【JX17-31】城市道路护栏清洗机设计（二维+论文）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共30页)
编号：20257690
类型：共享资源
大小：5.93MB
格式：RAR
上传时间：2019-06-25
上传人：caiq****857
认证信息
个人认证
蔡**（实名认证）
浙江
IP属地：浙江
400
积分
- 关 键 词：
-
JX17-31
【JX17-31】城市道路护栏清洗机设计二维+论文
- 资源描述：
-
【JX17-31】城市道路护栏清洗机设计（二维+论文）,JX17-31,【JX17-31】城市道路护栏清洗机设计二维+论文
- 内容简介：
-
I 城市护栏自动清洗机构设计城市护栏自动清洗机构设计 摘要:随着我国经济的快速发展，高等级公路的建设也逐步加快。为保证交通及 车辆分道行驶的安全性，公路都设置了防撞护栏。在护栏的使用过程中，由于车辆 的尾气排放、风沙雨水侵蚀及其它自然或人为原因，护栏表面会出现灰尘污染，久 而久之还会出现结垢，其不仅会使护栏标志不洁而失效，更容易造成交通事故，而 且也会使其失去美观，影响路容路貌。护栏的整洁关系到城市的市容市貌，也更是 国家形象的体现。因此护栏的清洗是各地环卫部门的重要工作。 目前国内护栏清洗作业多由人工完成，劳动强度大、作业效率低，并且大部分 护栏置于道路的中央，清洗时容易发生安全事故。因此，设计一种高效的护栏清洗 车，不仅具有宽广的市场空间，也具有良好的社会效益。 关键词：护栏；清洗车；滚刷 I Design of automatic cleaning mechanism for urban guardrail ABSTRACT: With the rapid development of our economy，the high grade highway construction speeded up. To ensure traffic and vehicle lane.Driving safety，highway guardrail are provided. In the process of using guardrail，due to vehicle exhaust.Put the wind，rain and other natural or man-made causes，guardrail surface will appear dust pollution，in the course of time will be a At this scale，it will not only make the guardrail mark unclean and failure，more likely to cause traffic accidents，but also make them lose the Beautiful，affect the appearance of road road. Guardrail clean related to the citys appearance，also is the embodiment of the image of the nation. Because of Cleaning the guardrail is an important work around the sanitation department At present，guardrail cleaning work done by hand，large labor intensity，low operation efficiency，and most of the guardrail.In the road central，prone to accidents when cleaning. Therefore，the design of an efficient cleaning vehicle，not only.Has a broad market space，but also have good social benefit. Key words: barrier; vehicle cleaning brush 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 1 目 录 1 绪论绪论3 1.1 课题背景与目的.3 1.1.1 课题背景3 1.1.2 课题目的3 1.2 国内外研究现状.3 1.2.1 国外现状3 1.2.2 国内现状4 1.3 发展趋势.4 1.4 护栏清洗机的经济性及市场前景.4 1.4.1 经济性4 1.4.2 市场前景5 1.5 国内的清扫车存在差距.5 1.5.1 水平和质量的差距5 1.5.2 生产设备和生产手段落后5 1.5.3 设备舒适性的差距6 2 系统总体方案设计系统总体方案设计7 2.1 动力源选择.7 2.2 驱动电机选择.7 2.3 直流电动机的启动方式.7 2.4 调速器的选择.8 3 护栏清洗机构设计护栏清洗机构设计9 3.1 工作装置设计.9 3.1.1 工作速度确定9 3.1.2 滚刷结构参数及转速9 3.1.3 滚刷材料选取10 3.1.4 