落叶清扫机设计【小型清扫机的总体设计】【含CAD图纸、说明书】
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小型清扫机的总体设计
含CAD图纸、说明书
落叶清扫机设计【小型清扫机的总体设计】
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黑龙江工程学院本科生毕业设计附录A 清障车的发展道路清障车最早应用于公路交通非常发达的国家，美国早在20世纪50年代即生产出世界第一辆道路清障车。当时这种特种车结构比较简单，由发动机驱动，通过机械传动，带动卷扬机构，并用拉杆支撑，将故障车一端吊起拖离现场，而且往往采用自制底盘，功能也较单一，这是道路清障车发展的第一阶段。道路清障车发展的第二阶段，是以液压传动与控制技术的引入为标志的。20世经70年代，第一批全液压系统的道路清障车并涌现出一批著名的道路清障车生产企业，如美国的C E N T U R Y、LLENGER、JERR-DAN、WRECKER，奥地利的EMPL，日本的TOKYU，加拿大的NRC等。此阶段内，道路清障车技术和生产得到很大发展。首先是系列品种及规格增多，结构型式多样化；其次是所用的专用底盘、二类底盘多样化，最大型号的道路清障车为4桥；第三是结构多样、功能齐全，具有托举、起吊、拖拽、牵引、背拖、破拆、清洁、维修等功能；第四是工作能力更大，拖举能力最大可达25t，拖牵能力可达48t，起吊能力可达40t；第五是操作方式更先进，工作环境更优越舒适。近几年我国公路交通事业发展非常迅速：一是投资大，国家每年投资两三千亿元用于公路建设，已成为拉动经济增长的先导行业；二是公路多，2002年公路通车总里程已达175.8万公里，高速公路通车里程已跃居世界第二位；三是汽车多，2002年汽车产销总量已跃居世界第五位。客流量及物流量，道路清障车也要同步快速发展，而且今后我国公路交通仍将保持高速发展势头，到2010年全国公路总里程将达到210万230万公里。那么，道路清障车的需求量也应保持与之相适应的增长比例，并且绝不只是数量上的增长，而是在质量和技术上的不断提高。只有这样才能适应公路交通事业的发展，而且市场竞争的焦点首先集中在技术的层次与创新上。我国道路清障车虽起步较晚，但发展迅速，国内已有近二十家生产道路清障车的厂家,其中形成生产规模的主要厂家有广东粤海汽车有限公司、长沙中联重工科技发展股份有限公司、沈阳北方交通工程公司、江苏扬州盛达特种车有限公司等。我国道路清障车行业走了一条引进技术与自主开发相结合的道路，紧跟世界道路清障车发展方向，技术基本与世界同步，只是在产品的可靠性和耐用性方面与世界先进水平有一定差距。无论是研发、生产技术还是生产能力，我国企业都能满足国内市场需求。主要特点表现在以下几个方面：(1)起点高。国内道路清障车主要生产厂家在产品开发时，以国际著名品牌的近代产品为基型，剖析、吸纳国际上经济发达国家的道路清障车新类型、新结构、新工艺、新技术和新材料，全面提升了道路清障车技术的起点和水平；(2)配置新。现在多数厂家采用了国际最新技术成果，特别是在液压、电气、传感、气动及数控等元器件的应用方面，直接引入了这些领域的最新技术；(3)多元化。各生产厂家为满足市场的需求，各种类型的道路清障车不断涌现，使品种多元化成为道路清障车技术的一个明显特点。(4)大型工程机械生产企业介入清障车领域：国内诸如中联重科、三一集团等世界级的工程机械大型生产企业凭借其强大的制造实力、研发实力以及优质的售后服务参与到提高清障车技术水平的竞争中来，将大幅度缩短我国与世界清障车设计、制造水平的差距，尽快实现技术水平与世界同步。道路清障车今后的发展将有如下趋势：(1)重型化趋势。目前国内最大吨位的道路清障车为48t，产品投入市场后很受欢迎。随着我国经济发展越来越快，高等级道路越来越长，重型运输车辆越来越多，我国对重型清障车的需求越来越大。我国自己开发的60t道路清障车也即将面市，开发80t的道路清障车工作已经开始筹划，道路清障车的重型化趋势也使得重型道路清障车占有的市场比例越来越大。(2)开发专用底盘。目前国内道路清障车所用的底盘，绝大多数采用的是普通载重车用二类底盘，它的受力方式、结构布局、车体改造等都不能很好地满足道路清障车的需要。道路清障车底盘专用化是国内道路清障车行业发展的必然趋势。(3)应用新技术。利用数控技术、遥控技术来提高道路清障车的自动化程度；利用高强、轻质新材料，提高道路清障车各结构件、受力件的强度，减轻道路清障车的自质量；利用液压、电气、气动方面的技术创新和最新成果来提高道路清障车的功能；利用表面处理及涂装新技术，防腐防锈，美化外观。(4)多重安全保障。利用传感技术来自动限制道路清障车的超重、超距等违章操作，确保车辆安全。(5)流水线生产。在产品制造过程中开始大量使用专用设备，有条件实现道路清障车的流水线生产，提高产量，降低成本。道路清障车是一个刚刚起步的朝阳产业，只要路在延长，车在增加，就需要越来越多的道路清障车来保障路的畅通。功能大致相同、吨位相同、质量差不多的道路清障车，国外产品的价格是国内产品的4倍。这说明我国的道路清障车走向世界市场具有很大的竞争优势，成为世界的道路清障车生产大国已经不是遥远的梦想当前，随着国民经济的健康发展，国内需求的持续扩大，我国专用汽车市场也将取得飞速的发展。今后几年发展的重点主要集中在城市建设、服务和高等级公路运输方面。具体到车型上体现在下列方面： 1、自卸汽车 随着近几年来国家实施扩大内需的方针，积极投资基础设施建设和兴建大型工程，以及2008年的北京奥运会和2010上海世博会，都对相应的自卸汽车需求量有大量的增长，而且大、重吨位的自卸车是发展的方向，所占的比例也将进一步增大。 2、牵引汽车 随着我国高速公路、高等级公路的高速增长，高速公路、高等级公路拓展带来的对提高运输效率的需要，这将为我国公路今后的主导车型大容积的厢式半挂车将大大增加，相应的半挂牵引车的需求量也将大量增加，并且大功率、高速公路长距离运输的牵引车是市场需求的热点。 3、罐式汽车 罐式汽车包括常见的油罐车、散装水泥车、混凝土搅拌运输车，以及使用量相对较少的液化气高压罐车、化工液罐车、吸污液罐车等。随着西部地区油气资源的开发必然会带动石化炼油业的发展，因此大型油罐车的需求也会增大。大吨位的半挂式油罐车增长比率还将加快。 4、散装水泥车及混凝土搅拌机 近几年来，随着房地产热的兴起和公共基础设施建设的开发等原因导致了对散装水泥车及混凝土搅拌车的大量需求。 5、市政用车 市政用车包括大型公交车、路面清扫车、可换车厢式的垃圾压缩车、吸粪车、下水道疏通车、各种邮政车，洒水车及清洗高层建筑物的高空作业车等。随着国家确立加快城市化进程，为适应城市建设需要的各类建筑工程专用车需求量将会很大，而且品种会十分丰富。城市化进程不仅会拉动经济发展，同时对各种专门的需要会增多起来，拉动专用车行业的发展。 6、高速公路维护车辆 我国高速公路的飞速发展，以“五纵七横”为主骨架的公路网的完成，我国高速公路通车总里程将达3.5万公里。随着西部大开发的不断推进和西部地区高速公路里程的不断增加，大型高速公路清障车、路面养护车、路面清扫车、救援拖车、带大型起重机的救援车等有大的市场。 