机械毕业设计（论文）-小区内设创新型节水洗车机开发设计（全套图纸）.pdf

毕毕 业业 设设 计计 题 目 创新型洗车机具设备的开发 英文题目 develop of an inovative car washing equipment 院 系 机械与材料工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 年 级 2011（机材 a1131） 指导教师 二零一五年 六 月 本科生毕业论文（设计）独创性声明本科生毕业论文（设计）独创性声明 本人声明所呈交的毕业论文 （设计） 是本人在导师指导下进行的研究工作及本人声明所呈交的毕业论文 （设计） 是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文中没有抄袭取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文中没有抄袭 他人研究成果和伪造数据等行为。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡他人研究成果和伪造数据等行为。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 论文（设计）作者签名：论文（设计）作者签名： 日期：日期： 论文（设计）作者签名：论文（设计）作者签名： 日期：日期： 本科生毕业论文（设计）使用授权声明本科生毕业论文（设计）使用授权声明 九江学院有权保留并向国家有九江学院有权保留并向国家有关部门或机构送关部门或机构送交毕业论文 （设计） 的交毕业论文 （设计） 的复印件复印件 和和磁盘磁盘，允许允许毕业论文（设计）毕业论文（设计）被查阅被查阅和和借阅借阅。本人。本人授授权九江学院权九江学院可可以以将将本本科科 毕业论文（设计）的毕业论文（设计）的全部或部分内容编入全部或部分内容编入有有关关数据数据库库进行进行检索检索，可可以以采用影印、采用影印、 缩印或其缩印或其他他复印手段复印手段保保存、汇编存、汇编毕业论文（设计）。毕业论文（设计）。 论文（设计）作者签名：论文（设计）作者签名： 日期：日期： 指指 导导 教教 师师 签签 名：名： 日期：日期： 摘摘 要要 本文设计的小区内创新型洗车机采用四轮小车结构，结构简单。主要有三个 部分组成，分别为清洁装置、车身及供压系统。清洁装置主要有动力输入和清洁 两个部分，车身的设计主要包括：车架的设计的行走机构的设计。车架包括主体 壳和清洗臂，清洗臂末端为擦洗部分，用电机驱动装置，控制其擦洗运动。清洗 臂第二段为刚体结构，长约为 0.5 米至 1 米作为擦洗的把手，材质轻便，内设水 管。清洗臂第三段为软体结构内有水管长约 5 米，连接主体壳。并且对于行走机 构的设计采用国内较为成熟的转向轮技术，以保证其拥有很强的可移动性。 洗车机款式新颖，外观设计精致美观，车主接受程度高，并具备如下创新型 特点：橡胶管收卷装置，自备电源，低功率，低噪音。 【关键词】雾化喷嘴；电机驱动；四轮小车；橡胶管收卷装置 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstract in the design of the district, a new type of car wash machine adopts the structure of the four wheeled car, simple structure. there are three main parts, the cleaning device, the body and the pressure supply system the main power input and cleaning of the cleaning device is two parts, the design of the body mainly includes: the design of the walking mechanism of the frame. the frame includes the main shell and the washing arm, the end of the washing arm is the scrubbing part, and the motor is used to control the scrubbing movement wash arm second for the rigid body structure, about 0.5 meters to 1 meters as a scrub, the material is light, inside the pipe. the cleaning arm of the third section is about 