落葉清掃機(jī)設(shè)計(jì)含17張CAD圖
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答辯人：XXX 指導(dǎo)老師：XXX落葉清掃機(jī)研究背景及意義1匯報(bào)結(jié)論4方案設(shè)計(jì)3方案概述21.1 背景l(fā)在社會(huì)生活水平不斷提升的情況下，整體GDP水平也在穩(wěn)步上升，在日常生活中溫飽問(wèn)題已經(jīng)不是人們所追求的目標(biāo)。人們對(duì)于環(huán)境的綠化程度的要求在逐步提升，在這種情況下，城市發(fā)展過(guò)程中形象的構(gòu)建對(duì)于綠化設(shè)施的依賴程度越來(lái)越高。l對(duì)于城市的面貌來(lái)說(shuō)不僅需要依靠綠化率，而且干凈整潔的形象也是城市的一個(gè)重要標(biāo)志。但是由于環(huán)衛(wèi)工作本身的工作量非常大，而且需要投入大量的人力物力資源，在進(jìn)行垃圾和落葉清掃的過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，而且整體的工作效率相對(duì)較低。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題本文研究了一種清掃工具手推式落葉清掃機(jī)1.2 意義在本文的研究過(guò)程中設(shè)計(jì)出了一種落葉清掃機(jī)。這種機(jī)器的設(shè)計(jì)原理主要是考慮較高的運(yùn)行可靠性、較強(qiáng)的合理性、叫過(guò)的性價(jià)比，同時(shí)能夠讓落葉清掃的質(zhì)量和效率得到全面提升，利用該機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)落葉的高效清理和收集，同時(shí)也能夠最大程度的緩解清潔人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)收集的落葉經(jīng)過(guò)加工后可以作為肥料，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)成本因素也進(jìn)行了充分考慮，這樣就能夠使得落葉清掃機(jī)選擇范圍更廣，而且能夠在城市的清潔和能源這些方面發(fā)揮出一定的作用。落葉清掃機(jī)是一款手推式處理機(jī)，在進(jìn)行清掃作業(yè)的過(guò)程中清潔人員只需要推動(dòng)處理機(jī)向前運(yùn)動(dòng)就能夠完成落葉的清掃和處理。這種處理裝置前面配備了一個(gè)滾筒毛刷，其主要的作用是對(duì)主道路上的落葉進(jìn)行清掃，而且左右兩側(cè)分別配備了一個(gè)滾筒毛刷，其主要的作用是針對(duì)道路兩側(cè)落葉進(jìn)行清掃。完成落葉的情況后最終會(huì)在回收腔進(jìn)行儲(chǔ)存。2.1 介紹三個(gè)滾筒毛刷以及互相之間的傳動(dòng)連接機(jī)構(gòu)共同組成了清掃機(jī)構(gòu)。所有的滾筒毛刷都是通過(guò)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，而傳動(dòng)部分主要使用的是齒輪結(jié)構(gòu)，完成落葉的清掃之后，利用氣流形成的負(fù)壓將其吸入到處理器內(nèi)部，在此基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)后續(xù)處理過(guò)程。電機(jī)系統(tǒng)、負(fù)壓系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部件。電機(jī)主要的作用是為滾筒毛刷和負(fù)壓系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)力，保障正常清掃作業(yè)的完成，負(fù)壓系統(tǒng)的主要作用是在裝置前形成一個(gè)低壓環(huán)境，通過(guò)這種方式將落葉吸入到處理機(jī)內(nèi)部。其基本工作原理如下：風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)形成的負(fù)壓真空狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)落葉的吸附和收集，并將其進(jìn)行統(tǒng)一擠壓存放。2.2 工作原理介紹3 方案設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)要求本研究過(guò)程中所設(shè)計(jì)的手推式落葉清掃機(jī)需要保障在實(shí)際使用過(guò)程中具備較低的噪聲，而且作業(yè)過(guò)程中不能產(chǎn)生揚(yáng)塵以及二次污染等一些問(wèn)題；在正常運(yùn)行的過(guò)程中，要保證主附毛刷嚴(yán)格按照設(shè)定的方向進(jìn)行正常轉(zhuǎn)動(dòng)，互相之間不能出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上，充分利用負(fù)壓系統(tǒng)的輔助作用，保障各個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)之間不能存在干涉，這樣就能夠針對(duì)道路上的落葉以及垃圾等實(shí)現(xiàn)高效的清潔回收。3.2 總體設(shè)計(jì)總體長(zhǎng)度1550總體寬度860總體高度10503.3 風(fēng)機(jī)的選擇在本門的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要使用的風(fēng)機(jī)功率能夠達(dá)到2.1kw，所以選擇了CF-2.5A-2200w型高速離心風(fēng)機(jī)，這種型號(hào)的風(fēng)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中最高馬力能夠達(dá)到2800r/s，其實(shí)際分量參數(shù)處于7482617/h，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的風(fēng)壓能夠處于15421296Pa。由此可見(jiàn)，該風(fēng)機(jī)完全可以滿足本設(shè)計(jì)的實(shí)際需要。3.4 毛刷的選擇本文在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)清掃實(shí)驗(yàn)對(duì)比和綜合考慮各種因素后最終選擇了尼龍絲來(lái)作為毛刷刷體，尼龍絲本身具有良好的彈性，都很好的進(jìn)入狹窄的縫隙中，因此，可以有效地提高處理器的清洗效果并且具有較長(zhǎng)的使用壽命，總體使用成本也相對(duì)較低，在清掃過(guò)程中對(duì)于障礙物產(chǎn)生的損害也比較低滾筒毛刷滾筒直徑：200mm毛刷長(zhǎng)度：125mm圓盤(pán)毛刷圓盤(pán)直徑：100mm毛刷高度：135mm3.5 齒輪選擇對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)，其輸出軸實(shí)際的直齒厚度能夠達(dá)到288mm，因此要充分保證與電機(jī)輸出軸連接的工作軸的實(shí)際直齒厚度要達(dá)到144mm；電機(jī)輸出軸和粉碎機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的模數(shù)為4，對(duì)于電機(jī)的輸出軸和粉碎機(jī)的中心間距2進(jìn)行實(shí)際測(cè)量后最終得出90mm，對(duì)于電機(jī)的輸出軸來(lái)說(shuō)其圓錐齒輪的實(shí)際厚度達(dá)到72mm，而粉碎機(jī)旋轉(zhuǎn)軸圓錐齒輪齒厚度實(shí)際能夠達(dá)到108mm；工作軸與滾筒毛刷軸的模數(shù)為9，針對(duì)滾筒毛刷中心距3進(jìn)行實(shí)際測(cè)量后最終得出162mm；工作軸直齒厚度為162mm，滾筒軸直齒厚度為162mm。3.6 工作軸的選擇本次落葉清掃機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要選擇的材料是45號(hào)鋼來(lái)作為工作軸的主軸材料。