新型电动道路清洁车Word格式文档下载.docx

1、s economic growth has been growing steadily, and the countrys comprehensive strength has become stronger and stronger. But with the construction of roads and the increase of modern buildings, how to keep them clean has become a big problem. In order to solve this problem, various cleaning tools have

2、 been designed to improve the cleaning efficiency of cities, among which the role of electric cleaning vehicles can effectively improve the cleaning efficiency of cities.This paper mainly describes the design of a wide range of areas, streets, scenic spots and shopping malls, large flow of people, h

3、eavy cleaning task of electric cleaning car. Its work mode and the traditional clean car, sweep by suction device will waste suction inside the bin, then transport to the garbage concentration for processing, but this is a electric cleaning vehicle because the use of motor driven model compared with

4、 the traditional pattern of diesel cleaning cars has the energy conservation and environmental protection, wont produce waste gas pollution and noise pollution, etc.Clean the design of the electric car a collection of road surface cleaning, garbage collection and transportation of centralized proces

5、sing in the integration of new and efficient environmental protection cleaning tools, this paper will use solid works software to design the overall structure, and motion simulation, can verify this design is feasible, and then compared with the existing product market advantages and disadvantages,

6、so that after future improvements to our products.Keywords: electric cleaning vehicle; Clean environment, energy saving and environmental protection; The structure design1. 绪论 随着中国的综合实力不断提高，国家的道路建设、城市建设、农村建设和环境建设也在不断发展，可新的问题也随之而来，道路公路、城市和农村、景区广场等设施的现代化管理的难度也就越来越大，这时就需要更多的高效的设备去辅助人们进行管理。其中清洁车的作用就突显出来

7、了，为人们减轻了不少保洁工作的负担。以往要保持环境的整洁需要人工清扫，这样就需要耗费大量的人力物力，而且在人工清扫的时候很容易就造成尘土飞扬，严重影响到环卫工人的身体健康，并且造成了环境的二次污染，环卫工人在道路清扫时也十分危险，因为道路上的车辆来来往往的，存在很大的安全隐患；而道路清洁车的出现就很好的避免了这个问题，道路清洁车是环卫设备之一，是集合了路面清扫、垃圾集中及运输垃圾等一体的新型高效清洁工具。道路清洁车的用途广泛，可应用于城市道路、乡间小道、景区公园和住宅小区中，它能够降低环境保洁所需的人力投入，进而缓解了环卫工人不足的压力；同时能够保障环卫的人身安全，降低交通事故的发生，所以近年

8、来越来越多环卫公司选择使用道路清洁车进行道路清洁，即提高了公司的形象，又提高了清洁的质量与效率。但目前我国大部分的道路清洁车都是以燃油发动机为主的驱动方式，这种驱动方式具有高能耗、高噪音和高污染等缺点，这样就不符合绿色环保的要求了；而且现在大部分的清洁车主要用于城市道路和干线公路等交通便利，路况宽广和人流较少等特点的路面。所以我们要设计出一款节能高效、降低污染和噪声、适用于路况窄小和人流大的新型清洁车。1.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求1.1.1本设计的目的、意义目前道路清洁车的市场潜力十分巨大，国内使用道路清洁车进行路面清洁已成为一种趋势，因为使用道路清洁车进行清洁的效率高，投入的人

9、力劳动少，这样能够缓解人手不足的问题，又方便管理。如今市面上也有很多道路清洁车在使用，但这些清洁车是使用在城市道路和干线公路，具有体型较大、噪声大、污染高和价格高等特点，不适合用于道路狭窄、人流量多和需要安静的地方，也不符合国家所开展的绿色环保政策，并且在操作时需要使用者具有相关的技能证书。那么本次设计就是针对上述清洁车的缺点，开发一款新型的道路清洁车，完善我国的环卫设备。1.1.2本设计应达到的技术要求首先我们明确本次设计是需要一款体型小巧、操作简单、安全环保和价格较低的新型道路清洁车,以此适用于乡间小道、景区公园和住宅小区等道路窄小、人流量大的地方。以下就是应达到的技术要求：体型小巧：这一

