手扶式落叶清扫粉碎一体机三维设计设计.docx
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手扶式落叶清扫粉碎一体机三维设计设计
手扶式落叶清扫粉碎一体机——三维设计设计
分类号密级
UDC
毕业设计
手扶式落叶清扫粉碎一体机设计
——三维设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
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日期：
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手扶式落叶清扫粉碎一体机设计
——三维设计
摘要
据调查现在市场上的大多数城市的环卫工人还在使用最古老的方式去清扫落叶，并且处理落叶的方式还是焚烧，这使得不仅大气受到污染，是环境遭到严重破坏，而且造成了资源的严重浪费。
与我们国家的可持续发展严重不符，作为21世纪新青年，我们有义务去改变这一现状，所以我们小组便设想出这个想法，将落叶清扫与粉碎结合成为一体机，大大增加了环卫工人的工作效率和资源利用率，真正意义上的做到学以致用。
Pro/ENGINEER是3D产品设计的行业标准。
作为业界领先的生产效率工具，它促进用户采用最佳设计做法，同时确保遵守业界和公司的标准。
集成的参数化3DCAD/CAM/CAE解决方案可让您的设计速度比以前都要快，同时最大限度地增强创新力度并提高质量，最终创造出不同凡响的产品，此产品通过Proe三维造型的设计可以直观的看到整个产品的整体结构。
总之，该设计通过一系列的理论设计和实际测试，再加上一系列的图文，最终得到此毕业设计的完整论文。
关键词：
高效率；环保；可持续发展；省时省力；三维结构
Hand-type leaves clean smash one innovativedesign
- Thedesign of theoverallstructureofdesign
Abstract
Accordingtothesurveyonthemarketnow,mostfitnessdevicesdonothavetransformedthehumanphysicalfunction,inpeoplefitnessexercisewhilecausingenergywaste.Throughourdailyfitnesstrainingandteachingpracticeacombinationofmechanicalandelectronicandmechanicalprincipleoffitnessgeneratingunitconductedapreliminaryexploratorystudy.
Pro/ENGINEERistheindustrystandardfor3Dproductdesign.Asindustry-leadingproductivitytoolsthatpromoteuseradoptionofbestdesignpractices,andatthesametimeensuringcompliancewiththeindustrystandardsofthecompany.Integratedparametric3DCAD/CAM/CAEsolutionsallowyoutodesignspeedfasterthanbefore,atthesametimemaximizetheenhancedinnovationandimprovethequality,andultimatelycreateexceptionalproducts,theproductofthree-dimensionalmodelingbyProedesigntovisuallyseetheoverallstructureoftheentireproduct.
Inconclusion,thedesignthroughaseriesoftheoreticaldesignandpracticaltesting,coupledwithaseriesofgraphic,finallygetthegraduationdesignintegrityofthepaper.