5 meters of pipe length, and the main shell of the connection is connected and the design of the walking mechanism uses the domestic mature steering wheel technology to ensure that it has a strong mobility. car wash machine style is novel, the appearance design is exquisite and beautiful, the car owner accepts degree is high, and have the following innovative features: rubber tube winding device, bring up power, low power, low noise. keywords: atomizing nozzle; motor drive; four wheel car; rubber tube winding device 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论 . 1 1.1 国内外洗车机的发展现状 1 1.2 国内外洗车机的发展趋势 2 1.3 课题的来源及意义 4 1.3.1 课题的来源 . 4 1.3.2 课题的意义 . 5 1.4 设计理念 6 1.5 本章小结 7 第二章第二章 总体方案的设计总体方案的设计 . 8 2.1 具体方案的提出 8 2.1.1 清洁装置 . 8 2.1.2 车身的设计方案 . 9 2.1.3 供压系统设计 . 9 2.2 创新型设计 . 10 2.2.1 橡胶管收卷装置 10 2.2.2 自备电源 10 2.2.2 低功率，低噪音设计 11 2.3 工作原理 . 12 2.4 本章小结 . 12 第三章第三章 洗车机结构的设计洗车机结构的设计 13 3.1 洗车机的组成 . 13 3.2 洗车机清洁装置的设计计算 . 13 3.2.1 擦洗头驱动电机的选择 13 3.2.2 工作轴的设计计算 14 3.2.3 中间轴的设计计算 17 3.3 车身设计 19 3.3.1 整体尺寸的确定 19 3.3.2 车架材料的选择 19 3.3.3 洗车行走机构的设计 20 3.3.4 车架车轮锁死机构的设计 21 3.4 供压系统的设计 . 22 3.4.1 水泵的分析设计 23 3.4.2 泵的压力 23 3.4.3 泵传动端的作用力 24 3.4.4 输入力矩和轴承座反力 25 3.5 本章小结 26 第四章第四章 洗车机的使用说明洗车机的使用说明 27 4.1 使用水源 27 4.2 泵的润滑 . 27 4.3 简单的洗车机故障排除 . 27 结结 论论 28 5.1 工作总结 28 5.2 本文创新 28 5.3 工作展望 28 参考文献参考文献 . 29 谢谢 辞辞 30 1 第一章 绪论 1.1 国内外洗车机的发展现状 随着我国不断加快的城市化进程，国家经济的不断繁荣，人民的生活水平也 随之不断的提高。据有关项目的统计显示，我国现阶段的汽车保有辆已经超 500 0 万辆，并且每年以 10-25的速度增加。如何洗车已经成为车主的麻烦问题。 创新型洗车机能解决困扰车主良久的洗车难的问题。 创新的洗车机不仅节省洗车 时间等待的时间，还大大降低了车主洗车的费用。创新型洗车机采用水泵供水， 从水喷雾形状可调（分别）从水雾化射流和射流风机刷。可以轻易洗净车上的污 泥。 所有动作一次完成。 保护环境和节约能源。 足不出户就可把车洗的干干净净。 洗一次车耗水 35l 左右。重量整机仅 4555 公斤，使用便捷。 随着汽车的快速发展，洗车服务需求也极速增加。关于洗车机和洗车方面的 设备的需求也在成倍速的增长。 洗车机从最开始的高压洗车机发展到今天成为的 自动化洗车机，是市场发展方面的需要，同样也会是未来发展方向。在北京，上 海，深圳，广州等等先后的出现了专业洗车服务店，都配备了各种形形色色的洗 车机，自 2001 年开始，自动化洗车已经成为了一个主流的消费。因为人们正在 极速加大对于洗车的需求，洗车并不能能满足庞大的市场需求。未来，社区里移 动洗车和专业汽车洗车服务店的两大趋势一定将是不可逆转的。 对于市场上洗车 机的需求将会非常可观庞大。是下岗失业人员创业的好帮手。 洗车机款式新颖，外观设计精致美观，专业、高档，车主接受程度高；引进 先进、高效的综合基础技术 综合功能设计，自动化程度高，性能稳定，简单易 用的高端产品。功能齐全：具备高压微水清洁、高功率吸尘、抛光打蜡等多项便 捷功能，洁车效果好；做工精良：外壳采用不锈钢材质，经久耐用，内部引进德 国进口材料，品质优良；环保创新型，比传统洗车要节约用水 80%左右；压力可 调节；喷枪有雾化和高压两种模式，可调节到想要达到的最佳效果；自供电；不 需要额外连接电源，机具自身携带 12 伏充电电池，方便行动。 