滾筒式掃地機(jī)

1、課程設(shè)計(jì)評(píng)語：課程設(shè)計(jì)總評(píng)成績(jī)：指導(dǎo)教師簽字：年 月 日1目 錄 摘要1第一章 研制背景及意義2第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)書2 2.1 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及原理 2 2.2 設(shè)計(jì)要求3 2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容3第三章 方案設(shè)計(jì)4 3.1 清掃的方案設(shè)計(jì)4 3.2 動(dòng)力的方案設(shè)計(jì)5 3.3 壓縮的方案設(shè)計(jì)6 3.4 升降的方案設(shè)計(jì)6 3.5 離合的方案設(shè)計(jì)7 3.6 操作的方案設(shè)計(jì)8第四章 各部分參數(shù)設(shè)計(jì)8 4.1 整車尺寸8 4.2 動(dòng)力部分的參數(shù)9 4.3 主要部件（主軸）強(qiáng)度校核9第五章 創(chuàng)新點(diǎn)及其應(yīng)用前景12參考文獻(xiàn)摘 要針對(duì)目前環(huán)衛(wèi)、保潔人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低下，工作時(shí)間長(zhǎng)等問題，而目前市場(chǎng)上沒有出現(xiàn)比較成熟、

2、實(shí)用的適合環(huán)衛(wèi)工人使用的產(chǎn)品，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種實(shí)用、簡(jiǎn)便的滾筒式掃地車。該掃地車可以對(duì)路面,廣場(chǎng)等較平坦的場(chǎng)地進(jìn)行快速，高效的清掃，而且不需要其它動(dòng)力，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。我們?cè)谲嚿显O(shè)計(jì)一個(gè)多排毛刷的滾筒配合一個(gè)大半個(gè)圓的弧形鏟子可以將垃圾迅速掃起，只需掃地車前進(jìn)這一個(gè)動(dòng)作即可實(shí)現(xiàn)對(duì)地面垃圾的收集清掃工作。垃圾車上還設(shè)計(jì)有連桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)前面萬向輪的高度同時(shí)控制離合器離合滾筒兩個(gè)動(dòng)作，可以使掃地車在不清掃時(shí)使?jié)L筒離地的同時(shí)和鏈輪離合，這樣方便使用者在不用的時(shí)候輕松移動(dòng)掃地車。車輪上還有棘輪配合上萬向輪的調(diào)高，可隨意的后退而不帶到垃圾，實(shí)現(xiàn)多次清掃。而在垃圾特別多的時(shí)候，車上的壓縮裝置可以增加掃地

3、車的裝載量，進(jìn)行更持久的清掃。 關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)單、環(huán)保、方便第一章 研制背景及意義在對(duì)城市環(huán)衛(wèi)工人的調(diào)查中我們了解到，他們工作的效率低、時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大，他們一般每人負(fù)責(zé)5000米左右的街道，5點(diǎn)開始清掃，一直到8點(diǎn)，完成第一次清掃，上午和下午分別留半數(shù)負(fù)責(zé)日常維護(hù)，城市的美麗和清潔是建立在他們每天辛勤勞動(dòng)的基礎(chǔ)上的。而現(xiàn)在的工人還在使用著最基本的工具掃帚和簸箕，使得工作效率不高，因而每天要工作很長(zhǎng)時(shí)間，長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度工作是環(huán)衛(wèi)工人易患腰椎間盤突出，關(guān)節(jié)炎等職業(yè)病。當(dāng)然國(guó)家也開始引進(jìn)一些國(guó)外的清潔設(shè)備來提高環(huán)衛(wèi)工人的工作效率，市場(chǎng)上已有的進(jìn)口設(shè)備，大多采用的是內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)的真空泵來“吸取”垃圾，這

4、種方法效率雖然很高，但是設(shè)備較大，需要額外的牽引力，并且化石燃料的使用,既提高了成本,又污染環(huán)境,不符合當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。所以，開發(fā)出一種高效，簡(jiǎn)單，廉價(jià)的清掃機(jī)械以降低“城市美容師”的勞動(dòng)強(qiáng)度，就是一件十分必要的事。由于市場(chǎng)上的相關(guān)產(chǎn)品不完善，而城市清潔中也確實(shí)需求此類產(chǎn)品，可以預(yù)見其市場(chǎng)前景廣闊。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)書2.1設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及原理本作品是針對(duì)環(huán)衛(wèi)工人及保潔人員設(shè)計(jì)的一種高效，實(shí)用的垃圾清掃工具，使用者推動(dòng)小車就可以將地面上的垃圾收集到車中。具體功能模塊如下。動(dòng)力模塊：清掃車中部靠近重心位置有2個(gè)主輪，其中裝有鏈輪的右輪，作為動(dòng)力輸出帶動(dòng)滾筒。清掃模塊：車底裝有帶刷毛的滾筒，配合一段圓