7、消防车 专业化、特种消防车的数量愈来愈多，但从在用车辆的实际情况看，目前我国消防车在数量和质量上还存在很大的欠缺，尤其是车型结构不合理、特种消防车比例过低，水罐车占总量的69.2%，而特种消防车(除水罐、干粉、泡沫以外的车辆)仅占10%。今后专业化的特种消防车将成为需求的重点。 8、医疗专用车 医疗专用车包括救护车、医疗急救车、采血车、防疫车、化验车等。由于2003年初全国“非典”疫情的影响和当前流行于东南亚国家的禽流感病毒，将大大刺激国内医疗专用车的需求。 9、机场专用车 当前，国家把机场建设确立为西部大开发的重点，随着机场的建成，机场大量需要舷梯车、行李运送车、食品供应车，飞机大型的加油车、飞机牵引车、救援车、消防车等。除机场专用的大功率消防车国内尚无生产以外，其他都已有企业生产，但其中的大吨位的飞机加油车，在性能结构和技术保证上，还不能完全过关，急待尽快提高水平。 10、油田专用车 油田专用车，是在通用型的重吨位货车底盘上加装各种钻井、修井等作业的专用装备而成。随着西部石油资源的开发，西部地区的非沙漠油田用车辆的需求大型固井车、钻井车、生活车、修井车等车型。 11、集装箱车 随着国民经济的高速发展，现代物流的加快以及用于肉类，速冻食品、冷饮、乳制品及鲜果类商品的总产量和运输量的增加，集装箱运输将是我国汽车运输发展的一个重要方向，国家每年对集装箱车的需求量将大大增加。我国清障车工业起步于上世纪八十年代末，在近二十年里，国内清障车行业经历了引进整车、吸收仿制到自主研发清障车的过程。随着我国城市交通和高速公路的快速发展，国内清障车的产品设计技术、制造工艺也进行了突破性发展，形成了清障车多功能化、智能化、人性化的产品技术特点；专用机构运用新型材料、产品模块化设计、专用设备的应用的制造工艺技术特点。 2002年我国公路通车里程已达175.8万公里，其中高速公路达2.5万公里，跃居世界第二。随着京沈、京沪、西南出海通道等高速公路的开通，我国以五纵七横国道主干线为重点的国家公路主骨架已初步建成。这为清障车的突飞发展孕育了广阔市场，作为“让大地的脉络更畅通”的使者清障车，要使其更能发挥安全快捷、强而有力的道路清障优势，那么清障车底盘专用化、重型化、智能化、作业附件实用性是清障车技术发展的必然趋势。To clear up obstacles in the development of carVehicles used to clear up obstacles in the path of road traffic is the first developed country, the United States as early as the 50s in the 20th century that produced the worlds first clear up obstacles in the path of a car. At that time, relatively simple structure such vehicles, driven by the engine through mechanical transmission, drive winch body, and the support rod, one end of the fault car lifting off the scene, often using home-made chassis than a single function, which is the road clearance impaired the first stage of vehicle development Vehicles to clear up obstacles in the path of the second phase of development is based on hydraulic transmission and control technology, marked by the introduction of the. 20 world by 70 years, the first all-hydraulic system to clear up obstacles in the path of vehicles and the emergence of a group of cars to clear up obstacles in the path of a well-known manufacturers, such as the United States, CENTURY, LLENGER, JERR-DAN, WRECKER, Austria EMPL, Japan The TOKYU, such as Canadas NRC. This stage, the road to clear up obstacles in vehicle technology and production has been great development. First of all, a series of varieties and specifications of more diversified structure; followed by the exclusive use of the chassis, chassis second-class diversification, to clear up obstacles in the path of the largest car models 4 bridge; the third is the structure of diverse functions, with lifts, lifting,towing,traction,backdragging,cleaning, maintenance, etc.; and the fourth is the ability to work even greater ability to drag up to give 25t, capacity 48t, lifting capacity of 40t; V is a more advanced mode of operation, superior and comfortable working environment. In recent years, the development of Chinas road traffic very quickly: First, large investment and an annual 300 billion yuan investment for highway construction, to promote economic growth has become the industry leader; Second Highway in 2002, has total length of highways open to traffic 1.758 million kilometers of highway traffic mileage has leapt to second in the world; more than three motor vehicles, motor vehicle production