毕业论文-简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究

简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 IV摘 要 随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，汽车进入家庭的速度在迅速增长，已经成为人们不可缺少的交通工具。政府不断鼓励汽车消费促进经济增长。北京及全国的大型客车及公共汽车更新换代越来越快，新车越来越多。随之而来的是车辆的保洁问题。目前，小汽车洗车机技术相对成熟，但大型客车及公共汽车的清洗问题还待急需解决。 高压水射流清洗技术是近二十年来发展起来的 一门新清洗技术在石油、石化、电力、制糖、市政等行业清洗积垢方面得到广泛的应用。由于其具有无需加温以及一般可不添加任何化学清洗剂，同时清洗面适应广泛，受到国内外的普遍重视。在参照国内外的设计经验，将该技术引入到公共汽车清洗中来。具体的研究内容如下： 1. 总体方案设计 2. 机械结构设计 3. 喷淋系统设计 4. 清洗工位与清洗方式设计以及控制系统研究 关键词 ：清洗机，机械设计，高压水射流，喷淋系统，PLC 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 VAbstract Economic growth along with our country, the continuous improvement of peoples living standards, the family car into the rapid growth, has become an indispensable means of transport. Government continue to encourage the promotion of economic growth in automobile consumption. Beijing and the countrys major bus and the bus replacement more quickly, more and more new cars. The attendant problems is cleaning vehicles. At present, car washing machine relatively mature technology, but large passenger bus and the cleaning problems that need to be resolved. High-pressure water jet cleaning technology is developed in the last 20 years of a new clean technology in the petroleum, petrochemical, electricity, sugar and municipal sectors cleaning fouling receive a wide range of applications. Because of its heating and general may not add any chemical cleaning agents, cleaning surface to be widespread attention at home and abroad in general. In the light of domestic and international experience in the design, the technology into the bus to come clean. Specific study as follows: 1. Overall programme design 