道路清扫车清扫系统设计【全套设计含19张CAD图纸+说明书】
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全套设计含19张CAD图纸+说明书
道路
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下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 全全日日制制普普通通本本科科生生毕毕业业设设计计 道路清扫车清扫系统设计道路清扫车清扫系统设计学生姓名学生姓名： 学学 号：号： 年级专业及班级：年级专业及班级： 指导老师及职称指导老师及职称 学学 部部 下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985目 录摘要1关键词11 前言11.1 垃圾清扫现状分析11.2 国内外垃圾清扫机械化发展现状21.3 国内清扫机发展趋势22 垃圾清扫总成设计计算 22.1 设计思想22.2 总体结构设计32.3 各主要机构参数的设计和验算32.3.1 垃圾清扫设计42.3.2 垃圾输送收集装置设计42.3.3 推动清扫机所需功率计算62.3.4 清扫机扫辊速度验算62.3.5 行走设计62.3.6 垃圾清扫机的动力匹配73 清扫系统的确定及设计算73.1 传动方案的确定73.2 设定各级传动比和主要参数83.2.1 传动比确定83.2.2 各轴转速确定83.2.3 各轴转矩计算93.2.4 各轴功率计算93.3 主要工作零部件的设计计算9下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709853.3.1 第一级传动带轮设计93.3.2 第二级传动带轮设计113.3.3 第三级传动链传动设计123.3.4 齿轮传动（驱动输送带）的设计134 主要受力零件的强度或寿命校核计算164.1 轴的设计计算及校核164.1.1 第一级从动轴设计计算及校核164.1.2 第二级从动轴设计计算及校核194.2 轴承的设计计算及其校核234.2.1 第一级从动轴轴承设计计算及其校核234.2.2 第二级从动轴轴承设计计算及其校核234.2.3 第三级从动轴轴承的设计计算及其校核244.3 键的设计计算及校核254.3.1 第一级从动轴上联接键的校核254.3.2 第二级从动轴上联接键的校核254.3.3 第三级从动轴上联接键的校核264.3.4 上滚轮轴联接键的校核265 结论265.1 主要优点265.2 主要缺点265.3 有待改进的地方275.4 维护和保养276 设计心得28参考文献29致谢30下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709851道路清扫车清扫系统设计道路清扫车清扫系统设计摘 要：本文叙述了道路清扫机械化的现状，以及未来的发展趋势。该清扫机以电动机为动力源，通过带传动、链传动以及齿轮传动带动清扫辊和传送带工作。该清扫机主要用于平坦道路的垃圾清扫，提高了清扫效率，降低了清洁工人的劳动强度。该清扫机成本低，使用性能好，寿命长，非常适合清洁工人使用。关键词：清扫机；传动；设计计算下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709852Abstract: The essay describes the current situation of road sweeping mechanization, and its development trendency in future. The sweeping machine use the motor as power source, use the belt transmission, chain drive, gear driven roller and conveyor belt to work. The sweeper is mainly used for the rubbish in the flat road, it also improve the cleaning efficiency and reduce the labor intensity of cleaners. The cleaning machine of low cost, good performance ,long life is remarkably fit for cleaners.Key Words: Cleaning machine; Sweep roll; Design calculations下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098531 前言1.1 垃圾清扫现状分析随着经济社会的迅速发展，城市、工厂生产、公共交通、市政建设、园林绿化、环境卫生等行业的工作任务越来越重，人们对生活环境要求的不断提高。然而环卫行业设备的发展现状与当前经济社会发展形势存在很大差距，道路清扫设备落后的问题较为突出。这就要求养护手段要不断改进，就路面清扫而言，亟需由以往原始笨拙的低效率的人工清扫改为现代灵活高效率的机械清扫 1。因此，很有必要创造条件，实现清扫机械化，以减轻清扫工人的劳动强度，改善劳动条件，不断提高道路清扫质量和环境卫生水平，本课题的研究有着十分重要的现实意义。1.2 国内外垃圾清扫机械化发展现状目前，我国的国产扫路车在品种规格上、使用性能上已能基本满足国内各种需求。产品规格从 2t 到 8t，有将近 8 个规格 2，清扫车的作业方式主要为湿式吸扫结合,动力为主、副双发动机形式,扫刷布置形式为前置和中置两种,吸嘴形式有中置长吸嘴、后置短吸嘴和侧置小吸嘴三种形式,风机形式有通用和专用风机两种形式。国产产品存在外形单调、功能单一、操作不方便、清扫效率低等问题。国外清扫车由于有几十年的发展史,加之基础零部件可靠性高,因此都有一个共同的特点,可靠性相对国内产品要高；而且早已广泛应用了先进的电子技术，有些还应用了有线和无线遥控。1.3 国内清扫机发展趋势随着许多新兴的中小城市正在崛起, 城市化规模不断扩大, 路面清洁养护已经越来越重要，清扫机发展前景会越来越好。在功能多样性方面，由单一功能向多功能方向发展；在传动系统方面，由机械传动向全液压传动的方向发展；在除尘方面，由干式除尘方式向湿式除尘方式发展3；在清扫方式上，由纯吸式、纯扫式向吸扫复合式方向发展；在重量和体积方面，由体积大、自重大的清扫机向体积小和轻便式，综合利用价值高的方向发展 4。2. 垃圾清扫机总成设计计算2.1 设计思想 本垃圾清扫机由清扫部分，传送部分，行走部分和箱体、箱架等结构组成，其特征在于清扫部分由横置带有清扫刷苗的清扫滚筒构成；清扫机将街道上的垃圾通过清扫滚筒清扫并抛掷到传送部分中的传送带上，传送带通过齿轮变向实现与清扫机行走方向成反向旋转，然后垃圾在传送带的末端由于重力的作用掉入垃圾桶中；走部分由下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709854两个定向前轮和两个万向后轮实现，既方便又经济；箱体、箱架主要由角钢焊接而成，部分零件用螺栓连接，垃圾箱用塑料制成5。本设计的创新特点首先是利用电动机作为动力来源，清洁环保，操作方便；其次是清扫滚筒用链传动，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，能保持准确的平均传动比，能在潮湿和油腻的环境中工作；最后，利用卧式滚刷对路面起清扫及垃圾抛起的双重作用。以上小小的创新能够降低清洁员的劳动强度，提高工作效率的目的。2.2 总体结构设计总体结构分为以下几个部分：（1）垃圾清扫总成：有清扫滚筒、清扫刷苗、清扫滚筒链轮。 清扫辊通过轴承座固定在机架中间，轴承座主要通过六角螺栓固定在机架底盘上，清扫刷苗是通过定位销来实现轴向固定。（2）垃圾输送收集装置：由上料板、垃圾输送带、上滚轮总成、下滚轮总成、变向轴以及垃圾桶等部件组成。具有结构简单、作业质量好、价格低廉、拆装转移方便、操作轻巧省力等特点。（3）行走机构：有四个万向轮组成,前两个不可变向，后两个可改变方向。（4）操作系统：手推式扶手，控制电机开关。（5）动力匹配：由电瓶驱动的直流电动机。其结构图如图 1：下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709855图 1 垃圾清扫机主要结构图Fig.1 Main structure map of road sweeping machine2.3 各主要机构参数的设计和验算已知条件：清扫机生产率为h/km202.3.1 垃圾清扫设计清扫轮消耗功率 N 主要包括：克服刷苗和地面间摩擦力所需的功率，刷苗变1N形所消耗的功率，克服空气阻力所需的功率,克服垃圾与上料板的摩擦阻力所2N3N需的功率，提升垃圾所消耗的功率得。4N5N654321NNNNNN（1）主要参数清扫辊半径：85mm清扫轮宽幅：600mm尼龙刷苗与地面间摩擦系数：0.4刷苗自由长度：120mm尼龙刷苗直径：3mm刷苗变形量：25mm工作刷苗数量：200清扫轴链轮半径：81mm清扫轮转速：62.5r/min（2）由相关公式计算清扫部分所需功率 6 克服刷苗和面间摩擦力所需功率, （1）1000/ )(1mVVPNP-变形刷苗对路面上的压力（N） ；-尼龙刷苗与地面间摩擦系数为 0.4；-刷苗圆周线速度取 m/s；mVV-扫路车行走速度为大于 0.09m/s，取 0.09m/s；-传动效率为 0.9；P 值可根据以下公式计算； （2）)1arccos()2(18. 01 )/(103 . 53122RhVZhLEJdPm下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709856d-尼龙刷苗半径为；m3103R-滚刷半径为 0.205m；L-刷苗自由长度为 0.12m；E-刷苗弹性模量取；Pa11109 . 0J-刷苗断面惯性矩为；4121097. 