道路垃圾清掃機設(shè)計【14張CAD圖紙】

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畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表 學(xué) 部： 理工學(xué)部 學(xué)生姓名 學(xué) 號 年級專業(yè)及班級 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 教授 畢業(yè)論文題目 道路垃圾清掃機設(shè)計 畢業(yè)論文工作進度 已完成的主要內(nèi)容 尚需解決的主要問題 1. 系統(tǒng)設(shè)計計算 2. 傳動方案的確定及主要工作部件的設(shè)計計算 3.說明書的部分書 1. 主要受力零件的強度或壽命校核計算 2.CAD圖紙的繪制 3. 完成說明書 4.說明格式調(diào)整以及糾錯 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 檢查（考核）小組意見 檢查小組組長簽名： 年 月 日 ? ? 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 ? ? ? ? ? ? ? ? 學(xué)生姓名 ? 學(xué) 號 ? 年級專業(yè)及班級 ? 指導(dǎo)教師及職稱 ? 學(xué) 部 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 20XX年?09月20 日 ? ? ? ? 填 寫 說 明 ? 一、畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書是學(xué)院根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設(shè)計）題目下達給學(xué)生的一種教學(xué)文件，是學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立從事畢業(yè)論文（設(shè)計）工作的依據(jù)。此表由指導(dǎo)教師填寫。 二、此任務(wù)書必須針對每一位學(xué)生，不能多人共用。 三、選題要恰當，任務(wù)要明確，難度要適中，份量要合理，使每個學(xué)生在規(guī)定的時限內(nèi)，經(jīng)過自己的努力，可以完成任務(wù)書規(guī)定的設(shè)計研究內(nèi)容。 四、任務(wù)書一經(jīng)下達，不得隨意更改。 五、各欄填寫基本要求。 （一）主要內(nèi)容和要求： 1．工程設(shè)計類選題 明確設(shè)計具體任務(wù)，設(shè)計原始條件及主要技術(shù)指標；設(shè)計方案的形成（比較與論證）；該生的側(cè)重點；應(yīng)完成的工作量，如圖紙、譯文及計算機應(yīng)用等要求。 2．實驗研究類選題 明確選題的來源，具體任務(wù)與目標，國內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀及其評述；該生的研究重點，研究的實驗內(nèi)容、實驗原理及實驗方案；計算機應(yīng)用及工作量要求，如論文、文獻綜述報告、譯文等。 3．文法經(jīng)管類論文 明確選題的任務(wù)、方向、研究范圍和目標；對相關(guān)的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡要介紹，明確該生的研究重點；要求完成的工作量，如論文、文獻綜述報告、譯文等。 （二）主要參考文獻與外文資料： 在確定了畢業(yè)論文（設(shè)計）題目和明確了要求后，指導(dǎo)教師應(yīng)給學(xué)生提供一些相關(guān)資料和相關(guān)信息，或劃定參考資料的范圍，指導(dǎo)學(xué)生收集反映當前研究進展的近1－3年參考資料和文獻。外文資料是指導(dǎo)老師根據(jù)選題情況明確學(xué)生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻。 （三）畢業(yè)論文（設(shè)計）的進度安排： 1．設(shè)計類、實驗研究類課題 實習、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時間的20%；主體工作，包括設(shè)計、計算、繪制圖紙、實驗及結(jié)果分析等約占總時間的50%；撰寫初稿、修改、定稿約占總時間的30%。 2．文法經(jīng)管類論文 實習、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時間的60%；撰寫論文初稿，修改、定稿約占總時間的40%。 六、各欄填寫完整、字跡清楚。應(yīng)用黑色簽字筆填寫，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應(yīng)責任人親筆簽名。 ? ? ? ? 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 ?道路垃圾清掃機設(shè)計 主要內(nèi)容和要求（宋體五號，行間距單倍行距） 主要內(nèi)容： 1、垃圾清掃總成設(shè)計 2、垃圾輸送收集裝置設(shè)計 3、行走機構(gòu)設(shè)計 4、操作系統(tǒng)設(shè)計 5、動力匹配 要求： ?? ?1、清掃干凈。 ??? 2、效率20km/h。 ??? 3、要求機構(gòu)設(shè)計合理。結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，環(huán)保節(jié)能，使用方便。 4、完成3張A0圖紙（折合），并要求CAD繪制。 5、撰寫設(shè)計說明書，文字在1.0～1.5萬字間，條理清楚，計算有據(jù)，格式按湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）規(guī)范化要求。 6、設(shè)計說明書的內(nèi)容包括：課題的目的、意義、國內(nèi)外動態(tài)；研究的主要內(nèi)容；總體方案的擬定和主要參數(shù)的設(shè)計計算；傳動方案的確定及設(shè)計計算，主要工作部件的設(shè)計；主要零件分析計算和校核；參考文獻，鳴謝。 注：此表如不夠填寫，可另加附頁。 主要參考資料（具體格式以規(guī)范化要求規(guī)定為準） [1] 高秀華,郭建華.內(nèi)燃機.化學(xué)工業(yè)出版社,2005. [2] 馬守明.柴油機.北京：煤炭工業(yè)出版社,1998. [3] 池建軍,侯妮娜.國內(nèi)柴油機電控技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向.《機械管理開發(fā)》2007年01期 [4] 徐小紅,湯仲平.國內(nèi)外柴油機油發(fā)展與國內(nèi)現(xiàn)狀.中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心. [5] 周慶玲.柴油機制造工藝設(shè)計.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社,2009. [6] 于駿一，鄒青.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機械出版社,2004. [7] 施平.機械工程專業(yè)英語教程[M].北京：電子工業(yè)出版社,2004. [8] 趙強，李永勝，王建安等.HXC600型防護撞護欄清洗車餓基本設(shè)計【J】新產(chǎn)品.新技術(shù) [9] 寧維慶，蘄長征.護欄清洗車滾刷規(guī)避機構(gòu)的設(shè)計計算【J】.筑路機械與施工機械化，1996（6）：6--7 [10] 葛如海.清洗車滑塊式清洗刷清洗效果分析【J】江蘇理工大學(xué)學(xué)報， 1995（10）：44--50 [11] 葛如海.柵欄清洗車盤式清洗刷清洗效果分析【J】機械科學(xué)與技術(shù)， 1995（5）；8-11 [12] 郁明山等編.現(xiàn)代機械傳動手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1998 [13] 吳宗澤等編 機械設(shè)計.北京.中央廣播電視大學(xué)出版社，1998 [13] 機械工程手冊編委會.機械工程手冊 第34篇液壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，1997 [15] 蘇爾皇主編.液壓液體力學(xué).北京： 國防工業(yè)出版社，1979 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????????????????????????????????? ? 工作進度安排（宋體五號，行間距固定值22磅） 起止日期 主要工作內(nèi)容 20XX.09.14～20XX.09.20 選題、下達設(shè)計任務(wù)書 20XX.09.20～20XX.09.25 調(diào)研、查找資料、畢業(yè)設(shè)計開題 20XX.09.26～20XX.10.15 設(shè)計方案確定 20XX.10.16～20XX.03.28 設(shè)計計算? 