針對(duì)這種材料進(jìn)行表面摧毀處理后，其實(shí)際的HRC值能夠找到5561，而且能夠保證其屈服強(qiáng)度處在355MPa，與此同時(shí)抗拉強(qiáng)度達(dá)到600MPa。3.7 車輪的選擇在本次進(jìn)行落葉清掃機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于面對(duì)的路面情況比較復(fù)雜，而且需要實(shí)現(xiàn)行走功能，在本次進(jìn)行落葉清掃機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于面對(duì)的路面情況比較復(fù)雜，而且需要實(shí)現(xiàn)行走功能，對(duì)車輪的方向性和靈活性要求較高，因此最終選擇了萬(wàn)向輪。萬(wàn)向輪的尺寸直徑設(shè)置的對(duì)車輪的方向性和靈活性要求較高，因此最終選擇了萬(wàn)向輪。萬(wàn)向輪的尺寸直徑設(shè)置的25mm，實(shí)際高度設(shè)置為，實(shí)際高度設(shè)置為30mm車輪厚度設(shè)置為車輪厚度設(shè)置為10mm。4 結(jié)論在本輪設(shè)計(jì)過(guò)程中充分結(jié)合市場(chǎng)實(shí)際需求后，對(duì)國(guó)內(nèi)關(guān)于清掃機(jī)以及落葉專用清掃機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)資料研究發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了充分結(jié)合，以此為基礎(chǔ)最終設(shè)計(jì)出來(lái)一款手推式落葉清掃機(jī)。本文對(duì)落葉清掃機(jī)進(jìn)行從整體層面進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，對(duì)不同機(jī)構(gòu)部件的功能進(jìn)行詳細(xì)劃分，對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)的技術(shù)要求進(jìn)行了進(jìn)一步明確，并詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算了幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件。本次落葉清掃機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中主要從清掃系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、收集系統(tǒng)等幾個(gè)機(jī)構(gòu)方面進(jìn)行了探討。設(shè)計(jì)全過(guò)程中主要針對(duì)風(fēng)機(jī)選型、清掃毛刷、收集腔及傳動(dòng)系統(tǒng)等幾個(gè)角度的設(shè)計(jì)進(jìn)行解釋來(lái)完成工作。謝謝各位老師謝謝各位老師！XXX
落葉清掃機(jī)的設(shè)計(jì)
目錄
摘 要 II
Abstract III
第一章 緒論 1
第一節(jié) 引言 1
第二節(jié) 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
第三節(jié) 研究?jī)?nèi)容和意義 2
第二章 方案概述 4
第一節(jié) 落葉清掃機(jī)介紹 4
第二節(jié) 機(jī)構(gòu)組成與及工作原理 4
第三章 方案設(shè)計(jì) 6
第一節(jié) 技術(shù)要求 6
第二節(jié) 總體設(shè)計(jì) 6
第三節(jié) 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 7
第四章 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
第一節(jié) 清掃機(jī)構(gòu)主要部件設(shè)計(jì) 9
一、風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) 9
二、設(shè)備毛刷的設(shè)計(jì) 10
第二節(jié) 收集機(jī)構(gòu)主要部件設(shè)計(jì) 11
第三節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12
一、 齒輪設(shè)計(jì) 13
二、工作軸的設(shè)計(jì) 14
第四節(jié) 車輪的選擇 18
結(jié) 論 20
致 謝 21
參考文獻(xiàn) 22
落葉清掃機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
當(dāng)前，我國(guó)很多地區(qū)仍然采取的是清掃樹(shù)葉最原始的方法人工清掃，這種原始的方法本身效率低下而且也會(huì)存在很多存在的問(wèn)題，例如在清掃過(guò)程中清掃工人埋頭處理存在著安全隱患，清洗過(guò)程也會(huì)出現(xiàn)粉塵問(wèn)題。
在本案的研究過(guò)程中充分利用CAD設(shè)計(jì)軟件研發(fā)出了一種手推式的落葉清掃機(jī)，該設(shè)備主要是由四種機(jī)構(gòu)來(lái)共同組成。這種清掃機(jī)能夠針對(duì)落葉進(jìn)行高效的清掃，在具體作業(yè)過(guò)程中操作人員只需要推動(dòng)機(jī)器前行就能夠完成工作，能夠極大的節(jié)省超過(guò)人的勞動(dòng)力；而且完全能夠?qū)崿F(xiàn)落葉清掃和收集的一體化。本次研究過(guò)程中所研發(fā)的處理機(jī)整體操作流程簡(jiǎn)單，而且具有較強(qiáng)實(shí)用性，能夠?qū)崿F(xiàn)快速推廣，而且能夠?yàn)槿藗兊纳钐峁O大的便利。
【關(guān)鍵詞】清掃 收集 傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
Abstract
At present, many areas of our country still adopt the most primitive method of leaf cleaning manual cleaning, this original method itself is inefficient and there will be a lot of problems, such as cleaning workers buried in the process of cleaning there are hidden dangers of safety, cleaning process will also appear dust problems.
During the research of this case, a hand-push defoliation cleaning machine was developed by using Cad design software. This kind of cleaning machine can be used to clean the fallen leaves efficiently. In the process of specific operation, the operator can only push the machine forward to complete the work, which can greatly save more than the human labor force; realize the integration of the cleaning and collection functions of the fallen leaves. The application environment of this processor is wide and the operation process is simple, not only practical but also easy to promote, which can maximize the convenience of people's lives.
