隧道式自动洗车机的设计【含CAD图纸、stp三维、说明书】
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隧道式自动洗车机的设计【含CAD图纸、stp三维、说明书】
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毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：学 号：专 业：设计(论文)题目：指 导 教 师: 2017年 3月 25 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要： 介绍了常见轿车自动清洁装置的一些情况，主要阐述了轿车自动清洁的清洗原理、发展史、机构组成、以及它的分类，论述了轿车自动清洁装置的发展和应用领域，并对轿车自动清洁装置的情况以及研究现状进行了简要叙述。关键词： 轿车 自动清洁装置 结构组成1 引言 市场上常见的汽车自动清洗机简介它改变传统高压水枪单相流、单一介质的清洗原理。采用高速气流配合水硬雾冲洗的新技术（两相流清洗）。水被微粒化利用，几十倍提高水的利用率，达到节水90以上，并且集清洗、喷清洁剂2、吹干等多功能于一身。小巧手持、随意移动，任何环境均可工作。最大限度的提高单位水量的利用率，并具备一定的冲力和温度，极有效地清除和溶解车身及所有缝隙的灰尘和油污。（汽车的门边、门缝、车牌、车头发动机组、人手难以触及的沟、缝、细孔等5。）用水量是水枪的二十分之一，耗能是它的一半，其他设备所无法比拟的是：彻底清洗细微之处3；快速吹干功能；无水花飞溅；无满地流水；(洗车后没有污水横流)。清洗车身；洗门缝、门边、发动机组，细微之处显身手4；油、泥厚处重的地方也是轻而易举，快速吹干。2 国内外研究现状 随着国名经济的迅速增长和社会的快速发，汽车逐步更加广泛的走入普通民众家庭，人民对于车辆的清洗有了更高的要求。现在我国已经有了往复式洗车设备6，高压自动洗车机，隧道式洗车机，专业工程机械清洗机，火车专用清洗设备，汽车生产线专用雨淋清洗线，集装箱，油罐车专用清洗设备1，特殊车辆清洗设备等一系列清洗机械来满足各种需求。2.1 国内研究情况 洗车是近两年才逐渐在我们的新兴产业发展，提供财政和技术壁垒的特点。由于其相关行业标准都不是很齐全，对场地阿、环境阿、设备阿、技术以及管理等发面缺乏明确的规定和要求，如今一路领先的洗车的洗车市场虽被淘汰但仍然是很受欢迎，人工水洗，但是先进的电脑自动洗车它们是所占据的比例很小的洗车方式。 目前，中国的小洗车普遍存在的城市不能够满足健康和现代城市的行业展览会的城市景观的需要，基本不符合企业的规模化，专业化，以及规范化的要求，更不用说什么行业的可持续发展了;我觉得吧中国洗车行业的健康有序发展，洗车行业首先必须以优先促进科学环保，以及科学的态度与中国的洗车的理念新的思路和新的方法来管理，如此该行业的形象与市场上的竞争力也会得以提升。 纵观我国的洗车行业，洗车机主要有以下几个系列，BLATC车辆清洗机系统、WD240加强型机动车清洗机等等。 WD240加强型机动车清洗机，它是龙门架式全自动汽车清洗机，投资少、见效快、全自动操作方式。清洗方式可以在按钮式的操作面板上随意选择(它能有六种清洗程序可供选择)。此清洗机可以全天候的进行清洗工作，并能自动地记录清洗运转的全过程。2.2 国外研究情况 国外的自动清洗技术已经有较长的历史，目前国外已经生产出多种新型清洗机。由日本研发生产的台式洗涤装置，适合用于小物品的制造加工，实验室以及检测中心等洗涤小型物件，Simpson清洗系统公司从1959年就开始生产高压冷水清洗机，并且可根据用户的需求，采用直接转动和皮带转动两种方式，最近，美国推出了ADF990型零件清洗机14，使用热水与可分解处理的清洗剂混合的水溶液清洗齿轮、箱体、冲模等大型零件； 对于流水自动清洗中的汽车自动清洗，国外也已经有许多年的历史，从最初的一桶水一块抹布式的洗车到现在全自动化清洗，目前我国的多数自动清洗技术前部参照国外技术。如TEPO-AUTO全自动清洗机械设备参考德国最先进的技术。利用精湛的工艺，开发出适合中国各地区各类别自动洗车的机械设备。其电动机械，电控部分，传感器分，气动以及气控部很多由德国、意大利等国家原装进口。 目前国际上生产较先进洗车机的国家主要有德国，美国等15。现在世界上主要有两家大的洗车机厂家。 （1）菱全通公司全自动汽车清洗剂系列 它由19种标准设备组成，能保证用户以最小的资金投入购买到所有的机器设备16，并充分利用他们的所有性能。如果场地和所清洗的汽车类型不同，用户可以根据场地和汽车类型进行标准设备的组合，这使其拥有更高的适应能力17。因此它不仅仅是一种固定的设备，而且是可以保证用户按照不同的需要进行特殊组合的设备7,8，它具有快速、安全和高质量的特点。正是以上特点，使得该机器具有良好的品质保证，收到用户的青睐18。 此机器还可以按不同的汽车类型进行清洗，有的清洗机同时为用户提供了以下设备，如：清洗剂喷洒装置12,13、二元打蜡装置、两组烘干装置、抛光和上保护蜡装置等9,10,11。通过多种选择，可以使用户在不同的机车类型下选择不同的清洗机组合形式和清洗程序19。