繪制裝配圖、零件圖 20XX.03.29～20XX.03.30 中期考核 20XX.04.1～20XX.04.30 書寫設(shè)計說明書，修改 20XX.05.11～20XX.05.13 預(yù)審、修改 20XX.05.14～20XX.05.20 答辯 要求完成日期：20 12 年 5 月 5 日???????? 指導(dǎo)教師簽名：??????????????????? ? 接受任務(wù)日期：20 11 年 9 月 21 日；????? 學(xué)生本人簽名：???????????????????? ? 注：簽名欄必須由相應(yīng)責任人親筆簽名。 ? 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題論證審批表 學(xué)生姓名 學(xué)號 年級專業(yè)及班級 指導(dǎo)教師及職稱 開題時間 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 道路垃圾清掃機設(shè)計 文獻綜述（選題研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻等） 一、選題背景及其意義 敘述了道路清掃機械化的現(xiàn)狀，以及未來的發(fā)展趨勢，探索出一種新型環(huán)保垃圾清掃機。該清掃機以電動機為動力源，通過帶傳動、鏈傳動以及齒輪傳動帶動清掃輥和傳送帶工作。該清掃機主要用于平坦道路的垃圾清掃，提高了清掃效率，降低了清潔工人的勞動強度。該清掃機成本低，使用性能好，壽命長，非常適合清潔工人使用。 二、文獻綜述（國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢） 我國道路垃圾清掃機現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，城市、工廠生產(chǎn)、公共交通、市政建設(shè)、園林綠化、環(huán)境衛(wèi)生等行業(yè)的工作任務(wù)越來越重，人們對生活環(huán)境要求的不斷提高。然而環(huán)衛(wèi)行業(yè)設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀與當前經(jīng)濟社會發(fā)展形勢存在很大差距，道路清掃設(shè)備落后的問題較為突出。這就要求養(yǎng)護手段要不斷改進，就路面清掃而言，亟需由以往原始笨拙的低效率的人工清掃改為現(xiàn)代靈活高效率的機械清掃。人工掃地勞動強度高，效率低，而且污染環(huán)境，又面臨著將來人員缺乏的的困境，用機械代替人工清掃是大勢所趨。因此，很有必要創(chuàng)造條件，實現(xiàn)清掃機械化，以減輕清掃工人的勞動強度，改善勞動條件，不斷提高道路清掃質(zhì)量和環(huán)境衛(wèi)生水平，本課題的研究有著十分重要的現(xiàn)實意義。目前，我國的國產(chǎn)掃路車在品種規(guī)格上、使用性能上已能基本滿足國內(nèi)各種需求。產(chǎn)品規(guī)格從2t到8t，有將近8個規(guī)格,清掃車的作業(yè)方式主要為濕式吸掃結(jié)合,動力為主、副雙發(fā)動機形式,掃刷布置形式為前置和中置兩種,吸嘴形式有中置長吸嘴、后置短吸嘴和側(cè)置小吸嘴三種形式,風機形式有通用和專用風機兩種形式。國產(chǎn)產(chǎn)品存在外形單調(diào)、功能單一、操作不方便、清掃效率低等問題。 國外道路垃圾清掃機現(xiàn)狀 國外清掃車由于有幾十年的發(fā)展史,加之基礎(chǔ)零部件可靠性高,因此都有一個共同的特點,可靠性相對國內(nèi)產(chǎn)品要高；而且早已廣泛應(yīng)用了先進的電子技術(shù)，有些還應(yīng)用了有線和無線遙控 道路垃圾清掃機發(fā)展趨勢 隨著許多新興的中小城市正在崛起, 城市化規(guī)模不斷擴大, 路面清潔養(yǎng)護已經(jīng)越來越重要，清掃機發(fā)展前景會越來越好。在功能多樣性方面，由單一功能向多功能方向發(fā)展；在傳動系統(tǒng)方面，由機械傳動向全液壓傳動的方向發(fā)展；在除塵方面，由干式除塵方式向濕式除塵方式發(fā)展；在清掃方式上，由純吸式、純掃式向吸掃復(fù)合式方向發(fā)展；在重量和體積方面，由體積大、自重大的清掃機向體積小和輕便式，綜合利用價值高的方向發(fā)展。 三、參考文獻 [1] 吳宗澤.《機械設(shè)計》[M].北京: 高等教育出版社,2004.7 [2]寧維慶.純掃式路面清掃機掃輥結(jié)構(gòu)淺析與轉(zhuǎn)速計算[J].筑路機械與施工機械化，1999，4. [3]吳宗澤.羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2006，5. [4]全臘珍.張淑娟.畫法幾何與機械制圖[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2007，8. [5]濮良貴.紀名剛.陳國定.吳立言.機械設(shè)計（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006，5. [6]徐學(xué)林.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].長沙：湖南大學(xué)出版社，2005，8. 研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等） 研究目的：主要用于平坦道路的垃圾清掃，提高了清掃效率，降低了清潔工人的勞動強度。該清掃機成本低，使用性能好，壽命長，非常適合清潔工人使用。 設(shè)計內(nèi)容： （一）總體結(jié)構(gòu)分為以下幾個部分： （1）垃圾清掃總成：由清掃滾筒、清掃刷子、清掃滾筒鏈。 （2）垃圾輸送收集裝置：由上料板、垃圾輸送帶、上滾輪、下滾輪、變向軸以及垃圾桶等部件組成。具有結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)質(zhì)量好、價格低廉、拆裝轉(zhuǎn)移方便、操作輕巧省力等特點。 （3）行走機構(gòu)：有四個萬向輪組成,前兩個不可變向，后兩個可改變方向。 （4）操作系統(tǒng)：手推式扶手，控制電機開關(guān)。 （5）動力源：由電瓶驅(qū)動的直流電動機。 （二）傳送機構(gòu)具體分析 方案一：如圖所示，利用帶傳送機構(gòu) 方案二： 由以上兩個方案可知，根據(jù)清掃機清掃時的實際情況，選用方案二更加合理恰當。因為摩擦式帶傳動有彈性滑動，不能用于分度系統(tǒng)；摩擦易起電，不宜用于易燃易爆場合。軸與軸承受力較大，帶傳動壽命較短。而鏈傳動平均傳動比為常數(shù)，鏈條元件間形成的油膜有吸振能力，對惡劣環(huán)境有較強的適應(yīng)能力，工作可靠，軸上載荷較小。所以選擇方案二更合理。 （三）齒輪傳動（驅(qū)動輸送帶）的設(shè)計 由于輸送帶為一般工作構(gòu)件，速度不高，軸向載荷不大，故選用7級精度（GB10095-88）直齒圓柱齒輪傳動 預(yù)期成果：完成3張AO圖紙（折合）、一份文字在1.0～1.5萬字間的說明書、及其圖紙和說明書的電子檔。 保障條件：1.學(xué)校圖書館、機械教研資料室、機械創(chuàng)新期刊、網(wǎng)上提供了大量的相關(guān)資料查詢； 2.班上許多學(xué)習優(yōu)秀的同學(xué)可以一起討論和研究； 3.學(xué)校機械教研組老師學(xué)識淵博，遇到問題可以幫忙分析解決。 時間進程安排（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等） 起止時間 主要工作內(nèi)容 20XX．11.23—20XX.12.25 選題、下達設(shè)計任務(wù)書： 20XX.12.26—20XX.01.02 調(diào)研、查找資料、畢業(yè)設(shè)計開題： 20XX.01.03—20XX.03.15 設(shè)計方案修改： 20XX.03.16—20XX.04.11 設(shè)計計算： 20XX.04.12—20XX.04.13 中期考核： 20XX.04.14—20XX.05.10 繪圖，書寫設(shè)計說明書： 20XX.05.11—20XX.06.01 預(yù)審、修改： 20XX.06.02—20XX.06.05 答辯。 開題論證小組意見 ? ? ? ? ? ? ? ????????????????????????????? 組長簽名： ??????????????????????????????????????????????? 年?? 月?? 日 專業(yè)委員會意見 ? ? ? ? ???????????????????????????????????專業(yè)教研室主任簽名： ??????????????????????????????????????????????????????????? 年?? 月?? 日 注：此表意見欄必須由相應(yīng)責任人親筆填寫。 