环卫保洁自行车的设计

环卫保洁自行车的设计摘要环卫保洁自行车主要用于捡拾城市街道中常见的垃圾（如果皮、纸屑、香蕉皮、烟头、树叶、纸质饮料杯、各种饮料易拉罐等杂物） 。本实用新型自行车既能够完成垃圾清扫和收集，又减少道路清扫工人的劳动强度，提高了工作效率。环卫保洁自行车由车轮、车架、自行车传动装置组成。该设备结构相对简单，集清扫、拾拣、收集转运为一体，一次自动完成，价格相对便宜，体积小并且重量较轻，工作稳定性高，操作简易，效果好。整车造型简单美观，结构合理，工作效率高，使用起来既方便又灵活，适用性强，清扫中无二次污染，并且能够独立完成垃圾清扫和收集，减少道路清扫工人的劳动强度，提高了工作效率，同时还可以方便地利用现有的自行车进行改造，便于推广使用。针对现实中的一些清洁工作起到了相当大的贡献。本论文通过对环卫保洁自行车的设计来解决实际工作中的一些问题，提高了环卫工人的工作效率，减轻了环卫工人的工作强度，并且能够使得清扫工作更加整洁干净，性价比相当高。关键词 保洁；环卫：清扫；自行车Design of bicycle for Sanitation cleaningAbstractSanitation cleaning cycle is mainly used for collecting common garbage in city streets (if skin, confetti, banana skins, cigarette butts, leaves, paper cup, all kinds of beverage cans and other stuff). The utility model can accomplish the bicycle garbage cleaning and collecting, and reduce road cleaning workers labor intensity, improve work efficiency.Sanitation cleaning by bicycle wheels, frame, bicycle transmission device. The equipment structure is relatively simple, clean, pick, pick up collection and transport as a whole, a completion, the price is relatively cheap, small size and light in weight, high stability, simple operation, good effect. Vehicle modelling is simple and beautiful, reasonable structure, high efficiency, convenient and flexible to use and applicability, clean, no secondary pollution and be able to complete the garbage cleaning and collecting independent, reduce the number of road cleaning workers labor intensity and improve the working efficiency, at the same time can also be convenient to use the existing bicycle, easy to use. In view of the reality of some cleaning work has played a considerable contribution.In this paper through to the sanitation cleaning bicycle design to solve some problems in the practical work, improve the efficiency of the sanitation workers, reduce the work intensity of the sanitation workers, and the ability to make cleaning work more neat and clean, high cost