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路面清扫机_百度文库

2020-12-17 14:06 作者:赢多多官网 点击:

 

  路面清扫机_机械/仪表_工程科技_专业资料。路面清扫机 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 前言 清扫机是用于道路、机场等场

  路面清扫机 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 前言 清扫机是用于道路、机场等场所的清扫设备。按用途可分为扫路机、清扫收集机和专用收集 机三种。扫路机只能将路面上的垃圾扫到一边,通常只有郊外的道路上使用,在公路和修理路面 时常用它来清扫路面;清扫收集机不但能把尘土和垃圾扫到一边,而且还能自动将垃圾装入垃圾 箱中运走, 在城市道路清扫中应用广泛; 专用收集机系列是专用来收集收集场的金属和其他物品。 手扶式清扫机涉及清扫路面垃圾装置,尤其连续清扫路面垃圾,自动将传送垃圾到垃圾箱。 手扶式清扫机解决其技术问题所采用的技术方案是:用一台汽油机做动力,通过V带带动机体后 面的主刷转动进行清扫;通过齿轮、椎齿轮、V带带动机体前方右侧的副刷(侧刷)进行清扫; 通过齿轮带动垃圾传输装置,将主刷清扫的垃圾输送到垃圾箱里。 手扶式道路清扫机,是环卫清扫道路垃圾设备。该设备在机架后面安装一个大转轮,转轮 上安装圆柱式清扫刷,其前方是带弧度的清扫板,清扫板上半部是铁板、下半部是橡胶板,清扫 板上部与垃圾传送装置相连,底边与地面接触;垃圾传送装置倾斜一定角度,由上下两根轴带动, 其传送带上有数条倒钩,以便更好的传送垃圾,上端与垃圾箱相通。在机架中后面安装一个可旋 转脚轮,方便转向,用来调整主刷与地面的距离;在机架前部(垃圾箱)两侧安装两个支撑轮, 承载垃圾和电机的重量。前面的侧刷是圆锥台型的,接触面与地面有一定的角度,并与地面距离 可调。清扫时主刷,侧刷,垃圾传送装置同时运转,进行连续清扫。侧刷用来清扫路牙,将垃圾 扫到主刷的清扫范围内,并可扩大清扫面积;主刷将垃圾扫到清扫板上,再扫到传送装置上,通 过传送装置将垃圾送进垃圾箱。垃圾箱前端开口,以便倾倒垃圾。 手扶式清扫机的有益效果是,利用椎形盘状副刷(侧刷)与地面有一定角度将垃圾扫到主 刷范围内, 再由圆柱形滚刷平行地面相切产生的旋转力, 将路面上的垃圾通过传送带送入垃圾箱, 完成连续清扫任务。本机制造、使用成本低、投资小、使用广泛、灵活、方便;适用于城市、城 乡、广场、场区等非机动路面;本机清扫效率高、清扫力度大、操作简单;解除了清扫垃圾之苦, 能更好地美化环境,无清扫人员伤亡事故。 本文具体介绍了手扶式清扫机的总体设计,并根据现在清扫机发展趋势及我国国情详细说明 了设计的过程以及所应用的参考文献,并以图例和数据表格来辅助说明设计的详细内容。此清扫 机的设计过程涉及很多方面的知识,由于实践等方面的不足会出现很多文字及内容的不够周全。 谨请有关老师给予批评指正。 第 1 章 绪论 1.1 清扫机工作原理 清扫机主要指扫路机械。清扫机有手推式、手扶式和自行式三种。手推式是开人力推动清扫 机行走,无其他动力源;手扶式和自行式是靠动力源清扫和行走的。清扫机按清扫形式可分为刷 式、真空式、刷—真空组合式。按把垃圾放进垃圾箱的方式可分机械式、空气式、空气机械式。 清扫时是否洒水可分为干式和湿式。此次设计的清扫机是手扶式机械干刷式的。清扫机一般由机 架、发动机、传动系统、清扫系统、垃圾箱、垃圾传送系统、组成。 扫地刷是清扫机的主要工作机构。它是由刷、刷架、悬杆和驱动机构组成。扫地刷还分主刷 和副刷。主刷是圆柱型的,是主要的清扫装置,它把垃圾清扫到垃圾传送装置上去,再送到垃圾 箱中去。刷毛安装在空心圆柱体上顾又称滚刷。副刷是清扫道路边缘的,并将垃圾扫到主刷的清 扫范围内,这样就扩大了整体的清扫面积。它安装在机体的两侧,可以左右延伸,还可以上下调 节,称侧刷。 清扫机的作用是清扫道路和场地。 清扫机按用途分为扫路刷、 清扫收集机和专用收集机三类。 共 14 页 第 1 页 扫路刷只能将路面上的垃圾扫到一边,通常仅在郊外的道路上使用。在铺路和修理路面时也常用 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 它来清扫场地。 清扫收集机不但能把垃圾和尘土扫倒一边, 而且能自动将垃圾装入垃圾箱中运走, 在城市道路清扫中应用广泛。专用收集机系专门用来收集机场上的金属和其他物品。 