5、弧形擋板將垃圾卷進(jìn)垃圾箱內(nèi)，在擋板與地面接觸的地方裝有硬毛刷，以保證清掃效果。升降模塊：清掃車的萬向輪裝在平行四邊形桿組上，以保證在調(diào)節(jié)萬向輪高度時(shí)萬向輪始終水平，通過調(diào)節(jié)萬向輪的高度使?jié)L筒和地面脫離接觸。離合模塊：采用齒式離合器，取較大的齒數(shù)，齒端面倒成尖角，這樣結(jié)合起來非常容易。壓縮模塊：采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)垃圾的壓縮。2.2設(shè)計(jì)要求1、運(yùn)行速度：人平均行走的速度=0.8m/s，主輪的直徑是d=0.2m，主輪的轉(zhuǎn)速為n=/(d)=1.27轉(zhuǎn)/s就是76.4轉(zhuǎn)每分鐘，滾筒在200轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)可以取得較好的效果，則需要傳動(dòng)比為i=76.4：200=1：2、車體尺寸：0.8×0.75&#

6、215;0.5米，整車的容積有90L，既可以滿足實(shí)際需要又使得整車比較緊湊。 3、處理垃圾：樹葉：厚度紙張：平均厚度0.2mm；包裝袋：厚度0.22mm；煙頭：直徑8mm,長(zhǎng)度30mm；水果皮：厚度120mm；一些小的雜物：體積約為1cm³；一般的路邊垃圾重量不會(huì)超過100g；2.3設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）根據(jù)任務(wù)要求,進(jìn)行掃地車的總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)。確定多功能模塊的接口。（2）根據(jù)相關(guān)參數(shù)和和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行各部分的設(shè)計(jì)，使得掃地車的清掃效果能達(dá)到要求，整體操作人性化。（3）進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作能力的設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)行工作部件的強(qiáng)度校核，確定傳動(dòng)部件以及各個(gè)零件的尺寸與材料。（4）

7、對(duì)清掃車整體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制裝配圖及關(guān)鍵零件的工作圖。（5）繪制清掃車的實(shí)體三維模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫動(dòng)作第三章 方案設(shè)計(jì)3.1清掃的方案設(shè)計(jì)我們采用滾筒來實(shí)現(xiàn)我們的功能主體，主要原因是滾筒的清掃效果好、效率高、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，安裝也十分方便，再配合鏈輪的動(dòng)力傳輸，所以運(yùn)行穩(wěn)定可靠。滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將垃圾卷入垃圾箱，如圖。在毛刷長(zhǎng)度的選擇上，應(yīng)為考慮到垃圾的相關(guān)參數(shù)，在參考一些的滾筒刷毛的長(zhǎng)度后，我們選擇刷毛的有效長(zhǎng)度為5cm，與地面干涉是2.5個(gè)cm這樣會(huì)有較大的壓力，產(chǎn)生較大的摩擦力確保能將垃圾掃起。在滾筒圓周上均分這10排刷毛，在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)這些刷毛將交替的進(jìn)行清掃保證清掃質(zhì)量。10排刷毛是分別安裝的，

8、刷毛基底為梯形長(zhǎng)條，裝在圓筒的梯形槽內(nèi)，保證不會(huì)在工作中出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，這樣的安裝也給刷毛的更換帶來很大的方便。3.2動(dòng)力的方案設(shè)計(jì)考慮到節(jié)能環(huán)保及簡(jiǎn)便性，選擇推動(dòng)車前進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪作為動(dòng)力源;考慮到傳輸?shù)目煽啃院桶惭b的方便性，我們使用鏈輪傳動(dòng)。由于清掃車后退時(shí)滾筒是不工作的，所以在車輪中心裝有棘輪，使它只能單向傳動(dòng)，這樣更加符合實(shí)際需求。向前推車，轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪通過鏈輪及鏈條帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)桶。車向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于棘輪的單向傳動(dòng)特性，車輪鏈輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，因而滾筒不轉(zhuǎn)動(dòng)。3.3壓縮的方案設(shè)計(jì)由于垃圾車的容量是有限的，考慮到有些情況下垃圾較多，而垃圾又是很松散的，這就需要壓縮，使掃地車可以連續(xù)清掃更大的范圍。并且