and sales volume in 2002 has been ranked fifth in the world. Such a large road network and traffic flow, traffic flow and Physical Properties of road vehicles to clear up obstacles to the rapid development of synchronization, and road traffic in China will maintain a momentum of rapid development in 2010 will reach National 2100000 230 10,000 kilometers. In that case, the demand for cars to clear up obstacles in the road should also adapt to maintain the growth rate, and not just a quantitative growth, but in terms of quality and continuous improvement in technology. The only way to adapt to the development of road traffic, but the focus of competition in the market will first concentrate on the level of technology and innovation. Although the road to clear up obstacles in my car late start, but the rapid development of domestic production of nearly 20 car manufacturers to clear up obstacles in the road, which formed the production scale are the main manufacturers in Guangdong Guangdong Automobile Co., Ltd., Changsha Zoomlion Heavy Industry Technology Development in Co., Ltd., Shenyang North Traffic Engineering, Jiangsu Yangzhou Shengda Special Purpose Vehicle Co., Ltd. 80 during the late 20th century, China began to clear up obstacles in the production of road cars. Chinas car industry to clear up obstacles in the road take a self-developed technology with the introduction of a combination of roads, closely follow the development of the worlds roads to clear up obstacles in the direction of vehicles, technical basic with the world, but in product reliability and durability with the advanced world level a certain gap. Both the research and development, production technology and production capacity, Chinese enterprises can meet domestic market demand. The main features of performance in the following areas (1) the starting point of the high. The main roads to clear up obstacles in the domestic car manufacturers in product development to world-renowned modern brand-based products, analysis of the economy to absorb the international community to clear up obstacles in the path of developed countries, new types of vehicles, the new structure, new processes, new technologies and new materials, to enhance the cars to clear up obstacles in the way the starting point and level of technology; (2) the new configuration. Most manufacturers are now using the latest technological achievements, especially in the hydraulic, electrical, sensors, pneumatic and CNC components such as applications, direct introduction of the latest technology in these areas; (3) diversification. Manufacturers to meet the needs of the market, to clear up obstacles in the road cars of all types continue to emerge, so that species diversity as a vehicle to clear up obstacles in the path of an obvious feature of technology. (4) large-scale construction machinery manufacturing enterprises vehicles involved in the field of obstacles: internal, such as Zoomlion, Trinity Group Construction Machinery world-class large-scale manufacturing enterprises, with its powerful manufacturing capabilities, R & D strength, as well as to participate in quality after-sales service to improve to clear up obstacles in the level of vehicle technology competition, the will to significantly reduce the obstacles in our country with the worlds car design and manufacturing levels, skill levels as quickly as possible with the world.Vehicles to clear up obstacles in the path of future development will have the following trends:(1) heavy trend. At present, the largest tonnage of cars to clear up obstacles in the path of 48t, after the product into the market very popular. Chinas economic development as more and more rapidly, more and more high-grade the road a long, heavy transport vehicles, more and more obstacles in our country on the heavy demand for cars is growing. 60t developed our own road cars will also be available to clear up obstacles in the development of vehicles to clear up obstacles in the path of 80t work has already begun planning to clear up obstacles in the path of the trend of heavy vehicles also makes heavy-duty trucks to clear up obstacles in the road occupies an increasingly large share of the market. (2) the development of a dedicated chassis. At present, vehicles used to clear up obstacles in the path of the chassis used in the vast majority of ordinary truck chassis used in the second category, which means force, structural layout, and so the body can not be modified to meet the needs of cars to clear up obstacles in the road. To clear up obstacles in the path of vehicle chassis is dedicated to clear up obstacles in the road cars of the inevitable trend of development of the industry. (3) application of new technologies. The use of digital technology, remote control technology to improve the roads to clear up obstacles in the automated car; the use of high-strength, lightweight new materials, to enhance road cars of the structural obstacles, the strength of the force incident to reduce the obstacles the road since the quality of vehicles; use hydraulic, electrical, pneumatic aspects of the latest achievements in technological innovation and to improve the function of vehicle to clear up obstacles in the road; the use of surface treatment and coating of new technologies, anti-corrosion rust-proof and beautifying the appearance. (4) multiple security. The use of sensor technology to automatically limit the overweight trucks to clear up obstacles in the road, ultra-distance and other illegal operations, ensure the safety of vehicles. (5) production lines. Product manufacturing process in the beginning of large-scale use of special equipment, road obstacles to achieve the assembly line production of vehicles, increase production and reduce costs. To clear up obstacles in the road car is a sunrise industry has just started, so long as the extension of the road in cars is increasing, we need to clear up obstacles in the path of more and more vehicles to ensure smooth flow of road. Function more or less the same, the same tonnage, quality is almost up obstacles in the path of cars, the price of foreign products is the product of 4 times. This shows up