全 日 制 普 通 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 道路垃圾清掃機設(shè)計 ROAD SWEEPING MACHINE DESIGN 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 年級專業(yè)及班級： 指導(dǎo)老師及職稱 學(xué) 部 全日制普通本科生 畢業(yè)設(shè)計誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下， 進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注 明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的 作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確 的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要 1 關(guān)鍵詞1 1 前言1 1.1 垃 圾 清 掃 現(xiàn) 狀 分 析 1 1.2 國 內(nèi) 外 垃 圾 清 掃 機 械 化 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 2 1.3 國 內(nèi) 清 掃 機 發(fā) 展 趨 勢 2 2 垃 圾 清 掃 總 成 設(shè) 計 計 算 2 2.1 設(shè)計思想 2 2.2 總 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 3 2.3 各 主 要 機 構(gòu) 參 數(shù) 的 設(shè) 計 和 驗 算 3 2.3.1 垃 圾 清 掃 設(shè) 計 4 2.3.2 垃 圾 輸 送 收 集 裝 置 設(shè) 計 4 2.3.3 推 動 清 掃 機 所 需 功 率 計 算 6 2.3.4 清 掃 機 掃 輥 速 度 驗 算 6 2.3.5 行 走 設(shè) 計 6 2.3.6 垃 圾 清 掃 機 的 動 力 匹 配 7 3 操作系統(tǒng)的確定及設(shè)計算 7 3.1 傳動方案的確定 7 3.2 設(shè) 定 各 級 傳 動 比 和 主 要 參 數(shù) 8 3.2.1 傳 動 比 確 定 8 3.2.2 各 軸 轉(zhuǎn) 速 確 定 8 3.2.3 各軸轉(zhuǎn)矩計算 9 3.2.4 各 軸 功 率 計 算 9 3.3 主 要 工 作 零 部 件 的 設(shè) 計 計 算 9 3.3.1 第 一 級 傳 動 帶 輪 設(shè) 計 9 3.3.2 第二級傳動帶輪設(shè)計 11 3.3.3 第三級傳動鏈傳動設(shè)計 12 3.3.4 齒輪傳動（驅(qū)動輸送帶）的設(shè) 計13 4 主要受力零件的強度或壽命校核計算 16 4.1 軸的設(shè)計計算及校核16 4.1.1 第一級從動軸設(shè)計計算及校核 16 4.1.2 第二級從動軸設(shè)計計算及校核 19 4.2 軸承的設(shè)計計算及其校核23 4.2.1 第一級從動軸軸承設(shè)計計算及其校核 23 4.2.2 第二級從動軸軸承設(shè)計計算及其校核 23 4.2.3 第三級從動軸軸承的設(shè)計計算及其校核 24 4.3 鍵的設(shè)計計算及校核25 4.3.1 第一級從動軸上聯(lián)接鍵的校核 25 4.3.2 第二級從動軸上聯(lián)接鍵的校核 25 4.3.3 第三級從動軸上聯(lián)接鍵的校核 26 4.3.4 上滾輪軸聯(lián)接鍵的校核 26 5 結(jié)論 26 5.1 主要優(yōu)點26 5.2 主要缺點26 5.3 有待改進的地方27 5.4 維護和保養(yǎng)27 6 設(shè)計心得 28 參考文獻 29 致謝 30 1 道路垃圾清掃機的設(shè)計 摘 要：本文敘述了道路清掃機械化的現(xiàn)狀，以及未來的發(fā)展趨勢。該清掃機以電動機為 動力源，通過帶傳動、鏈傳動以及齒輪傳動帶動清掃輥和傳送帶工作。該清掃機主要用于平坦道 路的垃圾清掃，提高了清掃效率，降低了清潔工人的勞動強度。該清掃機成本低，使用性能好， 壽命長，非常適合清潔工人使用。 關(guān)鍵詞：清掃機；傳動；設(shè)計計算 2 Road Sweeping Machine Desigh （Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128） Abstract: 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 3 1 前言 1.1 垃圾清掃現(xiàn)狀分析 隨著經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，城市、工廠生產(chǎn)、公共交通、市政建設(shè)、園林綠化、 環(huán)境衛(wèi)生等行業(yè)的工作任務(wù)越來越重，人們對生活環(huán)境要求的不斷提高。然而環(huán)衛(wèi)行 業(yè)設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀與當前經(jīng)濟社會發(fā)展形勢存在很大差距，道路清掃設(shè)備落后的問題 較為突出。這就要求養(yǎng)護手段要不斷改進，就路面清掃而言，亟需由以往原始笨拙的 低效率的人工清掃改為現(xiàn)代靈活高效率的機械清掃 1。因此，很有必要創(chuàng)造條件， 實現(xiàn)清掃機械化，以減輕清掃工人的勞動強度，改善勞動條件，不斷提高道路清掃質(zhì) 量和環(huán)境衛(wèi)生水平，本課題的研究有著十分重要的現(xiàn)實意義。 1.2 國內(nèi)外垃圾清掃機械化發(fā)展現(xiàn)狀 目前，我國的國產(chǎn)掃路車在品種規(guī)格上、使用性能上已能基本滿足國內(nèi)各種需求。 產(chǎn)品規(guī)格從 2t 到 8t，有將近 8 個規(guī)格 2，清掃車的作業(yè)方式主要為濕式吸掃結(jié)合, 動力為主、副雙發(fā)動機形式,掃刷布置形式為前置和中置兩種,吸嘴形式有中置長吸嘴、 后置短吸嘴和側(cè)置小吸嘴三種形式,風機形式有通用和專用風機兩種形式。國產(chǎn)產(chǎn)品 存在外形單調(diào)、功能單一、操作不方便、清掃效率低等問題。國外清掃車由于有幾十 年的發(fā)展史,加之基礎(chǔ)零部件可靠性高,因此都有一個共同的特點,可靠性相對國內(nèi)產(chǎn) 品要高；而且早已廣泛應(yīng)用了先進的電子技術(shù)，有些還應(yīng)用了有線和無線遙控。 1.3 國內(nèi)清掃機發(fā)展趨勢 隨著許多新興的中小城市正在崛起, 城市化規(guī)模不斷擴大, 路面清潔養(yǎng)護已經(jīng)越 來越重要，清掃機發(fā)展前景會越來越好。在功能多樣性方面，由單一功能向多功能方 向發(fā)展；在傳動系統(tǒng)方面，由機械傳動向全液壓傳動的方向發(fā)展；在除塵方面，由干 式除塵方式向濕式除塵方式發(fā)展 3；在清掃方式上，由純吸式、純掃式向吸掃復(fù)合式 方向發(fā)展；在重量和體積方面，由體積大、自重大的清掃機向體積小和輕便式，綜合 利用價值高的方向發(fā)展 4。 2. 垃圾清掃機總成設(shè)計計算 2.1 設(shè)計思想 本垃圾清掃機由清掃部分，傳送部分，行走部分和箱體、箱架等結(jié)構(gòu)組成，其特 征在于清掃部分由橫置帶有清掃刷苗的清掃滾筒構(gòu)成；清掃機將街道上的垃圾通過清 掃滾筒清掃并拋擲到傳送部分中的傳送帶上，傳送帶通過齒輪變向?qū)崿F(xiàn)與清掃機行走 方向成反向旋轉(zhuǎn)，然后垃圾在傳送帶的末端由于重力的作用掉入垃圾桶中；走部分由 4 兩個定向前輪和兩個萬向后輪實現(xiàn)，既方便又經(jīng)濟；箱體、箱架主要由角鋼焊接而成， 部分零件用螺栓連接，垃圾箱用塑料制成 5。本設(shè)計的創(chuàng)新特點首先是利用電動機作 為動力來源，清潔環(huán)保，操作方便；其次是清掃滾筒用鏈傳動，鏈傳動無彈性滑動和 整體打滑現(xiàn)象，能保持準確的平均傳動比，能在潮濕和油膩的環(huán)境中工作；最后，利 用臥式滾刷對路面起清掃及垃圾拋起的雙重作用。以上小小的創(chuàng)新能夠降低清潔員的 勞動強度，提高工作效率的目的。 2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 總體結(jié)構(gòu)分為以下幾個部分： （1）垃圾清掃總成：有清掃滾筒、清掃刷苗、清掃滾筒鏈輪。 清掃輥通過軸承座固定在機架中間，軸承座主要通過六角螺栓固定在機架底盤上， 清掃刷苗是通過定位銷來實現(xiàn)軸向固定。 （2）垃圾輸送收集裝置：由上料板、垃圾輸送帶、上滾輪總成、下滾輪總成、 變向軸以及垃圾桶等部件組成。具有結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)質(zhì)量好、價格低廉、拆裝轉(zhuǎn) 移方便、操作輕巧省力等特點。 （3）行走機構(gòu)：有四個萬向輪組成,前兩個不可變向，后兩個可改變方向。 （4）操作系統(tǒng)：手推式扶手，控制電機開關(guān)。 （5）動力匹配：由電瓶驅(qū)動的直流電動機。 其結(jié)構(gòu)圖如圖 1： 1.機架 2.鏈輪 3.清掃滾筒總成 4.上料板 5.輸送帶 6.下滾輪總成 7.皮帶輪 8.第二級 從動軸 9.電瓶 10.萬向輪 11.第一級從動軸 12.皮帶 13.