3mh-刷苗变形量为 0.025m；Z-工作刷苗数量可由公式计算： 7 （3）mVdBVZ1/5 . 5其中为刷苗和路面接触点到它的垂直位置的转角；1 （4）488. 1180205. 0025. 0205. 0arccos180)(arccos1RhR-速度比值为 3.5；VVm/B-滚刷清扫宽度为 0.6m；计算得出2 .2115 . 3448. 11036 . 05 . 5/5 . 531mVdBVZ根据清扫机实际，以及刷苗数合理分布和安排，取 Z=200;可计算变形刷苗对路面上的压力为 NRhVZhLEJdPm6 .854)205. 0025. 01arccos()2315. 0(18. 01 200025. 0)12. 01097. 3109 . 0(103103 . 5)1arccos()2(18. 01 )/(103 . 5311211323122所以可得KwVVPNm154. 09 . 01000)09. 0315. 0(4 . 06 .8541000/ )(1已知滚刷转速为 n=62.5r/min，可计算 （5）083. 0180/)2(/)2( 3)arcsin(2RRhRhhR因此，刷苗变形所消耗的功率为 （6）KwLEJhdnZN033466. 01026. 02372计算克服空气阻力所消耗的功率为KwNN00154. 001. 013下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709857克服垃圾与上料板的摩擦阻力所需的功率为 （7）KwVPNm04487. 09 . 01000315. 015. 06 .85410004提升垃圾所消耗的功率太小可忽略不计。5N所以清扫部分所消耗的总功率为：KwNNNNNN24. 0004487. 000154. 0033466. 0154. 0543212.3.2 垃圾输送收集装置设计滚轮外经：150mm滚轮转速：100r/min传送带宽幅：600mm小齿轮分度圆直径：50mm1d大齿轮分度圆直径：250mm2d小齿轮齿数：201z大齿轮齿数：1002z齿轮模数：2.5mmm齿轮计算过程在写在后面 3.3.4 节。输送带所需功率计算；假定每一时刻输送带载有的垃圾量和皮带重量为 m=5kg，忽略倾斜的角度不计；传送带的线速度为10 （8）smnrv/79. 060107510026023输送带所需功率为 （9）kwmgvvFpwwe041. 096. 0100079. 08 . 9510001000输送带2.3.3 推动清扫机所需功率计算假设最恶劣的工作环境，当整机重，阻力系数，清扫机以前进kgM807 . 0f速度工作计算。则有：smV/09. 0 11 （10）kwMgfvFvP05. 0100010002.3.4 清扫机扫辊速度验算设定清扫轮刷苗与上料板最后接触的位置与上料板最高点的距离为.mmH50下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709858设刷苗最远端的线速度为 v，要使质量为 m 的垃圾上抛到最高点，由参考文献19得知必须满足下面条件： 12 （11）mgHmv 221计算smgHv/98. 005. 08 . 922又有smsmnrv/98. 0/34. 160102055 .6226023所以清扫车的电机能够保证垃圾顺利地抛送到传送带上。2.3.5 行走设计清扫机行走速度：由公式 ，取，得Bvf1000mB6 . 0hmf/k20 13 （12）smhKmBfv/09. 0/33. 01000只要清扫机在不低于 0.09m/s 的行走速度下运行，就能够保证生产率的额定值。2.3.6 垃圾清扫机的动力匹配（1）电动机的选择由以上计算可知清扫机所需要的功率为 14kwPNP284. 0041. 024. 0输送带电动机类型和结构型式电动机类型和结构型式可以根据电源的种类、工作条件（温度、环境、空间尺寸）和载荷特点（性质、大小、启动性能和过载情况）来选择。在移动的设备中和蓄电池配套的较常使用的电机有直流电动机和步进电动机。直流电动机的优点：容易购得，型号多，功率大，接口简单，适合大型机器。直流电动机的缺点：太快需要齿轮减速器，电流通常较大，较难与车轮装配，控制复杂步进电动机的优点：精确的速度控制，型号多，适合室内机器人的速度，接口简单，便宜。步进电动机的缺点: 功率与自重比小，电流通常较大，体积大，较难与车轮装配，负载能力低，功率小，控制复杂，运动时产生震动。清扫机多在室内环境下工作，要求控制较简单，运行平稳，因此选择直流电动机15。选定 ZYT 系列直流永磁电机为动力源（博山电机）17。下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709859电机型号：110ZYT105额定功率：400W0P电压：24VU 扭矩：m1274mN0T转速：3000r/min0n（2）电池的选择选定两个 12V 铅酸蓄电池为电源，重量大约 15 斤/个同时布线时应该注意：根据电机的位置选择符合规格的电线，剪取所要的电线长度，将电机联起来，一端通过开关以后，一端接到 24V 电源正负极上，开关装在扶手旁边容易摸到的地方。3. 操作系统的确定及主要工作部件的设计计算3.1 传动方案的确定方案一图 2 垃圾清扫机传动方案一Fig.2 The first transmission scheme方案二下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098510图 3 垃圾清扫机传动方案二Fig.3 The second transmission scheme由以上两个方案可知，根据清扫机清扫时的实际情况，选用方案二更加合理恰当。因为摩擦式带传动有弹性滑动，不能用于分度系统；摩擦易起电，不宜用于易燃易爆场合。轴与轴承受力较大，带传动寿命较短 16。而链传动平均传动比为常数，链条元件间形成的油膜有吸振能力，对恶劣环境有较强的适应能力，工作可靠，轴上载荷较小。所以选择方案二更合理19。3.2 设定各级传动比和主要参数3.2.1 传动比确定第一级传动比61i第二级传动比42i第三级传动比23i上滚轮轴齿轮传动比54i3.2.2 各轴转速确定第一级从动轴min/5001rn 第二级从动轴min/1252rn 第三级从动轴min/5 .623rn 上滚轮轴min/1004rn 3.2.3 各轴转矩计算第一级从动轴mmNiTT24.73381101第二级从动轴mmNiTT8 .281782212第三级从动轴mmNiTT8 .546663323上滚轮轴mmNiTT8 .3412244143.2.4 各轴功率计算第一级从动轴wPP384101第二级从动轴wPPP38.329212）（输送带第三级从动轴wPP2048.316323下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098511上滚轮轴wPP12.3574143.3 主要工作零部件的设计计算3.3.1 第一级传动带轮设计已知电机额定功率，转速，第一级传动比400W0P3000r/min0n61i，设定连续工作 8 小时。（1）确定计算功率 caP 根据机械设计 （第七版，濮良贵、纪名刚主编，高等教育出版社，以下所用到的相关公式及表格均出自本书） 19表 8-7 查得工作情况系数，故计算1 . 1AK （13）wwPKPAca4404001 . 1 （2）选取 V 带带型根据，由图 8-11 选用 Z 型caP0,n（3）确定带轮的基准直径并验算带速dd由查表 8-6，表 8-8,取小带轮基准直径mmdd500从动轮基准直径mmdiddd300506011根据表 8-8，圆整为 315mm验算带的速度 （14）smsmndvd/25/85. 710006030005010006000故带速合适(4)确定 V 带的基准长度和传动中心距根据公式(8-20） ，初定中心距。mma5000计算带所需基准长度 （15）mmaddddaLddddd5 .16085004)50315()31550(250024)()(22202011000由表 8-2 选取带的基准长度mmLd1600计算实际中心距为 （16）mmLLaadd49625 .16081600500200（5）验算小带轮上的包角1下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098512 （17）9039.1494963 .57)50315(1803 .57)(180121adddd小带轮上的包角合适（6）计算 V 带的根数 z查表 8-4a，表 8-4b 分别得到，kwP28. 00kwP04. 00查表 8-5，表 8-2 分别得到，。计算单根 V 带的功率为815. 0K16. 1lK （18）kwKKPPPlr34. 016. 1915. 0)04. 028. 0()(00计算 V 带根数，取 z=229. 134. 044. 0rcaPPz（7）计算单根 V 带的初始拉力的最小值min0)(F由表 8-3 得 Z 型 V 带单位长度质量，所以计算得mkgq/06. 0 （19）NqvzvKPKFca97.2985. 706. 085. 72915. 044. 0)915. 05 . 2(500)5 . 2(500)(22min0应使带的实际初拉力min00)(FF （8）计算轴上的压轴力pF压轴力最小值为 （20）NFmiinp5 .10574sin97.29222sinFz2)(10min）（3.3.2 第二级传动带轮设计 已知功率，转速，第二级传动比 4，设定连续W38.3291输送带PPr/min0050n工作 8 小时。（1）确定计算功率 caP 根据机械设计 （第七版，濮良贵、纪名刚主编，高等教育出版社，以下所用到的相关公式及表格均出自本书） 19表 8-7 查得工作情况系数，故计算0 . 1AKwwPKPAca38.32938.3290 . 