小型手推清掃車(chē)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

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畢 業(yè) 論 文 論文題目 小型手推式道路清掃車(chē)設(shè)計(jì) 系 別 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師（簽名） 完成時(shí)間 2012 年 5 月 摘要 小型手推式道路清掃車(chē)是為城市住宅小區(qū)、廠礦、小街小巷等比較狹窄及有臺(tái)階的復(fù)雜路面的清掃而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用車(chē)輛。結(jié)合未來(lái)的發(fā)展方向，以人性化、審美性和環(huán)保設(shè)計(jì)為立足點(diǎn)，基于人杌工程學(xué)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)理論，從人性化設(shè)計(jì)、功能區(qū)的布局和總體造型3個(gè)方面對(duì)小型清掃車(chē)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。此設(shè)備屬中小型清掃工具，可以對(duì)各種大小的垃圾進(jìn)行清理，兩側(cè)的清掃刷可方便的清掃墻角及靠近障礙物的地方。其特點(diǎn)是操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)能環(huán)保。在實(shí)際使用中，得到很好的作業(yè)效果。 本文介紹了該車(chē)的設(shè)計(jì)思想、主要部件的設(shè)計(jì)方案和技術(shù)參數(shù)。課題研究中，通過(guò)查閱搜集大量資料，對(duì)不同清掃設(shè)備進(jìn)行分析對(duì)比最終確定出一種較為理想的道路清掃車(chē)的設(shè)計(jì)方案，然后根據(jù)已定方案進(jìn)行了具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并使該設(shè)備的結(jié)構(gòu)更加緊湊可靠。確定出各個(gè)機(jī)構(gòu)零部件的尺寸及型號(hào)后，并對(duì)其進(jìn)行了校核以保證其能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。由于該設(shè)備的零部件相對(duì)比較普通易于制造，因此該設(shè)備的制造成本較低，是一種較為理想的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的道路清掃工具。 關(guān)鍵詞：小型手推式道路清掃車(chē) 設(shè)計(jì) 環(huán)保 制造成本 The designing of a minitype hands push road sweeper Abstract A minitype hands push road sweeper is designed for road cleaning on complex roads which is compare narrow and has stairs in residential quarters of city, factory area, back street and so on. Combined with the future developing direction, based on ergonomics, a new small cleaning Vehi: ele wag designed. The innovating design considered humanization, aesthetics, and environment protection. The humanization design, function areas layout, and general modeling were introduced. This equipment is the medium and small sweeper, which can carry on the cleaning to each kind of trash. Both brushes can facilitate to sweep the wall corner and the near obstacle clearly. It features simple operation, compact structure, and high efficiency and it is better for energy conservation and environment protection. The article introduces design theory, design plan of mostly parts and technology parameter of this vehicle. In this article, massive materials can be collected. One more ideal corridor sweeper design proposal has been determined by analysis and comparison of the different scavenging arrangement. Then the concrete structure design calculation can be made according to this plan. The structure of this equipment can be made more compacted. The strength of all parts are calculated, and they all guarantee the request of design. Because the parts of equipment can be made quite easily, and the production cost is quite low, it is one more ideal economical practical corridor sweeper. Key Words: A minitype hands push road sweeper the design environmental protection Production cost 目錄 第1章 緒論 1 1.1 前 言 1 1.2 清掃設(shè)備的分類(lèi)及工作原理 2 1.3 清掃機(jī)械的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì) 4 1.4 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決途徑 5 1.5 課題需要完成的任務(wù) 6 第2章 清掃車(chē)的總體設(shè)計(jì) 7 2.1 設(shè)計(jì)主要技術(shù)要求 7 2.2 總體方案的確定 7 第3章 電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的確定 9 3.1 蓄電池的選擇 9 3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 10 第4章 V帶和V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 4.1 V帶的帶型選擇及優(yōu)缺點(diǎn) 14 4.2 對(duì)V帶輪設(shè)計(jì)的主要要求 14 4.3 帶輪材料的選用 14 4.4 傳動(dòng)比的分配 14 4.5 帶輪的選擇設(shè)計(jì) 15 第5章 主軸及鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 23 5.1 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 23 5.2 軸的校核 24 5.3 鍵的校核 27 第6章 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 6.1 錐齒輪的各參數(shù)設(shè)計(jì)與計(jì)算 28 6.2 錐齒輪校核計(jì)算 32 第7章 工作系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34 7.1 側(cè)刷裝置的設(shè)計(jì) 34 7.2 主刷裝置的設(shè)計(jì) 35 7.3 噴水裝置的設(shè)計(jì) 36 7.4 工作系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與不足 37 第8章 車(chē)架的設(shè)計(jì)與車(chē)體造型設(shè)計(jì) 38 8.1 車(chē)架的設(shè)計(jì) 38 8.2 車(chē)體造型設(shè)計(jì) 39 8.3 清掃車(chē)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 40 總結(jié) 42 參考文獻(xiàn) 43 謝辭 45 第1章 緒論 1.1 前 言 環(huán)保是世界發(fā)展的主題，是每個(gè)城市關(guān)注的焦點(diǎn)，也是每個(gè)人的責(zé)任。