《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程作業(yè)

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1、 《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程作業(yè) 題 目： 落葉清理機(jī) 院 （部）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 任務(wù)要求闡述 隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，露天焚燒落葉嚴(yán)重影響大氣

2、環(huán)境質(zhì)量，造成大氣污染，對交通安全造成威脅，形成新的安全隱患。另一方面我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平的逐步提高高效率生活已成為人們生活分主導(dǎo)我們已進(jìn)入電氣時(shí)代，更換現(xiàn)有的落葉清掃方式，死在必行。 該落葉清理器主要用于對道路旁的落葉進(jìn)行清掃，該機(jī)器操作維護(hù)方便，便于工人使用，其結(jié)構(gòu)需簡單，可靠性好，清掃機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)。 目前路面上的清潔車基本都是用吹吸式或沖水式來清除垃圾，只能在大路中間行駛，清潔范圍有限。路邊或小路上等無法用清潔車清掃的地方，只能依靠工人手工清掃垃圾，勞動(dòng)量大且效率低。所以有必要開發(fā)一種小型清潔機(jī)器，以減少工人勞動(dòng)量，同時(shí)提高效率。 功能分析 落葉清掃機(jī)包括吸氣機(jī)主體、收

3、納袋和內(nèi)置集成有操控單元的手柄，其中吸氣機(jī)主體包括吸氣風(fēng)機(jī)、朝向地面的吸氣口，以及與收納袋相對接的排風(fēng)口，其特征在于：在所述吹吸機(jī)前進(jìn)方向上的吸氣口前端一體化固接一個(gè)對地的吹風(fēng)口，與所述吸氣機(jī)主體所設(shè)的出風(fēng)口通過軟質(zhì)風(fēng)管相對接，且所述吹風(fēng)口內(nèi)設(shè)有一用于調(diào)節(jié)吹風(fēng)角度的電機(jī)，所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號端電氣連接到位于手柄的操控單元內(nèi)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案應(yīng)用實(shí)施后在進(jìn)行戶外清掃時(shí)，通過吹風(fēng)口吹出的氣流將輕度固化的落葉松化、吹起，從而為吸氣口清除落葉提供了便利 功能元分為動(dòng)力系統(tǒng)，清掃功能系統(tǒng)，落葉收集系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì) 該機(jī)器應(yīng)具備以下特點(diǎn)： 1、結(jié)構(gòu)簡單。因是小型清潔機(jī)器，要求成本低，操作維護(hù)方便，

4、便于工人使用，其結(jié)構(gòu)需簡單，可靠性好。目前國內(nèi)雖然已有同類機(jī)器，但其結(jié)構(gòu)偏復(fù)雜，成本高，無法推廣使用。 2、清掃機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)，即清掃時(shí)該機(jī)構(gòu)工作，不清掃時(shí)該機(jī)構(gòu)不工作，以免做無用功。 在以上分析的基礎(chǔ)上，對機(jī)器各部分方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1、整體方案的設(shè)計(jì)，即機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)形式（外觀）的確定。有兩種方案可供選擇： （1）.機(jī)器為四輪車形式，由人推動(dòng)或機(jī)車拖動(dòng)。清掃的動(dòng)力來源為前輪與地面的摩擦力。前輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)前輪所在軸旋轉(zhuǎn)，再帶動(dòng)工作軸旋轉(zhuǎn)，掃把旋轉(zhuǎn)，完成運(yùn)動(dòng)。 （2）.機(jī)器為三輪車形式，由人力驅(qū)動(dòng)。清掃的動(dòng)力來源為人蹬腳踏板的力。人蹬腳踏板，帶動(dòng)后輪運(yùn)動(dòng)，再將后輪運(yùn)動(dòng)傳遞給工作軸，掃把旋轉(zhuǎn)

5、，完成運(yùn)動(dòng)。 對方案（1）(2)進(jìn)行比較： 方案（1）： 優(yōu)點(diǎn)：僅有一個(gè)傳動(dòng)(從前輪所在軸到工作軸)，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊。若機(jī)器自備動(dòng)力源，通過一定方式控制機(jī)器運(yùn)動(dòng)，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清掃。 缺點(diǎn)：動(dòng)力來源不穩(wěn)定，可能會(huì)使機(jī)器無法正常工作。而且要產(chǎn)生足夠大的摩擦力，機(jī)器自重必須足夠大。 方案（2）： 優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)力來源穩(wěn)定，可直接在現(xiàn)有三輪車基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，成本低。因是騎行，效率較手推車高。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)尺寸相對較大。 方案（1）動(dòng)力開源問題難以解決，方案（2）雖然結(jié)構(gòu)尺寸較大，但相對來說，其穩(wěn)定性好，效率高。最終選擇方案（2），同時(shí)選定動(dòng)力源為人力。 2、清掃功能實(shí)現(xiàn)形式的確定 因是小型