【Key words】Cleaning Collect Transmission Mechanism design
III
第一章 緒論
在社會(huì)生活水平不斷提升的情況下，整體GDP水平也在穩(wěn)步上升，在日常生活中溫飽問(wèn)題已經(jīng)不是人們所追求的目標(biāo)。人們對(duì)于環(huán)境的綠化程度的要求在逐步提升，例如人們?cè)谶M(jìn)行房屋購(gòu)買的過(guò)程中，小區(qū)的綠化問(wèn)題也會(huì)成為一個(gè)重點(diǎn)的考慮因素；而且綠化帶在市政規(guī)劃中也屬于一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)。在這種情況下，城市發(fā)展過(guò)程中形象的構(gòu)建對(duì)于綠化設(shè)施的依賴程度越來(lái)越高。
對(duì)于城市的面貌來(lái)說(shuō)不僅需要依靠綠化率，而且干凈整潔的形象也是城市的一個(gè)重要標(biāo)志。城市形象將直接受到清潔程度的影響，所以很多城市在清潔工作方面的投入非常大[1]。城市清潔工人每天在天不亮的情況下就會(huì)在城市的各個(gè)角落及時(shí)開(kāi)展清潔工作，而且會(huì)一直持續(xù)到深夜。我們不管是在繁華的城市還是陌生的小鎮(zhèn)街道，無(wú)論你在哪里都能夠看到清潔城市的工人。但是由于環(huán)衛(wèi)工作本身的工作量非常大，而且需要投入大量的人力物力資源，在進(jìn)行垃圾和落葉清掃的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的揚(yáng)塵問(wèn)題，而且整體的工作效率相對(duì)較低[2]。
第一節(jié) 引言
在一些綠色植物生長(zhǎng)茂盛的地方，不僅能夠讓人們充分感受到良好的環(huán)境，而且還能夠?yàn)槭裁刺峁┱陲L(fēng)擋雨的功能，但是綠色植物落葉也成為了當(dāng)前一個(gè)重要的問(wèn)題。雖然飄揚(yáng)的落葉能夠成為一道亮麗的風(fēng)景，但是當(dāng)落葉雜亂紛飛的情況下會(huì)給駕駛者視線造成遮擋，由此會(huì)引發(fā)一系列安全問(wèn)題。落葉本身的質(zhì)量相對(duì)較輕，但是由于其數(shù)量龐大，在進(jìn)行清掃的過(guò)程中，也很容易出現(xiàn)落葉到處飛揚(yáng)的現(xiàn)象，落葉存放在垃圾車中后，運(yùn)輸過(guò)程中也很可能會(huì)出現(xiàn)贊助的現(xiàn)象。而且針對(duì)落葉處理過(guò)程中目前主要是通過(guò)焚燒等方式來(lái)進(jìn)行，焚燒處理的應(yīng)用是比較廣泛的。焚燒落葉具有較強(qiáng)的便捷性，但是焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的氣體會(huì)對(duì)人體造成傷害，而且對(duì)空氣造成污染，而且在大氣環(huán)境中也會(huì)形成多種懸浮物，甚至可能引發(fā)火災(zāi)等隱患；落葉填埋后需要通過(guò)自然風(fēng)景才能夠最終真正成為綠色無(wú)污染的土壤肥料，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廢物的有效回收利用，但是填埋落葉后轉(zhuǎn)自然分解過(guò)程非常漫長(zhǎng)，因此不適合于大規(guī)模的填滿；落葉在實(shí)現(xiàn)回收之后需要進(jìn)行集中處理，例如可以通過(guò)切碎后發(fā)酵將其最終轉(zhuǎn)化成化學(xué)肥料，這種方式本身不僅體現(xiàn)出了環(huán)保性和便捷性，而且還具有良好的經(jīng)濟(jì)性。
第二節(jié) 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1940年世界第一臺(tái)掃地機(jī)誕生在英國(guó)[3]。從此，清掃機(jī)械行業(yè)獲得了飛速的發(fā)展。。很快，國(guó)外的清掃機(jī)車市場(chǎng)是很快被ELGIN、FAUN-KUKA、KATO、JOHNSTO一些大公司所占領(lǐng)，而且這幾個(gè)公司與其他的品牌相比較在規(guī)模和技術(shù)方面都處于絕對(duì)的領(lǐng)先地位[4]。
Peel G.M.和Parker G.A.通過(guò)構(gòu)建離散元素模型，從理論角度分析清洗盤(pán)刷轉(zhuǎn)速與盤(pán)刷接地壓力的關(guān)系[5]。
我國(guó)在上世紀(jì)60年代就已經(jīng)開(kāi)始使用路面清掃機(jī)，而且已經(jīng)完成我國(guó)首臺(tái)純清掃式機(jī)車等電話，但是清掃機(jī)在我國(guó)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展則是在20世紀(jì)末期。
近幾年來(lái)，隨著落葉清掃機(jī)發(fā)展趨勢(shì)不斷加快。在針對(duì)落葉清掃機(jī)進(jìn)行研究的過(guò)程中，寧波大學(xué)的胡立勇在2009年的時(shí)候引入了控制系統(tǒng)，針對(duì)行人和障礙物的避讓環(huán)節(jié)充分利用了紅外傳感器。2013年的時(shí)候西南大學(xué)的徐小六等一些研發(fā)人員通過(guò)研究后推出了一款小型手推式落葉清掃機(jī)，該機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)清掃和回收的一體化[6]。湖南大學(xué)的李帥等人在2017年的時(shí)候針對(duì)草地落葉清掃問(wèn)題進(jìn)行研究中，成功的設(shè)計(jì)出了一種以滾筒毛刷來(lái)進(jìn)行落葉清掃的落葉清掃機(jī)[7]。韓魯佳等在著作的《道路模塊落葉收集壓塊車》一文中，通過(guò)研究設(shè)計(jì)出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)落葉的手機(jī)后，將其進(jìn)行預(yù)壓，并通過(guò)高壓作用將落葉制作成圓柱形，并利用快刀將其切成塊狀，這樣就高效完成了落葉清掃過(guò)程。劉肖楠、李艷等人申請(qǐng)了一種落葉清掃機(jī)專利，這種專利主要是通過(guò)利用風(fēng)機(jī)來(lái)將落葉吸入到收集箱中，而且在收機(jī)箱中配備了一個(gè)絞碎機(jī)，這樣就能夠完成對(duì)落葉的攪碎處理[8]。
第三節(jié) 研究?jī)?nèi)容和意義
從當(dāng)前的研究狀況來(lái)看，與進(jìn)口清掃機(jī)相比較，雖然我國(guó)自行研發(fā)的清掃機(jī)具備一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但是工作可靠性相對(duì)較差[9]。動(dòng)力裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)等零部件的加工制造缺陷以及加工進(jìn)度等對(duì)我國(guó)清掃機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而且從整體的結(jié)構(gòu)角度來(lái)看也存在一定的涉及不完善之處。
