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《機械創(chuàng)新設(shè)計》課程作業(yè)
題 目： 落葉清理機
院 （部）： 機電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機械工程及自動化
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
2、業(yè)的快速發(fā)展，露天焚燒落葉嚴重影響大氣環(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)我們已進入電氣時代，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行清掃，該機器操作維護方便，便于工人使用，其結(jié)構(gòu)需簡單，可靠性好，清掃機構(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，勞動量大且效率低。所以有必要開發(fā)一種小型清潔機器，以減少工人勞動量，同時提高效率。
功
3、能分析
落葉清掃機包括吸氣機主體、收納袋和內(nèi)置集成有操控單元的手柄，其中吸氣機主體包括吸氣風(fēng)機、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：在所述吹吸機前進方向上的吸氣口前端一體化固接一個對地的吹風(fēng)口，與所述吸氣機主體所設(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，所述電機的驅(qū)動信號端電氣連接到位于手柄的操控單元內(nèi)。本實用新型的技術(shù)方案應(yīng)用實施后在進行戶外清掃時，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
功能元分為動力系統(tǒng)，清掃功能系統(tǒng)，落葉收集系統(tǒng)
方案設(shè)計
該機器應(yīng)具備以下特點：
1、結(jié)構(gòu)簡單。因是小
4、型清潔機器，要求成本低，操作維護方便，便于工人使用，其結(jié)構(gòu)需簡單，可靠性好。目前國內(nèi)雖然已有同類機器，但其結(jié)構(gòu)偏復(fù)雜，成本高，無法推廣使用。
2、清掃機構(gòu)可調(diào)節(jié)，即清掃時該機構(gòu)工作，不清掃時該機構(gòu)不工作，以免做無用功。
在以上分析的基礎(chǔ)上，對機器各部分方案進行設(shè)計。
1、整體方案的設(shè)計，即機器的整體結(jié)構(gòu)形式（外觀）的確定。有兩種方案可供選擇：
（1）.機器為四輪車形式，由人推動或機車拖動。清掃的動力來源為前輪與地面的摩擦力。前輪旋轉(zhuǎn)，帶動前輪所在軸旋轉(zhuǎn)，再帶動工作軸旋轉(zhuǎn)，掃把旋轉(zhuǎn)，完成運動。
（2）.機器為三輪車形式，由人力驅(qū)動。清掃的動力來源為人蹬腳踏板的力。人蹬腳踏板，帶動后輪運
5、動，再將后輪運動傳遞給工作軸，掃把旋轉(zhuǎn)，完成運動。
對方案（1）(2)進行比較：
方案（1）：
優(yōu)點：僅有一個傳動(從前輪所在軸到工作軸)，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊。若機器自備動力源，通過一定方式控制機器運動，還可實現(xiàn)自動清掃。
缺點：動力來源不穩(wěn)定，可能會使機器無法正常工作。而且要產(chǎn)生足夠大的摩擦力，機器自重必須足夠大。
方案（2）：
優(yōu)點：動力來源穩(wěn)定，可直接在現(xiàn)有三輪車基礎(chǔ)上進行改裝，成本低。因是騎行，效率較手推車高。
缺點：結(jié)構(gòu)尺寸相對較大。
方案（1）動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），同時選定動力源為人力。
6、2、清掃功能實現(xiàn)形式的確定
因是小型清潔機器，考慮到動力及成本，選擇清掃功能實現(xiàn)形式為：通過掃把與地面的相對運動，將落葉（垃圾）掃起。主要運動為旋轉(zhuǎn)運動。有以下兩種方案：
（1）.掃把運動方向與機器前進方向相同。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。掃把與地面相對運動，將落葉掃起。
（2）.掃把運動方向與機器前進方向交錯。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)，掃把與地面相對運動，將落葉掃起。
分析方案(1)(2)的優(yōu)缺點：
方案(1)結(jié)構(gòu)簡單，清掃功能易實現(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，但是是交錯傳
7、動，需借助圓錐齒輪或渦輪蝸桿來實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，會增加機器成本，而且效率較低。
考慮到機器清潔的主要是落葉或其他片狀體，不需要較強的清掃能力，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）.通過一傳送機構(gòu)。將落葉掃到傳送機構(gòu)上，再由傳送機構(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)狀布置在兩個滾筒上，滾筒轉(zhuǎn)動，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
8、掃把逐漸增長，通過軸旋轉(zhuǎn)，掃把一點點地將落葉送上斜坡，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，容易實現(xiàn)。但最短掃把對落葉的清掃會受到最長掃把的限制，因最長掃把與地面接觸時被壓彎，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。同時最長掃把將落葉彈起時會產(chǎn)生灰塵，傳送過程不平穩(wěn)，但不影響機器正常工作。
綜合考慮，選擇方案（3）
4、傳動方案的選取
分工能解
分功能
1
2
3
傳動方式
帶傳動
齒輪傳動
鏈傳動
回轉(zhuǎn)
皮帶輪機構(gòu)
齒輪機構(gòu)
鏈輪機構(gòu)
回轉(zhuǎn)到擺動
擺動倒桿機構(gòu)
9、曲柄搖桿機構(gòu)
凸輪機構(gòu)系統(tǒng)
各取三種分功能的一種解法組合得到傳動裝置的一種方案，可組合的最多方案N為
N=3X3=9
主要傳遞的是運動，且是在兩平行軸之間傳遞，可選的傳動方案有：
（1）帶傳動。雖然傳動平穩(wěn)，但不適合低速傳動，且不合適。
（2）齒輪傳動。傳動比穩(wěn)定，效率高，但制造及安裝精度高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合，不合適。
（3）鏈傳動。安裝精度低，可在惡劣環(huán)境下工作，可用于遠距離傳動。雖然瞬時傳動比不恒定，但不影響本機器工作。
最終選擇鏈傳動。
至此，機器的方案設(shè)計完成。其三維圖如下：
方案評價
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，一個結(jié)構(gòu)，兩種功能，使機器結(jié)構(gòu)大為簡化。
2、設(shè)計了一個Ⅱ級機構(gòu)，該機構(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行調(diào)節(jié)，使不清掃時掃把不與地面接觸，達到不做無用功的目的。
3、該機器是以現(xiàn)有三輪車為基礎(chǔ)，對其進行改裝而成?？衫迷嗆嚿洗蟛糠至慵?，同時不改變其原有的各項功能。清掃時作清潔車使用，不清掃時將其作為運輸垃圾的車，集清掃與收集于一體，可提高機器利用率。
專心---專注---專業(yè)
《機械創(chuàng)新設(shè)計》課程作業(yè)(共7頁)