2. mechanical structure design 3. sprinkler system design 4. washing and cleaning methods in the design and control system Key words: washing machines, mechanical design, high pressure water jet, sprinkler system, PLC 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 VI目 录 第一章 绪论 .1 1.1开发意义 1 1.2国内外大型汽车清洗机的研究现状 3 1.2.1 清洗原理 3 1.2.2 大型汽车的清洗方式研究 4 1.2.3 国外清洗机的发展现状 6 1.2.4 国内高压水射流清洗机的发展现状 7 1.3 论文的课体背景与研究的主要内容 8 第二章 总体方案设计研究 .9 2.1机电系统的设计 9 2.2总体清洗设计要求 10 2.2.1 设计要求 10 2.2.2 总体设计思想 11 2.3总体设计方案 11 2.3.1 清洗工位与清洗方式研究设计 11 2.3.2 机械设计 12 2.3.3 喷淋系统设计 12 2.3.4 控制设计 12 第三章 机械设计 .14 3.1设计工具 14 3.2机械结构设计 14 3.2.1 机械设计主要内容 14 3.2.2 结构设计尺寸 16 3.2.3 龙门梁设计思想 17 3.2.4 基本结构设计 18 3.3动力源 21 3.4机械执行机构 22 3.5总结 26 第四章 喷淋系统设计 .27 4.1设计理论 27 4.2喷淋系统设计方法 28 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 VII4.3喷淋管路设计 29 4.4水泵选择 30 4.5喷嘴选择与空间布盆 31 4.6总结 33 第五章 控制系统设计 .34 5.1控制总体设计 34 5.1.1 汽车清洗机硬件系统 34 5.1.2 清洗机的清洗流程 34 5.1.3 控制需求分析 35 5.2 PLC控制设计 36 5.2.1 PLC 的发展过程 36 5.2.2 PLC 的特点 37 5.2.3 PLC 控制模块程序图 38 5.3总结 40 第六章 总结与展望 .41 6.1本文主要研究内容 41 6.2 展望 41 参考文献 . 42 致谢 . 43 声 明 . 44 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 1第一章 绪 论 本章介绍了研制大型汽车清洗机的重要意义， 论述了清洗原理以及国内外大型汽车清洗的研究现状和设备的性能优缺点。结合课题背景，提出了本论文的主要研究任务。 1.1 开发意义 随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，汽车进入家庭的速度在迅速增长，已经成为人们不可缺少的交通工具。政府不断鼓励汽车消费促进经济增长。北京及全国的大型客车及公共汽车更新换代越来越快，新车越来越多。尤其是北京奥运会的来临，随之而来的是车辆的保洁问题。目前，小汽车清洗机技术相对成熟;但大型客车及公共汽车的清洗问题还待急需解决。 高压水射流清洗技术是近二十年来发展起来的一门新清洗技术在石油、石化、电力、制糖、市政等行业清洗积垢方面得到广泛的应用。由于其具有无需加温以及一般可不添加任何化学清洗剂，同时清洗快速整洁。广泛受到国内外的普遍重视。在参照国内外的设计经验，将该技术引入到公共汽车清洗中来。它是利用高压水射设备产生高压水，通过喷嘴将压力变为高度聚集的水蛇流动，能完成清洗，切割，破碎等各种工艺的技术。 所谓高压清洗机， 主要是通过动力装置使高压柱塞泵产生高压水来冲洗物体表面，水的冲击力大于污垢与物体表面附着力，高压水就会将污垢剥离，冲走，从而达到清洗物体表面的目的。