9、該裝置能防止垃圾在入口處堆積。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)壓縮功能。將壓垃圾的擋板與連桿相連。這樣可以使壓縮時(shí)擋板按下面的軌跡運(yùn)動(dòng)，將下部的垃圾推走。當(dāng)需要壓縮時(shí)就只需將手柄轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，垃圾壓縮的過程就實(shí)現(xiàn)了。3.4升降的方案設(shè)計(jì)當(dāng)掃地車不清掃而又需要將掃地車移動(dòng)時(shí)，就要求使?jié)L筒與地面脫離。很自然的，我們首先想到是讓滾筒相對(duì)于車體向上運(yùn)動(dòng)，但這樣會(huì)大大增加鏈傳動(dòng)及滾筒自身機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，且整體的穩(wěn)定性也將大打折扣。使?jié)L筒升高還可選擇變化輪子的位置，由于滾筒和萬向輪相距較近，而且移動(dòng)主輪會(huì)使動(dòng)力的穩(wěn)定性降低，所以我們選擇萬向輪的升降來調(diào)節(jié)滾筒的高度。抬升方法可以選擇萬向輪與有一個(gè)有固定軸的桿相

10、連，轉(zhuǎn)動(dòng)桿就可以將萬向輪抬高，但是這樣的話不能保證萬向輪總是水平的，在轉(zhuǎn)過一定角度后，萬向輪與水平線成一個(gè)角度，影響其工作。于是我們采用平行四邊形四桿機(jī)構(gòu)，在調(diào)整萬向輪高度的過程中可保持其水平。3.5離合的方案設(shè)計(jì) 在掃地車不清掃時(shí)，為了讓使用者能夠輕松推動(dòng)它，除了讓滾筒離地外，還應(yīng)該讓其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，于是考慮到用離合裝置。(1)牙嵌式離合器牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，承載力較大，從功能上講基本上可以滿足使用要求。離合器的活動(dòng)端與固定端自然對(duì)正的幾率非常小，操縱時(shí)需要反復(fù)調(diào)整，很不方便。而且牙嵌式離合器工作行程長(zhǎng)，使得鏈輪與軸承的距離較遠(yuǎn)，所以會(huì)產(chǎn)生較大的彎矩。(2)電磁離合器由于考慮到實(shí)用性

11、，用電磁式還要求有電源，蓄電池需要經(jīng)常充電很不方便，電磁離合器安裝精度要求很高，尤其是活動(dòng)端和固定端同軸度要求非常高，對(duì)加工和裝配都提出了很高的要求。(3)齒式離合器齒式離合器與牙簽式離合器比較相似，不同的是齒式離合器的齒數(shù)可以根據(jù)情況自己設(shè)計(jì)，可以取較多齒數(shù)。齒式離合器承載能力很大，根據(jù)我們的使用要求，可以取較小的模數(shù)和較多的齒數(shù)，齒端面倒成尖角，這樣以來結(jié)合起來非常容易，操縱時(shí)不需要太多的調(diào)整。綜合分析比較，我們最終選擇了齒式離合器，其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，操縱方便，安全可靠。因?yàn)槲覀兛刂齐x合的距離較遠(yuǎn)，就需要用鋼絲繩來控制，而鋼絲繩只能夠提供拉力，所以我們用一根彈簧提供離合器的回復(fù)力

12、。如圖，滾筒需要工作時(shí)，離合器受彈簧壓力而嚙合，車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳給鏈輪，繼而使?jié)L筒轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒不需要工作時(shí)，掰動(dòng)手柄，則鋼絲繩使離合器分離，只需將手柄卡在此位置，則車運(yùn)動(dòng)時(shí)能保持滾筒不轉(zhuǎn)動(dòng)。下圖是抬升和離合綜合示意圖：如圖掰動(dòng)手柄，萬向輪相對(duì)車體向下運(yùn)動(dòng)，即車體被抬升，滾筒離地。同時(shí)鋼絲繩使離合器分離，滾筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3.6操作的方案設(shè)計(jì)3.6.1清掃小車的主要功能就是清掃垃圾，如圖，小車在工作時(shí)將控制手柄置入工作檔，此時(shí)滾筒與地面接觸，人推小車前進(jìn)主輪帶動(dòng)滾筒做快速旋轉(zhuǎn)將垃圾掃入車內(nèi)，達(dá)到清掃的目的?？紤]到一些特殊的情況，有些地方難以完全清掃干凈，我們?cè)谲嚨暮竺嬖O(shè)置有一工具箱，可以處理一些特殊的情況

