街道護(hù)欄自動清洗機(jī)構(gòu)工作裝置設(shè)計含10張CAD圖帶開題
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街道護(hù)欄自動清洗機(jī)構(gòu)工作裝置設(shè)計
摘要
我國經(jīng)濟(jì)實力在不斷增強(qiáng)，使我國高速公路建設(shè)速度也隨之不斷增加。在確保行車安全方面和交通分隔方面，高速公路已布置了防撞屏障。護(hù)欄因為附近車輛排放廢氣、自然界對它風(fēng)吹雨打等一系列原因，導(dǎo)致圍欄表面產(chǎn)生粉塵污染，并隨著時間推移而產(chǎn)生。會讓護(hù)欄標(biāo)志變臟變亂，我國主要是通過人力手工來清洗護(hù)欄的，手工清洗護(hù)欄所需勞動力多，工作效益低，而且多數(shù)護(hù)欄在道路中心，人工清洗護(hù)欄時容易發(fā)生交通事故。
本文研究、設(shè)計一種高效的護(hù)欄清洗裝置。了解了一些國內(nèi)外的護(hù)欄清洗裝置的發(fā)展歷史，以及護(hù)欄清洗車的發(fā)展趨勢，分析了一種為實現(xiàn)自動護(hù)欄清洗的清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計：包括工作裝置的設(shè)計、同步帶傳動的設(shè)計、滾刷軸的設(shè)計、橫桿的設(shè)計、提升液壓缸的設(shè)計、水平往復(fù)機(jī)構(gòu)設(shè)計等。以及各系統(tǒng)的主要設(shè)計：包括液壓馬達(dá)、液壓缸、液壓泵的選用、供水系統(tǒng)設(shè)計、鏈傳動的設(shè)計以及對液壓系統(tǒng)方案的擬定。減少了人工勞動力，增高了清洗效率，增強(qiáng)了護(hù)欄清清洗潔凈度，也降低了輕輕護(hù)欄時的安全隱患。
關(guān)鍵詞：護(hù)欄；清洗車；滾刷；公路；機(jī)械
- I -
Abstract
China's economic strength is constantly increasing, so that our highway construction speed is also increasing. In order to ensure traffic safety and traffic separation, the highway has been equipped with an anti-collision barrier. Due to a series of causes such as exhaust emissions from nearby vehicles and the wind and rain in nature, the guardrails cause dust pollution on the surface of the fence and produce with the passage of time. It will make the guardrail sign dirty and mess, our country is mainly to clean the guardrail by manpower, the manual cleaning of the guardrail is more labor and the work efficiency is low, and most of the guardrails are easy to have traffic accidents in the center of the road and the manual cleaning of the guardrails.
This paper studies and designs an efficient guardrail cleaning device. The development history of some domestic and foreign guardrail cleaning devices and the development trend of guardrail cleaning cars are introduced. The design of a cleaning mechanism for automatic barrier cleaning is analyzed, including the design of the working device, the design of the synchronous belt drive, the design of the roll brush shaft, the design of the crossbar, the design of the lifting hydraulic cylinder and the water. Flat reciprocating mechanism design and so on. And the main design of each system: the selection of hydraulic motor, hydraulic cylinder, hydraulic pump, design of water supply system, design of chain drive and design of hydraulic system. The labor force has been reduced, the cleaning efficiency has been increased, the cleanliness of the guardrail has been enhanced, and the safety hazard has been reduced.
