號(hào)
畢業(yè)
屆別
專業(yè)
車輛工程
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
沙灘清潔車設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
學(xué)歷
研究生
職稱
教授
所學(xué)專業(yè)
車輛工程
1.具體要求(主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等)：
設(shè)計(jì)90馬力以上拖拉機(jī)牽引的沙灘清潔機(jī)械。從拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸取得清潔機(jī)所需的動(dòng)力，液力驅(qū)動(dòng)。
沙灘清潔車由撿拾部、分選部、收集垃圾部組成，撿拾和分選裝置由液壓馬達(dá)帶動(dòng)，整機(jī)實(shí)現(xiàn)液壓控制。
要求
1. 完成沙灘清潔機(jī)總裝配圖及撿拾部、分選部、收集垃圾部、機(jī)架等主要部件的設(shè)計(jì)圖
2. 完成液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、完成液壓馬達(dá)選型。
3. 完成主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算（強(qiáng)度、剛度）
4. 完成主要零部件圖、
2.進(jìn)度安排：
3.15為止：查閱資料，完成開(kāi)題報(bào)告。
3.16-4.15完成總體設(shè)計(jì)。
4.16-5.15完成部件，零件圖設(shè)計(jì)。
5.16-5.31編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
6.1-6.4 答辯
指導(dǎo)教師（簽字）：
2019年1.月10 日
系（部）意見(jiàn)：
系主任（簽字）：
年 月 日
備注：
[摘 要] 我國(guó)較發(fā)達(dá)的地區(qū)都位于海濱城市，例如上海、深圳、青島，提到這些城市,首先想到的就是大面積的海洋和沙灘，我們的思維已經(jīng)漸漸的跟隨進(jìn)步的世界潛移默化的發(fā)生著改變，人們對(duì)旅游充滿了向往，人類沙灘活動(dòng)的增加，給沙灘帶來(lái)了沉重的垃圾壓力。海洋里的廢物、人類活動(dòng)留下的生活垃圾等造成了嚴(yán)重的污染，就在這時(shí)，沙灘清潔車應(yīng)運(yùn)而生，它的存在可以幫助沙灘恢復(fù)原來(lái)的干凈。
此次課題，我所設(shè)計(jì)的沙灘清潔車可以完成拾取和篩選這兩個(gè)工作步驟，我了解到，MOREAU生產(chǎn)的沙灘清潔機(jī)產(chǎn)品RP300型只能夠?qū)⒗M(jìn)行拾取操作，而不能夠?qū)λ叭〉奈镔|(zhì)進(jìn)行篩選。所以我要改進(jìn)這一缺點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短同時(shí)擴(kuò)大其優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用進(jìn)我的設(shè)計(jì)。
當(dāng)滾輪把垃圾滾上輸送帶時(shí)，輸送篩網(wǎng)對(duì)來(lái)自滾輪的物質(zhì)進(jìn)行篩選，確認(rèn)為垃圾大小的物質(zhì)被傳送進(jìn)小料斗，而其余的物質(zhì)從篩網(wǎng)漏回沙灘。清潔車的整體設(shè)計(jì)優(yōu)良，我選用質(zhì)量較輕的材料，確保本車在沙灘上行駛時(shí)，保證車輪不能陷入沙灘。
在我們學(xué)校安排的課程學(xué)習(xí)中，包括AotoCAD課程，學(xué)以致用，所以我本次的課題我將使用它來(lái)完成圖紙的測(cè)繪。
[關(guān)鍵詞] 沙灘旅游；沙灘清潔車；拾?。缓Y網(wǎng)
Abstract： The more developed areas of our country are located in coastal cities, such as Shanghai, Shenzhen and Qingdao. When we think of these cities, we first think of the large areas of the ocean and sandy beaches. The progress of civilized life has changed people's traditional thinking and people are full of longing for tourism. The increase in human beach activities has brought heavy garbage pressure to the beach. Waste in the ocean, living debris left behind by human activities, etc. caused enormous pollution. At this time, the beach cleaning truck was created. Its existence can help the beach to return to its original cleanliness.
In this project, the beach cleaning car I designed can complete the two steps of picking up and screening. I learned that the RP300 model of the beach cleaning machine produced by MOREAU can only pick up garbage and can not screen the collected materials.. So I want to improve this shortcoming, take advantage of the strengths and expand its advantages, and apply it to my design.
When the roller rolls the garbage onto the conveyor belt, the conveyor sieve screens the material from the roller. The material that is confirmed to be the size of the garbage is sent to the Hopper, and the rest of the material leaks back to the beach from the screen. The overall design of the cleaning car is excellent. I choose a lighter material to ensure that the car has good passability when driving on the beach.
In undergraduate studies, I studied AotoCAD and learned to use it. I said that I will use the CAD2010 to complete the mapping of the drawings.