1 （2）选取 V 带带型根据，由图 8-11 选用 Z 型caP0,n（3）确定带轮的基准直径并验算带速dd查表 8-6，表 8-8,取小带轮基准直径mmdd800从动轮基准直径mmdiddd320804011下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098513根据表 8-8，圆整为 315mm验算带的速度smsmndvd/25/09. 21000605008010006011故带速合适(4)确定 V 带的基准长度和传动中心距根据式（8-20） ，初定中心距。mma5000计算带所需基准长度mmaddddaLddddd08.16485004)80315()31580(250024)()(22202122100有表 8-2 选取带的基准长度mmLd1600计算实际中心距 ammLLaadd476208.16481600500200（5）验算小带轮上的包角1907 .1514763 .57)80315(1803 .57)(180121adddd小带轮上的包角合适（6）计算 V 带的根数 z查表 8-4a，表 8-4b 分别得到，kwP15. 00kwP013. 00查表 8-5，表 8-2 分别得到，。计算单根 V 带的功率为93. 0K18. 1lKkwKKPPPlr179. 018. 193. 0)013. 015. 0()(00计算 V 带根数，取 z=284. 1179. 033. 0rcaPPz（7）计算单根 V 带的初始拉力的最小值min0)(F由表 8-3 得 Z 型 V 带单位长度质量，所以计算得mkgq/06. 0 NqvzvKPKFca9 .6609. 206. 009. 2293. 033. 0)93. 05 . 2(500)5 . 2(500)(22min0下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098514应是带的实际初拉力min00)(FF （8）计算轴上的压轴力pF压轴力最小值为NFmiinp5 .2617 .77sin9 .66222sinFz2)(10min）（3.3.3 第三级传动链传动设计（1）选择链轮齿数取小链轮齿数，大链轮的齿数201z4022012izz（2）确定计算功率根据机械设计 （第七版，濮良贵、纪名刚主编，高等教育出版社，以下所用到的相关公式及表格均出自本书） 19表 9-6 查得，由图 9-13 查得0 . 1AK，单排链，则计算功率为35. 1ZK （21）wPKKPZAca88.4263（3）链条型号与节距的选择查图 9-11，可选 08A 链条，查表 9-1 得链条节距为mmp7 .12（4）计算链节数和中心距初选中心距mmmmpa6353817 .12)5030()5030(0取，相应的链长节数为mma4000 （22）02122100)2(22apzzzzpaLp 31.934007 .12)22040(240207 .1240022取链节数节94pL查表 9-7 得到中心距计算系数，则链传动最大中心距为24884. 01f （23）mmzzLpfap405)4020(9427 .1224884. 0)(2211（5）计算链速 V，确定润滑方式 （24）smpznv/529. 01000607 .122012510006012由和链号 08A，查图 9-14 可知应采用定期人工润滑smv/529. 0（6）计算压轴力pF有效圆周力为 （25）NvPFe5276 . 0102048.3161000100033下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098515链轮水平布置时压轴力系数，则压轴力为15. 1FpKNFKFeFpp60652715. 13.3.4 齿轮传动（驱动输送带）的设计（1）选定齿轮类型、精度等级、材料由于输送带为一般工作构件，速度不高，轴向载荷不大，故选用 7 级精度（GB10095-88）直齿圆柱齿轮传动根据机械设计 （第七版，濮良贵、纪名刚主编，高等教育出版社，以下所用到的相关公式及表格均出自本书） 19表 10-1 选择大小齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 217255HBS,取硬度为 240HBS选择小齿轮齿数,大齿轮齿数201z1002z（2）按齿面接触强度设计选定载荷系数3 . 1tK计算小齿轮传递的转矩 （26）mmNnPT7334500384. 0105 .95105 .955151由表 10-7 选取齿宽系数4 . 0d由表 10-6 查得材料的弹性影响系数218 .189 MPaZE由图 10-21d 按齿面硬度查得大小齿轮的接触疲劳强度极限为MPaH600lim由式 10-13 计算应力循环次数为 （27）811104 . 8)1035081 (15006060hjLnN （28）9121068. 1iNN由图 10-19 取接触疲劳寿命系数88. 0,92. 021HNHNKK计算接触疲劳许用应力，取失效概率为 1%，安全系数为 S=1，由式 10-12 得 （29）MPaSKHNH552160092. 0lim11MPaSKHNH528160088. 0lim22计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值td1H （30）mmZTKdHEdtt38)5288 .189(234 . 07103 . 132. 2)(132. 23233211计算圆周速度 v下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098516 （31）smndvt/733. 01000605003810006011计算齿宽 （32）mmdbtd15384 . 01计算模数 （33mmzdmtt9 . 1203811）计算齿高 （34mmmht275. 49 . 125. 225. 2）计算齿宽与齿高之比为89. 81hdhbt计算载荷系数由图 10-8 查得动载系数，直齿轮，05. 1vK1FaHaKK由表 10-2 查得使用系数1AK由表 10-4 用插值法查得 7 级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，,15. 1HK查图 10-13 得125. 1FK故载荷系数为 （35）2075. 115. 1105. 11HHvAKKKKK按实际的载荷系数校正所得分度圆直径，由式 10-10a 得 （36）mmKKddtt076.373 . 12075. 1383311计算模数mmzdm85. 120076.3711（3）按齿根弯曲强度设计由图 10-20c 查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为MPaFEFE38021由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数84. 0,91. 021FNFNKK计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数，由式 10-12 得3 . 1S （37）MPaSKFEFNF2663 . 138091. 0111MPaSKFEFNF5 .2453 . 138084. 0222下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098517计算载荷系数 （38）18125. 1125. 1105. 11FFVAKKKKK由表 10-5 查得齿形系数18. 2, 8 . 221FaFaYY由表 10-5 查取应力校正系数79. 1,55. 121SaSaYY计算大小齿轮的，并加以比较FSaFaYY0163. 026655. 18 . 2111FSaFaYY01589. 05 .24579. 118. 2222FSaFaYY小齿轮的数值大计算模数 （39）mmYYzKTmFSaFad19. 10163. 0204 . 010718125. 12)(23233211综合齿面接触疲劳强度计算的模数与齿根弯曲疲劳强度计算的模数，根据模数系列值以及清扫机实际取mmm5 . 2（4）几何尺寸计算分度圆直径计算 （40）mmmzd505 . 22011 mmmzd2505 . 210022中心距计算mmdda150225050221计算齿轮宽度,根据清扫机实际取mmdbd20504 . 01，mmb251mmb2024. 主要受力零件的强度或寿命校核计算； 4.1 轴的设计计算及校核4.1.1 第一级从动轴设计计算及校核（1）初步确定轴的最小直径先根据机械设计 （第七版，濮良贵、纪名刚主编，高等教育出版社，以下所用到的相关公式及表格均出自本书） 19式 15-2 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15-3，取，于是得1250A下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098518 （41）mmnPAd44.11500384. 012533110min为了保证系统的强度与运动平稳，取轴的最小直径为 28mm（2）轴的结构设计图 4 第一级从动轴的结构图Fig.4 The sketch map of the first level driven shaft由图可知 A、D 处安装轴承，C 处安装齿轮，E 处安装大小带轮。轴承安装 A、D处的直径为 30mm，B 处直径为 36mm，C 处直径为 30mm，E 处直径为 28mm。A 处长度为35mm，B 处长度为 596mm，C 处长度为 31mm，D 处长度为 39mm，E 处长度为 60mm。C 处轴与齿轮的周向定位采用平键联接。由机械设计课程设计手册(参考文献)查得平键截面（GB/T1096）,平键长度为 25mm，周向定位采用挡圈进行定mmmmhb78位。E 处周向定位采用平键联接，由手册查的平键截面（GB/T1096） ，mmmmhb78平键长度为 50mm；轴向定位采用挡圈进行定位。轴上倒角圆角均为 1mm。