performance.Keywords： cleaning；sweeping ；bicycle目录摘要1第一章 绪论41.1 研究背景.41.2 国内外现状41.3 研究的意义51.4 研究内容和方法5第二章 方案的选择62.1 设计方案的选择72.2 工作原理介绍8第三章 传动机构的设计及计算93.1 v 带传动的选型93.2 v 带轮的设计103.3 传动轴设计113.4 传动轴的强度校核123.5 垃圾清扫滚筒设计143.6 清扫滚筒的结构设计143.7 滚筒轴的强度校核153.8 垃圾收集转运机构设计183.8.1 主胶带的传动设计193.8.2 主胶带轮的设计203.8.3 压紧胶带的传动设计203.8.4 压紧胶带轮的设计22第四章 环卫保洁自行车车架焊接设计234.1 对焊接的主要要求234.2 主要的焊接材料234.3 焊接规范确定234.4 焊丝直径244.5 焊接电流244.7 焊接速度254.8 焊丝伸出长度254.9 CO2 气体流量 25第五章 三维模型26第六章 结论32第一章 绪论1.1 研究背景我国是国际公认的自行车王国，无论是产量、生产制造能力以及出口量，还是拥有量，都堪称世界最一。自行车是目前中国“老百姓第一代步工具” ，它本身拥有操作使用方便、结构相对简单、价格又低廉、应用市场相对巨大等优点。为了响应节能环保，许多以汽车交通为主的发达国家正在大力开展自行车交通，有相关专家预言，自行车将风行 21 世纪。到那时将会出现更多先进的自行车，例如太阳能自行车、夜光自行车、电脑自行车等等。环卫自行车也必将随之诞生。环卫保洁自行车是集清扫、拾拣、收集转运为一体的新型自行车。由车架、车轮、自行车传动装置组成。按动力来源划分，环卫保洁自行车可分为两种，一种是以蓄电池为动力，一种是以人体动力为动力。1.2 国内外发展状况国内现状：目前，全国各主要城市对各种环卫专用的清扫车需求量都很大，大、中型环卫清扫车较普遍。在主干线、快速道路上，主要使用的都是大型道路清扫车；在普通的市区道路内，主要使用的都是中型道路清扫车；除此之外，一般都是以环卫工人使用“大扫帚”为主。另外，无论是交通主干线还是普通的市区道路，保洁工作(指经过环卫专用清扫车清扫之后的道路清洁维护工作)通常是离不开“大扫帚” 。 根据调查发现，在许多城市中，像大、中型清扫车和小型道路扫路机，这些“新武器”并没有在城市环卫中能够大显身手，除节假日或者有极重大活动时，偶尔上路使用外，大部分时间都趴在清扫车车库里“睡大觉” 。清扫车没有“上岗” ，并不是指其性能存在问题。其主要原因：是大、中型道路清扫车的购买价格相对比较昂贵(1辆国产大型道路清扫车的售价要大约在 50 万元左右，l 辆同类型进口清扫车也要约 100多万元) ，耗油量大，平均 3 天就得加 1 次油，花费近 200 元，光油费 1 年就得至少 2万多元。再加上平日里的正常维护和维修的费用，l 台大型道路清扫车的运行费得将近得有 35 万元；是小型的环卫清扫车品种相对较少，并且目前市场上所销售的小型清扫车，普遍使用的蓄电池全部都是铅酸电池，它不仅会对人体造成危害，而且还会对环境造成二次污染，并不符合环境保护的要求。 国外现状：世界发达国家，如日本，美国，环卫保洁工作做的非常好，都是纯机械化的，已经普及了环卫保洁自行车。德国生产的凯驰 KSM750 型扫地机分为汽油驱动型和点瓶驱动型。汽油驱动型适合院落、停车场等户外清扫作业；电瓶驱动型因其噪音低，污染小，等特点适合室内清扫作业。尘箱容积为 40 升，配合手柄和车轮，可以轻松被拉出，倾倒垃圾相对简单易行，移动方便，向下轻压手柄，可以轻松移动设备，配有坚固外壳及防护杠，防止非专业人员操作时对设备造成的损害。无级变速驱动请根据清扫环境的不同，调整其行进的速度，即可获得最佳的清扫效果，省时又省力，噪音也比较低。本机的外壳拥有吸收噪音的功效，精确地时间记录表，刷毛采用v 字型排列方式，大垃圾挡板使得本机具有非凡的清扫效果，对于像加油站之类的环保要求极高的场所，您也可以放心的使用。1.3 研究的意义在街道、广场以及公路等地，一旦经过清扫车或人工清扫之后，主要环卫任务就剩下保洁工作了，而保洁工作主要是指对那些缺乏公共卫生保护意识的个别人，随手乱扔杂物果皮纸屑的清理。由于这种杂物的品种比较繁多，随机性大，并无相关联系，也不好分类进行处理。因此增大了环卫工人的清扫强度。针对这些环卫保洁的相关问题，研制了环卫保洁的清扫自行车。该车主要用于捡拾城市街道中常见的垃圾（如果皮、纸屑、香蕉皮、烟头、树叶、纸质饮料杯、各种饮料易拉罐等杂物） 。