按清扫作业装置的形式可分为刷式、真空式和刷一真空组式。按把垃圾送入垃圾箱中的方式 不同分为机械式、空气式和空气机械式。按清扫时洒水与否可分为干式和湿式两种。一般刷式清 扫机是湿式,而真空式和刷-真空式清扫机则是干式的。 清扫机一般由机架、发动机、传动系统、扫地刷、垃圾箱、垃圾输送装置和洒水系统等组成。 扫地刷是清扫机的主要工作机构,它由刷、刷架、悬杆和驱动机构组成。按刷的功用可分为主刷 和副刷。主刷一般做成圆锥形,担负大部分清扫面积的清扫工作,并将垃圾扫到垃圾箱中;副刷 则是用来清扫道路边缘,并将垃圾送到主刷的扫道上。 扫地刷常用的有圆柱刷和圆锥刷。圆柱刷由刷芯、刷毛以及把刷毛固定在刷芯上的零件所组 成。刷毛的材料常用钢丝、棕榈丝、竹条、人造纤维等。圆锥刷成截头圆锥形,刷毛安装在一个 圆盘上,因此又叫盘刷。它安装在机器的两侧,故又名侧刷垃圾箱是存放垃圾的容器,扫地刷扫 起的垃圾通过输送装置送入垃圾箱中。垃圾箱一般是固定式的,也可制成可拆的和悬挂式的,通 过端盖或倾倒进行卸载。 垃圾输送装置有机械式和真空机械式。 机械式输送装置有带式、 刮板链式和斗形提升式结构。 真空机械式输送装置不仅能从路面上扫起垃圾,而且还可以将其抛到垃圾箱中,同时气流还通过 扫刷,这样促进了垃圾和灰尘从地面离开,细微的灰尘通过滤清器被留下,排入大气中几乎是无 尘的空气,从而避免了空气的污染。该装置在城市的现代清扫收集机中使用最普遍。洒水系统包 括水箱,水泵(或压气机)和喷洒管嘴等。 1.2 国内外发展状况及发展趋势 近年来,国内外清扫机械的发展较快。国内有厂家引进了国外先进吸扫式清扫机工作装置的 生产技术,与国产汽车底盘配套生产清扫机,大大提高了国产清扫机的技术性能。 1.2.1 清扫机国外发展状况及发展趋势 “喷水除尘”是一种极为简单的除尘方法。成本很低,技术难度小,各国的扫路机都相继 使用。在使用过程中发现,虽然喷水除尘能马上见效,但除尘效果还是不够理想。因为,当扫路 机将水喷到地面上时,地上的灰尘和水需要有一个湿润的过程,只有当灰尘颗粒和水亲和后才能 增重,清扫时灰尘才不会飘起 而实际上扫路机将水喷洒后,还没有足够的时间容许水与灰尘亲 合,刷子就进行清扫了。这样就有相当一部分的灰尘仍然是干燥的,结果作业时还是出现扬尘。 另外,当地面灰尘较少时,扫路机洒出的水量过大,使得灰尘粘附在地面上,清扫时刷子对 这些粘附于地面的灰尘无能为力。待水份蒸发后,灰尘仍然留于地面上影响清扫质量。除上述喷 水除尘的诸多不理想因素之外,地处寒冷地带的城市,由于水在低温下容易结冰,使扫路机使用 受到了局限。 清扫机械的发展与汽车工业的发展是息息相关的。 l929 年汽车发动机被应用在扫路机上, 发 动机功率已达百马力。实心轮胎被充气轮胎代替,使扫路机的清扫速度大大加快,达 7~8 英里/ 小时。 随着工业勃蓬的发展产品工艺水平的不断提高及工业美学的推动。扫路机的外观质量也在相 应的提高。大约在 1948 年扫路机上都安装了驾驶室,改善了驾驶员的工作环境 五十年代中,液压传动系统被应用到扫路机上,使扫路机的传动结构紧凑、可靠,操作灵便, 垃圾箱可以通过油缸被举升到任意高度位置卸出垃圾,垃圾箱的容量也在增大。碟形刷采用液压 马达驱动,液压传动可以吸收冲击和振动。大大降低了传动系统和碟形刷的损坏率 使扫路机在 共 14 页 第 2 页 性能上出现了飞跃。 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 由于湿式除尘方式在使用中受到了局限。为了扩大产品的使用范围,世界各公司的制造商 经过反复推敲没计了带有干式除尘装置的扫路机。气力输送系统在扫路机上开始得到了应用。地 面上的微小灰尘和大颗粒的垃圾都能有效的被清除。为了达到理想的吸尘效果,当时扫路机的作 业车速度很慢,每小时达 3~5 公里。而且气力输送所需要的风量,风压很高,造成结构尺寸很 大。为了使过滤系统始终保持良好的工作状况,装有电动激振器。由于结构很庞杂 在小型扫路 机上应用这套系统受到了限制。 小型扫路机可应用于厂区,仓库 公园通道、车站等小范围的清扫,销售市场广阔, 促使 各公司的制造商转向小型扫路机的开发。在小型扫路机的结构上避开了大尺寸气力输送系统,拼 凑了吸扫复合式工作原理的清扫装置。即:地面的清扫和垃圾输送是依靠清扫刷来完成的。同时 在机上配以小型机组成的吸风系统,控制工作区域内的扬尘。许多厂商在扫路机的垃圾箔上安装 了吸管,操作工人可以手持吸管,专收墙角旮旯的垃圾,扩大了使用功能。 