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道路垃圾清扫机设计-手扶式【全套13张CAD图纸和毕业论文】【三维额外购】

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道路 垃圾 清扫 打扫 设计
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目    录


摘要……………………………………………………………………………………1
关键词…………………………………………………………………………………1
1  前言……………………………………………………………………………………1
   1.1  垃圾清扫现状分析………………………………………………………………1
   1.2  国内外垃圾清扫机械化发展现状………………………………………………2
   1.3  国内清扫机发展趋势……………………………………………………………2
2垃圾清扫总成设计计算……………………………………………………………2
   2.1  设计思想…………………………………………………………………………2
   2.2  总体结构设计……………………………………………………………………3
   2.3  各主要机构参数的设计和验算…………………………………………………3
     2.3.1  垃圾清扫设计……………………………………………………………4
     2.3.2  垃圾输送收集装置设计…………………………………………………4
     2.3.3  推动清扫机所需功率计算………………………………………………6
     2.3.4  清扫机扫辊速度验算……………………………………………………6
     2.3.5  行走设计…………………………………………………………………6
     2.3.6  垃圾清扫机的动力匹配…………………………………………………7
3  操作系统的确定及设计算………………………………………………………………7
   3.1  传动方案的确定…………………………………………………………………7
   3.2  设定各级传动比和主要参数……………………………………………………8
     3.2.1  传动比确定………………………………………………………………8
     3.2.2  各轴转速确定……………………………………………………………8
     3.2.3  各轴转矩计算……………………………………………………………9
     3.2.4  各轴功率计算……………………………………………………………9
   3.3  主要工作零部件的设计计算……………………………………………………9
     3.3.1  第一级传动带轮设计……………………………………………………9
     3.3.2  第二级传动带轮设计…………………………………………………11
     3.3.3  第三级传动链传动设计………………………………………………12
     3.3.4  齿轮传动(驱动输送带)的设计………………………………………13
4  主要受力零件的强度或寿命校核计算………………………………………………16
   4.1  轴的设计计算及校核……………………………………………………………16
     4.1.1  第一级从动轴设计计算及校核………………………………………16
     4.1.2  第二级从动轴设计计算及校核………………………………………19
   4.2  轴承的设计计算及其校核………………………………………………………23
     4.2.1  第一级从动轴轴承设计计算及其校核………………………………23
     4.2.2  第二级从动轴轴承设计计算及其校核………………………………23
     4.2.3  第三级从动轴轴承的设计计算及其校核……………………………24
   4.3  键的设计计算及校核……………………………………………………………25
     4.3.1  第一级从动轴上联接键的校核………………………………………25
     4.3.2  第二级从动轴上联接键的校核………………………………………25
     4.3.3  第三级从动轴上联接键的校核………………………………………26
     4.3.4  上滚轮轴联接键的校核………………………………………………26
5  结论……………………………………………………………………………………26
   5.1  主要优点…………………………………………………………………………26
   5.2  主要缺点…………………………………………………………………………26
   5.3  有待改进的地方…………………………………………………………………27
   5.4  维护和保养………………………………………………………………………27
6  设计心得………………………………………………………………………………28
参考文献……………………………………………………………………………………29
致谢…………………………………………………………………………………………30


道路垃圾清扫机的设计

   摘  要:本文叙述了道路清扫机械化的现状,以及未来的发展趋势。该清扫机以电动机为动力源,通过带传动、链传动以及齿轮传动带动清扫辊和传送带工作。该清扫机主要用于平坦道路的垃圾清扫,提高了清扫效率,降低了清洁工人的劳动强度。该清扫机成本低,使用性能好,寿命长,非常适合清洁工人使用。
   关键词:清扫机;传动;设计计算

Road Sweeping Machine Desigh

(Oriental Science &Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)

   Abstract: The essay describes the current situation of road sweeping mechanization, and its development trendency in future. The sweeping machine use the motor as power source, use the belt transmission, chain drive, gear driven roller and conveyor belt to work. The sweeper is mainly used for the rubbish in the flat road, it also improve the cleaning efficiency and reduce the labor intensity of cleaners. The cleaning machine of low cost, good performance ,long life is remarkably fit for cleaners.
   Key Words: Cleaning machine; Sweep roll; Design calculations


1  前言
1.1  垃圾清扫现状分析
   随着经济社会的迅速发展,城市、工厂生产、公共交通、市政建设、园林绿化、环境卫生等行业的工作任务越来越重,人们对生活环境要求的不断提高。然而环卫行业设备的发展现状与当前经济社会发展形势存在很大差距,道路清扫设备落后的问题较为突出。这就要求养护手段要不断改进,就路面清扫而言,亟需由以往原始笨拙的低效率的人工清扫改为现代灵活高效率的机械清扫 [1]。因此,很有必要创造条件,实现清扫机械化,以减轻清扫工人的劳动强度,改善劳动条件,不断提高道路清扫质量和环境卫生水平,本课题的研究有着十分重要的现实意义。
1.2  国内外垃圾清扫机械化发展现状
   目前,我国的国产扫路车在品种规格上、使用性能上已能基本满足国内各种需求。产品规格从2t到8t,有将近8个规格 [2],清扫车的作业方式主要为湿式吸扫结合,动力为主、副双发动机形式,扫刷布置形式为前置和中置两种,吸嘴形式有中置长吸嘴、后置短吸嘴和侧置小吸嘴三种形式,风机形式有通用和专用风机两种形式。国产产品存在外形单调、功能单一、操作不方便、清扫效率低等问题。国外清扫车由于有几十年的发展史,加之基础零部件可靠性高,因此都有一个共同的特点,可靠性相对国内产品要高;而且早已广泛应用了先进的电子技术,有些还应用了有线和无线遥控。