滚刷电机选取11 3.2 同步带传动设计.12 3.3 滚刷轴的设计及计算.14 3.4 横杆的设计及计算.16 3.5 提升液压缸的设计及计算.19 3.6 水平往复机构的设计及计算.21 4 清洗装置设计清洗装置设计24 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 2 4.1 毛刷的选择与安装方式.24 4.2 水泵的选择和计算.24 结结 论论25 参参 考考 文文 献献26 致致 谢谢27 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 3 1 绪论绪论 1.1 课题背景与目的课题背景与目的 1.1.1 课题背景课题背景 工业化的建设使城市人口和车辆逐年增多，人、车道路交通产生很大的矛盾， 几乎所有道路拥挤的地方都安上了护栏隔离，城市公路中央护栏可以引导驾驶员的 视线，以防车辆驶出路外造成交通事故。隔离护栏经过日晒雨淋，经常是脏兮兮的， 不仅影响路容的整洁美观，而且护栏本身容易损耗。城市公路中央护栏的清洗，不 仅是为了整洁的市容，而且能够延长护栏的使用寿命。为了保持城市公路中央护栏 良好的引导视线功能和清洁美观，需要对护栏进行定期清洗。人工清洗护栏的劳动 强度大，清洗效率低，每人每天大约只能清洗 600 米左右。白天车流量很大，人工 清洗护栏不安全且影响交通，一般在晚上车流量相对较小时清洗，而晚上清洗时经 常有发生车撞环卫工人的事故。于是城市公路中央护栏清洗机的出现具有实际的意 义1。 1.1.2 课题目的课题目的 1、通过贴近实际的毕业设计，使学生全面巩固大学四年来所学的基础知识和专 业知识。 2、通过本次设计，使学生能够熟练资料收集，整理，分析，综述的方法，熟悉 技术文件的写作，学生能够获得一次全面的实际锻炼。 3、通过借助计算机辅助设计，使学生能够快速有效的熟练掌握计算机辅助设计 中的技巧，积累一定的经验，为以后的工作打下良好的基础。 4、通过本次设计，学生能够亲自动手，真正将理论应用于实践，能够真实贴切 的体会产品设计的整个过程。 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 1.2.1 国外现状国外现状 公路自本世纪 30 年代末期在德国出现以后，直到 70 年代后期，防撞护栏要么 不洗，要么以人工擦洗作业。80 年代初，美国福特公司首先研制了防撞护栏清洗设 备，它是在轮式行走地盘的前桥上悬挂作业装置，采用机械传动，以单刷射水方式 作业；其车厢内装设 3KL 的金属水箱提供水源，工作效率为 35km/h，清洗宽度 300350mm，我国京津塘公路已有引进，并在使用中。另外具有代表性产品为德国 的慕迪卡（multicar）多功能养护车。该车为全液压驱动，当用于护栏清洗时，在车 前部装设悬挂式清洗装置，以双刷射水完成作业，车厢内的玻璃钢水槽容量为 1.8kl。该车的最大特点是采用液压液力传动，工作装置可以方便地进入和退出作业， 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 4 工作臂的变幅动作方便而容易，作业效果好。其作业宽度约 350mm，最佳作业速度 1.3km/h1.5km/h。该车已用于我国山西太旧和河北京石告诉公路。上述车型代表了 国外目前护栏清洗设备的基本水平2。 1.2.2 国内现状国内现状 我国公路建设和养护起步较晚，随着 80 年代沈大公路的修建，防撞护栏及其清 洗问题便提到议事日程上。进口设备虽然有诸多优点，但有些方面不太符合国情。 如 multicar 车的作业读仅为 1.5km/h 以下，其购置费用和使用成本高，全面推广不 现实。山西省交通科学研究所根据工程的迫切要求，研制了我国第一代防撞护栏清 洗车（定名为 HXC300）并在太旧公路进行试验和工程应用，得到了使用单位的 欢迎并于 1997 年底通过了技术鉴定。随后一系列护栏清洗车相继出现，如 HXC600 防撞护栏清洗车，国通牌公路护栏清洗车，在原有的电机控制上作了较大的改变和 完善，也就更加合适我们公路护栏清洗的需要3。 1.3 发展趋势发展趋势 随着我国经济的快速发展，高等级公路的建设也逐步加快。因此，防撞护栏的 数量也随之增加。护栏由于受车辆的尾气、灰尘粘附及其他因素的英雄，表面会出 现不同程度的污染，影响。护栏的整洁关系到城市的市容市貌，也更是国家形象的 体现。因此护栏的清洗是各地环卫部门的重要工作。目前国内护栏清洗车作业多由 人工完成，落座强度大、作业效率低，并且大部分护栏置于道路的中央，清洗时容 易发生安全事故。因此，设计一种高效的护栏清洗车，不仅具有宽广的市场空间， 也具有良好的社会效益4。 1.4 护栏清洗机的经济性及市场前景护栏清洗机的经济性及市场前景 1.4.1 经济性经济性 （1）改进生产工艺，节约原材料，降低生产成本，提高了材料的利用率； （2）本装置结构简单、易操作、使用方便、可靠性强，使用范围广； （3）该产品生产过程中对空气无污染，对生态环境不产生影响，不存在“三废 ”问题，企业 已在科 技创新基金中采取了安全生产的必要措施和相应的技术规范。采用电能作为能量输 入，无尾气排放，绿色低碳； （4）方便、环保。