近年來(lái)環(huán)保設(shè)備更是相繼而出，清掃車(chē)就是其中重要的環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一。路面清掃車(chē)是一種集路面清掃、垃圾回收和運(yùn)輸為一體的新型道路清掃設(shè)備。近年來(lái)，利用道路清掃車(chē)進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)已經(jīng)成為一種潮流，在未來(lái)它將成為城市中一道亮麗的風(fēng)景線。 從20世紀(jì)60年代我國(guó)研制生產(chǎn)路面清掃機(jī)械并投放市場(chǎng)使用的主要是以大型清掃車(chē)為主，造價(jià)高、費(fèi)用大、維修困難等原因普遍使用有一定難度，且其造型對(duì)城市的美化和宣傳環(huán)保的作用并沒(méi)有完全表現(xiàn)出來(lái)，也沒(méi)有突出造型設(shè)計(jì)的人性化。而中小型清掃車(chē)的研制開(kāi)發(fā)則剛剛起步，相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)地面清掃車(chē)在銷(xiāo)售規(guī)模、技術(shù)水平、清掃效果等方面都存在一定的差距。 隨著公共環(huán)境衛(wèi)生、工廠清潔機(jī)械市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，2005年之后，國(guó)內(nèi)地面清掃機(jī)開(kāi)始呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。但與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)還停留在市場(chǎng)的初級(jí)發(fā)展階段。 目前，許多國(guó)家研制的小型清潔機(jī)器人應(yīng)時(shí)而生。日本、美國(guó)、歐洲各大廠商競(jìng)相開(kāi)發(fā)，有些產(chǎn)品甚至很超前很微型。例如，有一種具有高效吸塵除灰功能的清潔機(jī)器人，可遙控也可自主運(yùn)作，能轉(zhuǎn)向，躲避障礙物，有很高的實(shí)用價(jià)值，構(gòu)造上也很靈巧簡(jiǎn)單美觀，可對(duì)家居、廠礦企業(yè)等地面進(jìn)行清潔，幫助人們從繁雜的勞動(dòng)中解放出來(lái)。在這方面，國(guó)內(nèi)的研發(fā)步伐較慢。我國(guó)已逐步進(jìn)入現(xiàn)代化社會(huì)，靠人力掃把、鐵鍬、小車(chē)等陳舊、落后的清掃方式及設(shè)備，已不能滿(mǎn)足社會(huì)進(jìn)步的需要。特別是現(xiàn)代化的工廠不斷建成，機(jī)關(guān)、小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校和公共場(chǎng)地面的清掃工作也越來(lái)越繁重，靠大型清掃車(chē)不能解決問(wèn)題，嚴(yán)重干擾了人們的生活。因此急需開(kāi)發(fā)一種成本低、節(jié)約人力物力、清掃效果良好的適應(yīng)院落、小區(qū)、小巷、倉(cāng)庫(kù)、走廊等小區(qū)域場(chǎng)所的小型清掃設(shè)備。 由于人們對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越重視，燃油車(chē)在很大程度上受到限制。政府大力提倡綠色能源設(shè)備。近日國(guó)家出臺(tái)燃油含稅的政策，給電動(dòng)掃地車(chē)帶來(lái)福音。小型清掃設(shè)備因其實(shí)用性強(qiáng)、 垃圾清掃率高 、污染小、成本底、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、維修方便等特點(diǎn)具有廣泛的市場(chǎng)前景和實(shí)用價(jià)值。為了解決人力清掃耗力大、效率低、危險(xiǎn)性高、維修困難及汽車(chē)清掃費(fèi)用高等問(wèn)題而提出了本實(shí)用小型手推式道路清掃車(chē)。該小型清掃車(chē)系統(tǒng)地總結(jié)了小型道路清掃車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合未來(lái)的發(fā)展方向，以人性化、審美性和環(huán)保設(shè)計(jì)為立足點(diǎn)，基于人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)理念，從人性化設(shè)計(jì)、功能區(qū)的布局和總體造型3個(gè)方面對(duì)小型道路清掃車(chē)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。其工作效率高，適用于校園道路、街道廣場(chǎng)、較大的院落、倉(cāng)庫(kù)、狹窄的小巷、走廊等，可供鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上的城市全能使用，本機(jī)自代垃圾箱，在推行時(shí)就將路面上的雜物卷進(jìn)垃圾箱，方便快捷。 小型手推式道路清掃車(chē)的有益效果是，利用錐形盤(pán)狀滾刷與地面有一定角度將垃圾掃到車(chē)體底部的路面中間，再利用圓柱形滾筒平行地面相切產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力，將路面上的垃圾通過(guò)滾筒的傳送帶送入垃圾箱，完成連續(xù)清掃任務(wù)。本機(jī)制造和使用成本低、投資小、使用廣泛、靈活、方便，適用于城市、城鄉(xiāng)、廣場(chǎng)、場(chǎng)區(qū)等非機(jī)動(dòng)路面；清掃效率高、清掃力度大、操作簡(jiǎn)單；不但能清掃垃圾，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，延長(zhǎng)了路面的使用壽命，又維持了路面的良好工作狀況，預(yù)防了交通事故的發(fā)生。 本文具體介紹了小型手推式道路清掃車(chē)的總體設(shè)計(jì)，并根據(jù)現(xiàn)在清掃機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及我國(guó)國(guó)情詳細(xì)說(shuō)明了設(shè)計(jì)的過(guò)程以及所應(yīng)用的參考文獻(xiàn)，并以圖例和數(shù)據(jù)表格來(lái)輔助說(shuō)明設(shè)計(jì)的詳細(xì)內(nèi)容。此小型道路清掃車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程涉及很多方面的知識(shí)，由于實(shí)踐等方面的不足可能會(huì)出現(xiàn)很多文字及內(nèi)容的不夠周全，謹(jǐn)請(qǐng)有關(guān)老師給予批評(píng)指正。 1.2 清掃設(shè)備的分類(lèi)及工作原理 清掃設(shè)備按大小可分為大型清掃設(shè)備和中小型清掃設(shè)備。大型清掃設(shè)備主要是清掃車(chē)，由于本課題主要研究的是小型清掃設(shè)備，大型的清掃設(shè)備在此不再多述。而現(xiàn)有的小型清掃設(shè)備主要按清掃方式、發(fā)動(dòng)機(jī)形式、除塵系統(tǒng)等分類(lèi)。 1.2.1 按清掃方式分類(lèi) 按清掃方式小型掃路車(chē)可分為純掃式、純吸式和吸掃式三類(lèi)。 1、純掃式小型掃路車(chē) 純掃式小型掃路車(chē)只是依靠位于掃路車(chē)兩側(cè)的蝶形刷和位于掃路車(chē)中部的滾筒刷的相互接力完成對(duì)路面的清掃。蝶形刷有很好的壓力調(diào)節(jié)裝置，可有效的清除地面的黏著物，提高清掃質(zhì)量。刷毛具有很好的強(qiáng)度與彈性，它的設(shè)置同時(shí)增加了掃路機(jī)的清掃寬度，加大了清掃面積。滾筒刷除了清掃地面的垃圾外還有將垃圾掃入車(chē)內(nèi)垃圾箱的作用。此掃路機(jī)所需功率小，操作簡(jiǎn)單，其主要缺點(diǎn)是對(duì)塵土特別是細(xì)小顆粒的塵土清掃效果差清掃過(guò)程產(chǎn)生揚(yáng)塵。 2、純吸式小型掃路車(chē) 純吸式小型掃路車(chē)的吸掃系統(tǒng)主要由風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、吸塵嘴等組成。作業(yè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)將落塵箱內(nèi)的空氣通過(guò)出氣管道輸送到吸塵罩內(nèi)，在吸塵罩內(nèi)產(chǎn)生漩渦氣流，罩內(nèi)的垃圾在氣流的沖擊下懸浮起來(lái)；在吸塵嘴的另一端有吸氣管道，在風(fēng)機(jī)的作用下將懸浮的垃圾隨氣流吸進(jìn)落塵箱內(nèi)。