Keywords:
Physicalfitness;Mechanicalenergy;Automaticcontrol;Rectificationvoltageregulator；Three-dimensionalmodeling
1绪论1
1.1课题背景1
1.2国内外发展现状1
1.3选题的设计思想设计方法及改进2
2Proe三维造型设计及尺寸设计3
2.1外形结构的尺寸设计3
2.1.1框架外形结构尺寸设计3
2.1.2吸尘口外形及集尘箱外形结构尺寸设计4
2.1.3软管外形结构尺寸设计5
2.1.4粉碎箱外形结构尺寸设计5
2.1.5清扫头外形及中轴外形结构尺寸设计6
2.1.6cad装配图外形结构6
2.2Proe三维造型设计7
2.2.1外形的设计7
2.2.2框架的设计7
2.2.3V形毛刷及吸口的设计和选择9
2.2.4刀片的设计9
2.2.5粉碎腔的设计10
2.2.6集尘箱的设计11
2.2.7控制箱的设计11
2.2.8手扶式落叶清扫粉碎一体机的安装12
3主要功能设计简述14
3.1总功能描述14
3.2实现总功能的方法构想14
3.3分功能描述14
3.4创新点归纳15
4主要机构设计简述16
4.1粉碎机构设计16
4.2电动机构设计16
4.2.1电机的分类及发展状况16
4.2.2三相异步电动机的结构及分析17
4.3传动机构设计17
4.4其他机构设计18
5结论19
参考文献20
致谢21
1绪论
1.1课题背景
随着现代工业的飞速发展，露天焚烧落叶严重影响大气环境质量。
1．落叶露天焚烧直接导致大气污染，影响大气环境质量。
在秋天，落叶漫天飞舞的季节，为了尽早完成落叶的处理，环卫工人将大量的落叶直接在大街上焚烧，导致空中总悬浮颗粒数量明显升高，焚烧产生的浓烟中含有大量的一氧化碳二氧化碳二氧化硫等有毒有害气体，对人体健康产生不良影响。
2．对交通安全构成威胁露天焚烧落叶带来的一个最突出的问题就是焚烧过程中产生的浓烟，直接影响公路的正常交通运输，对交通安全构成潜在威胁。
机场每逢落叶纷飞季节都深受落叶露天焚烧的危害，有时大马路能见度低于400m，严重影响人们的正常生活，一旦导致事故，将造成极为不良的社会影响。
3．形成新的火灾隐患近年来，落叶露天焚烧导致火灾事故频频发生。
据相关资料报道，河南省每年因燃烧叶落造成直接经济损失达10亿元。
在落叶清扫期间，由焚烧落叶引起的火灾占火灾起数的大部分。
据浙江宁波环保部门统计，秋季每个月因垃圾和落叶焚烧的投诉案例占全部投诉案例的10％～20％，落叶焚烧投诉案例明显上升，无论从环境角度还是从安全角度考虑，这一现象都存在潜在危害，应该引起政府和有关部门的高度重视。
另一方面，我国经济高速发展，人民生活水平逐步提高，在这个信息技术高速发展的当今社会，高效率生活已经成为了人们生活的主导。
同时，各种先进机械的开发应用，传统的落叶清扫方式已经完全跟不上当今的时代的脚步。
我们现在已经进入电气时代，跟换现有的落叶清扫方式，势在必行。
提高落叶清扫效率，全面实行可持续发展。
在新能源的探索日新月异，节能产品层出不穷的今天，落叶收集粉碎装置无疑是有规模开发条件和商业发展前景的发电方式之一.同时也是普通民众从点滴做起，贯彻实行可持续发展的典范。
1.2国内外发展现状
我国粉碎机的研制工作始于20世纪60年代，70年代中期开始研究伐区木片生产工艺设备，80年代国家设立攻关课题，进行了系统研究，取得了一定成果。
进入90年代，木片生产得到了快速发展，粉碎机机制造业也随之进一步发展。
目前已至少有30多家生产削片机的厂家，生产20多种型号的粉碎机机。
我国目前所用的粉碎机机主要有以下几种型号：
（1）BX117C盘式机;
（2）BX1107/4盘式机;（3）BX116盘式机;（4）BX1108/3盘式机;此外，还有极少量的BX1710B盘式机和BX1112盘式机等。
至于粉碎机，我国常州市林机厂及其它生产企业在90年代就曾研制过多种机型，功率一般为3-5kW，但都未推广，主要原因都是功率太小，无法满足使用要求。