高压清洗机主要用来冲洗各种机动车辆，机电设备，建筑物外墙、地坪、浴池、游泳池地面等。 杭州冠泰科技有限公司经过长时间的市场调查，了解到，现在一辆私家车每周清洗一次，商务用车三天清洗一次，以及大型的公用民用汽车的清洗，共同使得汽车美容服务业形成了极有潜力的巨大市场。 那么， 我们再来看看目前洗车行业的现状,先从它最早的几种经营方式来说。 第一种就是最传统、最简单的洗车方式：水桶加抹布，高压水枪.这种洗车不需要培训，不需要任何技术，其缺点是： 1.车身上的沙砾用抹布擦洗容易损伤车漆 2.洗涤废水直接排放，严重污染环境 3.在气温较低时,无法正常工作 4.清洗一辆车需要大量时间。 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 2因而采用高压水射流清洗有以下的优势： 1.清洗成本低 2.清洗质量好 3.清洗速度快 4.无环境污染 研究和生产实践表明 : 高压水射清流洗技术是一项可靠、经济实用的清洗技术。与化学清洗相比，高压水射流清洗技术具有如下优点。 （ 1）清洗质量好 高压水射流清洗具有巨大的能量 且以超音速运动的高压水射流 ,完全能够破坏坚硬结垢物和堵塞物，但对金属没有任何破坏作用。同时又由于高压水的压力小于金属或钢筋混凝土的抗压强度等级， 高压水射流清洗不会损伤被清洗基体。 （ 2）清洗速度快 由于水射流的冲刷、楔劈、剪切 、磨削等复合破碎作用，可迅速将结垢物打碎脱落，比传统的化学方法、简单机械及手工方法清洗速度快几倍到十几倍。同时，采用高压水射流清洗后的部件，无需进行二次洁净处理；而化学清洗后，则需用清水将表面的化学药剂清洗掉。 （ 3）无环境污染 由于高压水射流清洗是以清水为 介质，因而水射流清洗不像喷砂抛丸及简单的机械清洗那样产生大量粉尘，污染大气环境，损害 人体健康；也不像有些化学清洗那样，产生大量废液污染河道、土质和水质。以清水为介质水射流，无臭、无味、无毒，喷出的射流雾化后，还可降低作业区的空气粉尘浓度，可使大气粉尘由其他方法的 80mg/m降低到国家规定的安全标准 2mg/m以下，因此不会造成任何污染。此外，高压水射流清洗液的回收在技术上也相对容易实现。 （ 4）适用范围广 高压水射流清洗能清洗形状和结 构复杂的零部件，能在空间狭窄复杂和操作环境较差的条件下进行清洗，对设备材质、特性、形状及结垢物种类均无特殊要求，只要求能够直射，故其应用十分广泛。 （ 5）易于机械化、自动化。 （ 6）节能、省水、清洗成本低 高压水射流使用的介质是自来水，它来源容易，普遍存在。在清洗过程中，由于能量强大，可以不需加任何填充物及洗涤剂，即可清洗干净，故清洗成本低，大约只有化学清洗的 1/3 左右。其次，水射流清洗方法与消防用水炮不同，属细射流喷射，所用的喷嘴直径只有 0.5-2.5mm,故耗水量只有（ 3 5） m3/h，所用动力的功率为 37-90kw，故属节水节能设备。 （ 7）在设备维修中，能较好恢复设备性能、延长设备寿命； 与其他物理清洗技术相比，高压水射流清洗也有着独特的优势。 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 3综上所述： 开发一种高效先进的低成本大型汽车清洗机对提高汽车的维护水平、提高公车的工作效率以及公车的服务质量都具有重要意义。采用高压水射流清洗技术而设计的大型汽车清洗机有着广阔的市场和发展空间。 1.2 国内外大型汽车清洗机的研究现状 1.2.1 清洗原理 清洗是指用某些力(物理力或化学力)把污垢从被洗物上除掉】【 1。 可以根据使用的清洗力(清洗要素)的种类来分类，清洗要素主要有溶剂的溶解力、界面活性力、化学反应力、吸附力、物理力等。通常进行清洗时，很少单独使用一种力，而是将几种力组合使用。 1)清洗力: A溶剂的溶解力、离散力 常用溶剂主要是水和有机溶剂两类。 水是一种廉价的溶剂， 可溶解电解质(有机、无机)、碳水化合物、蛋白质、脂肪酸、酒精类等，具有不燃、无毒、无味、无臭，且不需要复杂的附属设备的优点。水的缺点是对油脂类的溶解力不足。