本实用新型自行车既能够完成垃圾清扫和收集，又减少道路清扫工人的劳动强度，提高了工作效率，同时可方便地利用现有自行车改造，便于推广使用。环卫保洁自行车有比较广阔的市场前景。首先我国是国际公认的自行车王国，无论其生产能力、出口量、产量，还是拥有量，都堪称世界之最。自行车是中国“老百姓第 l 代步工具” ，它本身拥有的操作简便、结构简单、价格又相对低廉、市场前景巨大等优点。所以环卫保洁自行车值得推广，前景非常广阔。1.4 研究内容和方法1.研究内容：本课题的主要任务是完成环卫保洁自行车的设计。对提高我国各个城市的环卫工人环卫保洁的工作效率具有现实的意义。2.研究方法：通过查阅相关文件，对环卫保洁自行车有初步的认知和了解。根据自己设计的题目，有重点并有步骤的研读各种相关文件，结合切身实地的到工厂去考察现有的环卫保洁自行车的一些图纸等设计资料，做到心中有数。结合机械设计手册等相关资料，着手主要零部件参数的设计计算。使用 AutoCAD，Proe 等软件完成零件图和装配图的绘制。第二章 方案的选择2.1 设计方案的选择第一种方案：此种方案的环卫清扫车包括行走装置、传动装置、清扫装置以及垃圾收集箱，上述的行走装置包括车架和行走车轮，垃圾收集箱固定在车架上，其清扫装置包括水平设置的前、后滚筒刷和纵向设置的左右圆盘刷。前、后滚筒刷分别是通过其两端外延的端轴对应轴装在左右前轴架和左右后轴架上，左右圆盘刷分别是通过其向上延伸的轴端纵向轴装置到左右前轴架上。传动装置由分设于行走装置两侧的相同传动机构组成，每一侧的传动机构，都包括一个大链轮、两个小飞轮、两个伞齿轮、和至少一个张紧轮和传动链条。大链轮装设在行走轮的轮毂上，两个小飞轮分别装设在前、后滚筒刷的端轴上。张紧轮装设在垃圾收集箱上。两个伞齿轮分别装设在前滚筒刷和同侧的圆盘刷的端轴上，并且两个伞齿轮相互啮合，大链轮通过传动链条，经装设在后滚筒刷上的链轮及张紧轮与装设在前滚筒刷上的飞轮相联接，带动前、后滚筒刷相对反方向转动。图 2.1 滚刷电动清扫机第二种方案：此种方案设计的环卫清扫自行车是一种城市道路清扫用的保洁型环卫清扫自行车，它由车架、车轮、自行车传动装置组成，其中车轮的轮轴两端分别连有轴承。车架连在轴承上，垃圾收集装置是由伸到地面且由轮轴带动的扫地滚刷，通过轮轴带动的内运输带，与内运输带联动的外运输带和垃圾收集箱构成。通过推动自行车，将动力传至扫地滚刷和内运输带，从而达到清扫地面垃圾并将清扫的垃圾通过内、外运输带配合，传送到垃圾收件箱。此两种方案的比较：第一种方案的特点是结构相对简单、制造成本比较低廉、使用相对方便，可以在城市环卫部门广泛推广，是一种既可降低清洁员劳动强度，又能提高工作效率的一种理想街道清洁工具。第二种方案的特点是在推自行车的过程中已经完成了垃圾清扫和收集的工作，减少道路清扫工人的劳动强度，既提高了工作效率，又同时可方便地利用现有自行车改造，便于推广使用。相比较而言，第二种方案机构相对简单，又可以利用现有自行车很方便的改造而成，所以本设计将选用第二种方案进行设计。图 2.2 环卫保洁自行车图2.2 清扫工作原理介绍保洁清扫车的结构如图 1 所示，它主要由滚刷清扫机构、上料机构、传动机构、垃圾收件箱、以及车身等组成。利用人体推力为动力来源，并将普通的自行车的不转动的心轴改装成转轴，以便作为其驱动装置。图 1 环卫保洁清扫车结构图1主胶带 2滚筒 3带轮 4张紧轮 5压紧胶带6车轮 7轴 8滚刷 9垃圾收集箱滚刷清扫机构采用了卧式滚刷，其主要功能是对路面垃圾起到清扫和抛起的双重作用，使得垃圾能够按抛物线轨迹运动。上料机构是利用了橡胶带的物理特性、靠带的弹性力运送垃圾、物料颗粒大，则带的夹持力会自动增大。采用双带互夹料原理，能够更加便于喂料和提升，能够适合各种形状及不同尺寸的垃圾。非常适用于城市当中的常见垃圾(如果果皮、纸屑、烟头、杂物、树叶、小石子、各种饮料瓶易拉罐、盒状物等)。该机构由 1 条主胶带（1）和 1 条压紧胶带（5）(随动胶带)所组成，主胶带（1）由传动滚筒（2）驱动，而压紧带没有独立的传动装置，它随主胶带（1）一起运行。主胶带（1）由下端进料段、弯曲段、垂直段和上端出料段等组成。在下端进料段，主胶带（1）和压紧胶带（5）共同配合、协作，将被滚刷（8）清扫并抛起的垃圾物“诱导”进入弯曲段。当垃圾物进入弯曲段时与压紧胶带（5）汇合，被压紧胶带（5）压紧并被覆盖，通过主胶带（1）和压紧胶带（5）的夹持力使垃圾物被包容在其中。当垃圾物被提升到上端出料段时，压紧胶带（5）与主胶带（1）分开，绕过改向滚筒（2）进入返行分支，而垃圾物到达卸料端，进入垃圾箱（9） 。主胶带（1）接着进入返行分支。