该机器的最大特点就是通过专业的服务提高洗车机的清洗质量。 （2）WD240型加强型机动车清洗机 WD240型加强型机动车清洗机是龙门架型全自动汽车清洗机20,21，具有投资少、见效快的特点。他为用户提供了方便快捷的自动化操作系统与操作方式。 WD240型加强型机动车清洗机能按照要求随机的选择不同的清洗程序，该系统有六个清洗程序可以任意选择。他可以一天24小时，一周7天，一年365日的连续进行工作。该图是凯旋门式洗车机示意图，如下图2.1所示：图2.1 凯旋门式往复式洗车机3 结束语 中国人口众多。随着人们生活水平的提高，汽车已经走入更多的人们的生活，随之发展的就是汽车的服务行业，所以自动洗车必然会发展成为主流22，符合人们快节奏的生活和当今社会的发展需求。参 考 文 献1 王玥奇. 龙门式全自动汽车清洗机外形设计J. 科技市场经济， 2016（9）：1417. 2 张远望. 国内外汽车清洗机发展现状J. 科技与企业， 2015（21）： 174174.3 李建平. 自动汽车清洗机设计D. 中国农业大学， 2006. 4 孙其新. 全自动车辆清洗机结构设计J. 中国农机化学报， 2011（3）： 125127. 5 张德满， 尹朝万 机器人智能控制技术M 长春： 东北大学出版社, 1993. 6 李刚. 工业用码垛机器人J. 现代制造， 2005（24）： 4041. 7 刘兴良. 机器人基础知识M. 北京： 新时代出版社， 1986. 8 熊有伦. 机器人技术基础M. 武汉： 华中理工大学出版社， 1996. 9 孙兵. 物料搬运机械手研制J. 机电一体化， 2005（2）： 4345. 10 马香峰. 机器人机构学M. 北京: 机械工业出版社, 1991. 11 墨德尔. 轿车使用技术手册M. 西安： 西安交通大学出版社， 1990. 12 沈耀宗. 消防器材指南M. 北京： 警官教育出版社， 1996. 13 卢晓江. 高压水射流清洗技术及应用M. 北京： 化学工业出版社， 2006. 14 任燕宏. 一种仿生机械手运动学分析J. 机械制造， 2011（1）： 910. 15 陈基杰. 小轿车清洗机J. 交通与港航， 1992（6）： 3234. 16 葛志琪, 简明机械零件设计手册M. 冶金工业出版社， 1986.67134.17 周开勤, 机械零件手册M. 北京： 北京高等教育出版社， 1991. 77104.18 张富洲, 机械零件课程设计M. 西安： 西北工业大学出版社， 1988. 88 123.19 张虎, 机械设计课程设计手册M. 北京： 国防工业出版社， 2006. 83167.20 程子华.PLC原理与编程实例分析.北京： 国防工业出版社， 2007. 89100.21 British Standards Institution. Code of practice for design of composite b bridges S. BS5400: Part 5. 1979. 22 CHEN Yu-ji, YE Mei-xin. Force of through plate-truss composite beam on h high-speed railway J. Journal of Central South University: Science a and Technology, 2004, 35(5): 849854. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 设计自动清洁装置，安装在4S店，代替人工用于家用轿车外部的清洁工作。清洗对象为轿车，轿车高2-1米，宽3米，长5米，输送带（轿车）移动速度，3米/分钟。 本次设计的轿车自动清洗装置，清洗对象主要是微型车、小型家庭轿车等。各种性能指标以及参数依据各种车型的数据来确定。洗车过程是：当汽车被传送带带到“隧道”中后，通过检测确定到达轮刷位置后，启动轮刷清洗高压水刀，对车轮和周边的区域高压冲洗，把轮毂和周边的沙砾、灰尘冲洗掉。然后双头喷嘴高压水刀对车身顶部、两侧进行冲洗。重点在于汽车前部和后备箱的清洗。接着汽车经过洗车液喷淋，使洗车液均匀洒在车体表面。 刷洗工作是汽车清洗过程中相对比较重要的环节。汽车能不能够清洗干净很大程度上取决于刷洗环节。由于各种车辆的宽度不同，为避免造成洗不到车或者是洗“伤”车的情况，设计中让立刷和轮刷能够根据车身的宽度进行自动调节移动，从而保证刷子与车身之间的距离一定，进而更好的进行刷洗。同样，由于各种车辆的高度不同，顶刷采用了由齿轮齿条控制的，能够上下移动，这样便可以进行有效的清洗。刷洗完毕以后进入精洗状态，把车强力风干。把车体表面的水珠吹干，在短时间内完成汽车的自动清洗。 这套系统的设计采用了简单的流程，能够在短时间内完成对汽车的自动清洗工作。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日毕业设计说明书(论文)作 者:学 号：学院(系):专 业:题 目:指导者： 评阅者： 2017年 6 月毕业设计说明书（论文）中文摘要轿车自动清洁装置是洗车行业中最关键的环节。