2 1.2 国内外洗车机的发展趋势 随着经济的繁荣和人民生活档次提高的发展，迅速增长的汽车不断进入家 庭， 汽车已成为不可缺少的运输方式。政府也在不断推动汽车消费增长对经济增 长的促进作用。 深圳水斧洗车公司长时间的市场调查研究后， 对私家车每周清洗， 商务车三天清洗，汽车美容服务行业已经成为了一个拥有巨大潜力的市场。 所以，我们再看看当前的洗车情况，从其最初的经营模式。 第一种是典型的，简易的方法：抹布水桶，水炮。这种洗车缺点是： （一）用抹布擦拭车身容易损伤车漆； （二）洗涤废水直接排放严重对环境造成了污染； （三）在较低的温度下，它不能正常工作； （四）浪费时间。 二是：微水洗车。近几年的汽车清洗的新方法，其原理是利用化学药剂喷洒 在车身表面，然后擦拭布，缺点是： （一）清除身体砾石面，布擦拭会损伤车漆； （二）严重污染环境和人员。 （3）化学药物，虽然具有去污，抛光，清洗效果，但腐蚀，长时间使用会 导致严重的褪色的油漆； 第三是：程序洗车房。这种洗车成本昂贵，这种方法除了速度，同样损伤车 漆，耗水。有一定的损害的轮轴。 第四是：创新洗车机。这有良好的流动性和节能的洗涤方法，自动控制杆和 身体的距离，以最快的速度，平均距离，所有压力扇水抛光介质的方式充分清洁 身体，用环保型纸，涂料中有机磷的快速清洗，全面清洗盲区，实现真正的环绕 高压接触安全洗车。 洗车的优势： （一）效率高。根据统计检验，自由喷雾冲洗剂冲洗，底盘，车辆清洗过程 完成，只有 120 秒。 （二）安全性：本产品采用高压型非接触式清洗方式可以大大避免对漆面砂 划痕，真正确保清洁汽车的安全。 3 （三）清洗全面，彻底清洁车身间隙，轮胎钟和污垢，油脂的任何部分，沉 积物表面的氧化物。 （四）不损伤车漆，无划痕：避免因为车布，海绵，或洗车手套擦洗身体的 过程， 混合在擦拭小划痕引起的灰尘和砂砾，避免身体透明漆层破坏漆面划痕和 损伤引起的。 （五）安全环保：清洗液，具有抗衰老的天然成分的主要原料，防静电和抗 紫外线功能，可生物降解，无磷，无毒，无污染的纯绿色产品。含有杀菌剂进口， 同时洗车能做好消毒工作，消毒。 （六） 显著的护理效果： 清洗液含有天然护理成分， 每洗一辆车为一个关怀， 油漆清洗，抛光，打蜡一次完成，不会有脱蜡和光学现象的损失。经常清洗油漆 漂亮，而且能提高效率和超过 80%的蜡材料。 移动洗车理念在全球环境中的运作已经有 4 年的时间， 真正的市场才刚刚开 始， 一个新生物的出现， 开始是不被大众接受， 杰克马云， 阿里巴巴的电子商务， 互联网在中国不好提出这个理论，离我们不远的几年前，许多人仍称马云是“骗 子”。然而，汽车洗车被骂骗子多，真正的和虚假的，我们可以把他们的眼睛， 相信不难区分一件事，和更多的了解和调查，将自然的真实性。 由于市场需求的号召，通过在高端汽车市场研究的主要城市的调查发现，超 过 95%的业主希望每个打开的清洁车，更高端的业主不在乎洗车的成本，如果能 有一个真正洗干净车，和社区的家庭都将是非常受欢迎的，车管家式服务可以节 省业主洗开车到处找店来回，排队的燃料消耗，浪费时间的情况。想想你现在所 在的城市，熟悉汽车总数的几个社区，然后除以 2 是庞大的目标市场，也是传统 洗车店没有市场，但移动洗车可以这样做。 社会价值：移动洗车比传统洗车模式创新 80%，这是一个巨大的社会价值。 中国的汽车每天洗以及日用水量是天文数字。2009，中国西南大旱我们应该是生 动的，人们喝的水是非常困难的，洗车废水被提到的良心，让我们大力倡导创新 型洗车方向肯定是正确的，幸运的是我们现在看到政府在实施行动的改革，北京 2010 年 5 月 22 日开展创新洗衣宣传周活动，北京环保，水和创新的领导者必须 通过媒体倡导全社会开展创新型洗车。 相信在天全社会创新型洗车将形成一个有 效的跌倒中的应用和节能减排，低碳，有点太多了。 4 促进就业：移动洗车，第一个定义是个体阈值小的创业项目，毕业生，下岗 职工和城镇低收入群体的社区是在政府的支持下按照适合自主创业选择移动洗 车。 也有一些大的房地产企业和项目的房地产企业将是移动洗车终端操作人员招 聘。认为移动洗车项目普及的结果可以显著促进社会低收入人群再就业。 邻国日本汽油机水泵型移动洗车机和毫无特色可言，在中国实现很简单，韩 国燃煤蒸汽汽车技术含量高的洗衣设备，但成本较高，不是一个普通的创业者可 以负担得起的，但该国也相关同类设备产品。汽动型又分为两类：一是关于 380 v，20v 的电源，如果它是一种束缚，实现便捷的移动电源二型燃气蒸汽清洗 机，实现了真正的移动业务，但使用的是家中的煤气罐，用于发电的天然气燃烧 会给人一种不安全的感觉。 从车主观点的接受洗车服务点， 移动洗车的汽车模型是不应该抛弃传统洗车 的概念。