【《一款环卫工具车的设计》7100字（论文）】

一款环卫工具车的设计目录摘要 2轻便型环卫工具车设计 41绪论 42国内外研究现状 42.1国内研究现状 42.2国外研究现状 53现状调查与分析 53.1设计前期调研 53.1.1观察调研 63.1.2用户研究 73.1.3市场调研 83.2现状问题总结 84轻便型工具车设计 94.1设计定位 94.2环卫车外观设计 94.4.1代步功能 124.4.2储物功能 124.4.3清洁功能 124.4.4环卫车材料使用分析 134.4.5轻便型环卫工具车使用流程展示 145课题创新点 166结论 16参考文献 18附录 19摘要随着我国经济的快速发展，政府更加重视环境保护和生态文明建设。城市化进程的加快使得城市人口数量和基础设施建设密度不断增加，环境保护和卫生清洁的标准越来越高。环卫工人作为城市公共环境清洁的主力军，面对越来越复杂的城市环境，环卫工人的工作标准和工作强度在不断增加。目前，我国城市环卫机械化作业主要投入的是大型机械设备，针对清理人行道、绿化带等边角、缝隙的小型清洁设备较为缺乏，主要依靠人力完成。本课题在对现有城市环卫工人工作过程与劳动工具的研究基础上，研究开发一款集工具收纳、清洁助力、交通运输于一体的轻便型环卫工具车。以关怀环卫工人为出发点，从轻便型环卫工具设计为切入点，研究便携环卫工具车设计。在提高环境清洁效率的同时，改善环卫工人工作条件，降低劳动强度，以解决环卫工人实际工作问题，达到关怀环卫工人，创新设计服务于人的目标。关键词：道路清洁，轻便型，环卫工具车，设计1绪论随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快使得城市人口数量和基础设施建设密度不断增加。环境保护和卫生清洁的标准越来越高，街道环境的整洁与否是衡量城市生活质量的重要方面，也是塑造好的城市精神面貌的重要一环。环卫工人作为城市公共环境清洁的主力军，面对越来越复杂的城市环境，环卫工人的工作标准和工作强度也在不断增加。目前，我国城市环卫机械化作业主要投入的是大型机械设备，针对清理人行道、绿化带边角、缝隙的小型清洁设备较缺乏，大型的清洁车难以作业，有较大的使用限制，目前主要还是依靠人力完成。负责路面清洁工作的环卫工人，每天需要携带清洁工具徒步工作，工作时间长，行动范围广，劳动强度高，清洁工具携带不便。如何设计一款好的清洁设备，以解决环卫工人实际工作问题，达到关怀环卫工人，创新设计服务于人是本课题的主要目标。好的清洁设备必须要做到符合人机工学的要求，在满足使用功能需求的同时，给用户带来舒适的使用感受。本课题运用产品开发设计、人机工程等相关理论，结合设计前期调研数据进行轻便型环卫工具车设计实践创作[1]。以解决环卫工人实际工作问题，达到关怀环卫工人，服务环卫工作的目标。2国内外研究现状2.1国内研究现状上世纪60年代我国开始逐步发展道路清扫设备，有着三个发展阶段：20世纪60年代到80年代阶段、80年代到90年代末以及2000年至今。前两个阶段在时代需求和科技飞速发展的基础上，经过不断的革新与进步，为该领域的发展奠定了基础[2]。然而相较于我国现有的大中型城市环卫车辆，大部分小型道路清洁设备的制造技术仍处于低端行列，我国目前的技术水平已经不能够满足社会需求现状。我国在小型清洁设备的设计研发方面仍然属于薄弱环节，属于较为新兴的产业，同发达国家相比还有很大的发展空间，这就要求我们提高研发创新能力，以此来应对未来更加复杂的城市问题[3]。当下我国的小型清洁设备的驱动方式有手推式、电力驱动、燃油驱动等方式，作业方式以清扫滚轮刷扫方式为主，适用范围包括慢车道、人行道以及地下停车场等。车体主要由车架系统、行进系统、清扫系统以及控制系统等结构所组成[4]。2.2国外研究现状发达国家有着较高的经济水平，但是人力劳动资源相对较为稀缺。基于实际需求，在清洁设备机械化的设计中，对清洁设备开展了大量的研究活动并具有很大成效。在发展过程中，清洁设备越来越向人性化设计靠拢。19世纪末西方就已经开始了清洁车的研究，20世纪市场已颇为成熟，经过不断的发展，已经有了美国的ELG公司、德国的FAUN-KUKA公司等行业内领军龙头。