目 錄摘要 IAbstract .II1 緒論 .11.1 落葉清掃機(jī)設(shè)計(jì)的目的和意義 11.2 本課題應(yīng)解決的主要問題及技術(shù)要求 11.3 國內(nèi)清掃機(jī)的發(fā)展概況 21.4 國外落葉清掃機(jī)的研究現(xiàn)狀 42 總體方案選擇 .53 落葉清掃機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .103.1 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 103.2 落葉清掃車擠壓機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 113.3 齒輪與輪軸的設(shè)計(jì) 144 落葉清掃機(jī)帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .254.1 平帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 254.2V 帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 .284.3 帶傳動(dòng)的張緊裝置 315 總結(jié) .32參考文獻(xiàn) 33致 謝 34I落葉清掃機(jī)設(shè)計(jì)摘要目前，城市街道、公園、道路落葉清掃大多用手工清掃，效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，且不利于落葉的二次利用。本設(shè)計(jì)力求在落葉清掃過程中實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，采用氣吸方式收集落葉以利于路旁、樹叢下落葉收集。收集后的落葉，采用加熱軟化和機(jī)械強(qiáng)力擠壓的方法，把松散的落葉加工成固體塊狀以利于運(yùn)輸儲(chǔ)存及二次利用。本設(shè)計(jì)采用帶孔的旋轉(zhuǎn)落葉機(jī)構(gòu)解決了落葉粘附落葉網(wǎng)的問題，采用機(jī)械及液壓的方式，提高了擠壓的壓力與作業(yè)效率。本設(shè)計(jì)對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了精確的運(yùn)動(dòng)分析與計(jì)算，解決了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的配合與定時(shí)問題。本設(shè)計(jì)基本上實(shí)現(xiàn)了落葉收集的自動(dòng)化，在城市環(huán)衛(wèi)應(yīng)用上可能將有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：落葉清除；加熱軟化；強(qiáng)力擠壓；氣吸方式；The Design Of Shatter SweeperAbstractNowadays, the cleaning of the shatter in the street and park is usually done by labors. The workload is large .It will cost a lot of time and the leaf collected will not be used at the second time. The design is pursuit to improve the process did by machine. It will use the gas to collect the shatter which hides under the trees and the roadsides .After that, the leaves collected will be heated to be soft and be extruded by the machine. At the end, the shatter will be machined to solid so that it will be used and transported more conveniently. In fact, the machine usually works with many problems because the shatter perhaps adheres to the net .In order to solve this problem, we design the rotating institution to improve the pressure and efficiency. During the designing, we did a lot of analysis and calculation, making the machine work by cooperation and it can be timing. We have reason to believe, under our effort, the machine we designed will have fantastic performance.Keyword: deciduous cleared ; heating softening;powerful extrusion ; gas suction mode;機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11 緒論1.1 落葉清掃機(jī)設(shè)計(jì)的目的和意義本次設(shè)計(jì)的課題是落葉清掃機(jī)。落葉清掃機(jī)作為城市的環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一,是一種集路面清掃落葉、落葉輸送為一體的新型高效清掃設(shè)備?？蓮V泛應(yīng)用于學(xué)校、公園、街道等地落葉清掃。落葉的清掃工作既可以保證道路的美觀,維護(hù)了環(huán)境的衛(wèi)生,又維持了路面的良好工作狀況,延長了路面的使用壽命。然而，一般的落葉清掃機(jī)并不能同時(shí)對(duì)樹底下、馬路旁邊等不易清掃的地方進(jìn)行清掃，因此設(shè)計(jì)一種新式綜合型的清掃機(jī)迫在眉睫。眾所周知大量落葉不僅影響了城市環(huán)境，還給交通帶來不便。現(xiàn)在一般都采用手工清掃落葉，這樣做不但增加了清潔工人的勞動(dòng)強(qiáng)度而且由于落葉收集后占用空間大給運(yùn)輸也帶來不便。