小型清掃機(jī)清掃裝置的設(shè)計(jì)【優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文】

河南科技大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 中文題目 :小型清掃機(jī)清掃裝置的設(shè)計(jì) 英文題目 :生姓名 系 別 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 2011 年 6 月 15 日 目 錄 1 前言 . 1 國內(nèi)外 研究現(xiàn)狀 . 1 外研究現(xiàn)狀 . 1 內(nèi)研究現(xiàn)狀 . 1 研究的主要內(nèi)容 . 2 2 方案確定 . 2 設(shè)計(jì)方案 的選擇 . 3 清掃裝置工作原理介紹 . 3 3 傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 4 V 帶傳動的選型 . 4 V 帶輪的設(shè)計(jì) . 6 動軸的設(shè)計(jì) . 6 步確定軸的最小直徑 . 6 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 7 承的選擇 . 8 件的周向定位 . 8 傳動軸的強(qiáng)度校核 . 8 4 垃圾清掃滾筒設(shè)計(jì) . 10 清掃滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 10 徑的確定 . 10 軸段長度的確定 . 10 承的選擇 . 11 件的周向定位 . 11 滾筒軸的強(qiáng)度校核 . 11 5 垃圾收集轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 14 主膠帶的傳動設(shè)計(jì) . 14 主膠帶輪的設(shè)計(jì) . 16 壓緊膠帶的傳動設(shè)計(jì) . 17 緊膠帶輪的設(shè)計(jì) . 18 6 結(jié)論 . 19 參考文獻(xiàn) . 20 致 謝 . 21 附錄 1 相關(guān)英文文獻(xiàn) . 22 附錄 2 英文文獻(xiàn)中文譯文 . 27 附圖 1 總裝配圖 . 34 附圖 2 軸 . 35 附圖 3 張緊輪 . 36 附圖 4 平帶輪 . 37 摘 要 清掃裝置是清掃機(jī)的核心部件， 清掃裝置性能的改進(jìn)可以提高清掃機(jī)的工作的效率， 減輕環(huán)衛(wèi)工人的勞動強(qiáng)度，加速環(huán)衛(wèi)死角的清理，提高保潔效率。 針對目前環(huán)衛(wèi)工作的情況設(shè)計(jì)了集清掃、收集轉(zhuǎn)運(yùn)為一體的清掃裝置，清掃裝置由 清掃機(jī)構(gòu)和上料機(jī)構(gòu)等組成。該 清掃裝置價格便宜，工作可靠，操作簡單，效果好，同時其造型簡單美觀，結(jié)構(gòu)合理，適用性強(qiáng)。此外， 該 清掃裝置在清掃過程中無二次污染，方便與現(xiàn)有的其他設(shè)備進(jìn)行組合使用，便于推廣。 關(guān)鍵詞 : 滾刷；清掃；裝置 is at of as of a a is is in In in a of no in 1 小型清掃機(jī)清掃裝置的設(shè)計(jì) 1 前言 伴隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化的進(jìn)程也日益加快，從而也使得城市人口不斷增長，因而導(dǎo)致城市生活垃圾的不斷增長，這就使得城市環(huán)衛(wèi)工作的強(qiáng)度不斷加 大，特別是一些死角地帶更是難以清理。此時小型清掃機(jī)就顯示出它的優(yōu)越性，而清掃裝置是清掃機(jī)的核心部件，所以對小型清掃機(jī)清掃裝置進(jìn)行研究是很必要的。 小型清掃機(jī)清掃裝置集清掃、收集轉(zhuǎn)運(yùn)為一體。 由 傳動機(jī)構(gòu)、垃圾收集轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)、垃圾清掃滾筒等 組成 。可應(yīng)用于拾撿城市街道常見的生活垃圾，如：煙頭、紙屑、果皮、樹葉、紙質(zhì)飲料杯等雜物。 國內(nèi)外 研究現(xiàn)狀 外研究現(xiàn)狀 路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械化程度的高低，是一個國家工業(yè)化程度和綜合實(shí)力強(qiáng)弱的重要標(biāo)志之一。世界發(fā)達(dá)國家，如日本，美國，環(huán)衛(wèi)保潔工作做的非常好，都是純機(jī)械 化的。德國生產(chǎn)的凱馳 掃地機(jī)分為汽油驅(qū)動型和電瓶驅(qū)動型。汽油驅(qū)動型適合院落、停車場等戶外清掃作業(yè)；電瓶驅(qū)動型因其噪音低，污染小，適合室內(nèi)清掃作業(yè)。塵箱容積為 40 升，配合手柄和車輪，可以輕松被拉出，傾倒垃圾簡單易行。電瓶驅(qū)動型的優(yōu)點(diǎn)，（ 1）移動方便：向下輕壓手柄，可以輕松移動設(shè)備，配有堅(jiān)固外殼及防護(hù)杠，防止非專業(yè)人員操作時對設(shè)備造成的損害。無級變速驅(qū)動根據(jù)清掃環(huán)境的不同，調(diào)整行進(jìn)速度，即可獲得最佳的清掃效果，省時省力。（ 2）噪音低本機(jī)的外殼擁有吸收噪音的功效，精確地時間記錄表，刷毛采用 V 字型排列方 式，大垃圾擋板使得本機(jī)具有非凡的清掃效果，對于像加油站之類的環(huán)保要求極高的場所，您也可以放心使用。 內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國從上個世紀(jì)六十年代以來開始研制生產(chǎn)路面清掃車，至今已有將近五十年的歷史了。但與發(fā)達(dá)國家相比，我國的路面清掃車不管是從清掃效果、技術(shù)水平還是從銷售規(guī)模上都還相差甚遠(yuǎn)。