为了确保两胶能够带有足够的张紧力，各自都设有张紧装置。该上料机构对各种形状的垃圾物均适用，具有连续上料的功能，工作平稳安全可靠。即使在垃圾物中断给料的情况下也不会使夹持在垂直段的垃圾物从断面中撤落下来。 第三章 传动设计计算3.1 v带传动的选型考虑到带传动的优点是：带具有弹性，能缓冲、吸振，传动平稳，噪声小；过载时，带在带轮上打滑，从而防止其他重要零件损坏，起到安全保护作用；适用于中心距较大的场合；结果简单，装拆方便，成本低。所以环卫保洁自行车传动机构采用 v 带轮传动。（1）计算设计功率 Pd记车重为 25kg，自行车的主动轮转速为 600r/min。从动轮的转速为 300r/min，自行车的行进速度为 1m/s，人推车时用的力为 200N。功率 P=FV=2001=200W,根据传动的功率 P、载荷性质和工作情况等确定设计功率。取工况系数 KA=1.2，故 Pd=KAP=1.2200=240W。（2）选择带型根据 Pd=240W， =600r/min,初选 Z 型。1n（3）选取带轮基准直径 dd1 和 dd2取 dd1=100mm，由公式得dd2= dd1（1 ）= mm=196mm2n601(0.2)3取 dd2=200mm。（4）验算带速 = = m/s=3.14 m/sd160n06带速合适。（5）确定中心距 和带的基准长度 Lda初选中心距 =300mm，符合0d12d120.7() 由式得带长2d1d0d120()()4L mm2(01)230(12)43 =1079.3mm对于 Z 型 v 带选取基准长度 Ld=1120mm，计算实际中心距(3-1)dd12()48LA mm03.14(02)8 162.25mmmm 1250mm22d1()(0)88B 故mm 320.6mm2 26.51.50aA 取 320mm。（6）小带轮包角 1由式得 d2118057.3a201857.3 6.9小带轮包角合适。（7）确定带的根数 Z由 dd1 100mm， =600r/min 查表得基本额定功率 P1=600W，传动功率的增量1n=80W；因 = ，包角修正系数 =0.95,；因 Ld=1120mm，带长修正系数1P62.09 KKL=1.08，由式得 d1L240Z .348.9518K 取 Z=1 根。3.2 V带轮的设计（1）v 带轮的设计基本要求设计 v 带轮时应满足的基本要求是：质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。（2）v 带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁，选择常用材料 HT200。（3）v 带轮的结构尺寸两带轮均采用实心式。带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据戴的截型确定轮槽尺寸；带轮的其他结构尺寸可参照经验公式计算。确定了带轮的各部分尺寸后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术条件等。带轮的基准直径为 50mm，带轮宽为 30mm，长度为 45mm，其他尺寸见图（2） 。图 2 带轮的结构尺寸3.3 传动轴的设计轴的设计是根据轴上零件的安装、定位、固定和轴的制造工艺性等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和结构尺寸，包括轴各段的长度和轴径的确定，以保证轴的工作能力和轴上工作可靠。（1） 初步确定轴的最小直径 dmin根据材料力学知识，由轴所受扭矩的大小，初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据公式 d= =103 =41.2mm30PAn320故取轴的最小直径 dmin=50mm。（2） 轴的结构设计首先，拟定轴上零件的装配方案。考虑轴上零件的固定和定位，以及装配顺序，确定了轴的结构方案。传动轴的结构如图（3）所示。图 3 传动轴的结构Fig 3 Shaft structure各轴段长度的确定。按工作要求，轴上所支撑的零件主要有滚动轴承，带轮。（1）轴端 1 与带轮相连，故 150Lm150d（2）轴段 2 轴承相连，故 622（3）轴段 3 起连接作用，根据实际需要， L63360dm（4）轴段 4 与轴承相连，故其 44（5）轴段 5 与带轮相连， L550d（3）轴承的选择初步选择滚动轴承。考虑到存在轴向力，而选用能承受轴向力的单列圆锥滚子轴承。参照工作要求，确定选用 30313 型轴承。