国外生产始于60年代，近年来发展很快，不仅产量迅速增加，而且在一些国家，如日本、前苏联、美国等国已发展成为木材工业部门中的一个独立体系。
在瑞典、芬兰等国则成为木材加工企业中不可缺少的组成部分。
而且国粉碎机的性能也比国内要好一些，这主要表现在其产品型号齐全，功率强劲，外形美观，操作方便，噪声低，人性化设计等。
如美国的百莱玛设备公司的产品威猛系列粉碎机。
其中威猛BC600XL型就是一款高产量、大功率的切枝机，它具有独创的外观设计和驱动系统，具有同类产品中最大的进料口。
1.3选题的设计思想设计方法及改进
本课题要求设计的落叶清扫粉碎一体机主要用于粉碎树叶等园林绿化废料,粉碎出的碎料也是用于制造肥料等,对质量要求不高.故对机器的主要要求是体积小,结构简单,移动方便和便于操作.针对这些要求,设计飞刀为对称分布的长刀,以满足最大切削直径和力矩平衡的要求。
根据设计要求，进料口和出料口有了改进，刀盘保持一定的厚度加大其转动惯量，以防止切削过程中刀盘转速波动太大。
由发动机的功率要求确定落叶清扫粉碎一体机的生产能力，计算出合适的飞刀数量和切削功率以及切削力。
飞刀的伸出量能够调整，保证切削质量。
2Proe三维造型设计及尺寸设计
作为手扶式落叶清扫粉碎一体机设计应该把人作为产品和环境设计的出发点，使其性能、色彩等更好的适应和满足人类的生理和心理的需要，从而使人们在工作中更安全便捷、舒适的使用。
2.1外形结构的尺寸设计
因为设计是适用于街道的清扫使用，使清扫落叶更加快捷，环保，避免工作量巨大而浪费大量人力物力，有做到资源的可持续利用。
出于街道清扫使用的要求，我们整体从体积小巧、尽可能少占空间的角度出发。
2.1.1框架外形结构尺寸设计
作为底座首先要能够保证整个装置的平衡，使装置不能在使用时因为失衡而造成使用者的受伤或者其他危险。
装置的目的是提高工人效率和环保，因此，装置上会有一些力的传动装置和发电装置，为了使整体外形的简洁，将传动装置和能量转换的装置安装在底座上，这样既充分利用了底座的空间又使装置的整体外形显得条理。
同时考虑到使用中可能有小孩或者使用者平时不小心的情况，我们将底座突出的棱或者棱角都经过倒圆角处理，这样可以使使用者不用担心自己或别人受伤。
因此，将除框架四条棱之外各棱经过倒圆角处理的方型壳体作为框架，这样
技能够满足上面的各个要求又不会使框架看上去过于笨重。
在框架开几个长方形的窄槽，不仅减轻框架的重量还可以便于其他部位的安装。
合理安排各部位的安装，给人的视觉感受更加条理、舒服。
如图2.1.1。
图2.1.1框架
图2.1.2吸尘口
2.1.2吸尘口外形及集尘箱外形结构尺寸设计
根据树叶重量的大小确定吸力的大小和吸口流量的大小，然后根据框架整体的大小确定吸口的大小。
如图2.1.2
集尘箱的大小根据整体来确定，形状可以自由设计使其美观，集尘箱上设计有开口，材料使用透明的玻璃可以随时观看集尘箱的内部情况，而且要保证开合方便，这样可以方便集尘箱内的树叶碎片随时倒出，不至于影响落叶粉碎一体机的连续工作。
如图2.1.3
图2.1.3集尘箱
2.1.3软管外形结构尺寸设计
软管采用pvc塑料制作，强度和韧度都可以达到要求。
如图2.1.4
图2.1.4软管
2.1.4粉碎箱外形结构尺寸设计
根据整体的大小和粉碎叶片大小的选择确定粉碎腔的大小和形状，因为粉碎腔内有吸力通过，所以要保证粉碎腔与刀片之间的距离不能过大，过大可能使未被搅碎的树叶进入集尘箱达不到粉碎的效果。
如图2.1.5
图2.1.5粉碎腔
2.1.5清扫头外形及中轴外形结构尺寸设计
根据树叶重量的大小确定吸力的大小和吸口流量的大小，然后根据框架整体的大小确定清扫头的大小。
清扫头外形如图2.1.6中轴外形如图2.1.7
图2.1.6清扫头
图2.1.7中轴
2.1.6cad装配图外形结构
如图2.1.8
图2.1.8装配图
2.2Proe三维造型设计
2.2.1外形的设计
因为设计是适用于街道的清扫使用，使清扫落叶更加快捷，环保，避免工作量巨大而浪费大量人力物力，有做到资源的可持续利用。
出于街道清扫使用的要求，我们整体从体积小巧、尽可能少占空间的角度出发，选择如图2.2.1的整体造型：
图2.2.1整体
2.2.2框架的设计
作为底座首先要能够保证整个装置的平衡，使装置不能在使用时因为失衡而造成使用者的受伤或者其他危险。