此掃路機(jī)克服了純掃式掃路車(chē)對(duì)塵土清掃不利的缺點(diǎn)，吸塵率較高，但它的缺點(diǎn)是不利于對(duì)馬路邊溝垃圾清除，在濕地上作業(yè)效果不好。 3、吸掃式小型掃路車(chē) 吸掃式小型掃路車(chē)汲取前兩類(lèi)掃路機(jī)的特點(diǎn)，其清掃系統(tǒng)通過(guò)由蝶形刷和風(fēng)機(jī)、風(fēng)管道、吸塵嘴等組成。蝶形刷的設(shè)置加強(qiáng)了對(duì)馬路邊溝的清掃，將兩側(cè)的垃圾掃到吸塵嘴的工作區(qū)域，再由吸塵系統(tǒng)將垃圾吸入車(chē)內(nèi)的垃圾箱。此掃路車(chē)工作效率高，適合任何道路環(huán)境的清掃，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高。 1.2.2 按發(fā)動(dòng)機(jī)形式分類(lèi) 按發(fā)動(dòng)機(jī)形式小型掃路車(chē)可分為內(nèi)燃車(chē)與電動(dòng)車(chē)兩類(lèi)。 隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，以電瓶為原動(dòng)力驅(qū)動(dòng)不存在尾氣排放問(wèn)題的電動(dòng)小型掃路車(chē)近年來(lái)越來(lái)越受到人們的青睞。此掃路車(chē)采用無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)根據(jù)路況自動(dòng)調(diào)整清掃速度，工作效率高，工作時(shí)噪音比內(nèi)燃機(jī)要低得多，具有杰出的環(huán)保性能。且其傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，小巧靈活，有利于整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它的主要缺點(diǎn)是連續(xù)工作時(shí)間受到限制：通常工作一個(gè)班次以后（6-8小時(shí)），要對(duì)電瓶進(jìn)行充電，因而每次作業(yè)后的維護(hù)時(shí)間比較長(zhǎng)。 1.2.3 按除塵系統(tǒng)分類(lèi) 除塵系統(tǒng)是小型掃路車(chē)的重要組成部分，掃路車(chē)沒(méi)有它將會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染。其可分為濕式除塵和干式除塵兩種方式。 濕式除塵系統(tǒng)通常由水箱、水泵、水管、噴霧嘴等組成。作業(yè)時(shí)水被加壓并霧化噴出，地面的塵土被水潤(rùn)濕后會(huì)增重、聚合，使塵土的質(zhì)量不斷增加，從而達(dá)到控制揚(yáng)塵的目的。這種除塵方法簡(jiǎn)單有效，成本低，技術(shù)難度小。而不灑水只靠吸嘴吸塵的方式為干式。 本次設(shè)計(jì)的小型手推式道路清掃車(chē)是手推式機(jī)械濕刷式的，由機(jī)架、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作系統(tǒng)、垃圾箱、垃圾傳送系統(tǒng)組成。其設(shè)置清掃路面的垃圾裝置，能連續(xù)清掃路面垃圾并自動(dòng)將垃圾傳送到垃圾箱。該清掃車(chē)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)做動(dòng)力，通過(guò)V帶帶動(dòng)錐齒輪、齒輪、機(jī)體前面底部的滾刷轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行清掃；通過(guò)V輪帶動(dòng)滾筒垃圾傳輸裝置，將滾刷清掃的垃圾輸送到垃圾箱里。其結(jié)構(gòu)是在機(jī)架的前車(chē)底安裝兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)的工業(yè)腳輪作支撐，承載電機(jī)的重量，同時(shí)起到更好的轉(zhuǎn)向作用。前下部左右安裝一對(duì)大轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪上安著椎形盤(pán)狀滾刷。車(chē)體的前底面是一塊板狀底，底板的上半部是鐵板、下半部是橡膠板，底板的上部與垃圾傳送裝置相連，并用一個(gè)擋板結(jié)構(gòu)與垃圾箱相接，擋板與地面接觸；垃圾傳送裝置傾斜一定角度,由數(shù)根滾動(dòng)條滾動(dòng)帶動(dòng)，其傳送帶上有數(shù)條倒鉤，以便更好的傳送垃圾，上端與垃圾箱相通。在機(jī)架的后面安裝一對(duì)可充氣的小車(chē)輪，方便行走，也可用來(lái)調(diào)整主刷與地面的距離；垃圾箱是安裝在機(jī)架后面，采用抽拉式的結(jié)構(gòu)形式，方便垃圾箱的抽出和垃圾的傾倒，省時(shí)省力。前面的側(cè)刷是圓錐型的，接觸面與地面有一定的角度，并與地面距離可調(diào)。清掃時(shí)主刷、側(cè)刷、垃圾傳送裝置同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行連續(xù)清掃。側(cè)刷用來(lái)清掃路牙，將垃圾掃到主刷的清掃范圍內(nèi)，并可擴(kuò)大清掃面積；主刷將垃圾掃到擋板架上，再掃到傳送裝置上，通過(guò)傳送裝置將垃圾送進(jìn)垃圾箱。垃圾箱前端開(kāi)口，以便傾倒垃圾。 1.3 清掃機(jī)械的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì) 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外清掃機(jī)械的發(fā)展較快。國(guó)內(nèi)有廠家引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)吸掃式清掃機(jī)工作裝置的生產(chǎn)技術(shù)，與國(guó)產(chǎn)汽車(chē)底盤(pán)配套生產(chǎn)清掃機(jī)，大大提高了國(guó)產(chǎn)清掃機(jī)的技術(shù)性能。 1.3.1 國(guó)外清掃機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外清掃機(jī)起步較早，技術(shù)較先進(jìn)。早在20世紀(jì)80年代中期隨著國(guó)外公路的修建速度趨于平緩，公路養(yǎng)護(hù)工作在國(guó)外已提到格外重要的位置。為適應(yīng)養(yǎng)護(hù)工作需要，國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家開(kāi)始將大量的資本和開(kāi)發(fā)能力投向養(yǎng)護(hù)機(jī)械的研制生產(chǎn)，從而使國(guó)外養(yǎng)護(hù)機(jī)械得到了迅速發(fā)展。清掃軍的造型設(shè)計(jì)也是千奇百態(tài)，各具特色，大型、中型、小型清掃車(chē)的造型設(shè)計(jì)都得到了快速穩(wěn)定的發(fā)展。 國(guó)外小型道路清掃車(chē)無(wú)論是從內(nèi)部構(gòu)造還是外部造型上，都有很大的發(fā)展。綜觀世界發(fā)達(dá)國(guó)家八十年代末掃路機(jī)具有以下特點(diǎn)： 1、掃路機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)由機(jī)械傳動(dòng)向全液壓傳動(dòng)方向發(fā)展； 2、純吸式、純掃式工作原理向吸掃復(fù)合式工作原理發(fā)展； 3、干式除塵形式向先進(jìn)的濕式除塵形式方向愛(ài)展； 4、體積大，自重大的掃路機(jī) 向體積小和機(jī)動(dòng)性好的方向發(fā)展； 5、單一功能向多功能方向發(fā)展。 1.3.2 我國(guó)清掃機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)環(huán)衛(wèi)機(jī)械起步較晚，已有的清掃車(chē)還是以大型清掃車(chē)為主，小型清掃車(chē)相對(duì)較少，并且有一些還是經(jīng)過(guò)改裝的小型清掃車(chē)，如將三輪摩托車(chē)的后部改裝為清掃車(chē)的箱體等等 ，其造型沒(méi)表現(xiàn)出對(duì)城市的美化和宣傳環(huán)保的作用，也沒(méi)有突出造型設(shè)計(jì)的人性化?？傮w而言，目前國(guó)內(nèi)路面清掃車(chē)生產(chǎn)企業(yè)還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的小型清掃車(chē)技術(shù)研發(fā)中心，研發(fā)資金投入也較少，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平整體不高。 目前隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的勢(shì)頭，經(jīng)濟(jì)實(shí)力和消費(fèi)能力越來(lái)越強(qiáng)，同時(shí)對(duì)節(jié)約成本的要求越來(lái)越高，政府把城市的規(guī)劃、建設(shè)、管理和加強(qiáng)環(huán)境綜合治理納入城市政府的主要職責(zé)，積極推進(jìn)了環(huán)境衛(wèi)生事業(yè)得到了快速發(fā)展?？