在本文的研究過(guò)程中設(shè)計(jì)出了一種落葉清掃機(jī)，該機(jī)器主要通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、清掃機(jī)構(gòu)以及落葉收集機(jī)構(gòu)等幾個(gè)部件來(lái)共同組成。這種機(jī)器的設(shè)計(jì)原理主要是考慮較高的運(yùn)行可靠性、較強(qiáng)的合理性、叫過(guò)的性價(jià)比，同時(shí)能夠讓落葉清掃的質(zhì)量和效率得到全面提升，利用該機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)落葉的高效清理和收集，同時(shí)也能夠最大程度的緩解清潔人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)收集的落葉經(jīng)過(guò)加工后可以作為肥料，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)成本因素也進(jìn)行了充分考慮，這樣就能夠使得落葉清掃機(jī)選擇范圍更廣，而且能夠在城市的清潔和能源這些方面發(fā)揮出一定的作用。
第二章 方案概述
第一節(jié) 落葉清掃機(jī)介紹
落葉清掃機(jī)是一款手推式處理機(jī)，在進(jìn)行清掃作業(yè)的過(guò)程中清潔人員只需要推動(dòng)處理機(jī)向前運(yùn)動(dòng)就能夠完成落葉的清掃和處理。這種處理裝置前面配備了一個(gè)滾筒毛刷，其主要的作用是對(duì)主道路上的落葉進(jìn)行清掃，而且左右兩側(cè)分別配備了一個(gè)滾筒毛刷，其主要的作用是針對(duì)道路兩側(cè)落葉進(jìn)行清掃。完成落葉的情況后最終會(huì)在回收腔進(jìn)行儲(chǔ)存。
第二節(jié) 機(jī)構(gòu)組成與及工作原理
本文設(shè)計(jì)的落葉清掃機(jī)主要包括四個(gè)機(jī)構(gòu)：清掃機(jī)、收集機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，落葉清下圖2-1所示為清掃裝置的整體結(jié)構(gòu)組成圖，
圖2.1 功能機(jī)構(gòu)組成示意圖
三個(gè)滾筒毛刷以及互相之間的傳動(dòng)連接機(jī)構(gòu)共同組成了清掃機(jī)構(gòu)。所有的滾筒毛刷都是通過(guò)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，而傳動(dòng)部分主要使用的是齒輪結(jié)構(gòu)，完成落葉的清掃之后，利用氣流形成的負(fù)壓將其吸入到處理器內(nèi)部，在此基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)后續(xù)處理過(guò)程。
電機(jī)系統(tǒng)、負(fù)壓系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部件。電機(jī)主要的作用是為滾筒毛刷和負(fù)壓系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)力，保障正常清掃作業(yè)的完成，負(fù)壓系統(tǒng)的主要作用是在裝置前形成一個(gè)低壓環(huán)境，通過(guò)這種方式將落葉吸入到處理機(jī)內(nèi)部。
齒輪傳動(dòng)是主要的機(jī)械結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過(guò)齒輪尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)就能夠形成負(fù)壓系統(tǒng)，通過(guò)負(fù)壓作用能夠讓存儲(chǔ)腔形成一個(gè)短暫的真空狀態(tài)，這樣就能夠通過(guò)管道將落葉吸入到存儲(chǔ)器中，以此來(lái)補(bǔ)充存儲(chǔ)器中被抽空的空氣。
其基本工作原理如下：風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)形成的負(fù)壓真空狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)落葉的吸附和收集，并將其進(jìn)行統(tǒng)一擠壓存放。
其整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：該清掃裝置主要分為吸附、收集等兩個(gè)部分，通過(guò)這兩個(gè)系統(tǒng)來(lái)針對(duì)落葉進(jìn)行清掃并完成收集處理。
?
?
第三章 方案設(shè)計(jì)
第一節(jié) 技術(shù)要求
本次文章研究過(guò)程中所設(shè)計(jì)的手推式落葉清掃機(jī)需要保障在實(shí)際使用過(guò)程中具備較低的噪聲，而且作業(yè)過(guò)程中不能產(chǎn)生揚(yáng)塵以及二次污染等一些問(wèn)題；在正常運(yùn)行的過(guò)程中，要保證主負(fù)毛刷嚴(yán)格按照設(shè)定的方向進(jìn)行正常轉(zhuǎn)動(dòng)，互相之間不能出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上，充分利用負(fù)壓系統(tǒng)的輔助作用，保障各個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)之間不能存在干涉，這樣就能夠針對(duì)道路上的落葉以及垃圾等實(shí)現(xiàn)高效的清潔回收。
第二節(jié) 總體設(shè)計(jì)
本論文研究過(guò)程中所設(shè)計(jì)的手扶式落葉清掃機(jī)主要是由輪子、兩個(gè)圓盤(pán)刷、一個(gè)滾筒刷、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、收集裝置等幾個(gè)重要部分組成，機(jī)身結(jié)構(gòu)使用的是手推式車身的設(shè)計(jì)方法，充分利用了配備了剎車功能的萬(wàn)向輪來(lái)作為車身的4個(gè)車輪，這樣就能夠讓清掃裝置在進(jìn)行路面落葉不規(guī)則道路落葉清掃作業(yè)時(shí)具備更強(qiáng)的靈活性能，而且通過(guò)剎車功能能夠讓清掃裝置在斜坡路段上實(shí)現(xiàn)停放。手推式落葉清掃機(jī)打掃的范圍為：最大清掃半徑達(dá)到210mm，清掃機(jī)總體高度為：1050mm，總體長(zhǎng)度度：1550mm，總體寬度為：860mm。
圖3.1 落葉清掃機(jī)示意圖