落葉收集后通常采用焚燒或者填埋的方法來處理，這樣做不但污染了環(huán)境還浪費(fèi)了資源。落葉是有機(jī)質(zhì)，我們可以收集用于造紙，生產(chǎn)有機(jī)肥和飼料等。此次設(shè)計(jì)所研究的落葉清掃機(jī)采用風(fēng)機(jī)作為吸附裝置可對(duì)路旁，樹底下等目前清掃機(jī)無法清掃的地方進(jìn)行清掃，并壓縮落葉容積成塊狀，是一部綜合型的清掃機(jī)，具有很高的商業(yè)價(jià)值與推廣價(jià)值。1.2 本課題應(yīng)解決的主要問題及技術(shù)要求落葉由于質(zhì)量輕而易受風(fēng)機(jī)吸力影響粘附在落葉過濾網(wǎng)上，從而使風(fēng)機(jī)吸力作用減弱，由于占用空間大需要較大存儲(chǔ)裝置，為節(jié)約空間需壓縮成塊存放，由于部件較多分布復(fù)雜故需合理布局，合理確定各個(gè)部件之間的連接關(guān)系。一、設(shè)計(jì)過程中需要解決的主要問題為：(1)落葉粘附過濾網(wǎng)問題(2)風(fēng)機(jī)的合理選擇(3)加壓裝置的設(shè)計(jì)(4)各個(gè)部件之間的合理布局二、設(shè)計(jì)過程中的技術(shù)要求：（1）確定風(fēng)機(jī)的類型與合理設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)； 風(fēng)機(jī)作為吸附裝置的動(dòng)力，需合理選擇風(fēng)機(jī)的型號(hào)、葉輪直徑、葉片數(shù)、風(fēng)機(jī)流量、風(fēng)機(jī)全壓等。機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2（2）解決落葉粘附過濾網(wǎng)問題； 合理設(shè)計(jì)落葉粘附過濾網(wǎng)方案，撥叉結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、帶輪的設(shè)計(jì)、撥叉外箱體的設(shè)計(jì)等。（3）加壓機(jī)構(gòu)的確立；加壓機(jī)構(gòu)方案的確立，加壓機(jī)構(gòu)加壓順序的方案確立，加壓機(jī)構(gòu)各個(gè)零件如軸、推桿、轉(zhuǎn)桿的設(shè)計(jì)。（4）各個(gè)部件在機(jī)架上的合理布局。1.3 國內(nèi)清掃機(jī)的發(fā)展概況一、 我國清掃機(jī)的發(fā)展和不足我國清掃機(jī)的發(fā)展歷史與發(fā)達(dá)國家的發(fā)展過程基本類似，也是從純掃式清掃機(jī)車的研究開始，然后逐步向吸掃式清掃機(jī)車發(fā)展。早在 20 世紀(jì) 60 年代，我國就已經(jīng)研制出純掃式清掃機(jī)車，從此揭開了我國研發(fā)清掃機(jī)車的序幕。由于受當(dāng)時(shí)我國的體制和當(dāng)時(shí)城市環(huán)衛(wèi)部門的經(jīng)濟(jì)狀況影響，只有上海、北京、南京、深圳等少數(shù)大城市使用數(shù)量很少的清掃車，但是這種型式的清掃車給我國清掃車的發(fā)展史增添了濃濃的一筆。四川滬州機(jī)器廠制造出我國第一臺(tái)吸掃式清掃機(jī)，填補(bǔ)了我國在吸掃式清掃車市場上的空白，清掃效率從我國研制的純掃式清掃車的 80%提高到 90%以上，它更以純掃式清掃車無可比拼的優(yōu)勢迅速進(jìn)入我國的大中城市如北京、上海、南京、深圳等。20 世紀(jì)末期，市場需求的迅速膨脹促使各種類型和各種規(guī)格的清掃車不斷涌現(xiàn)。清掃車的使用也從大中城市逐漸擴(kuò)展到小城市，而且不少企事業(yè)單位與部分居民小區(qū)也開始采用清掃車進(jìn)行路面清掃。2000 年以后，國內(nèi)清掃車市場繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的局勢。近幾年來國內(nèi)各個(gè)清掃車企業(yè)己經(jīng)逐漸開始意識(shí)到產(chǎn)品自主研發(fā)的重要性，正逐步開始加大對(duì)科研工作的投資力度，其中有不少企業(yè)取得較為先進(jìn)的研究成果。但到目前為止，國內(nèi)針對(duì)清掃車工作裝置匹配性能的研究至今仍然不多，已經(jīng)取得的一些科技成果。謝立揚(yáng)在文獻(xiàn)［1］中根據(jù)吸掃式和純掃式清掃車兩種車型不同清掃機(jī)理，結(jié)合自己在實(shí)踐和試驗(yàn)兩方面的經(jīng)驗(yàn)說明了清掃速度對(duì)清掃率的影響關(guān)系，得出了如下結(jié)論:無論是哪種形式的清掃車，當(dāng)清掃速度增加時(shí)，清掃效率總的來說呈下降趨勢，對(duì)一些容重較小但形狀較大的物體，在一定清掃速度范圍內(nèi)，清掃速度與清掃率無關(guān) [1]。龔佰勛在文獻(xiàn)［2］中闡述：通過多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了提高清掃車使用效能的各種方案，主要觀點(diǎn)包括在清掃一般的市政道路時(shí)，清掃車車速一般應(yīng)控制在 1.5m/s 左右；保潔行駛速度則可高達(dá) 5m/s，這樣最有利于垃圾的吸掃；風(fēng)機(jī)風(fēng)道應(yīng)采用圓形截面，這樣可以有效減機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3小風(fēng)阻等 [2]。雖然我國在清掃機(jī)車研究方面取得部分令世界矚目的成就，但是我國的清掃機(jī)車同發(fā)達(dá)國家相比還存在著不少差距。我國自主研究設(shè)計(jì)的的清掃車雖然在清掃能力、清掃效率以及除塵效果等清掃作業(yè)方面的性能與發(fā)達(dá)國家的水平相差不太大，然而卻在噪聲控制、可靠性、舒適性等方面仍存在較大差距。目前我國清掃車設(shè)計(jì)還停留在理論分析加經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)層面上，缺乏對(duì)清掃機(jī)車專用元件工作性能的系統(tǒng)分析，缺少對(duì)部分專用零部件的研究，缺乏具有明確目標(biāo)的設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)?？梢哉f，到目前為止我國對(duì)清掃車的研究能力還相對(duì)來說比較差，對(duì)清掃車工作參數(shù)的相關(guān)的性能匹配研究也存在很多不足之處，對(duì)清掃車綜合工作性能的優(yōu)化指導(dǎo)作用還很有限，與此同時(shí)，對(duì)清掃車的研究還缺乏必要的研究條件。