Key words：Beach tourism; Beach cleaning truck; Picking up; screen mesh
目 錄
第一章 緒論 1
1.1選題背景與研究意義 1
1.1.1沙灘清潔機(jī)的設(shè)計(jì)背景 1
1.1.2研究意義 1
1.2選題內(nèi)容與方法 2
1.2.1本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 2
1.2．2本設(shè)計(jì)的研究方法 2
第二章 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 3
2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 3
2．2國(guó)外研究現(xiàn)狀 3
2.3發(fā)展趨勢(shì) 4
第三章 概念設(shè)計(jì) 6
3.1技術(shù)要求 6
3.2設(shè)計(jì)方案 6
第四章 清潔機(jī)設(shè)計(jì) 7
4.1應(yīng)用環(huán)境 7
4.2作業(yè)原理及過(guò)程 7
4.3設(shè)計(jì)參數(shù) 10
4.4主要部件設(shè)計(jì) 10
4.4.1撥沙滾輪機(jī)構(gòu) 11
4.4.2輸送篩選機(jī)構(gòu) 11
4.4.3機(jī)架機(jī)構(gòu) 12
4.4.4舉升翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 12
4.4.5驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 14
第五章 牽引拖拉機(jī) 15
參 考 文 獻(xiàn) 17
致 謝 18
第一章 緒論
1.1選題背景與研究意義
1.1.1沙灘清潔機(jī)的設(shè)計(jì)背景
我國(guó)有很多的沿海城市，并且這些城市很多都較發(fā)達(dá)，例如上海、深圳、青島。提到這些城市,首先想到的就是大面積的海洋和沙灘，我們的思維已經(jīng)漸漸的跟隨進(jìn)步的世界潛移默化的發(fā)生著改變，人們對(duì)旅游充滿了向往，人類沙灘活動(dòng)的增加，給沙灘帶來(lái)了沉重的垃圾壓力。海洋里的廢物、人類活動(dòng)留下的生活垃圾等造成了嚴(yán)重的污染，如果垃圾長(zhǎng)時(shí)間不清理，就會(huì)腐爛產(chǎn)生臭味，加重了海洋的污染。就在這時(shí)，沙灘清潔車應(yīng)運(yùn)而生，它的存在可以幫助沙灘恢復(fù)原來(lái)的干凈。但是，有一點(diǎn)需要指出，現(xiàn)階段，我們中國(guó)的沙灘清潔車發(fā)展落后，關(guān)于沙灘的清潔工作，一般是由人工來(lái)完成的。美好的生活吸引著我們的目光，我們渴望生活在更好的環(huán)境里，污染必須被我們解決，所以，沙灘清潔車必須要廣泛的使用于沙灘清潔。
1.1.2研究意義
環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為擺在我們面前不得不去面對(duì)和正視的問(wèn)題，我們不能夠去逃避，為了更好的生存，我們要著手去解決。我國(guó)有大面積的海洋和沙灘，由于各種自然或人為的因素，海洋和沙灘的污染越發(fā)嚴(yán)重，很多城市的發(fā)展被污染而滯后，停滯不前，所以我們是時(shí)候做出行動(dòng)來(lái)解決這一問(wèn)題，保持城市發(fā)展水平平穩(wěn)增進(jìn)。
我們的思維已經(jīng)漸漸的跟隨進(jìn)步的世界潛移默化的發(fā)生著改變，人們對(duì)旅游充滿了向往，人類沙灘活動(dòng)的增加，給沙灘帶來(lái)了沉重的垃圾壓力。海洋里的廢物、人類活動(dòng)留下的生活垃圾等造成了嚴(yán)重的污染，如果垃圾長(zhǎng)時(shí)間不清理，就會(huì)腐爛產(chǎn)生臭味，加重了海洋的污染，影響人類的生活品質(zhì)。人類的對(duì)于保護(hù)情感越來(lái)越明顯，這一個(gè)問(wèn)題已經(jīng)在慢慢地被人們廣泛的發(fā)現(xiàn)和解決。
沙灘清潔車的發(fā)展和應(yīng)用可以代替以前清理海灘的人工任務(wù)，清潔工再也不必為大面積的沙灘垃圾而感到發(fā)愁，清潔效率的提升可以更快的把干凈整潔的環(huán)境還給沙灘，同時(shí)送給人類。
學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
1.2選題內(nèi)容與方法
1.2.1本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
目前，我國(guó)沙灘清潔車發(fā)展水平雖然不比德國(guó)，但是還是有一定的參考意義，所以首先我需要對(duì)國(guó)內(nèi)應(yīng)用的沙灘清潔車進(jìn)行研究，觀察我國(guó)車型的優(yōu)缺點(diǎn)，爭(zhēng)取在我的設(shè)計(jì)中改進(jìn)和繼承。
我本科就讀于學(xué)院，地處中國(guó)山東煙臺(tái)，煙臺(tái)也是一個(gè)沿海城市，大面積的沙灘也時(shí)常出現(xiàn)很多垃圾，我學(xué)校旁邊的沙灘就應(yīng)用了沙灘清潔車來(lái)清潔，所以我可以就地取材，調(diào)查煙臺(tái)周邊沙灘清潔車的使用情況。分析其功能特點(diǎn)，需要改進(jìn)的地方，這有利于我課題的進(jìn)行。