除掉该类污垢时，需要与其它清洗要素组合使用。有机溶剂的种类极多，通常根据清洗的目来选择和组合法用。在使用时，还应当充分考虑经济性(溶剂的回收利用等)和使用性(易燃性、阻燃性、爆炸性、毒性、公害、废液处理等)。 B界面活性力 界面活性剂是含有疏水基(亲油基)和亲水基的有机化合物， 吸附在固液界面、液液界面、气液界面上，是一种可显著改变界面性质的材料。根据其分子结构的不同，分为阴离子界面活性剂(最常见的是肥皂、合成洗涤剂等)、阳离 子界面活性剂(作为杀菌剂、 消毒剂使用)及非离子界面 活性剂(能够与酸性溶液及碱性溶液混合使用)三类。应用广泛。 C化学反应力 如果选择对污垢和被洗物都最为恰当的化学药品并进行完善的处理， 这是最为简单、有效、且经济性好的清洗要素，但其缺点是易损伤被洗物，且对操作者有危害等。酸类洗涤剂主要用于除去金属类的污垢(金属表面的锈迹、氧化皮、变质层等)，碱类洗涤剂主要 用于除去油脂性(动植物性 、矿物性)污垢以及蛋白质、淀粉等的高分子有机物(加水可分解为低分子)形成的污垢 。 D物理力 物理力(热、压力、摩擦力等)是与溶解力同等重要的清洗要素，不利用物理简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 4力清洗系统可以说是不可能的。加热不仅可使 化学反应速度加快(温度每升高100 度反应速度约增加一倍)，而且可使高粘度油脂类的粘度降低，从而提高洗涤效果;搅拌和刷洗等引起的摩擦以及用高压水 喷射等均可使污垢与被洗物分离，使污垢易溶于溶剂，促进清洗。 2)污垢的粘附状态。 在决定清洗方法时， 需弄清被洗物的特性和污垢的性质。 要掌握被洗物所用材料的物理性质是属于易受损伤表面还是坚硬表面， 与洗涤剂是否起化学反应等;对于污垢，在选用合适的清洗方式时候，还要看其粘附状态、所属种类等。 污垢的粘附状态如图1-1所示， 从机械性的覆盖至渗透、 扩散到被洗物内部，有各种各样的状态。状态 a.可较容易地除去，但状态 e.要完全除去是困难的，对被洗物的损伤不可避免。各种状态都需要通过考虑综合使用合适清洗力，完成清洗。 图 1-1 污渍与被洗物粘附状态 1.2.2 大型汽车的清洗方式研究 对汽车的清洗，按照自动化程度分，有两种清 洗方式，一是人工清洗(图1-2)，就是以人为主，使用刷子、喷枪等工具完成清洗，二是机器自动清洗，既以自动机械为主完成清洗。在机器自动清洗中 又包含两大类:射流式（图 1-4）和滚刷式】【 1（图1-3） 。射流式清洗主要特点式:利用高压射流对清洗表面进行冲击，剥削污浊物，达到去处污渍的作用。刷式清洗主要利用洗刷部件与蒙皮表面发生相对运动，在清洗剂的参与下摩削污浊物，进而进行清洗，如平常使用的洗刷清洗等。 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 5图 1-2 家用手动高压清车清洗机 图 1-3 滚刷式汽车清洗机 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 6图 1-4 射流汽车清洗机 各种清洗方式有相应的特点，对一些清洗机的主要特征参数进行对比研究后，得出下表： 表 1-1 三种清洗方式特征对比表 对比项目 人工清洗 滚刷式 射流式 清洗对象 有一定限制 有一定限制 交广 清洗面平整度要求 低 高 中 清洗面洁净度程度 高 高 中 清洗成本 与人工费相关 低 中 维护成本 与人工费相关 中 低 单位清洗用水 中 低 高 清洗水压 中 低 高 对被清洗物的损伤 低 中 高 设备造价 少 高 中 国际使用情况 少 广 交广 1.2.3 国外清洗机的发展现状 德国 ,美国 ,日本等工业发达国家在 1980 年后高压水技术已经普及应用 ,作为环保高新技术取代污染环境的化学清洗 ,在发电，石油，化工，铸造，核电厂，机场，水泥等行业，深受市场欢迎。 1990 年超高压清洗和切割技术广泛应用于船舶 ,舰艇 ,军工工业除锈 ,弹药水利切割销毁。 在二十世纪八十年代出现了一些成熟的应用。