干式除尘系统虽然效率高,但是如果地面有积水或垃圾潮湿,在收进过程中,潮湿的灰尘粘 附在过滤器上使之失效。针对这一不可避免的弊端,研究扫路机的工程技术人员,又从温式除尘 的方法找到了出路: 即取消干式除尘装置,在吸风输送管道中,设计了水喷雾头。管道内的水在高速气流的作用 下利用引射原理从喷雾头喷高雾化,使进入管道中的垃圾、湿润、聚合到达垃圾箱内,马上沉降。 干净的空气被排入大气。含有大量水份的垃圾,在垃圾箱内,通过分离器,垃圾与水分离,水再 进入喷雾系统循环使用。这种湿式除尘要比原始的将水喷到地上来除尘的传统方法先进的多。同 时又省去了干式除尘的复杂装置。这是八十年代扫路机的先进技术。 随着高速公路的发展,促使扫路机向大型、高速发展使扫路机的清扫速度加快,垃圾箱及水 箱的容积增大。而且扭路机上有双方向盘,操作人员可以坐在任何一边的位置驾驶。 在机场上使用的扫路机, 由于作业环境空旷, 清扫面积大, 要求扫路机安装尺寸宽的滚筒刷, 以提高扫珞机的清扫宽度。 美国、英国、德国的汽车工业发展历史 悠久。汽车、装载机、拖拉机技术 日趋成熟,英国、 西德的几家公司先后推出了汽车、拖拉机牵引的清扫机械。有许多家公司都形戒了系列产品。美 国的 AARPOWERBOSS 公司的小型扫路机的品种多达 二十二种;包括纯扭式、吸扫复台式小型扫瞎 机械和地面洗刷机。 八十年代期,扫路机的技术比较成熟,结构也相对完善。现代扫路机的技术成熟表现在:作 业时有高质量的清扫效果,操作灵便,对各种路面有很好的适应。实现了液压气动和电子技术相 结台的操纵控制系统。电液回路联合使用,轻便灵敏,故障率低,液压元件实现了标准化,通用 化,维修方便。清扫刷易于调整和更换。驾驶员有舒适的操作环境。 综观世界工业发达国家八十年代末期扫路机的产品具有以下特点: 1)扫路机的传动系统由机械传动向全液压传动方向发展; 2)纯吸式、纯扫式工作原理向吸扫复合式工作原理发展; 3)干式除尘形式向先进的湿式除尘形式方向爱展; 4)体积大,自重大的扫路机 向体积小和机动性好的方向发展; 5)单一功能向多功能方向发展。 1.2.2 国内清扫机技术现状: 20 世纪 60 年代 , 我国研制生产出了第一代扫路机,由于清扫效果差、劳动强度大、操作 不方便 ,面世不久即被淘汰。70 年代 , 国内相关科研机构、生产厂家 , 加大了扫路机的研究 共 14 页 第 3 页 开发力度 ,我国第二代扫路机诞生了。 北京和上海研制了大、 小三种规格的纯扫式扫路机,S31 中、 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 大型扫路机和 S32 中型扫路机、S15 小型扫路机相继投入使用。天津研制的干式纯吸式扫路机 小批量投入使用。第二代扫路机的技术水平比第一代有了较大的提高。但由于纯扫式的清扫效率 扫净度不高问题、干式纯吸式的除尘系统可靠性问题等原因, 使该类扫路机的推广使用受到极大 限制。 国内清扫机研制起步较晚,清扫机的机电一体化程度相对国外来说比较落后。80 年代以后, 国产清扫机基本采用了国外 80 年代的先进技术,如真空技术,液压技术,电液操作等技术。清 扫机的机电一体化水平相对有所提高。然而作为机电一体化技术的核心技术,计算机技术以及直 接制约和影响技术发展的传感检测在国产清扫机上几乎没有应用,大大制约了国内清扫机的发展 水平。 国内清扫机的发展将是一个课题。 我们针对国内清扫机的现状进行技术改造, 对清扫机实行 智能控制,针对不同的工作环境对清扫机进行相应的设计和改造。使其更加适应时代的发展和人 们的需求。在之前的技术基础之上进行改进,将清扫机机型变得简单轻便,外观更加美观,在增 大承载容积和载荷能力的同时,降低清扫机的重量。提高清扫机的使用寿命,减少噪声,降低成 本,是清扫机更加的人性化智能化,更加方便人们的使用,清扫机在国内的发展前景是远大的。 第 2 章 清扫机的总体设计 2.1 选择电动机 2.1.1 电动机选择综合考虑问题 a.根据负载转矩,速度变化范围和启动频率和制动反转,调更等要求,选择电机类型。 b.根据负载转矩,速度变化范围和启动频率程度等要求、考虑电动机的温开限制,过载能力 和起动转矩,选择电动机的容量,负荷率,一般取 0.8~0.9.其功率固数将变坏,并使按电动机 最大转矩,校验、强度的机械造价提高。 c.根据使用场所的环境条件,如温度、灰尘、雨水腐蚀和易燃、易爆气体等考虑,必要保护 方式选择电机的结构形式。 d.根据企业的电网电压标准和功率因数的要求确定电功机的电压等级和类型。 