只停留在无水洗车的概念，微水洗车模式，是不是经得起市场检验。一 个完善的移动洗车设备，我认为我们应该继承传统洗车模式实现社区移动操作， 进而实现创新的洗车模式。从市场应用的角度来看，移动洗车可以为运营商的同 店清洁服务水平。可实现门到门服务，节省宝贵的时间的主人，所以在尊贵的享 受真正的业主接受的家庭条件。 多功能套装模式：对于初级企业家许多移动洗车，只有停止清扫车服务模式 是不够的。该店洗车商家知道医生之前，真正的市场是（月度，季度包，包的主 人）。所以移动洗车也不例外，办卡服务是真正的利润，这就需要一个设备可以 是一个多功能，与移动洗车设备，可以实现对车内，打蜡抛光，汽车干洗包，这 真是专业移动洗车设备应该有多功能一体机。 1.3 课题的来源及意义 1.3.1 课题的来源 创新型洗车机采用便捷灵活的移动清洗及保养服务设备， 集汽车清洗、 养护、 美容多功能于一体，实现了“蜡水洗车，泡沫洗车，臭氧消毒，抛光打蜡，过江 龙打火，内置式吸尘，车胎加气，led 强光照明”等，双枪双水泵作业轻便小巧、 快捷灵活，给车主提供贴心式高品质低价格服务，以“方便、快捷、省时又省钱” 的优势，让车主足不出户，而爱车焕然一新，受到了广大车主的广泛好评。 5 创新型洗车机开辟了“包月拖管式”的上门服务清洁保养模式，与酒店、商 场、政府机关，小区，物业公司等通力合作，承包这些地方的汽车清洗养护服务 项目，包月包季包年上门清洗服务、定期清洗、定期消毒、定时养护等，多种推 广模式！ 让车主足不出户就能享受到“尊贵”“便捷”“贴心”服务！ 1.3.2 课题的意义 本课题的目的和意义主要有以下几点： 1 让洗车是件轻松事 今天，经济的快速发展，汽车车主的原因大多是忙碌的，他们的时间宝贵， 通常全，很多车主洗车也亲。这是一个很多时间去洗车，来回有时如果你想排 队洗车，然后 1 个多小时，不到 10 分钟。除了汽车和赶往返燃料。但不洗车， 它会影响自己的形象和外表，和工作时的心情会造成影响。经常导致车子，车还 没洗，需要使用汽车，洗车，人，等等，在块的车，人们在等待。 2 节约用水 中国是世界上 12 个最贫水国之一，人均水资源占有率只有 215 立方米，仅 占世界四分之一的水资源人均占有量，仅排在世界 120 多个。根据数据统计，共 有 350 多个城市缺水，严重缺水的 110 多个城市，对社会经济的可持续发展造成 了严重的影响，2011 后，中国开始进入严重的缺水期。 今天，北京一年洗车的水在五北海储水能力或昆明湖，北京市发布了“北京 水资源保护法”，其中明确规定：如果清洗站一旦发现使用自来水，最高罚款 1000000 元；在上海，一年的洗车水 2.5 昆明湖。最近，很多人开始关注上海， 大的和小的清洗站，强烈要求大的水”，寻找新的高效节水洗涤方法；杭州洗车 水消耗量达百万吨，已引起政府高度重视，对即将到来的有关创新的政策；南昌 市一年洗车浪费水电 55 九条河流；浙江市政府规定，用水冲洗，如果不安装循 环系统将被罚款最高 2000000 元；2009 年 5 月 12 日，哈尔滨市政府已洗水的水 实施配额政策。石家庄开始整顿洗车行业，将大力控制水污染和浪费水开始，房 价一直在上涨；中山洗车行业创新将被罚款最高 1000000 元；广州水价格连续上 涨 3 倍。 3 减少环境污染 6 目前，许多城市的政府部门开始要求定期固定的洗车的地方开始，排水设施 的建设，但实际效果而言，还不能对污水横流的变化，往往是洗过车，但周边环 境脏乱。路边混乱的“洗车游击队带来的环境脏，乱，差，交通堵塞，路面破坏， 已经成为城市建设难以调和的矛盾，一方面是需求的增长，汽车清洗。另一方面 是造成环境污染和运动损伤。因此，寻找调和这可以迎合满足需求的有效途径， 不污染环境，又能增加城市的美观，而且成为当务之急。 4 的底成本，为下岗职工再就业 固定设备投资成本高，并且需要设置循环水设备，昂贵的水和审批手续的麻 烦，以及水资源利用管理的限制，以及安全和环境保护的控制下，传统洗车模式 一直以重大打击，改变周边环境和道路将彻底失去客户。 5 让洗车方便快捷 传统的洗车方式， 车主必须开车到洗车完成， 和洗车槽作为业主的日常行为， 几乎每个星期都去洗车。 经过雨水冲刷的越来越频繁， 车主洗车会浪费很多时间， 很多业主因此感到无聊。因此，我们呼唤一个新的洗车服务是主动式的，这样汽 车洗车更方便，快速，无需特殊的等待，只要洗车的需求，可以随时变现。 1.4 设计理念 移动洗车在国内发展到目前为止，名字可谓是五花八门：家里洗，创新型洗 车，无水洗车，微水洗车流程洗涤，等等，现在的市场告诉你一个真正的移动洗 车。 第一个无水洗车，微水洗车，名称是早期的移动汽车市场概念炒作是因为车 是浪费水，所以超过两名充满另人惊讶和好奇。今天，两洗车方法，只有在车展 清洁汽车也可以。但泥脏车在现实生活中是不好用的。 