1.3  国内清扫机发展趋势
   随着许多新兴的中小城市正在崛起, 城市化规模不断扩大, 路面清洁养护已经越来越重要,清扫机发展前景会越来越好。在功能多样性方面,由单一功能向多功能方向发展;在传动系统方面,由机械传动向全液压传动的方向发展;在除尘方面,由干式除尘方式向湿式除尘方式发展[3];在清扫方式上,由纯吸式、纯扫式向吸扫复合式方向发展;在重量和体积方面,由体积大、自重大的清扫机向体积小和轻便式,综合利用价值高的方向发展 [4]。
2. 垃圾清扫机总成设计计算
2.1  设计思想
   本垃圾清扫机由清扫部分,传送部分,行走部分和箱体、箱架等结构组成,其特征在于清扫部分由横置带有清扫刷苗的清扫滚筒构成;清扫机将街道上的垃圾通过清扫滚筒清扫并抛掷到传送部分中的传送带上,传送带通过齿轮变向实现与清扫机行走方向成反向旋转,然后垃圾在传送带的末端由于重力的作用掉入垃圾桶中;走部分由两个定向前轮和两个万向后轮实现,既方便又经济;箱体、箱架主要由角钢焊接而成,部分零件用螺栓连接,垃圾箱用塑料制成[5]。本设计的创新特点首先是利用电动机作为动力来源,清洁环保,操作方便;其次是清扫滚筒用链传动,链传动无弹性滑动和整体打滑现象,能保持准确的平均传动比,能在潮湿和油腻的环境中工作;最后,利用卧式滚刷对路面起清扫及垃圾抛起的双重作用。以上小小的创新能够降低清洁员的劳动强度,提高工作效率的目的。
2.2  总体结构设计
   总体结构分为以下几个部分:
   (1)垃圾清扫总成:有清扫滚筒、清扫刷苗、清扫滚筒链轮。             
清扫辊通过轴承座固定在机架中间,轴承座主要通过六角螺栓固定在机架底盘上,清扫刷苗是通过定位销来实现轴向固定。
(2)垃圾输送收集装置:由上料板、垃圾输送带、上滚轮总成、下滚轮总成、变向轴以及垃圾桶等部件组成。具有结构简单、作业质量好、价格低廉、拆装转移方便、操作轻巧省力等特点。
(3)行走机构:有四个万向轮组成,前两个不可变向,后两个可改变方向。
(4)操作系统:手推式扶手,控制电机开关。
(5)动力匹配:由电瓶驱动的直流电动机。




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内容简介:
毕业论文(设计)中期检查表学 部: 理工学部 学生姓名 学 号 年级专业及班级 指导教师姓名 指导教师职称教授毕业论文题目道路垃圾清扫机设计毕业论文工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题1. 系统设计计算2. 传动方案的确定及主要工作部件的设计计算3.说明书的部分书1. 主要受力零件的强度或寿命校核计算2.CAD图纸的绘制3. 完成说明书4.说明格式调整以及纠错指导教师意见 指导教师签名: 年 月 日检查(考核)小组意见检查小组组长签名: 年 月 日毕业论文(设计)任务书学生姓名学 号年级专业及班级指导教师及职称学 部20XX年09月20 日填 写 说 明一、毕业论文(设计)任务书是学院根据已经确定的毕业论文(设计)题目下达给学生的一种教学文件,是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文(设计)工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必须针对每一位学生,不能多人共用。三、选题要恰当,任务要明确,难度要适中,份量要合理,使每个学生在规定的时限内,经过自己的努力,可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达,不得随意更改。五、各栏填写基本要求。(一)主要内容和要求:1工程设计类选题明确设计具体任务,设计原始条件及主要技术指标;设计方案的形成(比较与论证);该生的侧重点;应完成的工作量,如图纸、译文及计算机应用等要求。2实验研究类选题明确选题的来源,具体任务与目标,国内外相关的研究现状及其评述;该生的研究重点,研究的实验内容、实验原理及实验方案;计算机应用及工作量要求,如论文、文献综述报告、译文等。3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标;对相关的研究历史和研究现状简要介绍,明确该生的研究重点;要求完成的工作量,如论文、文献综述报告、译文等。(二)主要参考文献与外文资料:在确定了毕业论文(设计)题目和明确了要求后,指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息,或划定参考资料的范围,指导学生收集反映当前研究进展的近13年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。(三)毕业论文(设计)的进度安排:1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%;主体工作,包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%;撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%;撰写论文初稿,修改、定稿约占总时间的40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写,也可使用打印稿,但签名栏必须相应责任人亲笔签名。毕业论文(设计)题目道路垃圾清扫机设计主要内容和要求(宋体五号,行间距单倍行距)主要内容:1、垃圾清扫总成设计2、垃圾输送收集装置设计3、行走机构设计4、操作系统设计5、动力匹配要求: 1、清扫干净。 2、效率20km/h。 3、要求机构设计合理。结构紧凑,体积小,重量轻,环保节能,使用方便。4、完成3张A0图纸(折合),并要求CAD绘制。5、撰写设计说明书,文字在1.01.5万字间,条理清楚,计算有据,格式按湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文(设计)规范化要求。6、设计说明书的内容包括:课题的目的、意义、国内外动态;研究的主要内容;总体方案的拟定和主要参数的设计计算;传动方案的确定及设计计算,主要工作部件的设计;主要零件分析计算和校核;参考文献,鸣谢。注:此表如不够填写,可另加附页。主要参考资料(具体格式以规范化要求规定为准)1 高秀华,郭建华.内燃机.化学工业出版社,2005.2 马守明.柴油机.北京:煤炭工业出版社,1998.3 池建军,侯妮娜.国内柴油机电控技术的现状及发展方向.机械管理开发2007年01期4 徐小红,汤仲平.国内外柴油机油发展与国内现状.中国石油兰州润滑油研究开发中心.5 周庆玲.柴油机制造工艺设计.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2009.6 于骏一,邹青.机械制造技术基础M.北京:机械出版社,2004. 7 施平.机械工程专业英语教程M.北京:电子工业出版社,2004.8 赵强,李永胜,王建安等.HXC600型防护撞护栏清洗车饿基本设计【J】新产品.新技术9 宁维庆,蕲长征.护栏清洗车滚刷规避机构的设计计算【J】.筑路机械与施工机械化,1996(6):6-710 葛如海.清洗车滑块式清洗刷清洗效果分析【J】江苏理工大学学报, 1995(10):44-5011 葛如海.栅栏清洗车盘式清洗刷清洗效果分析【J】机械科学与技术, 1995(5);8-1112 郁明山等编.现代机械传动手册.北京:机械工业出版社,199813 吴宗泽等编 机械设计.北京.中央广播电视大学出版社,199813 机械工程手册编委会.机械工程手册 第34篇液压传动.北京:机械工业出版社,199715 苏尔皇主编.液压液体力学.北京: 国防工业出版社,1979 工作进度安排(宋体五号,行间距固定值22磅)起止日期主要工作内容20XX.09.1420XX.09.20选题、下达设计任务书20XX.09.2020XX.09.25调研、查找资料、毕业设计开题20XX.09.2620XX.10.15设计方案确定20XX.10.1620XX.03.28设计计算 绘制装配图、零件图20XX.03.2920XX.03.30中期考核20XX.04.120XX.04.30书写设计说明书,修改20XX.05.1120XX.05.13预审、修改20XX.05.1420XX.05.20答辩要求完成日期:20 12 年 5 月 5 日 指导教师签名: 接受任务日期:20 11 年 9 月 21 日; 学生本人签名: 注:签名栏必须由相应责任人亲笔签名。