如美国的 h iterclean 公司1988开发的汽车清洗机。目前美国的Washtec公司和hiterclean公司推出的系简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 7列汽车清洗机， 日本的新干线汽车用清洗机以及前苏联顿涅茨和十月铁路局装备的清洗机都是一些比较先进的机型。以 interclean 公司的射流式以及 Washtec公司的滚刷式清洗机为典型分别说明。 Interclean公司建立于1985年，是一家以重型汽车，公共汽车，载货卡车以及火车的洗车系统为主要产品的工程制造骨干企业。 该公司的产品以射流式清洗设备为主。是该领域的佼佼者。以下是该公司产品的一些特点: 1)使用高效喷嘴，压力达到270330磅。清洁能力高(如图1-5)。 2)喷射覆盖面好， 全部使用AutoCAD设计。 对喷射面进行良好的覆盖(如图1-6)。 3)使用中央微电脑控制，自动化程度高。清洗速度快。一辆公共汽车，清洗时间在1分钟内。 4)设备可靠度高，可以做的无人值守。 5)循环用水处理先进，清洗用水回用率达到90%。 6)使用环保清洗剂，对环境损害小。 7)模块化设计，安装方便。 图 1-5 喷嘴设计 图 1-6 射流覆盖 1.2.4 国内高压水射流清洗机的发展现状 目前高压清洗机有着广阔的市场，每年国际市场的需求量在四千万台，且市场需求量在不断增大。在国内市场目前高压清洗机市场还处在市场发育的初期，对高压清洗机的使用并不普遍，但随着人民生活水平的提高，特别是汽车的逐步普及和人民居住、生活环境的逐步改善，以及我们同发达国家人员交往的增加，国外生活方式对我们的影响也在增加，国内高压清洗机市场也在迅速扩大，市场需求迅速增加。 在中国发展最早的生产清洗产品的公司是北京科玺时代科技有限公司。 是由三家外资投资，中国科学研究院技术入股的大型生产企业，1983年在中国建厂，简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 8在中国已有 25 年的生产历史。是专业生产超声波清洗机、高压喷淋清洗机、工业清洗剂的企业，是由一批二十多年丰富经验的国内外管理、经营、工程、设计、制造和生产的技术人员所组成的大型清洗设备生产企业。 在中国拥有二十五年的研发、制造经验。 产品主要包括超声波清洗机，喷淋清洗机，高压清洗机，碳氢清洗机，微型超声清洗机，通过式清洗机，光学玻璃清洗机，超声波振板，三氯乙烯清洗机，溶剂蒸馏回收机，碳化水素洗净机、小型超声清洗机，各种清洗剂、单槽超声波清洗机。广泛适用于电子行业、光学行业、核电行业、汽车行业、电镀行业、离子镀膜行业、钟表行业、化纤行业、液压行业、机械五金行业、医疗行业、珠宝行业、彩管行业、轴承行业等领域。 1.3 论文的课体背景与研究的主要内容 大型汽车的高压水射流清洗装置以及此项技术的发展和应用将逐渐替代现有的人工清洗等其他的清洗方式，也必将受到广大用户的欢迎。2008 年奥运会的来临，中国奥组委承诺北京以及全国的空气，环境质量等将在几年内有良好的控制，此项技术无污染且环保符合国家的一系列发展政策。将会有越来越多的用户使用，将有广阔的市场前景和发展空间。 研究的主要内容是简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究， 是建立在全自动电脑洗车的基础和高压水射流清洗技术的基础之上。 主要设计内容包括以下四个方面： 总体设计方案； 机械设计； 喷淋系统设计； 控制系统设计 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 9第二章 总体方案设计研究 本章通过对清洗需求分析后得出清洗机的设计要求， 结合国内汽车清洗机的特点，提出了大型汽车清洗机的总体清洗设计方案。对清洗流程、清洗工位、清洗方式进行了研究设计 。 2.1 机电系统的设计 大型汽车清洗机属于一种复杂的机电设备， 合理的设计是基于先进可靠的机电系统设计理论的。 