電動機 14.垃圾箱 15.上滾輪 5 總成 16.扶手 17.齒輪 圖 1 垃圾清掃機主要結(jié)構(gòu)圖 Fig.1 Main structure map of road sweeping machine 2.3 各主要機構(gòu)參數(shù)的設(shè)計和驗算 已知條件：清掃機生產(chǎn)率為 h/km20 2.3.1 垃圾清掃設(shè)計 清掃輪消耗功率 N 主要包括：克服刷苗和地面間摩擦力所需的功率 ，刷苗變1N 形所消耗的功率 ，克服空氣阻力所需的功率 ,克服垃圾與上料板的摩擦阻力所2 3N 需的功率 ，提升垃圾所消耗的功率 得。4 5 64321 （1）主要參數(shù) 清掃輥半徑：85mm 清掃輪寬幅：600mm 尼龍刷苗與地面間摩擦系數(shù)：0.4 刷苗自由長度：120mm 尼龍刷苗直徑：3mm 刷苗變形量：25mm 工作刷苗數(shù)量：200 清掃軸鏈輪半徑：81mm 清掃輪轉(zhuǎn)速：62.5r/min （2）由相關(guān)公式計算清掃部分所需功率 6 克服刷苗和面間摩擦力所需功率, （1）10/)(1mVPN P-變形刷苗對路面上的壓力（N） ； -尼龍刷苗與地面間摩擦系數(shù)為 0.4； -刷苗圓周線速度取 m/s；mV V-掃路車行走速度為大于 0.09m/s，取 0.09m/s； -傳動效率為 0.9； P 值可根據(jù)以下公式計算； 6 （2）)1arcos()2(18.0)/(103.53122 RhVZhLEJdPm d-尼龍刷苗半徑為 ；m3 R-滾刷半徑為 0.205m； L-刷苗自由長度為 0.12m； E-刷苗彈性模量取 ；Pa109. J-刷苗斷面慣性矩為 ；4273 h-刷苗變形量為 0.025m； Z-工作刷苗數(shù)量可由公式計算： 7 （3）mVdBZ1/5. 其中 為刷苗和路面接觸點到它的垂直位置的轉(zhuǎn)角；1 （4）8.1025.0arcos180)(arcos Rh -速度比值為 3.5；Vm/ B-滾刷清掃寬度為 0.6m； 計算得出 2.15.348.1036/5.1 mVdBZ 根據(jù)清掃機實際，以及刷苗數(shù)合理分布和安排，取 Z=200; 可計算變形刷苗對路面上的壓力為 NRhVZhLEJdPm6.854)205.1arcos()231.0(1 205.973. )1arcos()2(18.0)/(103.5 313212 所以可得 KwVPm 154.09.01)3(4.6810/)(1 已知滾刷轉(zhuǎn)速為 n=62.5r/min，可計算 （5）83./)2(/)2(3)arcsin(2RhhR 因此，刷苗變形所消耗的功率為 （6）KwLEJdnZN0346.1026.27 7 計算克服空氣阻力所消耗的功率為 KwN0154.13 克服垃圾與上料板的摩擦阻力所需的功率為 （7）VPNm87.9.0136.854104 提升垃圾所消耗的功率 太小可忽略不計。5 所以清掃部分所消耗的總功率為： Kw24.0487.015.0346.1.54321 2.3.2 垃圾輸送收集裝置設(shè)計 滾輪外經(jīng)：150mm 滾輪轉(zhuǎn)速：100r/min 傳送帶寬幅：600mm 小齒輪分度圓直徑 ：50mm1d 大齒輪分度圓直徑 ：250mm2 小齒輪齒數(shù) ：201z 大齒輪齒數(shù) ：1002 齒輪模數(shù) ：2.5mmm 齒輪計算過程在寫在后面 3.3.4 節(jié)。 輸送帶所需功率計算； 假定每一時刻輸送帶載有的垃圾量和皮帶重量為 m=5kg，忽略傾斜的角度不計； 傳送帶的線速度為 10 （8）smnrv /79.0615026 3 輸送帶所需功率為 （9）kwmgvFpwwe 041.96.108510輸 送 帶 2.3.3 推動清掃機所需功率計算 假設(shè)最惡劣的工作環(huán)境，當整機重 ，阻力系數(shù) ，清掃機以前進kgM87.f 速度 工作計算。則有：smV/09. 11 （10）wfvFP05.10 8 2.3.4 清掃機掃輥速度驗算 設(shè)定清掃輪刷苗與上料板最后接觸的位置與上料板最高點的距離為 .mH50 設(shè)刷苗最遠端的線速度為 v，要使質(zhì)量為 m 的垃圾上拋到最高點，由參考文獻19得 知必須滿足下面條件： 12 （11）gH21 計算 sgHv /98.05.892 又有 smnr /98.034.1660 所以清掃車的電機能夠保證垃圾順利地拋送到傳送帶上。 2.3.5 行走設(shè)計 清掃機行走速度：由公式 ，取 ， 得Bvf106.0hf/k20 13 （12）smhKv/9/3. 只要清掃機在不低于 0.09m/s 的行走速度下運行，就能夠保證生產(chǎn)率的額定值。 2.3.6 垃圾清掃機的動力匹配 （1）電動機的選擇 由以上計算可知清掃機所需要的功率為 14kwPN284.01.24.0輸 送 帶 電動機類型和結(jié)構(gòu)型式 電動機類型和結(jié)構(gòu)型式可以根據(jù)電源的種類、工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸） 和載荷特點（性質(zhì)、大小、啟動性能和過載情況）來選擇。在移動的設(shè)備中和蓄電池 配套的較常使用的電機有直流電動機和步進電動機。 直流電動機的優(yōu)點：容易購得，型號多，功率大，接口簡單，適合大型機器。 直流電動機的缺點：太快需要齒輪減速器，電流通常較大，較難與車輪裝配，控 制復(fù)雜 步進電動機的優(yōu)點：精確的速度控制，型號多，適合室內(nèi)機器人的速度，接口簡 單，便宜。 步進電動機的缺點: 功率與自重比小，電流通常較大，體積大，較難與車輪裝配， 負載能力低，功率小，控制復(fù)雜，運動時產(chǎn)生震動。 清掃機多在室內(nèi)環(huán)境下工作，要求控制較簡單，運行平穩(wěn)，因此選擇直流電動機 9 15。 選定 ZYT 系列直流永磁電機為動力源（博山電機） 17。 電機型號：110ZYT105 額定功率： 40WP 電壓： 2VU 扭矩： m17N0T 轉(zhuǎn)速： 3r/inn （2）電池的選擇 選定兩個 12V 鉛酸蓄電池為電源，重量大約 15 斤/個 同時布線時應(yīng)該注意：根據(jù)電機的位置選擇符合規(guī)格的電線，剪取所要的電線長 度，將電機聯(lián)起來，一端通過開關(guān)以后，一端接到 24V 電源正負極上，開關(guān)裝在扶手 旁邊容易摸到的地方。 3. 操作系統(tǒng)的確定及主要工作部件的設(shè)計計算 3.1 傳動方案的確定 方案一 圖 2 垃圾清掃機傳動方案一 Fig.2 The first transmission scheme 方案二 10 圖 3 垃圾清掃機傳動方案二 Fig.3 The second transmission scheme 由以上兩個方案可知，根據(jù)清掃機清掃時的實際情況，選用方案二更加合理恰當。 因為摩擦式帶傳動有彈性滑動，不能用于分度系統(tǒng)；摩擦易起電，不宜用于易燃易爆 場合。軸與軸承受力較大，帶傳動壽命較短 16。而鏈傳動平均傳動比為常數(shù)，鏈條 元件間形成的油膜有吸振能力，對惡劣環(huán)境有較強的適應(yīng)能力，工作可靠，軸上載荷 較小。所以選擇方案二更合理 19。 3.2 設(shè)定各級傳動比和主要參數(shù) 3.2.1 傳動比確定 第一級傳動比 61i 第二級傳動比 42 第三級傳動比 3i 上滾輪軸齒輪傳動比 54i 3.2.2 各軸轉(zhuǎn)速確定 第一級從動軸 min/01rn 第二級從動軸 25 第三級從動軸 i/.63 上滾輪軸 n04rn 3.2.3 各軸轉(zhuǎn)矩計算 第一級從動軸 mNiT24.738101 第二級從動軸 22 第三級從動軸 i.5633 上滾輪軸 84414 3.2.4 各軸功率計算 第一級從動軸 wP101 11 第二級從動軸 wP38.2912）（ 輸 送 帶 第三級從動軸 04.363 上滾輪軸 57414 3.3 主要工作零部件的設(shè)計計算 3.3.1 第一級傳動帶輪設(shè)計 已知電機額定功率 ，轉(zhuǎn)速 ，第一級傳動比0WP30r/minn61i ，設(shè)定連續(xù)工作 8 小時。 （1）確定計算功率 ca 根據(jù)機械設(shè)計 （第七版，濮良貴、紀名剛主編，高等教育出版社，以下所用 到的相關(guān)公式及表格均出自本書） 19表 8-7 查得工作情況系數(shù) ，故計算1.AK （13）wPKAca 401. （2）選取 V 帶帶型 根據(jù) ，由圖 8-11 選用 Z 型caP0,n （3）確定帶輪的基準直徑 并驗算帶速d 由查表 8-6，表 8-8,取小帶輪基準直徑 md50 從動輪基準直徑 id350601 根據(jù)表 8-8，圓整為 315mm 驗算帶的速度 （14）smndv /25/8.710635106 故帶速合適 (4)確定 V 帶的基準長度和傳動中心距 根據(jù)公式(8-20） ，初定中心距 。ma50 計算帶所需基準長度 （15）ma ddLd 5.160854)3()150(22010 由表 8-2 選取帶的基準長度 mLd6 計算實際中心距為 12 （16）mLad 49625.10865020 （5）驗算小帶輪上的包角 1 （17） 903.1496.57)031(8.7)(1802 ad 小帶輪上的包角合適 （6）計算 V 帶的根數(shù) z 查表 8-4a，表 8-4b 分別得到 ，kwP28.0kP04. 