滾筒刷屬于設(shè)計(jì)中清掃落葉的主要裝置，我們?cè)O(shè)計(jì)的該裝置整體清洗效果大多受滾筒刷清洗效果的影響。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要設(shè)置了三個(gè)不同的滾筒毛刷，針對(duì)一些狹窄勾縫中的落葉可以通過(guò)柔軟的毛刷來(lái)進(jìn)行清理，而且毛刷質(zhì)地柔軟，能夠在面對(duì)堅(jiān)硬物體時(shí)能夠發(fā)揮出足夠的緩沖作用。三個(gè)毛刷中前面部位設(shè)置一個(gè)主毛刷，兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)輔助毛刷，前端毛刷主要是針對(duì)清掃機(jī)前方落葉進(jìn)行清掃；兩個(gè)輔助毛刷旋轉(zhuǎn)方向相反，而且采取兩側(cè)分布方式，主要針對(duì)道路兩側(cè)不能進(jìn)行及時(shí)清理的落葉進(jìn)行處理?；厥昭b置通過(guò)將落葉處理后吸入收集腔臨時(shí)儲(chǔ)存，然后經(jīng)管道進(jìn)入回收箱體。
第三節(jié) 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
本來(lái)設(shè)計(jì)的落葉清掃機(jī)主要是針對(duì)道路上的落葉來(lái)進(jìn)行清掃，兩個(gè)具備清掃功能的機(jī)構(gòu)是其最關(guān)鍵的部位。處理及整體的清潔效果會(huì)受到清掃機(jī)構(gòu)質(zhì)量的嚴(yán)重影響，因此要想保證落葉清掃機(jī)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量運(yùn)行，就必須要針對(duì)兩個(gè)清掃機(jī)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)中主要有一個(gè)主毛刷和兩個(gè)輔助毛刷機(jī)構(gòu)，毛刷主要是通過(guò)電機(jī)來(lái)提供驅(qū)動(dòng)力。主毛刷主要是設(shè)置在處理及前端位置，車軸兩側(cè)分別設(shè)置兩個(gè)輔助毛刷。清掃毛刷和電機(jī)通過(guò)鉸鏈的方式來(lái)進(jìn)行連接。而且在三個(gè)毛刷上傳都配備了三根吸入管道，管道直接與吸入腔進(jìn)行連接，毛刷清掃的落葉通過(guò)風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的吸引力將其吸入到機(jī)構(gòu)內(nèi)部，并在從存儲(chǔ)腔中備用。
第四章 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
第一節(jié) 清掃機(jī)構(gòu)主要部件設(shè)計(jì)
滾筒毛刷、電機(jī)、風(fēng)盤(pán)是共同組成了整個(gè)清掃系統(tǒng)。充分利用電極為滾筒毛刷和風(fēng)盤(pán)提供驅(qū)動(dòng)力。在電極驅(qū)動(dòng)輸出端配備了一個(gè)連接V帶，通過(guò)這種方式與滾筒毛刷和風(fēng)盤(pán)實(shí)現(xiàn)連接，并為兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行提供驅(qū)動(dòng)力。清掃機(jī)的前進(jìn)方向就是主滾筒毛刷的轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，設(shè)置在兩側(cè)的兩個(gè)輔助盤(pán)刷旋轉(zhuǎn)方向相反，主要負(fù)責(zé)清潔設(shè)備周圍的葉子；該風(fēng)機(jī)可以在高速下使設(shè)備內(nèi)部形成負(fù)壓，通過(guò)這種作用將落葉吸入到內(nèi)部的存儲(chǔ)腔中，由此可以看出，裝置的清掃效果同時(shí)也會(huì)受到種種矛盾和風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)質(zhì)量的嚴(yán)重影響。
一、風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)
風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量、功率、轉(zhuǎn)速會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)性能產(chǎn)生直接影響[10]。風(fēng)機(jī)實(shí)際所需運(yùn)行功率會(huì)受到風(fēng)量和風(fēng)壓兩個(gè)參數(shù)的影響。風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)受到運(yùn)輸系統(tǒng)的影響而導(dǎo)致其產(chǎn)生壓力損失，例如西北位置的損失，處理機(jī)重啟過(guò)程中的壓力損失以及在管道壓力過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生損失等。
對(duì)于整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)吸嘴損失產(chǎn)生的壓力總是最大[11]。為了能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)計(jì)算的進(jìn)一步簡(jiǎn)化，在此假設(shè)空氣不能被壓縮；因此下面是其經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。
(4.1)
清掃機(jī)開(kāi)啟時(shí)，落葉的啟動(dòng)會(huì)造成一部分壓力損失[11]，根據(jù)其起動(dòng)原理，其計(jì)算公式如下：
(4.2)
=-
管道中產(chǎn)生的部分壓力損失主要是空氣或者落葉污染經(jīng)過(guò)管道的過(guò)程中發(fā)生摩擦，造成壓力損失[11]，其計(jì)算公式主要如下：
(4.3)
式中，γ——空氣氣流與管道之間的摩擦系數(shù)，通常取0.015~0.07。
D——管子直徑，取0.15m；
h——管道高度，取1m；
——管道阻力系數(shù)，取1；
(4.4)
根據(jù)該計(jì)算公式可以知道，該處理器在運(yùn)行過(guò)程中氣力傳輸系統(tǒng)實(shí)際產(chǎn)生的壓力損失為：
(4.5)
為了能夠充分保障風(fēng)機(jī)提供的吸力充足，必須要求風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量等兩個(gè)參數(shù)要超過(guò)處理及整體機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生的壓力損失以及風(fēng)量的損失。關(guān)于風(fēng)機(jī)，其風(fēng)量與壓力之間整體呈現(xiàn)出正比例關(guān)系，其實(shí)際計(jì)算公式如下：
(4.6)
式中，Ψ——設(shè)計(jì)裕量，取1.2。
風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算公式如下：
(4.7)
(4.8)
將各項(xiàng)參數(shù)帶入到計(jì)算公式中后可以得到風(fēng)機(jī)全壓為0.3kPa，而其實(shí)際的風(fēng)量為1430/h.
