小型手推式道路清扫车设计毕业设计答辩

本科生毕业设计（论文）答辩课题名称小型手推式道路清扫车设计系部专业班级学号姓名一、本课题国内外研究动态及意义早在20世纪80年代中期,为适应养护工作需要，国外工业发达的国家开始将大量的资本和开发能力投向养护机械的研制生产，从而使国外养护机械得到了迅速发展。清扫军的造型设计也是千奇百态，各具特色，大型、中型、小型清扫车的造型设计都得到了快速稳定的发展。小型道路清扫车的造型设计也同样发展迅速，并且设计中努力尝试使清扫车的造型与周围环境的融合，以致达到美化环境的作用。综观世界发达国家八十年代末扫路机具有以下特点：1)扫路机的传动系统由机械传动向全液压传动方向发展；2)纯吸式、纯扫式工作原理向吸扫复合式工作原理发展；3)干式除尘形式向先进的湿式除尘形式方向爱展；4)体积大，自重大的扫路机向体积小和机动性好的方向发展；5)单一功能向多功能方向发展。因此，国外小型道路清扫车的造型设计一直处在不断创新的阶段之中，一些创新理念值得深入学习。我国环卫机械起步较晚，厂大环卫工人长期处于在恶劣的条件下进行手工劳动，劳动强度大、效率低、形象差、不安全。目前，我们国内清扫车的使用还是没有广泛普及，多年来形成的人工清扫格局仍然普遍存在于大街小巷，这种格局显然已不适应我国公路发展的客观要求，人工清扫粉尘飞扬，严重影响清洁工人的身体腱康，也不可避免地造成环境的二次污染。国内已有的清扫车还是以大型清扫车为主，小型清扫车相对较少，并且有一些还是经过改装的小型清扫车，如将三轮摩托车的后部改装为清扫车的箱体等等，其造型没表现出对城市的美化和宣传环保的作用，也没有突出造型设计的人性化。小型扫路车可应用于环卫街区市政以及城市住宅区、厂区、仓库、公园通道、车站等小范围的清扫，在结构上避开了大尺寸气力输送系统，拼凑了吸扫复合式工作原理的清扫装置，即：地面的清扫和垃圾输送是依靠清扫刷来完成的。同时在车上配以小型机组成的吸风系统，控制工作区域内的扬尘。这种设备不但可以清扫垃圾，而且还可对道路上的空气介质进行除尘净化，既保证了道路的美观，维护了环境的卫生，维持了路面的良好工作状况，又减少和预防了交通事故的发生以及进一步延长了路面的使用寿命，同时也提高了环卫保洁工作的效率，减轻了保洁人员的工作强度，全面提高了城市保洁工作的质量。1、课题的内容：（1）电机驱动系统的设计（电机电池的选择与安装）；（2）传动系统的设计（用带传动带动主刷、侧刷装置的设计及垃圾传送装置的设计）；（3）带传动的选择与设计；（4）齿轮的选择与设计；（5）轴和轴承的设计；（6）机架的设计；（7）车型的整体结构设计。二、课题的内容和要求2、要求：1）利用碟形刷来增加扫路机的清扫宽度，加大清扫面积，每小时清扫面积不低于1000平方米；2）滚筒刷不但能够清扫地面的垃圾，还起到把垃圾扫入机内垃圾箱的作用，垃圾箱容量不低于30L；3）采用无级变速系统，使得小型扫路机在作业时可以随时根据路面污染状况及时、迅速地调整清扫速度，提高了清扫作业的工作效率；4）喷水系统要达到更理想的节能喷水，并能达到灰尘颗粒和水充分亲和增重，不扬尘，水箱容量达到25L以上。三、小型道路清扫车主要部分小型道路清扫车主要组成行走系统传动系统工作系统机架及外形总成清扫车的实体图清扫车的整体构造1—电机2—扫盘3—带轮4—轴承座5—带轮6—主轴7—带轮8—V带9—带轮10—轴承盖11—滚筒12—螺栓13—轴架清扫车的整体构造14—垃圾箱15—可充气车轮16—挡板支架17—垃圾传送带18—挡板19—底架20—螺母21—垫圈22—可旋转小轮23—车盖24—水箱25—扶手四、电机驱动装置的确定1、蓄电池的选择在电动专用环卫车辆上主要采用铅酸动力电池与锂离子动力电池。对这两种电池性能比较，本设计采用24V的锂离子动力电池，电池名称为磷酸铁锂电池。