前车门限位器布置与设计

- 1 -西华大学毕业设计说明书目录摘要 .- 1 -Abstract.- 1 -2 电动手推式扫地机研制背景 .- 4 -2.1 电动手推式扫地机工作原理及关键技术 .- 4 -2.2 电动手推式扫地机设计研究的目的和意义 .- 5 -2.2.1 解决的问题 .- 5 -2.2.2 能够带来更大的利润（或节约开支） .- 5 -2.2.3 电动手推式扫地机械与人工的比较 .- 5 -2.3 电动手推式扫地机的国内外发展概况 .- 6 -2.3.1 国内外扫地机机的发展概况 .- 6 -2.3.2 电动手推式扫地机的发展方向 .- 7 -2.4 电动手推式扫地机市场发展分析 .- 7 -2.5 电动手推式扫地机项目可行性分析 .- 13 -1.项目技术现状 .- 13 -3 电动手推式扫地机初步设计 .- 16 -3.1 电动手推式扫地机功能分析 .- 16 -3.1.1 电动手推式扫地机的黑箱图 .- 16 -3.1.2 电动手推式扫地机主要功能 .- 17 -3.1.3 电动手推式扫地机的部分功能细化 .- 20 -3.2 功能方案设计评价 .- 20 -3.2.1 方案评估 .- 21 -4 传动装置的设计 .- 27 -4.1 电动手推式扫地车的机相参数 .- 27 -4.2 减速装置的选择 .- 27 -4.3 电动机的选择 .- 28 -4.4 确定传动装置的总传动比和分配传动比 .- 31 - - 2 -西华大学毕业设计说明书4.5 计算传动装置的运动和动力参数 .- 31 -5 传动零件的设计计算 .- 32 -5.1 v 带的计算 .- 32 -5.2 主要部件（主轴）的强度校核 .- 34 -5.3 整车的尺寸 .- 36 -5.4 小车的清扫和移动 .- 36 -5.5 电动手推式扫地车垃圾清理功能设计 .- 37 -5.6 电动手推式扫地车垃圾压缩功能设计 .- 39 -5.7 电动手推式扫地车制动功能设计 .- 39 -5.8 电动手推式扫地车辅助功能构思 .- 40 -结 论 .- 42 -总结与体会 .- 43 -【参考文献】 .- 46 - - 1 -西华大学毕业设计说明书摘要针对目前环卫、保洁人员劳动强度大，效率低下，工作时间长等问题，而目前市场上没有出现比较成熟、实用的适合环卫工人使用的产品，我们设计了一种实用、简便的电动手推式扫地车。该扫地车可以对路面,广场等较平坦的场地进行快速，高效的清扫，而且不需要其它动力，具有较强的适应性。我们在车上设计一个多排毛刷的滚筒配合一个大半个圆的弧形铲子可以将垃圾迅速扫起，只需扫地车前进这一个动作即可实现对地面垃圾的收集清扫工作。垃圾车上还设计有移动滑块可实现调节万向轮的高度，同时控制滚筒与地面离合两个动作，可以使扫地车在不清扫时使滚筒离地同时关闭电源实现滚筒和带轮离合，这样方便使用者在不用的时候轻松移动扫地车。车轮上还有万向轮的调高，可随意的后退而不带到垃圾，实现多次清扫。而在垃圾特别多的时候，车上的压缩装置可以增加扫地车的装载量，进行更持久的清扫。【关键词】：电动手推式扫地车、滚筒、毛刷、万向轮、离合 - 2 -西华大学毕业设计说明书AbstractIn view of the present environmental sanitation, cleaning personnel labor intensity and low efficiency, working longer hours, and did not appear on the market at present relatively mature and practical for the sanitation workers use products, we designed a kind of practical and simple electric hands-on push type sweeping car. This car can sweep of road, square, etc are flat area for rapid, efficient cleaning, and dont need other power, and has strong adaptability. We in the car design a multi brush roller with a shovel