查表 8-5，表 8-2 分別得到 ， 。計算單根 V 帶的功率為15K6l （18）wPlr 3.1.95.).()(0 計算 V 帶根數(shù) ，取 z=22.34.0rcaPz （7）計算單根 V 帶的初始拉力的最小值 min)(F 由表 8-3 得 Z 型 V 帶單位長度質(zhì)量 ，所以計算得kgq/6. （19）N vzKFca97.285.0685.7291.04)(5) 2min0 應(yīng)使帶的實際初拉力 min)( （8）計算軸上的壓軸力 pF 壓軸力最小值為 （20）Nminp 5.1074sin9.2sz2)(10min ）（ 3.3.2 第二級傳動帶輪設(shè)計 已知功率 ，轉(zhuǎn)速 ，第二級傳動比 4，設(shè)定連續(xù)W38.91輸 送 帶Pr/mi05 工作 8 小時。 （1）確定計算功率 ca 根據(jù)機械設(shè)計 （第七版，濮良貴、紀名剛主編，高等教育出版社，以下所用 到的相關(guān)公式及表格均出自本書） 19表 8-7 查得工作情況系數(shù) ，故計算0.1AKwPKAca 38.29.30.1 （2）選取 V 帶帶型 13 根據(jù) ，由圖 8-11 選用 Z 型caP0,n （3）確定帶輪的基準直徑 并驗算帶速d 查表 8-6，表 8-8,取小帶輪基準直徑 md80 從動輪基準直徑 id32401 根據(jù)表 8-8，圓整為 315mm 驗算帶的速度 smndv /25/09.16058160 故帶速合適 (4)確定 V 帶的基準長度和傳動中心距 根據(jù)式（8-20） ，初定中心距 。ma50 計算帶所需基準長度 maddLd08.164504)831()(252210 有表 8-2 選取帶的基準長度 Ld 計算實際中心距 a md 476208.165020 （5）驗算小帶輪上的包角 1 907.15463.)80315(.7)(1802 ad 小帶輪上的包角合適 （6）計算 V 帶的根數(shù) z 查表 8-4a，表 8-4b 分別得到 ，kwP15.0kwP013. 查表 8-5，表 8-2 分別得到 ， 。計算單根 V 帶的功率為93K8lPlr 79.9).()(0 計算 V 帶根數(shù) ，取 z=284.17.0rcaz 14 （7）計算單根 V 帶的初始拉力的最小值 min0)(F 由表 8-3 得 Z 型 V 帶單位長度質(zhì)量 ，所以計算得kgq/6. NvzKPFca 9.60.29.23.)5()5.2(0)( 2min0 應(yīng)是帶的實際初拉力 min0)(F （8）計算軸上的壓軸力 p 壓軸力最小值為 Nin 5.2617.sin9.62sz2)(10in ）（ 3.3.3 第三級傳動鏈傳動設(shè)計 （1）選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù) ，大鏈輪的齒數(shù)201z 40212iz （2）確定計算功率 根據(jù)機械設(shè)計 （第七版，濮良貴、紀名剛主編，高等教育出版社，以下所用 到的相關(guān)公式及表格均出自本書） 19表 9-6 查得 ，由圖 9-13 查得0.1AK ，單排鏈，則計算功率為35.1ZK （21）wPKZAca8.4263 （3）鏈條型號與節(jié)距的選擇 查圖 9-11，可選 08A 鏈條，查表 9-1 得鏈條節(jié)距為 mp7.1 （4）計算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距 pa 63587.12)503()503(0 取 ，相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為m0 （22）021210)(apzzaLp 31.947.47. 2 取鏈節(jié)數(shù) 節(jié)94p 查表 9-7 得到中心距計算系數(shù) ，則鏈傳動最大中心距為28.01f （23）mzLfap 405)2(9474.)(2211 （5）計算鏈速 V，確定潤滑方式 （24）spnv /5.0160256012 由 和鏈號 08A，查圖 9-14 可知應(yīng)采用定期人工潤滑smv/529.0 15 （6）計算壓軸力 pF 有效圓周力為 （25）NvPe 5276.0124831033 鏈輪水平布置時壓軸力系數(shù) ，則壓軸力為5.FpKe 3.3.4 齒輪傳動（驅(qū)動輸送帶）的設(shè)計 （1）選定齒輪類型、精度等級、材料 由于輸送帶為一般工作構(gòu)件，速度不高，軸向載荷不大，故選用 7 級精度 （GB10095-88）直齒圓柱齒輪傳動 根據(jù)機械設(shè)計 （第七版，濮良貴、紀名剛主編，高等教育出版社，以下所用 到的相關(guān)公式及表格均出自本書） 19表 10-1 選擇大小齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 217255HBS,取硬度為 240HBS 選擇小齒輪齒數(shù) ,大齒輪齒數(shù)201z102z （2）按齒面接觸強度設(shè)計 選定載荷系數(shù) 3.tK 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （26）mNnPT 734508.1.9105.91 由表 10-7 選取齒寬系數(shù) 4.d 由表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) 2 18.9MPaZE 由圖 10-21d 按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強度極限為 MPaH60lim 由式 10-13 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 （27）81 14.)03581(5060 hjLnN （28）928.i 由圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) .,92.1HNHNK 計算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1，由式 10-12 得 （29）MPaSH560.lim11 KN288.li22 16 計算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值td1H （30）mZTKdHEdtt 38)52.19(34.07132.)(32.11 計算圓周速度 v （31）smnt /73.1658106 計算齒寬 （32）mdbt34.1 計算模數(shù) （33zmtt 9.281 ） 計算齒高 （34ht 275.4.5. ） 計算齒寬與齒高之比為 89.1hdbt 計算載荷系數(shù) 由圖 10-8 查得動載系數(shù) ，直齒輪，05.vK1FaHK 由表 10-2 查得使用系數(shù) 1A 由表 10-4 用插值法查得 7 級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時， ,15.H 查圖 10-13 得 25.F 故載荷系數(shù)為 （35）2075.1.05.1HvAK 按實際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑，由式 10-10a 得 （36）mdtt 6.3.27381 計算模數(shù) mzm5.2076.1 （3）按齒根彎曲強度設(shè)計 由圖 10-20c 查得大小齒輪的彎曲疲勞強度極限為 MPaFE38021 由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 84.0,91.2FNFNK 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù) ，由式 10-12 得3S 17 （37）MPaSKFENF 263.180911 FEF 5.4.22 計算載荷系數(shù) （38）182.05.1FVAK 由表 10-5 查得齒形系數(shù) 82,.1aaY 由表 10-5 查取應(yīng)力校正系數(shù) 79.SS 計算大小齒輪的 ，并加以比較FSaY0163.25.81FSa89.472FSaY 小齒輪的數(shù)值大 計算模數(shù) （39）mYzKTmFSad 19.063.24.01785)(23331 綜合齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)與齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，根據(jù)模數(shù) 系列值以及清掃機實際取 m5. （4）幾何尺寸計算 分度圓直徑計算 （40）zd0.21 52 中心距計算 ma151 計算齒輪寬度 ,根據(jù)清掃機實際取db204.1 ，mb25120 18 4. 