其相关技术规格如表3-1所示：项目规格标称容量10Ah标称电压24V电池内阻≤120mΩ最大充电电流6A最大充电电压29.2±0.05最大放电电流20A放电终止电压20V使用寿命1000次工作温度-20~45℃外形尺寸100×83×335(mm)重量3.8kg价格550元表3-1磷酸铁锂电池组技术规格2、电动机的选择在移动的设备中和蓄电池配套的较常使用的电机有直流电动机和步进电动机。清扫车多在室外环境下工作，要求控制较简单，运行平稳，因此选择直流电动机，而且是直流齿轮减速电机。电机电功率的计数：设计圆盘刷受力约为F1=55N，转速为n1=80r/min；滚筒清扫受力约为F=70N，转速为n=50r/min。圆盘刷转矩功率为Ⅰ轴齿轮传递的功率为：竖轴齿轮处的功率为：滚筒到Ⅰ轴带传动功率：电机的输出功率为：由于清扫车工作速度为80r/min为较低转速，故选用24V280W齿轮减速电机，其输出转速为750r/min。五、V带和V轮的结构设计1、对V带轮设计的主要要求设计V带轮时应满足的要求有：质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为3.2µm），以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以减少载荷分布均匀。2、带轮材料的选用带轮材料多采用灰铸铁，牌号一般选用HT150或HT200，铸铁带轮允许的最大圆周速度为25m/s。由于带速不大于10m/s，所以带轮选用铸铁HT200。3、传动比的分配电机到滚筒之间的总传动比为分配各级传动比设计有电动机到主轴I轴的传动比为i=5；由主轴到竖放锥齿轮III轴的传动比i=3。电机到圆盘刷的总传动比为齿轮间的传动比为i=24、带轮的选择设计（取I轴带轮的设计进行说明）（1）计算功率Pc（2）选择V带型号根据Pc=235.2w，n=750r/min，由机械设计书图8-11选取Z型V带。5、带轮结构的设计初定小带轮孔径d=20mm，基准直径dd1=50mm，外径da=53.2mm，轮宽Bd=14mm，轮槽宽bd=8.5mm。因为基准直径dd1≤2.5d，所以小带轮采用实心结构。大带轮基准直径dd2=id=5×50=250mm因为d2－d1＞100mm，所以大带轮采用孔板式。6、实际中心距此小齿轮的结构如图4-1所示，大带轮的结构如图4-2所示：图4-1图4-2六、主轴及键的设计计算1、主轴的结构设计与计算由于结构及工作的需要，将主轴的材料选择45钢，热处理为调质处理，取材料系数A=115，则初步计算其最小直径为：考虑到该段开键槽的影响，轴径增大6%，于是有所以初步取d最小直径为20mm。2、确定主轴的装配方案如图5-1所示：图5-13、确定主轴的各段直径和长度为了满足轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ轴段右端须制造出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ轴段的直径为27mm，长度为25mm。Ⅰ-Ⅱ轴段的左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径为28mm。使带轮绕轴进行转动，为了保证轴端挡圈只压在带轮上，采用的Ⅰ-Ⅱ轴段的直径为20mm，长度为20mm。4、选择轴承因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，参照轴承工作要求和根据Ⅲ-Ⅳ轴段的直径为30mm，由轴承产品目录初步选定0基本游隙组标准精度级的圆锥滚子轴承32006型，其尺寸为d×D×T＝30mm×55mm×13mm，故选用Ⅲ-Ⅳ轴段的直径为30mm，长度为22mm。