half a round arc can be quickly sweep case, just garbage into this action sweep front on the ground can be realized litter collection cleaning work. Junk car also design a move the thumb can adjust the height, castor wheels and the control of roller and ground clutch two action, can make sweeping the floor when the car in the drum is not cleaning off the power from the ground and realize the cylinder and the pulleys clutch, so convenient users when not relaxed shift in sweep car. Wheel and wanxianglun tuning is high, can optional back and not to waste, realize repeatedly sweep. And when the garbage much more special, the compression devices can increase the loading capacity, sweep car for more lasting sweep.【Key words】: Electric car, hands-on push type sweeping drum, brush, universal wheel, clutch - 3 -西华大学毕业设计说明书1 前言多功能清洁车到现在已经有三十多年的发展历史， 清洁车从最开始的简单的垃圾装卸功能，到后来的实现垃圾的自动收集功能，再到后来的车载式大型路面扫地刷地车，再到后来的小型场地的驾驶式或手推式柴电能源类的智能扫地清洁车，清洁车在体积上越来越小，功能上却越来越集中。可以说，在科技越来越发达的现代社会，清洁车的功能和用途也是越来越广。据我们调查，目前除小型室内吸尘器应用较广以外，一般的室内外打扫方式仍然以最传统的扫帚和拖把为主。如果需要打扫的场地面积过大（比如室内体育馆，室外广场等） ，若只采用这些传统的清扫工具（如扫把和拖把） ，不仅劳动强度大，而且劳动效率低。本着节能、环保、高效、实用、经济的原则，我们设计了这种体积小但功能齐全、节能环保、高效实用的清洁装置。为了使减轻一般场地，特别是较大面积室内外场所的清扫劳动强度，提高清扫效率，我们设想将扫地与拖地功能有机的结合在一起，集成于一台小型手推式清扫车上，并且可以通过调节来满足不同的清扫状况。最终制造出一台环保节能、经济实用的手推式扫地拖地车。根据清洁装置的功能需求，该清扫车应该主要由电机、带轮、滚筒和附属组件组成。根据一般想法，我们设想用滚刷和传送带实现将垃圾扫入车内并送到垃圾箱的功能； 整台机械采用纯机械结构，结构简单功能齐全，通过人工推动扫地车运动就可以实现扫地功能，扫地滚刷的动力来自前车轮，拖地滚筒的动力来自后车轮，由人力推动整个扫地车。 - 4 -西华大学毕业设计说明书2 电动手推式扫地机研制背景在对城市环卫工人的调查中我们了解到，他们工作的效率低、时间长、劳动强度大，他们一般每人负责 5000 米左右的街道，5 点开始清扫，一直到 8 点，完成第一次清扫，上午和下午分别留半数负责日常维护，城市的美丽和清洁是建立在他们每天辛勤劳动的基础上的。而现在的工人还在使用着最基本的工具扫帚和簸箕，使得工作效率不高，因而每天要工作很长时间，长时间的高强度工作是环卫工人易患腰椎间盘突出，关节炎等职业病。当然国家也开始引进一些国外的清洁设备来提高环卫工人的工作效率，市场上已有的进口设备，大多采用的是内燃机带动的真空泵来“吸取”垃圾，这种方法效率虽然很高，但是设备较大，需要额外的牵引力，并且化石燃料的使用,既提高了成本,又污染环境,不符合当前社会的发展趋势。所以，开发出一种高效，简单，廉价的清扫机械以降低“城市美容师”的劳动强度，就是一件十分必要的事。由于市场上的相关产品不完善，而城市清洁中也确实需求此类产品，可以预见其市场前景广阔。