机电系统是在日益发展的机械、 电子信息技术相接合的产物。随着微电子技术和信息技术向机械工业的渗透与深入应用， 机械工业开始了一场巨大的变革】【 2。一方面，在传统的机械产品设计中不断强化智能、自动控制设计理念，产品的功能和性能大大增强;另一方面，在机械系统的制造中也引入了信息技术，生产的过程中自动化程度不断提高，使得企业的生产系统效率和竞争力不断提高。汽车清洗机设计属于一套复杂的机电系统设计，涉及到多个领域，尤其是机械、电气电子、射流(液)、光(传感器)、计算机等技术】【 3。 图 2-1 多领域交叉的机电系统 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 10图 2-2 机电系统实现层次划分 2.2 总体清洗设计要求 公共汽车大部分时间属于室外运行，运行条件复杂，如日照、雨水、雪、粉尘、以及自身运行产生的一些污渍物，都对汽车的清洁程度产生影响。通过对周围车辆取样研究，得出了下表】【 9: 表 2-1 大型公车污渍分布情况表 序号 车体部分 污渍种类 黏附状态 1 车辆端部 与昆虫冲撞引起的污渍，尘土 表面覆盖为主 2 车辆底部 尘土、制动装置及 表面覆盖为主、 轮毅磨损、油脂 少量分子渗透透 3 车辆侧面 车辆顶部的污渍下落 粉尘表面覆盖为主 低部物资上浮 少量分子渗透透 4 车辆顶部 大气污染，粉尘 表面覆盖为主 5 车轮 粉尘、少量润滑油脂 表面覆盖为主 少量分子渗透透 6 车窗 粉尘、呕吐物 表面覆盖 2.2.1 设计要求 经过综合考虑经济性、高效性、安全性等因素，提出了以下设计要求: 1.在停车状态下完成汽车侧面、顶面、端面、车轮清洗。 2.单辆汽车清洗时间不超过5分钟。 3.提供先进的控制功能和良好的可操作性能。提供全自动和手动两种工作模式。 4.良好的安全性，能保证设备和人员的人身安全。 5.良好的可靠性，较少维护，操作人员只需1人。 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 116.提供计算机监控能力。可以采用PC机控制，提供网络功能。 7.良好的可扩展性，能根据车型、清洗面积的变动进行扩展。 8.良好的经济效益，省水、省电。 2.2.2 总体设计思想 作为一个复杂机电系统的开发任务，系统的总体设计涉及的内容非常广泛，结合机电设计的方法，在分析设计要求后，仔细考虑系统机电系统的7个设计要素。确定总体设计思想如下: 1.需要一个高效合理的清洗工位设计， 包含对不同的公共汽车清洗部件提供合适的清洗方式，达到清洗标准。 2.对清洗机自身支撑提供经济合理、性能可靠的机体结构设计。 3.配置合理的动力源:包括电机优化选择、合理机械传动。 4.设计合理的射流清洗系统，选择合适的水泵、喷嘴。需要对清洗部件做到清洗力合适、覆盖均匀良好。 5.选择优良的传感器，为自动控制提供正确的信息。 6.设计先进的现场控制系统，采用安全可靠、使用寿命长的控制器件和驱动器。 7.该系统设计实施完成后，应具有高效、先进、经济、环保等的特点。 2.3 总体设计方案 根据周围车辆的特点，结合目前国际上的清洗现状和发展趋势。根据设计总体思想设计包含如下内容: 1. 清洗工位与清洗方式研究设计 2. 机械设计 3. 喷淋系统设计 4. 控制系统设计 2.3.1 清洗工位与清洗方式研究设计 清洗工位与清洗方式研究是该课题的重点之一。 其设计的好坏与清洗机清洗 质量、效率、能耗、实施成本有直接的影响。需完成汽车侧面、顶面、端面、车轮的清洗。针对不同的清洗平面采用了合适的清洗相结合的方式】【 4。 1)预喷淋工位。预喷淋工位的作用是在汽车进行清洗前，对汽车进行预先喷淋清洗剂、清水的工作，采用射流喷射。科研人员发现，清洗剂与被洗物反应的时间越长，清洗效果越好。前苏联的多台清洗机通过提前预喷淋工位的位置，都提高简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 12了清洗效果。 2)端面清洗工位。端面是指汽车前后两个面。