目前我國生產(chǎn)路面清掃車的企業(yè)大概有 30 多家，其中中聯(lián)重科中標(biāo)事業(yè)部、天津掃地王專用汽車有限公司和北京愛 2 清清掃車制造有限公司等處于行業(yè)領(lǐng)先地位。 研究的主要內(nèi)容 通過對 清掃裝置性能的改進(jìn)可以提高清掃機(jī)的工作的效 率， 減輕環(huán)衛(wèi)工人的勞動強(qiáng)度，加速環(huán)衛(wèi)死角的清理，提高保潔效率。 該設(shè)計(jì)的主要 任務(wù) 是完成對小型清掃裝置的設(shè)計(jì)，研究的主要內(nèi)容是 清掃機(jī)構(gòu)和上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，清掃工作由臥式滾刷完成。 技術(shù) 路線圖 如圖 1 所示： 2 方案確定 小型清掃裝置的設(shè)計(jì) 選題背景研究 確立研究方案及步驟 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 垃圾清掃滾筒的設(shè)計(jì) 垃圾收集轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)成果 查閱相關(guān)資料了解國內(nèi)外行業(yè)現(xiàn)狀，初步認(rèn)識清掃裝置 根據(jù)前面對于清掃裝置的了解確立研究方案 根據(jù)相關(guān)計(jì)算及技術(shù)手冊完成設(shè)計(jì)并繪制 紙 完成對小型清掃裝置的設(shè)計(jì)論文 圖 1 技術(shù)路線圖 3 設(shè)計(jì)方案 的選擇 該方案設(shè)計(jì)的是小型清掃機(jī)清掃裝置。主要與自行車配套使用，運(yùn)用于城市道路清掃保潔，它由車架、車輪、傳動機(jī)構(gòu)、垃圾收集轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)、垃圾清掃滾筒組成， 其中 車輪的輪軸兩端分別連有軸承。車架連在軸承上，垃圾收集裝置由伸到地面且由輪軸帶動的 掃地滾刷，通過輪軸帶動的內(nèi)運(yùn)輸帶，與內(nèi)運(yùn)輸帶聯(lián)動的外運(yùn)輸帶和垃圾收集箱構(gòu)成。通過推動自行車，將動力傳至掃地滾刷和內(nèi)運(yùn)輸帶，從而達(dá)到清掃地面垃圾并將清掃的垃圾通過內(nèi)、外運(yùn)輸帶配合傳到垃圾收件箱。 清掃裝置工作原理介紹 清掃裝 置主要由滾刷清掃機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、垃 圾收件箱等組成。利用轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動作為驅(qū)動裝置，從而促使清掃工作的順利完成。 如圖 2 所示。 采用臥式滾刷清掃機(jī)構(gòu)，其主要功能是對路面垃圾起清掃和拋起的雙重作用，使垃圾按拋物線軌跡運(yùn)動。 圖 2 清掃裝置原理結(jié)構(gòu)圖 4 上料機(jī)構(gòu)利用橡膠帶的物理特性，靠帶的彈 性力運(yùn)送垃圾。物料顆粒大，則帶的夾持力增大。采用雙帶互夾料原理，便于喂料和提升，適合各種形狀和尺寸的垃圾。 該機(jī)構(gòu)由一條主膠帶 2 和一條壓緊膠帶 (帶輪上的膠帶 )組成，主膠帶 2 由傳動滾筒 3 驅(qū)動，而壓緊帶沒有獨(dú)立的傳動裝置，它隨主膠帶 2 一起運(yùn)行。主膠帶 2 由下端進(jìn)料段、彎曲段、垂直段和上端出料段等組成。在下端進(jìn)料段，主膠帶 2 和壓緊膠帶共同配合協(xié)作，將被滾刷 9 清掃并拋起的垃圾物誘導(dǎo)進(jìn)入彎曲段。 當(dāng)垃圾物進(jìn)入彎曲段時與壓緊膠帶匯合，被壓緊膠帶壓緊并被覆蓋，通過主膠帶和壓緊膠帶的夾持力使垃圾物被包容在其中。當(dāng)垃圾物被提升 到上端出料段時，壓緊膠帶與主膠帶分開，繞過改向滾筒 3 進(jìn)入返行分支，而垃圾物到達(dá)卸料端，進(jìn)入垃圾箱 10。主膠帶接著進(jìn)入返行分支。 為了確保兩膠帶有足夠的張緊力，各自都設(shè)有張緊裝置。該上料機(jī)構(gòu)對各種形狀的垃圾物都適用，具有連續(xù)上料的功能，工作平穩(wěn)可靠。即使在垃圾物中斷給料的情況下也不會使夾持在垂直段的垃圾物從斷面中撤落下來。 3 傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 帶傳動的 優(yōu)點(diǎn) 是：適應(yīng)于兩軸中心距較大的傳動；帶具有良好的彈性，可以緩沖、吸振，尤其是 V 帶沒有接頭，傳動平穩(wěn)，噪聲??；當(dāng)過載時，帯與帶輪之間會自動打滑，可以防止其他零件 因過載而損壞；結(jié)構(gòu)簡單，制造和維護(hù)方便，成本低。所以選用 V 帶輪傳動。 V 帶傳動的選型 （ 1）計(jì)算 設(shè)計(jì) 功率 自行車車重為 25動輪轉(zhuǎn)速為 600r/動輪的轉(zhuǎn)速為 300r/進(jìn)速度為 1m/s，人推車時用的力為 200N。功率 P=00× 1=200W,根據(jù)傳動的功率 P、載荷 性質(zhì) 和工作情況等確定設(shè)計(jì)功率。取工況系數(shù) 200=250W。 （ 2）選擇帶型 根據(jù) 50W，1n=600r/選 Z 型。 （ 3）選取帶輪基準(zhǔn)直徑 00公式得 5 2nn 1 ） = 600 1 0 0 (1 0 . 0 2 )300 =196 00 （ 4）驗(yàn)算帶速 = 60 1000= 1 0 0 6 0 06 0 1 0 0 0 =m/s 帶速合適。 （ 5）確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 選中心距0=300合 d 1 d 2 0 d 1 d 20 . 