本文开始介绍了轿车自动清洁装置的研究背景及意义，了解了清洁装置的国内外研究现状，研究了轿车自动清洁装置的分类和工作原理，设计了详细的清洁方案以及相应的水循环系统，对轿车自动清洁装置的主要结构进行了设计，针对轿车自动清洁装置主要部件如电动机和滚动轴承的设计进行了详细的计算，经过一系列的校核，该设计方案能够满足实际使用需要。关键词： 轿车自动清洁 清洁方案 结构设计毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Design of Automatic Cleaning Devic for Passenger CarAbstractCar automatic cleaning device is the most critical part of the car wash industry. This paper begins with the research background and significance of the automatic cleaning device, analyzes the research status of the cleaning device at home and abroad, studies the classification and working principle of the automatic cleaning device, designs the detailed cleaning scheme and the corresponding water circulation system, The main structure of the automatic cleaning device was designed to calculate the main components of the car automatic cleaning device, such as motor and rolling bearing, after a series of checks, the design can meet the actual needs of the use.Keywords： Automatic car cleaning Cleaning program Structural design 第 页 共 页 本科毕业设计说明书（论文）目 录1 引言11.1 研究背景及意义11.2 国内外研究现状22 清洁方案设计42.1 隧道式轿车自动清洁装置的设计思路42.2 往复式轿车自动清洁装置的设计思路52.3 水刀式轿车自动清洁装置的设计思路82.4 清洁方案的确定92.5 轿车自动清洁装置总体结构103 轿车自动清洁装置的结构设计143.1 轿车自动清洁装置的主要设计及重点数据143.2 轿车自动清洁装置的清洁部分设计153.3 轿车自动清洁装置的水循环再利用系统的设计164 轿车自动清洁装置主要部件的设计及计算184.1 电动机的选择184.2 联轴器的选取184.3 轴承的选取和校核224.4 滚动轴承的使用寿命26结束语28致谢29参考文献30第 30 页 共 31 页 本科毕业设计说明书（论文）1 引言1.1 研究背景及意义随着人民收入的增多,科学技术的发展，人民对于资源的需求也在不断增强，例如交通方面，对于交通通行质量这一方面尤其看重。所以，人们已经离不开汽车这个交通工具。据不完全统计，我国拥有轿车的家庭数量不断增多，随之带来的是报考驾照的人越来越多。根据有关部门数据统计，中国平均1000个家拥有自己轿车的家庭大概有300到400个，相比于天津、南京等一线城市，像淮阴 盐城 南通等二三线类城市每1000个家庭所拥有轿车的家庭数量远远少于一线城市的家庭数量。该图是2014年轿车自动清洁装置销售比例的示意图，如图1.1所示。图1.1 2014年轿车自动清洁装置销量比例因为拥有轿车的家庭越来越多，所以所有和轿车有关的产业都在大量的出现，例如轿车修理，轿车配件等等相关产业12。而轿车清洗更是整个轿车产业中和人们日常生活必不可少的重要环节，伴随着科技发展的是各种各样的轿车型号和造型，这样对于轿车清洗行业的要求也就变得更为苛刻，需要轿车清洗行业必须满足卫生、效率高等一系列要求。最早轿车清洗行业是在改革开放后，随着国家开始大力发展经济，大量的洗车公司大量出现，随后在中国经济飞速发展的二十一世纪，在大部分一线城市洗车公司也更为的正规，不像原来的路边作坊式洗车厂11，而是转型成更加高效、干净的轿车美容公司。而在一些二三线城市仍旧保留着上世纪那种家族式个体经营户，与轿车美容公司相比，这些洗车厂价格更便宜。但是由于买不起价格昂贵的轿车自动清洁装置，只能用人工清洁的方式来清洗，大大的降低了洗车的效率同时也不注意环保等问题，从而服务水平并不能达到客户的要求，客户并不能满意。综上所述，轿车行业关于洗车这一方面有很大提升空间，所以无论从客户体验或者是环保等因素来看，轿车自动清洁装置拥有很大的市场。1.2 国内外研究现状因为拥有轿车的数量不断增多，所以人们对于轿车清洗这一方面的要求也在逐步提高，我国也发明了往复式轿车自动清洁装置等洗车机来满足人们的需求。