内部采用直流电力驱动，无污染，电动机采用 PWM 直流调速器 调速，可通 过差速调速来控制和协调两个主电动轮在直道、弯道的行驶速度和方向。 应用范围广泛，功能实现方式可靠，应用广泛； （5）安全性。全自动导向装置，自主适应护栏的变化，实现无人干预、自动行走。检测装置 有红外线检测，将检测到的相应数据用 LED 方式显示，同时提供报警和自动减速停 止特点。 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 5 1.4.2 市场前景市场前景 我国拥有 655 个大中型城市，全国各大中小城市，需要清洗的城市护栏更是数 不胜数。各市、区、县对其需求都很显著，新型护栏清洗设备的技术优势和成本优 势的运用都将降低传统的人力清洗过程所造成的人力资本的耗费。本项目可以运 用于城市道路护栏、高速公路护栏、公园、社区等护栏的清洗，各省市区市政集 团、各市区环卫部门、物业公司、各单位 后勤集团、各高速公路养护单位都将 可能成为本项目产品的潜在用户。一般情况， 2-3 个月护栏就需要一次清洗，如 采用人工方式，按 300 m/人/天，人工费 0.1 元/m 算，某城市的护栏总长为 1000km，则每年除去耗材费用，仅人工投入就需要 45 万元，我国 655 个城市的投 入就为 2.9475 亿元，数额巨大，并且容易引发交通事故，造成额外赔偿。如采用车载式清洗方式， 买台售价都在 15 万元以上，按照每个城市采购10 辆计算，总的投资成本 9.825 亿元， 并且耗水量大，冬季容易造成路面结冰，引发交通事故。 1.5 国内的清扫车存在差距国内的清扫车存在差距 1.5.1 水平和质量的差距水平和质量的差距 虽然，我国清扫车技术的发展令世界瞩目，但是，与发达国家相比，我国清扫 车还存在不少差距。我国的清扫车在清扫效率、清扫能力、除尘效果等清扫作业性 能方面与发达国家的水平相当，而在清扫车的噪声、排放、可靠性、舒适性，自动 调整等方面扔存在较大差距，特别是全液压清扫车，仅相当于发达国家 20 世纪 80 年代末到 90 年代初产品的水平。就目前我国清扫车的水平和质量可知，我国在清扫 车设计中，还缺少对专用部件的研究，缺少设计理论的指导，经验多于计算，模仿 较多，创新较小。可以说，目前我国对清扫车的研究能力还较差，还未真正达到对 清扫车进行研究的目的和要求，同时，缺乏必要的研究条件。目前，我国中小型全 液压清扫车除与汽车底盘改装的清扫车存在同样的缺陷外，还存在舒适性查、噪声 大、空车质量大、外形不够美观等特点。另外国内的清扫车在以下几个方面有待改 进：如在高可靠性上，设备的高可靠性就是指某种设备的可靠程度，即在其正常使 用当中的无故障间隔时间的长短。国产工程机械平均无故障间隔时间为 150300 小 时。而国外工程机械都在 600 小时2000 小时。我国工程机械的平均使用寿命仅为 国外同类产品的 1/2，甚至不到 1/2。因此目前的首要工作是解决产品经久耐用的问 题，提高可靠性的各项指标。 1.5.2 生产设备和生产手段落后生产设备和生产手段落后 由于国内清扫车生产企业的生产规模都较小，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，加工的零部件难以有稳定的质量。此外， 我国通用零部件制造水平较低，也影响了扫路机的质量。分析其原因主要在材料和 设计上。所以对清扫车易磨损件材料的研究和合理设计，提高易磨损件的耐磨性也 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 6 是提高我国清扫车可靠性必不可少的工作。因此提高清扫车外观质量。国外清扫车 的老面孔仍未得到彻底改变，尤其是油漆的光泽性、附着力、抗冲击、硬度、耐候 性和弯曲性能等还存在不小差距，特别是耐时性上不过关，新车放不到 3 个月就失 光、褪色。 1.5.3 设备舒适性的差距设备舒适性的差距 设备的舒适性是指驾驶员在操作设备作业时所感受的舒适深度，包括环保方面 的排放标准和噪声大小等。有的厂家在驾驶室里安装收录音和 CD 等音响系统，其 实在没解决设备噪声之前，这些都是徒劳的。同理，在没解决驾驶室密封问题之前， 一切空调通风换气设置都是没有任何意义的。以清扫车、装载机、推土机为例，首 先应该解决噪声和排放污染问题。因为它不但对驾驶员身心健康有影响，更重要的 是对与其配合工作的其他设备及人群有影响。而驾驶室搞成轿车标准其实并不困难。 要知道清扫车、装载机、推土机等工程机械驾驶员比轿车司乘人员更需要舒适。因 为他在非常恶劣的环境当中不停的作业。 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 7 2 系统总体方案设计系统总体方案设计 2.1 动力源选择动力源选择 为解决护栏自动清洗机在户外工作的先决条件，在动力源方面采用了直流蓄电 池。为了实现高清洁度的清洗，设计时采用跨栏式清洗，在小车前进的同时两边的 毛刷进行旋转实现护栏的清洗。为提高能源的利用率和减小极限整体的尺寸，毛刷 采用两个小型直流伺服电机分别驱动，其转速较大、受力较小，所以在蓄电池的选 择方面采取分别提供动力源的方式实现，驱动毛刷旋转的电机由另外一块电池提供 动力源。