obstacles in the path of Chinas car market to the worlds great competitive advantages, to clear up obstacles in the path of the worlds largest producer of cars is no longer a distant dream at present, with the healthy development of the national economy, the continued expansion of domestic demand, Chinas special automobile market will also be made rapid development. The focus of the development of the next few years mainly concentrated in the urban construction, services and highway transportation. Specific to the model embodied in the following areas: 1, Dump Truck With the country in recent years to expand domestic demand, a positive investment in infrastructure construction and the construction of large-scale projects, as well as the 2008 Beijing Olympics and 2010 Shanghai World Expo, the dump of a large number of car demand growth, and large, heavy dump truck tonnage is the development direction of the proportion will further increase. 2, traction motor vehicle As Chinas highways, the rapid growth of high-grade highways, highway, highway expansion brought about by the need to improve transport efficiency, which will lead the future of Chinas road model of large capacity will greatly increase the van semi-trailer , the corresponding demand for tractor semi-trailer will also be greatly increased, and high-pow direction. The co er,8目 录摘要IAbstractII1绪论11.1落叶清扫机设计的目的和意义11.2本课题应解决的主要问题及技术要求11.3国内清扫机的发展概况21.4国外落叶清扫机的研究现状42总体方案选择53落叶清扫机运动机构的设计103.1连杆机构的设计103.2落叶清扫车挤压机构运动分析与设计计算113.3齿轮与轮轴的设计144落叶清扫机带传动的设计计算254.1平带传动机构的设计及计算254.2V带传动机构的设计及计算284.3带传动的张紧装置315总结32参考文献33致 谢34落叶清扫机设计摘要目前，城市街道、公园、道路落叶清扫大多用手工清扫，效率低、劳动强度大，且不利于落叶的二次利用。本设计力求在落叶清扫过程中实现机械化，采用气吸方式收集落叶以利于路旁、树丛下落叶收集。收集后的落叶，采用加热软化和机械强力挤压的方法，把松散的落叶加工成固体块状以利于运输储存及二次利用。本设计采用带孔的旋转落叶机构解决了落叶粘附落叶网的问题，采用机械及液压的方式，提高了挤压的压力与作业效率。本设计对各个机构进行了精确的运动分析与计算，解决了机构运动的配合与定时问题。本设计基本上实现了落叶收集的自动化，在城市环卫应用上可能将有广阔的应用前景。关键词：落叶清除；加热软化；强力挤压；气吸方式；The Design Of Shatter SweeperAbstractNowadays, the cleaning of the shatter in the street and park is usually done by labors. The workload is large .It will cost a lot of time and the leaf collected will not be used at the second time. The design is pursuit to improve the process did by machine. It will use the gas to collect the shatter which hides under the trees and the roadsides .After that, the leaves collected will be heated to be soft and be extruded by the machine. At the end, the shatter will be machined to solid so that it will be used and transported more conveniently. In fact, the machine usually works with many problems because the shatter perhaps adheres to the net .In order to solve this problem, we design the rotating institution to improve the pressure and efficiency. During the designing, we did a lot of analysis and calculation, making the machine work by cooperation and it can be timing. We have reason to believe, under our effort, the machine we designed will have fantastic performance.Keyword: deciduous cleared ; heating softening;powerful extrusion ; gas suction mode;机电工程学院本科毕业设计（论文）1绪论1.1落叶清扫机设计的目的和意义本次设计的课题是落叶清扫机。落叶清扫机作为城市的环卫设备之一,是一种集路面清扫落叶、落叶输送为一体的新型高效清扫设备。可广泛应用于学校、公园、街道等地落叶清扫。