本次課題的設(shè)計(jì)要求：使用拖拉機(jī)的馬力需要在九十以上，用它來(lái)牽引清潔機(jī)械，完成沙灘清潔任務(wù)。從拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸取得清潔機(jī)所需的動(dòng)力，整個(gè)機(jī)器實(shí)現(xiàn)液力驅(qū)動(dòng)。沙灘清潔車由撿拾部、分選部、收集垃圾部組成，撿拾和分選裝置由液壓馬達(dá)帶動(dòng)，整機(jī)實(shí)現(xiàn)液壓控制
1.2．2本設(shè)計(jì)的研究方法
（1）方法一：理論是基礎(chǔ)，作為一名本科生，我具備查閱圖書(shū)，從中汲取我所需要的知識(shí)的能力，開(kāi)題初期，我先從書(shū)本中了解沙灘清潔車，明白它的大體構(gòu)造。上網(wǎng)搜索現(xiàn)在已有的類型機(jī)，研究它們的共同點(diǎn)和特點(diǎn)，在腦海中對(duì)自己的設(shè)計(jì)有個(gè)大體的印象。
（2）方法二：我是機(jī)電系的一份子，身邊的同學(xué)們都有較強(qiáng)的機(jī)械知識(shí)儲(chǔ)備，我們可以就沙灘清潔車的結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論。我們系還有優(yōu)秀的老師和和藹的教授，他們可以給我提供專業(yè)知識(shí)和相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這都促進(jìn)了我課題的完成和進(jìn)步。
（3）方法三：辦法總比困難多，從小學(xué)到大學(xué)，學(xué)習(xí)能力是我們必須要鍛煉的，對(duì)已經(jīng)知道的信息進(jìn)行分析，從中找到我所能應(yīng)用的知識(shí)，根據(jù)自己的能力和思維，加強(qiáng)對(duì)清潔機(jī)構(gòu)造原理的認(rèn)識(shí)與了解。
第二章 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國(guó)沙灘清潔車發(fā)展水平雖然不比德國(guó)，但是還是有一定的參考意義，所以首先我需要對(duì)國(guó)內(nèi)應(yīng)用的沙灘清潔車進(jìn)行研究，觀察我國(guó)車型的優(yōu)缺點(diǎn)，爭(zhēng)取在我的設(shè)計(jì)中改進(jìn)和繼承。
發(fā)現(xiàn)其優(yōu)缺點(diǎn)，在我的設(shè)計(jì)中進(jìn)行取長(zhǎng)補(bǔ)短。目前，我國(guó)的沙灘清潔機(jī)應(yīng)用得還是很少，沙灘清潔工作主要是依靠人工來(lái)完成。大面積的沙灘垃圾分布在沙灘的各個(gè)位置，清潔工人需要一步一步的撿拾，對(duì)垃圾進(jìn)行收集和處理，速度慢，效率低，這嚴(yán)重制約了環(huán)境的恢復(fù)，更深一層考慮，這也拖慢了沿海城市的發(fā)展，與人們對(duì)理想生活和環(huán)境不符。
不得不承認(rèn)的是，中國(guó)的關(guān)鍵技術(shù)與外國(guó)還是有一定的差距，中國(guó)特種車輛開(kāi)始研究的時(shí)間就比國(guó)外延遲很多年，所以相關(guān)機(jī)型的工廠也比外國(guó)要晚幾年建成，雖然中國(guó)現(xiàn)在的發(fā)展速度快，但是之前落在后面的部分還需要一定的時(shí)間去追趕。
我國(guó)的第一臺(tái)沙灘清潔機(jī)來(lái)自湖北華舟重工公司，它的來(lái)到給很多臨海城市帶去福音，我國(guó)的沙灘清潔車在此基礎(chǔ)上不斷進(jìn)步，期待我們自己的清潔車更加國(guó)際化！
2．2國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外率先完成工業(yè)化，比我們提前注重環(huán)境的保護(hù)問(wèn)題，所以國(guó)外對(duì)于沙灘清潔車的發(fā)展比我國(guó)早，技術(shù)比我們要成熟一些。以德國(guó)AG公司為代表的外國(guó)公司，他們生產(chǎn)的沙灘清潔機(jī)在世界范圍內(nèi)都很有知名度。
德國(guó)的BeachTech系列清潔車也有一定的知名度，他們的BeachTech2000應(yīng)用率最高，它以緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而引人注目。下面的圖片是上述提到的車型。煙臺(tái)第一海水浴場(chǎng)的沙灘垃圾清潔用到的是M公司生產(chǎn)的沙灘清潔機(jī)，據(jù)觀察，他的清潔效率高，獲得了一致好評(píng)。
圖2-1 RP300型沙灘清潔機(jī)
圖2-2 BeachTech2000型沙灘清潔機(jī)
圖2-3 RP300型沙灘清潔機(jī)工作原理
1—拖拉機(jī) 2—拖拉機(jī)牽引架 3—輸送網(wǎng)帶齒 4—舉升臂 5—垃圾箱
6—反轉(zhuǎn)油缸 7—舉升油缸 8—彈性齒 9—撥沙滾輪裝置