2.1 电动手推式扫地机工作原理及关键技术该电动手推式扫地车的工作原理：该清扫装置为采用电动控制将动力通过带轮输入给滚筒，滚筒转动实现扫地功能，我们在车上设计一个多排毛刷的滚筒配合一个大半个圆的弧形铲子可以将垃圾迅速扫起，只需扫地车前进这一个动作即可实现对地面垃圾的收集清扫工作。垃圾车上还设计有移动滑块可实现调节万向轮的高度，同时控制滚筒与地面离合两个动作，可以使扫地车在不清扫时使滚筒离地同时关闭电源实现滚筒和带轮离合，这样方便使用者在不用的时候轻松移动扫地车。车轮上还有万向轮的调高，可随意的后退而不带到垃圾，实现多次清扫。而在垃圾特别多的时候，车上的压缩装置可以增加扫地车的装载量，进行更持久的清扫。而且该清扫装置在功能上与市面现有设备基本相同，而且可以实现清洁主 - 5 -西华大学毕业设计说明书要部件的拆换重复利用，对于体积较大的垃圾也有一定的清除能力，拖地设备可以实现及时清洗；在不需拖地的场合还可实现拖地设备的收起，仅进行扫地操作。2.2 电动手推式扫地机设计研究的目的和意义2.2.1 解决的问题1、人们生活在满是灰尘的环境中的健康问题； 2、国家法律或地方法规要求的环境指标； 3、由于灰尘或垃圾而造成路面过早过度的破损问题； 4、生产车间的产品被灰尘污染的问题； 5、生产车间内固定或移动的机器被灰尘污染的问题； 2.2.2 能够带来更大的利润（或节约开支）1、扫路车的扫地吸尘系统相当于 6-40 倍的人工； 2、减少灰尘对环境污染的程度（节约时间和财力，减少人工对产品外表的清洁， 对机械设备的清洁保养以及周期性的环境卫生工作等） 3、提高工作效率，同时提高操作者的工作积极性； 4、一个良好整洁的环境不仅提高城市形象，而且更有利于城市文化的建设及市民工作的积极性。2.2.3 电动手推式扫地机械与人工的比较1、工作效率，同样的作业面积时间上大大缩短； 2、清洁成本，可以肯定的是机械单位面积的清洁成本比人工还要低； 3、清洁效果，机械可以避免清洁剂使用不平均，清洁效果不统一的问题； 4、安全性能，让清洁工人身处安全环境（马路上的车辆太多，自身的安全意识不强） - 6 -西华大学毕业设计说明书5、经济回报，以一辆车为例，它停止使用的那天共花费了多少钱，才是它真正的价钱。除了投资成本外，还有运营成本和人力消费成本。2.3 电动手推式扫地机的国内外发展概况2.3.1 国内外扫地机机的发展概况我国清扫车的研制起步比国外晚，20 世纪 60 年代初开始研制。对清扫车的研制和开发可分为两个阶段。20 世纪 6070 年代为第一阶段，20 世纪 80 年代以后为第二阶段。第一阶段的清扫方式均属纯扫式。由于技术水平较低，可靠性差，大多数产品通过使用逐渐都被淘汰了。在清扫车研制的第二阶段，为适应改革开放形势的要求，大城市的一些环卫行业及有关部门在 20 世纪 80 年代引进了一些 23+， +3【引进先进的样机和技术，结合我国的具体情况，依靠国内多方面的技术力量和资金，研制技术先进的清扫车。但是国产清扫车在整机性能和质量方面与国外产品还有一定的差距。国外进口设备由于受到国内消费水平的限制，在国内价格表现得较为昂贵，一般个人或小单位都难以接受和承担，所以推广范围极其狭窄。而较为便宜实惠的国产设备，由于起步较晚，在技术水平上与国外还有相当大的距离，性价比也不是很高，推广应用的范围也很小。目前在国内，除了小型室内吸尘器应用较广以外，室内外使用最多的清扫工具仍然是拖把和扫帚，但这些传统的工具效率低下，在清扫较大面积场所时劳动强度高，而效率较高的要么是大型的机动清扫车辆，要么是先进小巧的清扫设备，它们大都价格昂贵、结构复杂，适用范围也有相当大的限制。我们采用最简单的纯机械式结构，较低的成本，设计的本清洁装置，适用场合广泛，具有较高的性价比，可以满足不同结构层次的群体。通过将我们的清洁设备与国内市场上同类产品的比较，我们的清洁设备有较大的推广价值，具有广阔的市场前景。 - 7 -西华大学毕业设计说明书2.3.2 电动手推式扫地机的发展方向目前 , 国内的产品可靠性不如国外产品原因是多方面的 ,主要有三个方面的原因 : 一是国产基础件质量不稳定 ; 二是制造工艺问题 ;三是技术不完善造成先天不足 。因此要想提高可靠性首先需解决上述三个问题 , 也只 有在可靠性与进口产品可以相媲美时才能在加入 WTO 后立于不败之地 , 时出口抢占国际市场 。