1.2.1 国内研究情况洗车这个行业也是在最近几年发展起来的，由于我国技术水平比较落后，和国家对于轿车这一行业缺少政策扶持以及对于场地、环保等方面没有明确的规定，导致很多城市洗车方式仍旧停留在人工洗车这一比较原始的洗车方式上面，相比于西方国家，轿车自动清洁装置的普及率还很低2。当前我国的洗车行业中大部分洗车厂并不符合我国现代化城市的要求，存在着不规范、不环保、不专业等问题，也谈不上满足可持续发展的要求，就我个人而言洗车行业想要蓬勃发展必须要满足环保和高效这两个要求，这是问题的关键，只有这样，人们对于洗车这一行业的印象才会改观，市场竞争力也会大幅度提高。在我国洗车行业使用的轿车自动清洁装置主要有以下几种，BLATC轿车自动清洁装置、WD240自动清洁装置等。1.2.2 国外研究情况相比于我国落后的轿车清洁装置，外国在这方面的技术已经十分成熟，据我所知其他国家的清洁装置种类繁多，比如龙门式轿车清洁装置或者隧道式等等，像美国日本的清洁装置从当初的作坊式洗车厂到后来的自动化清洁装置，技术在不断改进。在这方面我国技术水平落后于国外水平，所以大部分的轿车自动清洁装置是模仿国外的，比如TEPO-AUTO轿车自动清洁装置是模仿德国的清洁装置，将它改进成适合我国各种环境的清洁装置，但是它核心部分的电机原件和传动装置，转动轴等都是从国外进口的。该图是TEPO-AUTO轿车自动清洁装置的示意图，如图1.2所示。图1.2 TEPO-AUTO轿车自动清洁装置当前能够生产比较先进的轿车自动清洁装置的国家是美国和德国，而在这么多先进的清洁装置中比较具有代表性的是WD240型强化版轿车自动清洁装置。这种轿车清洁装置是龙门往复式自动清洁装置，它的主要特点是造价便宜，效率高。它能够根据不同的情况使用对应的程序工作，总共可供选择的程序有六个，另外它能够一年不间断工作，效率非常高。2 清洁方案设计2.1 隧道式轿车自动清洁装置的设计思路隧道式轿车自动清洁装置开始是由一个美国科学家在二十世纪九十年代初设计出来的。这种清洁装置本身的设计理念是保持轿车自动清洁装置机器原地不动，轿车依靠传送带运动慢慢带动着往前走经过洗车的地方。轿车自动清洁装置上负责识别轿车实时位置的感应器将轿车的位置转换成相应的信号传到清洁装置的控制系统中，从而能够知道轿车的具体位置，通过PLC系统编写的程序来实现整个装置的全自动运转，从而能够高效，干净的清洗家庭轿车13，同时隧道式轿车自动清洁装置能够清洗很多种类的轿车，应用对象非常广泛。通常顾客去洗车讲究的是效率，所以能否快速和高效的完成整个轿车的清洗成为选择轿车自动清洁装置的首要条件。而这种隧道式轿车自动清洁装置效率很高，洗一辆家庭轿车只需要两分钟的时间15,并且这种清洁装置能够不停地工作，大大的减少了洗车的等待时间。所以这种清洁装置适合布置在人流量较多的路口和轿车站附近。当然这种清洁装置在拥有高效特点的同时也存在很明显的缺陷，第一，这种清洁装置造价非常高，一般的价格都在二十万左右，普通的作坊式洗车厂买不起，收回成本的时间比较长，因此这种清洁装置不适合普通作坊式洗车厂，第二，这种清洁装置非常浪费水，资源浪费比较严重，不利于国家对于环境的保护14。第三，这种清洁装置由于结构比较复杂，使用的零件也比较庞大，所以整体的体积比较大，需要比较大的空间来放置，这对于作坊式洗车厂十分不利，这类洗车厂没有这么多空间来放置此类清洁装置。总的来说，由于上面的各种要求，隧道式轿车自动清洁装置并不能在三线城市大规模应用洗车。该图是隧道式轿车自动清洁装置的示意图，如图2.1所示。图2.1 隧道式轿车自动清洁装置2.2 往复式轿车自动清洁装置的设计思路往复式轿车自动清洁装置最初也是由美国人发明的，但是此类清洁装置被广泛使用的地方不是在美国而是在日本，日本人非常热衷于使用此类清洁装置，这种清洁装置最大的特点是轿车在该清洁装置里面做来回运动17，轿车本身它是不动的,通过PLC系统的控制，来达到来回清洗的目的，也能自己感应喷水、自己刷洗车的两侧、自己刷洗轿车的地盘、自己上蜡烛、自己吹干车辆。一辆待清洗的车驶进装置里面，只需要三到四分钟，这辆车就能洗干净了，但是这种清洁装置并不能持续运转，不能达到大量的轿车清洗的要求，这种轿车清洁装置最大的特点是安装有刷子16，类型有三个刷子式，五个刷子式和八个刷子式，刷子的材料也是五花八门的，有布做的，有尼龙的等等，其中清洗质量最高的就是布做的。该图是往复式轿车自动清洁装置的毛刷样式，如图2.2所示。图2.2 往复式轿车自动清洁装置的毛刷样式往复式轿车自动清洁装置最关键的部分在于它的主要框架，因为装置在前进的时候要求前进的路线必须是绝对水平的，所以装置的主要框架焊接时必须是没有任何缝隙的，而这个框架本身的材料大部分采用的是不锈钢，要求在竖直方向上面的误差不能超过4mm,但是因为我国的技术水平比较落后，所以这个框架的焊接要求并不能完全达到。往复式轿车自动清洁装置最大的优点在于它能够把轿车清洗的非常干净18，而其他种类的清洁装置不能做到这一点，另外组成这个往复式轿车自动清洁装置的结构并不复杂，相比于隧道式轿车自动清洁装置来说，它具备占地面积小、结构简单的特点。该图是龙门式轿车自动清洁装置毛刷种类的示意图，如图2.3所示。