2.3發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)有很多的沿海城市，我們的思維已經(jīng)漸漸的跟隨進(jìn)步的世界潛移默化的發(fā)生著改變，人們對(duì)旅游充滿了向往，人類沙灘活動(dòng)的增加，給沙灘帶來(lái)了沉重的垃圾壓力。目前，我國(guó)的沙灘清潔機(jī)應(yīng)用得還不是很多，沙灘清潔工作主要是依靠人工來(lái)完成。大面積的沙灘垃圾分布在沙灘的各個(gè)位置，清潔工人需要一步一步的撿拾，對(duì)垃圾進(jìn)行收集和處理，速度慢，效率低，這嚴(yán)重制約了環(huán)境的恢復(fù)，更深一層考慮，這也拖慢了沿海城市的發(fā)展，與人們對(duì)理想生活和環(huán)境不符。我國(guó)沙灘清潔車發(fā)展水平雖然不比德國(guó)，但是還是有一定的參考意義，它的存在可以幫助沙灘恢復(fù)原來(lái)的干凈，所以，沙灘清潔車必須要廣泛的使用于沙灘清潔。
迄今為止，我們國(guó)家的工廠都已經(jīng)發(fā)展的基本完善，目前在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，環(huán)境問(wèn)題收到越來(lái)越多的重視，人們的環(huán)保意識(shí)也在增強(qiáng)，所以沙灘清潔機(jī)器化是一個(gè)不能夠反過(guò)來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。
相信中國(guó)有能力追趕上外國(guó)沙灘清潔機(jī)的發(fā)展水平，并且能夠進(jìn)一步創(chuàng)造出更加符合人類的機(jī)型，讓清潔機(jī)走出中國(guó)化的發(fā)展道路。
第三章 概念設(shè)計(jì)
3.1技術(shù)要求
我所設(shè)計(jì)的沙灘清潔車具有拾取和篩選、傾斜的功能，這就要求我的撥沙滾輪裝置、傳送篩選裝置和舉升翻轉(zhuǎn)裝置滿足技術(shù)要求。撥沙滾輪裝置負(fù)責(zé)將沙灘上的垃圾或者漲潮時(shí)海水帶上沙灘的海內(nèi)廢物撥到傳送篩網(wǎng)上，篩網(wǎng)被兩端的滾筒帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)，就像傳送帶一樣，將廢物和垃圾運(yùn)輸傳送進(jìn)垃圾斗，一些非垃圾物就像貝殼、砂礫這樣的物質(zhì)從篩網(wǎng)口漏出，重新回到了沙灘。當(dāng)垃圾斗裝滿時(shí)，先舉升到極限位置，然后翻轉(zhuǎn)垃圾斗，將垃圾傾倒出來(lái)。
設(shè)計(jì)時(shí)需要注意機(jī)器材料的選擇，太重太厚都會(huì)使清潔機(jī)工作時(shí)的通過(guò)性不好，車輪可能會(huì)出現(xiàn)陷入沙灘的狀態(tài)。
3.2設(shè)計(jì)方案
設(shè)計(jì)之初我對(duì)BeachTech2000的影響就很深刻，恰巧煙臺(tái)萊山的沙灘旅游景區(qū)停放這一臺(tái)BeachTech2000清潔機(jī)，通過(guò)觀察和查閱資料，我對(duì)比了多臺(tái)清潔機(jī)的數(shù)據(jù)，最終決定對(duì)BeachTech2000進(jìn)行深入研究，因?yàn)楸究齐A段，我的能力有限，而這臺(tái)機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，性能較穩(wěn)定，與我的研究能力匹配度高。
我所設(shè)計(jì)的沙灘清潔機(jī)具有拾取和篩選、傾斜的功能，前端設(shè)置撥沙滾輪裝置，中部有傳送篩選裝置，最后面設(shè)置舉升翻轉(zhuǎn)裝置滿足技術(shù)要求。撥沙滾輪裝置負(fù)責(zé)將沙灘上的垃圾或者漲潮時(shí)海水帶上沙灘的海內(nèi)廢物撥到傳送篩網(wǎng)上，篩網(wǎng)被兩端的滾筒帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)，就像傳送帶一樣，將廢物和垃圾運(yùn)輸傳送進(jìn)垃圾斗，一些非垃圾物就像貝殼、砂礫這樣的物質(zhì)從篩網(wǎng)口漏出，重新回到了沙灘。當(dāng)垃圾斗裝滿時(shí)，沙灘清潔車行駛到垃圾傾倒車前，先舉升到極限位置，然后翻轉(zhuǎn)垃圾斗，將垃圾傾倒出來(lái)。牽引裝置設(shè)置在機(jī)架的前面部分，通過(guò)牽引架，能夠把清潔機(jī)和拖拉機(jī)連起來(lái)，這樣清潔機(jī)就有了動(dòng)力裝置。
第四章 清潔機(jī)設(shè)計(jì)
4.1應(yīng)用環(huán)境
我國(guó)有很多的沿海城市，并且這些城市很多都較發(fā)達(dá)，例如上海、深圳、青島。提到這些城市,首先想到的就是大面積的海洋和沙灘，人類生活觀念的改變使得沙灘污染問(wèn)題愈來(lái)愈嚴(yán)重，沙灘清潔機(jī)就有了用武之地。
我們學(xué)校周圍的沙灘，經(jīng)常有很多居民和同學(xué)去活動(dòng)，類似這樣的沙灘，因?yàn)檫@些沙灘在人類活動(dòng)之后，因?yàn)槿祟惌h(huán)保意識(shí)并不普遍，會(huì)遺留很多活動(dòng)垃圾。對(duì)于人類活動(dòng)量極少的沙灘，不建議使用沙灘清潔機(jī)，因?yàn)樯罾鴶?shù)量極少時(shí)，人工撿拾較為經(jīng)濟(jì)，工作量也不會(huì)很大，使用清潔機(jī)可能會(huì)造成更大的財(cái)力支出。同時(shí)，沒(méi)有人類活動(dòng)的沙灘，具有較強(qiáng)的自我恢復(fù)能力，仍然不需要機(jī)械清潔。