随着社会的发展 、进步 , 不再 满足于单纯意义上的扫 路车 ,将从多功能 、环保 、经济等方面提出更多的要求 ,市场呼唤能满足各种需求的扫路车 。多功能型扫路车 。目前的国产扫路车基本上是单纯意义上的扫路车即只能扫路 、不能它用 。而从全国许多环卫局的信息看 ,有的需要能清洗道路护栏 ,有的要求能铲雪等等 。因此 ,扫路车多功能是其一个发展方向 。全天候扫路车 。目前的扫路车需要喷水压除尘 ,在缺水地区和北方的冬季无法使用 , 要解决这一问题 , 必须要开发干式吸扫和湿式吸扫两用车或称全天候扫 路车 , 该车的开发成功不但解决了上述难题 ,同时可节约用水 , 降低使用成本 。目前国内水价一般在 1 元 / t 以上 。环保型扫路车和单发动机全液压驱动扫路车 。目前的扫路车尾气污染和噪音污染相对来说都较大 。随着国家对环保要求越来越高 , 人们环保意识的普遍增强 , 现有扫路车就将很难适应需要 , 因此开发环保型扫路车势在必行 ,。综上所述 , 电动手推式扫地车采用最简单的纯机械式结构，较低的成本，设计的本清洁装置，适用场合广泛，具有较高的性价比，可以满足不同结构层次的群体。通过将我们的清洁设备与国内市场上同类产品的比较，我们的清洁设备有较大的推广价值，具有广阔的市场前景。2.4 电动手推式扫地机市场发展分析1.市场分析通过问卷调查形式，我们面向食堂、广场、公共建筑走廊和体育馆所五类 - 8 -西华大学毕业设计说明书二十余个大面积场馆进行了调查，其具体调查问卷见附表，调研对象主要分布在武汉及其周边地区及各大院校活动场馆，调研对象主要为上述类场馆的清洁人员及管理人员。调研对象分类广 场 体育馆 图书馆 食 堂 宿舍走廊地大主楼广场学生活动中心华工文华广场信息学部广场鲁巷广场西区体育馆体育馆西区大操场 西区篮球场 文化体育馆西区图书馆北区图书馆大学图书馆华农图书馆武科大学图书馆大学三食堂大学一食堂息学部食堂学工部食堂公寓食堂 大 54 宿舍楼层大 57 宿舍楼层大 58#宿舍楼层大 62#宿舍楼层对调研对象进行分类调查，调研结果如下：调研对象面积及清洁方式调研对象 产所面积 清扫工具 工作缺点地大主楼广场 A AB地大大学生活动中心AC A华工文华广场 AC AB武大信息学部广场400以上A A广 场鲁巷广场 200-400 A AD地大西区体育馆 AC AB地大北区体育馆 AC AB体育馆 地大西区大操场 400以上 A ABD - 9 -西华大学毕业设计说明书地大西区篮球场 A AC华工文化体育馆 AC ABCD地大西区图书馆 AC AB地大北区图书馆 AC AB武汉工程大学图书馆AC AB华农狮子山图书馆AC AB图书馆武汉科技大学图书馆400以上AC ABD地大学三食堂 C AEF地大学三食堂 C ABE武大信息学部食堂 C ABE武大工学部食堂 C AE食 堂华工紫松公寓食堂400以上AC AF地大 54#宿舍楼层 AC C地大 57#宿舍楼层 AC C地大 58#宿舍楼层 AC C宿舍走廊地大 62#宿舍楼层200400AC AC（注： 清扫工具-A.扫帚 B.扫地机 C.拖把 D.拖地机 E.吸尘器F.洗地机 G.智能机 H.清洗机 I.其他清扫设备工作缺点-A.劳动强度大 B.效率低下 C.使用不方便 D 效果不佳 E.使用时间有限 F.成本太高 G.其他原因 ）通过问卷调查所采集的数据分析可知，在调查场馆中，几乎所有的大中小型面积场馆都是靠人力进行清扫；清扫设备主要为扫帚、拖把和抹布；成本虽然较 - 10 -西华大学毕业设计说明书低廉，但使用寿命都较短，周期性成本较高；清洁者和管理者反映其缺点主要集中在劳动强度大，效率低下，效果不佳和使用时间有限等方面；近 80%的单位场所人员反映对该类清扫产品与需求的必要。2.产品对比动力方面：市面上现有设备大都以电力或柴油发动机驱动为主，极少数采用人为动力驱动。而该清扫装置手推式操作，全部能量输入靠人工动力提供，车轮传动，实现全部功能。功能方面：小型设备：进口设备在功能方面表现的较为优秀，刷地洗地及抽干等功能集为一体，但设备体积偏大，且对能源的使用量较大；国产设备虽然体积减小，但功能较为单一，完成同样任务往往需要调用多台不同功能的设备配合工作，工作效率低，工作质量较低。大型设备：以车载设备为主，功能较为全面，但噪音及能源消耗巨大，对于小面积工作环境无法操作，只适合于道路或大面积开阔场馆，而且由于设备的重量过大，所以也不适用于表面易损的工作环境。