（3）求轴上的载荷下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098519图 5 第一级从动轴的载荷分析图Fig.5 The load analysis chart of the first level driven shaft首先由轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支承跨距，根据轴的简图做出轴的弯mmLL5 .674365 .63821mmL5 .363mmL304矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出 L3 与 L4 交界面是轴的危险截面。现将计算出截面处的得值列入表MMMVH及,表 1 第一级从动轴的载荷分析Table1 The load analysis of the first level driven shaft 载荷 水平面 垂直面支反力 NFNNH3 .351,4 .56F21NHNFNNVV1 .119,31.29F21N 弯矩 mmNMH4 .36011mmNMV28.30041mmNM4 .76045V2 总弯矩 mmNMmmNM1 .84141,5 .3613621 扭矩 mmNT24.7338（4）按弯扭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截面（及危险截面）的强度。根据式（15-5）及上表中的数值，并取=0.3，轴的计算应力 MPadTMWTM49.16281 . 0)24.73383 . 0(5 .361361 . 0)()(322322122目前已选择轴的材料为 45 钢，调制处理，由表 15-1 查得。因此MPa601，故安全。1（5）精确校核轴的疲劳强度判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，L3 与 L4 段的截面处引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，L1 段得右截面不受扭矩作用，截面 L3、L4 的应力最大。校核 L3 段得右截面抗弯截面系数 （433332 .2195281 . 01 . 0mmdW）下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098520抗扭截面系数 （443334 .4390282 . 02 . 0mmdWT）L3 段右截面的弯矩 M 为mmNM9 .212855 .36155 .365 .36136截面的扭矩为mmNT24.7338截面上的弯曲应力 （45）MPaWMb7 . 92 .21959 .21285截面上的扭转切应力 （46）MPaWTTT67. 14 .439024.7338轴的材料为 45 钢，调制处理。由表 15-1 查得,MPaB640MPa2751MPa1551截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按照附表 3-2 查取。因,经插值法可查得1,0357. 0281dddr,02. 237. 1又由附图 3-1 可得轴的材料的敏性系数为,82. 0q85. 1q故有效集中系数按式（附表 3-4）为 （47）8364. 1) 102. 2(82. 01) 1(1qk （48）6845. 1) 137. 1 (85. 11) 1(1qk由附图 3-2 的尺寸系数；由附图 3-3 的扭转尺寸系数。67. 180. 0轴按照车加工，由附表 3-4 得表面质量系数为88. 0轴未经过强化处理，即则按式（3-12）及式（3-12a）得综合系数为1q （48）236. 1188. 0167. 18364. 111kK （49）242. 2188. 018 . 06845. 111kK又由3-1 及3-2 得碳钢的特性系数为1 . 0, 2 . 01 . 0取下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709852105. 0, 1 . 005. 0取于是，计算安全系数值，按式（15-6）（15-8）则得caS （50）94.11201 . 097. 1236. 12751mbKS （51）81835. 005. 0835. 0242. 21551maKS （52）5 . 182.658194.1128194.1122222SSSSSSca故可知其安全。4.1.2 第二级从动轴设计计算及校核（1）初步确定轴的最小直径先根据机械设计 （第七版，濮良贵、纪名刚主编，高等教育出版社，以下所用到的相关公式及表格均出自本书） 19式 15-2 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15-3，取，于是得1250AmmnPAd27.171251038.329125333220min为了保证系统的强度与运动平稳，取轴的最小直径为 28mm（2）轴的结构设计图 6 第二级从动轴的结构示意图Fig.6 The sketch map of the second level driven shaft由图可知 A、D 处安装轴承，C 处安装链轮，F 处安装带轮。轴承安装 A、D 处的下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098522直径为 30mm，B 处直径为 36mm，C 处直径为 34mm，E，F 处直径为 28mm。A 处长度为35mm，B 处长度为 596mm，C 处长度为 33mm，D 处长度为 39mm，E 处长度为 25mm，F 处长度为 32mm，槽深 2mm。C 处轴与齿轮的周向定位采用平键联接。由机械设计课程设计手册 18查得平键截面（GB/T1096）,平键长度为 25mm，周mmmmhb810向定位采用挡圈进行定位。F 处周向定位采用平键联接，由手册18查的平键截面（GB/T1096） ，平键长度为 25mm；轴向定位采用挡圈进行定位。轴mmmmhb78上倒角圆角均为 1mm。（3）求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支承跨距，根据轴的简图做出轴的水mmLL5 .675365 .63921mmL5 .323mmL304平面上的弯矩图，和垂直面上的弯矩图和水平面上的扭矩图，垂直面上的扭矩图,具体情况见图 7。下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098523图 7 第二级从动轴的载荷分析图Fig.7 The load analysis chart of the second level driven shaft从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出 L3 与 L4 交界面是轴的危险截面。现将计算出截面处的得值列入表 2(参看图 6)。MMMVH及,表 2 第二级从动轴的载荷分析Table2 The load analysis of the second level driven shaft 载荷 水平面 垂直面支反力 NFNNH4 .1435,9 .208F21NHNFNNVV8 .422,147F21N弯矩 mmNMH6 .133591mmNMV5 .144791mmNM6 .270380V2总弯矩 mmNMmmNM301583,13437421扭矩 mmNT8 .28178（4）按弯扭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截面（及危险截面）的强度。根据式（15-5）及上表中的数值，并取=0.3，轴的计算应力 MPadTMWTM13. 6281 . 0)8 .281783 . 0(1343741 . 0)()(322322122目前已选择轴的材料为 45 钢，调制处理，由表 15-1 查得。因此MPa601，故安全。1（5）精确校核轴的疲劳强度判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，L3 与 L4 段的截面处引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，L1 段得右截面不受扭矩作用，截面 L3、L4 的应力最大。校核 L3 段得右截面抗弯截面系数3332 .2195281 . 01 . 0mmdW抗扭截面系数3334 .4390282 . 02 . 0mmdWTL3 段右截面的弯矩 M 为mmNM8 .80134361536134374截面的扭矩为mmNT8 .28178下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098524截面上的弯曲应力MPaWMb5 .362 .21958 .80134截面上的扭转切应力MPaWTTT4 . 64 .43908 .28178轴的材料为 45 钢，调制处理。由表 15-1 查得,MPaB640MPa2751MPa1551截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按照附表 3-2 查取。因,经插值法可查得1,0357. 0281dddr,01. 233. 1又由附图 3-1 可得轴的材料的敏性系数为,79. 0q84. 1q故有效集中系数按式（附表 3-4）为7979. 1) 101. 2(79. 01) 1(1qk6072. 1) 133. 1 (84. 11) 1(1qk由附图 3-2 的尺寸系数；由附图 3-3 的扭转尺寸系数。60. 185. 0轴按照车加工，由附表 3-4 得表面质量系数为92. 0轴未经过强化处理，即则按式（3-12）及式（3-12a）得综合系数为1q083. 3192. 0160. 17979. 111kK978. 1192. 0185. 06072. 111kK又由3-1 及3-2 得碳钢的特性系数为1 . 0, 2 . 01 . 0取05. 0, 1 . 005. 0取于是，计算安全系数值，按式（15-6）（15-8）则得caS48. 