10、要求就需要把车辆整体体积要小，那么我们就应该设计车辆的长度不超过2米，宽度不超过1.5米，高度也不能超过1.5米，同时要保证清洁车所具有的清扫、吸尘和运输垃圾等功能，也使清洁车能够行走在大部分的道路窄小的行走道路上。操作简单：为了能让使用者能够简单上手，那么车辆的基础操作就不能有太大改变，就不需要使用者重新适应新的操作方法，功能键的设置也不能太多，而且设置的功能键应该能让使用者一看就明白此按键的作用，而且使用起来也不复杂。安全环保：因为我们要将道路清洁车应用到人流量大的地方，所以我们既要保护使用者使用时的安全，也要保障清洁车在工作范围内路人的安全。那么我们在保障道路清洁车能够正常有效使用的同时

11、不能将道路清洁车的正常工作速度设计得太快，也要限制道路清洁车的最高时速，加上本身清洁车的体型小巧，这样即使在使用道路清洁车时发生了碰撞，也能降低对使用者或者路人的伤害。而在环保方面我们将使用电机驱动代替燃油驱动，我们采用免维护铅酸电池或者是锂电池作为汽车的动力源，都不会产生尾气排放，避免了尾气污染，而且电机在使用所产生的噪音也会比燃油驱动的道路清洁车要低，也避免了噪声污染的问题；电力是一种清洁能源，能够通过太阳能、水能和风能等可再生能源转化获得，大量使用电动道路清洁车去替代燃油道路清洁车可以缓解国际上石油的消耗，从而减少大量的二氧化碳的排放，缓解了温室效应，所以我们选择电机驱动的方案符合我们的

12、要求。价格低：电动道路清洁车购买价格相比燃油道路清洁车价格相比，一般情况下。燃油类型的比电动类型的价格普遍高一点，燃油类型的发动机价格会昂贵一点；而日常费用方面，电动清洁车主要消耗电量，只需充电即可，一辆车每天用电量为6度，工业用电一度电量价格为1元左右，所以电动道路清洁车每天的消耗费用在6元左右，而同样容量的燃油道路车每天同样的作业，耗油量在6升左右，汽油加个油在6.25元一升，燃油道路清洁车每天的消耗费用在37.5元；在平常维护方面，电动道路清洁车结构简单，维修保养方便，而燃油道路清洁车结构复杂，部件非常多，修理保养方面很麻烦，同时电动道路清洁车跟燃油道路清洁车易损件主要就是清扫刷，清扫刷

13、的更换频率跟价格都是一样的，这方面的价格都是差不多的。这样一来，电动道路清洁车的使用成本将会远远低于燃油道路清洁车，企业就不需要担心使用电动清洁车会增加成本了。1.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题1.2.1国外发展概述及存在问题在工业相对发达的国家，在19世纪末，就有人着手研究道路清洁车，到20世纪20年代，在市场上已经出现有大型中型的清洁车销售。近年来，随着科学技术水品的提高，国外生产厂家对产品性能不断改进、研究，采用各种先进技术和优良的配套元件，制造出多种总体布局合理、具有优良险能的各类清洁车。从1894年英国发明第一台马拉清洁车算起，清洁车的发展历史已超过百年。日本、美国、德国、英

14、国等国家从20世纪30年代开始就形成了道路清洁车量产化。目前国外先进的清洁车，其性能都在不断地提高，甚至出现了机、电、液一体化的智能水平。以美国某公司生产的道路清洁车为例，其功能动作设计包括了清洁工作中遇到的各种问题，垃圾箱液压倾倒、盘刷的伸缩、旋转、提升、避障、记忆、警示、自我保护及检测等。利用计算机、液压、传感检测、信息处理、自动控制和接口等技术达到机、电、液一体化智能控制的目的。道路清洁车上使用了温度、物位、倾角、转速、货重、液位、避障、压力、电量等多种传感器。由传感器采集道路清洁车控制所需的各种信息。这些信息被送到中央控制计算机，进行运算、存储、变换、加工等处理，控制系统发出各种命令，