（4）零件的周向定位轴的周向定位采用平键联结。按已确定的各轴径查手册可得平键的截面尺寸，键槽用键槽铣刀加工，键长应比轮毂略短，且符合键的标准长度系列。考虑到轴的直径，轴端 1 处选取键的长度 L 为 25mm，键宽 b 为 9mm，键高 h 为 7mm。轴端 5 处选取键的长度为 L 为 30mm，键宽 b 为 14mm，键高 h 为 9mm。3.4 传动轴的强度校核（1）作出轴的简图，确定轴承的支点位置。（2）将外载荷分解到水平面和垂直面内。 水平方向 04HMNm垂直方向 152V轴的扭矩为 T=95.5105 =38200.246Nm并按计算结果分别作出水平方向弯矩图和垂直方向的弯矩图（如下图（4） ） ，以及扭矩图. （如下图（4） ）图 4 扭矩和弯矩图已知轴的弯矩和扭矩,以及轴的截面分布图可知轴的危险截面(因弯矩和扭矩大而轴径可能不足的截面)为带轮连接段与轴承台阶的结合处,因此对该面进行弯扭合成强度校核,按第三强度理论校核有:(3-1)24通常有弯矩所产生的弯曲应力 是对称循环应力,而由于扭矩所产生的应力 则常常不是对称循环变应力.为了考虑两者循环特性不同的影响,引入折合系数 ，则计算应力为(3-2)224式中的弯曲应力为对称循环变应力，而扭转切应力为对称循环变应力，取 ；1零件为圆轴所以弯曲应力为 ，扭转切应力为 ，将 和 代入公式MW2TW则轴的弯扭合成强度条件为224222 1T式中： 轴的计算应力，单位为 MPa轴所受的弯矩，单位为MNm轴所受的扭矩，单位为T轴的抗弯截面系数，单位为 ，计算公式由机械设计书有W3330.12d33.6T对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，其值按机械设计表 15-1 选用。1 2222223451780.3MTTWWPa轴的材料为 45 钢，调质处理，查得 =60 。可知 ca ，所以安全。1Pa13.5 垃圾清扫滚筒设计环卫保洁自行车垃圾清扫机构采用卧式滚刷清扫机构，它的主要功能是对路面垃圾起到清扫和抛起的双重作用，使垃圾按抛物线轨迹运动。3.6 清扫滚筒的结构设计采用滚刷轴，即把滚刷镶嵌在轴上，使其随着轴一起转动，那么接下来就是对轴进行设计了。3.6.1 轴径的确定考虑到环卫保洁自行车的实际情况，轴上的载荷不是很大。轴段直径的确定，通常根据轴所受的扭矩进行初步计算的，通过扭转强度计算，可初步确定轴的最小轴径dmin，作为轴受转矩段的最小直径。取 dmin=20mm。3.6.2 各轴段长度的确定零件安装在轴上，要有准确的定位。为保证结构紧凑，轴的各段长度可根据轴上个零件的宽度和按经验确定的各零件之间的距离来确定。对于不允许轴向滑动的零件，零件受力后不要改变其准确的位置，即定位要准确，固定要可靠。为了保证定位可靠，与轮毂配合的轴段长度一般应比轮毂长度短 23mm。选择轴端长度为 48mm。其左右两端均匀轴肩定位。滚刷轴的结果如图 5 所示。图 5 滚刷轴结构图Fig 5 Axis structure按工作要求，轴上所支撑的零件主要有滚刷筒、滚动轴承，带轮。（1）轴端 1 与轴承相连，故 mL14d20（2）轴段 2 起连接作用，根据实际需要， L56md32（3）轴段 3 与滚刷筒相连，故 633（4）轴段 4 与轴承相连，因为此处轴承承受两端链轮作用，其承受的强度较大，故其 mL15d5（5）轴段 5 起连接作用，根据实际需要， L45d245（6）轴端 6 与带轮相连，故 60Lmd2064.1.3 轴承的选择初步选择滚动轴承。考虑到存在轴向力，而选用能承受轴向力的单列圆锥滚子轴承。参照工作要求，确定选用 30313 型轴承。4.1.4 零件的周向定位轴的周向定位采用平键联结。按已确定的各轴径查手册可得平键的截面尺寸，键槽用键槽铣刀加工，键长应比轮毂略短，且符合键的标准长度系列。考虑到轴的直径，选取键的长度 L 为 30mm，键宽 b 为 14mm，键高 h 为 9mm。3.7 滚筒轴的强度校核（1）作出轴的简图，确定轴承的支点位置。（2）按扭转强度条件计算 3950.2T TPnWd式中： 扭矩切应力，单位为 MPa轴所受的扭矩，单位 MPa轴的抗扭截面系数，单位T 3m轴的转速，单位 r/minn轴传递的功率，单位为 KW；P计算截面处轴的直径，单位为 mmd许用扭转切应力，单位为 MPaT见表 1。