发达国家在清洁设备设计中为了解决劳动力不足的问题，有着全面自动化的发展目标。在环卫设备发展健全的国家，绝大部分路面完全实现了自动化、机械化清扫，而在分拣垃圾时，则采取人工作业辅助手段。相较于国外很早就起步的道路环保产业，我国还有较大的发展空间。国外对于小型道路清洁设备的设计在技术生产、质量、环保、自动化以及外观造型上都有着成熟的技术。因此，作为参考，在发展我国的环卫设备设计任务时，应该兼顾效益和技术，应更加注重在使用功能以及技术方面进行不断的创新和突破[5]。在功能方面，国外的小型环卫车很注重多功能设计，除了完成基本的道路清扫任务，在不同情况下也可以有不一样的清扫方式，可以根据实际使用需求对清扫附加设备进行更换。例如，在春秋季节清扫灰尘，秋冬则可以完成清扫落叶和积雪的工作。这样功能多样的一体化设计有很好的环境适应能力，也大大提升了工作效率。在技术方面，很多小型清洁设备都已经采用了新能源动力，减少了对环境的污染[6]。3现状调查与分析3.1设计前期调研在实际调查中发现，环卫工人因为工作的特殊性，常常带有随身小物件，又是户外工作的随身必需品，例如毛巾、水杯、手机、帽子等。但是因为物品小，很容易丢失，也不方便携带。因此在设计时，收纳功能是重要的设计要素之一。要在兼具美观性、便携性的同时，设计出不同收纳功能的储存空间，并具有一定的安全性。环卫工作者由于工作需要导致他们无法在固定的地点进行作业，往往是带着工具在负责的工作区域内来回移动。可移动的清洁工具就显得非常重要，在满足以上两个条件之后，轻便型环卫工具车显然是最适合一线环卫工人清洁道路时使用的清洁设备。现有常用的小型环卫清洁车采用燃油动力，噪音大，造成一定的环境污染，因此要选择电力驱动作为车辆的动力源，环保清洁，零排放，低噪声。同时车辆的舒适性也要得到保证，座椅的设置要符合人体工程学规律，让环卫工人更加舒适的操作环卫车。3.1.1观察调研目前我国许多城市在环卫设施上的投入严重不足，道路清洁机械化水平较低，没有足够的资金购置环卫车辆提升机械化水平。部分中小型城市还处于人力清洁运输的阶段。经调研，以郑州市道路清洁为例，除了大型的道路清扫设备，对于慢车道路、人行道以及公共广场等场所的清扫都是人工作业。环卫工人在工作时，扫帚、铲斗等工具必须要随身携带，但是在不同的环境内流动时，工具会降低他们的工作效率，在休息时间这些工具也无处存放，容易丢失[7]（如图3.1所示）。图3.1环卫工人工作环境环卫工人由于工作流动原因，没有专用的休息地点，经常席地而坐（如图3.1所示）。偌大的城市却没有环卫工人的暂时休息处。同时，随身携带的水杯、毛巾、手机等私人物品也只能贴身携带无处存放。图3.2环卫工人工作情况在工作中，环卫工人使用的工具也比较落后，最常用的几种清洁工具：有瓶子夹、纸片夹、吸力夹、折叠夹、清洁铲斗等，郑州市街道清洁工用的一般为防水布铲斗，也有用编织袋做的铲斗。清扫工具环卫工人一般都会随身携带，防止丢失，但这对于他们工作极为不便。3.1.2用户研究为了更加了解环卫工人的切身需求，与郑州市内三位环卫工人进行了访问调查，三位工人分别以A，B，C代指，调查结果（如表3.1所示）如下：表3.1调查问卷结果访谈主题A（男，59岁）B（女，48岁）C（男，53岁）工作中是否需要一个存放随身物品的地方？是，水杯随身带着太麻烦是，随身带的吃得没有合适的存放处是，曾丢过手机在不同环境移动是否耗费大量体力？是，来回跑挺累的是，走路时间最长还行，有点累休息时间内是否需要一个固定的休憩点？是，平时都是随便找个地方是，如果有应该会舒服点否，如果能移动就可以清洁工具是否影响工作效率？是，老拿着不方便是，没地儿放是，拿着来来回回跑如果有代步工具解决以上问题是否能提升工作效率？是，多出时间休息是，省劲儿是，肯定方便多了根据调查结果可以了解到，环卫工人在对于储物空间、代步工具、休憩设施等问题都有着迫切需求。总结环卫工人的调研情况可知：随身物品缺乏安全固定的存放地，易丢失；各种场所间来回奔波浪费了大量时间和精力；休憩时间缺乏安全固定的休息场所；清洁工具无处存放且随身携带奔波影响效率，消耗体力。3.1.3市场调研通过对现有清洁设备的调研了解，结合环卫工人目前的工作痛点，设计出更符合环卫工人工作特点的轻便型环卫工具车，调研工作也成为设计灵感来源基础。