主要受力零件的強度或壽命校核計算； 4.1 軸的設(shè)計計算及校核 4.1.1 第一級從動軸設(shè)計計算及校核 （1）初步確定軸的最小直徑 先根據(jù)機械設(shè)計 （第七版，濮良貴、紀名剛主編，高等教育出版社，以下所 用到的相關(guān)公式及表格均出自本書） 19式 15-2 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材 料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15-3，取 ，于是得1250A （41）mnPd4.38.310min 為了保證系統(tǒng)的強度與運動平穩(wěn)，取軸的最小直徑為 28mm （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 4 第一級從動軸的結(jié)構(gòu)圖 Fig.4 The sketch map of the first level driven shaft 由圖可知 A、D 處安裝軸承，C 處安裝齒輪，E 處安裝大小帶輪。軸承安裝 A、D 處的直徑為 30mm，B 處直徑為 36mm，C 處直徑為 30mm，E 處直徑為 28mm。A 處長度為 35mm，B 處長度為 596mm，C 處長度為 31mm，D 處長度為 39mm，E 處長度為 60mm。C 處 軸與齒輪的周向定位采用平鍵聯(lián)接。由機械設(shè)計課程設(shè)計手冊(參考文獻)查得平 鍵截面 （GB/T1096）,平鍵長度為 25mm，周向定位采用擋圈進行定mhb78 位。E 處周向定位采用平鍵聯(lián)接，由手冊查的平鍵截面 （GB/T1096） ，mhb78 平鍵長度為 50mm；軸向定位采用擋圈進行定位。軸上倒角圓角均為 1mm。 （3）求軸上的載荷 19 圖 5 第一級從動軸的載荷分析圖 Fig.5 The load analysis chart of the first level driven shaft 首先由軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。作為簡支梁的軸的支承跨距 ， ， ，根據(jù)軸的簡圖做出軸的彎mL5.6743.821L5.36mL304 矩圖和扭矩圖。 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出 L3 與 L4 交界面是軸的危險截面。 現(xiàn)將計算出截面處的 得值列入表MVH及, 表 1 第一級從動軸的載荷分析 Table1 The load analysis of the first level driven shaft 載荷 水平面 垂直面 支反力 NFNH3.51,4.5621NH NFNVV1.9,31.29F21 彎矩 mM30mM804mM47605 總彎矩 .,.621 扭矩 NT738 （4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩截面（及危險截面）的強度。 20 根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)值，并取=0.3，軸的計算應(yīng)力 MPadTMWT 49.16281.0).73(5361.0)()( 232222 目前已選擇軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理，由表 15-1 查得 。因此01 ，故安全。1 （5）精確校核軸的疲勞強度 判斷危險截面 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，L3 與 L4 段的截面處引起的應(yīng)力集中最 嚴重；從受載的情況來看，L1 段得右截面不受扭矩作用，截面 L3、L4 的應(yīng)力最大。 校核 L3 段得右截面 抗彎截面系數(shù) （433332.1958.01. mdW ） 抗扭截面系數(shù) （443334.02.T ） L3 段右截面的彎矩 M 為 mN9.2185.365.1 截面的扭矩為 mNT24.738 截面上的彎曲應(yīng)力 （45）MPaWb7.92158 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 （46）T6.4390. 軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理。由表 15-1 查得 ,PaB40MPa2751MPa15 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 按照附表 3-2 查取。因 ,經(jīng)插值法可查得1037.28ddr ,02.37.1 又由附圖 3-1 可得軸的材料的敏性系數(shù)為 21 ,82.0q5.1 故有效集中系數(shù)按式（附表 3-4）為 （47）8364.)0.(.)(1k （48）517851q 由附圖 3-2 的尺寸系數(shù) ；由附圖 3-3 的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 。67. 0. 軸按照車加工，由附表 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 8.0 軸未經(jīng)過強化處理，即 則按式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為1q （48）236.1.67.834kK （49）4.0.51 又由3-1 及3-2 得碳鋼的特性系數(shù)為 1.,2.10取 055.取 于是，計算安全系數(shù) 值，按式（15-6）（15-8）則得caS （50）94.12.971236.1 mbK （51）835.085.04.1aS （52）.12.619.222 Sca 故可知其安全。 4.1.2 第二級從動軸設(shè)計計算及校核 （1）初步確定軸的最小直徑 先根據(jù)機械設(shè)計 （第七版，濮良貴、紀名剛主編，高等教育出版社，以下所 用到的相關(guān)公式及表格均出自本書） 19式 15-2 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材 料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15-3，取 ，于是得1250AmnPd 27.138.9320min 為了保證系統(tǒng)的強度與運動平穩(wěn)，取軸的最小直徑為 28mm 22 （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 6 第二級從動軸的結(jié)構(gòu)示意圖 Fig.6 The sketch map of the second level driven shaft 由圖可知 A、D 處安裝軸承，C 處安裝鏈輪，F(xiàn) 處安裝帶輪。軸承安裝 A、D 處的 直徑為 30mm，B 處直徑為 36mm，C 處直徑為 34mm，E，F(xiàn) 處直徑為 28mm。A 處長度為 35mm，B 處長度為 596mm，C 處長度為 33mm，D 處長度為 39mm，E 處長度為 25mm，F(xiàn) 處 長度為 32mm，槽深 2mm。C 處軸與齒輪的周向定位采用平鍵聯(lián)接。由機械設(shè)計課程 設(shè)計手冊 18查得平鍵截面 （GB/T1096）,平鍵長度為 25mm，周mhb810 向定位采用擋圈進行定位。F 處周向定位采用平鍵聯(lián)接，由手冊 18查的平鍵截面 （GB/T1096） ，平鍵長度為 25mm；軸向定位采用擋圈進行定位。軸mhb78 上倒角圓角均為 1mm。 （3）求軸上的載荷 23 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。作為簡支梁的軸的支承跨距 ， ， ，根據(jù)軸的簡圖做出軸的水mL5.673.921L5.32mL304 平面上的彎矩圖，和垂直面上的彎矩圖和水平面上的扭矩圖，垂直面上的扭矩圖,具 體情況見圖 7。 圖 7 第二級從動軸的載荷分析圖 Fig.7 The load analysis chart of the second level driven shaft 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出 L3 與 L4 交界面是軸的危險截面。 現(xiàn)將計算出截面處的 得值列入表 2(參看圖 6)。MVH及, 表 2 第二級從動軸的載荷分析 Table2 The load analysis of the second level driven shaft 載荷 水平面 垂直面 24 支反力 NFNH4.135,9.208F21NH NFNVV8.42,17 彎矩 mM635mMV5.91 mM603 總彎矩 083,721 扭矩 T.8 （4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩截面（及危險截面）的強度。 根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)值，并取=0.3，軸的計算應(yīng)力 MPadTMWT 13.6281.0).73(471.0)()( 232222 目前已選擇軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理，由表 15-1 查得 。因此01 ，故安全。