该面包含车窗、车灯、保险杆、刮雨器等部件。从侧面看，清洗面落差很大。污渍以粉尘，昆虫冲撞遗骸为主。驾驶员对该面清洁要求较高。洗刷清洗清洗干净，覆盖面好。缺点:由于清洗面落差大，固定式洗刷无法完成清洗工作，而射流可能会对其造成损伤。结合该端面清洗面情况与污渍情况，考虑到该面的油类污渍很少，且清洗机选用了废水处理装置。最终该清洗工位选择了射流和洗刷结合清洗的模式。 3)侧面清洗工位。侧面是指汽车的左右两个面，是清洗机清洗的主要面，也是客户关注以及清洁要求最高的面。污渍包含车辆顶部的污渍下落、车辆底部的污渍上浮、粉尘等。粘附状态以表面覆盖为主、其他都有以及少量分子渗透。主要设计思想是保证清洗面的清洁，同时汽车侧面平整，基本上可以看成一个平面。因此采用了清洗效果最好的滚刷式清洗方式。 4)顶面清洗工位。使用射流清洗无法达到清洗要求。采用与侧面清洗相似的洗刷清洗。在完成顶面的清洗过程中，也可以利用洗刷完成了与顶面相连的部分顶面清洗。 5）车轮清洗工位。采用射流清洗。 6)终喷淋工位。终喷淋工位的作用是在汽车完成清洗后，对汽车进行清水喷淋，以达到除去残留清洗剂的目的。采用射流喷射。该工位对汽车的车体保养有一定的作用，也对清洗剂回收处理产生重要影响。 2.3.2 机械设计 机械部件作为该系统的实施基础，提供一个平台的作用。针对汽车清洗机的机械设计主要包含以下设计: 1.支持框架结构设计。对于竖刷、顶刷、喷淋等工位以及相关零部件提供固定、支撑。 2.洗刷动力部件选择设计。 对于竖刷、 顶刷工位进行电机选型、 传动输出等设计。 2.3.3 喷淋系统设计 喷淋系统提供了本系统的射流清洗功能。主要包含了以下设计: 1.管路设计。完成系统喷淋系统的管路设计。 2.水泵选择。选择合适的水泵提供射流清洗所需的压力、流量。 3.喷嘴选择设计。对清洗面进行分析，合理的排布喷嘴，对清洗面进行很好的覆盖。同时对不同的污渍粘附状态配备合适型号喷嘴，达到较好的清洗效果。 2.3.4 控制设计 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 13由于大型汽车清洗机的清洗对象复杂、清洗模式要求多变，控制设计采用了现场控制和上位机监控相结合，完成现场控制总体系统设计。 本论文主要是基于国内汽车清洗行业市场的发展， 节水和环境保护以及洗车业投资和成本控制的要求，设计的一种既满足汽车清洗速度快、效率高的要求，又能节水、环保而且设备投资较低的洗车机。所设计的洗车机采用PLC作为控制器，能够实现自动洗车过程，具有一定的实用价值。 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 14第三章 机械设计 3.1 设计工具 AutoCAD2OO6这一功能强大的绘图工具。CAD诞生于60年代，是美国麻省理工学院提出了交互式图形学的研究计划， 70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。80 年代，由于 PC 机的应用，CAD 得以迅速发展，出现了专门从事 CAD 系统开发的公司。当时 VersaCAD 是专业的 CAD制作公司，所开发的 CAD 软件功能强大】【 5，但由于其价格昂贵，故不能普遍应用。因其可免费拷贝，故在社会得以广泛应用。同时，由于该系统的开放性。因此，该CAD软件升级迅速。于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完美，现己经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有强大的绘图功能，可以绘制任意二维和三维图形，并且同传统的手工绘图相比，用AutoCAD绘图速度更快、精度更高、而且便于个性。 PRO/ENGINEER 是美国 PTC 公司推出的新一代 CAD/CAE/CAM 软件，它是一个集成化的软件，其功能非常强大，利用它可以进行零件设计、产品装配、数控加工、铂金件设计、模具设计、机构分析、有限元分析和产品数据库管理、应力分析、逆向造型优化设计等。