终稿小型清扫机清扫装置的设计与实现项目可行性研究报告Word文档格式.docx

1、烟头、纸屑、果皮、树叶、纸质饮料杯等杂物。1.1 国内外研究现状1.1.1 国外研究现状路面养护机械化程度的高低，是一个国家工业化程度和综合实力强弱的重要标志之一。世界发达国家，如日本，美国，环卫保洁工作做的非常好，都是纯机械化的。德国生产的凯驰KSM750型扫地机分为汽油驱动型和电瓶驱动型。汽油驱动型适合院落、停车场等户外清扫作业；电瓶驱动型因其噪音低，污染小，适合室内清扫作业。尘箱容积为40升，配合手柄和车轮，可以轻松被拉出，倾倒垃圾简单易行。电瓶驱动型的优点，（1）移动方便：向下轻压手柄，可以轻松移动设备，配有坚固外壳及防护杠，防止非专业人员操作时对设备造成的损害。无级变速驱动根据清扫环

2、境的不同，调整行进速度，即可获得最佳的清扫效果，省时省力。（2）噪音低本机的外壳拥有吸收噪音的功效，精确地时间记录表，刷毛采用V字型排列方式，大垃圾挡板使得本机具有非凡的清扫效果，对于像加油站之类的环保要求极高的场所，您也可以放心使用。1.1.2 国内研究现状我国从上个世纪六十年代以来开始研制生产路面清扫车，至今已有将近五十年的历史了。但与发达国家相比，我国的路面清扫车不管是从清扫效果、技术水平还是从销售规模上都还相差甚远。目前我国生产路面清扫车的企业大概有30多家，其中中联重科中标事业部、天津扫地王专用汽车有限公司和北京爱清清扫车制造有限公司等处于行业领先地位。1.2 研究的主要内容通过对清

3、扫装置性能的改进可以提高清扫机的工作的效率，减轻环卫工人的劳动强度，加速环卫死角的清理，提高保洁效率。该设计的主要任务是完成对小型清扫装置的设计，研究的主要内容是清扫机构和上料机构设计，清扫工作由卧式滚刷完成。技术路线图如图1所示：图1 技术路线图2 方案确定2.1 设计方案的选择该方案设计的是小型清扫机清扫装置。主要与自行车配套使用，运用于城市道路清扫保洁，它由车架、车轮、传动机构、垃圾收集转运机构、垃圾清扫滚筒组成，其中车轮的轮轴两端分别连有轴承。车架连在轴承上，垃圾收集装置由伸到地面且由轮轴带动的扫地滚刷，通过轮轴带动的内运输带，与内运输带联动的外运输带和垃圾收集箱构成。通过推动自行车，

4、将动力传至扫地滚刷和内运输带，从而达到清扫地面垃圾并将清扫的垃圾通过内、外运输带配合传到垃圾收件箱。2.2 清扫装置工作原理介绍清扫装置主要由滚刷清扫机构、上料机构、传动机构、垃圾收件箱等组成。利用转轴的转动作为驱动装置，从而促使清扫工作的顺利完成。如图2所示。图2 清扫装置原理结构图1.轴 2.主胶带 3.滚筒 4.带轮 5.张紧轮 6.车轮7.轴 8.轴 9.滚刷 10.垃圾收集箱采用卧式滚刷清扫机构，其主要功能是对路面垃圾起清扫和抛起的双重作用，使垃圾按抛物线轨迹运动。上料机构利用橡胶带的物理特性，靠带的弹性力运送垃圾。物料颗粒大，则带的夹持力增大。采用双带互夹料原理，便于喂料和提升，适

5、合各种形状和尺寸的垃圾。该机构由一条主胶带2和一条压紧胶带（带轮上的胶带）组成，主胶带2由传动滚筒3驱动，而压紧带没有独立的传动装置，它随主胶带2一起运行。主胶带2由下端进料段、弯曲段、垂直段和上端出料段等组成。在下端进料段，主胶带2和压紧胶带共同配合协作，将被滚刷9清扫并抛起的垃圾物诱导进入弯曲段。当垃圾物进入弯曲段时与压紧胶带汇合，被压紧胶带压紧并被覆盖，通过主胶带和压紧胶带的夹持力使垃圾物被包容在其中。当垃圾物被提升到上端出料段时，压紧胶带与主胶带分开，绕过改向滚筒3进入返行分支，而垃圾物到达卸料端，进入垃圾箱10。主胶带接着进入返行分支。为了确保两胶带有足够的张紧力，各自都设有张紧装置

6、。该上料机构对各种形状的垃圾物都适用，具有连续上料的功能，工作平稳可靠。即使在垃圾物中断给料的情况下也不会使夹持在垂直段的垃圾物从断面中撤落下来。3 传动机构设计带传动的优点是：适应于两轴中心距较大的传动；带具有良好的弹性，可以缓冲、吸振，尤其是V带没有接头，传动平稳，噪声小；当过载时，帯与带轮之间会自动打滑，可以防止其他零件因过载而损坏；结构简单，制造和维护方便，成本低。所以选用V带轮传动。3.1 V带传动的选型（1）计算设计功率Pd取自行车车重为25kg，主动轮转速为600r/min，从动轮的转速为300r/min，行进速度为1m/s，人推车时用的力为200N。功率P=FV=2001=20

7、0W,根据传动的功率P、载荷性质和工作情况等确定设计功率。取工况系数KA=1.25，故Pd=KAP=1.25200=250W。（2）选择带型根据Pd=250W， =600r/min,初选Z型。（3）选取带轮基准直径dd1和dd2 取dd1=100mm，由公式得dd2=dd1（1）=196mm取dd2=200mm。（4）验算带速=3.14 m/s带速合适。（5）确定中心距和带的基准长度Ld初选中心距=300mm，符合由式得带长 =1079.3mm对于Z型v带选取基准长度Ld=1120mm，计算实际中心距162.25mm1250mm所以320.6mm取320mm。（6）小带轮包角 小带轮包角合适。