由于國內(nèi)清掃車生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模都比較小，而且掃路機(jī)產(chǎn)品批量也較小，所以采用的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)手段都較為落后，加工的零部件難以保證有穩(wěn)定的質(zhì)量要求。此外，我國通用零部件制造水平較低，也影響了掃路機(jī)車的質(zhì)量。二、我國清掃機(jī)的研究方向要提高我國清掃機(jī)車的整體水平，必須首先確定它的研究方向，從清掃機(jī)車的基礎(chǔ)研究著手，并根據(jù)我國清掃機(jī)車市場的需求，逐步研究開發(fā)出性能先進(jìn)、可靠性高、符合我國基本國情的清掃車。隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，道路落葉的清掃工作不再滿足于單純意義上的清掃,將從功能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等多方面提出更多更高的要求,市場呼喚能滿足各種需求的清掃機(jī)車。 已知的清掃車類型有： (1)全天候清掃車。目前的這種清掃機(jī)車需要通過噴水壓塵來除塵，在我國的一些干旱地區(qū)和我國的北方冬季無法使用此類清掃車，要解決這一問題，必須要開發(fā)能在干旱環(huán)境和冬季使用的清掃車或稱為全天候掃路車，如果該車能夠成功研發(fā)不但解決了上述難題，同時(shí)可節(jié)約用水，降低使用成本 [3]。(2)中小型全液壓清掃機(jī)車。未來市場的主要清掃車，為適應(yīng)國內(nèi)市場發(fā)展的需求，對(duì)中小型全液壓掃路車的研究工作已刻不容緩。目前，我國中小型全液壓掃路車不但存在與汽車底盤改裝的掃路車同樣的缺陷，而且還存在舒適性差、噪聲大、空車質(zhì)量大、外形不夠美觀等諸多缺點(diǎn)。因此，要徹底擺脫我國全液壓掃路車的落后狀況，必須從現(xiàn)在開始就對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的研究 [3]。(3)多功能型清掃機(jī)車。目前的國產(chǎn)清掃機(jī)車基本上來說都是單純意義上的清掃即只能掃路不能它用。然而從全國許多環(huán)衛(wèi)局的信息來看，對(duì)清掃車功能的需求應(yīng)不僅僅只停機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4留在單方面應(yīng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多方面的功能像鏟雪、除草等。因此，清掃車多功能是一個(gè)發(fā)展方向 [3]。(4)環(huán)保型掃路車和單發(fā)動(dòng)機(jī)全液壓驅(qū)動(dòng)清掃機(jī)車。目前的掃路車尾氣污染和噪音污染相對(duì)來說對(duì)環(huán)境造成的危害都比較大。隨著國家環(huán)保部門對(duì)環(huán)境的要求越來越高,人們環(huán)保意識(shí)的普遍增強(qiáng) ,現(xiàn)有掃路車就將很難適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，因此開發(fā)環(huán)保型清掃機(jī)車勢在必行，單發(fā)動(dòng)機(jī)全液壓驅(qū)動(dòng)清掃機(jī)車發(fā)展前景的也必將一片美好 [3]。1.4 國外落葉清掃機(jī)的研究現(xiàn)狀國外一些發(fā)達(dá)國家從 20 世紀(jì) 40 年代就開始大量生產(chǎn)清掃機(jī)車，像美國 ELGIN、德國 FAUN-KUKA、日本 KATO、英國 JOHNSTON 等公司，這些公司目前不管在銷量的規(guī)模、還是在技術(shù)應(yīng)用的檔次上都走在了世界的前列。文獻(xiàn)[5]中曾提出一種新型的路面清掃方式，采用灑路車與清掃車聯(lián)合作業(yè)的方式，這種方式不但可以有效解決普通路面清掃車的二次揚(yáng)塵問題，而且還可以有效改善對(duì)片狀、絮狀或粉塵狀等輕質(zhì)物體的清掃效率低較低的缺點(diǎn) [5]。此外，國外針對(duì)清掃車進(jìn)行的學(xué)術(shù)研究方向主要是面向清掃車性能優(yōu)化、安全舒適性、集成控制、環(huán)保節(jié)能等課題。Peel G.M.和 Parker G.A.采用離散元素模型的方法，理論分析了清掃車盤刷在作業(yè)時(shí)與路面間的相互作用關(guān)系，得出了如下結(jié)論:隨著盤刷轉(zhuǎn)速的提高，盤刷與路面間的摩擦系數(shù)會(huì)減小，并且盤刷的接地壓力也會(huì)減小，這樣盤刷的驅(qū)動(dòng)扭矩會(huì)相應(yīng)下降 [5]。機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）52 總體方案選擇與確定一、總體方案的提出落葉清掃機(jī)是能夠完成清掃落葉，并將落葉擠壓成塊的作業(yè)機(jī)械。本課題擬設(shè)計(jì)一種清掃機(jī)，主要是總體尺寸的設(shè)計(jì)，各主要工作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要求能同時(shí)收集并將落葉擠壓成塊且可對(duì)街道、公園及路旁落葉進(jìn)行收集等功能，以達(dá)到清掃收集擠壓，功耗分配合理，落葉二次利用的目的。文獻(xiàn)[6]中國內(nèi)外通常按照清掃作業(yè)方式的不同將掃路車分為 3 大類。(1)純吸式掃路車：該種掃路車依靠抽吸系統(tǒng)將內(nèi)部空氣排空形成的一定的負(fù)壓，依靠大氣壓將路面垃圾從吸口處吸入垃圾箱 [6]。(2)純掃式掃路車：該種掃路車一般為“ 側(cè)掃+滾掃”結(jié)合方式對(duì)路面進(jìn)行清掃 [6]。(3)吸掃式掃路車：該種掃路車一般為“ 盤掃+吸盤”結(jié)合的方式，也有的是“ 盤掃+滾掃+吸盤” 結(jié)合的方式 [6]。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)選擇純吸式掃路車，則清掃裝置的功能分配如下圖圖 2.1 落葉清掃機(jī)工作原理圖二、機(jī)構(gòu)的對(duì)比選擇查閱參考文獻(xiàn)[4]中相關(guān)機(jī)構(gòu)1.