毕业论文(设计)开题论证审批表学生姓名学号年级专业及班级指导教师及职称开题时间毕业论文(设计)题目道路垃圾清扫机设计文献综述(选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等)一、选题背景及其意义叙述了道路清扫机械化的现状,以及未来的发展趋势,探索出一种新型环保垃圾清扫机。该清扫机以电动机为动力源,通过带传动、链传动以及齿轮传动带动清扫辊和传送带工作。该清扫机主要用于平坦道路的垃圾清扫,提高了清扫效率,降低了清洁工人的劳动强度。该清扫机成本低,使用性能好,寿命长,非常适合清洁工人使用。 二、文献综述(国内外研究现状与发展趋势) 我国道路垃圾清扫机现状 随着经济社会的迅速发展,城市、工厂生产、公共交通、市政建设、园林绿化、环境卫生等行业的工作任务越来越重,人们对生活环境要求的不断提高。然而环卫行业设备的发展现状与当前经济社会发展形势存在很大差距,道路清扫设备落后的问题较为突出。这就要求养护手段要不断改进,就路面清扫而言,亟需由以往原始笨拙的低效率的人工清扫改为现代灵活高效率的机械清扫。人工扫地劳动强度高,效率低,而且污染环境,又面临着将来人员缺乏的的困境,用机械代替人工清扫是大势所趋。因此,很有必要创造条件,实现清扫机械化,以减轻清扫工人的劳动强度,改善劳动条件,不断提高道路清扫质量和环境卫生水平,本课题的研究有着十分重要的现实意义。目前,我国的国产扫路车在品种规格上、使用性能上已能基本满足国内各种需求。产品规格从2t到8t,有将近8个规格,清扫车的作业方式主要为湿式吸扫结合,动力为主、副双发动机形式,扫刷布置形式为前置和中置两种,吸嘴形式有中置长吸嘴、后置短吸嘴和侧置小吸嘴三种形式,风机形式有通用和专用风机两种形式。国产产品存在外形单调、功能单一、操作不方便、清扫效率低等问题。国外道路垃圾清扫机现状 国外清扫车由于有几十年的发展史,加之基础零部件可靠性高,因此都有一个共同的特点,可靠性相对国内产品要高;而且早已广泛应用了先进的电子技术,有些还应用了有线和无线遥控道路垃圾清扫机发展趋势随着许多新兴的中小城市正在崛起, 城市化规模不断扩大, 路面清洁养护已经越来越重要,清扫机发展前景会越来越好。在功能多样性方面,由单一功能向多功能方向发展;在传动系统方面,由机械传动向全液压传动的方向发展;在除尘方面,由干式除尘方式向湿式除尘方式发展;在清扫方式上,由纯吸式、纯扫式向吸扫复合式方向发展;在重量和体积方面,由体积大、自重大的清扫机向体积小和轻便式,综合利用价值高的方向发展。三、参考文献1 吴宗泽.机械设计M.北京: 高等教育出版社,2004.7 2宁维庆.纯扫式路面清扫机扫辊结构浅析与转速计算J.筑路机械与施工机械化,1999,4.3吴宗泽.罗圣国.机械设计课程设计手册(第三版)M.北京:高等教育出版社,2006,5.4全腊珍.张淑娟.画法几何与机械制图M.北京:中国农业出版社,2007,8.5濮良贵.纪名刚.陈国定.吴立言.机械设计(第八版)M.北京:高等教育出版社,2006,5.6徐学林.互换性与测量技术基础M.长沙:湖南大学出版社,2005,8.研究方案(研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等)研究目的:主要用于平坦道路的垃圾清扫,提高了清扫效率,降低了清洁工人的劳动强度。该清扫机成本低,使用性能好,寿命长,非常适合清洁工人使用。 设计内容:(一)总体结构分为以下几个部分:(1)垃圾清扫总成:由清扫滚筒、清扫刷子、清扫滚筒链。(2)垃圾输送收集装置:由上料板、垃圾输送带、上滚轮、下滚轮、变向轴以及垃圾桶等部件组成。具有结构简单、作业质量好、价格低廉、拆装转移方便、操作轻巧省力等特点。(3)行走机构:有四个万向轮组成,前两个不可变向,后两个可改变方向。(4)操作系统:手推式扶手,控制电机开关。(5)动力源:由电瓶驱动的直流电动机。(二)传送机构具体分析方案一:如图所示,利用带传送机构方案二: 由以上两个方案可知,根据清扫机清扫时的实际情况,选用方案二更加合理恰当。因为摩擦式带传动有弹性滑动,不能用于分度系统;摩擦易起电,不宜用于易燃易爆场合。轴与轴承受力较大,带传动寿命较短。而链传动平均传动比为常数,链条元件间形成的油膜有吸振能力,对恶劣环境有较强的适应能力,工作可靠,轴上载荷较小。所以选择方案二更合理。(三)齿轮传动(驱动输送带)的设计由于输送带为一般工作构件,速度不高,轴向载荷不大,故选用7级精度(GB10095-88)直齿圆柱齿轮传动 预期成果:完成3张AO图纸(折合)、一份文字在1.01.5万字间的说明书、及其图纸和说明书的电子档。保障条件:1.学校图书馆、机械教研资料室、机械创新期刊、网上提供了大量的相关资料查询; 2.班上许多学习优秀的同学可以一起讨论和研究; 3.学校机械教研组老师学识渊博,遇到问题可以帮忙分析解决。时间进程安排(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等)起止时间 主要工作内容20XX11.2320XX.12.25 选题、下达设计任务书:20XX.12.2620XX.01.02 调研、查找资料、毕业设计开题: 20XX.01.0320XX.03.15 设计方案修改:20XX.03.1620XX.04.11 设计计算:20XX.04.1220XX.04.13 中期考核:20XX.04.1420XX.05.10 绘图,书写设计说明书:20XX.05.1120XX.06.01 预审、修改:20XX.06.0220XX.06.05 答辩。开题论证小组意见 组长签名: 年 月 日专业委员会意见专业教研室主任签名: 年 月 日注:此表意见栏必须由相应责任人亲笔填写。 全全日日制制普普通通本本科科生生毕毕业业设设计计 道路垃圾清扫机设计道路垃圾清扫机设计ROAD SWEEPING MACHINE DESIGN学生姓名学生姓名: 学学 号:号: 年级专业及班级:年级专业及班级: 指导老师及职称指导老师及职称 学学 部部 全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明:所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下,进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名: 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言11.1 垃圾清扫现状分析11.2 国内外垃圾清扫机械化发展现状21.3 国内清扫机发展趋势22 垃圾清扫总成 设计计算22.1 设计思想22.2 总体结构设计32.3 各主要机构参数的设计和验算32.3.1 垃圾清扫设计42.3.2 垃圾输送收集装置设计42.3.3 推动清扫机所需功率计算62.3.4 清扫机扫辊速度验算62.3.5 行走设计62.3.6 垃圾清扫机的动力匹配73 操作系统的确定及设计算73.1 传动方案的确定73.2 设定各级传动比和主要参数83.2.1 传动比确定83.2.2 各轴转速确定83.2.3 各轴转矩计算93.2.4 各轴功率计算93.3 主要工作零部件的设计计算93.3.1 第一级传动带轮设计93.3.2 第二级传动带轮设计113.3.3 第三级传动链传动设计123.3.4 齿轮传动(驱动输送带)的设计134 主要受力零件的强度或寿命校核计算164.1 轴的设计计算及校核164.1.1 第一级从动轴设计计算及校核164.1.2 第二级从动轴设计计算及校核194.2 轴承的设计计算及其校核234.2.1 第一级从动轴轴承设计计算及其校核234.2.2 第二级从动轴轴承设计计算及其校核234.2.3 第三级从动轴轴承的设计计算及其校核244.3 键的设计计算及校核254.3.1 第一级从动轴上联接键的校核254.3.2 第二级从动轴上联接键的校核254.3.3 第三级从动轴上联接键的校核264.3.4 上滚轮轴联接键的校核265 结论265.1 主要优点265.2 主要缺点265.3 有待改进的地方275.4 维护和保养276 设计心得28参考文献29致谢301道路道路垃圾清扫机的设计垃圾清扫机的设计 摘 要:本文叙述了道路清扫机械化的现状,以及未来的发展趋势。