7 2 ( )d d d d 由式得帶長 2d 2 d 1d 0 0 d 1 d 20()2 ( )24d d 2( 2 0 0 1 0 0 )2 3 0 0 ( 1 0 0 2 0 0 )2 4 3 0 0 =于 Z 型 v 帶選取基準(zhǔn)長度 120算實(shí) 際中心距 d d 1 d 2()48LA d d 1 1 2 0 3 . 1 4 (1 0 0 2 0 0 )48 2d 2 d 1() ( 2 0 0 1 0 0 )88 1250以 221 6 2 . 2 5 1 6 2 . 2 5 1 2 5 0a A A B a 320 （ 6）小帶輪包角1d 2 d 11 1 8 0 5 7 . 3 6 2 0 0 1 0 01 8 0 5 7 . 3320 120 小帶輪包角合適。 （ 7）確定帶的根數(shù) Z 由 100n=600r/表得基本額定功率 00W，傳動功率的增量1P=80W；因1=包角修正系數(shù) K= 120長修正系數(shù)式得 0 2 5 0d 取 Z=1。 V 帶輪的設(shè)計(jì) （ 1） V 帶輪的設(shè)計(jì)基本要求 設(shè)計(jì) V 帶輪時帶輪的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、易于制造，避免產(chǎn)生過大的鑄造應(yīng)力；帶輪工作面應(yīng)精細(xì)加工，以免帶過快磨損。 （ 2） V 帶輪的材料 帶輪的材料主要采用鑄鐵，選擇常用材料 （ 3） V 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 兩帶輪均采用實(shí)心式。帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)帶的截型確定輪槽尺寸；帶輪的其他結(jié)構(gòu)尺寸可參照經(jīng)驗(yàn)公式得出。隨即可繪制出零件圖，并按工藝要求注出相應(yīng)的技術(shù)要求等。帶輪的基準(zhǔn)直徑為 50輪寬為 30度為 45他尺寸見圖 3。 動軸的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位、固定和軸的制造工藝性等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)尺寸，包括軸各段的長度和軸徑的確定，以保證軸的工作能力和軸上工作可靠。 步確定軸的最小直徑 根據(jù)材料力學(xué)知識，由軸所受扭矩的大小，初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)公式： d= 30 PA n=103×3 200300=7 故取軸的最小直徑 0 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 首先，擬定軸上零件的裝配方案。考慮軸上零件的固定和定位，以及裝配順序，確定了軸的結(jié)構(gòu)方案。傳動軸的結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。 按工作要求，軸上所支撐的零件主要有滾動軸承，帶輪。 （ 1）軸端 1 與帶輪相連，故 1 50L 1 50d （ 2）軸段 2 軸承相連，故 62 2 55d （ 3）軸段 3 起連接作用，根據(jù)實(shí)際需要， 53 3 60d （ 4）軸段 4 與軸承相連，故其 54 4 50d （ 5）軸段 5 與帶輪相連， 45 5 50d 圖 3 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 8 承的選擇 初步選擇滾動軸承。考慮到存在軸向力，而 選用能承受軸向力的單列圓錐滾子軸承。參照工作要求，確定選用 30313 型軸承。 件的周向定位 軸的 周向 定位采用平鍵聯(lián)結(jié)。按已確定的各軸徑查手冊可得平鍵的截面尺寸，鍵槽用鍵槽銑刀加工，鍵長應(yīng)比輪轂略短，且符合鍵的標(biāo)準(zhǔn)長度系列?？紤]到軸的直徑，軸端 1 處選取鍵的長度 L 為 25寬 b 為 9高 h 為 7 軸端 5 處選取鍵的長度為 L 為 30寬 b 為 14高 h 為 9 傳動軸的強(qiáng)度校核 （ 1）作出軸的簡圖，確定軸承的支點(diǎn)位置。 （ 2）將外載荷分解到水平面和垂直面內(nèi)。 水平方向 2 0 0 2 0 4 0 0 0 m m 垂直方向 1 4 0 1 5 2 1 0 0 m m 軸的扭矩為 T=105× 3820N 按計(jì)算結(jié)果作水平方向彎矩圖和垂直方向的彎矩圖以及扭矩圖。（如圖 5） 圖 4 傳動軸的結(jié)構(gòu) 9 已知軸的彎矩和扭矩 ,以及軸的截面分布圖可知軸的危險截面 (因彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面 )為帶輪連接段與 軸承臺階的結(jié)合處。 因此對該面進(jìn)行彎扭合成強(qiáng)度校核 ,按第三強(qiáng)度理論校核有 : 224 通常有彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 是對稱循環(huán)應(yīng)力 ,而由于扭矩所產(chǎn)生的應(yīng)力 則常常不是對稱循環(huán)變應(yīng)力 引入折合系數(shù) ，則計(jì)算應(yīng)力為 22 4 式中的彎曲應(yīng) 力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，取1 ；因?yàn)榱慵閳A軸，所以彎曲應(yīng)力為 ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為2，將 和 代入公式 22 4 則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為 圖 5 扭矩和彎矩圖 10 222214 2 W 式中： 軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 M 軸所受的彎矩，單位為 N T 軸所受的扭矩，單位為 N W 軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 3計(jì)算公式由機(jī)械設(shè)計(jì)書有 3 30 3 30 1 對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力，其值按機(jī)械設(shè)計(jì)表 15 2222223424 5 1 7 1 3 8 2 04 . 