刮葉機(jī)構(gòu)的確定方案一：機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6圖 2.2 八桿平面機(jī)構(gòu)刮葉部分采用八桿平面機(jī)構(gòu)，通過刮葉滑塊的上下浮動(dòng)將過濾網(wǎng)上的落葉掛下，使風(fēng)機(jī)提供正常吸力工作。機(jī)構(gòu)分析：八桿平面機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)刮落葉的目的，可實(shí)現(xiàn)刮葉滑塊的上下移動(dòng)，但是此機(jī)構(gòu)只能是一半的通風(fēng)機(jī)口保持在正常工作水平，不能很好的綜合利用有限的資源。此機(jī)構(gòu)的另一不足之處在于運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性較差，而且要在箱體內(nèi)實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)占用箱體內(nèi)部有限的空間，對(duì)箱體內(nèi)部有限空間布局產(chǎn)生影響。方案二：圖 2.3 旋轉(zhuǎn)撥叉機(jī)構(gòu)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7旋轉(zhuǎn)撥叉機(jī)構(gòu)是將帶有孔的葉輪不斷旋轉(zhuǎn)將落葉控制在撥叉一側(cè)，有風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力，利用撥叉葉輪的孔的閉合與開放來控制落葉的升降進(jìn)而將落葉送入旋轉(zhuǎn)定時(shí)撥叉機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)分析：旋轉(zhuǎn)撥叉機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸外接皮帶輪，有皮帶輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)撥叉的旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)撥叉的轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)機(jī)通過旋轉(zhuǎn)撥叉的孔隙來提供動(dòng)力吸附落葉。隨著旋轉(zhuǎn)葉輪的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，吸入的落葉不斷反復(fù)堆積，當(dāng)葉輪運(yùn)動(dòng)到下方時(shí)，孔隙堵塞，粘附在葉輪上的落葉降落，落葉降落又提供新的吸力，如此不斷反復(fù)運(yùn)行，故選擇旋轉(zhuǎn)撥叉機(jī)構(gòu)。2．撥叉定時(shí)機(jī)構(gòu)的確定圖 2.4 撥叉定時(shí)機(jī)構(gòu)由于在落葉擠壓之前，落葉需要統(tǒng)一存放于落葉收集箱，等落葉擠壓裝置作用完成以后方便在擠壓過程中收集足夠的落葉進(jìn)行下一次的擠壓成塊，故需設(shè)計(jì)一個(gè)定時(shí)開放的門，等到一定時(shí)間就開放。在此有二種方案，上圖不帶孔撥叉為方案一。方案一 機(jī)構(gòu)分析：撥叉定時(shí)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸外接皮帶輪傳動(dòng)，由皮帶輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)葉片運(yùn)動(dòng)。一個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片每旋轉(zhuǎn)一周擠壓箱運(yùn)動(dòng)擠壓二次，旋轉(zhuǎn)葉輪在此期間充當(dāng)了定時(shí)開關(guān)門的作用。且運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定性好。機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8圖 2.5 齒輪齒條機(jī)構(gòu)方案二 機(jī)構(gòu)分析：由曲柄帶動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，再有齒輪齒條機(jī)構(gòu)帶動(dòng)定時(shí)門機(jī)構(gòu)。從原理上看好像完美無缺，但我們卻忽視了這套機(jī)構(gòu)是在箱體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，而且齒輪齒條的擺動(dòng)也不適合在箱體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。故選擇第一套撥叉機(jī)構(gòu)。二、動(dòng)力傳動(dòng)方案的選擇常見的傳動(dòng)方式：1、機(jī)械傳動(dòng)形式：這種形式的道路清掃車，其行走系統(tǒng)與垃圾清掃系統(tǒng)的動(dòng)力都是通過機(jī)械形式傳動(dòng)。2、液壓傳動(dòng)形式液壓傳動(dòng)這種形式的道路清掃車大多采用底盤，其動(dòng)力僅需一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。3、機(jī)械一液壓復(fù)合傳動(dòng)此種傳動(dòng)是將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能分為兩部分，一部分傳輸?shù)角鍜呦到y(tǒng)來驅(qū)動(dòng)清掃裝置進(jìn)行工作；另一部分傳輸?shù)胶髽騻鲃?dòng)系統(tǒng)。傳動(dòng)方式的確定：根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，動(dòng)力由柴油機(jī)提供，則可選擇機(jī)械-液壓復(fù)合傳動(dòng)的方式，傳動(dòng)方案如下圖所示機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9圖 2.6 傳動(dòng)方案三、總體方案的確定工作原理如下圖所示，本設(shè)計(jì)是一種靠風(fēng)機(jī)吸力來清掃落葉的清掃裝置，其基本結(jié)構(gòu)圖 2.7 總體方案 1-落葉收集口 2-吸管 3-帶孔撥叉 4-通風(fēng)機(jī) 5-加熱箱 6-擠壓箱 7-液壓缸 8-撥叉定時(shí)機(jī)構(gòu)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）103 落葉清掃機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、手動(dòng)遙控開關(guān)門板裝置的確定圖 3.1 手動(dòng)遙控開關(guān)門板裝置1-手動(dòng)遙控桿 2-傳動(dòng)桿 3-艙門門板連接桿采用直徑為 20 的圓柱設(shè)計(jì)而成各參數(shù)的確定依據(jù)各類農(nóng)用車的手動(dòng)遙控桿。