查詢相關(guān)表格后可以知道，風(fēng)機(jī)功率的實(shí)際計(jì)算公式為：
(4.9)
在本門的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要使用的風(fēng)機(jī)功率能夠達(dá)到2.1kw，根據(jù)這種功率要求，最終選擇了CF-2.5A-2200w型高速離心風(fēng)機(jī)，這種型號(hào)的風(fēng)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中最高馬力能夠達(dá)到1.68×r/h，其實(shí)際分量參數(shù)處于748~2617/h，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的風(fēng)壓能夠處于1542~1296Pa。由此可見(jiàn)，該風(fēng)機(jī)完全可以滿足本設(shè)計(jì)的實(shí)際需要。
二、設(shè)備毛刷的設(shè)計(jì)
本文在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要使用的兩種刷子，其中一個(gè)主刷放在掃地機(jī)的前部，兩個(gè)輔助毛刷設(shè)置在輔助機(jī)的兩側(cè)，下圖4.1所示為兩種毛刷的示意圖。
(a)滾筒刷 （b）圓盤(pán)刷
圖4.1 毛刷示意圖
在實(shí)際使用過(guò)程中毛刷的材料類型非常多，尼龍絲、不銹鋼絲、合成纖維等是最常見(jiàn)的幾種毛刷材料，不同的毛刷刷體表現(xiàn)出的優(yōu)缺點(diǎn)也不同。本文在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)清掃實(shí)驗(yàn)對(duì)比和綜合考慮各種因素后最終選擇了尼龍絲來(lái)作為毛刷刷體，尼龍絲本身具有良好的彈性，可以很好的進(jìn)入狹窄的縫隙中，因此，可以有效地提高處理器的清洗能力并且尼龍絲使用時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)不容易壞，總體使用成本也相對(duì)較低，在使用過(guò)程中對(duì)于障礙物產(chǎn)生的損害也比較低[12]。
通過(guò)4.1(a)可以看出，在滾筒上面均勻的分布著6排滾筒毛刷，傳動(dòng)軸主要是以籠統(tǒng)的中心進(jìn)行連接，滾筒整體的直徑達(dá)到201mm，滾筒中心軸與地面之間的距離達(dá)到201mm，以便于在清洗操作中充分發(fā)揮刷子的作用，必須要對(duì)刷子的長(zhǎng)度和高度應(yīng)適當(dāng)設(shè)計(jì)，在考慮刷子長(zhǎng)度后，設(shè)置為155mm，具體如圖b所示，圓盤(pán)毛刷與工作中主要是通過(guò)底座進(jìn)行連接，工作軸與地面之間的距離是固定的，因此圓盤(pán)毛刷的高度設(shè)計(jì)也會(huì)受到限制，綜合考慮各種因素后，將圓盤(pán)毛刷的高度設(shè)置為260mm；而且連排毛刷由于本身會(huì)存在一定角度，因此將底座的直徑最終設(shè)置為100mm，對(duì)于圓盤(pán)毛刷來(lái)說(shuō)整個(gè)圓盤(pán)與地面之間存在45度的夾角，而兩側(cè)設(shè)置的圓盤(pán)刷其實(shí)際作業(yè)過(guò)程中最大的清掃干凈設(shè)置為210mm，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)道路兩邊邊角的清掃，可以針對(duì)為群否的地方進(jìn)行二次清掃，這樣就能夠有效的提升清掃效果。
第二節(jié) 收集機(jī)構(gòu)主要部件設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的落葉清掃與機(jī)主要設(shè)置了兩個(gè)儲(chǔ)存腔作為收集機(jī)構(gòu)主，其主要的作用是對(duì)收集的落葉進(jìn)行存儲(chǔ)。有一個(gè)主要是作為臨時(shí)存儲(chǔ)裝置，在具體清掃作業(yè)過(guò)程中當(dāng)一個(gè)存儲(chǔ)腔充滿后，就回家備用存儲(chǔ)器的閥門打開(kāi)，這樣就能夠讓落葉直接進(jìn)入到備用收集器中，其具體原理結(jié)構(gòu)圖如下圖3.4所示。
圖4.3收集箱
布袋式、塑料桶式以及金屬式是當(dāng)前最為常見(jiàn)的幾種收集器材料，在充分結(jié)合實(shí)際情況后發(fā)現(xiàn)，在短文中設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及的臨時(shí)存儲(chǔ)器以及落葉收集腔都需要采取異性加工方式。另外，布袋式收機(jī)器具有較強(qiáng)的耐用性，而金屬式最大的優(yōu)點(diǎn)是具有較長(zhǎng)的使用壽命，在綜合考慮過(guò)程中做過(guò)，本次設(shè)計(jì)過(guò)程中最終選擇了金屬材料的收集箱。而且針對(duì)收機(jī)箱在其底部設(shè)置了一個(gè)出渣口，作業(yè)在經(jīng)過(guò)切碎處理后通過(guò)拉開(kāi)底部擋板就能夠進(jìn)行排除。
第三節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
傳動(dòng)的主要功能是連接電機(jī)和風(fēng)機(jī)、滾筒毛刷，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)力強(qiáng)風(fēng)機(jī)、共同運(yùn)行的產(chǎn)品。整個(gè)傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)主要是有鏈條、工作軸、軸承等幾個(gè)部分組成。下圖4.4所示為其具體的示意圖。
圖4.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖
整個(gè)系統(tǒng)主要的動(dòng)力都是通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)提供，針對(duì)電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)輸出軸分別配備兩個(gè)齒輪，分別與旋轉(zhuǎn)粉碎刀2和工作軸3進(jìn)行連接，與旋轉(zhuǎn)粉碎刀2連接后主要是完成落葉的粉碎，最大程度節(jié)約收集箱的空間，而與同步工作軸3連接之后主要是保障兩端齒輪和電機(jī)實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，在此基礎(chǔ)上來(lái)為分布在兩側(cè)的兩個(gè)圓盤(pán)毛刷4提供齒輪裂核傳動(dòng)，在此基礎(chǔ)上為兩側(cè)圓盤(pán)毛刷的旋轉(zhuǎn)提供驅(qū)動(dòng)力。為了充分保證工作軸3的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，在工作軸3上增設(shè)了兩個(gè)軸承；并且針對(duì)工作軸3額外配備了一個(gè)齒輪，其主要作用是為主滾筒毛刷7的旋轉(zhuǎn)來(lái)提供傳動(dòng)力。
一、 齒輪設(shè)計(jì)
在充分結(jié)合傳動(dòng)系統(tǒng)整體的示意圖可以發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)結(jié)構(gòu)中涉及到了三處齒輪聯(lián)合，主要有電機(jī)輸出和旋轉(zhuǎn)軸、工作軸與兩側(cè)輔助毛刷旋轉(zhuǎn)軸剛吃了面疙瘩。對(duì)于這三處齒輪為何來(lái)說(shuō)？?jī)蓛芍g處于互相垂直狀態(tài)，因此考慮各種因素后，最終選擇了圓錐齒輪傳動(dòng)，具體如下圖4.5所示。落葉清掃車本身屬于一項(xiàng)一般性的工作機(jī)械，人力推動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，用途速度相對(duì)較低，因此最終選擇了7級(jí)精度齒輪。在詳細(xì)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)之后，這種選擇45Cr（調(diào)質(zhì)）來(lái)作為齒輪材質(zhì)，