根据生产机械的最高转速和电压力传动,调速系统的过渡过渡过程的性能要求,以及机构传 动机构的复杂程序,选择电动机的额定转速。 此外,选择电动机还必须符合节能要求、考虑、运行可靠性、设备的供贷情况备品、备件的 通用性,安装、检修的难易,以及产品价格,建造费用及考虑生产过程中前后期电动机变化等各 因素。 2.1.2 电动机选择 按工作条件选择电动机,选用无级调速电动机。 由于滚刷速度在一定范围内可调,工人在清扫不同路面时,就可以通过调节转速来实现更好 的清扫效果。当街道垃圾比较多时,将电机的转速调大,这样就不会降低清扫的速度,当路面很 不平整时,也将转速调大,提高清扫的质量,清扫平整干净的路面时便可将速度降低。速度变化 频繁高,可采用无级调速电动机。 在这里选择 YCT112-A 电磁调速异步电动机。但由于其价钱太贵,所以放弃。通过多方面的 比较,选择 Y132S-8W(户外型)电动机,各方面均符合要求。 2.1.3 电动机基本参数 共 14 页 第 4 页 型号:Y132S-8W ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 电动机额定功率:2.2KW 调速范围:转速 710r/min 转轴变化率:10% 电压:220V 电流:4.89A 直流励磁: 电压:30~80V 电流: 〈3A 额定转矩:1.43Kg/m 重量:55Kg 价格:1700 2.1.4 电动机安装尺寸和外型尺寸 表 2-1 安装尺寸:mm A 274 B 330 C 145 D 32 E 80 F 8 G 27.5 H 180 K 16 表 2-2 外型尺寸:mm b 334 2.2 传动系统的设计 机械通常是由原动机,传动系统,工作机和控制装置组成。 传动系统介于机械中原动机之 间,主要用来将原动机的运动和动力传给工作机,并协调二者的转速和转矩。 手扶式清扫机是由电机做为动力源, 通过 V 带同时带动后面的主刷 (滚刷) 和前面的副刷 (侧 刷)实现垃圾的清扫。向后传动时,两带轮的传动比为 3.2:1,实现了降速,将电机的 710r/min 降到了 221r/min,主刷在以这样的速度进行清扫时,完全适合人的正常的行走速度,完全能够清 扫干净路面垃圾;同时由这个转速产生的切向力足够大,可以将尘土、纸削、果皮、树叶等垃圾 扫到传送半上,完全能够清扫干净路面垃圾。 b1 225 b2 190 h 400 l 650 图 2-1 主刷轴 主刷和传送轴是分开的,称这跟轴为主刷轴。主刷和主刷轴是用套筒式联轴器连接的,另两断分 别固定在机架上。这样设计的优点主要有以下两方面:一方面大大减断主刷的轴向长度,因此在 制造主刷时可以省很多工时、工步、同时也降低了生产的工艺性,提高了主刷的通用性; 共 14 页 第 5 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 图 2-2 主刷 另一方面,主刷的刷毛会随着使用时间的增长而磨损,磨损过大时就得更换新的,将两者分 开就大大的节省了主刷本身的用料,避免了浪费,在很大程度降低了生产成本。在主刷轴上,通 过一对齿轮实现垃圾传送装置的运动,并通过两齿轮的传动比将转速提高。垃圾传送装置的速度 快一些,有利于垃圾传送,不会在垃圾多的时候造成垃圾下滑重复清扫的情况。垃圾传送装置主 要有三部分组成:轴、传送带、传送板。它的两端轴承都固定在机架上,中间与传送带接触的地 方很粗糟,不会造成打滑失效现象。在传送带上有数跟 L 型的横条状的硬胶皮固定,这样在传送 垃圾时就不会出现垃圾下滑的现象了;同时也可以增大传送机构的倾斜角度,使得机构的整体机 构更加紧凑,方便人操作。 传送板在此装置的下面,它由两部分组成:上半部分是铁皮固定在机架上;下半部分是胶皮 的,与地面有一部分接触。次装置至关重要,因为它是连接主刷前面地面与传送带的。主刷先把 垃圾扫到传送板上, 再由传送板传到传送带上去, 通过一小段距离的运输, 将垃圾送到垃圾箱中, 实现了垃圾的主要清扫。 电机在向前传输动力时,首先也是用 V 带实现的由电机到第一轴的传动,并利用两带轮的大 小进行了相应的降速;再利用一对相同的直齿轮传动到第二轴,第三轴与前两轴的垂直面有 5 度 的偏转,这样就可以使侧刷与地面倾斜 5 度,如图 2-3 所示。 图 2-3 倾斜的圆锥齿轮 共 14 页 第 6 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 图 2.4 侧刷 在清扫时侧刷是呈上图所示倾斜状态,刷子的工作部分(前端)着地,非工作部分(后端)离地, 这样设计可以减少路面对扫刷丝的磨损,更重要的是可以避免非工作部分的反向清扫动作,扫刷 与地面的倾斜角取 5 度。 