梢悦鞔_，借這些機(jī)會(huì)，全國(guó)范圍內(nèi)將掀起環(huán)衛(wèi)機(jī)械化市場(chǎng)快速發(fā)展的高潮。我們將在之前的技術(shù)基礎(chǔ)之上進(jìn)行改進(jìn)，把清掃車(chē)車(chē)型變得簡(jiǎn)單輕便美觀，在增大承載容積和載荷能力的同時(shí)，降低清掃機(jī)的重量，提高使用壽命，減少噪聲，降低成本，使清掃車(chē)更加的人性化智能化，更加方便人們的使用，使其更加適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和人們的需求。因此，小型道路清掃車(chē)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展前景是遠(yuǎn)大的。 1.4 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決途徑 本課題要求是設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的城市道路掃車(chē)，其關(guān)鍵問(wèn)題就在于如何很好的實(shí)現(xiàn)清掃功能。尤其使傳動(dòng)系統(tǒng)、整體結(jié)構(gòu)、工作裝置的設(shè)計(jì)。由于清潔器是一種出現(xiàn)比較晚的機(jī)械產(chǎn)品，因此在其設(shè)計(jì)過(guò)程中，不可避免的出現(xiàn)了很多未解決得難點(diǎn)疑點(diǎn)，總結(jié)其難點(diǎn)如下： 由于清掃車(chē)是一新興產(chǎn)品，掃地功能的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)還不成熟，很難查到相關(guān)的資料。因此掃地功能的實(shí)現(xiàn)是設(shè)計(jì)工作的一個(gè)很大的難點(diǎn)。對(duì)掃盤(pán)高度固定不能很好地適應(yīng)不同的地面作業(yè)，垃圾體積的大小也受限；而且盤(pán)上安裝的小掃把的毛太硬，與地面直接接觸，這樣會(huì)增大車(chē)與地面之間的摩擦力，如果是人力驅(qū)動(dòng)，會(huì)使人覺(jué)得很費(fèi)力，如果是電力驅(qū)動(dòng)， 會(huì)增大能源的浪費(fèi)， 都會(huì)使掃把和蓄電池的壽命減少。清掃車(chē)工作時(shí)所產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵污染、漏垃圾、噪音大和產(chǎn)品可靠性等方面也較難解決的問(wèn)題。清掃范圍的大小不僅與清掃車(chē)的各部分的尺寸有關(guān)，并與它的總體設(shè)計(jì)構(gòu)形式有關(guān)。機(jī)構(gòu)太小工作效率就會(huì)降低，清掃范圍也就變小滿(mǎn)足不了要求，機(jī)構(gòu)太大則設(shè)備就會(huì)太大，從而增加轉(zhuǎn)彎半徑，使清掃車(chē)在城市路面中轉(zhuǎn)彎困難。還有防滑問(wèn)題，因?yàn)樵撉鍧嵻?chē)是通過(guò)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)整個(gè)輪系的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生作用。但是一旦路面光滑，輪子產(chǎn)生打滑的現(xiàn)象，那么車(chē)內(nèi)的輪系就根本不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣清潔車(chē)就完全失去了作用。因此合理的選擇機(jī)構(gòu)的大小及機(jī)構(gòu)布置極為重要且比較困難。 為了更好的了解所作題目，查閱已有文獻(xiàn)資料是十分重要的，由于手推式道路清掃車(chē)的資料很少的。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，廣泛的搜集資料，并借鑒了清潔機(jī)器人的一些數(shù)據(jù)資料對(duì)我的設(shè)計(jì)工作起了很大的幫助。在這些文獻(xiàn)綜述中，詳細(xì)的介紹了清潔機(jī)器人的一般設(shè)計(jì)思路，如外形的設(shè)計(jì)，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式如何，具體結(jié)構(gòu)等等，都對(duì)我即將所作的設(shè)計(jì)提供了很大的幫助，此外，為了更好的設(shè)計(jì)清掃車(chē)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在軸、帶、齒輪等重要元件的設(shè)計(jì)過(guò)程中保證其結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，又對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)課本進(jìn)行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，但還是有很多關(guān)鍵技術(shù)是專(zhuān)利項(xiàng)目，不會(huì)公布在資料之中的。所以，我參考用的資料并不能解決我在設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的所有難點(diǎn)，有許多的問(wèn)題是根據(jù)我自己的想法來(lái)做的。因?yàn)槲业倪@些想法并不成熟，沒(méi)有太多的實(shí)踐性，所以，在解決一些棘手問(wèn)題時(shí)并不能夠很好的解決。在今后的設(shè)計(jì)中，還需要通過(guò)實(shí)踐，對(duì)其一步一步的進(jìn)行改進(jìn)。 1.5 課題需要完成的任務(wù) 1.5.1 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 本課題要求設(shè)計(jì)出的小型手推式道路清掃車(chē)能完成普通清掃的功能。完成小型手推式道路清掃車(chē)的方案設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)組成，并對(duì)小型手推式道路清掃車(chē)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力計(jì)算，使其結(jié)構(gòu)布局和受力更加合理。 其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為： 1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（電機(jī)電池的選擇與安裝）； 2、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（用帶傳動(dòng)帶動(dòng)主刷、側(cè)刷裝置的設(shè)計(jì)及垃圾傳送裝置的設(shè)計(jì)）； 3、帶傳動(dòng)的選擇與設(shè)計(jì)； 4、齒輪的選擇與設(shè)計(jì)； 5、軸和軸承的設(shè)計(jì)； 6、機(jī)架的設(shè)計(jì)； 7、繪制清掃車(chē)的零件圖及裝配圖； 8、完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 1.5.2 設(shè)計(jì)工作基本要求 1、結(jié)合設(shè)計(jì)題目，在老師的指導(dǎo)下廣泛查閱文獻(xiàn)，并擬定一份合理的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)； 2、根據(jù)參考文獻(xiàn)和課題要求，提出自己擬定的可行性方案，并寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告； 3、按要求對(duì)清掃車(chē)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與零件進(jìn)行受力計(jì)算，使其結(jié)構(gòu)布局和受力更加合理； 4、和老師充分研討，列出論文編寫(xiě)大綱； 5、翻譯英文文獻(xiàn)； 6、認(rèn)真撰寫(xiě)論文，按時(shí)完成任務(wù)，準(zhǔn)備答辯； 總的要求就是畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束后，能夠達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。 第2章 清掃車(chē)的總體設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)主要技術(shù)要求 驅(qū)動(dòng)方式是以蓄電池供電給電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電瓶驅(qū)動(dòng)型利用自身無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)，能使清掃車(chē)在作業(yè)時(shí)可以隨時(shí)根據(jù)路面污染狀況及時(shí)、迅速地調(diào)整清掃速度，提高了清掃作業(yè)的工作效率。