8 35032 a 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得 1 1=60可知 1，故安全。 4 垃圾清掃滾筒設(shè)計(jì) 垃圾清掃機(jī)構(gòu)采用臥式 滾刷清掃機(jī)構(gòu)，它的主要功能是對路面垃圾起到清掃和拋起的雙重作用，使垃圾按拋物線軌跡運(yùn)動。 清掃滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 采用滾刷軸，即把滾刷鑲嵌在軸上，使其隨著軸一起轉(zhuǎn)動，那么接下來就是對軸進(jìn)行設(shè)計(jì)了。 徑的確定 依據(jù)軸上的載荷不是很大的實(shí)際情況。軸段直徑的確定，通常根據(jù)軸 所受扭矩進(jìn)行初步計(jì)算，通過扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，初步確定軸的最小軸徑 0 軸段長度的確定 零件安裝在軸上，要有準(zhǔn)確的定位。為保證結(jié)構(gòu)緊湊，軸的各段長度可根 11 據(jù)軸上個零件的寬度和按經(jīng)驗(yàn)確定的各零件之間的距離來確定。對于不允許軸向滑動的零件，零件受力后不要改變其準(zhǔn)確的位置，即定位要準(zhǔn)確，固定要可靠。為了保證定位可靠，與輪轂配合的軸段長度一般應(yīng)比輪轂長度短 2 3擇軸端長度為 48左右兩端均勻軸肩定位。滾刷軸的結(jié)果如圖 6 所示。 按工作要求，軸上所支撐的零件主要有 滾刷筒、滾動軸承，帶輪。 （ 1）軸端 1 與軸承相連，故 41 01 （ 2）軸段 2 起連接作用，根據(jù)實(shí)際需要， 62 22 （ 3）軸段 3 與滾刷筒相連，故 53 03 （ 4）軸段 4 與軸承相連，因?yàn)榇颂庉S承承受兩端鏈輪作用，其承受的強(qiáng)度較大，故其 54 54 （ 5）軸段 5 起連接作用，根據(jù)實(shí)際需要， 45 45 （ 6）軸端 6 與帶輪相連，故 6 50L 06 承的選擇 初步選擇滾動軸承。考慮到存在軸向力，而選用能承受軸向力的單列圓錐滾子軸承。參照工作要求，確定選用 30313 型軸承。 件的 周向定位 軸的周向定位采用平鍵聯(lián)結(jié)。按已確定的各軸徑查手冊可得平鍵的截面尺寸，鍵槽用鍵槽銑刀加工，鍵長應(yīng)比輪轂略短，且符合鍵的標(biāo)準(zhǔn)長度系列?？紤]到軸的直徑，選取鍵的長度 L 為 30寬 b 為 14高 h 為 9 滾筒軸的強(qiáng)度校核 （ 1）作出軸的簡圖，確定軸承的支點(diǎn)位置。 （ 2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 圖 6 滾刷軸結(jié)構(gòu)圖 12 395500000 . 2 式中： 扭矩切應(yīng)力，單位為 軸所受的扭矩，單位 W 軸的抗扭截面系數(shù)，單位 3n 軸的轉(zhuǎn)速，單位 r/ 軸傳遞的功率，單位為 d 計(jì)算截面處軸的直徑，單位為 T 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 表 1。 表 1 軸常用幾種材料的 T及0軸的材料 /T 020 1525 146126 35(1 2035 135113 45 2545 126103 40 35 3555 11297 3 注： 1）表中 T值是考慮了彎矩影響而降低了許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 2）在下列情況時， T取較大值 ,0矩較小或只受扭矩作用、載荷平穩(wěn)、無軸想載荷或只喲較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只作單向旋轉(zhuǎn)、；反之， T取較小值，0 作彎矩圖，分別按水平和垂直方向計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩。 水平方向 2 0 0 1 5 3 0 0 0 m m 垂直方向 1 4 0 2 0 2 8 0 0 m m 13 軸的扭矩為 T=105× 7640N 按計(jì)算結(jié)果作水平方向彎矩圖和垂直方向的彎矩圖以及扭矩圖 ，見圖 7。 已知軸的彎矩和扭矩 ,以及軸的截面分布圖可知軸的危險截面 (因彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面 )為帶輪連接段與軸承臺階的結(jié)合處。因此對該面進(jìn)行彎扭合成強(qiáng)度校核 ,按第三強(qiáng)度理論校核有 : 224 通常有彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 是對稱循環(huán)應(yīng)力 ,而由于扭矩所產(chǎn)生的應(yīng)力 則常常不是對稱循環(huán)變應(yīng)力 引入折合系數(shù) ，則計(jì)算應(yīng)力為 22 4 式中的彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，取圖 7 扭矩和彎矩圖 14 1 ； 零件為圓軸 所以彎曲應(yīng)力為 ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為2，將 和 代入公式 22 4 則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為 222214 2 W 式中： 軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 M 軸所受的彎矩，單位為 N T 軸所受的扭矩，單位為 N W 軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 3計(jì)算公式由機(jī)械設(shè)計(jì) 3 表 15 3 30 3 30 1 對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力，其值按機(jī)械設(shè)計(jì) 3 表 15 2222223424 1 0 3 1 7 6 4 02 6 . 