图2.3 往复式轿车自动清洁装置另外往复式轿车自动清洁装置完全是由电脑系统控制的，所以能够全方位的清洗轿车，清洗的比较干净。同时由于这种清洁装置使用的是毛刷，所以能够最大程度的防止轿车的油漆被破坏1。同样往复式轿车自动清洁装置也有相应的缺点，造价比较昂贵，比如一个普通往复式轿车自动清洁装置的市场价在十八到二十万之间，这对于那些普通的作坊式洗车厂来说，无疑是一个天文数字，其外由于清洗的非常干净，所以这种装置对于水的消耗也是非常大的，我国本身水资源并不充足，所以大量的浪费水资源并不满足我国的基本国情，不光有上面这些缺点，往复式轿车自动清洁装置本身对于场地的选择也有极其苛刻的要求，装置下面的轨道焊接要求非常高19，不能有一点点缝隙，而且制造轨道的材料必须是合金。所以，综上所说，这种清洁装置很难在二三线城市的作坊式洗车厂广泛使用。2.3 水刀式轿车自动清洁装置的设计思路水刀式轿车自动清洁装置相比于另外两种轿车清洁装置，它最大的特点是装置和轿车本身没有任何接触的地方。水刀式轿车自动清洁装置清洗轿车的时候使用的是高压水流和清洁剂配合的清洁方法。这种清洁装置是才开始流行起来的，产品比较新颖，价格也比较实惠，经历了顾客的考验，在市场上广受好评。水刀式轿车自动清洁装置最先流行起来是在2004年，在很短的时间内，水刀式轿车自动清洁装置在很多城市大量使用。它刚开始本身的销量并不是很好，经过几年发展销量俨然已经成为整个轿车清洁装置行业的龙头产品，最先使用这类清洁装置的城市是杭州，后来在全国各大中小型城市中普遍使用。而且现在不光国内在使用这种清洁装置，国外好多国家也慢慢在使用。水刀式轿车自动清洁装置是通过电子感应来确定轿车的位置和大小的，然后转换成相应的电信号来驱动装置对轿车车身进行一系列的清洗，吹干等步骤，装置本身可以前进、可以转动，非常灵活，对车子和机器本身不会造成破坏20。在水刀式轿车自动清洁装置中最有名的一个系列是U型清洁装置，这款产品是所有种类中功能最强大的，U型水刀式轿车自动清洁装置的机械手是全方位无死角清洗轿车的，能够自己量取轿车的长度，控制水流流速和冲洗时的力量，而且在轿车不小心碰到装置边框的时候，能够弹出保护装置保护轿车。另外相比于隧道式轿车自动清洁装置，这种清洁装置占地面积不是很大，最小需要长为八米，宽为四米、高为四米的体积，使用的是220V的家庭电压，大部分的轿车都能够清洗，比如家庭轿车，SUV等等，冲洗的时候冲洗的力达到九十千克就可以把轿车的底部清洗干净，洗车的效率也很高21，大概三到四分钟洗干净一辆轿车，而且据有关数据统计洗一辆车大概只需要消耗200L水左右，比较环保。水刀式轿车自动清洁装置和隧道式轿车自动清洁装置、往复式轿车自动清洁装置不同的地方是清洗的时候使用的方法不一样，它没有其他两个装置的复杂的结构和安装时严格的要求，也正是因为这样，它的造价并不是很高，大概只需要7到8万左右，这个价格对于那些作坊式洗车厂来说还是合理的，并且这种装置的体积很小，通常普通的洗车厂都能放的下，适合使用的环境有很多种。水刀式轿车自动清洁装置的外形简单又精致，里面也安装了很多隔除杂音的材料22，噪音的分贝满足国家的要求，对周围居民的正常生活没有影响，水刀式轿车自动清洁装置的注水电机的功率是18KW，这在全球注水电机中都能算得上很高的了，功率越高轿车才能被清洗的更加仔细，更能满足客户的需求。水刀式轿车自动清洁装置也是全自动的，是通过PLC来控制整个装置的运行，非常的方便、智能。水刀式轿车自动清洁装置和隧道式轿车自动清洁装置、往复式轿车自动清洁装置相比有很多的优点，但同样也有它自身的缺点，第一，它其实并不能实现全方位立体清洗整个轿车，像有些地方机械手是伸不进去的，比如说轿车的车轮和底部的很大一部分区域，第二，在制造过程中生产厂商为了节约成本，他们把清洁装置的结构设计的很简单，有些地方不是设计的很仔细，所以导致在实际安装的时候不能实现完全没有缝隙，安装的并不是很牢固23。第三，因为水刀式轿车自动清洁装置喷出的水的压力是非常高的，所以有些时候会损伤轿车车身的油漆。第四，在洗车的时候，水刀式轿车自动清洁装置使用了大量的清洗剂，对周围的环境造成了极大的破坏。该图是水刀式轿车自动清洁装置的示意图，如图2.4所示。图2.4 水刀式轿车自动清洁装置2.4 清洁方案的确定通过对水刀式轿车自动清洁装置和隧道式轿车自动清洁装置、往复式轿车自动清洁装置的优缺点和工作原理的分析，查阅了有关轿车自动清洁装置的国内外资料，我设计了这个三滚筒式轿车自动清洁装置，这个装置把三种清洁装置的所有的优点融合在一起，这个装置能够在中小型城市大量使用，通过对一些中小型城市的数据研究，了解到整个洗车市场的大概需求有如下几个部分：首先，清洗轿车的公司必须要在人流量多的地方，场地比较大，轿车流通比较方便的地方。然后，洗一次车辆价格应该要实惠一点，不能超过20块钱，这样才能被客户所接受24。其次，洗车的时候滚轮不能沾到沙石，不然会很容易刮伤车身，所以滚轮的材料应该是那种不太能粘沙土的材料。最后，清洗的质量是整个洗车过程的核心，必须要把一些轿车的死角和一些难去除的污点清洗干净。通过相关的调查研究，可以得到一个信息，城市里面基本上都是大马路，所以大部分轿车需要清洗的是一些灰尘和沙石等细小的东西，不同于乡村，乡村里面有很多地方都是泥土混合着石头的道路，所以轿车的车轮和车身非常容易粘上大块的泥土，特别是下雨天的时候，更加容易弄得到处都是泥土。