且其噪音低，污染小，適合院落、停車(chē)場(chǎng)、室內(nèi)等小場(chǎng)合的清掃作業(yè)。 利用碟形刷來(lái)增加掃路車(chē)的清掃寬度，每小時(shí)清掃面積不低于1000 平方米。 滾筒刷不但能夠清掃地面的垃圾外還起到把垃圾掃入機(jī)內(nèi)垃圾箱的作用，垃圾箱容量不低于30L。 噴水系統(tǒng)要達(dá)到更理想的節(jié)能?chē)娝?，并能達(dá)到灰塵顆粒和水充分親和增重，不揚(yáng)塵。水箱容量達(dá)到25L以上。 2.2 總體方案的確定 由于工作的場(chǎng)合對(duì)環(huán)境要求較高因動(dòng)力裝置都選為噪音低，污染小環(huán)保的電力驅(qū)動(dòng)。最初設(shè)計(jì)了許多的方案，最終綜合考慮認(rèn)為以下這種方案最為有可能實(shí)現(xiàn)我們的課題要求，方案為下圖2-1圖2-2所示： 圖2-1 方案簡(jiǎn)圖 圖2-2 方案簡(jiǎn)圖 工作原理：人力推動(dòng)清掃車(chē)前進(jìn)，電動(dòng)機(jī)1 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)將運(yùn)動(dòng)利用帶傳動(dòng)同時(shí)傳給帶輪3 和帶輪4，使帶輪3 帶動(dòng)同一根軸上的小錐齒輪旋轉(zhuǎn)，小錐齒輪通過(guò)嚙合傳動(dòng)帶動(dòng)大錐齒輪6逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，大錐齒輪通過(guò)同軸的帶輪帶動(dòng)一個(gè)與掃盤(pán)2 連接的帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)使掃盤(pán)2 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，另一邊也是通過(guò)同樣的原理使掃盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這樣就可以將兩側(cè)的垃圾掃到中間。再同時(shí)由帶輪7 帶動(dòng)滾筒8 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將垃圾滾入導(dǎo)向刮板14 ，通過(guò)傾斜的導(dǎo)向刮板14 將垃圾送入垃圾箱13 內(nèi)，這樣就完成了對(duì)垃圾清掃的全部過(guò)程。 因此綜合考慮將此方案作為最終設(shè)計(jì)方案。 第3章 電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的確定 清掃工作中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)裝置均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的。電動(dòng)機(jī)由動(dòng)力蓄電池提供電源后轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)掃盤(pán)、滾筒和水泵等作業(yè)裝置進(jìn)行工作。下面分別對(duì)蓄電池與電機(jī)的選用進(jìn)行分析。 3.1 蓄電池的選擇 動(dòng)力電池是清掃作業(yè)裝置的動(dòng)力源泉。電機(jī)電池的主要性能指標(biāo)是比能量、比功率和使用壽命等。要使電機(jī)驅(qū)動(dòng)清掃裝置的掃地車(chē)與副發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)清掃裝置的掃地車(chē)相競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)、成本低的動(dòng)力電池。目前在電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)上使用的動(dòng)力電池主要有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鈉硫電池、鋰離子電池、飛輪電池、燃料電池等等。從最終產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化可行性以及經(jīng)濟(jì)性綜合因素來(lái)考慮，在電動(dòng)專(zhuān)用環(huán)衛(wèi)車(chē)輛上主要采用鉛酸動(dòng)力電池與鋰離子動(dòng)力電池。下面對(duì)這兩種電池性能作一個(gè)分析比較： 1、鉛酸動(dòng)力電池 鉛酸動(dòng)力電池已有多年的歷史，廣泛用作內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的起動(dòng)動(dòng)力源。其優(yōu)點(diǎn)：可靠性好、原材料易得、價(jià)格便宜；比功率也基本上能滿(mǎn)足電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力性要求。但它有兩大缺點(diǎn)：一是比能量低，所占的質(zhì)量和體積太大，深度放電能力和低溫放電能力較差，不能快速充電且一次充電作業(yè)時(shí)間較短；另一個(gè)是循環(huán)使用壽命短，使用成本過(guò)高，報(bào)廢的鉛酸蓄電池因廢棄會(huì)造成二次污染。 2、鋰離子動(dòng)力電池 鋰離子動(dòng)力電池已經(jīng)成為電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)動(dòng)力電池的長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)目標(biāo)。其優(yōu)點(diǎn)是：比能量、比功率較高；循環(huán)壽命長(zhǎng)，可達(dá)1000次；充電放電效率高；功率輸出密度大；沒(méi)有記憶效應(yīng)，且不會(huì)因廢棄造成二次污染，是綠色蓄電池。其缺點(diǎn)是：快速?zèng)_、放電性能較差，需要進(jìn)一步解決對(duì)其充放電過(guò)程的控制和配備專(zhuān)用的充電器；對(duì)于大容量鋰離子電池組，還需要解決電池組的可靠性和各個(gè)單體電池之間的一致性。 清掃車(chē)所使用的蓄電池要求在使用過(guò)程中能夠完全放電，不排放有害氣體，不污染環(huán)境。由此針對(duì)此設(shè)計(jì)選用鋰離子動(dòng)力電池，電池名稱(chēng)為磷酸鐵鋰電池。 24V 10Ah磷酸鐵鋰電池組的有關(guān)技術(shù)規(guī)格為下表3-1所示： 表3-1 磷酸鐵鋰電池組技術(shù)規(guī)格 項(xiàng)目 規(guī)格 標(biāo)稱(chēng)容量 10Ah 標(biāo)稱(chēng)電壓 24V 電池內(nèi)阻 ≤120mΩ 最大充電電流 6A 最大充電電壓 29.20.05 最大放電電流 20A 放電終止電壓 20V 使用壽命 1000次 工作溫度 -20~45℃ 外形尺寸 10083335(mm) 重量 3.8kg 價(jià)格 550元 此蓄電池的性能： （1）該電池為全密封式電動(dòng)車(chē)專(zhuān)用蓄電池，體積小、質(zhì)量輕、儲(chǔ)存能量多、自放電率低、比能量高等優(yōu)點(diǎn)； （2）安全性能好，原材料來(lái)源廣泛； （3）污染少，噪聲小?？蓽p少排污97%，甚至可做到零排污； （4）節(jié)約能源，為普通蓄電池耗能的2/3； （5）具有良好的過(guò)充電、過(guò)放電、溫度、過(guò)流、短路保護(hù)、鎖定自恢復(fù)以及均衡功能； （6）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便，易于操作和維修； （7）使用時(shí)間長(zhǎng)，充電后每次可用15 小時(shí)； （8）有足夠的功率供清掃機(jī)達(dá)到每小時(shí)清掃面積不低于1000 平方米的要求； （9）使用壽命長(zhǎng)，一般可充電800 次以上。 3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 3.