在同类型的车辆选择时，选取了两种清洁车作为调查对象。同类产品一（如图3.3所示）集清洁、储物、遮挡功能为一体，但是过多的功能也让它丧失了灵活性，只适合在小范围内移动，如广场，室内广场等固定空间，不适合作为环卫工人的代步工具。图3.3同类产品一效果图同类产品二（如图3.4所示）清洁车小巧美观，但同样的，灵活性差，不适合作为代步工具。同时，前面挡风玻璃为圆形，很容易让车内的操作人员减小视野范围，在操作过程中有着大量的视野盲区，很容易发生危险[8]。图3.4同类产品二效果图3.2现状问题总结总结前期调研，本设计的服务对象定位为一线工作的环卫工人，解决他们工作中遇到困难，例如随身物品无处放置、清扫设备可移动性差以及小型清扫设备续航时间短等问题，以解决实际问题为产品设计的最终目的。在实际工作中，环卫工人们对工具轻便易携带有较高的需求，因此在进行设计时，产品方便储物是重要的一点。针对环卫工人的工作特点，设计开发集轻便、储存功能和安全性于一体的环卫车，实现清扫工具人性化、便捷化、安全化的目标。4轻便型工具车设计4.1设计定位在对现有城市环卫工人工作过程与劳动工具研究的基础上，研究开发一款集工具收纳、清洁助力、交通运输于一体的轻便型环卫工具车，以关怀环卫工人为出发点，从轻便型环卫工具设计为切入点，研究便携环卫工具车设计。在提高环境清洁效率的同时，改善环卫工人工作条件，降低劳动强度，体现设计关怀[9]。4.2环卫车外观设计图4.1环卫车外观图1图4.2环卫车外观图2车辆外观设计本着简约、现代、安全的理念进行设计。流线型外观，整体造型流畅顺滑，具有张力。颜色以白色为基底搭以橙色，是环卫主流色（如图4.1、4.2所示），明亮的颜色给人清新整洁的感觉。车身整体尺寸为高1350mm、长1400mm、宽950mm（如图4.3所示）。9501400135095014001350图4.3环卫车尺寸图车身未设计顶棚以保证良好的视野范围，可以看到行驶过程中的大部分垃圾，随时可以停下和启动，便捷高效。车身底盘距离地面约30cm，可以越过道路上大部分障碍，前后车轮大小比例适中协调，符合人的视觉习惯。车身宽度不足100cm，在不影响公共交通的情况下可正常穿越人行道，同时也可以在非机动车道上正常行驶。4.3环卫车人机功能分析座椅、方向盘均可调节，满足不同人群尺度需要。踏板分为加速和刹车两个，操作方便快捷。图4.4环卫车三视图（1）方向盘设计：方向盘上分别有启动、前后车灯按键，操作简单。考虑到目前环卫工人平均年龄较大，简洁的操作提升了车辆的易用性（如图4.5所示）；方向盘前端增设了反光标识，增强了黑夜中行驶的安全性。方向盘按键外圈安装有LED灯，负责显示清洁车的电力情况。简洁的显示方式降低了车辆的操作难度，环卫工人可以直接通过环形的指示灯判断是否需要为车辆充电。方向盘主体角度可根据使用者的使用需求调整角度（如图4.6所示）。图4.5方向盘设计（2）座椅设计：驾驶员座椅可根据不同人体尺度需求调节角度，改善长时间驾驶作业带来的腰椎、颈椎不适等问题。座椅下方以及车轮连接处设有减震装置，即使在颠簸路面上行驶也能获得较舒适的驾驶体验。座椅两侧轮罩分别增加流线型反光灯，不仅使得车身外观显得流畅，在夜间、大雾天、雨雪天等特殊天气情况下保障行车安全（如图4.6所示）。图4.6环卫车方向盘、座椅调节示意图4.4环卫车功能设计4.4.1代步功能环卫车以电能为动力源，基于环卫工人的用车需求，环卫车电池续航时间长，一次续航100公里。动力充足，完全可以做环卫工人的代步工具。在各种工作地点之间进行转换流动时，环卫车即走即停、简便的操作就能够满足环卫工人的代步需求，不仅节省了环卫工人的劳动体力，也缩短了他们行走的时间，增加了工作效率。电力驱动作为环境友好型清洁能源不会产生废气而污染环境，配合城市内常见的充电桩设备充电，在非工作时间可以为电源蓄电。清洁车的电源大容量也会减少清洁车为电源充电的次数。外观无车棚设计方便操作人员可以随停随走，不影响环卫工人在路面上进行清洁作业。4.4.2储物功能为了增加清洁车的方便程度，清洁车设置了多个储存空间以增加清洁车的功能性。在座椅下方，脚边以及车身的后部均有存放不同工具的储物空间（如图4.7所示）。图4.7座椅下方储物箱根据使用者的实际需求，将储物空间最大限度的利用。