201 . 05 .36038. 32751mbKS下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 119709852588.232 . 305. 02 . 3978. 11551maKS5 . 147. 288.2348. 288.2348. 22222SSSSSSca故可知其安全。4.2 轴承的设计计算及其校核4.2.1 第一级从动轴轴承设计计算及其校核已知清扫轴的径向载荷和轴向载荷可以忽略不计，又带轮的压轴力,rFaFNFp367轴向力，轴承转速，装轴承处的轴径可在 2840mm 范围内NFa9 .433min/500rn 选取，运转有轻微冲击看， 表 13-3 选择预期使用寿命20。根据工作条hLh20000件选取深沟球轴承。（1）求比值 （53）0raFF根据参考文献20 13-5，。eFFra（2）初步计算当量动载荷 P, 根据机械设计 （第七版，濮良贵、纪名刚主编，高等教育出版社，以下所用到的相关公式及表格均出自本书）19式（13-8a）)(arpYFXFfP按照表 13-6， ，按照表 13-5，2 . 1, 2 . 10 . 1ppff取0, 1YX （54）NYFXFfParp4 .44036712 . 1)(（3）根据式 13-6，求轴承应有的基本额定动载荷值 （55）NnLPCh85.37171020000500604 .4401060366按照手册选择的 6006 轴承18。此轴承的基本额定静载荷NC13200，验算如下NC83000根据式 13-5 （56）hhPCnLh20000109)4 .44013200(5006010)(60105366下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098526即高于预期计算轴承寿命，故满足要求。轴承内径,外经。mmd30mmD554.2.2 第二级从动轴轴承设计计算及其校核已知清扫轴的径向载荷和轴向载荷可以忽略不计，又链轮和带轮压轴力rFaF,轴向力，轴承转速，装轴承处的轴径可在NFp5 .867NFa79.2908min/125rn 2840mm 范围内选取，运转有轻微冲击看，预期使用寿命。根据工作条件hLh20000选取深沟球轴承。（1）求比值0raFF根据表 13-5，。eFFra（2）初步计算当量动载荷 P,根据式（13-8a）)(arpYFXFfP按照表 13-6， ，按照表 13-5，2 . 1, 2 . 10 . 1ppff取0, 1YXNYFXFfParp10415 .86712 . 1)(（3）根据式 13-6，求轴承应有的基本额定动载荷值NnLPCh553110200001256010411060366按照手册选择的 6006 轴承。此轴承的基本额定静载荷，NC13200NC83000验算如下根据式 13-5hhPCnLh20000107 . 2)104113200(1256010)(60105366即高于预期计算轴承寿命，故满足要求。轴承内径,外经。mmd30mmD554.2.3 第三级从动轴轴承的设计计算及其校核已知清扫轴的径向载荷和轴向载荷可以忽略不计，又链轮的压轴力rFaF,轴向力，轴承转速，装轴承处的轴径可在NFp606NFa3 .2909min/5 .62 rn 2840mm 范围内选取，运转有轻微冲击看，预期使用寿命。根据工作条件hLh20000选取深沟球轴承。（1）求比值0raFF下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098527根据表 13-5，。eFFra（2）初步计算当量动载荷 P,根据式（13-8a）)(arpYFXFfP按照表 13-6， ，按照表 13-5，2 . 1, 2 . 10 . 1ppff取0, 1YXNYFXFfParp2 .72760612 . 1)(（3）根据式 13-6，求轴承应有的基本额定动载荷值NnLPCh72.306610200005 .62602 .7271060366按照手册选择的 6006 轴承18。此轴承的基本额定静载荷NC13200，验算如下NC83000根据式 13-5hhPCnLh20000106 . 1)2 .72713200(5 .626010)(60106366即高于预期计算轴承寿命，故满足要求。轴承内径,外经。mmd30mmD554.3 键的设计计算及校核4.3.1 第一级从动轴上联接键的校核键、轴的材料都是钢，由表 6-2 查得许用应力为=100120MPa，取其平均值p为=110MPa20。p齿轮与轴联接处得轴径为，由前面轴mmd30mml31mmNT24.73381设计可知选用 A 型平键，键的尺寸为，键长为 L=25mm，键的工作长度为78hb，键与轮毂键槽接触高度，根据公式参考文mmbLl17825mmhk5 . 35 . 0献20式 6-1 可得(合适) （57）MPa22. 830175 . 324.73382kld10T23pp带轮与轴联接处得轴径为，由前面轴mmd28mml60mmNT24.73381设计可知选用 A 型平键，键的尺寸为，键长为 L=50mm，键的工作长度为78hb，键与轮毂键槽接触高度，根据公式参考文mmbLl42850mmhk5 . 35 . 0献20式 6-1 可得(合适)MPa57. 328425 . 324.73382kld10T23pp下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985284.3.2 第二级从动轴上联接键的校核键、轴的材料都是钢，由表 6-2 查得许用应力为=100120MPa，取其平均值p为=110MPa20。p链轮与轴联接处得轴径为，由前面轴mmd34mml33mmNT8 .281782设计可知选用 A 型平键，键的尺寸为，键长为 L=25mm，键的工作长度为810hb，键与轮毂键槽接触高度，根据式 6-1 可得mmbLl17825mmhk45 . 0(合适)MPa38.24341748 .281782kld10T23pp带轮与轴联接处得轴径为，由前面轴mmd28mml32mmNT8 .281782设计可知选用 A 型平键，键的尺寸为，键长为 L=25mm，键的工作长度为78hb，键与轮毂键槽接触高度，根据式 6-1 可得mmbLl17825mmhk5 . 35 . 0(合适)MPa83.3328175 . 38 .281782kld10T23pp4.3.3 第三级从动轴上联接键的校核键、轴的材料都是钢，由表 6-2 查得许用应力为=100120MPa，取其平均值p为=110MPa20。p链轮与轴联接处得轴径为，由前面轴mmd36mml31mmNT8 .546663设计可知选用 A 型平键，键的尺寸为，键长为 L=25mm，键的工作长度为810hb，键与轮毂键槽接触高度，根据式 6-1 可得mmbLl17825mmhk45 . 0(合适)MPa66.44361748 .546662kld10T23pp4.3.4 上滚轮轴联接键的校核键、轴的材料都是钢，由表 6-2 查得许用应力为=100120MPa，取其平均值p为=110MPa20。p齿轮与轴联接处得轴径为，由前面轴mmd34mml29mmNT8 .341224设计可知选用 A 型平键，键的尺寸为，键长为 L=25mm，键的工作长度为810hb，键与轮毂键槽接触高度，根据公式参考文献mmbLl17825mmhk45 . 020表 6-1 可得(合适)MPa52.29341748 .341222kld10T23pp下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985295 结论5.1 主要优点（1）本清扫机清扫能力强、效率高，能够对灰尘、树叶、纸屑等日常垃圾进行有效地清扫。（2）本清扫机以电能作为动力能源，环保，绿色无污染。 （3）本清扫机结构简单、轻便，操作灵活方便，保养、维修及常见故障排除简易。（4）本清扫机清扫辊由链轮驱动，所以在下雨天清扫效果不会受到较大影响。5.2 主要缺点 （1）本清扫机以人力推动前进，这就要求轮子与地面之间存在一定大小的摩擦系数、地面相对比较平坦，所以这种清扫机适应范围不是很广，主要适用于一般平坦道路的清扫21。（2）本清扫机需要操作人员具备较好的身体素质。5.3 有待改进的地方 （1）机械零部件的布置还可以紧凑一些，尺寸可以缩小一些，减少机器本身的重量，降低机器对操作人员的要求。机架连接处可以采用弧形连接，避免方块尖锐棱角。（2）清扫机的功能可以设计得较为丰富一点，机器前进可以设计由电动机驱动。当电瓶没电时，可以设计由人力推动清扫等。（3）在机架空间空余较大的地方可设计一个工具箱用来放置一些常用清扫工具，以便在清扫机不能有效清扫的情况下使用备用清扫工具进行清扫。（4）在一些比较清洁的路段，不能有效的控制清扫机使轮子和传送装置停止运动22。5.4 维护和保养（1）要不定期的检查刷毛的磨损情况，及时调节刷毛与地面的接触长度，保证清扫干净、彻底；（2）要对链条和齿轮定期进行人工润滑和检查，防止链条和齿轮的磨损失效。6 设计心得通过本次毕业设计使我充分认识到毕业设计其实就是综合运用机械设计课程和其它专业基础课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学知识的过程。通过设计实践，使我逐步树立了正确的设计思想，增强了创新意识和竞下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098530争意识，熟悉掌握了机械设计的一般规律，培养了我分析和解决问题的能力。通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关资料，使我进行了全面的机械设计基本技能的训练。另外通过本次设计使我熟悉了机械设计的一般进程为：设计准备、传动装置总体设计、传动零件设计计算、装配图设计、零件工作图设计、编写设计说明书。如果随意打乱这些过程，则在设计过程中肯定会多走弯路。我在独立完成设计的同时，要时刻跟指导老师沟通和请教，要掌握设计进度，认真进行设计。