在装置中还有安装有一台微型水泵，该水泵直接接在直流蓄电池上即可工 作，由该水泵将机箱内的水抽出来并喷洒在毛刷上实现清洗，据计算和查阅相关书 籍、资料得，为毛刷提供动力源的蓄电池和为该微型水泵提供动力源的蓄电池可选 为同种。 综述，动力源方面采用蓄电池为驱动毛刷的电机和水泵提供动力源。 2.2 驱动电机选择驱动电机选择 由于护栏清洗机在户外工作，故在驱动电机的选择上采用直流电机。但传统的 直流电机的尺寸都很大，然而目前国内研制出了一种新型的小型直流伺服电动机， 与传统直流电动机相比，具有体积小、重量轻、力能指标高、零部件通用化程度强 等特点。按激磁方式本系列电动机分为：他激（并激） 、串激（C） 、复激（F）三种。 按使用环境条件本系列电动机分为普通型和湿热带型两类，该电机可与多种系列减 速器相配合，满足用户对转速、转矩、安装 工位的不同要求。目前该类型电机在国内已得到了广泛的应用。 2.3 直流电动机的启动方式直流电动机的启动方式 直流电动机从接通电源开始转动，直至升速到某一固定转数稳定运行，这一过 程称为电动机的启动过程。直流电动机有全压启动、变阻器启动和降压启动三种方 法。 （1） 全压启动。全压启动就是将电动机直接接入到额定电压的电源上启动。 由于电动机所加的是额定电源，而电动机开始接通电源瞬间电枢不动，电枢反电动 势 E 为零，所以启动时电流很大。启动时电动机最大电流为正因为电动机启动电流 很大，所以启动转矩大，电动机启动迅速，启动时间短。电动机一旦开始运转，电 枢绕组就有感应电动势产生，且转数越高，电枢反电动势就越大。随着电动机转数 上升，电流迅速下降，电磁转矩也随之下降。当电动机电磁转矩与负载阻力转矩相 平衡时，电动机的启动过程结束而进人稳定运行状态。 全压启动的优点：不需其他设备，操作简便；缺点是启动电流大，需要提前知 道设备的功率，否则很容易把设备烧掉。它只适用于小型电动机，如家用电器中的 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 8 直流电动机。 （2） 变阻器启动。变阻器启动就是在启动时将一组启动电阻 RP 串接人电枢回 路，以限制启动电流，而当转数上升到额定转数后，再把启动变阻器从电枢回路中 切除。 变阻器启动的优点：启动电流小；缺点是变阻器比较笨重，启动过程中要消耗 很多的能量。 （3） 降压启动。降压启动就是在启动时通过暂时降低电动机供电电压的办法 来限制启动电流，当然降压启动要有一套可变电压的直流电源，这种方法只适合于 大功率电动机。 降压启动的优点：启动保险、把稳，对设备没有影响；缺点：需要有一套可变 电压的直流电源。 综合考虑，本装置的电动机启动方式采用：降压启动。这样不仅可以保护设备， 而且可以减轻整个装置的重量和体积。 2.4 调速器的选择调速器的选择 为实现护栏自动清洗机功能的多样化，在小车的行走和毛刷的转动上都采用调 速器实现其速度的可调、可变功能。为减小机箱整体重量和尺寸，在调速部分采用 目前较为成熟、发展较快、工作较为可靠的 PWM 直流脉宽调制调速，不仅具有工 作电压范围宽、外型精巧、输出功率大、控制范围宽、灵敏度高、调速器安装方便 等优点，而且还具有电源的能量功率和电路的效率高的特点。根据电机参数和整体 装置的实际情况，选择 24VHW-A-1040 型号的 PWM 直流脉宽调制调速器。 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 9 3 护栏清洗机构设计护栏清洗机构设计 3.1 工作装置设计工作装置设计 工作装置由底座，机构支撑架，水平往复运动机构，滚刷机构，电动机，电动 机支撑架，传送带，液压传动机构等组成。整个工作装置由底座与车底盘滑轨连接 为一体，然后机构支撑架与底座相连，电机支撑板一固定于机构支撑架上，电机支 撑板二通过液压滑动杆与机构支撑杆相连。滚刷机构固定于支撑板上，通过电机、 联轴器、带传动带动滚刷运动。与电机支撑板二连接的标注液压缸可以实现小范围 的水平运动，以处理不同护栏宽度。与机构支撑杆相连的提升液压缸可以实现整个 机构的垂直方向的运动，用以跨越护栏。与机构支撑杆相连的牛头刨机构可以把整 个装置收入车体内，在工作时再把整个机构推出。 3.1.1 工作速度确定工作速度确定 工作速度即清洗作业速度，这是关系到工作质量和工作效率的重要技术参数之 一，其值应于清洗工作装置滚刷转速想匹配。速度过高时，刷体与护栏表面接触时 间减少，不易清洗干净。速度过低，作业效率下降。故应综合考虑工作质量和工作 效率。工作速度确定的基本原则是：在打到要求清洗效果和易于操作的前提下，选 用较高的工作速度。参照类似机械确定最高工作速度为 10km/h。 3.1.2 滚刷结构参数及转速滚刷结构参数及转速 对护栏清洗车技术参数选取及滚刷驱动公路的计算，目前还没有较成熟的方法 可参考，一般采用类比法进行设计，或采用经验公式进行计算。 滚刷的结构参数选定应考虑护栏表面机构，刷题的有效程度应大于护栏自身高 度，根据最新街 道护栏示意图：如下。 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 10 图 1 护栏参数图 按下式确定护栏高度： Hhh 式中：h 护栏自身高度，mm； h 护栏与路面间安装距离偏差，mm，这里取h=50mm。 故：H=1000mm+50mm=1050mm。 