8、（7）确定带的根数Z由dd1100mm， =600r/min查表得基本额定功率P1=600W，传动功率的增量=80W；因=，包角修正系数=0.95，因Ld=1120mm，带长修正系数KL=1.08，由式得取Z=1。3.2 V带轮的设计（1）V带轮的设计基本要求设计V带轮时带轮的结构应力求简单、易于制造，避免产生过大的铸造应力；带轮工作面应精细加工，以免带过快磨损。（2）V带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁，选择常用材料HT200。（3）V带轮的结构尺寸两带轮均采用实心式。带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带的截型确定轮槽尺寸；带轮的其他结构尺寸可参照经验公式得出。随即可绘

9、制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术要求等。带轮的基准直径为50mm，带轮宽为30mm，长度为45mm，其他尺寸见图3。3.3 传动轴的设计轴的设计是根据轴上零件的安装、定位、固定和轴的制造工艺性等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和结构尺寸，包括轴各段的长度和轴径的确定，以保证轴的工作能力和轴上工作可靠。3.3.1 初步确定轴的最小直径根据材料力学知识，由轴所受扭矩的大小，初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据公式：d= =103=41.2mm故取轴的最小直径dmin=50mm。图3 带轮的结构尺寸3.3.2 轴的结构设计首先，拟定轴上零件的装配方案。考虑轴上零件的固定

10、和定位，以及装配顺序，确定了轴的结构方案。传动轴的结构如图4所示。按工作要求，轴上所支撑的零件主要有滚动轴承，带轮。（1）轴端1与带轮相连，故 （2）轴段2轴承相连，故 （3）轴段3起连接作用，根据实际需要， （4）轴段4与轴承相连，故其 （5）轴段5与带轮相连， 图4 传动轴的结构 3.3.3 轴承的选择初步选择滚动轴承。考虑到存在轴向力，而选用能承受轴向力的单列圆锥滚子轴承。参照工作要求，确定选用30313型轴承。3.3.4 零件的周向定位轴的周向定位采用平键联结。按已确定的各轴径查手册可得平键的截面尺寸，键槽用键槽铣刀加工，键长应比轮毂略短，且符合键的标准长度系列。考虑到轴的直径，轴端1

11、处选取键的长度L为25mm，键宽b为9mm，键高h为7mm。轴端5处选取键的长度为L为30mm，键宽b为14mm，键高h为9mm。3.4 传动轴的强度校核（1）作出轴的简图，确定轴承的支点位置。（2）将外载荷分解到水平面和垂直面内。水平方向垂直方向轴的扭矩为T=95.5105=3820按计算结果作水平方向弯矩图和垂直方向的弯矩图以及扭矩图。（如图5）图5 扭矩和弯矩图已知轴的弯矩和扭矩,以及轴的截面分布图可知轴的危险截面（因弯矩和扭矩大而轴径可能不足的截面）为带轮连接段与轴承台阶的结合处。因此对该面进行弯扭合成强度校核,按第三强度理论校核有:通常有弯矩所产生的弯曲应力是对称循环应力,而由于扭矩

12、所产生的应力则常常不是对称循环变应力.为了考虑两者循环特性不同的影响,引入折合系数，则计算应力为式中的弯曲应力为对称循环变应力，而扭转切应力为对称循环变应力，取；因为零件为圆轴，所以弯曲应力为，扭转切应力为，将和代入公式则轴的弯扭合成强度条件为式中：轴的计算应力，单位为轴所受的弯矩，单位为轴所受的扭矩，单位为 轴的抗弯截面系数，单位为，计算公式由机械设计书有对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，其值按机械设计表15-1选用。轴的材料为45钢，调质处理，查得=60。可知ca，故安全。4 垃圾清扫滚筒设计垃圾清扫机构采用卧式滚刷清扫机构，它的主要功能是对路面垃圾起到清扫和抛起的双重作用，使垃圾按抛物线

13、轨迹运动。4.1 清扫滚筒的结构设计采用滚刷轴，即把滚刷镶嵌在轴上，使其随着轴一起转动，那么接下来就是对轴进行设计了。4.1.1 轴径的确定依据轴上的载荷不是很大的实际情况。轴段直径的确定，通常根据轴所受扭矩进行初步计算，通过扭转强度计算，初步确定轴的最小轴径dmin，取dmin=20mm。4.1.2 各轴段长度的确定零件安装在轴上，要有准确的定位。为保证结构紧凑，轴的各段长度可根据轴上个零件的宽度和按经验确定的各零件之间的距离来确定。对于不允许轴向滑动的零件，零件受力后不要改变其准确的位置，即定位要准确，固定要可靠。为了保证定位可靠，与轮毂配合的轴段长度一般应比轮毂长度短23mm。选择轴端长度为48mm。其左右两端均匀轴肩定位。滚刷轴的结果如图6所示。图6 滚刷轴结构图按工作要求，轴上所支撑的零件主要有滚刷筒、滚动轴承，带轮。（1）轴端1与轴承相连，故 （2）轴段2起连接作用，根据实际需要， （3）轴段3与滚刷筒相连，故 （4）轴段4与轴承相连，因为此处轴承承受两端链轮作用，其承受的强度较大，故其 （5）轴段5起连接作用，根据实际需要， （6）轴端6与带轮相连，故 4.1.3 轴承的选择