每个阶段完成后要认真检查，有错误要认真修改，精益求精。毕业设计的各个阶段是相互联系的。设计时，零部件的结构尺寸不是完全由计算确定的，还要考虑结构、工艺性、经济型以及标准化、系列化要求。由于影响零部件尺寸的因素很多，随着设计的进展，考虑的问题要更全面和合理，故后阶段设计要对前阶段设计中的不合理结构尺寸进行必要的修改。所以，设计要边计算边修改、边绘图，反复修改，设计计算和绘图交替进行。在毕业设计中应熟悉和正确采用各种有关技术标准与规格，尽量采用标准件，并应注意一些尺寸需圆整为标准尺寸。同时设计中应减少材料的品种和标准件的规格。另外，通过本次设计，我更加进一步熟悉了机械绘图软件的运用，使我整个设计过程大大简化了，设计速度也得到了很大的提高。相信通过本次毕业设计，我们全体毕业生都能得到一个很大的提高，锻炼了我们将来在社会工作中解决问题的能力。下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098531参考文献参考文献1邹俊.小型路面清扫车YHD5050TSL 简介J.商用汽车，1999，6. 2池建军,侯妮娜.国内柴油机电控技术的现状及发展方向M.机械管理开发，2000，7（2）：5-83陈晓勇.保洁清扫自行车卧式滚刷清扫原理J.机械研究与应用，2005，1.4谢立杨.国外路面清扫车概况J.筑路机械与施工机械化，1991，6.5 刘云成.关于清扫车的选型与应用J.中国港口，1997，2.6庄泽堂.扫路机垃圾提升转运机理研究与机构改进J.筑路机械与施工机械化，2004，21（9）：31-32.7 赵海松.北京爱清清扫车J.城市车辆，2002，4.8盛利平.一种有利于环保的清扫车中标牌干式清扫车J.建设机械技术与管理，2002，4.9凌品权.路面清扫车的选型及使用J.广东交通职业技术学院学报，2004，4.10潘公宇.清扫车清扫装置的性能研究J.筑路机械与施工机械化，1997，1.11万超.司慧.多功能手动清扫车的设计及应用J.节能技术，2008，9.12李江涛.我国扫路车发展状况与发展趋势J.建设机械技术与管理，2000，4.13赖杰民.纯扫式扫路车的技术改进及使用效果J.筑路机械与施工机械化，1999，16（4）：39-41.14秦娜.扫路车传动系统的探讨与研究J.建设机械技术与管理，2000，13（4）：25.15刘建华.小型扫路机得技术特点与发展趋势J.中国城市环境卫生，2003，6:32-38.16宁维庆.纯扫式路面清扫机扫辊结构浅析与转速计算J.筑路机械与施工机械化，1999，4.17吴宗泽.罗圣国.机械设计课程设计手册（第三版）M.北京：高等教育出版社，2006，5.18XXX.张淑娟.画法几何与机械制图M.北京：中国农业出版社，2007，8.19濮良贵.纪名刚.陈国定.吴立言.机械设计（第八版）M.北京：高等教育出版社，2006，5.20徐学林.互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，2005，8.21Cheng Hongya.Mechanization Of Road Sweeping Beijing ImperativeJ.建设机械技术与管理，2004，17（4）：48-50.22Chen Xiaoyong.Principle Of The Brush Rolled In Sweeping BicycleJ.机械研究与应用，2005，2.下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098532致致 谢谢本文从拟定题目到定稿，历时数月。设计过程中遇到的许多问题，在指导老师和同学的帮助下得到很好的解决。在本设计完成之际，首先要向我的指导老师 XXX 教授致以最诚挚的感谢。在论文的写作过程中，全老师给了我许许多多的帮助和指导。在全老师的悉心指导下，我不仅对以前所学的知识更熟练更扎实，而且更加开阔了视野，更深入，也在怎样处人处事上受益匪浅；同时全老师对工作的热情、一丝不苟、实事求是的态度，给我留下了深刻的印象，是我以后参加工作学习的榜样。在此谨向全老师表示衷心的感谢和深深的敬意。同时，我要感谢资料室的老师，为我毕业设计提供了必要的资料查询和帮助；还要感谢学校给我提供了良好的学习环境和丰富的学习资源，感谢大学期间所有为我授课的各位老师，是他们的传道、授业、解惑，让我学到了知识，培养了能力。也感谢我的同班同学，感谢他们的帮助和支持。最后向我的家人和朋友表示深深的谢意。下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098533机电一体化技术及其应用研究1 机电一体化技术发展机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。1.1 数字化微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。1.2 智能化即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 CNC 数控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 1.3 模块化由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。1.4 网络化由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。1.5 人性化机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098534境界就是人机一体化。1.6 微型化微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称 MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988 年美国加州大学 Berkeley 分校研制出第一个微电机以来，国内外在 MEMS 工艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 MEMS 器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器） ，各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等） 。 1.7 集成化集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。1.8 带源化是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。1.9 绿色化技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098535钢铁企业中主要应用于以下几个方面：2.1 智能化控制技术(IC)由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢连铸轧钢综合调度系统、冷连轧等。2.2 分布式控制系统(CS)分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。CS 具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。CS是监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 2.3 开放式控制系统(OCS)开放控制系统(Open Control System)是计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。 “开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。2.4 计算机集成制造系统(CIMS)钢铁企业的 CIMS 是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098536理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20世纪 80 年代已广泛实现 CIMS 化。2.5 现场总线技术(BT)现场总线技术(ie Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如 420mA，C 直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致CS 的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 PLC(Programmable Logic Controller)和现场就地控制站等的发展。 2.6 交流传动技术传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 Electromechanical integration technology and its application An electromechanical integration technology development Mechatronics is the machinery, micro-, control, aircraft, information processing, and other cross-disciplinary integration, and its development and progress depends on the progress of technology and development, the main direction of development of a digital, intelligent, modular, and human nature , miniaturization, integration, with source and green. 