毕业设计（论文）-电动手推式公路扫地车设计

-2-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 -31-4.5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 -32-5.1v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-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

AbstractInviewofthepresentenvironmentalsanitation,cleaningpersonnellaborintensityandlowefficiency,workinglongerhours,anddidnotappearonthemarketatpresentrelativelymatureandpracticalforthesanitationworkersuseproducts,wedesignedakindofpracticalandsimpleelectrichands-onpushtypesweepingcar.Thiscarcansweepofroad,square,etcareflatareaforrapid,efficientcleaning,anddon'tneedotherpower,andhasstrongadaptability.Weinthecardesignamultibrushrollerwithashovelhalfaroundarccanbequicklysweepcase,justgarbageintothisactionsweepfrontonthegroundcanberealizedlittercollectioncleaningwork.Junkcaralsodesignamovethethumbcanadjusttheheight,castorwheelsandthecontrolofrollerandgroundclutchtwoaction,canmakesweepingthefloorwhenthecarinthedrumisnotcleaningoffthepowerfromthegroundandrealizethecylinderandthepulleysclutch,soconvenientuserswhennotrelaxedshiftinsweepcar.Wheelandwanxiangluntuningishigh,canoptionalbackandnottowaste,realizerepeatedlysweep.Andwhenthegarbagemuchmorespecial,thecompressiondevicescanincreasetheloadingcapacity,sweepcarformorelastingsweep.【Keywords】:Electriccar,hands-onpushtypesweepingdrum,brush,universalwheel,clutch

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。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）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60~70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。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广场地大主楼广场400㎡以上AAB地大大学生活动中心ACA华工文华广场ACAB武大信息学部广场AA鲁巷广场200-400㎡AAD体育馆地大西区体育馆400㎡以上ACAB地大北区体育馆ACAB地大西区大操场AABD地大西区篮球场AAC华工文化体育馆ACABCD图书馆地大西区图书馆400㎡以上ACAB地大北区图书馆ACAB武汉工程大学图书馆ACAB华农狮子山图书馆ACAB武汉科技大学图书馆ACABD食堂地大学三食堂400㎡以上CAEF地大学三食堂CABE武大信息学部食堂CABE武大工学部食堂CAE华工紫松公寓食堂ACAF宿舍走廊地大54#宿舍楼层200～400㎡ACC地大57#宿舍楼层ACC地大58#宿舍楼层ACC地大62#宿舍楼层ACAC（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。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，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。

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。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，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：启动电源启动电源手推式扫地机关闭电源垃圾箱储存垃圾12VE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：总功能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。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：表2.1功能方案矩阵表因素（分功能）形态（功能解）1234A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3×2×2×3×3=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。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%.