落叶的清扫工作既可以保证道路的美观,维护了环境的卫生,又维持了路面的良好工作状况,延长了路面的使用寿命。然而，一般的落叶清扫机并不能同时对树底下、马路旁边等不易清扫的地方进行清扫，因此设计一种新式综合型的清扫机迫在眉睫。众所周知大量落叶不仅影响了城市环境，还给交通带来不便。现在一般都采用手工清扫落叶，这样做不但增加了清洁工人的劳动强度而且由于落叶收集后占用空间大给运输也带来不便。落叶收集后通常采用焚烧或者填埋的方法来处理，这样做不但污染了环境还浪费了资源。落叶是有机质，我们可以收集用于造纸，生产有机肥和饲料等。此次设计所研究的落叶清扫机采用风机作为吸附装置可对路旁，树底下等目前清扫机无法清扫的地方进行清扫，并压缩落叶容积成块状，是一部综合型的清扫机，具有很高的商业价值与推广价值。1.2本课题应解决的主要问题及技术要求落叶由于质量轻而易受风机吸力影响粘附在落叶过滤网上，从而使风机吸力作用减弱，由于占用空间大需要较大存储装置，为节约空间需压缩成块存放，由于部件较多分布复杂故需合理布局，合理确定各个部件之间的连接关系。一、设计过程中需要解决的主要问题为：(1)落叶粘附过滤网问题(2)风机的合理选择(3)加压装置的设计(4)各个部件之间的合理布局二、设计过程中的技术要求：（1）确定风机的类型与合理设计风机； 风机作为吸附装置的动力，需合理选择风机的型号、叶轮直径、叶片数、风机流量、风机全压等。（2）解决落叶粘附过滤网问题； 合理设计落叶粘附过滤网方案，拨叉结构的设计、带轮的设计、拨叉外箱体的设计等。（3）加压机构的确立；加压机构方案的确立，加压机构加压顺序的方案确立，加压机构各个零件如轴、推杆、转杆的设计。（4）各个部件在机架上的合理布局。1.3国内清扫机的发展概况一、 我国清扫机的发展和不足我国清扫机的发展历史与发达国家的发展过程基本类似，也是从纯扫式清扫机车的研究开始，然后逐步向吸扫式清扫机车发展。早在20世纪60年代，我国就已经研制出纯扫式清扫机车，从此揭开了我国研发清扫机车的序幕。由于受当时我国的体制和当时城市环卫部门的经济状况影响，只有上海、北京、南京、深圳等少数大城市使用数量很少的清扫车，但是这种型式的清扫车给我国清扫车的发展史增添了浓浓的一笔。四川沪州机器厂制造出我国第一台吸扫式清扫机，填补了我国在吸扫式清扫车市场上的空白，清扫效率从我国研制的纯扫式清扫车的80%提高到90%以上，它更以纯扫式清扫车无可比拼的优势迅速进入我国的大中城市如北京、上海、南京、深圳等。20世纪末期，市场需求的迅速膨胀促使各种类型和各种规格的清扫车不断涌现。清扫车的使用也从大中城市逐渐扩展到小城市，而且不少企事业单位与部分居民小区也开始采用清扫车进行路面清扫。2000年以后，国内清扫车市场继续呈现蓬勃发展的局势。近几年来国内各个清扫车企业己经逐渐开始意识到产品自主研发的重要性，正逐步开始加大对科研工作的投资力度，其中有不少企业取得较为先进的研究成果。但到目前为止，国内针对清扫车工作装置匹配性能的研究至今仍然不多，已经取得的一些科技成果。谢立扬在文献1中根据吸扫式和纯扫式清扫车两种车型不同清扫机理，结合自己在实践和试验两方面的经验说明了清扫速度对清扫率的影响关系，得出了如下结论:无论是哪种形式的清扫车，当清扫速度增加时，清扫效率总的来说呈下降趋势，对一些容重较小但形状较大的物体，在一定清扫速度范围内，清扫速度与清扫率无关1。龚佰勋在文献2中阐述：通过多年的实践经验，提出了提高清扫车使用效能的各种方案，主要观点包括在清扫一般的市政道路时，清扫车车速一般应控制在1.5m/s左右；保洁行驶速度则可高达5m/s，这样最有利于垃圾的吸扫；风机风道应采用圆形截面，这样可以有效减小风阻等2。虽然我国在清扫机车研究方面取得部分令世界瞩目的成就，但是我国的清扫机车同发达国家相比还存在着不少差距。我国自主研究设计的的清扫车虽然在清扫能力、清扫效率以及除尘效果等清扫作业方面的性能与发达国家的水平相差不太大，然而却在噪声控制、可靠性、舒适性等方面仍存在较大差距。目前我国清扫车设计还停留在理论分析加经验总结的基础层面上，缺乏对清扫机车专用元件工作性能的系统分析，缺少对部分专用零部件的研究，缺乏具有明确目标的设计理论的指导。可以说，到目前为止我国对清扫车的研究能力还相对来说比较差，对清扫车工作参数的相关的性能匹配研究也存在很多不足之处，对清扫车综合工作性能的优化指导作用还很有限，与此同时，对清扫车的研究还缺乏必要的研究条件。由于国内清扫车生产企业的生产规模都比较小，而且扫路机产品批量也较小，所以采用的生产设备和生产手段都较为落后，加工的零部件难以保证有稳定的质量要求。此外，我国通用零部件制造水平较低，也影响了扫路机车的质量。二、我国清扫机的研究方向要提高我国清扫机车的整体水平，必须首先确定它的研究方向，从清扫机车的基础研究着手，并根据我国清扫机车市场的需求，逐步研究开发出性能先进、可靠性高、符合我国基本国情的清扫车。随着社会的发展进步，道路落叶的清扫工作不再满足于单纯意义上的清扫,将从功能、环保、经济等多方面提出更多更高的要求,市场呼唤能满足各种需求的清扫机车。 已知的清扫车类型有： (1)全天候清扫车。目前的这种清扫机车需要通过喷水压尘来除尘，在我国的一些干旱地区和我国的北方冬季无法使用此类清扫车，要解决这一问题，必须要开发能在干旱环境和冬季使用的清扫车或称为全天候扫路车，如果该车能够成功研发不但解决了上述难题，同时可节约用水，降低使用成本3。(2)中小型全液压清扫机车。未来市场的主要清扫车，为适应国内市场发展的需求，对中小型全液压扫路车的研究工作已刻不容缓。目前，我国中小型全液压扫路车不但存在与汽车底盘改装的扫路车同样的缺陷，而且还存在舒适性差、噪声大、空车质量大、外形不够美观等诸多缺点。因此，要彻底摆脱我国全液压扫路车的落后状况，必须从现在开始就对其进行详细的研究3。(3)多功能型清扫机车。目前的国产清扫机车基本上来说都是单纯意义上的清扫即只能扫路不能它用。然而从全国许多环卫局的信息来看，对清扫车功能的需求应不仅仅只停留在单方面应同时实现多方面的功能像铲雪、除草等。因此，清扫车多功能是一个发展方向3。(4)环保型扫路车和单发动机全液压驱动清扫机车。目前的扫路车尾气污染和噪音污染相对来说对环境造成的危害都比较大。随着国家环保部门对环境的要求越来越高,人们环保意识的普遍增强 ,现有扫路车就将很难适应社会发展的需要，因此开发环保型清扫机车势在必行，单发动机全液压驱动清扫机车发展前景的也必将一片美好3。1.4国外落叶清扫机的研究现状国外一些发达国家从20世纪40年代就开始大量生产清扫机车，像美国ELGIN、德国FAUN-KUKA、日本KATO、英国JOHNSTON等公司，这些公司目前不管在销量的规模、还是在技术应用的档次上都走在了世界的前列。文献5中曾提出一种新型的路面清扫方式，采用洒路车与清扫车联合作业的方式，这种方式不但可以有效解决普通路面清扫车的二次扬尘问题，而且还可以有效改善对片状、絮状或粉尘状等轻质物体的清扫效率低较低的缺点5。此外，国外针对清扫车进行的学术研究方向主要是面向清扫车性能优化、安全舒适性、集成控制、环保节能等课题。Peel G.M.和Parker G.A.采用离散元素模型的方法，理论分析了清扫车盘刷在作业时与路面间的相互作用关系，得出了如下结论:随着盘刷转速的提高，盘刷与路面间的摩擦系数会减小，并且盘刷的接地压力也会减小，这样盘刷的驱动扭矩会相应下降5。