1.1 Digital Microcontroller and the development of a number of mechanical and electrical products of the base, such as the continuous development of CNC machine tools and robots, and the rapid rise of the computer network for the digital design and manufacturing paved the way for, such as virtual design and computer integrated manufacturing. Digital request 下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098537electromechanical integration software products with high reliability, easy operability, maintainability, self-diagnostic capabilities, and friendly man-machine interface. Digital will facilitate the realization of long-distance operation, diagnosis and repair. Intelligent 1.2 Mechanical and electrical products that require a certain degree of intelligence, it is similar to the logical thinking, reasoning judgement, autonomous decision-making capabilities. For example, in the CNC machine increase interactive features, set up Intelligent I / O interface and intelligent database technology, will use, operation and maintenance of bring great convenience. With fuzzy control, neural network, gray, wavelet theory, chaos and bifurcation, such as artificial intelligence and technological progress and development and the development of mechanical and electrical integration technology has opened up a vast world. Modular 1.3 As electromechanical integration products and manufacturers wide variety of research and development of a standard mechanical interface, dynamic interface, the environment interface modules electromechanical integration products is a complex and promising work. If the development is set to slow down. VVVF integrated motor drive unit with vision, image processing, identification and location of the motor functions, such as integrated control unit. Thus, in product development, design, we can use these standards modular unit quickly develop new products. 1.4 Network As the popularity of the network, network-based remote control and monitoring of various technical ascendant. The remote control device itself is the integration of mechanical and electrical products, fieldbus technology to household appliances and LAN network possible, use a home network to connect various home appliances into a computer as the center of computer integrated appliances system, so that people in the home can be full enjoyment of the benefits of various high-tech, therefore, electromechanical integration products should be no doubt North Korea networks. 1.5 humanity Electromechanical integration of the end-use product is targeted, how to give people electromechanical integration of intelligent products, emotion and humanity is becoming 下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098538more and more important, electromechanical integration products in addition to improving performance, it also urged the color, shape and so on and environmental coordination, the use of these products, or for a person to enjoy, such as home robot is the highest state of human-machine integration. 1.6 miniaturization Micro-fine processing technology is a necessity in the development, but also the need to improve efficiency. MEMS (Micro Electronic Mechanical Systems, or MEMS) refers to quantities can be produced by the micro-collection agencies, micro-sensors, micro actuators and signal processing and control circuit until interface, communication and power is one of the micro-devices or systems . Since 1986 the United States at Stanford University developed the first medical microprobe, 1988 at the University of California, Berkeley developed the first micro-motor, both at home and abroad in MEMS technology, materials and micro-mechanism much progress has been made, the development of all sorts MEMS devices and systems, such as the various micro-sensors (pressure sensors, micro-accelerometer, micro-tactile sensor), various micro-component (micro-film, micro-beam, microprobes, micro-link, micro-gear, micro-bearings, micro-pump , microcoil and micro-robot, etc.). 