储物箱配备有可拆卸的托垫，放置清洁剂，托垫设有三个圆形卡座用来固定如清洁剂等柱形物品，防止行车过程中物品倾倒。如果需要放置其他物品，则可以拆掉托垫，不影响物品存放。储物箱门设有固定的水杯托位，用来放置环卫工人必备的水杯，除水杯外同样可以放置折叠雨伞等物品。水杯托上方有置物架，可放置毛巾、湿巾等物品。4.4.3清洁功能清洁车作为环卫工人的主要清洁工具，车身本身具备一定的清洁功能。在车辆后部配备有与清洁车电源直接相连接的吸尘器，吸尘器能应对各种难以清理的角落、缝隙，提高了环卫工人的工作效率。在使用吸尘器时，为保证用电安全以及车辆电力储备安全，在使用时需要打开吸尘器放置门将吸尘器电源线插到电源插孔，不用时则需要拔掉电源，防止因高温、线路老化等引起车辆自燃问题。图4.8吸尘器位置车辆后方根据需求可配备专用吸尘器（如图4.8所示），储物箱内空间与吸尘器大小相匹配，同时设有电力接口，与清洁车动力电源直接连接。在工作需要时连接电源进行清扫作业。4.4.4环卫车材料使用分析在材料的使用上，采用了常用工程塑料聚甲醇。聚甲醇又名“超钢”、“赛钢”，材料表面光滑，不易变形，耐磨损性较好，质地坚硬，有着与金属相媲美的硬度、强度和刚性，适合作为环卫车的车身材料[10-13]。采用该材料减轻了车身一定的重量，更加轻便的车身能够减少车辆电源能耗，增加车辆的续航性能。 图4.9环卫储物效果图 方向盘追求稳定，因此采用防水防滑材料来防止手滑，在有雾环境工作时，防水材料保证了方向盘的安全性，避免因潮湿进水造成电路短路，从而保障环卫工人的安全。车辆是后轮驱动，因此后轮的抓地力性能至关重要，轮胎表面采用易抓地材质，表面的纹路也保障了车辆在结冰路面等特殊情况下仍然能够平稳前进（如图4.10所示）。图4.10轮胎与方向盘材料使用4.4.5轻便型环卫工具车使用流程展示环卫车以轻便为主，方便环卫工人随停随下进行清洁工作（如图4.11所示）。在车辆行驶时，操作人员需要扶稳方向盘，根据需要以及道路情况正常行驶即可。车辆加速，制动踏板均为右脚控制。在休息时，可将座椅靠背向后调节根据需要调整舒适的角度在车上休息。图4.11环卫车操作图为了充分利用环卫车的储物空间，设计时考虑将座椅下方作为储物空间，可以放置清洁用具或环卫工人的个人物品。车辆后方的储物空间，可以放置清洁工具。在后部顶盖部分有两个把手，在环卫工人驾驶环卫车时，将扫把通过把手空隙横插在顶盖上。车身的宽度足以放下扫把，保证了行驶安全。环卫工人在驾驶环卫车时视野盲区较小，保障了环卫工人的行驶安全，并且有助于环卫工人在行驶过程中随时停车进行清洁作业，提高环卫工人工作效率。（如图4.12所示）。图4.12驾驶视域在使用吸尘器清洁作业时，首先取出吸尘器，然后连接电源，将吸尘器吸尘处对着不易于打扫的地方进行吸尘。吸尘器使用完毕，将垃圾处理后拔出电源将吸尘器归位即可（如图4.13所示）。图4.13移动吸尘器示意图5课题创新点本课题在研究环卫工人的实际使用需求以及相关案例的研究基础上，针对一线工作的环卫工人实际工作困难，设计一款集清洁工具收纳、个人物品存放、轻巧便携于一体的轻便型环卫工具车。这款环卫工具车造价低、体积小、灵活易操作。适合大批量投入环卫工作，从根本上改善环卫工人工作条件。6结论本课题选择的初衷是为了解决城市环卫工人在工作中的实际问题，从而进行小型清洁车的设计来体现人文关怀。国内大部分城市街道清扫由大中型环卫车负责，在公共空间、人行道等场所人工作业仍是主流，环卫工人工作量大。本课题结合国内外的发展状况以及环卫工人的实际需要，梳理相关文献和技术，为本研究的设计实践奠定了基础。本课题初步解决小型环卫车的三个问题：（1）代步问题（2）无处储存物品的问题（3）环卫工人工作时无处休息的问题。针对三个方面均做出了对应的尝试性改进，但仍然存在一定的弊端，例如车辆本身的清洁功能不足，功能性不足等问题。但我希望通过这样的尝试，期望能够解决城市环卫工人在复杂的工作环境中所面临的问题，满足他们的需求，贯彻以人为本的设计原则，展现设计者的人性关怀，实现清扫设备安全化、人性化、便捷化的目标。

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