因为我们在工作中发展起来的一种新的洗衣机， 在一个新的洗衣机结构的设 计思想设计的主题是：确保创新型洗衣机功能的前提下，力求结构简单，可靠性 高的优点，运行稳定。所以，灯体结构的设计需要考虑的因素提高机床结构的 灵活性，结果是机械结构变得复杂，需要使用机械部件的重量增加，将不可避免 地增加，同时也增加了控制的复杂性。 创新型洗车机是一种机动性高的清洗设备，因此，它必须具备两大功能：清 洗和移动功能。 7 本文设计的小区内创新型洗车机采用四轮小车形状结构，结构简单；采用电 机带动清洗盘，设计两个雾化喷嘴，利用电机旋转带动清洗布旋转与水泵供水， 喷嘴雾化水柱，降低了操作难度；机身体积不足 1.5 立方米，并且可以配备电动 车，能大范围内自由移动。 1.5 本章小结 本章通过对国内外自助洗车行业的综合分析，以及自助洗车行业的前景进 行了概述，充分说明了发展自助洗车服务的良好前景以及广阔的市场空间，并提 出了新型洗车装置的设计理念。 8 第二章 总体方案的设计 2.1 具体方案的提出 本次设计的创新型洗车机主要有三个部分组成，分别为清洁装置、车身及供 压系统，本次设计也就主要围绕这三个组成部分展开。当然其他结构的设计也将 同步进行。 2.1.1 清洁装置 本次设计的清洁装置利用的是常用的电机驱动技术， 在洗车机清洗臂头部安 装电机，使其带动擦洗织物进行旋转，从而完成清洁任务。结构如图 2-1 所示 图 2-1 清洁装置结构图 清洁装置主要有动力输入和清洁头两个部分组成，工作原理为电机 14 工作 带动中间轴 13 转动，继而通过联轴销把动力传给工作轴，而工作轴通过螺钉与 9 擦洗盘 9 进行连接， 进而带动擦洗盘进行工作。 此次设计主要对中间轴和工作轴 进行设计。 2.1.2 车身的设计方案 在本次设计中，车身的设计主要包括：车架的设计和行走机构的设计： 在车架的设计中，通过对载荷进行分析，选取合适的材料。具体参考第三章 车架的设计 而对于行走机构的设计本次设计采用国内较为成熟的转向轮 （万向轮） 技术， 把洗车机底部安装上转向轮和从动轮，以保证其拥很强的可移动性。初步确定结 构如图 2- 2 所示： 图 2-2 移动装置结构图 该移动轮安装在机架的底部，由于万向轮为通用件，故在设计中主要对其进 行选型和对锁死机构的设计。 1）选型：由于轮体将要承受机器的所有负载，故在选择万向轮型号的时候 应主要考虑载荷，确定轮体的直径、轮宽、以及轮体的材料等参数。 2）锁死机构的设计：为机器的使用安全性和实用性考虑，需设计机器的锁 死机构。在此首选利用摩擦力进行制动的方法进行锁死。即当踩下刹车，刹 车片紧接着锁死并与轮体紧贴，通过摩擦进行锁死。 2.1.3 供压系统设计 通过对机器工作时谁呀的计算，我们可以对供压系统进行设计，主要就是 对水泵的分析以及水泵传动端的受力分析，详见第三章。 10 2.2 创新型设计 一个产品或者说一个行业的发展不断的创新， 本次设计在传统洗车机的基础 上增加了如下三点创新，目的是为了让新型洗车机的使用更加便利和方便。 2.2.1 橡胶管收卷装置 传统洗车机具不带收橡胶管装置， 橡胶管随地拖拉， 导致橡胶管损坏、 脏污。 创新型洗车机具自身配备橡胶管收卷装置，洗车时轻轻拉出橡胶管，洗车完毕， 只需摇动收管装置的手柄，即可将橡胶管整齐的卷收与收卷装置，保持了橡胶管 的整洁，延长了橡胶管的使用寿命。具体结构如图 2-3 所示： 图 2-3 橡胶管收卷装置结构图 工作原理为：在汽车清洗完毕后，或需要缩短橡胶管时，只需转动图中手柄 33，即可完成对橡胶管的收卷，大大提高了实用性和方便性。 2.2.2 自备电源 传统洗车机具不带驱动电源，洗车作业时，需要拖着长长的电线，必须在能 提供电源的地方才可使用机具，既不方便也不安全。创新型洗车机具采用蓄电池 为动力，彻底抛开了电源线烦恼，适用面更广；配备的长效蓄电池，充足电后可 洗小车40-50辆，更可加配外接手提式蓄电池箱（电池与机器分离充电）；使创 新型洗车机具具有超强的灵活性，手推车式，也可安装在汽车或三轮车上，做车 11 载式流动洗车。设计结构如图2- 4所示： 图2-4 自备电源结构图 如图2- 4，在机身的后面，配备有旭派铅酸蓄电池（dzm），可为机器的运 行提供长时间的供电，使用更加的方便、便捷。铅酸蓄电池参数如下表： 表2-1旭派铅酸蓄电池（dzm）电池参数表 型号 额定 电压 (v) 放电 倍率 (hr) 额定 容量 (ah) 电池外形尺寸（mm2mm） 参考重量 （kg0.5 ） 长 宽 高 6- dzm- 12 12 2 20 180 76 170 6.9 2.2.2 低功率，低噪音设计 传统洗车机具使用大功率电机，需要民用220v电源驱动，功耗大且洗车机 具未采用减震降噪的结构设计，噪声大。创新型洗车机具采用小功率12v蓄电池 动力机芯，并且机具结构上装有避震充气轮，减震胶垫，机器工作时的噪音低于 60分贝，便于在高档小区操作。 本次毕业设计的任务是设一款设创新型洗车机，由车体内的水泵提供水压。 