手動(dòng)遙控桿主要負(fù)責(zé)艙門的開關(guān)。當(dāng)打開艙門時(shí)，桿 1 作用，推動(dòng)桿 3 打開艙門。二、上擠壓桿的確定圖 3.2 上擠壓桿機(jī)構(gòu)1-曲柄搖桿 2-連接桿 3-上擠壓桿曲柄搖桿 1 在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的帶動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)連接桿 2 運(yùn)動(dòng)，使上擠壓桿 3 做上下機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11擠壓運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)落葉的上擠壓運(yùn)動(dòng)。3.2 落葉清掃車擠壓機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算一、擠壓機(jī)構(gòu)工作原理擠壓機(jī)構(gòu)是順序機(jī)構(gòu)，各個(gè)運(yùn)動(dòng)件之間有嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)先后順序，首先是上擠壓桿的運(yùn)動(dòng)，然后是側(cè)擠壓感運(yùn)動(dòng)，再往后是液壓缸的運(yùn)動(dòng)，最后定時(shí)門機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，將箱門打開推出擠壓的落葉。二、 擠壓機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析由設(shè)計(jì)任務(wù)書已知條件液壓缸最后壓力為 100N /cm2 。由文獻(xiàn)[7]第六章公式 6-20 查得知圖 3.4 液壓缸通油推力與速度示意圖（3-1）262 610 023321()/4[()]10()1065m mvvFpAPDpdXNqqVs?????????式中： P-液壓缸進(jìn)油腔壓力，單位 Pa； q- 流量，單位 L/min；-為輸出推力，單位 N； D-液壓缸的活塞直徑，單位 mm；1Fd-液壓缸活塞桿直徑，單位 mm ； -液壓缸回油腔壓力， 單位 Pa；0p-液壓缸容積效率 -液壓缸的機(jī)械效率 v?m?機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12由已知數(shù)據(jù) =14400N D=100mm d=40mm q=60L/min =01F 0p得： =0.2m/s 1V1.液壓缸的強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于液壓缸的缸筒壁厚、端蓋處的螺紋強(qiáng)度和活塞桿直徑需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。由參考文獻(xiàn) [7] 第六章第 114 頁知當(dāng) 時(shí) 按薄壁缸筒實(shí)用計(jì)算公式計(jì)算即0.8D??（3-2）??max2pD??當(dāng) 時(shí)0.83D???（3-3）??max2.3pD???當(dāng) 時(shí)0.3D??（3-4）??max0.4123pD??????????式中： -壁厚，單位 m；?D-缸筒內(nèi)徑，單位 m； -缸筒材料的許用應(yīng)力，單位 MPa；??-最高允許壓力，單位 MPa；maxp將數(shù)據(jù)代入上面公式得： 3.5??機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）132.缸筒端部螺紋連接強(qiáng)度計(jì)算螺紋處的拉應(yīng)力：（3-5）6210()4KFdD????螺紋處的剪應(yīng)力：（3-6）6103.2()d???合成應(yīng)力：（3-7）2n???式中： F-缸筒端部承受的最大推力，單位 N；D-缸筒內(nèi)徑，單位 m；-螺紋外徑，單位 m；0d-螺紋底徑，單位 m；1K-擰緊螺紋系數(shù) K=1.25-1.5；-螺紋連接摩擦系數(shù) ；1K10.2K?將各數(shù)值代入得：= =805.623n???22534?????3.活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算由參考文獻(xiàn) 第六章 115 頁??7（3-8）6()10dFTAW?????sn??式中： -活塞桿斷面積，單位 ；dA2mW-活塞桿斷面模數(shù)，單位 ；3T-活塞桿承受的彎曲力矩，單位 ；N?-材料的屈服強(qiáng)度，單位 MPa；s?-安全系數(shù)，一般為 2-4；sn機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14將數(shù)值代入得：=531MPa =650MPa?sn?上擠壓桿與側(cè)擠壓桿和門系統(tǒng)時(shí)間分配采用不完整齒輪作為棘輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)各個(gè)部件順序運(yùn)動(dòng)。如圖 3.5：圖 3.5 棘輪機(jī)構(gòu)1-上擠壓桿齒輪箱蓋 2-上擠壓桿的傳動(dòng)齒輪 3-不完全齒輪箱蓋 4-不完全齒輪 5-側(cè)擠壓桿的箱蓋 6-側(cè)擠壓桿齒輪 7-定時(shí)門機(jī)構(gòu)齒輪 8-定時(shí)門機(jī)構(gòu)齒輪箱蓋3.3 齒輪與輪軸的設(shè)計(jì)一、錐齒輪的設(shè)計(jì)由于不同的工作要求，在各個(gè)方向需要傳動(dòng)不同的動(dòng)力所以選用錐齒輪進(jìn)行相互垂直的方向動(dòng)力傳動(dòng)。