1 （5）精確校核軸的疲勞強度 判斷危險截面 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，L3 與 L4 段的截面處引起的應(yīng)力集中最 嚴重；從受載的情況來看，L1 段得右截面不受扭矩作用，截面 L3、L4 的應(yīng)力最大。 校核 L3 段得右截面 抗彎截面系數(shù) 3332.1958.01. mdW 抗扭截面系數(shù) 402T L3 段右截面的彎矩 M 為 N8.1361347 截面的扭矩為 N8.2 截面上的彎曲應(yīng)力 MPaWb5.32.190 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 T4.63087 軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理。由表 15-1 查得 ,PaB0Pa2751MPa15 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 按照附表 3-2 查取。因 25 ,經(jīng)插值法可查得10357.281ddr ,01.23. 又由附圖 3-1 可得軸的材料的敏性系數(shù)為 ,79.q84. 故有效集中系數(shù)按式（附表 3-4）為 79.1)0.2(.1)(1k 62384q 由附圖 3-2 的尺寸系數(shù) ；由附圖 3-3 的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 。60. 85.0 軸按照車加工，由附表 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 9. 軸未經(jīng)過強化處理，即 則按式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為1q083.12.60.79kK97.85.1 又由3-1 及3-2 得碳鋼的特性系數(shù)為 1.0,2.10取 55.取 于是，計算安全系數(shù) 值，按式（15-6）（15-8）則得caS 48.201.3608.271 mbK .3.5.9.1 aS 5.147.28.34.22 Sca 故可知其安全。 4.2 軸承的設(shè)計計算及其校核 4.2.1 第一級從動軸軸承設(shè)計計算及其校核 已知清掃軸的徑向載荷 和軸向載荷 可以忽略不計，又帶輪的壓軸力 ,rFa NFp367 軸向力 ，軸承轉(zhuǎn)速 ，裝軸承處的軸徑可在 2840mm 范圍內(nèi)NFa9.43min/50r 26 選取，運轉(zhuǎn)有輕微沖擊看， 表 13-3 選擇預(yù)期使用壽命 20。根據(jù)工作條hLh20 件選取深溝球軸承。 （1）求比值 （53）0raF 根據(jù)參考文獻 20 13-5， 。eFra （2）初步計算當量動載荷 P, 根據(jù)機械設(shè)計 （第七版，濮良貴、紀名剛主編， 高等教育出版社，以下所用到的相關(guān)公式及表格均出自本書） 19式（13-8a）)(arpYXFfP 按照表 13-6， ，按照表 13-5，2.1,.01ppff取 0,1YX （54）NYFXfParp 4.367)( （3）根據(jù)式 13-6，求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值 （55）nLCh 85.110254.01636 按照手冊選擇 的 6006 軸承 18。此軸承的基本額定靜載荷N32 ，驗算如下NC830 根據(jù)式 13-5 （56）hPCnLh 2019)4.0132(56)(0156 即高于預(yù)期計算軸承壽命，故滿足要求。軸承內(nèi)徑 ,外經(jīng) 。md3mD5 4.2.2 第二級從動軸軸承設(shè)計計算及其校核 已知清掃軸的徑向載荷 和軸向載荷 可以忽略不計，又鏈輪和帶輪壓軸力rFa ,軸向力 ，軸承轉(zhuǎn)速 ，裝軸承處的軸徑可在NFp5.867Na79.208in/125r 2840mm 范圍內(nèi)選取，運轉(zhuǎn)有輕微沖擊看，預(yù)期使用壽命 。根據(jù)工作條件hLh0 選取深溝球軸承。 （1）求比值 0raF 根據(jù)表 13-5， 。eFra 27 （2）初步計算當量動載荷 P,根據(jù)式（13-8a） )(arpYFXfP 按照表 13-6， ，按照表 13-5，2.1,.01ppff取 0,1NYFXPar 45.867)( （3）根據(jù)式 13-6，求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值 nLCh 31102104636 按照手冊選擇 的 6006 軸承。此軸承的基本額定靜載荷 ，N132 NC830 驗算如下 根據(jù)式 13-5 hPCnLh 2017.)10432(56)(0156 即高于預(yù)期計算軸承壽命，故滿足要求。軸承內(nèi)徑 ,外經(jīng) 。md3mD5 4.2.3 第三級從動軸軸承的設(shè)計計算及其校核 已知清掃軸的徑向載荷 和軸向載荷 可以忽略不計，又鏈輪的壓軸力rFa ,軸向力 ，軸承轉(zhuǎn)速 ，裝軸承處的軸徑可在NFp60Na3.290in/5.62rn 2840mm 范圍內(nèi)選取，運轉(zhuǎn)有輕微沖擊看，預(yù)期使用壽命 。根據(jù)工作條件hLh20 選取深溝球軸承。 （1）求比值 0raF 根據(jù)表 13-5， 。eFra （2）初步計算當量動載荷 P,根據(jù)式（13-8a） )(arpYFXfP 按照表 13-6， ，按照表 13-5，2.1,.01ppff取 0,1NYFXPar 2.760)( （3）根據(jù)式 13-6，求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值 nLCh .36105.2.7210636 按照手冊選擇 的 6006 軸承 18。此軸承的基本額定靜載荷N3 ，驗算如下NC830 根據(jù)式 13-5 28 hPCnLh 2016.)2.7130(5.6)(601 即高于預(yù)期計算軸承壽命，故滿足要求。軸承內(nèi)徑 ,外經(jīng) 。md3mD5 4.3 鍵的設(shè)計計算及校核 4.3.1 第一級從動軸上聯(lián)接鍵的校核 鍵、軸的材料都是鋼，由表 6-2 查得許用應(yīng)力為 =100120MPa，取其平均值p 為 =110MPa20。p 齒輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 ， ， ，由前面軸md30l1mNT24.7381 設(shè)計可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 ，鍵長為 L=25mm，鍵的工作長度為8hb ，鍵與輪轂鍵槽接觸高度 ，根據(jù)公式參考文bLl17825 hk5.0 獻 20式 6-1 可得 (合適) （57）MPa2.83175.4.2kld0T 3p p 帶輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 ， ， ，由前面軸ml60mNT24.7381 設(shè)計可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 ，鍵長為 L=50mm，鍵的工作長度為hb ，鍵與輪轂鍵槽接觸高度 ，根據(jù)公式參考文bLl42850 hk5. 獻 20式 6-1 可得 (合適)MPa57.32845.3.7kld10Tpp 4.3.2 第二級從動軸上聯(lián)接鍵的校核 鍵、軸的材料都是鋼，由表 6-2 查得許用應(yīng)力為 =100120MPa，取其平均值p 為 =110MPa20。p 鏈輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 ， ， ，由前面軸md34l3mNT8.217 設(shè)計可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 ，鍵長為 L=25mm，鍵的工作長度為810hb ，鍵與輪轂鍵槽接觸高度 ，根據(jù)式 6-1 可得bLl17825 hk45. (合適)MPa3.2474.2kld0T3p p 帶輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 ， ， ，由前面軸m8l mNT8.217 設(shè)計可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 ，鍵長為 L=25mm，鍵的工作長度為hb ，鍵與輪轂鍵槽接觸高度 ，根據(jù)式 6-1 可得bLl17825 hk5.3.0 29 (合適)MPa83.2175.3.kld0T2p p 4.3.3 第三級從動軸上聯(lián)接鍵的校核 鍵、軸的材料都是鋼，由表 6-2 查得許用應(yīng)力為 =100120MPa，取其平均值p 為 =110MPa20。p 鏈輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 ， ， ，由前面軸md36l1mNT8.5463 設(shè)計可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 ，鍵長為 L=25mm，鍵的工作長度為80hb ，鍵與輪轂鍵槽接觸高度 ，根據(jù)式 6-1 可得bLl17825 hk. (合適)MPa6.4317.52kld0T3p p 4.3.4 上滾輪軸聯(lián)接鍵的校核 鍵、軸的材料都是鋼，由表 6-2 查得許用應(yīng)力為 =100120MPa，取其平均值p 為 =110MPa20。