圖4.5 圓錐齒輪傳動(dòng)
想要完全保證落葉粉碎的效果，必須要確保轉(zhuǎn)速至少為30轉(zhuǎn)/秒，而且為了能夠讓毛刷的損耗角度控制在最小，在詳細(xì)查閱相關(guān)的參考文獻(xiàn)之后，最終將10r/s設(shè)置為毛刷旋轉(zhuǎn)速度，在查閱相關(guān)的表格后最終確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置為20轉(zhuǎn)/秒。假設(shè)電機(jī)操作期間的實(shí)際速度為n，由此可以看出，對(duì)于電機(jī)和破碎機(jī)，輸出軸和旋轉(zhuǎn)軸的傳動(dòng)比為=20:30=2:3；以及電機(jī)輸出軸和工作軸之間的傳動(dòng)比為=20：n在充分結(jié)合經(jīng)驗(yàn)之后，最終將10r/s設(shè)置為工作的轉(zhuǎn)速,由此就可以知道其傳動(dòng)比達(dá)到=2:1。
不管是閉式還是開(kāi)式的硬齒面?zhèn)鲃?dòng)對(duì)于硬齒面的傳動(dòng)，在齒的位置實(shí)際產(chǎn)生的彎曲強(qiáng)度會(huì)對(duì)齒輪本身的承載性能產(chǎn)生直接影響[13]。假設(shè)本次設(shè)計(jì)過(guò)程中所使用的圓盤(pán)毛刷所配備的齒數(shù)為，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以設(shè)置。在綜合各種因素和最終選擇的，從中可以知道工作時(shí)的實(shí)際齒數(shù)，關(guān)于電機(jī)輸出軸的實(shí)際直齒數(shù)為。由此可見(jiàn)，裝有粉碎機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸齒數(shù)為，而電機(jī)輸出軸錐齒輪的齒數(shù)為，滾筒軸的實(shí)際直齒數(shù)為。
在結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)要求內(nèi)容之后，可以針對(duì)其中心距α進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算過(guò)程中必須盡可能的保障中心距設(shè)置為整數(shù)。在針對(duì)電極輸出整合工作中的中心距進(jìn)行詳細(xì)的估算之后最終將其設(shè)置為200mm，利用以下公式計(jì)算：
（4.11）
最終可以知道，按照整數(shù)原則最終選擇了；
在這種情況下可以把216mm設(shè)置為中心距；對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)，其輸出軸實(shí)際的直齒厚度能夠達(dá)到，因此，必須要充分保證與電機(jī)輸出軸連接的工作軸的實(shí)際直齒厚度要達(dá)到；
采用相同的計(jì)算方法，可以計(jì)算出電機(jī)輸出軸和粉碎機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的模數(shù)，最終可以得到應(yīng)該為4，對(duì)于電機(jī)的輸出軸和粉碎機(jī)的中心間距α2進(jìn)行實(shí)際測(cè)量后最終得出90mm，對(duì)于電機(jī)的輸出軸來(lái)說(shuō)其圓錐齒輪的實(shí)際厚度達(dá)到，而粉碎機(jī)旋轉(zhuǎn)軸圓錐齒輪齒厚度實(shí)際能夠達(dá)到=；=9工作軸與滾筒毛刷軸的模數(shù)，針對(duì)滾筒毛刷中心距α3進(jìn)行實(shí)際測(cè)量后最終得出162mm；工作軸直齒厚度為，滾筒軸直齒厚度為。
二、工作軸的設(shè)計(jì)
對(duì)于本次設(shè)計(jì)過(guò)程中的傳統(tǒng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)工作軸是非常重要的一個(gè)組成部件，而且對(duì)毛刷的正常生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)能夠起到直接的決定作用。處于正常工作狀態(tài)下時(shí)工作中會(huì)同時(shí)受到扭矩和彎矩的溝通作用，在外力的共同影響下經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)失效現(xiàn)象，疲勞失效是最常見(jiàn)的一種。針對(duì)這種情況，在材料的具體選擇過(guò)程中，必須從強(qiáng)度，剛度，性能等一些方面對(duì)工作軸材料的影響進(jìn)行研究并綜合考慮。以當(dāng)前的市場(chǎng)狀況來(lái)看，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼在普通用途軸方面的應(yīng)用比較廣泛。本次落葉清掃機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要選擇的材料是45號(hào)鋼來(lái)作為工作軸的主軸材料。針對(duì)這種材料進(jìn)行表面摧毀處理后，其實(shí)際的HRC值能夠找到55～61，而且能夠保證其屈服強(qiáng)度處在355MPa，與此同時(shí)抗拉強(qiáng)度達(dá)到600MPa[13]。
工作裝置在針對(duì)作業(yè)進(jìn)行粉碎和清掃的過(guò)程中，三種刷的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程都會(huì)受到一定程度的阻力，阻力對(duì)圓盤(pán)刷造成的影響會(huì)大一些，根據(jù)這種狀況，下面主要針對(duì)圓盤(pán)刷子在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中所受到的阻力情況，來(lái)具體針對(duì)工作軸軸徑強(qiáng)度校核。
電機(jī)功率和旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所受到的阻力呈現(xiàn)出正比例關(guān)系，毛刷在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)受到地面類型、坡度、落葉密集度、風(fēng)力等多種因素的綜合影響。在經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)研究后，最終得出了如表4-1所示的不同地形條件下實(shí)際旋轉(zhuǎn)阻力。
表4-1 不同地形下的實(shí)際旋轉(zhuǎn)阻力
地形
柏油路
瓷磚地面
坡度/℃
0～4
5～9
10～15
0～4
5～9
10～15
所受到的阻力F/N
84
75
60
69
58
43
針對(duì)上繳進(jìn)行分析，并充分結(jié)合落葉度和風(fēng)等相關(guān)因素均可得知，刷子在實(shí)際清洗過(guò)程中阻力平均值為65N。
假設(shè)在工作軸兩端設(shè)置的錐形齒輪在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)際上會(huì)受到周向力和徑向力的共同作用，其受理狀況如下圖4-6所示，可以用下方的這些公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算：
(4.12)
(4.13)
圖4.6 工作軸受力分析圖
工作軸主要是設(shè)置在清掃車的內(nèi)部，因此尺寸設(shè)計(jì)會(huì)受到一定限制。由于清掃車本身的寬度為650mm，而圓盤(pán)毛刷實(shí)際的中心距達(dá)到330mm，由此可知，針對(duì)工作軸需要將其長(zhǎng)度設(shè)置在350-600mm之間，如果實(shí)際取值為30mm，取值為50mm，那么α點(diǎn)實(shí)際產(chǎn)生的彎矩而其扭矩的大小為
本次設(shè)計(jì)過(guò)程中針對(duì)工作軸主要使用的是45號(hào)鋼材料，這個(gè)材料本身的屈服強(qiáng)度能夠達(dá)到355MPa，而且軸在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到脈動(dòng)循環(huán)百合力的作用，綜合各種因素和最終選取α=0.6。