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的問(wèn)題 1、根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍、啟動(dòng)頻率、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)以及工作環(huán)境等要求，選擇電機(jī)類(lèi)型及安裝方式； 2、根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，速度變化范圍和啟動(dòng)頻率程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫開(kāi)限制、過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率，并確定冷卻方式，所選功率應(yīng)大于或等于計(jì)算所需的功率，負(fù)荷率一般取0.8～0.9； 3、根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要保護(hù)方式，選擇電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式； 4、根據(jù)工作電壓和功率因數(shù)的要求確定電機(jī)的電壓等級(jí)和類(lèi)型； 5、根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程的性能要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速； 此外，選擇電動(dòng)機(jī)還必須符合節(jié)能要求，運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貸情況、備件的通用性、安裝檢修的難易以及產(chǎn)品的價(jià)格等。 3.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 1、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)電源的種類(lèi)、工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸）和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載情況）來(lái)選擇。清掃車(chē)的電動(dòng)機(jī)應(yīng)放置在干燥及清潔的車(chē)箱內(nèi)部，散熱條件較好，要選用臥式的安裝方式。 在移動(dòng)的設(shè)備中和蓄電池配套的較常使用的電機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)速比可達(dá)到1：200； （2）過(guò)載能力大，并能在低速下連續(xù)輸出額定轉(zhuǎn)矩； （3）能承受頻繁的沖擊性負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)極快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)； （4）容易購(gòu)得，型號(hào)多，控制簡(jiǎn)單。 直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，電流通常較大，需要齒輪減速器進(jìn)行減速，維護(hù)工作量大。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有：步距角小，功率小，過(guò)載能力強(qiáng)，控制簡(jiǎn)單，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較高，不通電時(shí)有定位轉(zhuǎn)矩，型號(hào)多，適合室內(nèi)清掃機(jī)器人的速度。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：功率與自重比小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差，低速性能不好，體積大，負(fù)載能力低，運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)，易失步。 清掃車(chē)多在室外環(huán)境下工作，要求控制較簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)，因此選擇直流電動(dòng)機(jī)，而且是直流齒輪減速電機(jī)。 2、直流齒輪減速電動(dòng)機(jī)的選擇 直流齒輪減速電機(jī)是指轉(zhuǎn)軸上帶有齒輪減速器和直流電機(jī)(馬達(dá))的集成體，這種集成體通常也可稱(chēng)為齒輪馬達(dá)或齒輪電機(jī)。齒輪減速箱的作用是提供較低的轉(zhuǎn)速,較大的力矩。減速電機(jī)廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)、機(jī)械行業(yè)等，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、節(jié)省空間，承受過(guò)載能力高，能耗低，性能優(yōu)越，振動(dòng)小、噪音低。齒輪減速電機(jī)通常通過(guò)減小電機(jī)速度來(lái)增加旋轉(zhuǎn)能力。 因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)仍然從內(nèi)部伸出兩個(gè)相同的插頭，所以齒輪減速電機(jī)與普通電機(jī)一樣使用方便。與最后一級(jí)齒輪相連的是一根轉(zhuǎn)軸。這個(gè)新轉(zhuǎn)軸的末端伸出減速器的頂部，便于輪子和其他元件與其相接。這個(gè)伸出減速器的新轉(zhuǎn)軸代替了伸出電動(dòng)機(jī)的老轉(zhuǎn)軸。當(dāng)查看電動(dòng)機(jī)時(shí)，如果轉(zhuǎn)軸沒(méi)有從中心伸出，那么這個(gè)電動(dòng)機(jī)可能是齒輪減速電動(dòng)機(jī)。 選擇普通直流電動(dòng)機(jī)所用的標(biāo)準(zhǔn)仍然適合用來(lái)選擇齒輪減速直流電動(dòng)機(jī)，即檢查電壓，尺寸，重量和RPM。在大轉(zhuǎn)矩應(yīng)用場(chǎng)合，常選用帶有金屬齒輪和金屬減速器機(jī)架的行星輪減速器。塑料齒輪具有非常輕的質(zhì)量，更適合低轉(zhuǎn)矩，需要反應(yīng)迅速的應(yīng)用場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中選用金屬齒輪的減速電機(jī)。 3、電機(jī)功率的計(jì)算 電動(dòng)機(jī)功率選得合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響，當(dāng)功率小于工作要求的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期過(guò)載發(fā)熱量大而過(guò)早損壞；功率過(guò)大則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，能量充分利用，經(jīng)常處于不滿(mǎn)載運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)都降低，增加電能消耗造成很大浪費(fèi)。 電動(dòng)機(jī)容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的發(fā)熱條件來(lái)決定。電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與其運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷不變或變化很小，常溫下工作的機(jī)械，只要所選電動(dòng)機(jī)的額定功率P 等于或大于所需電動(dòng)機(jī)功率P，即P≥ P，電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱，而不必校驗(yàn)發(fā)熱和起動(dòng)力矩。 清掃機(jī)清掃材料選用尼龍材料。設(shè)計(jì)圓盤(pán)毛刷受力約為F=55N，轉(zhuǎn)速為n=80r/min.滾筒清掃受力約為F=70N,轉(zhuǎn)速為n=50r/min。 圓盤(pán)毛刷轉(zhuǎn)矩 Nm 所需功率P= ==60W 圓盤(pán)毛刷到錐齒輪間用帶傳動(dòng)，傳遞效率90%。 橫放錐齒輪I軸處的功率為： W 齒輪間的傳遞效率為90% 豎放齒輪處的功率 W 滾筒處II軸的轉(zhuǎn)矩 Nm 此處的功率 P===78.5W 滾筒到主動(dòng)軸I軸用帶傳動(dòng)，傳遞效率為90% W 電機(jī)到I軸之間用帶傳動(dòng)，傳遞效率90% 電機(jī)的輸出功率 W 由于清掃機(jī)工作速度為80r/min 為較低轉(zhuǎn)速故選用 24V 280W直流齒輪減速電機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)速為750r/min。 第4章 V帶和V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 V帶的帶型選擇及優(yōu)缺點(diǎn) V帶截面形狀為等腰梯形帶的厚度較大，饒性較差，帶輪制造比較復(fù)雜。工作時(shí)兩側(cè)面為工作面，與帶輪的環(huán)槽側(cè)面接觸，屬于楔面摩擦傳動(dòng)，在相同張緊作用下，V帶摩擦力比平帶傳動(dòng)大70%，承載能力比平帶高，在一般機(jī)械中常用。 截面形狀為多楔形，它具有平帶的柔軟，V帶摩擦力大的特點(diǎn)。比等腰梯形帶外廓小，用于要求結(jié)構(gòu)緊0000~50000r/min的帶傳動(dòng)屬于高速帶傳動(dòng)。 