该清扫机以电动机为动力源,通过带传动、链传动以及齿轮传动带动清扫辊和传送带工作。该清扫机主要用于平坦道路的垃圾清扫,提高了清扫效率,降低了清洁工人的劳动强度。该清扫机成本低,使用性能好,寿命长,非常适合清洁工人使用。关键词:清扫机;传动;设计计算2Road Sweeping Machine Desigh (Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: The essay describes the current situation of road sweeping mechanization, and its development trendency in future. The sweeping machine use the motor as power source, use the belt transmission, chain drive, gear driven roller and conveyor belt to work. The sweeper is mainly used for the rubbish in the flat road, it also improve the cleaning efficiency and reduce the labor intensity of cleaners. The cleaning machine of low cost, good performance ,long life is remarkably fit for cleaners.Key Words: Cleaning machine; Sweep roll; Design calculations31 前言1.1 垃圾清扫现状分析随着经济社会的迅速发展,城市、工厂生产、公共交通、市政建设、园林绿化、环境卫生等行业的工作任务越来越重,人们对生活环境要求的不断提高。然而环卫行业设备的发展现状与当前经济社会发展形势存在很大差距,道路清扫设备落后的问题较为突出。这就要求养护手段要不断改进,就路面清扫而言,亟需由以往原始笨拙的低效率的人工清扫改为现代灵活高效率的机械清扫 1。因此,很有必要创造条件,实现清扫机械化,以减轻清扫工人的劳动强度,改善劳动条件,不断提高道路清扫质量和环境卫生水平,本课题的研究有着十分重要的现实意义。1.2 国内外垃圾清扫机械化发展现状目前,我国的国产扫路车在品种规格上、使用性能上已能基本满足国内各种需求。产品规格从 2t 到 8t,有将近 8 个规格 2,清扫车的作业方式主要为湿式吸扫结合,动力为主、副双发动机形式,扫刷布置形式为前置和中置两种,吸嘴形式有中置长吸嘴、后置短吸嘴和侧置小吸嘴三种形式,风机形式有通用和专用风机两种形式。国产产品存在外形单调、功能单一、操作不方便、清扫效率低等问题。国外清扫车由于有几十年的发展史,加之基础零部件可靠性高,因此都有一个共同的特点,可靠性相对国内产品要高;而且早已广泛应用了先进的电子技术,有些还应用了有线和无线遥控。1.3 国内清扫机发展趋势随着许多新兴的中小城市正在崛起, 城市化规模不断扩大, 路面清洁养护已经越来越重要,清扫机发展前景会越来越好。在功能多样性方面,由单一功能向多功能方向发展;在传动系统方面,由机械传动向全液压传动的方向发展;在除尘方面,由干式除尘方式向湿式除尘方式发展3;在清扫方式上,由纯吸式、纯扫式向吸扫复合式方向发展;在重量和体积方面,由体积大、自重大的清扫机向体积小和轻便式,综合利用价值高的方向发展 4。2. 垃圾清扫机总成设计计算2.1 设计思想 本垃圾清扫机由清扫部分,传送部分,行走部分和箱体、箱架等结构组成,其特征在于清扫部分由横置带有清扫刷苗的清扫滚筒构成;清扫机将街道上的垃圾通过清扫滚筒清扫并抛掷到传送部分中的传送带上,传送带通过齿轮变向实现与清扫机行走方向成反向旋转,然后垃圾在传送带的末端由于重力的作用掉入垃圾桶中;走部分由4两个定向前轮和两个万向后轮实现,既方便又经济;箱体、箱架主要由角钢焊接而成,部分零件用螺栓连接,垃圾箱用塑料制成5。本设计的创新特点首先是利用电动机作为动力来源,清洁环保,操作方便;其次是清扫滚筒用链传动,链传动无弹性滑动和整体打滑现象,能保持准确的平均传动比,能在潮湿和油腻的环境中工作;最后,利用卧式滚刷对路面起清扫及垃圾抛起的双重作用。以上小小的创新能够降低清洁员的劳动强度,提高工作效率的目的。2.2 总体结构设计总体结构分为以下几个部分:(1)垃圾清扫总成:有清扫滚筒、清扫刷苗、清扫滚筒链轮。 清扫辊通过轴承座固定在机架中间,轴承座主要通过六角螺栓固定在机架底盘上,清扫刷苗是通过定位销来实现轴向固定。(2)垃圾输送收集装置:由上料板、垃圾输送带、上滚轮总成、下滚轮总成、变向轴以及垃圾桶等部件组成。具有结构简单、作业质量好、价格低廉、拆装转移方便、操作轻巧省力等特点。(3)行走机构:有四个万向轮组成,前两个不可变向,后两个可改变方向。(4)操作系统:手推式扶手,控制电机开关。(5)动力匹配:由电瓶驱动的直流电动机。其结构图如图 1:1.机架 2.链轮 3.清扫滚筒总成 4.上料板 5.输送带 6.下滚轮总成 7.皮带轮 8.第二级从动轴 9.电瓶 10.万向轮 11.第一级从动轴 12.皮带 13.电动机 14.垃圾箱 15.上滚轮5总成 16.扶手 17.齿轮图 1 垃圾清扫机主要结构图Fig.1 Main structure map of road sweeping machine2.3 各主要机构参数的设计和验算已知条件:清扫机生产率为h/km202.3.1 垃圾清扫设计清扫轮消耗功率 N 主要包括:克服刷苗和地面间摩擦力所需的功率,刷苗变1N形所消耗的功率,克服空气阻力所需的功率,克服垃圾与上料板的摩擦阻力所2N3N需的功率,提升垃圾所消耗的功率得。4N5N654321NNNNNN(1)主要参数清扫辊半径:85mm清扫轮宽幅:600mm尼龙刷苗与地面间摩擦系数:0.4刷苗自由长度:120mm尼龙刷苗直径:3mm刷苗变形量:25mm工作刷苗数量:200清扫轴链轮半径:81mm清扫轮转速:62.5r/min(2)由相关公式计算清扫部分所需功率 6 克服刷苗和面间摩擦力所需功率, (1)1000/ )(1mVVPNP-变形刷苗对路面上的压力(N) ;-尼龙刷苗与地面间摩擦系数为 0.4;-刷苗圆周线速度取 m/s;mVV-扫路车行走速度为大于 0.09m/s,取 0.09m/s;-传动效率为 0.9;P 值可根据以下公式计算;6 (2))1arccos()2(18. 01 )/(103 . 53122RhVZhLEJdPmd-尼龙刷苗半径为;m3103R-滚刷半径为 0.205m;L-刷苗自由长度为 0.12m;E-刷苗弹性模量取;Pa11109 . 0J-刷苗断面惯性矩为;4121097. 3mh-刷苗变形量为 0.025m;Z-工作刷苗数量可由公式计算: 7 (3)mVdBVZ1/5 . 5其中为刷苗和路面接触点到它的垂直位置的转角;1 (4)488. 1180205. 0025. 0205. 0arccos180)(arccos1RhR-速度比值为 3.5;VVm/B-滚刷清扫宽度为 0.6m;计算得出2 .2115 . 3448. 11036 . 05 . 5/5 . 531mVdBVZ根据清扫机实际,以及刷苗数合理分布和安排,取 Z=200;可计算变形刷苗对路面上的压力为 NRhVZhLEJdPm6 .854)205. 0025. 01arccos()2315. 0(18. 01 200025. 0)12. 01097. 3109 . 0(103103 . 5)1arccos()2(18. 01 )/(103 . 5311211323122所以可得KwVVPNm154. 09 . 01000)09. 0315. 0(4 . 06 .8541000/ )(1已知滚刷转速为 n=62.5r/min,可计算 (5)083. 0180/)2(/)2( 3)arcsin(2RRhRhhR因此,刷苗变形所消耗的功率为 (6)KwLEJhdnZN033466. 01026. 023727计算克服空气阻力所消耗的功率为KwNN00154. 001. 013克服垃圾与上料板的摩擦阻力所需的功率为 (7)KwVPNm04487. 09 . 01000315. 015. 