2总体方案选择与确定一、总体方案的提出落叶清扫机是能够完成清扫落叶，并将落叶挤压成块的作业机械。本课题拟设计一种清扫机，主要是总体尺寸的设计，各主要工作系统的设计，要求能同时收集并将落叶挤压成块且可对街道、公园及路旁落叶进行收集等功能，以达到清扫收集挤压，功耗分配合理，落叶二次利用的目的。文献6中国内外通常按照清扫作业方式的不同将扫路车分为3大类。(1)纯吸式扫路车：该种扫路车依靠抽吸系统将内部空气排空形成的一定的负压，依靠大气压将路面垃圾从吸口处吸入垃圾箱6。(2)纯扫式扫路车：该种扫路车一般为“侧扫+滚扫”结合方式对路面进行清扫6。(3)吸扫式扫路车：该种扫路车一般为“盘扫+吸盘”结合的方式，也有的是“盘扫+滚扫+吸盘”结合的方式6。根据设计要求，本设计选择纯吸式扫路车，则清扫装置的功能分配如下图图2.1落叶清扫机工作原理图二、机构的对比选择查阅参考文献4中相关机构1.刮叶机构的确定方案一：图2.2八杆平面机构 刮叶部分采用八杆平面机构，通过刮叶滑块的上下浮动将过滤网上的落叶挂下，使风机提供正常吸力工作。机构分析：八杆平面机构可以实现刮落叶的目的，可实现刮叶滑块的上下移动，但是此机构只能是一半的通风机口保持在正常工作水平，不能很好的综合利用有限的资源。此机构的另一不足之处在于运动的稳定性较差，而且要在箱体内实现这种运动占用箱体内部有限的空间，对箱体内部有限空间布局产生影响。方案二：图2.3旋转拨叉机构旋转拨叉机构是将带有孔的叶轮不断旋转将落叶控制在拨叉一侧，有风机提供动力，利用拨叉叶轮的孔的闭合与开放来控制落叶的升降进而将落叶送入旋转定时拨叉机构。机构分析：旋转拨叉机构的旋转轴外接皮带轮，有皮带轮带动旋转拨叉的旋转轴运动。旋转轴的运动带动旋转拨叉的转动，风机通过旋转拨叉的孔隙来提供动力吸附落叶。随着旋转叶轮的不断转动，吸入的落叶不断反复堆积，当叶轮运动到下方时，孔隙堵塞，粘附在叶轮上的落叶降落，落叶降落又提供新的吸力，如此不断反复运行，故选择旋转拨叉机构。2拨叉定时机构的确定图2.4拨叉定时机构由于在落叶挤压之前，落叶需要统一存放于落叶收集箱，等落叶挤压装置作用完成以后方便在挤压过程中收集足够的落叶进行下一次的挤压成块，故需设计一个定时开放的门，等到一定时间就开放。在此有二种方案，上图不带孔拨叉为方案一。方案一 机构分析：拨叉定时机构旋转轴外接皮带轮传动，由皮带轮带动旋转轴，旋转轴带动旋转叶片运动。一个旋转叶片每旋转一周挤压箱运动挤压二次，旋转叶轮在此期间充当了定时开关门的作用。且运动协调稳定性好。图2.5齿轮齿条机构方案二 机构分析：由曲柄带动齿轮齿条机构运动，再有齿轮齿条机构带动定时门机构。从原理上看好像完美无缺，但我们却忽视了这套机构是在箱体内部运动，而且齿轮齿条的摆动也不适合在箱体内部运动。故选择第一套拨叉机构。二、动力传动方案的选择常见的传动方式：1、机械传动形式：这种形式的道路清扫车，其行走系统与垃圾清扫系统的动力都是通过机械形式传动。2、液压传动形式液压传动这种形式的道路清扫车大多采用底盘，其动力仅需一台发动机。3、机械一液压复合传动此种传动是将发动机产生的机械能分为两部分，一部分传输到清扫系统来驱动清扫装置进行工作；另一部分传输到后桥传动系统。传动方式的确定：根据设计的要求，动力由柴油机提供，则可选择机械-液压复合传动的方式，传动方案如下图所示图2.6传动方案三、总体方案的确定工作原理如下图所示，本设计是一种靠风机吸力来清扫落叶的清扫装置，其基本结构图2.7总体方案 1-落叶收集口 2-吸管 3-带孔拨叉 4-通风机 5-加热箱 6-挤压箱 7-液压缸 8-拨叉定时机构3落叶清扫机运动机构的设计3.1连杆机构的设计一、手动遥控开关门板装置的确定图3.1手动遥控开关门板装置1-手动遥控杆 2-传动杆 3-舱门门板连接杆采用直径为20的圆柱设计而成各参数的确定依据各类农用车的手动遥控杆。手动遥控杆主要负责舱门的开关。当打开舱门时，杆1作用，推动杆3打开舱门。二、上挤压杆的确定图3.2上挤压杆机构1-曲柄摇杆 2-连接杆 3-上挤压杆曲柄摇杆1在转动轴的带动下进行旋转，带动连接杆2运动，使上挤压杆3做上下挤压运动，从而实现对落叶的上挤压运动。3.2落叶清扫车挤压机构运动分析与设计计算一、挤压机构工作原理挤压机构是顺序机构，各个运动件之间有严格运动先后顺序，首先是上挤压杆的运动，然后是侧挤压感运动，再往后是液压缸的运动，最后定时门机构运动，将箱门打开推出挤压的落叶。二、 挤压机构运动分析由设计任务书已知条件液压缸最后压力为100N /cm2 。由文献7第六章公式6-20查得知 图3.4液压缸通油推力与速度示意图 （3-1）式中： P-液压缸进油腔压力，单位Pa； q- 流量，单位L/min；-为输出推力，单位 N； D-液压缸的活塞直径，单位mm；d-液压缸活塞杆直径，单位 mm ； -液压缸回油腔压力， 单位Pa；-液压缸容积效率 -液压缸的机械效率 由已知数据=14400N D=100mm d=40mm q=60L/min =0得：=0.2m/s 1.液压缸的强度计算 对于液压缸的缸筒壁厚、端盖处的螺纹强度和活塞杆直径需进行强度计算。由参考文献 7 第六章第114页知当时 按薄壁缸筒实用计算公式计算即 （3-2）当时 （3-3）当时 （3-4）式中： -壁厚，单位m； D-缸筒内径，单位m； -缸筒材料的许用应力，单位MPa；-最高允许压力，单位MPa；将数据代入上面公式得：2.缸筒端部螺纹连接强度计算螺纹处的拉应力： （3-5）螺纹处的剪应力： （3-6）合成应力： （3-7）式中： F-缸筒端部承受的最大推力，单位N； D-缸筒内径，单位m； -螺纹外径，单位m； -螺纹底径，单位m；K-拧紧螺纹系数 K=1.25-1.5；-螺纹连接摩擦系数 ；将各数值代入得：=805.63.活塞杆的强度计算由参考文献第六章115页 （3-8）式中： -活塞杆断面积，单位； W-活塞杆断面模数，单位； T-活塞杆承受的弯曲力矩，单位； -材料的屈服强度，单位MPa； -安全系数，一般为2-4；将数值代入得：=531MPa=650MPa 上挤压杆与侧挤压杆和门系统时间分配采用不完整齿轮作为棘轮机构来实现各个部件顺序运动。如图3.5： 图3.5棘轮机构1-上挤压杆齿轮箱盖 2-上挤压杆的传动齿轮 3-不完全齿轮箱盖 4-不完全齿轮 5-侧挤压杆的箱盖 6-侧挤压杆齿轮 7-定时门机构齿轮 8-定时门机构齿轮箱盖3.3齿轮与轮轴的设计一、锥齿轮的设计由于不同的工作要求，在各个方向需要传动不同的动力所以选用锥齿轮进行相互垂直的方向动力传动。图形参照参考文献8图10-33设计几何参数。根据参考文献8第十章锥齿轮传动相关公式现计算如下：设定锥齿轮传动比1:1几何尺寸确定：1分度圆直径：由公式 （3-9）式中： m为模数； Z为齿数计算得： 2分度圆锥角：由公式式中： 、为锥齿轮圆锥角； 、为锥齿轮齿数；得： 3齿顶圆直径：由公式 （3-10） 式中： d为分度圆直径，单位mm； m为模数； 为圆锥角；得： 4齿根圆直径：由公式 （3-11）得： 5外锥距：由公式 （3-12）得： 6齿顶角：由公式 （3-13）式中： 为齿顶角； 得: 7齿根角：由公式 （3-14）得： 8顶锥角：由公式 （3-15）得： =9根锥角：由公式 （3-16）式中： 为根锥角得： = 10高度变位因数X：当时，选用公式： （3-17）得: 11齿顶高：由公式 （3-18）得： 12齿根高：由公式 （3-19）得： 13齿宽：b一般取0.3R，b=0.3R=0.3160=48mm14冠顶距：由公式 （3-20）得： 15大端分度圆弧齿厚：由公式 （3-21）式中：按标准选取为,经查手册17可取，得： 式中： 按标准选取为,经查手册17可取，得：二、风机的设计由要求知气流量为3000 ，全压为4000pa左右。