1 81532 a 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得 1=60可知 1，所以安全。 5 垃圾收集轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 收集轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu) 利用橡膠帶的物理特性、靠帶的彈性力運(yùn)送垃圾、物料顆粒大，則帶的夾持力自動增大。 采用的是雙帶互夾料原理，便于喂料和提升，適合各種形狀和尺寸的垃圾。 垃圾收集轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)采用的是平帶輪傳動。 分為主膠帶輪和壓緊帶輪。 主膠帶的傳動設(shè)計(jì) 15 （ 1）計(jì)算設(shè)計(jì)功率 動輪轉(zhuǎn)速為 300r/動輪的轉(zhuǎn)速為 200r/率 P 為 100W,根據(jù)傳動的功率 P、載荷性質(zhì)和工作情況等確定設(shè)計(jì)功率。取工況系數(shù) 100=125W。 （ 2）選擇帶型 根據(jù) 25W，1n=300r/選 Z 型。 （ 3） 選取帶輪基準(zhǔn)直徑 00 以 00 （ 4）驗(yàn)算帶速 = 60 1000= 2 0 0 6 0 06 0 1 0 0 0 =m/s 故帶速合適。 （ 5）確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 選中心距0=480合 d 1 d 2 0 d 1 d 20 . 7 2 ( )d d d d 由式得帶長 2d 2 d 1d 0 0 d 1 d 20()2 ( )24d d 2( 2 0 0 0 0 )2 4 8 0 ( 2 0 0 2 0 0 )2 4 3 0 0 2 =1588于 Z 型 v 帶選取基準(zhǔn)長度 600算實(shí)際中心距 d d 1 d 2()48LA d d 1 6 0 0 3 . 1 4 ( 2 0 0 2 0 0 )48 243 2d 2 d 1() ( 2 0 0 0 0 )88 2 0以 16 222 4 3 2 4 3a A A B 0 486 a 480 （ 6）小帶輪包角1由式得 d 2 d 11 1 8 0 5 7 . 3 2 0 0 0 01 8 0 5 7 . 3320 2 180 120 故小帶輪包角合適。 （ 7）確定帶的根數(shù) Z 由 200n=300r/表得基本額定功率 10W，傳動功率的增量1P=10W；因1 = 180 ，包角修正系數(shù) K=1；因 600長修正系數(shù) 式得 0 1 2 5d 取 Z=1 根。 （ 8）橡膠帶寬度的確定 取橡膠帶的寬度為 50 主膠帶輪的設(shè)計(jì) （ 1）平帶輪的設(shè)計(jì)基本要求 設(shè)計(jì)平帶輪時應(yīng)使其質(zhì)量?。唤Y(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻， 轉(zhuǎn)速高時要進(jìn)行動平衡實(shí)驗(yàn)；輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 （ 2）平帶輪的材料選擇 帶輪的材料主要采用鑄鐵，選擇常用材料 （ 3）平帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 兩帶輪均采用實(shí)心式。帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)戴的截型確定輪槽尺寸；帶輪的其他結(jié)構(gòu)尺寸可參照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。隨即可繪制出零件圖，并按工藝要求注出相應(yīng)的技術(shù)要求等。 17 壓緊膠帶的傳動設(shè)計(jì) 與主膠帶的傳動設(shè)計(jì)類似，設(shè)計(jì)原理基本一樣，膠帶寬度是一樣。與主膠帶 不同的是，壓緊膠帶沒有獨(dú)立的傳動來源，是靠主膠帶的帶動而進(jìn)行轉(zhuǎn)動的。 （ 1）計(jì)算設(shè)計(jì)功率 動輪轉(zhuǎn)速為 300r/動輪的轉(zhuǎn)速為 200r/率 P 為 100W,根據(jù)傳動的功率 P、載荷性質(zhì)和工作情況等確定設(shè)計(jì)功率。取工況系數(shù) 100=125W。 （ 2）選擇帶型 根據(jù) 20W，1n=300r/選 Z 型。 （ 3）選取帶輪基準(zhǔn)直徑 00 以 00 （ 4）驗(yàn)算帶速 = 60 1000= 2 0 0 6 0 06 0 1 0 0 0 =m/s 故帶速合適。 （ 5）確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 選中心距0=480合 d 1 d 2 0 d 1 d 20 . 7 2 ( )d d d d 由式得帶長 2d 2 d 1d 0 0 d 1 d 20()2 ( )24d d 2( 2 0 0 0 0 )2 4 8 0 ( 2 0 0 2 0 0 )2 4 3 0 0 2 =1588于 Z 型 v 帶選取基準(zhǔn)長度 600算實(shí)際中心距 d d 1 d 2()48LA d d 1 6 0 0 3 . 