设计计算说明书

1、 设计计算说明书课程名称 机构创新设计与制造 学生姓名 学 号 专业班级 指导教师 完成日期 街道护栏清理机设计说明书作品内容简介通过实验设计了一个街道护栏清理机解决城市公路中央护栏在清洗过程中劳动强度大、清洗效率低、人工清洗护栏安全性差且影响交通的问题。机构部分参考城市护栏标准，满足城市公路中央护栏的设置摆放随道路转弯而摆设，应使护栏清洗机清洗护栏时要与护栏保持在同一轴线上、不能损坏和拉倒护栏，采用履带侧边驱动机构，实现清洗机的驱动与导向相结合，电机侧边驱动履带随护栏前进，履带以护栏本身为导轨实现导向，随护栏轨道变化而变化；采用平行四边形机构与履带相结合，实现护栏清洗机在前进过程中自动越过护

2、栏支座；采用可拆卸的清洗洁具，以便于重复性利用，节约成本且保证清洁效果；控制部分采用面板控制和遥控控制，通过对护栏清洗机的启动、停止的控制，配合机构更好地实现清洁效果。1 研制背景及意义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

3、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。车流量大的城市公路中央护栏常由人工进行清洗。这是一种依靠人工作业来进行市中心护栏清洗的工作方式。人工清洗的成本低，但需要的环卫工人多，环卫工人需要反复蹲站，携带盛水器具，劳动强度大，且清洗效率低；清洗过程中需要经常穿梭马路换水，对交通的干扰大，存在很大的安全隐患。 通过对以上两种护栏清洗方式进行比较分析，对于城市公路中央护栏的机械清洗是一项市场空白。通过体积小

4、、清洗效率较高的机械清洗护栏减轻劳动强度和保证环卫工人的人身安全，对城市公路中央护栏清洗无疑具有很大的迫切性和需求。2 主要功能和性能指标 我们研究设计的护栏清洗机是高效、节能、环保、安全的护栏保洁设备。专门针对马路护栏进行清洗作业，机器采用了双滚结构，总共4个清洗刷，清洗效率高，其速度为2m/s左右。保证了清洗的干净度，独特的刷毛设计，清洗不留死角，不划伤漆面，长期清洗还可以形成保护膜，从而延长护栏的使用寿命，采用独立动力源，保证清洗机工作稳定，同时节约能源。采用独立动力源，保证清洗机工作稳定，同时节约能源。高压水流清洗，高效节水，每吨水可清洗护栏58公里。高强金属结构，稳定可靠。3 设计方

5、案3.1总体方案 1）护栏清洗机以城市公路中央护栏本身为导轨，设计弹簧，收缩装置，起到稳定导向的作用。 2）适应主要城市交通护栏的结构标准，如下图所示，护栏清洗机工作时能够越过护栏基座，实现连续工作。 3）依靠高压水洗、毛刷刷洗和专用汽车滚刷双面擦洗来保证良好的清洗效果，毛刷采用人字形尼龙刷毛制成，能够使栏面上下方向清洗。3.1总体结构该装置位于机体上端主要起到减震作用，配有弹簧装置，避免道路不平滑造成的颠簸现象。该装置用于连接支架与机体，道路到栏杆会有弯曲，驾驶不能直线行驶的情况，该装置能左右移动，以便于汽车的行驶。如图为四个清洗刷，拟定用尼龙刷毛制成两侧结构相同，安装在机架对称的位置。清洗

6、刷用来初步加水浸润刷洗护栏与擦净护栏上剩有的少许污渍和污水。位于机体上方的水管用于连接汽车装用的清洁水，可用水管连接如图接水口，通过水管浸湿下面的清洗刷起到更显著的清洁效果。如图为清洗刷的电机，清洗刷采用独立的电源，对护栏的清洗起到了更显著的效果。4 机械传动系统的设计4.1电机的选择 拟定清洗机的运行速度为2m/s，质量为330kgKWF=mg*0.4=1320N得=2.64电动机所需工作效率：KW传动总效率为，分别为带传动、轴承传动的传动效率。取，（滚子轴承）则=0.931所以KW电动机的额定功率Pm=（11.3）P电动机=2.843.06取电动机的额定功率为Pm=3.5KW确定电动机转速

7、r/min按推荐的传动比合理范围，取V带传动的传动比=2-4r/min符合这一范围同步转速可选750r/min。根据容量和转速，由机械设计课程设计手册查出可选用Y160M1-8其主要性能如表一：表一 电动机参数表名称符号参数值额定功率Pe4kw满载转速ne720r/min同步转速n750r/min质量m118kg4.1确定传动比电动机满载转速： 720r/min卷筒轴工作转速： 238.74r/min总传动比：所以取V带传动比=34.2计算运动和动力参数1）电动机轴输入参数轴的输入转矩T1=Td*i总*na=37.67*3.01*0.931=105.56N.m轴的输出转矩为轴的输入转矩轴承效率

8、0.98，所以轴的输出转矩为T2=T1*0.98=103.45N.m轴的输入功率P1=Pd*na=2.84*0.931=2.64KW初步确定长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由于轴上有三处键槽，dmin应增大10901590故dmin=dmin（1+1290）=18.38mm取右边起第一段d1=30mm2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度因为实在机械底部固定，满足要求1-2轴和4-5轴处制一个轴肩，取d1=30mm，

9、d2=45mm，L1=L2=10mm，轴3是滚筒，d3=40mm，L3=1100mm，轴4为安装带轮处d4=35mm，L4=50mm，轴5位于机体外端，D5=30mm，L5=100mm3）轴上载荷做轴上的受力简图，显然，轴只在单一平面内受力图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=20100N·mm，扭矩T=31702N·mm。4）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=12.5M

10、pa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 Mpa>a，故安全。4 创新点及应用1）驱动与导向作用合二为一，四个清洁刷的设计保证机体与护栏方向一致，起到良好的导向作用。2）通过减震弹簧与收缩，实现越障功能，对驾驶员的压力不大。3）与大型清洗车相比成本相对较低应用范围广泛，功能实现方式可靠，适用于个大中城市清洁公司或环卫部门使用。为了更好地清洗市中心护栏，很多企业和城市都投入了护栏清洗机的研究、制造，目前尚未成功，其主要的原因是护栏设置在道中间或两边，护栏的设置摆放也随道路转弯而摆放，采用普通的大型清洗车不易操作，且占用车道、影响交通；城市护栏设计有方型材料、圆形材料及各种型号的材料制作，高矮不一。护栏清洗机正是针对这些问题，满足市中心护栏清洗要求，同时安全性高，清洗效果显著。经调查，护栏清洗机具有性价比高，市场需求量大的特点，可用于大中城市的市中心等交通繁忙的场所。综上所述，具有广阔市场应用前