轿车自动清洁装置是在城市里面使用的，因此不用太考虑轿车能不能洗的干净这方面的问题。于是洗车方式是先用水混合着清洗剂冲刷整个轿车，然后用毛刷刷洗轿车的车身。2.5 轿车自动清洁装置总体结构这个是轿车自动清洁装置的结构示意图，主要的设计是参考隧道式轿车自动清洁装置，删掉了隧道式轿车自动清洁装置里面焊接比较复杂的轨道部分,使用自动单边轨道来带动轿车向前移动，在清洁装置的底面使用不锈钢支架把整个清洁装置固定住，使它不动，支撑的前面部分和清洁装置焊接在一起，整个支架嵌在水泥板里面，这样不但能够降低固定成本而且清洁装置一点都不会滑动，清洁装置有3个滚轮，2个是左右滚轮，一个是上滚轮，左右滚轮主要是清洗轿车两侧的车身，而上滚轮主要是清洗轿车顶部凸起的部分以及车头和车屁股，左右滚轮可以前后转动，这样能够把轿车两侧车身洗的更加干净，上滚轮使用气缸带动可以实现上下位移，因为轿车有一个凸起的顶部，这样设计才能洗的更加干净3，上滚轮和左右两个滚轮外面包裹的毛刷材料使用的是泡沫，目前为止这个材料是最佳的选择，它清洗泥土和吸收污水的能力都很强，并且十分柔软，不会损坏轿车表面的油漆。此外我还设计了一个水循环系统，在清洁装置的右边，水循环系统能够对清洗过程中产生的污水进行处理，使脏水能够循环再利用，一般清洗一辆轿车，大概能够节省80到90L水，对保护环境十分有利4，也大大降低了清洗的成本。该图是轿车自动清洁装置机构简图的示意图，如图2.5所示。图2.5 轿车自动清洁装置机构简图设计的这个清洁装置在清洗轿车的时候轿车行进的方式和上面所说的几个轿车清洁装置的方式一样，都是通过装置本身的轨道带动轿车向前行进，但是我使用的轨道是单边轨道，通过电机驱动轨道，轿车处于熄火状态，利用单边轨道带动轿车慢慢向前移动，节约了生产成本。另外这个清洁装置是按时间来收费的，前面有个自动投币箱，类似于电瓶车自动投币充电，客户能够控制轿车清洗的时间，如果轿车本身并不是很脏就没必要花清洗一辆脏车的费用来清洗，很大程度上减少了洗车的费用。这个清洁装置和上面几种清洁装置的清洗方式不太一样，既不像原来那种光靠毛刷刷洗轿车的方式，又不像现在直接用水和清洗剂冲刷轿车的方式，我把这两种方法结合在了一起，在轿车刚驶进清洁装置的时候4，左右滚轮和上滚轮并不运作，而是先通过左右和上面的喷水装置初步对轿车进行冲洗，随后再用左右滚轮和上滚轮刷洗轿车的车身，刷洗完以后再启动喷水系统进行冲刷，这样运转的话不但大大节约了宝贵的水资源，而且还能够把轿车清洗的更加干净。整体的框架是参考往复式轿车自动清洁装置的框架，但是由于我这个是轿车自动前进的方式，大大的优化了设计框架6，减少了制造所花费的资金，因此这个清洁装置的价格也随之降低，所以洗车厂也会降低向顾客收取的费用。在价格竞争中占有利地位，水刀式轿车自动清洁装置、隧道式轿车自动清洁装置、往复式轿车自动清洁装置都没有这么低的生产成本，所以在洗车市场上有很大的优势7。该图是轿车自动清洁装置单边轨道的示意图，如图2.6所示。图2.6 单边轨道下面是三滚轮式轿车清洁装置主要的清洁部分的结构，绿色的是喷淋装置，专门是喷水和洗涤剂，两个粉红色的左右滚轮是负责清洗轿车两侧的车身8，还有一个上滚轮负责清洁轿车的顶部，黄色的部分是整个清洁装置的主要框架。该图是轿车自动清洁装置主要清洗部分结构的示意图，如图2.7所示。图2.7 轿车自动清洁装置主要清洗部分结构3 轿车自动清洁装置的结构设计3.1 轿车自动清洁装置的主要设计及重点数据这个设计主体要是四个方面，第一个是清洗结构，第二个是水资源循环再利用系统，第三个是PLC控制系统，第四个是细节部分结构设计。该表是轿车自动清洁装置主要设计参数的示意表，如表3.1所示。表3.1 主要的设计参数安装位置的长度9安装位置的宽度6安装位置的面积54安装位置的高度4.5清洁装置的高度3.5续表3.1 主要的设计参数清洁装置的长度8清洁装置的宽度5.7水循环装置的长度4.5水循环装置的宽1.3水循环装置的高3水循环装置的体积17.55该表是轿车自动清洁装置主要功能参数的示意表，如表3.2所示。表3.2 主要的功能参数三个柔性滚轮一个上滚轮，两个左右滚轮清洗方式高压水刀喷淋方式洗涤剂种类泡沫洗涤剂轿车前进方式单边轨道带动向前行进控制系统PLC控制系统故障检测方式人工检查洗车方式自助式洗车时间记录系统自动记录洗车时间该表是轿车自动清洁装置清洗车辆种类的示意表，如表3.3所示。表3.3 清洗车辆的种类适用于4座的小轿车清洗轿车的最大长度5清洗轿车的最大宽度3清洗轿车的最大高度2该表是轿车自动清洁装置组成部件材料的示意表，如表3.4所示。表3.4 组成部件的材料外部框架材料不锈钢电子元件防水型机架热镀锌C型钢机架该表是轿车自动清洁装置水和电消耗量的示意表，如表3.5所示。表3.5 水和电的消耗量用电的种类220家庭用电清洗一辆轿车的耗电量0.3度/辆清洗一辆轿车的耗水量26L/辆该表是轿车自动清洁装置清洗效率参数的示意表，如表3.6所示。 表3.6 轿车清洗效率参数每辆轿车清洗时间 2/辆每小时清洗轿车的数量 25辆3.2 轿车自动清洁装置的清洁部分设计轿车自动清洁装置的清洗部分主要有机架，单边导轨，上滚轮，左右滚轮这四个部分。