4.2作業(yè)原理及過(guò)程
清潔機(jī)前端設(shè)置撥沙滾輪裝置，撥沙滾輪裝置負(fù)責(zé)將沙灘上的垃圾或者漲潮時(shí)海水帶上沙灘的海內(nèi)廢物撥到傳送篩網(wǎng)上，這是通過(guò)滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到的。篩網(wǎng)翻轉(zhuǎn)，將廢物和垃圾傳送進(jìn)垃圾斗，非垃圾物從篩網(wǎng)口漏回沙灘。
撥沙滾輪裝置的構(gòu)成其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是滾輪，加之在滾輪上安裝彈簧齒。沙灘清潔機(jī)的拾取工作就是由它們來(lái)完成的。
圖4-1 撥沙滾輪裝置的工作原理圖
是非能將垃圾順利撥到篩網(wǎng)上取決于滾輪的速度，我在研究了各種車型之后，查閱了圖書(shū)文獻(xiàn)，最后決定將滾輪的轉(zhuǎn)速ω控制在80-100r/min之間，工作原理如圖4-1。
圖4-2 擺線軌跡
圖4-3 撥沙滾輪機(jī)構(gòu)的工作示意圖
1- 彈簧齒 2- 滾輪 3- 導(dǎo)沙板 4- 篩網(wǎng)
沙灘清潔機(jī)能夠提供選擇不同的工作模式。
（1）若沙灘垃圾只存在于沙灘表面，而沒(méi)有陷入沙灘中，如人們剛剛離開(kāi)沙灘時(shí)留下的飲料瓶等未經(jīng)海水打濕。那么該裝置可以往下移動(dòng)，使?jié)L輪上的彈簧齒不用過(guò)多進(jìn)入沙子，這樣機(jī)器只會(huì)受到很小的阻力，但是清潔效果也很出色，節(jié)省了燃油消耗的同時(shí)還提高了清潔效率。
（2）若垃圾已經(jīng)被沙子覆蓋，如漲潮時(shí)，垃圾因滯留很久被海水打濕后重量增加，加之沙子覆蓋其表面，導(dǎo)致垃圾深入沙子，這時(shí)就應(yīng)該將滾輪裝置向上移動(dòng)，彈簧齒進(jìn)入較深的沙子層次，垃圾被耙了出來(lái)。
行走路徑不同，垃圾數(shù)量多少，都可以通過(guò)改變工作模式來(lái)改變滾輪轉(zhuǎn)速，撥沙滾輪裝置負(fù)責(zé)將沙灘上的垃圾或者漲潮時(shí)海水帶上沙灘的海內(nèi)廢物撥到傳送篩網(wǎng)上，這是通過(guò)滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到的。篩網(wǎng)翻轉(zhuǎn)，將廢物和垃圾傳送進(jìn)垃圾斗，非垃圾物，如砂礫、貝殼等從篩網(wǎng)口漏回沙灘。
上面提到了輸送篩選裝置，它是由篩網(wǎng)和兩個(gè)輸送滾筒組成的。液壓馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)，篩網(wǎng)兩端的兩個(gè)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦存在的情況下，篩網(wǎng)跟隨滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣垃圾就背滾動(dòng)著的篩網(wǎng)傳送進(jìn)了垃圾斗，因?yàn)楹Y網(wǎng)上有已知大小的漏洞，所以不會(huì)將誤拾取的砂礫篩進(jìn)垃圾斗。
當(dāng)垃圾斗裝滿垃圾時(shí)，不能夠再繼續(xù)拾取了，這會(huì)影響工作效率，此時(shí)舉升翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)就派上用場(chǎng)了。翻轉(zhuǎn)座與第一、第二連桿，再加上機(jī)身，它們四者之間鉸接構(gòu)成了四桿機(jī)構(gòu)，最后再加上垃圾底座、舉升、翻轉(zhuǎn)液壓缸組成了舉升翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
該機(jī)構(gòu)中有一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，這四個(gè)桿件分別是垃圾斗上的翻轉(zhuǎn)座，還有第一、第二連桿以及沙灘清潔機(jī)機(jī)身通過(guò)鉸接。當(dāng)垃圾斗裝滿時(shí)，沙灘清潔車行駛到垃圾傾倒車前，先舉升到極限位置，然后翻轉(zhuǎn)垃圾斗，將垃圾傾倒出來(lái)。
垃圾斗的舉升翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模擬分析如圖4-4、4-5所示，
圖 4-4 舉升示意圖
圖 4-5 翻轉(zhuǎn)示意圖
圖4-6 沙灘清潔機(jī)剖視圖
4.3設(shè)計(jì)參數(shù)
表4-1 沙灘清潔機(jī)的整體設(shè)計(jì)參數(shù)表
機(jī)身總長(zhǎng)度
5430mm
機(jī)身寬度
2300mm
工作寬度
1850mm
機(jī)身高度
2100mm
垃圾斗容量
1.5m^3
平均清掃能力
22200m^2/h
傾卸高度
2600mm
總重量
2800kg
有效載重
1000kg
最大工作速度
15km/h
最大工作深度
300mm
4.4主要部件設(shè)計(jì)