圖形參照參考文獻(xiàn)[8]圖 10-33 設(shè)計(jì)幾何參數(shù)。根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]第十章錐齒輪傳動(dòng)相關(guān)公式現(xiàn)計(jì)算如下：設(shè)定錐齒輪傳動(dòng)比 1:1幾何尺寸確定：機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）151．分度圓直徑：由公式 dmz??（3-9）式中： m 為模數(shù)；Z 為齒數(shù)計(jì)算得： 1240=16dz???2．分度圓錐角：由公式 12arctnz??式中： 、 為錐齒輪圓錐角；1?2、 為錐齒輪齒數(shù)；z得： 01122arctn45z????3．齒頂圓直徑：由公式 cosdm???（3-10）式中： d 為分度圓直徑，單位 mm；m 為模數(shù)；為圓錐角；?得： 11222coscos1604cos5=16.maaddm???????????4．齒根圓直徑：由公式（3-11）sfd??得： 11222cosco1604cos5=1.4f fdmd?????????5．外錐距：由公式（3-12）sinmzR?得： 0413.542i m???6．齒頂角：由公式 sintaZ??（3-13）機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16式中： 為齒頂角； a?得: 112sintZ??22sinsi45ta0.3Z?????02.a???7．齒根角：由公式（3-14）.sinta?得： 1f12.4sintaZ??? 022.4si.i45ta .2fZ????0f12.9f??8．頂錐角：由公式（3-15）+aa??得： =0011+=452.7.aa??? 002245.=7.2?9．根錐角：由公式（3-16）0ff???式中： 為根錐角f?得： = 001452.9.1ff??? 002452.9=.1ff???10．高度變位因數(shù) X：當(dāng) 時(shí)，選用公式： （3-17）190 3Z??? 210.46Zx?????????????得: 22112.467x????????????????????? 120. 0.17xx???11．齒頂高：由公式（3-18）??haxm???得： ??1112220.74.6832haxm??????12．齒根高：由公式 （3-19）??fhacxm???得： ???1211220174.1258ffhacxmx???????機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1713．齒寬：b 一般取 0.3R， b=0.3R=0.3 160=48mm??14．冠頂距：由公式 （3-20）sin2kdAha???得： 12160sin.9345m7.9284kdAha?????15．大端分度圓弧齒厚：由公式（3-21）2tantSmx??????????式中： 按標(biāo)準(zhǔn)選取為 ,經(jīng)查手冊(cè) [17]可取 ，得：?20? 120.5tt??????1211223.4tan50.7an.1m8.2.2.1t20.53.ttSmx???? ???????????? ???? ?????式中： 按標(biāo)準(zhǔn)選取為 ,經(jīng)查手冊(cè) [17]可取 ，得：?0? 12.ttx?????1211223.4tan50.7tan0.15m8.2.12.2.3.5ttSmx????? ???????????? ???? ?????二、風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)由要求知?dú)饬髁繛?3000 ，全壓為 4000pa 左右。查參考文獻(xiàn)[9]通風(fēng)機(jī)實(shí)用技3/mh術(shù)手冊(cè)（457 頁）知：9-19 至 9-26 為高壓離心通風(fēng)機(jī)。高壓離心通風(fēng)機(jī)主要用于鍛冶爐及高壓強(qiáng)制通風(fēng)，并廣泛用于輸送物料、輸送空氣及無腐蝕性不自然、不含粘性物質(zhì)的氣體。介質(zhì)的溫度一般不會(huì)超過 [10]。50o選擇機(jī)號(hào) 型號(hào)為 9-26 型離心通風(fēng)機(jī)。4.5-A-2900 -2-3407-4863 內(nèi)效率為4.5No r/min77.1%、內(nèi)功率 5.87、所需功率 6.8、每小時(shí)流量 、全壓 、溫3407vqh?4863tFpa?度 t= 左右。20oC1.流量系數(shù)： （3-22）249600.142287(32)vqDu???????機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18參照參考文獻(xiàn)[10]離心通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)（24 頁）通風(fēng)機(jī)的主要形式和各種系數(shù)選擇流量系數(shù)取 =0.03?2.全壓系數(shù)（3-23）2sFtpu???式中： -靜壓，單位 Pa；sFp-通風(fēng)機(jī)進(jìn)口空氣密度，單位 ；?3/kgm-葉輪外緣圓周速度，單位 ；2us3.比轉(zhuǎn)速 為sn（3-24）12348stn???式中： -流量系數(shù)?-全壓系數(shù)t?得： =22.3sn4.轉(zhuǎn)速系數(shù) 為?（3-25）138sn??5.比直徑 為sD（3-26）142()0.9ptFtsvKDq???式中： D-葉輪外緣直徑，單位 m；-可壓縮性系數(shù)；ptK-全壓，單位 Pa；tF-流量，單位 ；vq3/s得： =5.87sD6.葉輪徑向直徑機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19（3-27）260pDn????式中： -全壓，單位 Pa；p-全壓系數(shù)；?-轉(zhuǎn)數(shù)；n得： 2D0.419?7.葉輪流量 為scq（3-28）(.5)scsqq?式中： 為每小時(shí)流量s得： （1.02-1.05） 3407=3500?當(dāng) v=0 時(shí)（3-29）204scqDu??式中： -葉輪入口直徑，單位 m；0D-葉輪入口氣流充滿系數(shù)，一般取 0.9-0.95；u-氣流流過葉輪的流量，單位 ；scq3/s得： =74.386 02354.9(0.)???