而该清扫装置在功能上与市面现有设备基本相同，而且可以实现清洁主要部件的拆换重复利用，对于体积较大的垃圾也有一定的清除能力，拖地设备可以实现及时清洗；在不需拖地的场合还可实现拖地设备的收起，仅进行扫地操作。驱动方面：市面上现有以电力或柴油发动机驱动为主的设备大都采用前轮驱动，后轮为支撑拖动轮，所以对设备的功率输入要求很高，前轮的使用老损情况容易发生。 - 11 -西华大学毕业设计说明书而该清扫装置为人工动力输入，前轮为扫地轮输入动力，后轮为拖地轮输入动力；四轮同时工作，保证动力输入充足；利用惯性轮将动力传递至前轮扫地设备，保证扫地设备在车体返程运动中依然可以正向运转；后轮利用齿轮准确啮合传动，拖地设备利用附加的装置进行轮换拖地或清洗工作，充分利用工作时间，提高整体工作效率。噪音方面：市面上现有以电力或柴油发动机驱动为主的设备工作时噪音都偏大，且大型车辆式扫地设备在工作时噪音往往过大，一定程度上影响了周围其他活动进行。而该清扫装置整体以带传动、齿轮啮合传动为主，无电力或油液动力设备，工作状态时噪声小，更适合做较安静场所工作，如医院等。清扫方式方面：市面上现有以电力或柴油发动机驱动为主的设备在工作时大都采用前置刷地刷盘配合后置抽干机联合工作，清水由特定管道流至刷盘处，前置刷盘将地面污垢刷起后，车体后有刮地挡刷，双层结构，通过抽干机将污水污渍抽干至污水箱。而该清扫装置模拟人工打扫方式，前轮采用滚刷，将垃圾卷入传送带并送至垃圾箱处；后轮采用绒布滚轮，和地面压紧接触，与车体前进方向反向转动，实现拖地功能；拖地轮采用上下两组设计，工作轮与被清洗轮同时操作，又可以实现位置转换。清扫效果方面：市面上现有以电力或柴油发动机驱动为主的设备由于其工作方式的限制，只能清扫小型或颗粒状的地面污垢，对于体积稍大的纸团瓶罐类垃圾则不具备清除能力；且后置的抽干刮地挡刷在功能上是以吸水抽干为主，其整车的清扫任务基本都是由前置刷地刷盘来完成，后置装置负责污水回收。而该清扫装置对于稍大体积的垃圾同样具备清扫功能，可以自由上下活动的扫 - 12 -西华大学毕业设计说明书地滚刷通过调节与地面高度实现大体积垃圾的收容；后轮拖地滚轮进行拖地工作，专用的放水槽对拖地滚轮进行清洗和湿润，保证工作时的洁净程度与湿度。价格方面：市面上现有以电力或柴油发动机驱动为主的设备由于其结构及材料的复杂性，进口产品成本大都在万元以上；国内单一功能的产品其价格也在千元左右。而该清扫装置从设计结构以及材料运用方面都较简单，关键工作零件可以实现互换性，经分析后其成本大致在三百元左右，便于普及推广。对比如下：内容 产品 结 构 技术 要求功能 能量需求 工作效率工作 质量制造成本性价比适用范围 国产小 型清洁 设备一般一般单一一般 较高 一般 一般一般 一般 进口小 型清洁 设备 复杂 高专一 先进较高较高较好 高 一般 高般 - 13 -西华大学毕业设计说明书 大型清洁车 复杂 高 齐全 先进高 高较好 高 低 小2.5 电动手推式扫地机项目可行性分析1.项目技术现状多功能扫地清洁车到现在已经有大概三十年代发展历史，可以说，在科技越来越发达的现代社会，扫地清洁车的功能和用途也是越来越广。扫地清洁车从最开始的简单的垃圾装卸功能，到后来的实现垃圾的自动收集功能，再到后来的车载式大型路面扫地刷地车，再到后来的小型场地的驾驶式或手推式柴电能源类的智能扫地清洁车，清洁车在体积上越来越小，功能上却越来越集中。目前，世界上大部分国家都有自己生产的高科技含量的扫地清洁车，而我国虽然起步较晚，但也设计制造出很多功能实惠的设备，并已广泛的投入到实践生产中去。针对目前环卫、保洁人员劳动强度大，效率低下，工作时间长等问题，而目前市场上没有出现比较成熟、实用的适合环卫工人使用的产品，我们设计了一种实用、简便的 XX 扫地车。该扫地车可以对路面,广场等较平坦的场地进行快速，高效的清扫，而且不需要其它动力，具有较强的适应性。我们在车上设计一个多排毛刷的滚筒配合一个大半个圆的弧形铲子可以将垃圾迅速扫起，只需扫地车前进这一个动作即可实现对地面垃圾的收集清扫工作。垃圾车上还设计有连杆机构可实现调节前面万向轮的高度同时控制离合器离合滚筒两个动作， - 14 -西华大学毕业设计说明书可以使扫地车在不清扫时使滚筒离地的同时和链轮离合，这样方便使用者在不用的时候轻松移动扫地车。车轮上还有棘轮配合上万向轮的调高，可随意的后退而不带到垃圾，实现多次清扫。而在垃圾特别多的时候，车上的压缩装置可以增加扫地车的装载量，进行更持久的清扫。