15、执行机构按照要求实现功能。1.2.2国内发展概述及存在问题一种先进的技术装备的研制，必然经历一个逐步完善的过程。为了拥有先进的技术装备，满足国内市场的需求，国内不少城市从20世纪60年代就着手组织科技力量研制清扫车。虽然到目前，我国研制生产道路清洁车已有50多年的历史。但相对于国外发达国家，我国道路清洁车从技术水平、操作性能、清扫效果等方面都存在一定的差距。目前我国生产道路清洁车的企业有30余家。从产销量和技术实力上看，中联重科中标事业部（原长沙中标实业有限公司）、烟台海德专用汽车有限公司和福建龙马环卫装备股份有限公司等厂家处于行业的领先地位。国内清洁车的技术主要来源于三方面。一是借鉴国外同类

16、产品的先进技术，并结合我国现有的技术能力以及我国国情，自行开发的产品。二是直接引进国外技术的产品。三是从国家科研院所转让技术，再在生产中进行改进的产品。总体而言，我国目前并没有专门的道路清洁车技术研发中心，没有专门的自主研发知识产权。再研发上投入的资金也相对比较少，因此使得我国道路清洁车产品在整体技术水平比较低。特别是在控制系统、清扫效率和专业化清扫等方面与国外产品有相当大的差距。国内企业已经认识到，随着外资企业的不断进入国内市场，竞争将越来越激烈，产品的技术水平将成为重中之重。国内大多数企业都在积极引进国内外先进技术与外国公司进行合作，以提高自己的技术含量较高的产品。在借鉴国外先进技术的基础

17、上，开发新型路面清扫车以期形成产品多功能化、系列化，并进一步提高产品的清扫效率。同时，我国中小型道路清洁车主要存在的问题在舒适性差、噪声大、空车质量大、外形不够美观等缺点。因此，要彻底摆脱我国吸扫结合式道路清扫车的落后状况，必须从现在开始，就对其投入大量人力、物力，研发、设计、改进、创新。1.3本设计应解决的主要问题本设计是新型电动道路清洁车的整体结构设计，那么就改善我国中小型道路清洁车舒适性差、噪声大、空车质量大、外形不够美观等不足。1）设计新型电动清洁车整体结构及外观。2）合理安排各部分零件的组装位置。3）设计时应尽量整车重量减轻，并保证符合使用强度。4）设计要以人为本，让使用者使用时感到

18、舒适。5）保证车辆整体运行安全和流畅。2. 道路清洁车整体设计采用solid works软件对新型电动道路清洁车的结构进行设计，通过对零部件的设计，再通过装配，最后形成新型电动道路清洁车的完整结构，通过导出装配图和主要零部件工程图，最终完成结构的设计。然后使用solidworks软件对设计出的新型电动清洁车3D模型进行运动仿真，验证新型电动清洁车能否运行；同时进行有限元分析，检测新型电动清洁道路车的载重能力与车辆设计的结构是否合理。2.1设计原理现今市面上的清洁车的工作原理可分为两种，分别为真空式工作原理和滚刷式工作原理，其区别如下：1、真空式道路清洁车工作原理:车辆的前端装置了两个旋转刷子，

19、当车辆向前行走时、前述的刷子便会将地上的垃圾和沙土透过旋动而带到车辆的中间，随而利用车辆的真空吸头将垃圾和沙土抽吸进车辆上的垃圾收集箱中。2、滚刷式道路清洁车工作原理:在车辆底部装置了一个滚柱式的扫刷子。当车辆向前行进时、前述的滚扫刷子便会将地面上的垃圾和沙土直接地，滚送到车辆上的废物收集箱中。除了前述的滚扫刷子（主干扫刷）外、该类的清洁车、大部份供货都会多配置一个或两个小型旋转扫刷子（通称傍扫刷子），以便工作时、将垟角或路边的垃圾和沙土透过旋动而带到主干扫刷子的工作行程中。随而，让主干扫刷子同时将该些垃圾与尘土扫进垃圾收集箱中。为了符合本设计的体型小巧，节能环保等要求，本次设计的新型电动清洁