/m三、 各軸轉(zhuǎn)速的確定拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)速 ，齒數(shù) =202540r/in9/Ns?2Z減速器 1 各箱體的齒輪軸的轉(zhuǎn)速：即圖 3.10 中的軸 2 轉(zhuǎn)速為 2r/mi/s由于傳動(dòng)比 8，我們?nèi)鲃?dòng)比 則 =60 軸 1 轉(zhuǎn)速為 ；取?13i?1Z180r/min3/Ns?則 所以軸 3 轉(zhuǎn)速為 ；取軸 3 齒輪 2 齒數(shù)為 取3160Z?32i 80r/in/Ns280Z?軸 4 齒數(shù)為 20 各傳動(dòng)比為 ，所以軸 4 的轉(zhuǎn)速為 720 。4i r/in機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20圖 3.10 棘輪機(jī)構(gòu)1-上擠壓桿傳動(dòng)齒輪；2- 不完全齒輪；3-側(cè)擠壓桿的傳動(dòng)齒輪；4-上定時(shí)門機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪；5-上擠壓桿傳動(dòng)軸；6- 不完全齒輪；7-上定時(shí)門機(jī)構(gòu)所在軸；棘輪機(jī)構(gòu)各軸的轉(zhuǎn)速：圖 3.10 中軸 6 轉(zhuǎn)速為 540 ，設(shè) 傳動(dòng)比 則軸 5 轉(zhuǎn)速為 180 ；r/min20Z?213i?r/min設(shè) ，則軸 7 轉(zhuǎn)速為 180 。340Z?423i?r/in四、各軸輸出功率的確定圖 3.11 減速器1-無孔撥叉動(dòng)力軸 ；2- 動(dòng)力輸入軸 ； 3-帶孔撥叉動(dòng)力軸；4-風(fēng)機(jī)動(dòng)力軸有上述計(jì)算知輸出功率 46.8Pkw?由功率計(jì)算公式知 = v/2= 我們?nèi)∑骄?=1.0g/c ，V 為落葉1Fvmgh?/2Vv??3m的體積機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21g 為常數(shù)，v 為旋轉(zhuǎn)地周邊速度，h 為旋轉(zhuǎn)落葉上升的高度。由 其中 ， 則 v=1.26 =3.958m/srw?0.21m6w??F mg h/2 g/2=0.1455kN （3-30）???3R所以 =3.958 0.1455=0.5759kw 取 =1kw1PFv?1P同上述原理取 3.5kw?所以圖示機(jī)構(gòu)功率的大?。? + + =7.696+1.7871+1.1318 11.27 （3-31）1jp412/P?312/12/P??圖 3.10 示為棘輪機(jī)構(gòu)軸 6 為動(dòng)力輸入軸 1、3、4 所在的軸分別為動(dòng)力輸出軸，軸 1 為給上擠壓桿提供動(dòng)力的動(dòng)力源，軸 4 為定時(shí)門機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，軸 3 為側(cè)擠壓機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力。軸 6 外接聯(lián)軸器，與錐齒輪相接，為棘輪機(jī)構(gòu)的總動(dòng)力源。設(shè)上擠壓桿的壓力為 10 ，側(cè)擠壓桿的壓力為 20 ，上定時(shí)門機(jī)構(gòu)的力大2/Ncm2/Ncm小為 1kN，由 F=PA 得：上擠壓力 =10 95 95N=90.25kN1F?側(cè)擠壓桿擠壓力=12 95 20=22.8kN2上擠壓桿的運(yùn)動(dòng)路程為 83cm，側(cè)擠壓桿的運(yùn)動(dòng)路程為 83cm，上定時(shí)門機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)路程為 72.25cm。所以上擠壓桿的功為 90.25 0.83=74.9074 上擠壓桿的功率為11WFS??=74.9071/10=7.49kw. 1WPt?側(cè)擠壓桿的功率為=22.8 0.83/10=1.8924 1.9kw.2Pt???上定時(shí)門機(jī)構(gòu)的功率為=1 0.83/10=0.083kw3Wt??機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22所以棘輪機(jī)構(gòu)總功率的大小為：= + + =0.0939+2.151+8.4776=10.72252jp312/P?12/12/P?所以需要提供的總功率為：P= / + / =11.91394+11.863=23.78kw1j32jp3所以選用 25kw 的柴油機(jī)作為動(dòng)力源。五、各軸傳輸扭矩的確定輸入軸的轉(zhuǎn)矩(3-32)950TPn?式中： P-軸傳遞的功率，單位 kW；n-軸的轉(zhuǎn)速，單位 ；/minr得： T 9502/540129.6???Nm?如上圖 3.2 對(duì)軸 3 的齒輪進(jìn)行分析：軸 3 為動(dòng)力輸出軸其軸上的功率 =1.5kw，轉(zhuǎn)速 =1803P3nr/i于是 339501.50798.T Nmn????初步確定軸的最小直徑(3-33)3min0pdA?式中： 查表取 =110??095.2TpA??0得： =mind31.48機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）234 落葉清掃機(jī)帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)傳動(dòng)原理可將帶傳動(dòng)分為摩擦傳動(dòng)和齒合傳動(dòng)，現(xiàn)主要說明摩擦傳動(dòng)中的平帶傳動(dòng)與 V 帶傳動(dòng)。一、平帶傳動(dòng)特點(diǎn)：特點(diǎn)：最簡單的帶傳動(dòng)形式，帶輪的結(jié)構(gòu)非常簡單，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳遞，穩(wěn)定性高，應(yīng)用廣泛?？蓱?yīng)用于壓力機(jī)、機(jī)床、紡織機(jī)械、鼓風(fēng)機(jī)、磁帶錄音機(jī)等，但需一定的預(yù)緊力。二、V 帶傳動(dòng)特點(diǎn)：特點(diǎn)：V 帶通常通過楔形槽與 V 帶之間的楔式作用來提高壓緊力，所以 V 帶傳動(dòng)過程中可產(chǎn)生更大的摩擦力，主要應(yīng)用于一般機(jī)械來傳遞中等功率與中等速度。