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5μm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。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。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，而且移动主轮会使动力的稳定性降低，这样可以选择液压升降方式和万向轮升降2种方式，考虑到电动手推式扫地车的结构简单﹑成本低﹑合理性，所以我们选择万向轮的升降来调节滚筒的高度。4、离合方式分析：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。综合分析比较，我们最终选择了齿式离合器，其结构紧凑，体积小，重量轻，操纵方便，安全可靠。因为我们控制离合的距离较远，就需要用钢丝绳来控制，而钢丝绳只能够提供拉力，所以我们用一根弹簧提供离合器的回复力。如图，滚筒需要工作时，离合器受弹簧压力而啮合，车轮的转动传给链轮，继而使滚筒转动。滚筒不需要工作时，掰动手柄，则钢丝绳使离合器分离，只需将手柄卡在此位置，则车运动时能保持滚筒不转动。5、控制方式分析：控制方式有电动控制﹑汽油发动机动力控制﹑人力控制3种方式，电动控制简单实用，并且无污染可以节约人力，汽油发动机动力控制作业强度更高，但是会造成一定的污染，人力控制比较经济但是对人的体力消耗较大。综合考虑，该次电动手推车扫地机采用电动控制是最合理的。综上所述：本次电动手推式扫地车采用干式除尘（滚筒式）方式﹢曲柄摇杆压缩方式﹢万向轮升降方式﹢齿式离合方式﹢电动控制方式组合。4传动装置的设计传动装置图如图4.1图4.14.1电动手推式扫地车的机相参数电动手推车满载M=150KG滑动摩擦系数W=0.06静摩擦系数μ=0.2滚筒运动速度V=1.5m/s滚筒最大直径D=150mmF为滚筒与地面的摩擦力N=MG=1500NF1=0.5NW=750×0.06=45NF2=0.5Nμ=750×0.2=150N4.2减速装置的选择组成：传动装置由电机、V带、工作机组成。选用V带传动，可以减少成本，并且可以达到传动效果。4.3电动机的选择1、选择电动机的类型电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源，结构复杂，价格较高，维护比较不便，故不选用。生产单位一般用三相交流电源。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和绕线性。其中普通笼型异步电动应用最多。综上要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压12V。2、选择电动机的容量有电动机至运输带的传动总效率为：分别是滚动轴承、带传动和滚筒轴的传动效率滚动轴承的传动效率（每对），其范围是0.97-0.99，此处取0.98。带轮的传动效率为0.99。滚筒的传动效率，其范围是0.94-0.97，由于工作条件比较差，此处取0.94。代入各数据:所以滚筒在200转每分钟时可以取得较好的效果卷筒轴的工作转速为综上所述选择电机如下图：电机的外形图技术参数型号电压无负荷最大效率点堵转V转速电流转速电流转距功率转距r/minAr/minAKg.cmWKg.cmGA16Y050-3012.04000.063301.0GA16Y050-5012.02350.06181.6GA16Y050-1006.01150.09920.2GA16Y050-1506.0780.0963.5GA16Y050-2006.0580.0944.5GA16Y050-2502.4240.09110.4综合选择GA16Y050-30电机，参数见上表。4.4确定传动装置的总传动比和分配传动比电动机型号为GA16Y050-30总传动比分配传动装置传动比初选v带的传动比。4.5计算传动装置的运动和动力参数1、计算转速计算输入功率滚筒轴计算各轴输入转矩电动机输出转矩输入转矩卷筒轴输入转矩运动和动力参数计算结果整理与下轴名效率P(W)转矩T(N*m)转速n（r/min）输入输出输入输出电机轴0.07616.71400滚筒轴0.071440.0581231.4130.782005传动零件的设计计算5.1v带的计算1、确定计算功率查课本表8-7得：,式中为工作情况系数，为传递的额定功率,既电机的额定功率。2、选择v带型号根据，,查课本表8-10选用带型为Z型带。3、选取带轮基准直径查课本表8-6和表8-8得小带轮基准直径，则大带轮基准直径。4、验算带速v5、确定中心距a和带的基准长度由于,所以初步选取中心距a：，初定中心距，所以带长,=.查课本表8-2选取基准长度得实际中心距6、验算小带轮包角，包角合适。7、确定v带根数z因，带转速，传动比。查课本表8-4a得。根据，传动比和Z型带，查表8-4b得。查课本表8-5得=0.926,表8-2得，于是故选Z=2带。