用电机驱动装置，控制其擦洗运动。设计简单实用。该设创新型洗车机的设计是 这样实现的： 机器主要分为两部分，分别为：主体壳和清洗臂，清洗臂末端为擦洗部分， 用电机驱动装置，控制其擦洗运动。清洗臂第二段为刚体结构，长约为 0.5 至 1 12 米作为擦洗的把手，材质轻便，内设水管。清洗臂第三段为软体结构内有水管长 约 5 米，连接主体壳。 2.3 工作原理 本文设计的创新型洗车机采用四轮式小车形状结构，结构简单；采用电机方 式，带动清洗盘，利用旋转来完成擦洗动作，利用一个高压水泵提供水压，雾化 喷嘴把水雾化，对需清洗部位进行冲洗。 2.4 本章小结 本章概括性的对阐述了本次设计的设计理念以及大体的方案， 同时阐述了本 次设计中的创新性内容，并简单的说明了设备了工作原理。 13 第三章 洗车机结构的设计 3.1 洗车机的组成 本次设计的新型洗车机主要有三个部分组成，分别为清洁装置、车身及供压 系统。现分别对这三个设计过程做详细的说明。 3.2 洗车机清洁装置的设计计算 清洁装置的主要组成由驱动电机、中间轴、工作轴组成。 3.2.1 擦洗头驱动电机的选择 擦洗头使用了 1 个电机，这个电机带动工作轴，故只要选择一个电机。带动 工作轴运动的电机计算： 初选转速 w=60/s 由于没有任何减速机构，直接有电机带动 所以 n=90 转/分 选择 tyc50c 型电动机 如表 3-1tyc50c 型电动机技术数据所示： 表 3-1 1tyc50c 型电动机技术数据 型号 额定电 压 （v） 额定频 率（hz) 转速 （rp m) 输入 功率 (w) 输入 电流 (ma) 输入力 矩 （kgf.c m） 启动 电压 （v） 温 升 （k ） 噪 音 （d b） 绝缘 等级 认证 证书 tyc50 c ac110-1 20v 50/60 1-10 0 4 40 3 88 65 40 a ul tyc50 c ac220-2 40v 50/60 1-10 0 4 20 5 176 65 40 e 3c,v de ce,c b 14 表 3-2 tyc50a 型电动机技术数据 3.2.2 工作轴的设计计算 (1）选择轴的材料及热处理方法 选择轴的材料为优质碳素结构钢 45；热处理方法为正火。 工作轴的力矩 m惯 ，回转支撑处的摩擦力矩 m摩 。 工作轴是传递擦洗动力的部件，工作轴运动主要用来带动擦洗织物转动，它动作 灵活，转动惯性小。 当被工作轴处于旋转状态时，轴扭矩最大，采用估算法，织物重 0.1kg. 计算力矩： 工作轴为一个圆柱体，长为 78mm，直径 28mm，其重力估算 g=28x20x78x3.14x0.0000078x9.8=10.04n 摩擦力矩0.1mm= 摩 。 查取转动惯量公式有： 2222 11190 0.060.0342 22 9.8 n jmrn m sn m s n kg = ()() 22222 11 60 9.8 313 0.055.0125 12129.8 g jlrn m s g =+=+ = 工件 型号 tyc50a 规格 5016.5mm 产量 500,000pcs/个 商标 俊泰 结构形式 旋转磁极式（电枢固定） 运行方式 电动机 极数 单相 通风方式 封闭式 磁路结构 永磁式 尺寸 5016.5mm 15 代入： () 2 2.616 0.03425.012555 2 0.314 mn m=+= 惯 0.1mmmmm=+=+ 惯摩惯 55 61.11 0.9 mn m= (2）确定手臂的最小直径 查 1 370 p的扭转强度估算轴的最小直径的公式： 39.2239.27 85.553 69 . 5 )103126( 2 . 0 1055 . 9 3 3 1 1 0 33 6 = n p a n p d 再查表 15-3 1， 0 126 103a = 考虑键：因为销槽对轴的强度有削弱作用，开有一个销槽，所以轴的轴径要 相应增大%7%5 取 d=28mm 校核工作轴的强度 工作轴的受力分析： 工作轴上的圆周力： d t ft 2 =；径向力： cos tan tr ff =；轴向力：tan ta ff = 分别将: o o 54.13;20; 5 .72673 88.13;20;49.3189 1026.214 69.3412 2 3 2 3 = = = ft ft 代入以上 3 式，得 工作轴上的圆周力3189.49n；工作轴上的径向力 1195.80n；工作轴上的轴向力 788.14n 其中， 23tt ff 、方向均向外； 23rr ff 、方向都指向轴心； 3a f 向左， 2a f 向右。 