撥沙滾輪裝置的構(gòu)成其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是滾輪，加之在滾輪上安裝彈簧齒。沙灘清潔機(jī)的拾取工作就是由它們來(lái)完成的。
上面提到了輸送篩選裝置，它是由篩網(wǎng)和兩個(gè)輸送滾筒組成的。液壓馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)，篩網(wǎng)兩端的兩個(gè)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦存在的情況下，篩網(wǎng)跟隨滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣垃圾就被滾動(dòng)著的篩網(wǎng)傳送進(jìn)了垃圾斗，因?yàn)楹Y網(wǎng)上有已知大小的漏洞，所以不會(huì)將誤拾取的砂礫篩進(jìn)垃圾斗。
當(dāng)垃圾斗裝滿垃圾時(shí)，不能夠再繼續(xù)拾取了，這會(huì)影響工作效率，此時(shí)舉升翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)就派上用場(chǎng)了。翻轉(zhuǎn)座與第一、第二連桿，再加上機(jī)身，它們四者之間鉸接構(gòu)成了四桿機(jī)構(gòu)，最后再加上垃圾底座、舉升、翻轉(zhuǎn)液壓缸組成了舉升翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
4.4.1撥沙滾輪機(jī)構(gòu)
清潔機(jī)前端設(shè)置撥沙滾輪裝置，撥沙滾輪裝置負(fù)責(zé)將沙灘上的垃圾或者漲潮時(shí)海水帶上沙灘的海內(nèi)廢物撥到傳送篩網(wǎng)上，這是通過(guò)滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到的。篩網(wǎng)翻轉(zhuǎn)，將廢物和垃圾傳送進(jìn)垃圾斗，非垃圾物從篩網(wǎng)口漏回沙灘。
撥沙滾輪裝置的構(gòu)成其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是滾輪，加之在滾輪上安裝彈簧齒。沙灘清潔機(jī)的拾取工作就是由它們來(lái)完成的。拾取工作是沙灘清潔機(jī)全部工作的起點(diǎn)，所以此項(xiàng)任務(wù)至關(guān)重要，因此，關(guān)于滾輪的相關(guān)參數(shù)需要合適，這組數(shù)據(jù)的得到需要經(jīng)過(guò)耐心的多次的計(jì)算。
根據(jù)對(duì)車型BeachTech2000的深入研究，我把撥沙滾輪裝置的滾動(dòng)半徑確定為0.25米，最大工作深度確定為300mm，滾輪設(shè)計(jì)如圖4-7。
由已選定的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，沙灘清潔機(jī)的前進(jìn)速度確定為4米每秒。是否能將垃圾順利撥到篩網(wǎng)上取決于滾輪的速度，我在研究了各種車型之后，查閱了圖書(shū)文獻(xiàn)，最后決定將滾輪的轉(zhuǎn)速ω控制在80-100r/min之間。
圖4-7 滾輪設(shè)計(jì)示意圖
4.4.2輸送篩選機(jī)構(gòu)
輸送篩選裝置，它是由篩網(wǎng)和兩個(gè)輸送滾筒組成的。液壓馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)，篩網(wǎng)兩端的兩個(gè)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦存在的情況下，篩網(wǎng)跟隨滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒的滾動(dòng)速度可以根據(jù)傳感器監(jiān)測(cè)到的信息進(jìn)行改變，垃圾在表面時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速被局限于一定范圍，防止能量過(guò)度消耗。而垃圾處于沙灘較深處時(shí)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。這樣垃圾就被滾動(dòng)著的篩網(wǎng)傳送進(jìn)了垃圾斗，因?yàn)楹Y網(wǎng)上有已知大小的漏洞，所以不會(huì)將誤拾取的砂礫篩進(jìn)垃圾斗。
篩網(wǎng)上經(jīng)過(guò)的垃圾種類繁多，海水又具有較強(qiáng)的腐蝕性，所以篩網(wǎng)的材料應(yīng)該用性能穩(wěn)定的45鋼。網(wǎng)孔的存在是為了讓不必要的物質(zhì)漏回沙灘，所以網(wǎng)孔的選擇也十分重要。查閱多種篩網(wǎng)性能了解后我決定將型號(hào)選為一平方英寸110個(gè)網(wǎng)孔。
4.4.3機(jī)架機(jī)構(gòu)
支撐沙灘清潔機(jī)整個(gè)機(jī)器的是機(jī)架，就像人類的骨骼一樣，它不光要承受整個(gè)機(jī)身的重量，而且要其上面安裝和焊接其他零部件，同時(shí)，沙灘清潔車的工作環(huán)境又處在潮濕、腐蝕性極高的沙灘上，更加要求他的質(zhì)量要過(guò)關(guān)，所以我選擇使用性能穩(wěn)定的45鋼壓軋成型，具體尺寸如圖4-8所示。