針對(duì)軸截面的模量可以用以下公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算：
（4.14）
（4.15）
(4.16)
將數(shù)值代入上述公式后最終可以得到，a點(diǎn)工作軸實(shí)際的最小軸徑=25.4mm。
而在b點(diǎn)工作軸實(shí)際受到的彎矩可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：
(4.17)
將具體參數(shù)帶入后，最終可以得到M2=127Nm，這也就表示b工作者會(huì)實(shí)際承受到T2=Fv1r1=112Nm的扭矩，由4.16知b點(diǎn)最小軸徑=26MM,取整30mm。
利用圖4-6來(lái)表示工作軸實(shí)際受到的玩具和扭矩圖。為了能夠充分保證其在應(yīng)用過(guò)程中達(dá)到良好的可靠性，嚴(yán)格按照工作軸最不利的工礦來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)阻力和旋轉(zhuǎn)方向的選擇。
圖4.7 工作軸的載荷分析圖
在分析了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案后，我們可以知道，工作軸是水平布置，兩側(cè)輔助圓盤(pán)毛刷與工作軸的兩端實(shí)現(xiàn)連接，而且還要針對(duì)其中間位置分別設(shè)置同步直齒輪，兩邊都必須由軸承的作用來(lái)支撐。下圖4.8所示為該軸的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4.8 工作軸承示意圖
第四節(jié) 車輪的選擇
對(duì)于整個(gè)行走系統(tǒng)來(lái)說(shuō)車輪是其主要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在整個(gè)處理機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中車輪主要對(duì)機(jī)器整體的垂直載荷進(jìn)行承載，也受到路面反應(yīng)的影響。車輪的自由度相對(duì)于活動(dòng)表面會(huì)發(fā)生變化，這樣就會(huì)讓車身的位置也相應(yīng)的產(chǎn)生改變，在這種情況下就會(huì)讓整個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。在整個(gè)處理及移動(dòng)過(guò)程中所碰到的各種小障礙物所產(chǎn)生的撞擊力都是通過(guò)車輪來(lái)進(jìn)行緩沖，而且在車輪上設(shè)置的輪胎輪能夠發(fā)揮出很好的防滑效果。在進(jìn)行車輪選擇的過(guò)程中，按照自由度可以將車輪進(jìn)一步劃分為單向車輪、萬(wàn)向輪、球形輪等，具體如下圖4.9所示。
(a)單向輪 (b)萬(wàn)向輪 (c)球型輪
圖4.9 車輪機(jī)構(gòu)
目前市場(chǎng)上單向車輪的形式非常豐富，而且結(jié)構(gòu)形式更加簡(jiǎn)單，成本價(jià)格也相對(duì)較低，具有拆卸方便的優(yōu)點(diǎn)，但是其最大的缺點(diǎn)是移動(dòng)方向存在單一性，而且實(shí)際的精度更低；與單向輪相比較，萬(wàn)向輪結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，而且成本相對(duì)比較高，但是其靈活性和控制精度更高。在本次進(jìn)行落葉清掃機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于面對(duì)的路面情況比較復(fù)雜，而且需要實(shí)現(xiàn)行走功能，對(duì)車輪的方向性和靈活性要求較高，因此最終選擇了萬(wàn)向輪。萬(wàn)向輪的尺寸直徑設(shè)置的25mm，實(shí)際高度設(shè)置為30mm車輪厚度設(shè)置為10mm。
圖4.10 萬(wàn)向輪機(jī)構(gòu)
結(jié) 論
在本輪設(shè)計(jì)過(guò)程中充分結(jié)合市場(chǎng)實(shí)際需求后，對(duì)國(guó)內(nèi)關(guān)于清掃機(jī)以及落葉專用清掃機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)資料研究發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了充分結(jié)合，以此為基礎(chǔ)最終設(shè)計(jì)出來(lái)一款手推式落葉清掃機(jī)。
本文對(duì)落葉清掃機(jī)進(jìn)行從整體層面進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，對(duì)不同機(jī)構(gòu)部件的功能進(jìn)行詳細(xì)劃分，對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)的技術(shù)要求進(jìn)行了進(jìn)一步明確，并詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算了幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件。本次落葉清掃機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中主要從清掃系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、收集系統(tǒng)等幾個(gè)機(jī)構(gòu)方面進(jìn)行了探討。設(shè)計(jì)全過(guò)程中主要針對(duì)風(fēng)機(jī)選型、清掃毛刷、收集腔及傳動(dòng)系統(tǒng)等幾個(gè)角度的設(shè)計(jì)進(jìn)行解釋來(lái)完成工作。
致 謝
畢業(yè)項(xiàng)目不僅鞏固和利用了自身的專業(yè)課程知識(shí)，而且發(fā)揮了獲取相關(guān)信息的能力，提高了學(xué)生的綜合能力，提高了學(xué)生的讀圖，畫(huà)畫(huà)和寫(xiě)論文能力，無(wú)疑為我今后的工作奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。寫(xiě)作過(guò)程中，學(xué)生和老師給我很大的很大的幫助。
首先，感謝我的父母。感謝他們能給我創(chuàng)造出這樣優(yōu)越的學(xué)習(xí)條件，是我能夠安心地進(jìn)行學(xué)習(xí)，能夠在一生中感受到大學(xué)生活的美好與快樂(lè)。
其次，感謝我的指導(dǎo)老師，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟W(xué)精神，踏實(shí)的科學(xué)態(tài)度，精湛的工作作風(fēng)，對(duì)我們產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。感謝老師每天對(duì)我的指導(dǎo)和幫助，特別是在畢業(yè)項(xiàng)目中，感謝您對(duì)我的幫助和細(xì)心的回答。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中指導(dǎo)老師也對(duì)我提出的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)耐心的講解，這讓我十分敬佩老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度。這幾個(gè)月的接觸讓我學(xué)到了很多，相信會(huì)讓我受益終生。
我還要感謝我的同學(xué)和朋友， 在平凡的生活中幫了我很大的忙。
由于自身設(shè)計(jì)水平和時(shí)間有限，難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤和不足，請(qǐng)教師批評(píng)和糾正。
再次向幫助過(guò)我的人表示忠心的感謝！
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