06 .85410004提升垃圾所消耗的功率太小可忽略不计。5N所以清扫部分所消耗的总功率为:KwNNNNNN24. 0004487. 000154. 0033466. 0154. 0543212.3.2 垃圾输送收集装置设计滚轮外经:150mm滚轮转速:100r/min传送带宽幅:600mm小齿轮分度圆直径:50mm1d大齿轮分度圆直径:250mm2d小齿轮齿数:201z大齿轮齿数:1002z齿轮模数:2.5mmm齿轮计算过程在写在后面 3.3.4 节。输送带所需功率计算;假定每一时刻输送带载有的垃圾量和皮带重量为 m=5kg,忽略倾斜的角度不计;传送带的线速度为10 (8)smnrv/79. 060107510026023输送带所需功率为 (9)kwmgvvFpwwe041. 096. 0100079. 08 . 9510001000输送带2.3.3 推动清扫机所需功率计算假设最恶劣的工作环境,当整机重,阻力系数,清扫机以前进kgM807 . 0f速度工作计算。则有:smV/09. 0 11 (10)kwMgfvFvP05. 01000100082.3.4 清扫机扫辊速度验算设定清扫轮刷苗与上料板最后接触的位置与上料板最高点的距离为.mmH50设刷苗最远端的线速度为 v,要使质量为 m 的垃圾上抛到最高点,由参考文献19得知必须满足下面条件: 12 (11)mgHmv 221计算smgHv/98. 005. 08 . 922又有smsmnrv/98. 0/34. 160102055 .6226023所以清扫车的电机能够保证垃圾顺利地抛送到传送带上。2.3.5 行走设计清扫机行走速度:由公式 ,取,得Bvf1000mB6 . 0hmf/k20 13 (12)smhKmBfv/09. 0/33. 01000只要清扫机在不低于 0.09m/s 的行走速度下运行,就能够保证生产率的额定值。2.3.6 垃圾清扫机的动力匹配(1)电动机的选择由以上计算可知清扫机所需要的功率为 14kwPNP284. 0041. 024. 0输送带电动机类型和结构型式电动机类型和结构型式可以根据电源的种类、工作条件(温度、环境、空间尺寸)和载荷特点(性质、大小、启动性能和过载情况)来选择。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。直流电动机的优点:容易购得,型号多,功率大,接口简单,适合大型机器。直流电动机的缺点:太快需要齿轮减速器,电流通常较大,较难与车轮装配,控制复杂步进电动机的优点:精确的速度控制,型号多,适合室内机器人的速度,接口简单,便宜。步进电动机的缺点: 功率与自重比小,电流通常较大,体积大,较难与车轮装配,负载能力低,功率小,控制复杂,运动时产生震动。清扫机多在室内环境下工作,要求控制较简单,运行平稳,因此选择直流电动机915。选定 ZYT 系列直流永磁电机为动力源(博山电机)17。电机型号:110ZYT105额定功率:400W0P电压:24VU 扭矩:m1274mN0T转速:3000r/min0n(2)电池的选择选定两个 12V 铅酸蓄电池为电源,重量大约 15 斤/个同时布线时应该注意:根据电机的位置选择符合规格的电线,剪取所要的电线长度,将电机联起来,一端通过开关以后,一端接到 24V 电源正负极上,开关装在扶手旁边容易摸到的地方。3. 操作系统的确定及主要工作部件的设计计算3.1 传动方案的确定方案一图 2 垃圾清扫机传动方案一Fig.2 The first transmission scheme方案二10图 3 垃圾清扫机传动方案二Fig.3 The second transmission scheme由以上两个方案可知,根据清扫机清扫时的实际情况,选用方案二更加合理恰当。因为摩擦式带传动有弹性滑动,不能用于分度系统;摩擦易起电,不宜用于易燃易爆场合。轴与轴承受力较大,带传动寿命较短 16。而链传动平均传动比为常数,链条元件间形成的油膜有吸振能力,对恶劣环境有较强的适应能力,工作可靠,轴上载荷较小。所以选择方案二更合理19。3.2 设定各级传动比和主要参数3.2.1 传动比确定第一级传动比61i第二级传动比42i第三级传动比23i上滚轮轴齿轮传动比54i3.2.2 各轴转速确定第一级从动轴min/5001rn 第二级从动轴min/1252rn 第三级从动轴min/5 .623rn 上滚轮轴min/1004rn 3.2.3 各轴转矩计算第一级从动轴mmNiTT24.73381101第二级从动轴mmNiTT8 .281782212第三级从动轴mmNiTT8 .546663323上滚轮轴mmNiTT8 .3412244143.2.4 各轴功率计算第一级从动轴wPP38410111第二级从动轴wPPP38.329212)(输送带第三级从动轴wPP2048.316323上滚轮轴wPP12.3574143.3 主要工作零部件的设计计算3.3.1 第一级传动带轮设计已知电机额定功率,转速,第一级传动比400W0P3000r/min0n61i,设定连续工作 8 小时。(1)确定计算功率 caP 根据机械设计 (第七版,濮良贵、纪名刚主编,高等教育出版社,以下所用到的相关公式及表格均出自本书) 19表 8-7 查得工作情况系数,故计算1 . 1AK (13)wwPKPAca4404001 . 1 (2)选取 V 带带型根据,由图 8-11 选用 Z 型caP0,n(3)确定带轮的基准直径并验算带速dd由查表 8-6,表 8-8,取小带轮基准直径mmdd500从动轮基准直径mmdiddd300506011根据表 8-8,圆整为 315mm验算带的速度 (14)smsmndvd/25/85. 710006030005010006000故带速合适(4)确定 V 带的基准长度和传动中心距根据公式(8-20) ,初定中心距。mma5000计算带所需基准长度 (15)mmaddddaLddddd5 .16085004)50315()31550(250024)()(22202011000由表 8-2 选取带的基准长度mmLd1600计算实际中心距为12 (16)mmLLaadd49625 .16081600500200(5)验算小带轮上的包角1 (17)9039.1494963 .57)50315(1803 .57)(180121adddd小带轮上的包角合适(6)计算 V 带的根数 z查表 8-4a,表 8-4b 分别得到,kwP28. 00kwP04. 00查表 8-5,表 8-2 分别得到,。计算单根 V 带的功率为815. 0K16. 1lK (18)kwKKPPPlr34. 016. 1915. 0)04. 028. 0()(00计算 V 带根数,取 z=229. 134. 044. 0rcaPPz(7)计算单根 V 带的初始拉力的最小值min0)(F由表 8-3 得 Z 型 V 带单位长度质量,所以计算得mkgq/06. 0 (19)NqvzvKPKFca97.2985. 706. 085. 72915. 044. 0)915. 05 . 2(500)5 . 2(500)(22min0应使带的实际初拉力min00)(FF (8)计算轴上的压轴力pF压轴力最小值为 (20)NFmiinp5 .10574sin97.29222sinFz2)(10min)(3.3.2 第二级传动带轮设计 已知功率,转速,第二级传动比 4,设定连续W38.3291输送带PPr/min0050n工作 8 小时。(1)确定计算功率 caP 根据机械设计 (第七版,濮良贵、纪名刚主编,高等教育出版社,以下所用到的相关公式及表格均出自本书) 19表 8-7 查得工作情况系数,故计算0 . 1AKwwPKPAca38.32938.3290 . 1 (2)选取 V 带带型13根据,由图 8-11 选用 Z 型caP0,n(3)确定带轮的基准直径并验算带速dd查表 8-6,表 8-8,取小带轮基准直径mmdd800从动轮基准直径mmdiddd320804011根据表 8-8,圆整为 315mm验算带的速度smsmndvd/25/09. 21000605008010006011故带速合适(4)确定 V 带的基准长度和传动中心距根据式(8-20) ,初定中心距。mma5000计算带所需基准长度mmaddddaLddddd08.16485004)80315()31580(250024)()(22202122100有表 8-2 选取带的基准长度mmLd1600计算实际中心距 ammLLaadd476208.16481600500200(5)验算小带轮上的包角1907 .1514763 .57)80315(1803 .57)(180121adddd小带轮上的包角合适(6)计算 V 带的根数 z查表 8-4a,表 8-4b 分别得到,kwP15. 