圖4-8 機(jī)架結(jié)構(gòu)圖
1--底座 2--軸承孔 3--車橋 4--車橋連接架
4.4.4舉升翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
當(dāng)垃圾斗裝滿垃圾時(shí)，不能夠再繼續(xù)拾取了，這會(huì)影響工作效率，此時(shí)舉升翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)就派上用場(chǎng)了。翻轉(zhuǎn)座與第一、第二連桿，再加上機(jī)身，它們四者之間鉸接構(gòu)成了四桿機(jī)構(gòu)，最后再加上垃圾底座、舉升、翻轉(zhuǎn)液壓缸組成了舉升翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
該機(jī)構(gòu)中有一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，這四個(gè)桿件分別是垃圾斗上的翻轉(zhuǎn)座，還有第一、第二連桿以及沙灘清潔機(jī)機(jī)身通過(guò)鉸接。如4-9所示。當(dāng)垃圾斗裝滿時(shí)，沙灘清潔車行駛到垃圾傾倒車前，先舉升到極限位置，然后翻轉(zhuǎn)垃圾斗，將垃圾傾倒出來(lái)。
圖4-9 四桿機(jī)構(gòu)圖
1-機(jī)架 2-第二連桿 3-第一連桿 4-翻轉(zhuǎn)座
沙灘垃圾的拾取后的傾倒就是依靠沙灘清潔機(jī)垃圾斗舉升和翻轉(zhuǎn)來(lái)完成的，在這里，翻轉(zhuǎn)座的作用很大，同理，翻轉(zhuǎn)座的工作環(huán)境也是潮濕，腐蝕性強(qiáng)的沙灘，所以，我決定翻轉(zhuǎn)座的材料仍然選擇為45鋼，用鋼板型材焊接。
圖4-10 翻轉(zhuǎn)座示意圖
圖4-11 第一連桿示意圖
圖4-12 舉升翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖
1--垃圾底座 2--翻轉(zhuǎn)液壓缸 3--翻轉(zhuǎn)座 4--第一連桿 5--第二連桿 6--舉升液壓缸
4.4.5驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
沙灘清潔機(jī)的動(dòng)力完全是拖拉機(jī)輸出的，驅(qū)動(dòng)是通過(guò)液壓泵還有液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)拖拉機(jī)把動(dòng)力輸出給液壓泵時(shí)，油管會(huì)輸出一定的液壓油來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)又轉(zhuǎn)動(dòng)，使舉升、翻轉(zhuǎn)液壓缸運(yùn)動(dòng)，滾輪上的馬達(dá)動(dòng)力也來(lái)自于它。
經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)類型車上油泵型號(hào)的對(duì)比，我決定油泵類型選擇功率一千瓦的CB-B型齒輪泵，液壓馬達(dá)需要滿足不同工作模式時(shí)的轉(zhuǎn)速要求，我決定選擇的是低速大轉(zhuǎn)矩的軸向柱塞式液壓馬達(dá)，轉(zhuǎn)速范圍一百轉(zhuǎn)之內(nèi)。我所使用的液壓馬達(dá)如圖4-13所示。
圖4-13 軸向柱塞式液壓馬達(dá)示意圖
第五章 牽引拖拉機(jī)
經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，我所設(shè)計(jì)的沙灘清潔機(jī)滿載垃圾時(shí)的重量達(dá)到3000公斤左右，需選拖拉機(jī)來(lái)進(jìn)行牽引。
經(jīng)過(guò)調(diào)查走訪，詢問(wèn)相關(guān)人員，我最后決定使用國(guó)補(bǔ)東方紅90馬力四驅(qū)拖拉機(jī)來(lái)牽引我所設(shè)計(jì)的沙灘清潔車。該款拖拉機(jī)是由烏克蘭生產(chǎn)的，雖然拖拉機(jī)的整體尺寸很短，但是馬力很足。跟BeachTech2000的優(yōu)點(diǎn)一樣，靈巧好用。
經(jīng)過(guò)牽引架連接后的沙灘清潔機(jī)如圖。
圖5-1 牽引拖拉機(jī)示意圖
下面是該款拖拉機(jī)的相關(guān)參數(shù)：
牽引動(dòng)力：2000N
外闊尺寸長(zhǎng)*寬*高：2000*960*1100MM
拖拉機(jī)主要尺寸：輪距前輪4.00-10.后輪6.00-12
最小地隙：【變速箱下部】190MM
轉(zhuǎn)向半徑：1.85M
Ⅰ檔：2.11Ⅱ檔：3.1Ⅲ檔5.39Ⅳ檔：8.04Ⅴ：11.81Ⅵ：16.92
倒Ⅰ檔1.62倒Ⅱ檔6.18
拖拉機(jī)總質(zhì)量：535千克
圖5-3 國(guó)補(bǔ)東方紅90馬力四驅(qū)拖拉機(jī)
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學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 機(jī)械制圖.西南交通大學(xué)教研室編.高等教育出版社.2005.