该图是轿车自动清洁装置清洗部分结构的示意图，如图3.1所示。图3.1 清洁部分结构草图1是清洁装置的机架，2是清洁装置的底部，起到承重的作用，3和4是左右滚轮，清洗轿车两侧车身，5是上滚轮，清洗轿车的顶部。清洗轿车的时候需要有人把轿车开到单边轨道上，汽车处于熄火状态，确保轿车自动清洁装置在单边轨道的前端，距离清洁区域有70。使轿车车窗保持封闭状态，观察一下后视镜，保证挡风玻璃上面的雨刷和后备箱等部件都是关闭的，把车身周围有遮阳等凸出东西拆下，以防在清洗时把它损坏5。最后再检查一下车身，看看有没有遗漏的地方，检查完毕以后，运行轿车自动清洁装置，轿车沿着单边轨道缓慢驶入清洗区域9，轿车自动清洁装置开始自己清洗轿车，直到顾客觉得轿车清洗完毕才停止运转。3.3 轿车自动清洁装置的水循环再利用系统的设计水循环再利用系统使用的三级沉淀池，脏水先通过过滤网，把脏水中颗粒比较大的泥土和机油过滤出来，然后通过提升水泵将脏水送到一级沉淀池进行混凝沉淀，再通过输送管道输送到二级沉淀池进行吸附，最后通过输送管道输送到膜处理池进行膜的过滤。为了节约能源，各级沉淀管道之间都是由输送管道来输送脏水，在管道里面安装了防止脏水回流的阀门，这样的话就可以减少沉淀池之间的水泵的数量，降低成本。脏水排到沉淀池以后，停留在沉淀池里面的时间可能会比预计的时间要长，这种情况叫做短流，这一部分停留在沉淀池里面的脏水不能够完全沉淀，导致沉淀的效果不是很明显，甚至由于脏水不向前面流动，出现了死水区，会减少整个沉淀池的有效容积。所以为了避免出现短流的现象，本设计在各个沉淀池的中间安装了进水管道，污水从上到下进入，在进水管下面设置伞状的挡板，使脏水能够在池中均匀分布。沉淀池沉淀过的水经过提升泵运到清洁装置上面的储水箱，清洗轿车用过的水重新输送到沉淀池进行处理，形成封闭的水循环再利用系统。普通的沉淀池里面的污泥都是通过机器挖取然后运走的10，清理的时间比较长，时间一般是一个月，在清理的这段时间肯定又会污染已经沉淀完的水，既浪费时间又浪费钱，所以设计的沉淀池装有排泥管，在沉淀池里面放置时间比较久的脏水和污泥都可以及时排出去，非常方便又节约了时间，等污泥晒干以后让污泥车运走。4 轿车自动清洁装置主要部件的设计及计算4.1 电动机的选择根据轿车自动清洁装置的工作条件和要求，驱动滚轮的电动机选择的是三相异步电动机，型号是Y100L2-4，这个电机的主要参数：输出功率为,额定转矩为，最大转速为，最大转矩为，转子惯量为。通过已经选好的电动机的最大转速和清洁装置滚轮转速，通过计算可以知道该传动的总传动比： （4.1）电动机的最大转速，由式4.1计算得：4.2 联轴器的选取联轴器是机械传动中很普遍的零件，主要功能是把两根轴连接在一起，装置在运行的时候两根轴不能分离，只有在装置停止运转的时候，两个连接轴才能分开，联轴器的种类有很多，主要的种类有三种，机械联轴器、液力联轴器和特种联轴器。就机械联轴器来说，国家有明确的分类，通过联轴器对其连接的两轴存在的相对位移有无补偿的能力，可以分为刚性联轴器和挠性联轴器两种，有一种是能够起到保护作用的联轴器叫安全联轴器25，而挠性联轴器也可以根据有无弹性元件，分为有弹性元件的挠性联轴器和无弹性元件的挠性联轴器这两种。这个是刚性联轴器的种类和特色的示意表，如表4.1所示。表4.1 刚性联轴器的种类和特色种类特色凸型联轴器a凸型联轴器b凸型联轴器c在本设计里面，滚轮转动时功率并不是很大，受力比较小，联系联轴器的适用环境，我决定使用套筒式联轴器28，型号为ZDXCJ09。该表是挠性联轴器的种类与特色的示意表，如表4.2所示。表4.2 挠性联轴器的种类与特色种类特点十字滑块联轴器没有弹性元件的挠性联 轴器滑块联轴器 十字万向联轴器 滚珠链联轴器 续表 表4.2 挠性联轴器的种类与特色种类特色柱套式联轴器有弹性元件的挠性联轴器销柱式联轴器梅花状联轴器膜片联轴器4.3 轴承的选取和校核在清洁装置的传动系统中，轴承是必不可少的一部分，轴承有滑动轴承和滚动轴承两种。 （1）滑动轴承有些环境滚动轴承不能够体现它的特色 ，比如说在有水或者强腐蚀性的环境中。而滑动轴承在这些环境中能够完美工作29，滑动轴承和轴承座接触的面积很大，所以具有很大的承载力，润滑膜能够减少冲击力，润滑零件的作用，结构不是很复杂，安装起来比较方便，但是拆卸比较麻烦。滑动轴承有很多种，根据不同的载荷方向，可以分成径向轴承（承受径向载荷）和止推轴承（承受轴向载荷）。根据润滑油的种类的不同，可以分成油润滑，脂润滑，液体润滑，气体润滑等，按照润滑膜厚度的不同26，薄膜润滑轴承和厚膜润滑轴承这几种。该图是滑动轴承工作原理的示意图，如图4.1所示。图4.1 滑动轴承的工作原理 （2）滚动轴承滚动轴承在机器运动结构使用地方比较多的零件30，它主要是靠零件摩擦滚动来支撑转动元件的。滚动轴承的优点主要是摩擦力小、功率损耗低、起动方便等。滚动轴承的大概框架如下图所示，由外部圈、内部圈、滚动元件和支撑架等4个部分构成。外圈和轴承座孔装配，内圈和轴颈装配。一般外圈固定、内圈随轴的转动回转，也有可能内圈固定外圈回转，或内外圈同时回转。