第二轴与第三轴的传动是通过一对直齿圆锥齿轮实现的, 如图 2-4 所示。 第三轴到侧刷的传动通过 V 带轮实现。 合理的传动系统方案,除了应满足工作机性能要求,适合工况条件及工作可靠外,还应使传动系 统结构简单,尺寸紧凑,加工方便,成本低廉,效率高及便于使用和维护等。 本传动机构的特点是:减速器横向尺寸较小,两对齿轮浸入油中深度大致相同。但轴向尺寸 和重量较大,且中间轴较长,刚度差,使载荷沿齿宽分布不均匀,高速级齿轮的承受能力难于充 分利用 2.3 带型的选择 2.3.1 带传动原理 带传动通常由主动轮 1,从动轮 2 和张紧在两轮上的环行带 3 组成,根据传送原理不同,可 分为摩擦传动型和啮合传动型。摩擦传动是利用传送带与带轮之间的摩擦力进行传递运动和动 力。啮合传动指同步带传动,它是利用齿与带轮上的齿槽啮合来传递运动和动力。 2.3.2 两种传送带的优缺点 两类传送带都是用带作为中间饶性元件来传递运动和动力,因而具有结构简单,传动平稳, 缓冲吸振和能实现两轴之间较大距离的传动等特点。摩擦传动优缺点对摩擦传动具有过载时将引 起带在带轮上打滑,起到防止其他零件损坏的作用。其缺点是带与轮面之间存在相对滑动,导致 传动效率低,传动比不准确,带的寿命较传动在各种机械中得到广泛应用。 同步带传动优缺点及方式选择 同步带传动工作时不会与带轮之间产生相对滑动,能获得准 确的传动比,它兼有带传动与齿轮传动的特性与优点。它可用于较高速度,传送时线r/min,传动比可达 10,效率可达 98%。由于不是靠摩擦传动,的带的预紧力很小,作用于带轮 轴和其轴承上的力也很小。其缺点是在于制造与安装精度很高,中心距要求较严格。根据负载情 况,传递动力与转矩大小选择摩擦传动。 2.3.3 摩擦传动带带型选择及优缺点 摩擦传动根据带截面形状可分为普通平带传动,V 带传动,多楔带传动,圆带传动, 高速带传动 平带传动截面形状为矩形,带的饶性较好,带轮制造方便,工作时带的内面是 工作面,与圆柱型工作面接触,属于平面滑动摩擦传动。 V 带截面形状为等腰梯形带的厚度较大,饶性较差,带轮制造比较复杂。工作时两侧面为工 作面,与带轮的环槽侧面接触,属于楔面摩擦传动,在相同张紧作用下,V 带摩擦力比平带传动 大 70%,承载能力比平带高,在一般机械中常用。 共 14 页 第 7 页 截面形状为多楔形,它具有平带的柔软,V 带摩擦力大的特点。比 V 带传动外廓小用于要求 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 结构紧凑的传动,特别是要求 V 带根数多或轮轴垂直地面的传动。带速 v30r/min,高速轴转速 n=10000~50000r/min 的带传动属于高速带传动带传动强度设计的依据是在保证带有一定的寿命 前题下在正常工作时不打滑,在保证不打滑的前提下,传递最大的功率,同时又使传动带有足够 的使用寿命,也即有一定的疲劳强度。根据负载情况,工作要求选择 V 带 2.4 V 带传动设计 采用普通 V 带传动。已知:原动机为 JZT31-4 可调速电机,电动机额定功率 p =2.2kW,调速 范围 n1 =120~1200r/min,传动比为 i=2。 1.计算设计功率 2.4.1 V 带计算 Pd 由载荷变动大,且速度由 120 到 1200 之间频繁变动,可选取 KA=1.4 则: Pd ? k A ? P ? 1.4 ? 2. ? 3.08kW 2.选择带型 根据功率和电机转速,参照机械设计课本中 3.选取带轮基准直径 查机械设计课本第 206 页表 13-7 选取小带轮基准直径: d1 ? 132m m,设滑动率 ? 由 机械设计手册中表 12-11 取直径系列值取大带轮基准直径: d 2 ? 287mm 。 4..验算带速 v P205 图 13- 5,初步选取 B 型 V 带。 v? ?d 1 n1 60 ? 1000 ? ? ? 132? 1200 60 ? 1000 ? 8.29m / s 则 v 在 5~25 m / s 范内,带速合适。为充分发挥 V 带的传送能力,V 带传动的最佳带速度范围 为 10—20m/s。 5.确定中心 a 和带的基准长度 在 为: 0.7(d1 ? d 2 ) ? a0 ? 2(d1 ? d 2 ) 范围内出选中心距 a0 ? 500mm。初定带长 Ld ? 2a0 ? ? 2 (d1 ? d 2 ) ? (d 2 ? d1 ) 2 4a 0 3.14 (287 ? 