从目前的市场来看，它所涉及的主要行业包括工业设计、机械、仿真、制造和数据管理、电路设计、汽车、航天、电器、玩具等。本次机械设计主要就是采用上述两种软件。 3.2 机械结构设计 3.2.1 机械设计主要内容 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 15图 3-1 龙门架三维图 本高压汽车清洗机主要包括框架、仿形吹干设置、横刷、竖刷、底喷、轨道。其特征在于：在框架外面以及内表面蒙上钢板制成的蒙皮，控制面板位于清洗机机械结构设计 龙门框 竖刷龙门支撑 横刷框架其他支撑 传动输出龙门梁龙门框 右侧竖刷支撑左侧竖刷支撑 吹干装置横刷框架横刷支撑链轮传感器支撑 喷淋管道支撑 图 3-2 机械设计主要内容 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 1610 米远处；在框架左右两侧装有风机；仿形吹干装置嵌于轨道之中，仿形吹干装置后面装有横刷，横刷左边装有减速器、电机以及摆臂结构，中间部分为横刷刷子。电机通过加速器带动横刷旋转，旋转的横刷接触汽车表面；横刷也嵌于横刷轨道之中，在横刷之后布置竖刷，在轨道的中央布置底喷。 汽车清洗机的框架有钢铁焊接而成， 在框架的外表面以及内表面蒙有钢板制成的蒙皮。横刷整体由横刷刷子、摆臂、电机和减速器构成，摆臂通过减速器与兰盘和横刷刷子相联； 横刷通过钢丝绳与配重相联， 气缸通过钢丝绳与配重相联，并在横刷的一边，横刷嵌于横刷导轨中。 竖刷由巨型吊架、合页板、缓冲装置、减速器、电机以及竖刷刷子组成。吊架由三块钢板组成的结构，它上下左右均有滑轮装置、合页板和吊架的底板用销轴相联，缓冲装置置于合页板和吊架的底板之间，电机安装在减速器上，而减速器底座安装在合页板上，减速器的输出轴通过兰盘与竖刷刷子相联，缓冲装置由弹簧与预紧螺栓组成。 底喷由护框和底喷框、水泵、水管组成，护框固定在地面上，底喷框固定在护框中间，其上链接水管以及水泵。 轨道由槽钢和加强钢板组成，加强钢板焊接在槽钢底部。 本汽车清洗机是全自动电脑洗车机， 利用各个传感器的来的信息通过电脑控制水射流和刷子完成对车边面进行清洗、打蜡、吹干等过程。 3.2.2 结构设计尺寸 大型汽车清洗机由于服务对象为公共汽车 ， 其特点外形尺寸较大，下面是辆BK6141型公共汽车外形参数： BK6141型 长度14204mm 宽度2500mm 高度3000mm 按照上述车辆参数， 按照长度13000mm.宽度3000mm,高度4000mm进行设计。从而设计龙门梁尺寸长度3000mm、 宽度5000mm、 高度5000mm， 导轨长度15000mm。 参考相关参数设计龙门梁的厚度600mm，毛刷长度3500mm，直径1000mm。 机体结构设计应该在保证设计强度、 刚度、 可靠性的前提下尽量的节省材料。同时应该提供良好的可加工性能，美观的外表和易安装的特点。机械结构设计主要提供各种部件的安装固定，以及帮助动力源的完成动作执行。主要的设计内容包括3大块 1. 主体采用龙门结构。为竖刷工位提供良好的支撑 简易式大型汽车清洗机的结构设计及控制研究 172. 以方型钢管为主要材料。强度高、加工方便。 3. 主体采用模块化设计:分成顶部龙门框、左右侧支撑框。外部包裹不锈钢表皮。提供良好的外观和抗腐蚀能力。 3.2.3 龙门梁设计思想 本题为简易汽车清洗机，其简易之处就 在于方便拆卸、搬移，容易从一个地方移动到另一个地方。龙门框是一典型的刚框结构，为了保证刚度和强度，通过计算选择了以60方钢管为主题结构， 使用40方钢管作为加强支持结构的设计方案，在保证强度的情况下节省了材料。整体使用焊接保证强度，龙门框与其他部件采用了螺栓连接，可以方便拆卸吊装。符合本设计简易式大型汽车清洗机设计的要求和目的。对于其他框架结构，如横刷、竖刷以及各种管道和传感器支撑设计于此类似。轨道由槽钢和加强钢板组成，加强钢板焊接在槽钢底部。 图 3-3 龙门梁俯视图 考虑到龙门梁在移动过程中的