查参考文献9通风机实用技术手册（457页）知：9-19至9-26为高压离心通风机。高压离心通风机主要用于锻冶炉及高压强制通风，并广泛用于输送物料、输送空气及无腐蚀性不自然、不含粘性物质的气体。介质的温度一般不会超过10。选择机号型号为9-26型离心通风机。4.5-A-2900-2-3407-4863内效率为77.1%、内功率5.87、所需功率6.8、每小时流量、全压、温度t=左右。1.流量系数： （3-22）参照参考文献10离心通风机设计（24页）通风机的主要形式和各种系数选择流量系数取=0.032.全压系数 （3-23）式中： -静压，单位Pa； -通风机进口空气密度，单位； -叶轮外缘圆周速度，单位；3.比转速为 （3-24）式中： -流量系数 -全压系数得：=22.34.转速系数为 （3-25）5.比直径为 （3-26）式中： D-叶轮外缘直径，单位m；-可压缩性系数；-全压，单位Pa；-流量，单位；得：=5.876.叶轮径向直径 （3-27）式中： -全压，单位Pa； -全压系数； -转数；得： 7.叶轮流量为 （3-28）式中： 为每小时流量得： （1.02-1.05）3407=3500当v=0时 （3-29）式中： -叶轮入口直径，单位m； -叶轮入口气流充满系数，一般取0.9-0.95； -气流流过叶轮的流量，单位；得： =74.386 三、 各轴转速的确定拖拉机动力输出轴的转速，齿数=20减速器1各箱体的齿轮轴的转速：即图3.10中的轴2转速为由于传动比8，我们取传动比则=60轴1转速为；取则所以轴3转速为；取轴3齿轮2齿数为取轴4齿数为20各传动比为，所以轴4的转速为720。 图3.10棘轮机构1-上挤压杆传动齿轮；2-不完全齿轮；3-侧挤压杆的传动齿轮；4-上定时门机构传动齿轮；5-上挤压杆传动轴；6-不完全齿轮；7-上定时门机构所在轴；棘轮机构各轴的转速：图3.10中轴6转速为540，设 传动比则轴5转速为180；设 ，则轴7转速为180。四、各轴输出功率的确定图3.11减速器1-无孔拨叉动力轴 ；2-动力输入轴 ； 3-带孔拨叉动力轴；4-风机动力轴有上述计算知输出功率由功率计算公式知=v/2=我们取平均值=1.0g/c，V为落叶的体积g为常数，v为旋转地周边速度，h为旋转落叶上升的高度。由其中，则v=1.26=3.958m/sFmgh/2g/2=0.1455kN （3-30）所以=3.9580.1455=0.5759kw取=1kw同上述原理取所以图示机构功率的大小：=+=7.696+1.7871+1.131811.27 （3-31）图3.10示为棘轮机构轴6为动力输入轴1、3、4所在的轴分别为动力输出轴，轴1为给上挤压杆提供动力的动力源，轴4为定时门机构提供动力，轴3为侧挤压机构提供动力。轴6外接联轴器，与锥齿轮相接，为棘轮机构的总动力源。设上挤压杆的压力为10，侧挤压杆的压力为20，上定时门机构的力大小为1kN，由F=PA得：上挤压力 =109595N=90.25kN侧挤压杆挤压力=129520=22.8kN上挤压杆的运动路程为83cm，侧挤压杆的运动路程为83cm，上定时门机构的运动路程为72.25cm。所以上挤压杆的功为90.250.83=74.9074 上挤压杆的功率为=74.9071/10=7.49kw. 侧挤压杆的功率为=22.80.83/10=1.89241.9kw.上定时门机构的功率为=10.83/10=0.083kw所以棘轮机构总功率的大小为：=+=0.0939+2.151+8.4776=10.7225所以需要提供的总功率为：P=/+/=11.91394+11.863=23.78kw所以选用25kw的柴油机作为动力源。五、各轴传输扭矩的确定输入轴的转矩 (3-32)式中： P-轴传递的功率，单位kW； n-轴的转速，单位；得： T如上图3.2对轴3的齿轮进行分析：轴3为动力输出轴其轴上的功率=1.5kw，转速=180于是初步确定轴的最小直径 (3-33)式中：查表取=110得：=4落叶清扫机带传动的设计计算根据传动原理可将带传动分为摩擦传动和齿合传动，现主要说明摩擦传动中的平带传动与V带传动。一、平带传动特点：特点：最简单的带传动形式，带轮的结构非常简单，可实现远距离的传递，稳定性高，应用广泛。可应用于压力机、机床、纺织机械、鼓风机、磁带录音机等，但需一定的预紧力。二、V带传动特点：特点：V带通常通过楔形槽与V带之间的楔式作用来提高压紧力，所以V带传动过程中可产生更大的摩擦力，主要应用于一般机械来传递中等功率与中等速度。4.1平带传动计算如图3.11中轴4皮带查阅参考文献10第一章9-20页其相关设计计算如下：由于传动距离较远，所以我们选用平带传动。已知初始条件为，大带轮转速，小带轮转速，中心距，每天工作大约八小时。1.主、从动轮直径的确定 （4-1）式中： p-轴3的传递功率； -轴3的转速；得： 查10表2-12取接近的主动轮基准直径。根据传动比则从动轮基准直径为 查参考文献16表2-12、表2-13取标准值。此时传动比验算带速 （4-2）式中： -主动轮的直径，单位m； -主动轮的转速，单位；得： v2.确定传动中心距初步选定中心距mm按照选定中心距计算带的长度由公式 （4-3）式中： -中心距，单位mm； -主动轮直径，单位mm； -从动轮直径，单位mm； -有端带长度，单位mm；得： 取4400mm实际中心距为 （4-4）式中：-修整后的带长，单位mm； -初选带长，单位mm；得： 3.验算从动轮包角 （4-5）式中： -实际中心距，单位mm；得： 所以包角在允许范围内。4.验算曲饶次数u （4-6）式中： 带轮数 -修整后的带长，单位mm；得： u（次/s）5.确定设计功率由功率计算公式 （4-7）查10表3-8查的工况系数所以 6.带的截面积A由10表2-9确定帆布平带单位截面积传递的额定功率=1.886 （4-8）式中： 包角修正系数 传动布置系数得： 7.带宽b由10表的 式中： A-带的截面积，单位； -带的张紧应力，单位；得： b取b=63mm8.轴压力（取）式中： -小带轮包角，单位；得： N图3.3带的相关参数如下表：带号 带型 带速 包角 带长m 曲饶次数 截面积 带宽mm 轴压力N轴1带 普通平带 6.232 182.56 3600 4.276 0.642 40 632.1轴3带 普通平带 6.232 183.24 2800 5.38 0.526 36 512.5轴4带 普通平带 8.4446 184.72 4400 3.83845 3.927 63 1412.54.2V带传动设计计算图3.10中轴4的皮带传动的设计计算查阅参考文献11第三章17-25页知1. 确定计算功率有上述条件知=0.083kw，转速，设传动
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