右端轴承采用套筒进行轴向定位。由机械手册查得厚度为h=4mm，取Ⅳ-Ⅴ轴段的直径为30mm。套筒右端用定位。5、键的选择带轮及齿轮与轴的轴向定位采用平键连接。按照齿轮与轴的直径由手册查表得平键截面尺寸分别为b×h×l=6mm×6mm×14mm、b×h×l=8mm×7mm×16mm、b×h×l=10mm×8mm×16mm(GB/T1095-1979)。键槽用键槽铣加工，同时为了保证齿轮和轴的配有良好的对中性，故选择轮毂与轴的配合为H7/n6。圆锥滚子轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为h6。6、校核轴的强度轴的材料选用45钢，其许用应力为（σ-1）=60Mpa所以该轴安全。七、锥齿轮的设计计算1、锥齿轮设计的主要参数2、锥齿轮结构图如图6-1、图6-2所示：图6-1大锥齿轮图6-2小锥齿轮八、工作系统的设计1、侧刷装置的设计电机在向前传输动力时，首先也是用V带实现的由电机到第一轴的传动，并利用两带轮的大小进行了相应的降速；再利用一对大小不同的圆锥齿轮传动到第三第四轴，第三第四轴与前一轴的垂直面有5度的偏转，这样就可以使侧刷与地面倾斜5度，如图7-1所示，侧刷如图7-2所示：图7-1图7-22、主刷装置的设计主刷和传送轴是分开的，称这跟轴为主刷轴。主刷和主刷轴是用套筒式联轴器连接的，另两端分别固定在机架上。这样设计的优点主要有以下两方面：一方面大大减短主刷的轴向长度，因此在制造主刷时可以省很多工时、工步，同时也降低了生产的工艺性，提高了主刷的通用性。主刷轴如图7-3所示，主刷如图7-4所示：图7-3图7-4九、车架与车体造型设计1、车架的设计车架的前后支撑采用20MM厚的Q235冷拔无缝矩形钢管，规格为25×20无缝矩形钢管焊接成支腿。车架立柱是用一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。车架上的底板也是选用8MM厚的Q235的热轧钢板，其尺寸范围为1070×800×8mm。底板是用来安放置蓄电池、电机减速器和支撑竖轴等，电机底板平面用螺栓连接在支腿上。底盘采用四轮做行走机构，对底盘起支撑作用。前面采用的是两个可以旋转180度的工业小铰轮支撑，用来作转向作用，采用两轮也就可以起到平衡的作用，不至于在拐较大弯的时候容易倾倒。机体后面采用两个橡胶可以充气的车轮，这样行走起来就不用那么费力，有利于电机的负载保护。车架结构设计如图8-1所示：图8-12、车体造型设计(1)清扫车扶手高度的尺寸设计。严格根据人机工程学理论，确定手扶高度为III型产品尺寸(即平均尺寸设计)，扶手高度相关的人体尺寸应大体与人的胸、肘部位稍微偏下，查阅国标GB10000—88得出，此尺寸应为860mm。再考虑到功能修正量，这里主要是穿鞋修正量，设为20mm。据此确定下来的扶手的尺寸高度应为880mm左右。(2)扶手的宽度设计。根据男、女立姿作业位置的肩宽尺寸设计参数，男女立姿人体尺寸的肩宽尺寸均值为390mm，扶手的宽度应略大于肩宽，确定扶手的宽度为480mm。(3)容脚空间的设计。清洁工人在使用时，脚尖会经常与车体后部相撞，影响清洁工人的工作效率。同样的根据人机工程学的理论，同时考虑功能修正量与心理修正量采确定容脚空间的尺寸，因此其尺寸为120mm。(4)垃圾箱的设计。垃圾箱安装在车体的后面，采用抽拉的方式，这样方便垃圾的倾倒，省时省力，很大程度地降低疲劳程度。(5)色彩设计。白、红的搭配，给人清洁感觉的同时又赋予清洁工人工作的热情，而且，在马路上工作时，鲜明的色彩对比也能起到警示的作用，以免发生意外事故。2、车体造型设计如图8-2图8-3所示：图8-2图8-3清扫车结构爆炸图演示到此结束，谢谢大家！敬请各位老师、同学加以批评指正。