00kwP013. 00查表 8-5,表 8-2 分别得到,。计算单根 V 带的功率为93. 0K18. 1lKkwKKPPPlr179. 018. 193. 0)013. 015. 0()(00计算 V 带根数,取 z=284. 1179. 033. 0rcaPPz14(7)计算单根 V 带的初始拉力的最小值min0)(F由表 8-3 得 Z 型 V 带单位长度质量,所以计算得mkgq/06. 0 NqvzvKPKFca9 .6609. 206. 009. 2293. 033. 0)93. 05 . 2(500)5 . 2(500)(22min0应是带的实际初拉力min00)(FF (8)计算轴上的压轴力pF压轴力最小值为NFmiinp5 .2617 .77sin9 .66222sinFz2)(10min)(3.3.3 第三级传动链传动设计(1)选择链轮齿数取小链轮齿数,大链轮的齿数201z4022012izz(2)确定计算功率根据机械设计 (第七版,濮良贵、纪名刚主编,高等教育出版社,以下所用到的相关公式及表格均出自本书) 19表 9-6 查得,由图 9-13 查得0 . 1AK,单排链,则计算功率为35. 1ZK (21)wPKKPZAca88.4263(3)链条型号与节距的选择查图 9-11,可选 08A 链条,查表 9-1 得链条节距为mmp7 .12(4)计算链节数和中心距初选中心距mmmmpa6353817 .12)5030()5030(0取,相应的链长节数为mma4000 (22)02122100)2(22apzzzzpaLp 31.934007 .12)22040(240207 .1240022取链节数节94pL查表 9-7 得到中心距计算系数,则链传动最大中心距为24884. 01f (23)mmzzLpfap405)4020(9427 .1224884. 0)(2211(5)计算链速 V,确定润滑方式 (24)smpznv/529. 01000607 .122012510006012由和链号 08A,查图 9-14 可知应采用定期人工润滑smv/529. 015(6)计算压轴力pF有效圆周力为 (25)NvPFe5276 . 0102048.3161000100033链轮水平布置时压轴力系数,则压轴力为15. 1FpKNFKFeFpp60652715. 13.3.4 齿轮传动(驱动输送带)的设计(1)选定齿轮类型、精度等级、材料由于输送带为一般工作构件,速度不高,轴向载荷不大,故选用 7 级精度(GB10095-88)直齿圆柱齿轮传动根据机械设计 (第七版,濮良贵、纪名刚主编,高等教育出版社,以下所用到的相关公式及表格均出自本书) 19表 10-1 选择大小齿轮材料为 45 钢(调质),硬度为 217255HBS,取硬度为 240HBS选择小齿轮齿数,大齿轮齿数201z1002z(2)按齿面接触强度设计选定载荷系数3 . 1tK计算小齿轮传递的转矩 (26)mmNnPT7334500384. 0105 .95105 .955151由表 10-7 选取齿宽系数4 . 0d由表 10-6 查得材料的弹性影响系数218 .189 MPaZE由图 10-21d 按齿面硬度查得大小齿轮的接触疲劳强度极限为MPaH600lim由式 10-13 计算应力循环次数为 (27)811104 . 8)1035081 (15006060hjLnN (28)9121068. 1iNN由图 10-19 取接触疲劳寿命系数88. 0,92. 021HNHNKK计算接触疲劳许用应力,取失效概率为 1%,安全系数为 S=1,由式 10-12 得 (29)MPaSKHNH552160092. 0lim11MPaSKHNH528160088. 0lim2216计算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值td1H (30)mmZTKdHEdtt38)5288 .189(234 . 07103 . 132. 2)(132. 23233211计算圆周速度 v (31)smndvt/733. 01000605003810006011计算齿宽 (32)mmdbtd15384 . 01计算模数 (33mmzdmtt9 . 1203811)计算齿高 (34mmmht275. 49 . 125. 225. 2)计算齿宽与齿高之比为89. 81hdhbt计算载荷系数由图 10-8 查得动载系数,直齿轮,05. 1vK1FaHaKK由表 10-2 查得使用系数1AK由表 10-4 用插值法查得 7 级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,,15. 1HK查图 10-13 得125. 1FK故载荷系数为 (35)2075. 115. 1105. 11HHvAKKKKK按实际的载荷系数校正所得分度圆直径,由式 10-10a 得 (36)mmKKddtt076.373 . 12075. 1383311计算模数mmzdm85. 120076.3711(3)按齿根弯曲强度设计由图 10-20c 查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为MPaFEFE38021由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数84. 0,91. 021FNFNKK计算弯曲疲劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数,由式 10-12 得3 . 1S17 (37)MPaSKFEFNF2663 . 138091. 0111MPaSKFEFNF5 .2453 . 138084. 0222计算载荷系数 (38)18125. 1125. 1105. 11FFVAKKKKK由表 10-5 查得齿形系数18. 2, 8 . 221FaFaYY由表 10-5 查取应力校正系数79. 1,55. 121SaSaYY计算大小齿轮的,并加以比较FSaFaYY0163. 026655. 18 . 2111FSaFaYY01589. 05 .24579. 118. 2222FSaFaYY小齿轮的数值大计算模数 (39)mmYYzKTmFSaFad19. 10163. 0204 . 010718125. 12)(23233211综合齿面接触疲劳强度计算的模数与齿根弯曲疲劳强度计算的模数,根据模数系列值以及清扫机实际取mmm5 . 2(4)几何尺寸计算分度圆直径计算 (40)mmmzd505 . 22011 mmmzd2505 . 210022中心距计算mmdda150225050221计算齿轮宽度,根据清扫机实际取mmdbd20504 . 01,mmb251mmb202184. 主要受力零件的强度或寿命校核计算; 4.1 轴的设计计算及校核4.1.1 第一级从动轴设计计算及校核(1)初步确定轴的最小直径先根据机械设计 (第七版,濮良贵、纪名刚主编,高等教育出版社,以下所用到的相关公式及表格均出自本书) 19式 15-2 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢,调质处理。根据表 15-3,取,于是得1250A (41)mmnPAd44.11500384. 012533110min为了保证系统的强度与运动平稳,取轴的最小直径为 28mm(2)轴的结构设计图 4 第一级从动轴的结构图Fig.4 The sketch map of the first level driven shaft由图可知 A、D 处安装轴承,C 处安装齿轮,E 处安装大小带轮。轴承安装 A、D处的直径为 30mm,B 处直径为 36mm,C 处直径为 30mm,E 处直径为 28mm。A 处长度为35mm,B 处长度为 596mm,C 处长度为 31mm,D 处长度为 39mm,E 处长度为 60mm。C 处轴与齿轮的周向定位采用平键联接。由机械设计课程设计手册(参考文献)查得平键截面(GB/T1096),平键长度为 25mm,周向定位采用挡圈进行定mmmmhb78位。