装置的目的是提高工人效率和环保，因此，装置上会有一些力的传动装置和发电装置，为了使整体外形的简洁，将传动装置和能量转换的装置安装在底座上，这样既充分利用了底座的空间又使装置的整体外形显得条理。
同时考虑到使用中可能有小孩或者使用者平时不小心的情况，我们将底座突出的棱或者棱角都经过倒圆角处理，这样可以使使用者不用担心自己或别人受伤。
因此，将除框架四条棱之外各棱经过倒圆角处理的方型壳体作为框架，这样即能够满足上面的各个要求又不会使框架看上去过于笨重。
在框架开几个长方形的窄槽，不仅减轻框架的重量还可以便于其他部位的安装。
合理安排各部位的安装，给人的视觉感受更加条理、舒服。
如图2.2.2。
利用PROE软件，选择TOP面，进入草绘界面，画一个矩形，然后退出草绘界面，选择拉伸选项，输入要拉伸的数据，用鼠标点击确定，完成底面矩形的绘制。
选择矩形的一个面进入草绘界面，绘制几个合适矩形，退出草绘界面，进行去除拉伸，以减轻框架的重量。
然后选择FRONT面进入草绘界面，选择合适的角度画一个矩形，退出草绘界面，选择拉伸选项，选择对称拉伸输入要拉伸的数值，点击确定键完成矩形拉伸。
然后选择一个面进入草绘界面，绘制几个矩形，退出草绘，进行去除拉伸，完成侧面矩形的拉伸。
在侧面矩形上选择一个合适的面合适的角度进行一个草绘矩形和拉伸，完成框架的绘制。
图2.2.2框架
2.2.3V形毛刷及吸口的设计和选择
根据树叶重量的大小确定吸力的大小和吸口流量的大小，然后根据框架整体的大小确定吸口的大小和V形毛刷。
吸口如图2.1.3
打开PROE软件点击新建，选择零件和实体点击确定，进入绘制界面，选择TOP面进入草绘界面，画两个同心圆，点击确定退出草绘界面，进行拉伸。
点击插入选择扫描曲面，选择草绘轨迹点击RIGHT面，选择正向缺省进入草绘界面，绘制出吸口管道的轨迹，点击确定。
在菜单管理栏中选开放终端，点击完成进入草绘界面，绘制管道的外形，可以用拾取功能，拾取吸口处的小圆作为轨道的外形，然后点击确定退出草绘界面，在界面右上角点击确定完成管道的绘制。
绘制完成后，给零件上一个合适的颜色，完成吸口的最终绘制。
图2.2.3吸口
2.2.4刀片的设计
根据粉碎腔的大小选择粉碎树叶刀片的大小，并用键安装在轴上。
如图2.2.4
在PROE软件中点击新建，选择零件和实体点击确定进入绘制界面，选择TOP面进入草绘界面，画两个同心圆，点击完成退出草绘界面，选择拉伸选项进行拉伸。
以TOP面为参考做一个新的平面，然后在这个新的平面上进行草绘，用多段线绘画出刀片的形状，退出草绘界面对刀片进行拉伸，选择对称拉伸。
然后选择刀片进行阵列，阵列出另一个刀片，完成刀片的绘制，在圆同上绘制出键的形状便于键的安装。
对所绘制的零件上颜色完成零件的绘制。
图2.2.4刀片
2.2.5粉碎腔的设计
根据整体的大小和粉碎叶片大小的选择确定粉碎腔的大小和形状，因为粉碎腔内有吸力通过，所以要保证粉碎腔与刀片之间的距离不能过大，过大可能使未被搅碎的树叶进入集尘箱达不到粉碎的效果。
proe造型如图2.2.5
在PROE软件中点击新建，选择零件和实体点击确定进入绘制界面，选择TOP面进入草绘界面，画两个同心圆，点击完成退出草绘界面，选择拉伸选项进行拉伸。
选择同心圆的底面作为草绘面进入草绘界面，绘制出一个矩形，退出草绘界面，进行拉伸。
对圆的另一个底面，用同样的方法绘制出一个矩形，然后分别在这两个矩形侧面上绘制两个小圆，进行去除拉伸，便于吸口轨道和轴的安装。
对所绘制的零件进行上色，完成零件的绘制。
图2.2.5粉碎腔
2.2.6集尘箱的设计
集尘箱的大小根据整体来确定，形状可以自由设计使其美观，集尘箱上设计有开口，材料使用透明的玻璃可以随时观看集尘箱的内部情况，而且要保证开合方便，这样可以方便集尘箱内的树叶碎片随时倒出，不至于影响落叶粉碎一体机的连续工作。
如图2.2.6
在PROE软件中点击新建，选择零件和实体点击确定进入绘制界面，选择TOP面进入草绘界面，用直线绘制出集尘箱拉伸面的形状，退出草绘界面，进行对称拉伸。
然后选择抽壳指令，对集尘箱进行抽壳。
在一侧的面上进行草绘一个小圆，进行去除拉伸，以便于软管的安装。