1 4 ( 2 0 0 2 0 0 )48 24318 2 2d 2 d 1() ( 2 0 0 0 0 )88 2 0以 222 4 3 2 4 3a A A B 0 486 a 480 （ 6）小帶輪包角1由式得 d 2 d 11 1 8 0 5 7 . 3 2 0 0 0 01 8 0 5 7 . 3320 2 180 120 小帶輪包角合適。 （ 7）確定帶的根數(shù) Z 由 200n=300r/表得基本額定功率 10W，傳動功率的增量1P=10W；因1 = 180 ，包角修正系數(shù) K=1；因 600長修正系數(shù) 式得 0 1 2 5d 取 Z=1 根。 （ 8）橡膠帶寬度的確定 取橡膠帶的寬度為 50 緊膠帶輪的設(shè)計(jì) 與主膠帶輪的設(shè)計(jì)基本類似。 （ 1）平帶輪的設(shè)計(jì)基本要求 設(shè)計(jì)平帶輪時應(yīng)滿足的基本要求是：質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡；輪槽工作面要精細(xì)加工，以 減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 （ 2）平帶輪的材料選擇 19 帶輪的材料主要采用鑄鐵，選擇常用材料 （ 3）平帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 兩帶輪均采用實(shí)心式。帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)戴的截型確定輪槽尺寸；帶輪的其他結(jié)構(gòu)尺寸可參照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。確定了帶輪的各部分尺寸后，即可繪制出零件圖，并按工藝要求注出相應(yīng)的技術(shù)條件等。平帶輪滾筒的長度為 50徑為 30 6 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)中，從經(jīng)濟(jì)和實(shí)用兩方面著手，采用了 v 帶輪傳動和臥式滾刷清掃 機(jī)構(gòu)。但是由于該裝置的內(nèi)部設(shè)計(jì)的復(fù)雜，且整個設(shè)計(jì)過程所能收集到的理論資料較少。因而有部分設(shè)計(jì)還不完善，在以后的學(xué)習(xí)生活中會多加留意，力求設(shè)計(jì)出體型更小、清掃效率更高、價格更加實(shí)惠的清掃裝置，為我國環(huán)衛(wèi)保潔事業(yè)奉獻(xiàn)一份力量。 20 【參 考 文 獻(xiàn)】 1 陳曉勇 D 西南科技大學(xué) 1 3 2 陳曉勇 D 西南科技大學(xué) 2004， 1 3 3 王大康 ,盧頌峰 M第二版 4 李秀珍 少學(xué)時 )M機(jī)械工業(yè)出版社 2005. 5 孫桓 ,陳作模 M 高等教育出版社第七版 2006. 6 李計(jì)剛 J008(3):33. 7 李萬生 J1992（ 20）： 2. 8 劉興 J2002(11):56. 9 葛恒安 勢 J 10 1983,28 37； 1982， 631 644； 1975， 614 616 21 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師李老師的悉心指導(dǎo)下才得以完成的。李老師嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的治學(xué)態(tài)度、誨人不倦的育人精神、誠懇待人的職業(yè)風(fēng)范將令我終身難忘，我亦從中受益匪淺。 我要感謝曾經(jīng)給我上機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的胡老師及所有機(jī)械教研室的老師們。如果沒有您們的教導(dǎo)，對于該畢業(yè)設(shè)計(jì)我還真無 法著手。當(dāng)我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后一個環(huán)節(jié)時，涌上心頭的不是成功的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。首先我要感謝我的導(dǎo)師李幽雅老師，對我的構(gòu)思和設(shè)計(jì)的內(nèi)容不厭其煩指點(diǎn)。她嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的治學(xué)態(tài)度、誨人不倦的育人精神是我工作和學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。其次我要感謝我的老師和同學(xué)們。從遙遠(yuǎn)的南方城市來到這個陌生的城市里，是你們給與了我一份家的溫暖。也是由于你們的幫助和支持，我才能克服眼前的困難，直至本設(shè)計(jì)的順利完成。再次我要感謝答辯組的各位老師對我的指導(dǎo)和教誨。 “光陰似箭，日月如梭”， 轉(zhuǎn)瞬間，四年的大學(xué)生活就要結(jié)束。此時我的心中感慨萬千，從開始選題到查詢資料再到論文的順利完成，得到了許多可敬的師長、同學(xué)、朋友給予的無私幫助，在此請接受我最誠摯的祝福和謝意！ 22 附錄 1 相關(guān)英文文獻(xiàn) 23 24 25 26 27 附錄 2 英文文獻(xiàn)中文譯文 電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 清洗裝置 摘要： 電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)縱向軸流式清洗設(shè)備測試床設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助測試技術(shù)的基礎(chǔ)上。