[2] 濮良貴、紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.2004.
[3] 臧懷泉.沙灘清潔車[P].中國(guó)專利.CN01265248.2.燕山大學(xué).
[4] 黎啟柏.液壓元件手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2000.
[5] 歐陽(yáng)聯(lián)格.沙灘清潔車舉升機(jī)構(gòu)性能研究.廈門理工學(xué)院
[6]姜繼海、宋錦春、高常識(shí).液壓與氣壓傳動(dòng).高等教育出版社
[7]王彥飛.后裝壓縮式垃圾車上裝結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究.西北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文.2006
[8]王彥飛.后裝壓縮式垃圾車上裝結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究.西北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文.2006
[9]李秋媚.基于ADAMS的自卸車作業(yè)穩(wěn)定性分析.湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文.2009
致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，我的大學(xué)也走到了結(jié)尾，我現(xiàn)在還能想起最初我剛剛看到“沙灘清潔車設(shè)計(jì)”這個(gè)題目時(shí)的好奇，感謝這份好奇和求知給我源源不斷的動(dòng)力，陪伴我順利完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。感謝親切和藹的吳教授把他的知識(shí)和資源毫無(wú)保留的奉獻(xiàn)給我們，關(guān)心我的設(shè)計(jì)進(jìn)度，緩解我的情緒，給我勇氣和信心，并在我遇到問(wèn)題停滯不前的時(shí)候，及時(shí)的提醒我，指點(diǎn)我。
感謝我的班主任李亮老師，他一直觀察著我的動(dòng)態(tài)，詢問(wèn)我學(xué)習(xí)情況，讓我全身心投入畢業(yè)設(shè)計(jì)，這些我都知道并且記在心里。
感謝學(xué)校，給我一個(gè)適合學(xué)習(xí)的環(huán)境，給我提供課外資源，幫助我了解我所到達(dá)不了的知識(shí)領(lǐng)域，我一定會(huì)記得，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)之所以能夠順利完成，得益于我就讀于一所優(yōu)良的學(xué)校。
感謝我的同學(xué)和舍友，他們是陪伴，是促進(jìn)我不斷前進(jìn)的力量。遇到不懂的地方我會(huì)虛心求助他們，他們也總會(huì)幫我想出各種解答。我不是一個(gè)人在奮斗，他們是我的后盾。
最后，我要感謝從來(lái)沒(méi)選擇過(guò)放棄的自己，雖然我的設(shè)計(jì)不是最出色的，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，我也不止一次的困惑過(guò)，失落過(guò)，但是我最終堅(jiān)持完成了它。
學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審表（指導(dǎo)教師用）
題 目
沙灘清潔機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
專業(yè)
車輛工程
指導(dǎo)教師
姓 名
職稱
教授
所學(xué)專業(yè)
車輛工程
是否同意參加答辯：
得分
評(píng)語(yǔ)：
指導(dǎo)教師（簽字）：
年 月 日
20
學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審表(評(píng)閱人用)
題 目
沙灘清潔機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
專業(yè)
車輛工程
指導(dǎo)教師
姓 名
職稱
教授
所學(xué)專業(yè)
車輛工程
是否同意參加答辯：
得分
評(píng)語(yǔ)：
評(píng)閱人（簽字）：
年 月 日
學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審表（答辯小組用）
題 目
沙灘清潔機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師
姓 名
職稱
教 授
得分
評(píng)語(yǔ)：
答辯委員會(huì)（小組）（全體成員簽字）：
年 月 日
學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合評(píng)定成績(jī)表
指導(dǎo)教師評(píng)分
評(píng)閱人評(píng)分
答辯評(píng)分
綜合評(píng)定成績(jī)(按4：2：4)
答辯委員會(huì)負(fù)責(zé)人（簽字）：
年 月 日