表 1 轴常用几种材料的 及 值T0ATable 1 Axis and the values of several materials commonly usedT0A轴的材料 /TMPa0AQ35-A、20Q275、35(1Gr18Ni9Ti)4540Gr、35SiMn38SiMnMo、3Gr13152520352545355514612613511312610311297注：1）表中 值是考虑了弯矩影响而降低了许用扭转切应力。T2）在下列情况时， 取较大值, 取较小值：弯矩较小或只受扭矩作用、载荷平0A稳、无轴想载荷或只哟较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴只作单向旋转、 ；反之，取较小值， 取较大值。T0A作弯矩图，分别按水平和垂直方向计算各力产生的弯矩。水平方向 20153HMNm垂直方向 48V轴的扭矩为 T=95.5105 =76400.243Nm并按计算结果分别作出水平方向弯矩图和垂直方向的弯矩图（如下图 6） ，以及扭矩图. （如下图 6）图 6 扭矩和弯矩图Fig 6 Torque and bending moment diagram已知轴的弯矩和扭矩,以及轴的截面分布图可知轴的危险截面(因弯矩和扭矩大而轴径可能不足的截面)为带轮连接段与轴承台阶的结合处,因此对该面进行弯扭合成强度校核,按第三强度理论校核有: 24通常有弯矩所产生的弯曲应力 是对称循环应力,而由于扭矩所产生的应力 则常常不是对称循环变应力.为了考虑两者循环特性不同的影响,引入折合系数 ，则计算应力为 224式中的弯曲应力为对称循环变应力，而扭转切应力为对称循环变应力，取 ；1零件为圆轴所以弯曲应力为 ，扭转切应力为 ，将 和 代入公式MW2TW则轴的弯扭合成强度条件为224222 1MTTWW式中： 轴的计算应力，单位为 Pa轴所受的弯矩，单位为MNm轴所受的扭矩，单位为T轴的抗弯截面系数，单位为 ，计算公式由机械设计 表 15-4 有W3 3330.12d33.6T对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，其值按机械设计 表 15-1 选用。1 3222222341076.185MTTWWPa轴的材料为 45 钢，调质处理，查得 =60 。可知 ca ，所以安全。1Pa13.8 垃圾收集转运机构设计环卫保洁自行车垃圾收集转运机构利用橡胶带的物理特性、靠带的弹性力运送垃圾、物料颗粒大，则带的夹持力自动增大。采用的是双带互夹料原理，便于喂料和提升，适合各种形状和尺寸的垃圾。环卫保洁自行车垃圾收集转运机构采用的是平带轮传动。分为主胶带轮和压紧带轮。3.8.1主胶带的传动设计（1）计算设计功率 Pd主动轮转速为 300r/min，从动轮的转速为 200r/min，功率 P 为 100W,根据传动的功率 P、载荷性质和工作情况等确定设计功率。取工况系数 KA=1.2，故Pd=KAP=1.2100=120W。（2）选择带型根据 Pd=120W， =300r/min,初选 Z 型。1n（3）选取带轮基准直径 dd1 和 dd2取 dd1=200mm，且 dd1= dd2，所以 dd2=200mm。（4）验算带速 = = m/s=6.28 m/sd160n206带速合适。（5）确定中心距 和带的基准长度 Lda初选中心距 =480mm，符合0d12d120.7() 由式得带长(5-1)2d1d0d120()()4L mm2()248()3 =1588mm对于 Z 型 v 带选取基准长度 Ld=1600mm，计算实际中心距(5-2)1d2()48A mm603.0) 243mmmm 0mm22d1()()88B 故mm 486mm2243aA 0取 480mm。a（6）小带轮包角 1由式得d2118057.3a201857.3 小带轮包角合适。（7）确定带的根数 Z由 dd1 200mm， =300r/min 查表得基本额定功率 P1=310W，传动功率的增量1n=10W；因 = ，包角修正系数 =1；因 Ld=1600mm，带长修正系数1P80 KKL=1.16，由式得 d1L12Z0.2780.6K 30取 Z=1 根。（8）橡胶带宽度的确定考虑到环卫保洁自行车的实际情况，选择橡胶带的宽度为 50mm。3.8.2 主胶带轮的设计（1）平带轮的设计基本要求设计平带轮时应满足的基本要求是：质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。（2）平带轮的材料选择带轮的材料主要采用铸铁，选择常用材料 HT200。（3）平带轮的结构尺寸两带轮均采用实心式。