对于价格昂贵的进口设备来说，较便宜实惠的国产设备，在技术上日趋完善，可以说将具有很大的市场前景空间。2.项目技术实现依据 本项目是将扫地功能和拖地功能结合为一体的，工作方式为仿真日常清洁用品的清洁方式的清洁设备。(1) 该清扫装置结构简单，却实现了打扫与拖地功能的有机组合，机车可以调整，以适应不同的清扫状况。(2) 该清扫装置采用电动控制，使用方便而且环保。(3) 采用万向轮，既可以切换工作和不工作的状态又达到传动平稳的要求。(4) 采用槽轮机构实现了上下拖地滚轮的切换，操作方便，定位准确可靠。(5) 垃圾箱设计成为便拉式，实现了垃圾的方便收集清理倾倒功能。3.项目经济成本分析使用成本经济分析1、工作效率高，每小时清扫 8 千平方米，相当于 15 名人工清扫效率。2、作业时间长，充一次电可连续使用 8 小时，连续清扫 6 万平方米。3、使用成本低，一天只需 5 元电费，易损件便宜，每年只需更换两次。 - 15 -西华大学毕业设计说明书4、一台电动扫地车，可替代 15 名清洁工人，半年多即可收回机器投资。例：清洁工工资 600 元/ 人/月600 元/人/ 月15 人6 个月 = 5.4 万元5、机械化作业好管理，不在存在招人难、人员工资上涨等问题。6、机械化作业提升单位形象，创造优美环境，7、机械代替人工清扫，是保洁行业必然趋势，是保洁行业一场革命我们通过市场调查，了解了本清洁设备所用零件的市场价格，对于本装置，结构较为简单，纯机械式操作；材料方面，基本为家居使用材料，且在机械部分均可采用常规设计材料，固其综合成本较为廉价，如果批量生产，价格会更低。4.项目目标市场分析及确定国外进口设备由于受到国内消费水平的限制，在国内价格表现得较为昂贵，一般个人或小单位都难以接受和承担，所以推广范围极其狭窄。而较为便宜实惠的国产设备，由于起步较晚，在技术水平上与国外还有相当大的距离，性价比也不是很高，推广应用的范围也很小。目前在国内，除了小型室内吸尘器应用较广以外，室内外使用最多的清扫工具仍然是拖把和扫帚，但这些传统的工具效率低下，在清扫较大面积场所时劳动强度高，而效率较高的要么是大型的机动清扫车辆，要么是先进小巧的清扫设备，它们大都价格昂贵、结构复杂，适用范围也有相当大的限制。我们采用最简单的纯机械式结构，较低的成本，设计的本清洁装置，适用场合广泛，具有较高的性价比，可以满足不同结构层次的群体。通过将我们的清洁设备与国内市场上同类产品的比较，我们的清洁设备有较大的推广价值，具有广阔的市场前景。 - 16 -西华大学毕业设计说明书3 电动手推式扫地机初步设计做产品设计最重要的一步就是产品的初步设计阶段，在这个阶段我们要在通过市场调查分析和对设计对象的相关资料信息查询的基础上对产品的设计有个初步的定案。在此过程中要对产品的功能、结构、外观色彩及人机工程方面进行一定的分析。在初步设计的过程中，我们往往不会是一下子就能做出最佳的设计方案，而是在多种不同的方案中不断的分析比较取舍，以达到最佳的效果，最后将其确定为最终设计方案。因此在方案实施以前，初步设计是极为重要的。3.1 电动手推式扫地机功能分析所谓功能，就是产品（系统）所具有的特定用途、作用和使用价值的统称， - 17 -西华大学毕业设计说明书或者说是产品担当的职能，不同的产品具有不同的功能，同种产品功能也不尽相同。产品的功能分析包括主要功能和附加功能的分析。功能分析是价值工程活动的核心，决定着价值工程活动的有效程度.通过产品的功能、成本的定性和定量分析，确定它们的相互关系，科学地确定产品的必要功能，合理地分配成本，为创造和改善方案提供依据。通过功能分析可以去掉不合理的功能，调整功能间的比值，使产品的功能结构更趋合理。3.1.1 电动手推式扫地机的黑箱图手推式扫地机启动电源后，通过人工推动扫地机来清扫道路垃圾，从而达到高效环保。扫地车的黑箱分析图如图 2.1 所示：启动电源 手推式扫地机 关闭电源垃圾箱储存垃圾12V E清洁的地面垃圾尘土发热、噪声人工推动图 2.1 手推式扫地机黑箱分析图根据黑箱分析可以看出，电动手推式扫地机在工作的时候清洁工人只需要启动电源，推动扫地机清扫道路，在电力的作用下，扫地机的运作，可以将道路清扫的十分清洁，并且大大的节约了人力资源和劳动力！ 3.1.2 电动手推式扫地机主要功能根据分析可以将电动手推式扫地机系统功能分解图如图 2.2 所示： - 18 -西华大学毕业设计说明书总 功 能 升降功能扫地功能 压缩垃圾离合功能控制功能小车制动小车转向垃圾储存垃圾清扫垃圾清理如图所示，电动手推式扫地机可分解为吸尘功能、压缩垃圾功能、升降功能、离合功能、控制功能几个部分。