滚刷的直径应考虑护栏凹面尺寸，刷毛磨损量及车辆的行驶偏差，即可按下式 确定： D=d+2L 式中：d 滚刷轴的直径 mm，d=24mm； L 刷丝的长度 mm，L=75mm。 故 D=24mm+2*75mm=174mm。 3.1.3 滚刷材料选取滚刷材料选取 刷具材料直接关系到刷具的载污量、脱污能力，对洗刷效果的影响很大。当然， 材料耐磨性、替换成本也是关注的要点。 常见较为经济的刷毛材料有棉布、尼龙、塑材。通过分析比较棉布、尼龙、塑 材在清洁过程中用作扫毛的优劣点，考虑到棉布易脱落、使用寿命短，塑材柔性较 低，会刮损护栏漆面，认为选用尼龙材料作为清洗机械的刷毛较为合理。尼龙条作 为扫毛，其摩擦系数大、柔性高。 选用尼龙丝网载污量是所选材料样本中最大的。尼龙也是常见的廉价工业材料。 单糙面尼龙丝网有另外一个优越特点就是天然的卷曲性。这个卷曲性与旋转相 互配合，保证在寿命期内自然方便地实现绕壁摩擦。 成车试验表明，以尼龙丝网材料为核心的绕洗技术，能有效清洗顽固污渍，对 标配护栏清洗后的清洁度达到 97%5。 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 11 表 1 尼龙 66 参数 据上，选取尼龙 66 作为刷毛，其直径 d=0.5mm，密度为 1.14g/cm3。 3.1.4 滚刷电机选取滚刷电机选取 1、选取电机的类型 根据实际要求，选取主动滚刷的转速 n=1.5r/s=90r/min，电机功率 P300W。选 择 ZYT 系列永磁直流电机，立式安装。 则电机角速度 =2n=9.42rad/s。 由 P=T* 得 T=P/=300*10-3/9.42=0.0318Nm=31.8Nmm。 根据上面两个参数，及下方 ZYT 系列电机参数表，选取 110（机座号） ZYT55(铁蕊长度，长磁蕊)。 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 12 表 2 ZYT 系列永磁直流电机参数 故 110ZYT55 永磁直流电机选定参数如下： 额定转矩 980N-mm 转速 3000r/min 功率 308W 电压 24V 电流 16.5A 质量 4.7kg 2、电机的安装尺寸 表 3 ZYT 电机系列安装尺寸 3.2 同步带传动设计同步带传动设计 电机额定功率 p=308w，实际转速 n1=90r/min，取从动轮转速 n2=60 r/min，则传 动比 i= n1/ n2=1.5。 1、计算功率 Pd Pd=KA*P 查参考文献9 P839 表 15-37，取 KA=1.6 故 Pd= KA*P=1.6*308=492.8W 2、选定带型和节距 Pd=0.49W，n1=90r/min 由参考文献9 P845 图 15-8 可知，选节型为 L 型 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 13 查参考文献9 P834 图表 15-33 得 Pd=9.525mm 3、小带轮齿数 由参考文献9 P840 表 15-38 可知 Emin=12，取 E1=20 4、小带轮直径 d=Z1Pd/=20*9.525/3.14=60.67mm 查参考文献9 P843 表 15-44 知 外径 da=59.88mm 5、大带轮齿轮 Z2=i*Z1=1.5*20=30 6、大带轮直径 d= Z2Pd/=30*9.525/3.14=91mm 查参考文献9 P843 表 15-44 知 da=90.20mm 7、带速 r=d1n1/(60*100)=3.14*60.67*90/60*1000=0.29m/s 8、初定中心距 a0 0.7(d1+d2) a02（d1+d2） d1+d2=151.67mm 106.16a0303.32 根据实际两滚刷轴之间的距离，初取 a0=200mm 9、带长及其齿数 L0=2a0+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0 =400+3.14*151.67/2+(91-60.67)2/800 =400+238.12+1.15 =639.27mm 由参考文献9 P834 表可知，选定 带长代号 240 基本尺寸 Lp=609.60mm，节线上的齿数为 64 10、实际中心距 aa0+(Lp-L0)/2=200+(609.60-639.27)/2=185.17mm 11、小带轮啮合齿数 Zm=entZ1/2-(9.525*20*10)/(2*3.142*185.17)=9 12、基本额定功率 P0=(Ta-qv2)v/1000 由参考文献9 P841 表 15-40 知 Ta=245N q=0.096kg/m 所以 p0=（245-0.096*0.292）*0.29/1000=0.071kw=71w 13、带宽 查参考文献9 P842 表 15-42 的 L 型轮宽为 25.4，双边档圈最小宽度 bf=26.7 14、作用在轴上的力 Fr 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 14 Fr=1000Pd/v=1000*0.49/0.29=1670N 15、带轮的结构和尺寸 根据参考文献9 P823 图 15-3 取小带轮为实心轮 L=（1.52）d0 取 L=1.5 d0=36，凸台高为 2mm，总长为 40mm 大齿轮为隔板轮 L=36 S=0.25L=9 3.3 滚刷轴的设计及计算滚刷轴的设计及计算 电机功率 P=308w，转轴转速 n1=90r/min，同步带传动效率 =0.97 1、滚刷轴上的功率 P1、转矩 T1 P1=P*=308*0.97=298.76w T1=9.55*106*P1/n1=9.55*106*298376*10-3/90=31702N.mm 2、初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢，调质处理。