E 处周向定位采用平键联接,由手册查的平键截面(GB/T1096) ,mmmmhb78平键长度为 50mm;轴向定位采用挡圈进行定位。轴上倒角圆角均为 1mm。(3)求轴上的载荷19图 5 第一级从动轴的载荷分析图Fig.5 The load analysis chart of the first level driven shaft首先由轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支承跨距,根据轴的简图做出轴的弯mmLL5 .674365 .63821mmL5 .363mmL304矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出 L3 与 L4 交界面是轴的危险截面。现将计算出截面处的得值列入表MMMVH及,表 1 第一级从动轴的载荷分析Table1 The load analysis of the first level driven shaft 载荷 水平面 垂直面支反力 NFNNH3 .351,4 .56F21NHNFNNVV1 .119,31.29F21N 弯矩 mmNMH4 .36011mmNMV28.30041mmNM4 .76045V2 总弯矩 mmNMmmNM1 .84141,5 .3613621 扭矩 mmNT24.7338(4)按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩截面(及危险截面)的强度。20根据式(15-5)及上表中的数值,并取=0.3,轴的计算应力 MPadTMWTM49.16281 . 0)24.73383 . 0(5 .361361 . 0)()(322322122目前已选择轴的材料为 45 钢,调制处理,由表 15-1 查得。因此MPa601,故安全。1(5)精确校核轴的疲劳强度判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,L3 与 L4 段的截面处引起的应力集中最严重;从受载的情况来看,L1 段得右截面不受扭矩作用,截面 L3、L4 的应力最大。校核 L3 段得右截面抗弯截面系数 (433332 .2195281 . 01 . 0mmdW)抗扭截面系数 (443334 .4390282 . 02 . 0mmdWT)L3 段右截面的弯矩 M 为mmNM9 .212855 .36155 .365 .36136截面的扭矩为mmNT24.7338截面上的弯曲应力 (45)MPaWMb7 . 92 .21959 .21285截面上的扭转切应力 (46)MPaWTTT67. 14 .439024.7338轴的材料为 45 钢,调制处理。由表 15-1 查得,MPaB640MPa2751MPa1551截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按照附表 3-2 查取。因,经插值法可查得1,0357. 0281dddr,02. 237. 1又由附图 3-1 可得轴的材料的敏性系数为21,82. 0q85. 1q故有效集中系数按式(附表 3-4)为 (47)8364. 1) 102. 2(82. 01) 1(1qk (48)6845. 1) 137. 1 (85. 11) 1(1qk由附图 3-2 的尺寸系数;由附图 3-3 的扭转尺寸系数。67. 180. 0轴按照车加工,由附表 3-4 得表面质量系数为88. 0轴未经过强化处理,即则按式(3-12)及式(3-12a)得综合系数为1q (48)236. 1188. 0167. 18364. 111kK (49)242. 2188. 018 . 06845. 111kK又由3-1 及3-2 得碳钢的特性系数为1 . 0, 2 . 01 . 0取05. 0, 1 . 005. 0取于是,计算安全系数值,按式(15-6)(15-8)则得caS (50)94.11201 . 097. 1236. 12751mbKS (51)81835. 005. 0835. 0242. 21551maKS (52)5 . 182.658194.1128194.1122222SSSSSSca故可知其安全。4.1.2 第二级从动轴设计计算及校核(1)初步确定轴的最小直径先根据机械设计 (第七版,濮良贵、纪名刚主编,高等教育出版社,以下所用到的相关公式及表格均出自本书) 19式 15-2 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢,调质处理。根据表 15-3,取,于是得1250AmmnPAd27.171251038.329125333220min为了保证系统的强度与运动平稳,取轴的最小直径为 28mm22(2)轴的结构设计图 6 第二级从动轴的结构示意图Fig.6 The sketch map of the second level driven shaft由图可知 A、D 处安装轴承,C 处安装链轮,F 处安装带轮。轴承安装 A、D 处的直径为 30mm,B 处直径为 36mm,C 处直径为 34mm,E,F 处直径为 28mm。A 处长度为35mm,B 处长度为 596mm,C 处长度为 33mm,D 处长度为 39mm,E 处长度为 25mm,F 处长度为 32mm,槽深 2mm。C 处轴与齿轮的周向定位采用平键联接。由机械设计课程设计手册 18查得平键截面(GB/T1096),平键长度为 25mm,周mmmmhb810向定位采用挡圈进行定位。F 处周向定位采用平键联接,由手册18查的平键截面(GB/T1096) ,平键长度为 25mm;轴向定位采用挡圈进行定位。轴mmmmhb78上倒角圆角均为 1mm。(3)求轴上的载荷23首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支承跨距,根据轴的简图做出轴的水mmLL5 .675365 .63921mmL5 .323mmL304平面上的弯矩图,和垂直面上的弯矩图和水平面上的扭矩图,垂直面上的扭矩图,具体情况见图 7。图 7 第二级从动轴的载荷分析图Fig.7 The load analysis chart of the second level driven shaft从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出 L3 与 L4 交界面是轴的危险截面。现将计算出截面处的得值列入表 2(参看图 6)。MMMVH及,表 2 第二级从动轴的载荷分析Table2 The load analysis of the second level driven shaft 载荷 水平面 垂直面24支反力 NFNNH4 .1435,9 .208F21NHNFNNVV8 .422,147F21N弯矩 mmNMH6 .133591mmNMV5 .144791mmNM6 .270380V2总弯矩 mmNMmmNM301583,13437421扭矩 mmNT8 .28178(4)按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩截面(及危险截面)的强度。根据式(15-5)及上表中的数值,并取=0.3,轴的计算应力 MPadTMWTM13. 6281 . 0)8 .281783 . 0(1343741 . 0)()(322322122目前已选择轴的材料为 45 钢,调制处理,由表 15-1 查得。因此MPa601,故安全。1(5)精确校核轴的疲劳强度判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,L3 与 L4 段的截面处引起的应力集中最严重;从受载的情况来看,L1 段得右截面不受扭矩作用,截面 L3、L4 的应力最大。校核 L3 段得右截面抗弯截面系数3332 .2195281 . 01 . 0mmdW抗扭截面系数3334 .4390282 . 02 . 0mmdWTL3 段右截面的弯矩 M 为mmNM8 .80134361536134374截面的扭矩为mmNT8 .28178截面上的弯曲应力MPaWMb5 .362 .21958 .80134截面上的扭转切应力MPaWTTT4 . 64 .43908 .28178轴的材料为 45 钢,调制处理。