p 齒輪與軸聯(lián)接處得軸徑為 ， ， ，由前面軸md34l29mNT8.3412 設(shè)計可知選用 A 型平鍵，鍵的尺寸為 ，鍵長為 L=25mm，鍵的工作長度為810hb ，鍵與輪轂鍵槽接觸高度 ，根據(jù)公式參考文獻bLl17825 hk5. 20表 6-1 可得 (合適)MPa2.934178.2kld0T3p p 5 結(jié)論 5.1 主要優(yōu)點 （1）本清掃機清掃能力強、效率高，能夠?qū)覊m、樹葉、紙屑等日常垃圾進行 有效地清掃。 （2）本清掃機以電能作為動力能源，環(huán)保，綠色無污染。 （3）本清掃機結(jié)構(gòu)簡單、輕便，操作靈活方便，保養(yǎng)、維修及常見故障排除簡 易。 （4）本清掃機清掃輥由鏈輪驅(qū)動，所以在下雨天清掃效果不會受到較大影響。 5.2 主要缺點 （1）本清掃機以人力推動前進，這就要求輪子與地面之間存在一定大小的摩擦 系數(shù)、地面相對比較平坦，所以這種清掃機適應(yīng)范圍不是很廣，主要適用于一般平坦 道路的清掃 21。 30 （2）本清掃機需要操作人員具備較好的身體素質(zhì)。 5.3 有待改進的地方 （1）機械零部件的布置還可以緊湊一些，尺寸可以縮小一些，減少機器本身的 重量，降低機器對操作人員的要求。機架連接處可以采用弧形連接，避免方塊尖銳棱 角。 （2）清掃機的功能可以設(shè)計得較為豐富一點，機器前進可以設(shè)計由電動機驅(qū)動。 當電瓶沒電時，可以設(shè)計由人力推動清掃等。 （3）在機架空間空余較大的地方可設(shè)計一個工具箱用來放置一些常用清掃工具， 以便在清掃機不能有效清掃的情況下使用備用清掃工具進行清掃。 （4）在一些比較清潔的路段，不能有效的控制清掃機使輪子和傳送裝置停止運 動 22。 5.4 維護和保養(yǎng) （1）要不定期的檢查刷毛的磨損情況，及時調(diào)節(jié)刷毛與地面的接觸長度，保證 清掃干凈、徹底； （2）要對鏈條和齒輪定期進行人工潤滑和檢查，防止鏈條和齒輪的磨損失效。 6 設(shè)計心得 通過本次畢業(yè)設(shè)計使我充分認識到畢業(yè)設(shè)計其實就是綜合運用機械設(shè)計課程和 其它專業(yè)基礎(chǔ)課程的知識，分析和解決機械設(shè)計問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學(xué) 知識的過程。通過設(shè)計實踐，使我逐步樹立了正確的設(shè)計思想，增強了創(chuàng)新意識和競 爭意識，熟悉掌握了機械設(shè)計的一般規(guī)律，培養(yǎng)了我分析和解決問題的能力。通過設(shè) 計計算、繪圖以及運用技術(shù)標準、規(guī)范、設(shè)計手冊等有關(guān)資料，使我進行了全面的機 械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練。另外通過本次設(shè)計使我熟悉了機械設(shè)計的一般進程為：設(shè)計 準備、傳動裝置總體設(shè)計、傳動零件設(shè)計計算、裝配圖設(shè)計、零件工作圖設(shè)計、編寫 設(shè)計說明書。如果隨意打亂這些過程，則在設(shè)計過程中肯定會多走彎路。我在獨立完 成設(shè)計的同時，要時刻跟指導(dǎo)老師溝通和請教，要掌握設(shè)計進度，認真進行設(shè)計。每 個階段完成后要認真檢查，有錯誤要認真修改，精益求精。畢業(yè)設(shè)計的各個階段是相 互聯(lián)系的。設(shè)計時，零部件的結(jié)構(gòu)尺寸不是完全由計算確定的，還要考慮結(jié)構(gòu)、工藝 性、經(jīng)濟型以及標準化、系列化要求。由于影響零部件尺寸的因素很多，隨著設(shè)計的 進展，考慮的問題要更全面和合理，故后階段設(shè)計要對前階段設(shè)計中的不合理結(jié)構(gòu)尺 寸進行必要的修改。所以，設(shè)計要邊計算邊修改、邊繪圖，反復(fù)修改，設(shè)計計算和繪 圖交替進行。在畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)熟悉和正確采用各種有關(guān)技術(shù)標準與規(guī)格，盡量采用標 31 準件，并應(yīng)注意一些尺寸需圓整為標準尺寸。同時設(shè)計中應(yīng)減少材料的品種和標準件 的規(guī)格。另外，通過本次設(shè)計，我更加進一步熟悉了機械繪圖軟件的運用，使我整個 設(shè)計過程大大簡化了，設(shè)計速度也得到了很大的提高。 相信通過本次畢業(yè)設(shè)計，我們?nèi)w畢業(yè)生都能得到一個很大的提高，鍛煉了我 們將來在社會工作中解決問題的能力。 32 參考文獻 1鄒俊.小型路面清掃車YHD5050TSL 簡介J.商用汽車，1999，6. 2池建軍,侯妮娜.國內(nèi)柴油機電控技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向M.機械管理開發(fā)，2000，7（2）：5- 8 3陳曉勇.保潔清掃自行車臥式滾刷清掃原理J.機械研究與應(yīng)用，2005，1. 4謝立楊.國外路面清掃車概況J.筑路機械與施工機械化，1991，6. 5 劉云成.關(guān)于清掃車的選型與應(yīng)用J.中國港口，1997，2. 6莊澤堂.掃路機垃圾提升轉(zhuǎn)運機理研究與機構(gòu)改進J.筑路機械與施工機械化，2004，21（9）： 31-32. 7 趙海松.北京愛清清掃車J.城市車輛，2002，4. 8盛利平.一種有利于環(huán)保的清掃車中標牌干式清掃車J.建設(shè)機械技術(shù)與管理，2002，4. 9凌品權(quán).路面清掃車的選型及使用J.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004，4. 10潘公宇.清掃車清掃裝置的性能研究J.筑路機械與施工機械化，1997，1. 11萬超.司慧.多功能手動清掃車的設(shè)計及應(yīng)用J.節(jié)能技術(shù)，2008，9. 12李江濤.我國掃路車發(fā)展狀況與發(fā)展趨勢J.建設(shè)機械技術(shù)與管理，2000，4. 13賴杰民.純掃式掃路車的技術(shù)改進及使用效果J.筑路機械與施工機械化，1999，16（4）： 39-41. 14秦娜.掃路車傳動系統(tǒng)的探討與研究J.建設(shè)機械技術(shù)與管理，2000，13（4）：25. 15劉建華.小型掃路機得技術(shù)特點與發(fā)展趨勢J.中國城市環(huán)境衛(wèi)生，2003，6:32-38. 16寧維慶.純掃式路面清掃機掃輥結(jié)構(gòu)淺析與轉(zhuǎn)速計算J.筑路機械與施工機械化，1999，4. 17吳宗澤.羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第三版）M.北京：高等教育出版社，2006，5. 18XXX.張淑娟.畫法幾何與機械制圖M.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2007，8. 19濮良貴.紀名剛.陳國定.吳立言.機械設(shè)計（第八版）M.北京：高等教育出版社，2006，5. 20徐學(xué)林.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)M.長沙：湖南大學(xué)出版社，2005，8. 21Cheng Hongya.Mechanization Of Road Sweeping Beijing ImperativeJ.建設(shè)機械技術(shù)與管理， 2004，17（4）：48-50. 22Chen Xiaoyong.Principle Of The Brush Rolled In Sweeping BicycleJ.機械研究與應(yīng)用， 2005，2. 33 致 謝 本文從擬定題目到定稿，歷時數(shù)月。設(shè)計過程中遇到的許多問題，在指導(dǎo)老師和 同學(xué)的幫助下得到很好的解決。 在本設(shè)計完成之際，首先要向我的指導(dǎo)老師 XXX 教授致以最誠摯的感謝。在論文 的寫作過程中，全老師給了我許許多多的幫助和指導(dǎo)。在全老師的悉心指導(dǎo)下，我不 僅對以前所學(xué)的知識更熟練更扎實，而且更加開闊了視野，更深入，也在怎樣處人處 事上受益匪淺；同時全老師對工作的熱情、一絲不茍、實事求是的態(tài)度，給我留下了 深刻的印象，是我以后參加工作學(xué)習的榜樣。 在此謹向全老師表示衷心的感謝和深深的敬意。同時，我要感謝資料室的老師， 為我畢業(yè)設(shè)計提供了必要的資料查詢和幫助；還要感謝學(xué)校給我提供了良好的學(xué)習環(huán) 境和豐富的學(xué)習資源，感謝大學(xué)期間所有為我授課的各位老師，是他們的傳道、授業(yè)、 解惑，讓我學(xué)到了知識，培養(yǎng)了能力。也感謝我的同班同學(xué)，感謝他們的幫助和支持。 最后向我的家人和朋友表示深深的謝意。