1扫地功能：对于多功能电动手推式扫地机来说，吸尘功能就是其最主要的功能之一。电动手推式扫地机可以高效的吸收道路的尘土，清洁度非常高。并且清扫时不可以避免像人工清扫时二次扬尘的情况，所以更加健康环保。我们设计了一个曲柄摇杆机构来实现压缩功能。将压垃圾的挡板与连杆相连。这样可以使压缩时挡板按下面的轨迹运动，将下部的垃圾推走。当需要压缩时就只需将手柄转动一圈，垃圾压缩的过程就实现了。2升降功能：当扫地车不清扫而又需要将扫地车移动时，就要求使滚筒与地面脱离。很自然的，我们首先想到是让滚筒相对于车体向上运动，但这样会大大增加链传动及滚筒自身机构的复杂程度，且整体的稳定性也将大打折扣。使滚筒升高还可选择变化轮子的位置，由于滚筒和万向轮相距较近，而且 - 19 -西华大学毕业设计说明书移动主轮会使动力的稳定性降低，所以我们选择万向轮的升降来调节滚筒的高度。抬升方法可以选择万向轮与有一个有固定轴的杆相连，转动杆就可以将万向轮抬高，但是这样的话不能保证万向轮总是水平的，在转过一定角度后，万向轮与水平线成一个角度，影响其工作。3离合功能： 在扫地车不清扫时，为了让使用者能够轻松推动它，除了让滚筒离地外，还应该让其停止转动，于是考虑到用离合装置。(1)牙嵌式离合器牙嵌式离合器结构简单，安装方便，承载力较大，从功能上讲基本上可以满足使用要求。离合器的活动端与固定端自然对正的几率非常小，操纵时需要反复调整，很不方便。而且牙嵌式离合器工作行程长，使得链轮与轴承的距离较远，所以会产生较大的弯矩。(2)电磁离合器由于考虑到实用性，用电磁式还要求有电源，蓄电池需要经常充电很不方便，电磁离合器安装精度要求很高，尤其是活动端和固定端同轴度要求非常高，对加工和装配都提出了很高的要求。(3)齿式离合器齿式离合器与牙签式离合器比较相似，不同的是齿式离合器的齿数可以根据情况自己设计，可以取较多齿数。齿式离合器承载能力很大，根据我们的使用要求，可以取较小的模数和较多的齿数，齿端面倒成尖角，这样以来结合起来非常容易，操纵时不需要太多的调整。4控制功能：考虑到节能环保及简便性，选择电机带动推动车前进时转动的车轮作为动力源;考虑到传输的可靠性和安装的方便性，我们使用链轮传动。由于清扫车后退时滚筒是不工作的，所以在车轮中心装有棘轮，使它只能单向传动，这样更加符合实际需求。向前推车，转动的车轮通过链轮及链条带动滚筒转桶。车向后运动时，由于棘轮的单向传动特性，车轮链轮不转动，因而滚筒不转动。 - 20 -西华大学毕业设计说明书3.1.3 电动手推式扫地机的部分功能细化1垃圾清扫功能又细化为垃圾清扫垃圾压缩垃圾储存垃圾清理 4 个功能。垃圾清扫功能：电动手推式扫地车工作时，只有推动车经过的地方垃圾全部被清扫，并且没有二次扬尘，快速而且环保。压缩垃圾功能：由于垃圾车的容量是有限的，考虑到有些情况下垃圾较多，而垃圾又是很松散的，这就需要压缩，使扫地车可以连续清扫更大的范围。并且该装置能防止垃圾在入口处堆积。垃圾储存功能: 电动手推式扫地车也自备了垃圾储存装置，可以通过压缩功能将松散的垃圾压缩后储存在垃圾储存箱里，不仅可以回收垃圾，也可以减少劳动力.垃圾清理功能：电动手推式扫地车具有垃圾储备箱，在清扫结束或者垃圾填充满后，可一次行将垃圾放到垃圾回收站，避免了垃圾四处堆放对环境的污染。2控制功能：可以细化为小车转向和小车制动 2 个功能。小车转向功能：道路上的垃圾四处都有，可能并不集中，因此就必须考虑到电动手推式扫地机的灵活性，不然达不到理想的效果。小车制动功能：电动手推式扫地机主要是通过电动控制，但是考虑到不清扫时切断电源，不用电动控制节约电源，直接用手推动扫地机运动。3.2 功能方案设计评价根据电动手推式扫地机功能要求，将其功能分解为吸尘功能、压缩垃圾功能、升降功能、离合功能、控制功能，每个功能的实现方式都有多种，现将功能解列表如表 2.1 所示： - 21 -西华大学毕业设计说明书表 2.1 功能方案矩阵表形态（功能解）因素（分功能） 1 2 3 4A 吸尘 旋流式除尘 冲激式除尘 干式除尘B 压缩 曲柄摇杆 液压C 升降 液压 万向轮D 离合 牙嵌式 电磁 齿式E 控制 电动 汽油发动机 人力由上表可以看出：实现扫地的方式有三种，旋流式除尘冲激式除尘干式除尘（滚筒式） ；压缩垃圾的方式有二种，曲柄摇杆压缩液压压缩；升降方式有二种，液压升降、万向轮；离合方式有三种，牙嵌式电磁式齿式；控制方式有三种，电动控制汽油发动机动力控制人力控制。