=7.85g/cm3 参考文献10 P370 表 15-3 取 A0=110 故 dmin= A0(P3/n3)3/2=110*(0.299/90)3/2=16.41mm 由于轴上有两处键槽，dmin应增大 10901590 故 dmin=dmin（1+1290）=18.38mm 轴上最小直径处应为联轴器处的直径 d1， 从 GB/T5014-1985 中，选 HLI 弹性联轴器，取 d1=24mm 半联轴器长度 L=52mm，轴配全长度 L1=39mm 3、轴的结构设计 1）拟定轴上零件的装配方案 图 2 主动轴 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度 （1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，A 轴段右端需一轴肩定位，故取 d2=30mm ；左端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度 L1=39mm，为了 保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断面上，故 A 段的长度应比 L1 略短 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 15 一些，现取 l1=36mm。 （2）B 处为一凸台，只对半联轴器起轴向固定作用，故 d2=30mm，l2=10mm。 （3）E 为带轮安装处，根据前面计算可知 d5=28mm，带轮带宽为 bf=26.7mm， 故取 l5=25mm。 （4）F 处安装滚刷筒，前面计算知道，筒长 L=1050mm，故取 l6=1050mm，d6=24mm。 （5）初选滚动轴承。因轴承只承受轴向力，故选取止推轴承。参照工作要求并 根据 d5=28mm，由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度级的单列止推 轴承 51107，其尺寸为 d*D*T=35mm*52mm*12mm。故 d4=35mm。此止推轴承的轴 向固定右端有滚刷支撑板固定，故根据实际情况选取 l4=22mm。左端为轴肩定位， 轴肩高度 h0.07d，故取 h=3mm，则轴环处的直径为 d3=41mm。轴环宽度 b1.4h， 取 l3=5mm。 3）轴上零件的轴向定位 半联轴器、带轮均用平键连接。按 d1=24mm，6=28mm 查 P491 表 9-4 取 b*h=8mm*7mm，键槽用键槽刀加工，长分别为 L带=28mm，L半=34mm，t=4，同时 为了保证带轮与轴有良好的对中性，故选择带轮与轴的配合为 g6/H7；同样半联轴 器与轴的连接，其配合为 H7/r6。止推轴承与轴的轴向定位由过渡配合来保证的，此 处选轴的直径尺寸公差为 j6。 4）确定轴上圆角与倒角尺寸 表 4 零件倒角 C 与圆角半径 R 的推荐值 直径 d610101818303050508080120120180 C 或 R： 0.50.60.81.01.21.62.02.53.0 取端倒角皆为 1*45。 4、轴上载荷 做轴上的受力简图，显然，轴只在单一平面内受力 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 16 图 3 主动轴受力图以及弯矩图 支反力：FA=835N FD=2505N 显然 D 截面即为危险截面。 弯矩 M=20100Nmm，扭矩 T=31702Nmm。 5、抗弯矩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的截面（即危险截面 C） 的强度。根据以上数据以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 =0.6， 则 ca=12.5Mpa W TM 22 1 )( 3 22 35*1 . 0 )31702*6 . 0(50100 前以选定轴的材料为 45 刚调质处理，由参考文献10 P362 表 15-1 知-1=60 Mpaa，故安全。 3.4 横杆的设计及计算横杆的设计及计算 单个滚刷的直径为 D=164mm，前后滚刷中心距 a 为 a D+L+L 其中 L：栏杆最大厚度 L=80mm L:使支撑杆不与滚刷产生干涉的最小长度取 L=110 所以 a164+80+110=254mm，取 a=400mm。 