20、车将采用真空式原理进行设计，如图2.1。因为真空式相较于滚刷式来说需要的体积更小，需要的动力系统更少，更适合我这种轻便型使用。图2.1真空式原理图2.2方案选择一辆清洁车一般由七大系统组成，分别为底盘系统、副发动机系统、液压系统、气路系统、副车架系统、车箱结构总成和刷盘总成。（参考图2.2）由于本次设计的新型电动清洁车的其中要求之一是体型小巧，那么如果将七大系统都设计进清洁车内就会导致清洁车体型变大，或者为了迁就体型而导致系统的功能不足而导致系统变成可有可无，那么就应该精简车内系统，去除不必要的系统或者将两个系统合并以便节省空间。为了保证这款新型电动清洁车的功能能够与市面上的清洁车的功能无异，

21、将车内的液压系统和副车架系统移除，同时将车内的机械结构设计的精巧一下，以此替代液压系统和副车架系统的功能，也能够节省车辆的制作成本。图2.2 清洁车总体结构示意图2.2.1分析问题（1）底盘系统底盘系统是接受发动机的动力，使汽车运动并按照驾驶员的操纵正常行驶的部件。它是汽车的基体，发动机、车身、电器设备都直接或间接地安装在底盘上。底盘系统主要由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统四部分组成，而本设计由底盘和车架两部分为基础实现底盘系统正常运行。图2.3底盘示意图图2.3为本次设计的底盘效果图，其中支柱1-6和左、右发动机支座用于支撑和连接副车架系统，支柱1和2同时负责与刷盘系统连接，发动机支

22、座用于与动力系统连接，转向轴底座和左右车桥底座用于连接转向系统，传动系统和制动系统将由电路控制箱里的电路控制系统进行控制与连接。 图2.4车架效果图图2.4是本次设计的车架效果图，车架左右两端是防护盖板，也是清洁车的车轮挡水板，用于保护车轮和防止清洁车路过水面时产生水花飞溅，影响使用体验；中间部分是车架主体，是这个部件的承载部位，需承载箱体和使用者的重量，同时也用于分隔电路系统；下端为连接板，用于连接和固定底盘。（2）副发动机系统副发动机系统是给新型电动清洁车各个工作装置提供动力源，其中包括清洁车的行驶动力，气路系统的吸尘动力，以及刷盘系统的扫刷动力。本次设计将三个动力系统都设计单独电机进行工

23、作，然后通过电路系统进行控制，这样设计的好处就是使用电机作为驱动方式能够通过电路控制实现差速补偿，这样可以无需设计差速器，从而减少制作成本，而且在某个动力系统损坏时不会影响到另一个动力系统的使用，在修理替换的时候也无需检查其他部分，减轻售后服务的压力。（3）箱体总成箱体总成由箱体、电机箱、电机、扇叶、电机箱盖、杂物箱盖和箱体后门组成，其中主体包含了垃圾集中箱、座椅和杂物箱。箱体总成的主要作用是将清扫的垃圾吸收进箱内，然后运输到一起集中处理，为了提高清洁效率，减少道路清洁车的运输次数，箱体可容纳体积要尽量大，也要为实现气路系统的正常运行提供足够的空间，同时也不能违反体型小巧的设计要求。图2.5为

24、箱体总成零件分布图，从图中可以了解到箱体总成各部分零件的组装位置。 图2.5箱体总成零件分布图（4） 刷盘总成刷盘总成一般由液压马达、螺纹连杆，弹簧连杆等机构动作下旋转清扫、避让障碍等，而本设计为了节省空间和成本，需要减去液压系统，所以本次设计的刷盘总成由刷盘、托盘和电机组成，其中电机提供动力源，刷盘负责实现道路清洁车的清扫功能，托盘是将电机和刷盘固定在一起，并且通过尾部的把手连接到底盘，固定在车头位置，然后通过电路系统控制电机转动，从而带动扫刷旋转，将沿路的垃圾扫到道路清洁车的底部，最后通过气路系统吸入垃圾集中箱内。图2.6为刷盘总成的零件位置示意图，从此图可以看到刷盘总成各部分零件的组装位

25、置。图2.6刷盘总成零件位置示意图（5）气路系统道路清扫车气路系统由吸扫电机、扇叶、吸嘴、吸管、垃圾集中箱、过滤装置等组成；为了节省空间，本次设计将在箱体总成中进行改进，在箱体底部设计一个洞口，连接吸管和吸嘴，形成气路系统，如图2.7。图2.7为气路系统的内部参考图，通过此图可以了解到，当垃圾通过刷盘集中到吸嘴前时，吸扫电机通过带动扇叶旋转，因此在产生风压，使吸嘴内应压强差而产生吸力，将垃圾吸进箱内。箱内应设置过滤网，用以阻隔垃圾，也防止在使用时由于垃圾进入到电机范围影响电机正常工作，以防止因吸入垃圾过多导致阻碍电机运转，导致电机有所损坏，延长电机的使用寿命。图2.7气路系统内部参考图2.2.