8、计算预紧力查课本表8-3可得,故:单根普通Ｖ带张紧后的初拉力为9、计算作用在轴上的压轴力利用公式8-24可得:10、圆整查课本表8-8大带轮的基准直径100mm，则。5.2主要部件（主轴）的强度校核轴受力图如图5.1图5.1 因为车轮和轴承距离很小,实际受力情况可以简化成受力图如下: 弯矩最大值M,和扭矩最大值T都出现在带轮所在截面,此截面为危险截面,取此截面直径d=40mm.带轮半径R=100mm,所收拉力F2不大于100N,现取F2=100,据此有M<100x0.3=30Nm,T=F2xR=10Nm综上所述，校核危险截面B、C，根据式（15-5）及商标所给数据，并取a=0.6其中d=40mm,b=60mm,t=代入数据得W=10961mm所以39.528MPa得σ=39.528Mpa,小于45号钢的许用应力[σ]=60Mpa.5.3整车的尺寸整车的尺寸我们参照了相关的垃圾小车，并且考虑到清扫的实际需要，车体我们设置为，长×宽×高：1×0.785×0.5米，这样整车的容积有90L既可以满足实际需要又使得整车比较紧凑。车前部设计成有倾角，方便垃圾的倾倒，而且还使小车更加美观。因车的重心在车的中部，我们将主轮放在此位置，使的车主要的重力落在主轮上，一方面可以增加车轮的摩擦力，防止车轮打滑。另一方面可以使万向轮上的受力很小，这样万向轮的升降就容易得多。万向轮升降使得滚筒离地有5cm，保证车行走的一般的路面上不会碰到地面。5.4小车的清扫和移动清扫小车的主要功能就是清扫垃圾，如图，小车在工作时将控制手柄置入工作档，此时滚筒与地面接触，人推小车前进主轮带动滚筒做快速旋转将垃圾扫入车内，达到清扫的目的。考虑到一些特殊的情况，有些地方难以完全清扫干净，我们在车的后面设置有一工具箱，可以处理一些特殊的情况。这样使小车的适应性也更广，方便操作者。移动当小车需要移动时，这时不需要清扫，需要将滚筒离地并且使它停止旋转，这样使小车能够轻松的移动，如图5.2所示，当操作者将手柄松开然后踩脚踏板可以将滚筒离地到想要的位置。然后将手柄夹紧，并且关闭电机，这时滚筒不再旋转,而且万向轮也立起使滚筒离地，这样操作者就能十分轻松的移动小车了。图5.25.5电动手推式扫地车垃圾清理功能设计车门设计车门上面采用2个销连接车门与车箱如图5.3图5.3电动扫地车清扫完垃圾后，就涉及到垃圾处理的问题，本次设计，采用如图5.4机构，当要到垃圾时候，踩脚踏板车门便弹出来，然后进行垃圾清理功能。当垃圾清理完毕后，直接推动车门，如图5.4机构上的楔形快受力压缩弹簧，便会往下运动，当车门上的楔形快与锁紧楔形块如图5.4接触时，弹簧自动伸长，然后锁紧。图5.45.6电动手推式扫地车垃圾压缩功能设计电动手推式扫地车清扫垃圾后，垃圾储存是一个问题，针对该问题本次毕业设计中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。功能图如图3.2，结构图如图5.5图5.55.7电动手推式扫地车制动功能设计电动手推式扫地车停止工作时不得不考虑小车制动功能，由于该小车要求结构简单实际，因此设计刹车制动时，采用类似三轮车一样的手动刹车，原理图如图5.6所示。下图是刹车的刹紧状态。图5.65.8电动手推式扫地车辅助功能构思电动手推式扫地车代替人工清扫道路可以大大的减轻劳动力，可以为环卫事业做出巨大的贡献。针对该电动手推式扫地车的方便实用性，本次毕业设计中，对电动手推式扫地车的辅助功能也做了如下构思。1、该扫地车采用蓄电池，不仅减少了污染，也节约了成本，更可以方便的充电使用；2、该扫地车清扫时特别是夏天，会引起二次扬尘，在清扫时对工人的身体和周围的环境都有影响，针对此问题，在扫地车的设计中可以考虑使用一个简单的循环喷水系统，避免二次扬尘；3、该扫地车适用于比较平的路面，针对路面凹凸不平的时候，可以换一组比较长的毛刷进行清扫，否则清扫不能达到预期的效果；4、该电动手推式扫地车在工作时也可能会遇到一些卫生死角，针对该情况介意在扫地车上配置一些常用的清扫工具，预防不能清扫时遇到突发的问题；5、该电动手推式扫地车在工作中快速转向也是一个问题，针对该问题，可以将该扫地车的前轮设计成万向的，这样便可以随意的清扫；由于毕业实习了一个半月才回学校做毕业设计，时间上不是很充足，本次设计中不仅存在以上的一些方面的问题，希望老师谅解！结论在结束了电动手推式扫地机背景、发展方向、市场分析、功能原理分析、方案构思和结构设计之后，电动手推式扫地车的设计就已经完成，再对电动手推式扫地机的辅助系统的构思，使该扫地车的适用性进一步得到提高。该电动手推式扫地车是一种需要简单的机械结构代替人工清扫道路并且实现复杂功能要求的机器，本设计的实际利用价值或许不是很大，但在电动手推式扫地车的设计道路上也是一次尝试。该扫地车机的实际利用价值是体现在提高其工作效率和减轻工人乏味劳动上，如果没有达到以上基本的要求，可以说其方案就是失败的。本方案的工作原理是现下比较实用优秀的方案，只要在本方案的基础上再对其细节进行改进，方案的实际利用价值就能更好的体现出来。总结与体会经过三个多月的毕业设计，我完成了电动手推式扫地车的设计和毕业论文的撰写。在这个过程中，我从前期的熟悉阶段，到中期的逐渐了解，再到后期的深入分析，可以说，我确实学到了很多很多。电动