横杆材料为空心矩形金属制作，结构强度高且重量较小，取其材料为碳钢，其密度 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 17 为 =7.807.85g/cm3 1、杆上各零件的重量 1、主动轴的重量 d1=24 L1=39 V1=(d1/2)2*L1=17.634cm3 d2=30 L2=10 V2=7.065 cm3 d3=41 L3=5 V3=6.597 cm3 d4=35 L4=35 V4=33.657 cm3 d5=28 L5=38 V5=23.387 cm3 d6=24 L6=1050 V6=474.768 cm3 d7=18 L7=25 V7=6.359 cm3 V=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7=569.47 cm3 故 m=*V=7.85*569.47=4.47kg 所以 G1=mg=4.47*9.8=43.81N 2、从动轴的重量 V=V3+V4+V5+V6+2V7=551.13 cm3 所以 G2=*V*g=551.13*7.85*10-3*9.8=42.4N 3、电机的重量 G3=4.7*9.8=46.1N 4、实心带轮重量 CHT200 =7.2g/cm3 V(31-12)2*36+(18-12)2*4-8*4*40=39.98cm3 G4=7.2*39.98*9.8*10-3=2.82N 5、辐板轮质量 V(45.5-12)2*36+(36-12)2*27=105 cm3 G5=7.2*105*9.8*10-3=7.41N 6、滚刷质量 刷丝均均匀分布在直径为 30mm 的圆筒上 该圆筒上 1/22/3 分布着刷丝，取 k=0.6 则刷丝总面积 S刷=0.6S=593.5cm3 所以 m=S刷*L*=593.5*7.5*1.15*10-3=6.68kg G6=mg=6.68*9.8=65.5N 7、支撑板质量（碳钢 =7.85g/cm3） V270*100*3+100*3*20*2=93cm3 G7=*V*g=7.85*93*9.8*10-3=7.2N 8、电机支撑架质量 V4*22*2*60+112*112-（80/2）2*3=33.12 cm3 G8=*V*g =7.85*33.12*9.8*10-3=2.5N G总=217.74N 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 18 横杆材料为 45 钢-1=60Mpa，工作时，横杆受力如下： 图 4 横杆受力图 根据受力分析可知，FC=FA=G=217.74N 图 5 截面 ：横梁截面积 S=(30*40)-(24*34)=384mm2 V=S*h=384*350mm3=134.4cm3 G1=*V*g=7.85*134.4*9.8*10-3=10.34N 图 6 截面 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 19 :S=(34*24)-(28*18)=312 mm2 V=S*h=312*200mm3=62.4cm3 G2=*V*g=7.85*62.4*9.8*10-3=4.8N q=(G1+G2)/(150+240+110)=15.14/400=0.058N/mm 根据合力平衡 F0=FA+FC+q*400=217.74*2+15.14N=450.62N 画出梁的弯矩图如下: 图 7 梁的弯矩图 最大弯矩在 O 点 Mmax= FA*110+ FC*400+(G1+G2)*200 =217.74*510+15.14*200 =114.075Nm 由 =Mmax/Z 其中 Z=(BH)2-(bh)2/h =(40*30)2-(24*34)2/40 =8774.4*10-9m3 =11075.4/8774.4*106 =13Mpa Sk*F1=4912N 故符合纵向弯曲强度 5、缓冲机构 一般承压在 10Mpa 以上应当用缓冲机构，本次设计中，工作压力为 6.3Mpa， 因此缓冲机构从略。 3.6 水平往复机构的设计及计算水平往复机构的设计及计算 查相关资料，一般街道护栏清洗车的底盘尺寸为 5990mm*2050mm*2600mm。 故初选牛头刨机构行程 S=800mm。 牛头刨示意简图如下： 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 22 图 8 牛头刨机构 行程速比系数为： 180 180 K 式中 =2arcsinr/L 杆 EF 的行程为 S=2Rsin(/2) 当减小 L 或加大 r 时，机构尺寸可减小，导杆摆角可增大，但空行程角速度变 化剧烈，故一般推荐 L/r2，此时导杆摆角取 600。 此处 取 L/r=2.5 则 sin/2=0.4 S=2R*0.4 R=800/0.8=1000mm K=(180。+)/（180。-）=1.71 根据实际要求，装置往返速度不宜过快 取 V=0.02m/s 1 分钟内 S=Vt=0.02*60=1.2m，基本符合要求。 