16 (1)垂直平面支反力 轴向力 23,aa ff平移至轴心线形成的弯矩分别为： )(76.78 2 1000.90 14.1750 2 3 3 33 顺时针mn d fm aa = = )(43.84 2 1026.214 144.788 2 3 2 22 顺时针mn d fm aa = = n ffff avrrbv 42.779 )55.745(77.272080.1195 32 = = = (2)垂直平面弯矩 计算特殊截面的弯矩： mn lfm avv = = 11.45 105 .6055.745 3 33 mn mmm avv = = + 87.123 76.7811.45 313 mn lfm bvv = = = + 46.35 10* 5 . 45*42.779 3 12 mn mmm avv = = = + 89.119 43.8446.35 222 (3)水平平面弯矩 计算特殊截面的弯矩： mn lfm ahh = = = 67.381 10* 5 . 6059.6308 3 33 mn lfm bhh = = = 75.188 10* 5 . 45* 4 . 4148 3 12 17 (4)合成弯矩 mnmmm hv =+= 33.384 2 3 2 33 mnmmm hv =+= + 27.401 2 3 2 33 mnmmm hv =+= 61.223 2 2 2 22 mnmmm hv =+= + 050.192 2 2 2 22 (5)扭矩 mnt=69.341 (6)按弯扭合成校核工作轴的强度 1）确定工作轴的危险截面 根据工作轴的结构尺寸和弯矩图可知： 截面 3 受到的合力矩最大， 且大小为： mnmm= + 27.401 3 ,再考虑到装轴承的轴段 42 dd ,因此截面3为危险截面。 2）按弯矩组合强度校核工作轴危险截面强度 （轴的抗弯截面系数 d tdbtd w 2 )( 32 23 = ） 取6 . 0=，则： 22 () ca mt w + =mpa78.40 63.11050 )1069.3416 . 0()1027.401( 2323 = + 查表 15-1 得 1 =60mpa,因此 1 ca,故安全。 根据 机械设计 表 15-1 查得 45 钢(调质)， 其 1 55mpa= ， 则 1ca ， 所以工作轴是安全的。 3.2.3 中间轴的设计计算 根据结构需要、初步确定轴的形式如图 3- 1 所示 18 图 3-1 中间轴结构图 a.求中间轴上的功率 p 3，转速3 n ，转矩 3 t p3=2.83kw 3 n =84.38r/min 3 t =326.98nm b.确定轴的最小直径 先按 1 370 p初步来估算轴最小直径,做调质处理,选用轴段材料为 45 号钢,根据 1 370 p取112= o a37.5 n p ad o 3 3 3 min =12mm c.通过轴向定位的特定要求来确定轴各段的长度、直径。 1 所以根据轴套环的直径，为 27mm 的直径，选择，组合，和右部分-承担制 成的必要性联轴器压力树以及满足晶体的需要的轴的轴向位置向左-定位为 了确保块，以便在长度-23 的原始尺寸的复苏现在需要稍短 14 毫米 2 初始选择滚动轴承。除了作为一个轴承的径向和轴向力的选择是角接触球轴 承。谈到工作需要 27 秒，从精密轴承间隙组初始目录中选择基于 0 级的标准单 列角接触球轴承 7209ac 类型。 19 表 3-3 精密轴承间隙表 d d b 2 d 2 d 轴承代号 27 50 19 35 39 7209ac 45 85 19 60.5 70.2 7209b 45 100 25 66.0 80.0 7309b 50 80 16 59.2 70.9 7010c 50 80 16 59.2 70.9 7010ac 50 90 20 62.4 77.7 7210c 3.3 车身设计 此次设计设备的车身包括：车架以及行走机构两个部分组成，现分别对其进 行设计。 3.3.1 整体尺寸的确定 基本参数来源于洗车机的工作场合。应用场合对洗车机提出了要求，限制 了它的使用范围。根据统计和比较，该洗车机的主要尺寸参数如下： 最高高度设计为122.7cm； 总长度为:138.8cm； 最下部宽度：55.9cm； 图 3-2 整体车身尺寸结构图 3.3.2 车架材料的选择 机架的常用材料为白口铸铁，灰口铸铁以及球墨铸铁。因白口铸铁的机械性 20 能略低，应用较少。球墨铸铁各方面性能都很出色，但其成本较高，常用在冲击 载荷相对较高的场合。因此，采用灰口铸铁较为适合。由于车架多处采用焊接， 则应采用焊接性能比较好的 ht200。 3.3.3 洗车行走机构的设计 为了达到移动性好，移动轻便等目的。洗车机必须拥有能转移到工作人员所 需要的任何位置的能力。在设计洗车机的时候就应该考虑到这一要求。因此，洗 车机设计了相应的机架行走机构，具体见图 3-3 图 3-3 洗车机行走机构图 如图可知：主动轮（万向轮）置于机器的后方，前方为从动轮，都是通过轮 架与机架相连接，根据载荷选取直径为 90mm,宽 48mm 的 spcc 轮体。具体结构如 图所示： 21 图 3-4 主动轮结构图 图 3-5 从动轮结构图 3.3.4 车架车轮锁死机构的设计 洗车机的行走机构赋予了它转移重载的能力， 如何让其能在任意点停止就显 得尤为重要了。