4.1 平帶傳動(dòng)計(jì)算如圖 3.11 中軸 4 皮帶查閱參考文獻(xiàn)[10]第一章 9-20 頁其相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算如下：由于傳動(dòng)距離較遠(yuǎn)，所以我們選用平帶傳動(dòng)。已知初始條件為 ，大帶輪轉(zhuǎn)速 ，小帶輪轉(zhuǎn)速 ，46.8Pkw?4720/minnr?5290/minnr?中心距 ，每天工作大約八小時(shí)。20am?1.主、從動(dòng)輪直徑的確定（4-1）3110pdn?式中： p-軸 3 的傳遞功率；-軸 3 的轉(zhuǎn)速；1n得： 1d36.802.57m?查[10]表 2-12 取接近的主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 。14根據(jù)傳動(dòng)比 1270.289ni?機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24則從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為 查參考文獻(xiàn)[16]表 2-12、表 2-13210.4825.6di???取標(biāo)準(zhǔn)值 。256d?此時(shí)傳動(dòng)比 12560.4ni?1.97/mini r?驗(yàn)算帶速（4-2）160dnv??式中： -主動(dòng)輪的直徑，單位 m；1d-主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，單位 ；n/inr得： v 24758.46/60s????30/m?2.確定傳動(dòng)中心距初步選定中心距 mm0153a?按照選定中心距 計(jì)算帶的長度由公式2m?（4-3）212100()4eeopddLaa??式中： -中心距，單位 mm；0a-主動(dòng)輪直徑，單位 mm；1ed-從動(dòng)輪直徑，單位 mm；2-有端帶長度，單位 mm；L得： op22456()00L?????431.5?取 4400mmpL實(shí)際中心距為（4-4）02poLa???機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25式中： -修整后的帶長，單位 mm；pL-初選帶長，單位 mm；o得： 40321.5209.37a????3.驗(yàn)算從動(dòng)輪包角 1?（4-5）021157.()8eda???式中： -實(shí)際中心距，單位 mm；a得： 1?057.3(624)818.79????05?所以包角在允許范圍內(nèi)。4.驗(yàn)算曲饒次數(shù) u（4-6）10pmvuL?式中： 帶輪數(shù)m?-修整后的帶長，單位 mm；pL得： u （次/s）1028.463.85???max610u???5.確定設(shè)計(jì)功率 dP由功率計(jì)算公式（4-7）dAPK?查[10]表 3-8 查的工況系數(shù) 1A所以 6.8dAkw6.帶的截面積 A由[10]表 2-9 確定帆布平帶單位截面積傳遞的額定功率 =1.8860P2/kcm（4-8）0dAK???式中： 包角修正系數(shù) K??機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26傳動(dòng)布置系數(shù)K??得： 6.83.9271.02A???cm7.帶寬 b由[10]表 的 21?bk式中： A-帶的截面積，單位 ；2cm-帶的張緊應(yīng)力，單位 ；k/N得： b 取 b=63mm103.9765.42??8.軸壓力（取 ）0.8MPa?10sin()2rFA??式中： -小帶輪包角，單位 ；1?0()得： Nr 284.721.8397si12.5????圖 3.3 帶的相關(guān)參數(shù)如下表：帶號(hào) 帶型 帶速 包角 帶長 m 曲饒次數(shù) 截面積 帶寬 mm 軸壓力/ms0() 2mN軸 1 帶 普通平帶 6.232 182.56 3600 4.276 0.642 40 632.1軸 3 帶 普通平帶 6.232 183.24 2800 5.38 0.526 36 512.5軸 4 帶 普通平帶 8.4446 184.72 4400 3.83845 3.927 63 1412.54.2V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算圖 3.10 中軸 4 的皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算查閱參考文獻(xiàn)[11]第三章 17-25 頁知1. 確定計(jì)算功率 caP有上述條件知 =0.083kw，轉(zhuǎn)速 ，設(shè)傳動(dòng)比 i=3.0，假設(shè)每天工作八小4450/minnr?時(shí)由于載荷變動(dòng)微小，因此取工作情況系數(shù) 則由公式=1.AK（4-9）caP機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27式中： -工況系數(shù)；AKP-額定功率，單位 kW；得： caP1.083.Kw??2．選擇帶型由 ,小帶輪轉(zhuǎn)速 ，由參考文獻(xiàn)[8]查看圖 8-11 選擇 Z=0.83kcaPw154/min9/nrrs型帶。3．確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 和1d21 ) 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 0?則大帶輪的基準(zhǔn)直徑 。23daim?2 ) 驗(yàn)算帶速故帶速合適。13.4054/in2.695/30/dVnmrs?????4．確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 dL根據(jù)( 初步確定????120120.7d???07am（4-10）21210 0()()4ddda?????式中： -初選中心距，單位 mm；0a-小帶輪基準(zhǔn)直徑，單位 mm；1d-大帶輪基準(zhǔn)直徑，單位 mm；2得： dL?1653.m?取 0dLm?實(shí)際中心距： '0748.2da???5．驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角：包角合適。211()3018057.857.3162.4904.2da???????nn nn