由 V=*R 知 =V/R=0.02m/s/1m=0.02rad/s 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 23 由 =2n 知 n=/2=3.2*10-3rad/s 即 大齿轮转速为 n1=3.2*10-3rad/s， 据经验取传动比 i=3 则小齿轮转速为 n2=n1/i=3.2*10-3/3=1.07r/s 选取大齿轮节圆直径 d1=420mm 则小齿轮节圆直径 d=140mm，齿数 Z1=84 取模数 m=5 a=m/2*(Z1+Z2)=2.5*(84+28)=250mm 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 24 4 清洗装置设计清洗装置设计 4.1 毛刷的选择与安装方式毛刷的选择与安装方式 清洗作业时，护栏两对侧面滚刷将护栏栏杆夹击在中间，刷毛相互重叠，两滚 刷形成一个整体，中间不留间隙，两滚刷刷高速旋转，在护栏表面刮擦，沿护栏竖 向表面喷水，从而实现清洗。两滚根据采集所得数据，护栏栅格之间的最大距离是 170 mm，最小距离是 120 mm， 护栏所用钢管直径 22 mm，为了使滚刷与护栏表面 有效发生摩擦，利用相切的原理设计滚刷直径(包括毛长) ，通过分析验证，滚刷直 径为 260 mm 时，清洗效果好，不留清洗死角。当两滚刷转相反时，可使脏物或脏 水沿着箭头方向甩出去，两滚刷的刷毛在重叠处移动方向相同，可加快刷子的转速， 滚刷两边各布置一个喷水嘴，这样可将飞溅的水珠带到护栏板面上，节约用水，达 到良好的清洗效果。 4.2 水泵的选择和计算水泵的选择和计算 （1）水泵的工作原理 电机的圆周运动，通过机械装置使水泵内部的隔膜做往复式运动，从而压缩、拉伸 泵腔(固定容积)内的空气，在单向阀作用下，在排水口处形成正压(实际输出压力大 小跟泵排水口受到的助力和泵的特性有关)；在抽水口处形成真空，从而与外界大气 压间产生压力差。在压力差的作用下，将水压入进水口，再从排水口排出。在电机 传递的动能作用下，水持续不断的吸入、排出，形成较稳定的流量。 （2）水泵的选择 由于此装置受到水，电机，毛刷等装置的限制，还有必须控制水的流量，以免造成 水的浪费。因此，所选的水泵不能过大，水的流量也必须符合要求，不能造成水的 浪费，同时能保证水能从箱体里顺利抽出，所以，选定的水泵扬程必须大于箱体的 高度。 根据工作需求，要使得装一次水能够有效工作至少一小时，水箱容积大小为 250L， 所以选择的水泵流量最多为每小时 250L/H，查得型号为 CD1245 型号的泵能满足需 求，而且经济实惠，故选择泵的型号为 CD 1245。 （4）毛刷工作时间计算： 根据：P=UI 通过电机的电流的大小取最大电流为 4.8A 充满一次电能持续工作时间 T=Q/4.8 =9/4.8=1.875h 所以充一次电能持续工作时间为 1.875 小时 （5）水泵的工作时间计算： 通过水泵的电流：I=2A 充满一次电能持续工作时间 T=Q/I-9/2=4.5h 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 25 所以充一次电能持续工作时间为 4.5 小时 宁夏大学新华学院 2016 届本科毕业设计 26 结结 论论 毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实践相结合的机会，通过这次比较 完整的护栏清洗车设计（工作装置设计） ，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际 设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同 时也提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平， 而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使得我的能力得 到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力以及耐力也都得到了不同程 度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。 虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。随着设计的不断深入而 不断学会各种知识技能的运用。和老师的沟通交流更使我对设计有了新的认识也对自 己提出了新的要求。 在设计过程中，整个装置的设计、布局、连接让我很头痛，原因是所有东西都是凭 空想象出来的，完全没有一个实体可以参照，对于各种参数的选取，我都是翻阅资料 再与老师交流后选取的。尽量让整个设计更合理。 提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了许多实际经验，使我 的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应 变能力，更强的沟通力和理解力。 顺利如期的完成本次毕业设计给了我很打的信心，让我了解专业知识的同时也对本 专业的发展前景充满信心。但是本次设计还是有遗憾，整个工作装置的稳定性可靠性 以及成本并没有过多去考虑。
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号