132) 2 ? [2 ? 500 ? (132 ? 287) ? ]m m ? 1669 84m m . 2 4 ? 500 查机械设计手册中表 12-5 选取 A 型带的标准基准长度 Ld ? 1800 。求实际中心距为: mm 共 14 页 第 8 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ a? 2 Ld ? ? (d1 ? d 2 ) ? [2 Ld ? ? (d1 ? d 2 )]2 ? 8(d 2 ? d1 ) 2 8 2 ? 1800? ? (132 ? 287) ? [2 ? 1800? 3.14 ? (132 ? 287)]2 ? 8(287 ? 132) 2 ? mm 8 3600? 1315.66 ? 2241.9 ? mm 8 ? 556.8m m 取 a ? 560 mm ? 600 mm 6.验算小带包角 因此包角合适 a1 ? 1800 ? 查表得: d 2 ? d1 287 ? 132 ? 57.30 ? 1800 ? ? 57.30 ? 164.140 ? 1200 a 560 7.确定带的根数 Z p0 ? 0.84 ~ 1.93kW , ?p0 ? 0.13 ~ 0.38kW , K a ? 0.965, K L ? 0.95 。 故 Z? ? pd ( p0 ? ?p0 ) K a K L 3.08 ? 2.98 ~ 1.45 (0.84 ~ 1.93 ? 0.13 ~ 0.38) ? 0.965? 0.95 取 Z=3 根。 8.确定初拉力 单根普通 V 带的初拉力: F0 ? 500 ? [500? Pd 2.5 ( ? 1) ? qv2 Z ? v Ka 3.08 2.5 ?( ? 1) ? 0.1 ? 8.292 ]m m ? 105.4m m 3 ? 8.29 0.965 ?1 2 ? 627.9 N 9.计算带轴所受的压力 FQ ? 2ZF0 sin 2.4.2 V 带轮设计 2.4.2.1 对 V 带轮设计的主要要求 共 14 页 第 9 页 设计 V 带轮的一般要求为:质量小;结构工艺性好;无过大的制造内应力;质量分布均匀, ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 转速高时要进行动平衡处理;与带接触的工作面要精细加工,以减少带的磨损。 2.4.2.2 带轮材料的选用 由于带速小于 30m/s,所以带轮用铸铁 HT200。由于带轮直径 d 2 ? 300mm ,且 d 2 ? d1 ? 100mm,采用孔板式结构。 宗上所述,选择普通 V 带中的 Z 型,满足我们的要求。 2.5 齿轮的设计 2.5.1 材料的选择 1 本机器为一般的工作机器,速度不高,故齿轮用 8 级精度 2.齿轮采用便于制造且价格便宜的材料,选择小齿轮 45 号钢(调质) ,HBS1=200 选择小齿 轮齿数 z1=23 由于实际要求可得 i=2.5,大齿轮齿数为 Z=z1*i=57.5,所以大齿轮的全部齿数 0 为 Z=(57.5/115)*360=180,选取扇形齿角度为 125 。故该传动为硬度小于 350 HBS 的开式传动, 所以按照齿面接触疲劳强度设计,然后校核传动的齿根弯曲疲劳强度。 2.5.2 按照齿面的接触疲劳强度设计 查得设计公式为 d1t ? 2.32 3 KtT1 ? ? 1 Z E 2 * ( ) ?d ? [? H ] 2.5.2.1 确定公式内各个计算数值 1 试选载荷系数 2 计算小齿轮传递的转矩 T1=9550*2.2/30=700NM 3 由表选齿宽系数 Φb=0.25 4 齿数比 u=2.5 5 由图查得接触疲劳极限 σHlim2=1250N/mm2 6 由(10-13)式计算应力循环次数 N1=60n1jLn=3.067*109 N2=N1/I=3.067/2.5=1.22*109 7 由图 10-21 查得寿命系数 KHN1=1;KHN2=1 8 材料的选择 (1).本机器为一般的工作机器,速度不高,故齿轮用 8 级精度 (2) .齿轮采用便于制造且价格便宜的材料,选择小齿轮 45 号钢(调质) ,HBS1=200 选择小 齿轮齿数 z1=23 由于实际要求可得 i=2.5, 大齿轮齿数为 Z=z1*i=57.5, 所以大齿轮的全部齿 共 14 页 第 10 页 数为 Z=(57.5/115)*360=180,选取扇形齿角度为 1250。