6、清潔機(jī)器，考慮到動(dòng)力及成本，選擇清掃功能實(shí)現(xiàn)形式為：通過掃把與地面的相對運(yùn)動(dòng)，將落葉（垃圾）掃起。主要運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。有以下兩種方案： （1）.掃把運(yùn)動(dòng)方向與機(jī)器前進(jìn)方向相同。掃把環(huán)繞工作軸成星形布置（放射狀），工作軸與車輪所在軸平行。掃把與地面相對運(yùn)動(dòng)，將落葉掃起。 （2）.掃把運(yùn)動(dòng)方向與機(jī)器前進(jìn)方向交錯(cuò)。掃把均勻布置在一盤狀物體周圍，盤狀物體與地面平行，通過盤裝物體旋轉(zhuǎn)，掃把與地面相對運(yùn)動(dòng)，將落葉掃起。 分析方案(1)(2)的優(yōu)缺點(diǎn)： 方案(1)結(jié)構(gòu)簡單，清掃功能易實(shí)現(xiàn)，但清掃能力有限，即可能清掃的不徹底。 方案(2)清掃能力強(qiáng)，但是是交錯(cuò)傳動(dòng)，需借助圓錐齒輪或渦輪蝸桿來實(shí)現(xiàn)，結(jié)

7、構(gòu)較復(fù)雜，會(huì)增加機(jī)器成本，而且效率較低。 考慮到機(jī)器清潔的主要是落葉或其他片狀體，不需要較強(qiáng)的清掃能力，故選方案(1)。 3、落葉收集方式的確定 收集容器為一放在車后的垃圾箱。需確定的是如何將落葉由地面送入垃圾箱。有三種方案： （1）.通過一傳送機(jī)構(gòu)。將落葉掃到傳送機(jī)構(gòu)上，再由傳送機(jī)構(gòu)將落葉送入垃圾箱。需另設(shè)一條傳送鏈，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 （2）.將掃把成環(huán)狀布置在兩個(gè)滾筒上，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，則掃把連續(xù)地將落葉掃入垃圾箱，如下圖所示： 此方案可行性好，傳輸平穩(wěn)，但結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜。 （3）.掃把成環(huán)狀布置在一根軸上，環(huán)軸一圈掃把逐漸增長，通過軸旋轉(zhuǎn)，掃把一點(diǎn)點(diǎn)地

8、將落葉送上斜坡，由最長的那根掃把將落葉彈入垃圾箱。 此方案結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)。但最短掃把對落葉的清掃會(huì)受到最長掃把的限制，因最長掃把與地面接觸時(shí)被壓彎，最短掃把可能掃在它的上面，不能與地面接觸，只有通過增加兩掃把之間的距離才能解決。同時(shí)最長掃把將落葉彈起時(shí)會(huì)產(chǎn)生灰塵，傳送過程不平穩(wěn)，但不影響機(jī)器正常工作。 綜合考慮，選擇方案（3） 4、傳動(dòng)方案的選取 分工能解 分功能 1 2 3 傳動(dòng)方式 帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 回轉(zhuǎn) 皮帶輪機(jī)構(gòu) 齒輪機(jī)構(gòu) 鏈輪機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)到擺動(dòng) 擺動(dòng)倒桿機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu)系統(tǒng) 各取三

9、種分功能的一種解法組合得到傳動(dòng)裝置的一種方案，可組合的最多方案N為 N=3X3=9 主要傳遞的是運(yùn)動(dòng)，且是在兩平行軸之間傳遞，可選的傳動(dòng)方案有： （1）帶傳動(dòng)。雖然傳動(dòng)平穩(wěn)，但不適合低速傳動(dòng)，且不合適。 （2）齒輪傳動(dòng)。傳動(dòng)比穩(wěn)定，效率高，但制造及安裝精度高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過大的場合，不合適。 （3）鏈傳動(dòng)。安裝精度低，可在惡劣環(huán)境下工作，可用于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。雖然瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，但不影響本機(jī)器工作。 最終選擇鏈傳動(dòng)。 至此，機(jī)器的方案設(shè)計(jì)完成。其三維圖如下： 方案評價(jià) 1、巧妙地采用逐漸變長的掃把，將落葉掃起，經(jīng)由斜板，將落葉直接掃入垃圾箱，一個(gè)結(jié)構(gòu)，兩種功能，使機(jī)器結(jié)構(gòu)大為簡化。 2、設(shè)計(jì)了一個(gè)Ⅱ級機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)一方面可以固定工作軸在空間的位置，另一方面也可對工作軸的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，使不清掃時(shí)掃把不與地面接觸，達(dá)到不做無用功的目的。 3、該機(jī)器是以現(xiàn)有三輪車為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行改裝而成?？衫迷嗆嚿洗蟛糠至慵?，同時(shí)不改變其原有的各項(xiàng)功能。清掃時(shí)作清潔車使用，不清掃時(shí)將其作為運(yùn)輸垃圾的車，集清掃與收集于一體，可提高機(jī)器利用率。