由表 15-1 查得,MPaB640MPa2751MPa1551截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按照附表 3-2 查取。因25,经插值法可查得1,0357. 0281dddr,01. 233. 1又由附图 3-1 可得轴的材料的敏性系数为,79. 0q84. 1q故有效集中系数按式(附表 3-4)为7979. 1) 101. 2(79. 01) 1(1qk6072. 1) 133. 1 (84. 11) 1(1qk由附图 3-2 的尺寸系数;由附图 3-3 的扭转尺寸系数。60. 185. 0轴按照车加工,由附表 3-4 得表面质量系数为92. 0轴未经过强化处理,即则按式(3-12)及式(3-12a)得综合系数为1q083. 3192. 0160. 17979. 111kK978. 1192. 0185. 06072. 111kK又由3-1 及3-2 得碳钢的特性系数为1 . 0, 2 . 01 . 0取05. 0, 1 . 005. 0取于是,计算安全系数值,按式(15-6)(15-8)则得caS48. 201 . 05 .36038. 32751mbKS88.232 . 305. 02 . 3978. 11551maKS5 . 147. 288.2348. 288.2348. 22222SSSSSSca故可知其安全。4.2 轴承的设计计算及其校核4.2.1 第一级从动轴轴承设计计算及其校核已知清扫轴的径向载荷和轴向载荷可以忽略不计,又带轮的压轴力,rFaFNFp367轴向力,轴承转速,装轴承处的轴径可在 2840mm 范围内NFa9 .433min/500rn 26选取,运转有轻微冲击看, 表 13-3 选择预期使用寿命20。根据工作条hLh20000件选取深沟球轴承。(1)求比值 (53)0raFF根据参考文献20 13-5,。eFFra(2)初步计算当量动载荷 P, 根据机械设计 (第七版,濮良贵、纪名刚主编,高等教育出版社,以下所用到的相关公式及表格均出自本书)19式(13-8a))(arpYFXFfP按照表 13-6, ,按照表 13-5,2 . 1, 2 . 10 . 1ppff取0, 1YX (54)NYFXFfParp4 .44036712 . 1)((3)根据式 13-6,求轴承应有的基本额定动载荷值 (55)NnLPCh85.37171020000500604 .4401060366按照手册选择的 6006 轴承18。此轴承的基本额定静载荷NC13200,验算如下NC83000根据式 13-5 (56)hhPCnLh20000109)4 .44013200(5006010)(60105366即高于预期计算轴承寿命,故满足要求。轴承内径,外经。mmd30mmD554.2.2 第二级从动轴轴承设计计算及其校核已知清扫轴的径向载荷和轴向载荷可以忽略不计,又链轮和带轮压轴力rFaF,轴向力,轴承转速,装轴承处的轴径可在NFp5 .867NFa79.2908min/125rn 2840mm 范围内选取,运转有轻微冲击看,预期使用寿命。根据工作条件hLh20000选取深沟球轴承。(1)求比值0raFF根据表 13-5,。eFFra27(2)初步计算当量动载荷 P,根据式(13-8a))(arpYFXFfP按照表 13-6, ,按照表 13-5,2 . 1, 2 . 10 . 1ppff取0, 1YXNYFXFfParp10415 .86712 . 1)((3)根据式 13-6,求轴承应有的基本额定动载荷值NnLPCh553110200001256010411060366按照手册选择的 6006 轴承。此轴承的基本额定静载荷,NC13200NC83000验算如下根据式 13-5hhPCnLh20000107 . 2)104113200(1256010)(60105366即高于预期计算轴承寿命,故满足要求。轴承内径,外经。mmd30mmD554.2.3 第三级从动轴轴承的设计计算及其校核已知清扫轴的径向载荷和轴向载荷可以忽略不计,又链轮的压轴力rFaF,轴向力,轴承转速,装轴承处的轴径可在NFp606NFa3 .2909min/5 .62 rn 2840mm 范围内选取,运转有轻微冲击看,预期使用寿命。根据工作条件hLh20000选取深沟球轴承。(1)求比值0raFF根据表 13-5,。eFFra(2)初步计算当量动载荷 P,根据式(13-8a))(arpYFXFfP按照表 13-6, ,按照表 13-5,2 . 1, 2 . 10 . 1ppff取0, 1YXNYFXFfParp2 .72760612 . 1)((3)根据式 13-6,求轴承应有的基本额定动载荷值NnLPCh72.306610200005 .62602 .7271060366按照手册选择的 6006 轴承18。此轴承的基本额定静载荷NC13200,验算如下NC83000根据式 13-528hhPCnLh20000106 . 1)2 .72713200(5 .626010)(60106366即高于预期计算轴承寿命,故满足要求。轴承内径,外经。mmd30mmD554.3 键的设计计算及校核4.3.1 第一级从动轴上联接键的校核键、轴的材料都是钢,由表 6-2 查得许用应力为=100120MPa,取其平均值p为=110MPa20。p齿轮与轴联接处得轴径为,由前面轴mmd30mml31mmNT24.73381设计可知选用 A 型平键,键的尺寸为,键长为 L=25mm,键的工作长度为78hb,键与轮毂键槽接触高度,根据公式参考文mmbLl17825mmhk5 . 35 . 0献20式 6-1 可得(合适) (57)MPa22. 830175 . 324.73382kld10T23pp带轮与轴联接处得轴径为,由前面轴mmd28mml60mmNT24.73381设计可知选用 A 型平键,键的尺寸为,键长为 L=50mm,键的工作长度为78hb,键与轮毂键槽接触高度,根据公式参考文mmbLl42850mmhk5 . 35 . 0献20式 6-1 可得(合适)MPa57. 328425 . 324.73382kld10T23pp4.3.2 第二级从动轴上联接键的校核键、轴的材料都是钢,由表 6-2 查得许用应力为=100120MPa,取其平均值p为=110MPa20。p链轮与轴联接处得轴径为,由前面轴mmd34mml33mmNT8 .281782设计可知选用 A 型平键,键的尺寸为,键长为 L=25mm,键的工作长度为810hb,键与轮毂键槽接触高度,根据式 6-1 可得mmbLl17825mmhk45 . 0(合适)MPa38.24341748 .281782kld10T23pp带轮与轴联接处得轴径为,由前面轴mmd28mml32mmNT8 .281782设计可知选用 A 型平键,键的尺寸为,键长为 L=25mm,键的工作长度为78hb,键与轮毂键槽接触高度,根据式 6-1 可得mmbLl17825mmhk5 . 35 . 029(合适)MPa83.3328175 . 38 .281782kld10T23pp4.3.3 第三级从动轴上联接键的校核键、轴的材料都是钢,由表 6-2 查得许用应力为=100120MPa,取其平均值p为=110MPa20。p链轮与轴联接处得轴径为,由前面轴mmd36mml31mmNT8 .546663设计可知选用 A 型平键,键的尺寸为,键长为 L=25mm,键的工作长度为810hb,键与轮毂键槽接触高度,根据式 6-1 可得mmbLl17825mmhk45 . 0(合适)MPa66.44361748 .546662kld10T23pp4.3.4 上滚轮轴联接键的校核键、轴的材料都是钢,由表 6-2 查得许用应力为=100120MPa,取其平均值p为=110MPa20。p齿轮与轴联接处得轴径为,由前面轴mmd34mml29mmNT8 .341224设计可知选用 A 型平键,键的尺寸为,键长为 L=25mm,键的工作长度为810hb,键与轮毂键槽接触高度,根据公式参考文献mmbLl17825mmhk45 . 020表 6-1 可得(合适)MPa52.29341748 .341222kld10T23pp5 结论5.1 主要优点(1)本清扫机清扫能力强、效率高,能够对灰尘、树叶、纸屑等日常垃圾进行有效地清扫。(2)本清扫机以电能作为动力能源,环保,绿色无污染。 (3)本清扫机结构简单、轻便,操作灵活方便,保养、维修及常见故障排除简易。
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