故该传动为硬度小于 350 HBS 的开式传 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 动,所以按照齿面接触疲劳强度设计,然后校核传动的齿根弯曲疲劳强度。 2.5.3 按照齿面的接触疲劳强度设计 查得设计公式为 d1t ? 2.32 3 确定公式内个计算数值 1 试选载荷系数 2 计算小齿轮传递的转矩 KtT1 ? ? 1 Z E 2 * ( ) ?d ? [? H ] T1=9550*2.2/30=700NM 3 由表选齿宽系数 Φ b=0.25 4 齿数比 u=2.5 σHlim2=1250N/mm2 6 由(10-13)式计算应力循环次数 N1=60n1jLn=3.067*109 N2=N1/I=3.067/2.5=1.22*109 7 由图 10-21 查得寿命系数 KHN1=1 ; KHN2=1 2.5.3.1 计算 1 试计算小齿轮分度圆直径 5 由图查得接触疲劳极限 d1 f ? 2.32 3 2 计算圆周速率 K ? T1 ?d i ? 1 ? Z 2 ? =60 ? ? ? i ? [? ]H ? 2 v? 3 计算载荷系数 根据 v*z1/100=0.19m/s ? d1t ? n1 60 ? 100 =0.903 由图查得 Kv=1.01,因的直齿圆柱齿轮,取 Kα =1 同时由表 10-2 查得 KA=1,由图查得 KHP=1.12;KFβ =1.25 故载荷系数 k=1.13 4 按照实际的载荷系数校正分度圆直径 由式 10-14 得 d1 ? d1t 3 k kt =57.26 共 14 页 第 11 页 5 计算模数 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ m ? d1 / z1 =2.6 取模数为标准值 m=2.5 6 计算分度圆直径 d1 ? z1 ? m =57.5mm d 2 ? z 2 ? m =400mm 7 计算中心距 a? 8 计算齿轮宽度 d1 ? d 2 2 =228.75mm b ? ? d ? d1 =57.5*0.4=23mm 2.6 轴承的选择 以皮带轴的轴承为例由于滚动轴承的摩擦系数小于滑动轴承的摩擦系数,所以选用向心球轴 承。 2.6.1 本机器轴承的失效形式大致有两种: (一) 点蚀 由于滚动轴承受载后各滚动体的受力大小不同。对于回转的轴承,滚动体与内 外环间产生变化的接触应力, 工作若干时间后, 各元件接触表面上都可能发生接触疲劳磨损, 点 蚀现象。 (二) 磨粒磨损 由于本机处在多尘条件下工作,滚动体与内外环有产生磨粒磨损。 速度越高,发热及粘度磨损将越严重。本设计为保证轴承正常工作,合理设计轴承考虑了下 列几个问题:轴承的固定。轴承与相关零件的配合。轴承的滑与密封。提高轴承系统的刚度。 2.6.1.1 轴承采用两端固定 由于皮带轮轴是在普通工作温度下的短轴,R400MM,所以采用较简单的两端固定方式,每 个轴承分别传递一个方向的轴向力。由于不受轴向力,可采用向心球轴承,为了允许轴工作时有 少量的热膨胀,轴承安装留有 0.25~0.4MM 的间隙,间隙量用垫片或调整螺钉调节,轴承在轴上用 轴肩和套筒定位,定位端面与轴线 滚动轴承的配合 滚动轴承的轴向固定和径向游隙的大小,是通过轴承与轴承座的配合达到的。径向游隙不仅 关系到轴承的运转精度,同时影响它的寿命,轴承内部负载的分布规律只在径向游隙为零时才能 实现。 2.6.1.3 提高轴承的刚度 增加轴承的刚度对提高旋转精度,减少震动噪声和保证寿命十分有利,设计中考虑了轴和轴 承座的变形,所以采用对称布置的轴承座,通过加金属垫圈,内外圈分别装不同的套筒。 2.6.1.4 滚动轴承的润滑和密封 本机器采用脂润滑,润滑脂的添充量不超过轴承空间的 1/3~1/2。由于本机器速度较低,工 作温度在 30 度以下,采用钙基脂。 共 14 页 第 12 页 由于滚动轴承的线速度较低,采用接触式密封,O 型密封圈,轴接触部分的硬度在 40HRC ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 以上,表面粗糙度 Ra 1~6 ? mr。 轴承强度效核:皮带轮轴承采用 57206 轴承,由手册知 C=24896N, CO =19996N。 R1 ? R1V 2 ? R1H 2 ? 3888.4N R2 ? R2V 2 ? R2 H 2 ? 744.97N 载荷系数 f p 查 表 的 1.2 查 表 的 X=1 Y=0 当量动载荷: P ? f p ( XR1 ? YA ) ? 