3.2.1 方案评估在选择电动手推式扫地机功能实现的系统方案可根据以上方式进行任意组合，可选的方案种类共有 32233=108 种，现在要在多种方案中选出一种最佳方案来实现所有的功能。1、 扫地方式分析：1）旋流式除尘：是利用旋转的含尘气体所产生的离心力将粉尘从气流中分离出来的一种分离设备。 使用范围 旋风除尘系统广泛用于一切产生粉尘的工作场所，也可作为高效除尘系统的前处理设备。 产品特点 结构简单，占地面积小，制造、安装容易；操作维护简便，压力损失中小，运转维护费用低；性能稳定，不受含尘气体浓度、温度影响，对粉尘其它物理性质无特殊要求，除尘率达 75-80%. - 22 -西华大学毕业设计说明书旋流式除尘器实际上是增加了二次气流的直流式旋风除尘器，由于增加二次气流不仅加速了气流的旋转速度，加大了分离尘粒的离心力。而且由于二次气流，其湍流影响比一般旋风除尘器为小，因此旋流式除尘器的分离粒径有可能小于 5um。该除尘器布置喷嘴的型式有切向和轴向布置的多喷嘴型、切向单喷嘴型、导向叶片型和反射型四种。若在除尘器二次风喷嘴顶上增加切向喷水嘴或在一次气进几处增加喷水口即成为湿式除尘器2）冲激式除尘：冲激式除尘的工作原理含尘气体进入除尘配件后转弯向下，冲激在液面上，部分粗大的尘粒直接沉降在泥浆斗内。随后含尘气体高速通过S 型通道，激起大量水滴，使粉尘与水滴充分接触。在正常情况下，除尘器阻力为 1500Pa 左右，对 5m的粉尘，效率为 93。冲激式除尘器下部装有刮板运输机自动刮泥，也可以人工定期排放。湿式除尘器的洗涤废水中，除固体微粒外，还有各种可溶性物质，洗涤废水直接排入江河或下水道，会造成水系污染，这是值得重视的一个问题。目前国外的湿式除尘器大都采用循环水，自激式除尘器用的水是在除尘器内部自动循环的，称为水内循环的湿式除尘器。和水外循环的湿式除尘器相比，节省了循环水泵的投资和运行费用，减少了废水处理量。冲激式除尘器的缺点是，与其它的湿式除尘器相比，金属消耗量大，阻力较高，价格较贵。除尘器处理风量在 20范围内变化时，对除尘效率几乎没有影响。冲激式除尘机组把除尘器和风机组合在一起，具有结构紧凑、占地面积小、维护管理简单等优点。3）干式除尘（滚筒式）方式：我们采用滚筒来实现我们的功能主体，主要原因是滚筒的清扫效果好、效率高、结构相对简单，安装也十分方便，再配合链轮的动力传输，所以运行稳定可靠。滚筒转动时将垃圾卷入垃圾箱，如图 3.1 - 23 -西华大学毕业设计说明书刹 刹 刹 刹刹 刹图 3.1在毛刷长度的选择上，应为考虑到垃圾的相关参数，在参考一些的滚筒刷毛的长度后，我们选择刷毛的有效长度为 5cm，与地面干涉是 2.5 个 cm 这样会有较大的压力，产生较大的摩擦力确保能将垃圾扫起。在滚筒圆周上均分这 10 排刷毛，在滚筒转动时这些刷毛将交替的进行清扫保证清扫质量。10 排刷毛是分别安装的，刷毛基底为梯形长条，装在圆筒的梯形槽内，保证不会在工作中出现松动现象，这样的安装也给刷毛的更换带来很大的方便。综合考虑除尘方式的洁净度、效率、简单实用、环保因素以价格实惠的特点，采用干式除尘（滚筒式）方式是最合理的，所以本设计中洗涤方式主要采用干式除尘（滚筒式）洗涤。2、压缩垃圾方式分析：1）曲柄摇杆方式：由于垃圾车的容量是有限的，考虑到有些情况下垃圾较多，而垃圾又是很松散的，这就需要压缩，使扫地车可以连续清扫更大的范围。并且该装置能防止垃圾在入口处堆积。 - 24 -西华大学毕业设计说明书我们设计了一个曲柄摇杆机构来实现压缩功能。将压垃圾的挡板与连杆相连。这样可以使压缩时挡板按下面的轨迹运动，将下部的垃圾推走。当需要压缩时就只需将手柄转动一圈，垃圾压缩的过程就实现了。示意图如图 3.2图 3.22）液压方式：采用机电液一体化技术，借助机一电一液联合控制系统，通过车厢填装器等专用装置，实现垃圾压缩功能，该方式作业比较适合大型垃圾压缩装填。综合考虑压缩方式的合理性，采用曲柄摇杆方式是最合理的，所以本设计中洗涤方式主要采用曲柄摇杆方式压缩垃圾。3、升降方式分析：当扫地车不清扫而又需要将扫地车移动时，就要求使滚筒与地面脱离。很自然的，我们首先想到是让滚筒相对于车体向上运动，但这样会大大增加链传动及滚筒自身机构的复杂程度，且整体的稳定性也将大打折扣。 - 25 -西华大学毕业设计说明书使滚筒升高还可选择变化轮子的