該系統(tǒng)可以收集實(shí)時數(shù)據(jù)，及時調(diào)整參數(shù)，操作簡單，為實(shí)驗(yàn)研究提供可靠的數(shù)據(jù)清洗裝置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，數(shù)據(jù)清洗裝置是具有 提高重大實(shí)驗(yàn)研究指導(dǎo)，設(shè)計(jì)和制造的清洗設(shè)備。 關(guān)鍵詞：縱向軸流；清潔空氣和屏幕設(shè)備；電氣控制；采集系統(tǒng) 1 導(dǎo)言 空氣和屏幕清洗裝置是聯(lián)合收割機(jī)的一個重要部分，從而直接影響機(jī)器的工作性能。因此，清洗裝置的性能研究具有重要意義。但現(xiàn)實(shí)條件是多種多樣的，由于田間作業(yè)季節(jié)性強(qiáng)和重復(fù)性差，一些實(shí)條件不能在該領(lǐng)域繼續(xù)，因此，有必要發(fā)展清潔測試床，用于模擬和重現(xiàn)清洗的全過程，取得關(guān)鍵的性能和工作參數(shù) 試方法采用實(shí)驗(yàn)?zāi)M儀器和模擬記錄設(shè)備設(shè)備，其測量精度和測試效率非 常低，無法滿足清洗要求試驗(yàn)周期長，參數(shù)多，大量的數(shù)據(jù)實(shí)時采集 1為了得到更好的清洗測試結(jié)果，采用電腦測試技術(shù)和電子控制技術(shù)介紹實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)清潔測試自動化數(shù)據(jù)采集和測試過程，來提供機(jī)械科研收獲清洗裝置性能的研究方法。 2 清洗設(shè)備的完整結(jié)構(gòu)試驗(yàn)臺 清洗裝置試驗(yàn)臺是由喂養(yǎng)模擬裝置、框架、離心式風(fēng)機(jī)調(diào)整機(jī)制、橫流風(fēng)機(jī)和調(diào)節(jié)機(jī) 振動篩框、篩選、穿梭板、傳動齒輪、采取行動鍋、風(fēng)速傳感器、集成的控制臺、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、扭矩傳感器、電機(jī)等組成。結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，可以滿足軸流清洗設(shè)備的測試要求調(diào)整篩曲柄 半徑、曲柄轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機(jī)傾角、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇的位置、振動篩的傾斜度、穿梭板的長度和更換篩片等不同類型。試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 28 3 設(shè)計(jì)的電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)可以收集實(shí)時數(shù)據(jù)環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇扭矩、風(fēng)扇的電源、進(jìn)給速度、振動篩軸、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩振動屏幕轉(zhuǎn)軸和屏幕表面風(fēng)速等；通過操作柜可以實(shí)時控制系統(tǒng)的大小和屏幕的振動頻率、風(fēng)扇振動開關(guān)轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等?？刂圃碇麟娐穲D如圖 2、 3 所示。 圖 1 電氣柜； 2 主題儲物盒； 3 離心風(fēng)機(jī)； 4 離心風(fēng)扇電機(jī)； 5 離心風(fēng)機(jī)； 6調(diào)速電機(jī)； 7 穿梭板； 8 曲柄連桿； 9 喂養(yǎng)模擬設(shè)備； 10 上的振動篩； 11 下振動屏； 12 放電糧食輥； 13 主框架； 14 采取行動鍋； 15 橫流風(fēng)機(jī)； 16 橫流風(fēng)機(jī)電機(jī)； 17 橫流風(fēng)機(jī)框架 29 測量和控制硬件系統(tǒng) 清洗裝置試驗(yàn)臺包括扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速傳感器、風(fēng)速傳感器、環(huán)境溫度傳感器、濕度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、變頻器、集成控制臺、 變頻調(diào)速電機(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等，其成分為如圖 4 所示。 清洗裝置試驗(yàn)參數(shù)應(yīng)測量如下：喂輥速度、離心風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和扭矩、離心式風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口角度、橫流鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩、曲軸轉(zhuǎn)速和扭矩、偏心、振動篩傾角、振動屏幕幅度等參數(shù)。偏心，離心式風(fēng)機(jī)出口傾角和振動篩可以測量，其余的參數(shù)都可以通過傳感器直接輸入計(jì)算機(jī)。 圖 圖 30 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩測量由北京西中航機(jī)電技術(shù)有限責(zé)任公司的 圖 5 所示。通過計(jì)算機(jī)軟件對轉(zhuǎn)矩和速度的實(shí)時數(shù)據(jù)采集，為功耗的研究、實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置和調(diào)節(jié)它提供了有利條件。 