1.7 Integration Integration includes a mutual penetration of various technologies, and integration of various products of different structural optimization and composite, and included in the production process at the same time processing, assembly, testing, management, and other processes. In order to achieve more variety, small batch production of automation and high efficiency, the system should have a more extensive flexible. First system can be divided into several levels, allowing the system to function dispersed, and security and coordination with other parts of the operation, and then through software and hardware at various levels will be organically linked to its optimal performance, the most powerful. 1.8 with source of Electromechanical integration refers to the product itself with energy, such as solar cells, fuel cells and large-capacity battery. As on many occasions not be able to use electricity, which campaigns for the mechanical and electrical integration products, has a unique power source comes with the benefits. Sources with the integration of mechanical and electrical 下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098539product development direction of. Green 1.9 The development of technology in peoples lives brought great changes in the material at the same time has also brought rich resources, deterioration of the ecological environment consequences. Therefore, people calling for the protection of the environment, regression, and achieving sustainable development in the concept of green products such calls have emerged. Green products is low-power, low-wood consumption, clean, comfortable, coordination and utilization of renewable products. In its design, manufacture, use and destruction of human beings should be in line with environmental protection and health requirements, electromechanical integration of green products is mainly refers to the use of time is not pollute the ecological environment, at the end of product life, and regeneration of decomposition products. 2 electromechanical integration in the application of technology in the iron and steel In the iron and steel enterprises, the integration of mechanical and electrical systems are at the core microprocessor, the computer, industrial computer, data communications, display devices, meters and the combination of technologies such as organic, assembled by the merger means for the realization of a large-scale integrated system create conditions for effective integration, enhanced system control precision, quality and reliability. Electromechanical integration technology in the iron and steel enterprises in the mainly used in the following areas:2.1 Intelligent Control Technology (IC) As a large-scale iron and steel, high-speed continuous and the characteristics of the traditional control technologies encountered insurmountable difficulties, it is necessary to adopt very intelligent control technology. Control technologies include intelligent expert system, neural and fuzzy control, intelligent control techniques in steel product design, manufacturing, control, product quality and diagnostic equipment, and other aspects, such as blast furnace control system, electric furnace and continuous casting plant, steel rolling system , steelmaking - Casting integrated scheduling system - rolling, cold rolling, etc. 2.2 Distributed Control System (DCS) Distributed control system uses a central command for the control of a number of Taiwan-下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 1197098540site monitoring and intelligent computer control unit. Distributed control systems can be two, three or more levels. Using computers to concentrate on the production process monitoring, operation, management and decentralized control. With monitoring and control technologies, and the functions of distributed control system more and more. Not only can be achieved control of the production process, but also can be achieved online optimization, the production process real-time scheduling, production planning statistical management functions, as a measurement, control, integration of the integrated system. DCS control functions with diverse features and easy operation, the system can be extended, easy maintenance and high reliability characteristics. DCS is decentralized and centralized control monitoring, fault-minor, and the system has the chain protection features, the use of manual control system failure operational measures, the system is highly reliable. Distributed control system and centralized control sys
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