在另一面拉伸一个小的矩形，在上面用多段线草绘一个提手，便于集尘箱的开合。
对集尘箱的棱角进行倒圆角的处理，进行上色，完成集尘箱的绘制。
图2.2.6集尘箱
2.2.7控制箱的设计
控制箱内设有控制电路所以要特别注意其安全的设计，尽可能的采用绝缘材料来加工。
控制箱如图2.2.6，整体外形如图2.2.7。
在PROE软件中点击新建，选择零件和实体点击确定进入绘制界面，选择插入选项中的扫描曲面进行绘制，选择草绘轨迹点击RIGHT面，选择正向缺省进入草绘界面，绘制出控制箱的轨迹，点击确定。
在菜单管理栏中选开放终端，点击完成进入草绘界面，绘制控制箱的外形，然后点击确定退出草绘界面，在界面右上角点击确定完成管道的绘制。
对绘制好的控制箱进行上色，完成零件的绘制。
图2.2.7控制箱
2.2.8手扶式落叶清扫粉碎一体机的安装
对各个零件进行安装，装配零件形成组建的工程其实是一个通过Proe指定零件间约束的过程。
通过指定零件间的约束，确定零件的装配位置关系来完成装配图。
在菜单栏中选择“文件”|“新建”命令，或者单击系统工具栏中的“新建”按键，系统将弹出“新建”对话框，在新建对话框的“类型”框中选中“组件”单选按钮，在“子类型”框中选中“设计”单选按钮，在“名称”文本框中输入装配间的名称，系统的默认名是“asm0001”如图2.2.8
图2.2.8
进入装配模式后，选择“插入”菜单中的“元件”选项，在装配模式中选择相应的约束类型，如“匹配”、“对齐”、“插入”、“相切”、“线上点”等，对各个零件进行装配，形成一个整体。
图2.2.7手扶式落叶清扫粉碎一体机
3主要功能设计简述
3.1总功能描述
对道路上的落叶进行清扫，并对落叶进行筛选处理，然后粉碎，最后压缩收集，机器具有升降功能，可以适应不同地面。
功能图如表3.1
电动
粉碎
成片
有落叶
的路面
总功能：
路面干净，粉碎成片
图表3.1总功能描述
3.2实现总功能的方法构想
通过查阅大量资料和对生活中所用的落叶收集工具，落叶处理工具的观察，设计的手扶式落叶清扫粉碎一体机。
由粉碎机将收集到的落叶粉碎并送至收集箱，粉碎机系统由电机提供动力。
此种落叶收集处理机在对落叶进行收集的同时能及时对收集的落叶进行粉碎处理，两侧的清扫刷可方便地清扫墙角及靠近障碍的地方。
并且由于两侧的清扫刷的存在，大大增加了清扫宽度，并且转弯半径并不大。
驱动方式为电力驱动。
由于所设计的落叶收集处理机以环保为出发点，故动力装置选择噪音低，对空气无污染的电力驱动。
配置大容量收集箱，可大大提高工作效率和收集，处理效果，进行长时间的工作。
电动机的类型和结构型式可以根据电源的种类，工作条件（温度，环境，空间尺寸）和载荷特点（性质，大小，启动性能和过载情况）来选择。
在移动设备中常使用的有直流电动机和步进电动机。
由于所设计的落叶收集处理机要求控制简单，运动平稳，因此选择交流电动机。
3.3分功能描述
落叶清扫系统是根据清扫车的清扫地面的原理而设计得来的，机器前端两侧分别安
装两个毛刷，将两侧落叶扫至中间，大大的加宽了清扫面积。
清扫头采用pvc材料制作，柔软耐用。
根据树叶重量的大小确定吸力的大小和吸口流量的大小，然后根据框架整体的大小确定清扫头和吸尘口的大小。
落叶粉碎系统主要功能是将清扫收集的落叶进行粉碎处理。
落叶粉碎由电机提供动力，粉碎机所用为十字刀架，对落叶进行粉碎。
根据整体的大小和粉碎叶片大小的选择确定粉碎腔的大小和形状，因为粉碎腔内有吸力通过，所以要保证粉碎腔与刀片之间的距离不能过大，过大可能使未被搅碎的树叶进入集尘箱达不到粉碎的效果。
集尘箱的大小根据整体来确定，形状可以自由设计使其美观，集尘箱上设计有开口，材料使用透明的玻璃可以随时观看集尘箱的内部情况，而且要保证开合方便，这样可以方便集尘箱内的树叶碎片随时倒出，不至于影响落叶粉碎一体机的连续工作。
3.4创新点归纳
1.落叶收集处理机同时具有收集落叶和处理落叶的功能，而目前市场投入使用的落
叶清扫机只具有收集落叶的功能。
2.设置了粉碎系统，将收集到的落叶直接粉碎。
3.叶块可以变废为宝，加工成优质的有机肥、饲料和燃料，甚至可以作
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