13、。這樣使小車的適應(yīng)性也更廣，方便操作者。3.6.2移動(dòng)當(dāng)小車需要移動(dòng)時(shí)，這時(shí)不需要清掃，需要將滾筒離地并且使它停止旋轉(zhuǎn)，這樣使小車能夠輕松的移動(dòng)，如圖所示，當(dāng)操作者將控制手柄置離合檔時(shí)，離合器離合時(shí)滾筒不再旋轉(zhuǎn),而且萬向輪也立起使?jié)L筒離地，這樣操作者就能十分輕松的移動(dòng)小車了。第四章 各部分參數(shù)設(shè)計(jì)4.1整車尺寸整車的尺寸我們參照了相關(guān)的垃圾小車，并且考慮到清掃的實(shí)際需要，車體我們?cè)O(shè)置為，長(zhǎng)×寬×高：0.8×0.75×0.5米，這樣整車的容積有90L既可以滿足實(shí)際需要又使得整車比較緊湊。車前部設(shè)計(jì)成有傾角，方便垃圾的傾倒，而且還使小車更加美觀。因車的重心在

14、車的中部，我們將主輪放在此位置，使的車主要的重力落在主輪上，一方面可以增加車輪的摩擦力，防止車輪打滑。另一方面可以使萬向輪上的受力很小，這樣萬向輪的升降就容易得多。萬向輪升降使得滾筒離地有5cm，保證車行走的一般的路面上不會(huì)碰到地面。4.2動(dòng)力部分的參數(shù)人平均行走的速度是=0.8m/s主輪的直徑是d=0.2m這樣主輪的轉(zhuǎn)速為n=/(d)=1.27轉(zhuǎn)/s就是76.4轉(zhuǎn)每分鐘滾筒在200轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)可以取得較好的效果則需要傳動(dòng)比為i=76.4：200=1：2.64.3主要部件(主軸)強(qiáng)度校核:因?yàn)檐囕喓洼S承距離很小,實(shí)際受力情況可以簡(jiǎn)化成受力圖如下:彎矩最大值M,和扭矩最大值T都出現(xiàn)在鏈輪所在截面,

15、此截面為危險(xiǎn)截面,取此截面直徑d=20mm.鏈輪半徑R=100mm,所收拉力F2不大于100N,現(xiàn)取F2=100,據(jù)此有M<100x0.3=30Nm,T=F2xR=10Nm得=39.528Mpa,小于45號(hào)鋼的許用應(yīng)力=60Mpa.第五章 創(chuàng)新點(diǎn)及其應(yīng)用前景 通過我們的調(diào)查，國(guó)內(nèi)還沒有廠家生產(chǎn)同類產(chǎn)品，而與國(guó)外的類似的產(chǎn)品的比較，我們的作品有如下獨(dú)特之處：(1) 掃地車的獨(dú)特滾筒設(shè)計(jì)能夠快速、高效得將地面上的垃圾掃起。(2) 利用車輪帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)清掃功能，從而擺脫了電池，發(fā)動(dòng)機(jī)等裝備的限制，能更好的適應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。(3) 利用平行四邊形四桿機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)萬向輪的位置，從而達(dá)到滾筒離地

16、的目的，簡(jiǎn)單、實(shí)用、巧妙。(4) 一個(gè)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)滾筒離地及停轉(zhuǎn)的目的，從而輕松實(shí)現(xiàn)掃地車正常清掃和小阻尼運(yùn)動(dòng)兩種狀態(tài)的切換。(5) 曲柄搖桿四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的壓縮功能能夠很好的解決垃圾的壓縮問題，讓垃圾車能夠更有效的利用有限的容積。目前我國(guó)環(huán)衛(wèi)、保潔人員普遍沒有什么高效的工具來進(jìn)行環(huán)衛(wèi)工作，這很大程度上與我國(guó)對(duì)環(huán)衛(wèi)的投入不足和相關(guān)設(shè)備的價(jià)格太高有關(guān)。但隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平上升，環(huán)衛(wèi)市容問題會(huì)是大眾關(guān)心的，而我們的作品就是為提高環(huán)衛(wèi)工人的工作效率和改善他們的工作環(huán)境，這也有助于提高我國(guó)城市的形象。除此之外，我們的作品還適用于廣場(chǎng)、游樂場(chǎng)和展會(huì)等場(chǎng)所。相比于外國(guó)進(jìn)口的設(shè)備，一般的除塵機(jī)都要好幾千元，掃地車更是達(dá)到幾萬元的價(jià)格，而我們的掃地車批量生產(chǎn)時(shí)價(jià)格可降低到300元左右，這是政府及相關(guān)部門、