26、2设计过程一辆道路清洁车的整体结构要实现三个功能：车辆行驶功能、垃圾收集功能和清扫垃圾功能。那么下面将从这三个方面开始进行设计，最后按设计要求使用SolidWorks软件制作效果图。（1）车辆行驶功能设计一款新型电动道路清洁车的行驶部分要从底盘开始设计，底盘是一辆道路清洁车的基础，底盘的作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。同时，一个好的底盘，可以保证驾驶者的生命安全。图2.8是底盘的三视图，本次设计的底盘总长为1700mm，总宽为1100mm，总高为z185mm，主板是一块长1700mm，宽为1100mm，高20mm

27、的钢板。由于本次设计的新型道路清洁车的转向系统采用前轮转向，所以将车头两侧做成扇形，半径为150mm，在距离车头310mm的两侧位置开始设置车桥底座，为安装车桥作准备，车桥底座约为长150mm，宽150mm，并在其两侧预留约150mm的空位，方便车轮转动。新型电动道路清洁车采用后驱后置的驱动方式，那么在底盘后部就应该设置固定动力源的支座，该支座设置在距离尾部120mm，距侧翼30mm；它的整体形状为长200mm，宽90mm，高165mm，在侧面预设一个直径152mm的圆柱空间，用以固定行驶电机，同时用于固定和支撑车架。底盘还需要承载电路系统，那么在距离尾部350mm的位置，在主板中间设置一个长

28、为860mm，宽为550mm，高为155mm，厚度为10mm的电路集中箱，在电路集中箱的前后两面打出两个直径为100mm的孔，用于方便电路集中箱内线路连接车内各个部位。然后在电路集中箱两侧各设置一个支柱，前面也设置两个支柱，最后车头设置两个支柱，支柱位置如图2.8底盘三视图；支柱大小为长90mm，宽90mm，高165mm，用于支撑车架和固定车架的位置，最后实物效果如图2.3。图2.8底盘三视图接着就要实现道路清洁车行驶功能，那么就要在底盘的基础上设置动力系统和转向系统。动力系统采用电机驱动，方式是后驱后置，加上之前底盘的预设位置，那么行驶电机的最大直径为152mm，为了方便安装，本次采用的电机

29、的最大直径设定为150mm，总体长度为450mm，其中主体长为350mm，转子直径为80mm；在距电机尾部50mm的位置设置支座，用以固定行驶电机在底盘上，设计效果如图2的行驶电机，最后将行驶电机安装好直径为400mm，宽度为120mm的车轮，道路清洁车的动力系统设计完成。转向系统由车桥、车轮（与动力系统的车轮大小相同）、方向盘、方向转向轴、车桥连接杆和方向盘连接轴组成，如图2.9转向系统总成图。由图2.9可知， 转向系统将以机械结构去替代传统的液压转向系统，这样就能起到节省空间，节省成本等效果。其机械原理采用的是平行四边形的平面连杆机构，以方向转向轴和两个车桥中心轴为固定点，以方向连接轴连接车桥连接轴和方向转向轴，形成车桥方向转向轴车桥的平行四边形的平面连杆机构；当方向盘转动会带动方向盘连接轴和方向转向轴转动，然后方向连接轴的两翼拉到两侧的方向连接轴从而带动的车桥转动，因此实现车轮转动，车辆转向，完成道路清洁车的转向系统。最后将动力系统和转向系统安装至底盘，组装效果如图2.10。图2.9转向系统总成图图2.10车辆行驶功能初步组装图然后发现本设计还有缺陷，就是在此底盘无法承载重物，上文提及的车架就是解决这个缺陷。车架总体长度为1700mm。宽度为1340mm，高度为305mm；其中主体与底盘主体结构相同，也是一块长为1700mm，宽为11