4666.08N 1 1 P2 =893.964N ? P ? P2 以 P1 来 验 算 1 nLh C ?P 16667 =16889 Cr ? 轴承满足寿命要求。 2.7 机架的设计 机架的设计采用 10MM 厚的钢板支撑,用 40*40*4 的角铁焊接成支腿。电机底版平面用螺问 连接在支腿上,机架上开一些螺纹孔,并开槽,以便使大直径齿轮与皮带等穿过,能够正常转动, 焊接时还要注意使焊接的部位要求比较宽敞,使焊缝有良好的可靠性,在焊接的端部产生锐角的 地方,应尽量使角度变缓 底盘采用三轮支撑,前面两个大车轮承载能力强,放在垃圾箱和电机的下面,承载主要的 机体重量。在两大车轮中线上,靠机体后面一些采用的是一个可以旋转 180 度的工业铰轮支撑, 它不承载很多重量,只要是起到平衡和转向的作用。这样可以旋转 180 度的铰轮,并且放在机体 的后面,在拐较大的弯道时会很方便。 在机体前面即垃圾箱的前面,设有垃圾倾倒口。其盖开口方向向上,并且内部是平滑的斜 坡,这样有利垃圾的倾倒,省时省力。 在机体后面的机体壁上,靠下部分焊接了双杆半径为 15MM 的把手,其高为 1 米左右,适合 一般人在行走时双手自然放下的高度,这种人性化设计使在清扫时能够更加轻松、方便。 结 论 本次为手扶式清扫机械设计,通过社会调查,上网查询,通过对国外与我国清扫机械的了解 对清扫机进行了设计与改造,使其更加方便,更加适于生产和生活,它独特的设计使我们的清扫 工作变的更加简单,方便。它更加节能更加环保,更加适应我们现在低碳的社会要求。 在这次的设计中, 我了解了我国现在清扫机的发展状况和发展趋势, 在老师的帮助下完成了 该清扫机的设计和改造。此次设计使我学到了很多,懂得了很多,了解了很多,知识得到了丰富。 此次设计对于我来说是一个很好的考验, 也是一次很好的锻炼, 它给了我一个很好的独立完 共 14 页 第 13 页 成一项任务的机会。通过对此次设计任务的完成使我发现了机械对于我们生产生活的重要,它的 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 发展也可以带动社会的发展和时代的进步。 致 谢 经过的一学期的努力终于完成了此次毕业设计,给我的大学四年学习生活画上了个圆满的句 号。在这里我要感谢在大学生活中给予我知识的老师们,是你们的悉心的教育使我学到了很多专 业知识,同时也让我学会了不论做什么事都要认真负责。是你们的言传身教让我懂得了遇到困难 时一定要努力的去克服,永远不能放弃对知识的追求,活到老学到老。 在此次设计中我要尤其感谢马世强老师,有了您的悉心指导才有我今天设计的成果,是您为 我指点迷津,在您的点拨下我开阔了思路,您不厌其烦的为我修改大图,在您的大力协助下使我 的设计工作变的更加顺利。并且从您的身上我看到了认真二字,您的言传身教给我的教育很大, 从您身上我学到了很多,我会以后把它应用于工作中,更好的去迎接接下来的挑战。 另外我还要感谢在此次设计中给予我帮助的同学们,这次的设计使我们的友谊更加深厚了, 在课题讨论的过程中我发掘了每个人的有点,是你们让我的思路更加开阔,设计更加完善。 这不仅仅是一次设计的机会,这是对我们四年学习的考验,也是一个让我们像老师学习的机 会,也是一个增进我们同学间友谊的机会。这样在以后的工作中,我会更加认真,更加严谨,把 此次设计的精神运用到工作中,相信会受用终生的。 参考文献 [1] 郑文纬 吴克坚 机械原理 第七版 高等教育出版社 2003 年 [2] 濮良 纪名刚 机械设计 第七版 高等教育出版社 2001 年 [3] 刘品 刘丽华 互换性与测量技术基础 修订版 哈尔滨工业大学出版社 2001 年 [4] 崔占全邱平善 机械工程材料 修订版 哈尔滨工业大学出版社 2003 年 [5] 黄靖远 机械设计学 机械工业出版社 2004 年 [6] 纪名刚主编 机械设计 西工大出版社 2000 [7] 王小东主编 轴系部件设计 机械工业出版社 1986 [8] 黄云清主编 公差配合与测量技术 机械工业出版社 2000 [9] 刘鸿文主编 材料力学 高等教育出版社 1991 [10] 胡家秀主编 机械零件设计实用手册 机械工业出 1999 [11] 黄鹤汀主编 金属切削机床设计 上海科技文献出版社 1986 [12] 李天无主编 简明机械工程设计手册 云南科技出版社 1988 共 14 页 第 14 页

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