帶傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù)是在保證帶有一定的壽命前題下在正常工作時(shí)不打滑，在保證不打滑的前提下，傳遞最大的功率，同時(shí)又使傳動(dòng)帶有足夠的使用壽命，也即有一定的疲勞強(qiáng)度。根據(jù)負(fù)載情況以及工作要求，本設(shè)計(jì)選擇等腰梯形V帶作為動(dòng)力傳送帶。 4.2 對(duì)V帶輪設(shè)計(jì)的主要要求 設(shè)計(jì)V 帶輪時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的要求有：質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)工藝性好；無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般為3.2m），以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以減少載荷分布均勻。 4.3 帶輪材料的選用 帶輪材料多采用灰鑄鐵，牌號(hào)一般選用HT150或HT200，鑄鐵帶輪允許的最大圓周速度為25m/s。由于帶速不大于10m/s，所以帶輪選用鑄鐵HT200。 4.4 傳動(dòng)比的分配 電機(jī)到滾筒處II軸之間的總傳動(dòng)比 i===15 分配各級(jí)傳動(dòng)比 設(shè)計(jì)有電機(jī)到主軸I軸的傳動(dòng)比i=5； 由主軸I軸到豎放錐齒輪III軸的傳動(dòng)比i=3。 電機(jī)到圓盤(pán)毛刷的總傳動(dòng)比 i===9 齒輪間的傳動(dòng)比為i=2 4.5 帶輪的選擇設(shè)計(jì) 4.5.1 I軸帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、確定計(jì)算功率 計(jì)算功率P 是根據(jù)傳遞功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短等因素影響而確定。由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-7查得工況系數(shù)K=1，則有 W 式中：P——計(jì)算功率 K——工況系數(shù) P——所需傳遞的額定功率 2、選擇V帶型號(hào) 根據(jù)P=235.2W，n＝750r/min，由圖8-11選取Z型V帶。 3、確定大帶輪基準(zhǔn)直徑d 由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-8，取Z型V帶小帶輪基準(zhǔn)直徑為d=50mm。 i===5 mm 4、帶速v的驗(yàn)算 v===1.96m/s＜10 m/s 5、初定中心距a 即 則初取中心距a=300mm。 6、計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度L L=2a+（d+ d）+ =2300+300+ =1104mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-2，選取標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長(zhǎng)度L=1120mm。 7、實(shí)際中心距a a＝a+ ＝300+ ＝308 mm 取a=308mm。 8、驗(yàn)算小帶輪包角α α=180－57.3 =180－57.3 =143﹥120 所以小帶輪包角合適。 9、確定V帶根數(shù)Z Z＝＝ 由d=50mm，n＝750r/min,查表可知一般V型單根V帶可傳遞的功率達(dá)75KW。此處，所需傳遞的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于75KW，所以用一根V帶足以。 10、單根V帶的張緊力F F=500(－1)+qv 式中：——包角修正系數(shù) ， 查機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-5得=0.91 q——V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m。查表8-3得q=0.06 kg/m F =500(－1)+0.061.96 =22.5N 11、作用在軸上的力F F=2ZFsin ＝2122.5sin72 ＝40.5N F＝ F=60.75N 12、帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)12-7～12-10可知： 基準(zhǔn)寬度b 為8.5 mm；基準(zhǔn)線上槽深h為2.0 mm；基準(zhǔn)線下槽深為h為7.0 mm；帶輪寬B為B =(Z-1)e＋2f mm；外徑d=d＋2h mm；從而確定帶輪的各部分尺寸。 B=14mm，輪槽寬b=8.5mm。因?yàn)榛鶞?zhǔn)直徑d≤2.5d，所以小帶輪采用實(shí)心結(jié)構(gòu)。 大帶輪基準(zhǔn)直徑d=i d=550=250 mm d= d－2（h+ f+δ） =254－2（2.0+7.0+5.5） =225 mm d=（1.8～2）d=43 mm 因?yàn)閐- d﹥100mm,所以大帶輪采用孔板式。 輪寬B=20mm，S≥1.5S＝15mm，S≥0.5S＝7mm，d＝＝134mm。輪槽寬b＝8.5mm。此小齒輪的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示，大帶輪的結(jié)構(gòu)如圖4-2所示： 圖4-1 I軸小帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 圖4-2 I軸大帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 4.5.2 I-Ⅱ軸帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、確定計(jì)算功率P W 式中：P——計(jì)算功率； K——工況系數(shù)；查工況系數(shù)表得K=1 P——所需傳遞的額定功率長(zhǎng)。 2、根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-7和8-11，選擇Z型V帶。 3、計(jì)算傳動(dòng)比i i===3 4、由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-8，取小帶輪直徑為d=56mm。 5、大帶輪直徑d mm 取d=160mm。 6、計(jì)算帶速v m/s＜10 m/s 7、初定中心距a 156.8 ≤a≤448 則初取中心距a=380mm。 8、計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度L L=2a+（d+ d）+ =2380+ =1126mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-2，取基準(zhǔn)長(zhǎng)度L =1120mm。 9、實(shí)際中心距a a＝a+ ＝380+ ＝374mm 考慮到滾筒與帶輪2之間有一定的間隙，所以取a=380mm。 10、小帶輪包角α α=180-57.3 =163.2﹥120 所以小帶輪包角合適。 11、確定V帶根數(shù) 此處帶輪之間所傳遞的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單根V帶所傳遞的功率，所以這里僅用一根V帶。 12、單根V帶的初張緊力F F=500(－1)+qv =500(-1)+0.060.35 =130N 式中：——包角修正系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-5得=0.95； q——V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m。查表8-3得q=0.06 kg/m。 13、作用在軸上的力F F=2ZFsin ＝21130sin81.6 ＝249.2N F＝ F＝373.8N 14、帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)12-7～12-10可知，設(shè)計(jì)小帶輪孔徑d=20mm，可采用實(shí)心式。輪寬B=14mm，外徑d=60mm，輪槽寬b=8.5mm。 設(shè)計(jì)大帶輪孔徑d=25mm，因?yàn)閐≧2.5d，所以采用腹板式。 d= d- （2.5+8.0+5.5） =132mm d=（1.8～2）d=40mm 此小帶輪的結(jié)構(gòu)如圖4-3所示，大齒輪結(jié)構(gòu)如圖4-4所示： 圖4-3 I-Ⅱ軸小帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 圖4-4 I-Ⅱ軸大帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 4.5.3 Ⅲ—Ⅳ軸的帶輪設(shè)計(jì) 1、確定計(jì)算功率P W 式中：P——計(jì)算功率 ； K——工況系數(shù)；查工況系數(shù)表得K=1。 P——所需傳遞的額定功率長(zhǎng)。 