带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据戴的截型确定轮槽尺寸；带轮的其他结构尺寸可参照经验公式计算。确定了带轮的各部分尺寸后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术条件等。3.8.3 压紧胶带的传动设计与主胶带的传动设计类似，设计原理基本一样，胶带宽度是一样的。与主胶带不同的是，压紧胶带没有独立的传动来源，是靠主胶带的带动而进行转动的。（1）计算设计功率 Pd主动轮转速为 300r/min，从动轮的转速为 200r/min，功率 P 为 100W,根据传动的功率 P、载荷性质和工作情况等确定设计功率。取工况系数 KA=1.2，故Pd=KAP=1.2100=120W。（2）选择带型根据 Pd=120W， =300r/min,初选 Z 型。1n（3）选取带轮基准直径 dd1和 dd2取 dd1=200mm，且 dd1= dd2，所以 dd2=200mm。（4）验算带速 = = m/s=6.28 m/sd160n206带速合适。（5）确定中心距 和带的基准长度 Lda初选中心距 =480mm，符合0d12d120.7() 由式得带长(5-3)2d1d0d120()()4L mm2(0)8()43 =1588mm对于 Z 型 v 带选取基准长度 Ld=1600mm，计算实际中心距(5-4)dd12()48LA mm603.14(20)8 243mmmm 0mm22d1()(0)88B 故mm 486mm2243aA 取 480mm。（6）小带轮包角 1由式得 d2118057.3a 201857.3 小带轮包角合适。（7）确定带的根数 Z由 dd1 200mm， =300r/min 查表得基本额定功率 P1=310W，传动功率的增量1n=10W；因 = ，包角修正系数 =1；因 Ld=1600mm，带长修正系数 KL=1.16，1P80 K由式得 d1L120Z.278.6K 3取 Z=1 根。（8）橡胶带宽度的确定考虑到环卫保洁自行车的实际情况，选择橡胶带的宽度为 50mm。3.8.4 压紧胶带轮的设计与主胶带轮的设计基本类似。（1）平带轮的设计基本要求设计平带轮时应满足的基本要求是：质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。（2）平带轮的材料选择带轮的材料主要采用铸铁，选择常用材料 HT200。（3）平带轮的结构尺寸两带轮均采用实心式。带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据戴的截型确定轮槽尺寸；带轮的其他结构尺寸可参照经验公式计算。确定了带轮的各部分尺寸后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术条件等。平带轮滚筒的长度为 50mm，直径为 30mm。平带轮的结构如图 7。图（7）平带轮的结构第四章 环卫保洁自行车车架焊接设计4.1对焊接的主要要求（1）焊缝要有足够的强度，用 250YPM 偏心度 250 的凸轮，经过 4 次冲击后，各焊接部位不得有裂纹，断裂和脱焊的现象。（2）焊接要均匀美观，无明显的缺陷。（3）焊接后车架变形要较小，保证各个零部件的几何位置和相关尺寸公差，在施焊后免予校正或减少校正工作量。4.2主要的焊接材料（1）焊丝材料要求使用的焊丝具有较好的工艺性能和足够的机械性能以及抗裂性能，减少焊缝金属中的含氧量和防止产生气孔等。焊丝中须要含有足够数量的硅，锰，铝等脱氧元素。为了减少飞溅，焊丝的含碳量必须限制在 0.1%以下。所以要选用焊丝牌号为H08Mn2SiA，焊丝表面镀铜，可防止生锈，并改善焊丝导电性能，提高焊接过程的稳定性。使用前要彻底清除焊丝表面的油垢以及污垢。（2）CO2 气体液体状态的CO2采用钢瓶灌装，满瓶(80%容积)压力在57 MPa之间。CO2气体中的水气是主要的有害杂质，对焊缝质量有很大影响，过高的水气含量将导致焊缝产生气孔。为保证焊接质量，要求所购CO2气体的纯度995% ，水、氮含量不得超过01 %。但实际所购CO2 气体一般达不到这一要求，含水量偏高，故规定施焊前现场采取下列措施：a将新灌气瓶倒置放水(放水结束仍将气瓶放正)；经倒置放水后的气瓶仍需先放气23 min。b当瓶中气压降至980 kPa时，该气瓶不再使用。这是因为当瓶中液态CO2。全部挥发后气体压力降至980 kPa时，CO2气体中所含的水分将是CO2气液两相共存时的3倍左右，继续使用将可能造成焊缝气孔的产生。另外，为进一步降低CO2气体中的水分，在供气系统中设置了干燥器。