氣流速度傳感器是上海 技有限公司制作的，如圖 6 所示。支撐框架篩子，成為一個有機(jī)的整體，從距離屏幕表面的氣流速度傳感器可（ 0 100毫米）測量氣流速度在上面和下面的篩分。 20 個測量點(diǎn)完全設(shè)計(jì)在整個篩分上，即風(fēng)速傳感器的數(shù)量是 20，它可以完成多點(diǎn)氣流速度一次測量，研究清潔室內(nèi)空氣流場數(shù)據(jù)可以直接通過采集系統(tǒng)收集。 用西門子 列，通過串行端口連接到 工業(yè) ，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速由傳感器經(jīng)輸出信號的脈沖信號調(diào)節(jié)后送可編程控制器（ 進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，將測量所有的工業(yè)數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)存儲，實(shí)時顯示和處理，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控測試平臺的工作過程中得以實(shí)現(xiàn)。 圖 圖 圖 器 31 1） 據(jù)采集部件 扭矩和轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖信號通過空調(diào)后進(jìn)入 用 高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。 門子 有 6 個高速計(jì)數(shù)器（ 其中轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)， 矩脈沖計(jì)數(shù)，在應(yīng)用程序中設(shè)置的值和狀態(tài)位是需要操作的控制位，當(dāng)前值。 采樣時間由 間間隔定時器 255據(jù)應(yīng)用程序的大小， 掃描周期約 5 10 毫秒，所以采樣時間不應(yīng)少于為 10此同時，在最低轉(zhuǎn)速，每次采樣時間應(yīng)不小于 10 個脈沖，確保測量精度。定時時間大小影響測量精度和實(shí)時性，準(zhǔn)確性是較高的時間較長，但真正的時間是較差。抽樣該系統(tǒng)時間 在 100 毫秒，以確保測量精度，計(jì)算發(fā)生在 3 倍的總和采樣時間，即在 計(jì)算的計(jì) 數(shù)值。速度測量計(jì)算在每周 60脈沖： 000 (1) 注： n ：轉(zhuǎn)速， r/K：程序三次轉(zhuǎn)速脈沖總數(shù)值。 同理扭矩： 000100 (2) 注： M：扭矩 N· m； F：當(dāng)前輸出頻率； N：扭矩測量范圍 500N· m； 1K ：三次轉(zhuǎn)矩脈動的數(shù)值；0f：零扭矩輸出頻率；f：全方位運(yùn)行的輸出頻率。 2） 訊零件 行狀態(tài)，收到 的讀取命令后，轉(zhuǎn)換到發(fā)送狀態(tài)，變量的存儲區(qū)域 的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到 沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)轉(zhuǎn)速和扭矩值后，存放在一直在接受變量的固定的存儲區(qū)?？紤]到收發(fā)器開關(guān)有一定的時間間隔，所以系統(tǒng)定時中斷產(chǎn)生 5延遲時間再次發(fā)送。 通信服務(wù)流程如圖 7 所示。 32 圖 信的流程圖 3）監(jiān)測工業(yè)電腦零件 此基礎(chǔ)上該軟件的主要功能： 行通訊方式，可承接數(shù)據(jù)采集，顯示，存儲和負(fù)載轉(zhuǎn)速振動篩，速度和扭矩和扭矩風(fēng)橫流風(fēng)機(jī)，離心風(fēng)機(jī)，速度和轉(zhuǎn)矩速度快，環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，數(shù)據(jù)格式存儲 軟件的運(yùn)行狀況 硬件要求： 騰 上，內(nèi)存不小于 64M，運(yùn)行內(nèi)存 1G 以上。經(jīng)營系統(tǒng)：操作系統(tǒng)需要 P。 該軟件是綠色的裝卸，復(fù)制到磁盤或干脆刪除。 軟件的主界面：檢測軟件使用可見編程語言，探測器軟件的主界面在圖 8 所示。 圖 購和清洗裝置試驗(yàn)臺的控制系統(tǒng)主界面 33 4 結(jié)論 電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)清洗裝置試驗(yàn)臺通過計(jì)算機(jī)實(shí)時數(shù)據(jù)收集，實(shí)時調(diào)整參數(shù)設(shè)計(jì)。通過電氣控制和數(shù)據(jù)采集可以實(shí)時收集環(huán)境數(shù)據(jù)溫度、濕度，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇轉(zhuǎn)矩， 風(fēng)機(jī)功率，進(jìn)料速度，轉(zhuǎn)速振動篩軸，振動篩軸的扭矩，屏幕表面風(fēng)速等，通過操作可以控制振動大小并進(jìn)行實(shí)時切換屏幕振動頻率，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，加料速度等。通過實(shí)驗(yàn)表明，所設(shè)計(jì)電動控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)清洗設(shè)備測試床是卓越的精度和可靠性，容易操作，調(diào)整方便，提供了一個基礎(chǔ)軸流在清洗設(shè)備的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究未來。