因此，在设计行走机构的同时，对其车轮进行刹停的机构的设计 就随之而生了。 其工作原理简单，和大多数刹车系统一样，利用摩擦力对车轮进行制动。当 刹车片松开时，车轮获得一定的空间，此时，工作人员可随意推动拆装翻转台到 任何地方。具体见图 3-6。 22 图 3-6 刹车松开时 当刹车片锁死时，车轮被摩擦片牢牢贴死。具体见图 3-7。 图 3-7 刹车锁紧时 3.4 供压系统的设计 本设计的供压系统主要是由主要是由水泵来提供压力的， 故在此对水泵进行 设计选型及其对其压力进行分析。 23 3.4.1 水泵的分析设计 经典力学理论计算相结合的运动参数和结构参数， 然后计算负荷的方向和各 部分的尺寸的重要部件但由于泵和条件结构相对复杂， 所以在和泵的力学模型的 建立分析泵的整体力的简化的结构部分，简化为每个杆单元和梁单元部分，着重 考虑零件质量力和摩擦力。从整个机构的受力分析，对好的零件的力学模型的建 立，然后其构件之间的运动关系进行了分析。最后，理论计算公式介绍。 3.4.2 泵的压力 泵的出口压力和入口压力，出口压力可以反映泵的工作能力，泵头与泵出口 压力是可以相互转化的压力，出口压力；泵入口压力通过液体制成的泵压力，进 气压力低的压力。当泵压进口低泵压出口高压时可以实现泵的吸入、排出过程， 最终达到预期的效果。 1.泵的吸入压力及排出压力 吸入压力pl： 1sts pph= (31) 式中： 一介质的密度，kgm3， 1 p 一气缸中的压力，mpa： s h 一气缸中心线至吸入法兰中心线距离，m； st p 一泵吸入法线处吸入压力表绝对压力，mpa。 本设计中取pl=ompa 泵的排出压力 2 p ： 2dtd pph= (32) 其中： dt p 一排出法线处压力表绝对压力，mpa； d h 一气缸中心线至排出法线中心线距离，in 本设计中取 2 p =345mpa 2.泵的全压力 ()()()() rddssdsds pphphpphh=+=+ (33) 24 其中： d p 一排出法兰处表压，mpa； s p 一吸入法兰处表压，mpa。 3.泵有效压力值大小 泵有效压力值大小，即是泵扬程 s h 是单位质量的工作液由吸入口至排出口 所对应能量的增加，根据伯努利公式： 22 22 ()() 22 ()() () 2 ddss sds dsds ds pupu hhh gg ppuu hh g =+ =+ (34) 为应对此类压力设计如图3-8水泵管接头： 图3-8 水泵管接头 3.4.3 泵传动端的作用力 1.介质压力 泵缸压力p可简化，表达式为： 25 100 200 ) )2 ) p p p (+ (+ (+ = (35) 如果不考虑泵阀的滞后，则可进一步简化为： 10 2 2 p p p = (36) 2.摩擦力 (1)活塞与背压套筒之间的摩擦力( f f ) 活塞在运动时的摩擦力为： 1 2 f f ffpdb ffpdb = = 活塞吸液时 活塞排液时 (2)十字头和导板间的摩擦力： 222xy ff f= (38) 3.4.4 输入力矩和轴承座反力 另外，如果在电动机的反作用力控制的泵作用的转矩，并在功率方向输入经 由皮带传送，驱动侧也是带的张力。根据设计计算，确定轴承座的结构如图3-9 所示： 图3-9 轴承座结构图 26 3.5 本章小结 本章根据总体方案的设计具体阐述了新型洗车设备每个部分的详细设计过 程，对实际生产具有重要的指导作用。 27 第四章 洗车机的使用说明 4.1 使用水源 1.仔细检查每个兼顾件。 2.将两个管子的接头锁紧以防止泄漏。 4.2 泵的润滑 1.在初次使用 10 小时后更换机油，第二次 50 小时，然后每隔 70 小时更换一次。 2.旋开泄油螺丝，将机油排出。 3.锁紧泄油螺丝，打开加油盖注入 30#-40#清洗机油。 4.将油位保持在探油盖的 2/3 处。 5.在操作过程中每小时要往黄油杯中注入黄油，然后拧上黄油杯盖后两三圈。 4.3 简单的洗车机故障排除 a:吸不上水及压力不稳： 1.检查真空软管堵塞或泄漏; 2.水的开关以除去过量的空气; 3.入口室和出口室，止回阀堵塞或消除损坏。 b:压力不足： 检查气压是否设置正确。 检查是否有泄漏和损坏喷嘴和连接器 28 结结 论论 5.1 工作总结 参照大量文献资料进行研究和分析，并在汽车美容洗车服务店和 4s 店进行 实地考察，在机械设计结构的解读的基础之下，结合作业环境等相关因素，开发 出一套便捷可携带式移动创新型洗车机具。 创新型洗车机结合机械与播种机械的优点进行开发，针对南方机械农业化， 结合人机工程学，使得农机操作更加合理舒适，并利用 cad 制图软件对洗车机 虚拟建模，针对其主要部件机架进行有限元分析。 5.2 本文创新 一个产品或者说一个行业的发展不断的创新， 本次设计在传统洗车机的基础 上增加了如下三点创新，目