2、確定傳動(dòng)比 由總體傳動(dòng)比可確定傳動(dòng)比為i=1，選用Z型V帶。 3、查機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-8，得小帶輪的基準(zhǔn)直徑d=100mm，則d=100mm 4、計(jì)算帶速 v===0.42m/s＜10 m/s 5、計(jì)算中心距a a==456mm 6、計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度L L=2a+ d）+ =2456+200 =1226mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-2，選擇基準(zhǔn)長(zhǎng)度L=1250mm。 7、單根V帶的初張緊力F ＝500(-1)+0.060.42 ＝87N 式中：——包角修正系數(shù)；查機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-5得=0.91。 q——V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量，kg/m。查表8-3得q=0.06 kg/m。 8、計(jì)算壓軸力F F=2Z 87sin90 =174N F= F=261N 9、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)12-7～10可得，兩個(gè)帶輪均采用腹板式結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)如圖4-5所示： 圖4-5 Ⅲ—Ⅳ軸大帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 第5章 主軸及鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、由于結(jié)構(gòu)及工作的需要，將主軸的材料選擇45鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)處理，取材料系數(shù)A=115，則初步計(jì)算其 于是有： 所以初步取d最小直徑為20mm。 2、采用下圖所示裝配方案如圖5-1： 圖5-1主軸裝配示意圖 3、確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 （1）為了滿(mǎn)足軸向定位要求， I-II 軸段右端須制造出一軸肩，故取 II-III 軸段的直徑為27 mm，長(zhǎng)度為25 mm。I-II 軸段的左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑為28 mm。使帶輪繞軸動(dòng)，為了保證軸端擋圈只壓在帶輪上，采用的 I-II 軸段的直徑為20 mm，長(zhǎng)度為20 mm； （2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用軸承參照工作要求并根據(jù)III-Ⅳ軸段的直徑為30 mm，由軸承產(chǎn)品目錄初步選取0基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的圓錐滾子軸承 32006型其尺寸為dDT=30 mm55 mm13 mm,故選用III-IV 軸段的直徑為30 mm，長(zhǎng)度為22 mm。右端軸承采用采用套筒進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)查得厚度為h=4 mm,取IV-V 軸段的直徑為30 mm。套筒右端用定位。 （3）安裝齒輪處的的軸段V-VI 的直徑為30 mm齒輪左端用擋圈定位。右端用一套筒定位，同時(shí)套筒右端定位帶輪。已知帶輪的輪轂寬度為25 mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度故采用VI-Ⅶ軸段的長(zhǎng)度為22 mm。帶輪的右端采用軸肩定位，軸肩徑為35 mm，長(zhǎng)度為193 mm。右端的零部件結(jié)構(gòu)的定位及軸徑長(zhǎng)度與左端的大體相同。 （4）帶輪及齒輪與軸的軸向定位采用平鍵連接。按照齒輪與軸的直徑由手冊(cè)查表得平鍵截面尺寸分別為bhl=6 mm6 mm14 mm、bhl=8 mm7 mm16 mm、bhl=10 mm8 mm16 mm(GB/T1095-1979)。鍵槽用鍵槽銑加工，同時(shí)為了保證齒輪和軸的配有良好的對(duì)中性，故選擇輪轂與軸的配合為H7/n6。圓錐滾子軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證，此處選軸的直徑尺寸公差為h6。 5.2 軸的校核 5.2.1 對(duì)主軸進(jìn)行校核 根據(jù)設(shè)計(jì)的軸的尺寸和各處所傳遞的功率，計(jì)算軸上的力及力矩。如下表5-1： 表 5-1 軸的力及力矩 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F F=85N, F=125N F=217N, F=217N 彎矩M M=35.37Nm M=30.38Nm 總彎矩 M=46.62 Nm 扭矩T T=20.8 Nm 其軸的受力分析如下圖5-2圖5-3所示： F F F F 11.25Nm 35.37Nm 25.36Nm M F F F F 30.38Nm 30.38Nm M 圖5-2 主軸的受力示意圖 11.25Nm 46.62Nm 39.57Nm M 16.2Nm 20.8Nm 4.6Nm T 圖5-3 主軸的受力示意圖 5.2.2 校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）。 軸的抗彎截面系數(shù)： 由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)式（15-5），軸的彎扭合成強(qiáng)度為： σ﹤〔σ〕 所以該軸安全。 5.3 鍵的校核 鍵的失效形式主要是工作面被壓潰，一般只對(duì)擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核，由公式得： σ= 式中： T—傳遞 〔σ〕—鍵、軸、連軸器輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，需用擠壓應(yīng)力[σ p ]=70～80MPa，取其平均值75MPa,得： σ==49.52 Mp﹤[σ] 所以，鍵是安全的。 第6章 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1 錐齒輪的各參數(shù)設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、選用斜齒錐齒輪傳動(dòng)，小型道路清掃車(chē)為一般機(jī)械轉(zhuǎn)速不高，故選用8 級(jí)精度選擇小錐齒輪的材料為42SiMn(調(diào)質(zhì)硬度240∽270HBS), 大錐齒輪的材料為42SiMn(調(diào)質(zhì)硬度210∽240HBS)。 （1）齒形角α 選用EN刀盤(pán)，則α=20 （2）大端端面模數(shù) 根據(jù)強(qiáng)度與類(lèi)比法確定 m＝4 （3）齒數(shù)比 由傳動(dòng)關(guān)系可知，齒數(shù)比μ===2 （4）確定齒數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-3-11和實(shí)際空間得z=17，z=μz=217=34.因?yàn)閦和z最好無(wú)公因數(shù)，取z=33，則實(shí)際傳動(dòng)比μ=2.06 （5）分錐角δ tanδ==0.4857 δ= 2554′23″ δ=645′37″ （6）分度圓直徑 d=m z=417=68mm d=m z=433=132mm （7）錐距R R==77.82mm （8）齒寬b b=(～)R=22mm （9）假想平面齒輪齒數(shù)Z Z==38.91mm （10) 參考點(diǎn)錐距R R=R－0.415b=77.82－0.41522=68.69mm （11）小端錐距R R=R－b=77.82－22=55.82mm （12) 齒寬中點(diǎn)螺旋角 取=35，小齒輪右旋，大齒輪左旋。 （13）初定參考點(diǎn)螺旋角 =0.914（β+6）=0.914（35+6）=37.5 （14）選擇銑刀盤(pán) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-3-10，根據(jù)=37.5，R=68.69mm,查得標(biāo)準(zhǔn)刀盤(pán)半徑r=44mm，對(duì)應(yīng)的螺旋角=40，由表13-3-19得Z=4 （15）選擇刀片型號(hào) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-1-11和表13-3-19，根據(jù)Z=38.91mm，=37.5,確定選用EN4-44刀盤(pán)時(shí)用3號(hào)刀片 r=1972mm. （16) 參考點(diǎn)法向模數(shù)m m=2=2=2.708 （17) 參考點(diǎn)實(shí)際螺旋角β β===0.7670 β=3955′ （1