4.3焊接规范确定CO2气体保护焊是一种熔化极电弧焊。其熔滴过渡形式主要有2种：短路过渡和细颗粒过渡形式，一般前者适用于薄板(壁)件的焊接，故车架采用短路过渡。同时采用细焊丝、小电流、低电弧电压，可以提高短路频率，从而使焊接过程稳定，焊速快，焊接效率高，变形小，焊缝成形好。由于短路过渡的电弧断续燃烧，所以电弧热量低，很适用于薄壁管材的各个位置的焊接。合理选择焊接规范是获得优良焊接质量和较高生产率的重要条件。 4.4焊丝直径焊丝的直径通常是根据焊件的厚薄、施焊的位置和效率等要求选择。焊劫薄板或中厚板的全位置焊缝时，多采用1.6mm以下的焊丝（称为细丝CO2气保焊）。表4-1 焊丝直径的选择参照变表 焊丝直径（mm）0.50.80.81.01.01.21.21.61.6 1.62.02.02.5熔滴过渡形式短路过渡细颗粒过渡短路过渡细颗粒过渡短路过渡细颗粒过渡细颗粒过渡可焊板厚（mm）0.432428 212212810施焊位置各种位置平焊、横角各种位置平焊、横角平焊、横角平焊、横角平焊、横角由车架的焊接要求（车架采用短路过渡。同时采用细焊丝），根据上表，最终确定焊丝直径为0.8 mm。4.5 焊接电流焊接电流的大小主要取决于送丝速度。送丝的速度越快，则焊接的电流就越大。焊接电流对焊缝的熔深的影响最大。当焊接电流为60250A，即以短路过渡形式焊接时，焊缝熔深一般为1mm2mm；只有在300A以上时，熔深才明显的增大。若电流过大，易击穿管壁。初选焊接电流为60100A。4.6 电弧电压短路过渡时，则电弧电压可用下式计算： U=0.04I+162 (V) U=0.04*100+162=1820V此时，焊接电流一般在200A以下，焊接电流和电弧电压的最佳配合值见表4。可见焊接电流选择60100A，焊接电压选取1820V时满足焊接电流和电弧电压的最佳配合值。当电流在200A以上时，则电弧电压的计算公式如下。 U=0.04I+202 (V) 此时，为细颗粒过渡。表4-2 CO2焊短路过渡时焊接电流和电弧电压的最佳配合值焊接电流（A）70120 130170 180210 220260平焊 1821.5 19.523 2024 2125电弧电压（V）仰焊和立焊1819 1821 1822 4.7 焊接速度半自动焊接时，熟练的焊工的焊接速度为18m/h36m/h；自动焊时，焊接速度可高达150m/h。可将焊接速度定为：1540 mh。4.8焊丝伸出长度一般的焊丝的伸出长度约为焊丝的直径的10倍左右，并随焊接电流的增加而增加。由于选用了0.8 mm的焊丝，可将焊丝伸出长度定为810mm。4.9 CO2气体流量正常的焊接时，200A以下薄板焊接，CO2的流量为10L/min25L/min。200A以上厚板焊接，CO2的流量为15L/min25L/min。粗丝大规范自动焊为25L/min50L/min。考虑到焊接电流较小，最终选定CO2气体流量为815 Lmin。小结：焊丝直径0.8 mm；焊接电流60100 A(在等速送丝的条件下，焊接电流与送丝速度成正比)；电弧电压：1820 V(电弧电压与焊缝成形有关，提高电弧电压，可使熔宽显著增加，而熔深和加强高有所减小。但过高或过低的电弧电压都将影响焊接过程和焊缝成形)；焊接速度：1540 mh；焊丝伸出长度：810mm；CO2气体流量：815 Lmin；电流极性：直流反极性；回路电感：001008 mH；产品装配间隙见图2所示。图1 产品的焊接装配间隙第五章三维建模5.1整机三维建模图 5.1 环卫保洁自行车三维图 5.2 环卫保洁自行车三维图图 5.3 环卫保洁自行车三维图5.2车体支架三维建模图 5.4 环卫保洁自行车车架三维图5.3传动胶带三维建模图 5.5 环卫保洁自行车传动胶带三维图5.4主胶带三维建模图 5.6 环卫保洁自行车主胶带三维图5.5车轮三维建模图 5.7 环卫保洁自行车车轮三维图5.6滚桶三维建模图 5.8 环卫保洁自行车滚筒三维图5.7V 带轮三维建模图 5.9 环卫保洁自行车带轮三维图第六章结论环卫保洁自行车设计过程比较简单，整个设计过程是根据手头所能收集到的资料再加上参考别的机器的制造过程设计而成，属于模仿设计，其中大多数零件和动力来源的选择都是根据经验所得，理论上的信息很少，给我们此次设计带来了不少麻烦。不过，这样也锻炼了我们，从搜集资料，到完善已有机器设备的理论依据，都很大程度的训练了我们的能力，达到了学以致用的目的。1.本次设计中，从经济和实用两方面着手，采用了 v 带轮传动和卧式滚刷清扫机构。2.对环卫保洁自行车传动机构，垃圾清扫滚筒，垃