在内、外圈做相对转动时，滚动体在内外圈的滚道之间滚动。主要的滚动元件包括球、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子、滚针等。支撑架主要起到均匀地隔开滚动体而防止造成损坏。该图是滚动轴承主要结构的示意图，如图4.2所示。图4.2 滚动轴承的主要结构滚动轴承的种类有很多，主要可以分为球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承等几种。当前全球的滚动轴承在规格种类等方面更加趋于专业化、轻便化、细微化，使得其选用、润滑、维护都变得非常简单，在机械行业中普遍使用27。该表是常用滚动轴承种类和特点的示意表，如表4.3所示。表4.3 常用滚动轴承的种类和特点种类示意图名称主要特性备注调心球轴承圆柱孔调心球轴承1.能承受少量双向负荷，不宜承受纯轴向负荷2.轴向位移限制在轴向游隙范围内安装时可细微的调整径向及轴向间隙圆锥孔装在紧定套上的调心球轴承深沟球轴承深沟球轴承1.能接受双方轴向负荷2.轴向位移保持在轴向间隙范围内外圈有止动槽的深沟球轴承轴向紧固简单；轴承部件的轴向尺寸小圆柱滚子轴承外圈无挡边圆柱滚子轴承1.不能支撑轴向负荷2.不能停止轴向位移可分别安装内、外圈内圈无挡边圆柱滚子轴承外圈圆柱滚子轴承能承受少量单向轴向负荷可各自安装内、外圈内圈圆柱滚子轴承 续表 表4.3 常用滚动轴承的种类和特点类型简图名称一般特性其他圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承1.不能承受轴向负荷2.不能限制轴向位移3.极限转速高可微量调整径向游隙圆锥滚子轴承内圈无挡边双列圆柱滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承1.能承受较大单向轴向负荷，轴向负荷能力随接触角的增大而增大2.能承受以径向负荷为主的联合负荷可调整径、轴向游隙外圈圆锥滚子轴承双列圆锥滚子轴承1.能承受大量双向轴向负荷2.轴向位移限制在轴向游隙范围内改变隔圈厚度可调整径、轴向游隙角接触球轴承分离型（磁电机）角接触球轴承1.能承受一定的单向轴向负荷2.能限制一个方向的轴向位移可分别安装内、外圈角接触球轴承1.能承受单向轴向负荷，轴向负荷能力随接触角的增大而增大2.能限制一个方向的轴向位移内圈角接触球轴承高速性好4.4 滚动轴承的使用寿命本设计使用的轴承是深沟球轴承，作为这个滚轮转动的传动机构，必须要对这些轴承进行寿命校核。下面是深沟球轴承的寿命计算 （1）已知条件转动轴的转矩，滚轮直径，法向压力角是标准值，转动轴导程角。 （2）受力计算 （4.2） （4.3） （4.4）将已知条件代入到4.2、4.3、4.4中计算得： （3）计算深沟球轴承的当量动载荷，经查表10后，取。而，则取径向动载荷系数，轴向动载荷系数。因此，当量动载荷为 （4.5）将数值代入式4.5中得 （4）计算深沟球轴承的基本额定寿命 （4.6）式中 深沟球轴承的基本额定动载荷；轴承的转速（单位为）；当量动载荷；指数，对于球轴承，取；对于滚子轴承，取。将数值代入式4.6得 该表是常用滚动轴承种类和特点的示意表，如表4.4所示。表4.4 径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y轴 承 类 型相对轴向载荷判断系数名 称代 号XYXY调心球轴承100001(Y1)0.65(Y2)调心滚子轴承200001(Y1)0.67(Y2)圆锥滚子轴承30000100.40(Y)()深沟球轴承600000.025100.562.00.220.0401.80.240.0701.60.270.1301.40.310.2501.20.370.5001.00.44角接触球轴承70000C0.015100.441.470.380.0291.400.400.0581.300.430.0871.230.460.1201.190.470.1701.120.500.2901.020.550.4401.000.560.5801.000.5670000AC100.410.870.6870000B100.350.571.14结束语这个设计主要是根据我国轿车清洗行业的主要问题和改进方向，以及对环境保护还近和水资源再循环利用，和对清洗轿车行业洗车成本节约的要求，结合上面这些要求来设计的一种既满足汽车清洗速度快、效率高的要求，又能节约水资源且减少机器成本的轿车自动清洁装置，本设计考虑了生产成本和实际生产等情况，主要解决了以下几个方面的问题：首先因为对汽车清洗功能较高的要求，对轿车自动清洁装置在清洗时候的方法以及洗车过程做了分析，完成了轿车自动清洁装置整个结构设计,完善了轿车自动清洁装置系统的专业性、实惠性和可靠性的要求。其次完成了汽车清洗过程中，洗车步骤的设计和洗车过程中的洗车次序，对轿车自动清洁装置的清洗系统做了有效的设计和参数的计算。最后完成了轿车自动清洁装置的水循环再利用系统的结构设计，通过水循环再利用环节，节约了水资源，使水资源得到合理分配利用，高效的过
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