Key words:guardrail;Clean car wash; Roller; Roads; mechanical
- Ⅱ -
目 錄
摘要 I
Abstract ................................................................................................................................ III
第1章 緒論 ....1
1.1課題背景與目的 1
1.1.1課題背景 1
1.1.2課題目的 2
1.2國內(nèi)外研究狀況 3
1.2.1國內(nèi)現(xiàn)狀 3
1.2.2國外現(xiàn)狀 3
1.3發(fā)展方向 4
1.4發(fā)展趨勢 4
第2章 護(hù)欄清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計 6
2.1工作裝置設(shè)計 6
2.1.1工作速度的確定 6
2.1.2滾刷結(jié)構(gòu)參數(shù)及轉(zhuǎn)速 6
2.1.3滾刷材料的選取 7
2.1.4滾刷電機(jī)的選取 8
2.2同步帶傳動的設(shè)計 10
2.3滾刷軸的設(shè)計與計算 12
2.4橫桿的設(shè)計與計算 14
2.5提升液壓缸的設(shè)計與計算 18
2.6水平往復(fù)機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析 20
2.7糾偏系統(tǒng)方案 21
第3章 液壓系統(tǒng)的選用 23
3.1對液壓系統(tǒng)的要求 23
3.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù) 23
3.3液壓馬達(dá)的選用 23
3.4液壓缸的選用 24
3.4.1油缸活塞桿強(qiáng)度校核 24
3.4.2豎直活塞桿穩(wěn)定性校核 24
3.5液壓泵的選擇 26
3.6鏈傳動的設(shè)計計算 27
3.7供水系統(tǒng)設(shè)計 30
3.8擬定液壓系統(tǒng)方案 31
結(jié) 論 33
參考文獻(xiàn) 35
致 謝 37
- III -
第1章 緒論
1.1課題背景與目的
1.1.1課題背景
因為中國的經(jīng)濟(jì)實力在不斷的增強(qiáng)，所以使我國的高等級公路的建設(shè)速度也隨之不斷增加。為確保交通和交通分隔。以及行車安全方面，高速公路已設(shè)置了防撞屏障。護(hù)欄因為附近的車輛排放的廢氣、自然界對它的風(fēng)吹雨打等一系列的原因，導(dǎo)致圍欄表面產(chǎn)生粉塵污染，并隨著時間的推移而產(chǎn)生。它不但會讓護(hù)欄標(biāo)志變臟變亂，并且還會造成交通安全事故。美觀，影響道路外觀。護(hù)欄的清潔程度與城市的外觀和國家形象密切相關(guān)。由于護(hù)欄的清洗工作是環(huán)保作業(yè)中不可或缺的。
目前，我國主要是通過人力手工來清洗護(hù)欄的，手工清洗護(hù)欄所需勞動力多，工作效益低，而且多數(shù)護(hù)欄在道路中心，所以人工清洗護(hù)欄時容易發(fā)生交通事故。所以，制造護(hù)欄清洗車具有諸多方面的好處，首先，可以大幅度的提高工作的效率，在最短的時間內(nèi)產(chǎn)生最大的勞動量。其次，它本身所帶來的社會效益以及巨大市場空間的占有，這些優(yōu)點(diǎn)也是不言而喻的。
城鎮(zhèn)人口和車輛建設(shè)產(chǎn)業(yè)化水平逐漸提高，人們、車輛與公路交通有了很多的沖突，絕大多數(shù)擁擠的道路都是因為護(hù)欄分隔，道路的中心護(hù)欄能夠影響司機(jī)們的視線，減少了司機(jī)開車開出道路外面而引起的安全事故。隔離屏障通過陽光和雨水，大多時候是骯臟的，這樣骯臟的護(hù)欄第一導(dǎo)致道路的干凈整潔，其二也是護(hù)欄自身更加易損壞。道路中心的護(hù)欄的清潔不只是使城市的外觀整潔更多是因為這樣可以增加護(hù)欄的使用年限。為保證城鎮(zhèn)道路中心護(hù)欄正常的導(dǎo)向功能和整潔外的觀，護(hù)欄應(yīng)周期新清理清潔。人工手工清洗護(hù)欄其所需人力較多，工作速度緩慢一人一天僅能清洗0.5公里左右，白天，道路上車來往很多，清理護(hù)欄的工人安全不可能保證。一般情況下，夜間的車較少時清洗，但是晚上容易發(fā)生交通事故。所以城鎮(zhèn)道路中心護(hù)欄清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計制造有著很重要的意義[ 1 ]。
防護(hù)措施做為交通安全方面一個組成部分，起著至關(guān)重要的作用，它可以反映出一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平以及市容等方面，也同樣意味著這個地方那個的城市安全管理的水平。
當(dāng)今，因為私家車輛量的增多，在擁擠的道路交通中，道路護(hù)欄起著至關(guān)重要的用途。而道路護(hù)欄的用途不只是維護(hù)正常的道路交通規(guī)則，增強(qiáng)道路交通的安全性，更是城鎮(zhèn)美好的景色之一?，F(xiàn)在道路環(huán)境的好壞格外的引起人們的關(guān)注，為保證人民外出安全的最大化，有關(guān)組織采用護(hù)欄的形式將人行道與車道分離。但是越來越多的護(hù)欄的出現(xiàn)，伴隨的護(hù)欄清洗難題也隨之而來，最早的方式是采用人工來解決的?？墒沁@種人工清洗是有很多不足的地方的。工作效率較慢、花費(fèi)成本較高。最重要的是環(huán)保工人安全性不的以保證。有上述內(nèi)容得，護(hù)欄的清洗工作是個非常待處理的事情。
因為公路的逐步加長以及道路上的人、車也越來越多，所以導(dǎo)致道路的污染也越嚴(yán)重。手工清洗是很困難的。我國公路的進(jìn)一步的完善，道路的養(yǎng)護(hù)的幾乎全部成為機(jī)械化維護(hù)，護(hù)欄清洗車，操作方便，清洗速度快、面積大、效果好，所以在護(hù)欄清洗的工作中對護(hù)欄清洗車的需求越來越重要。
如今我國已制造開發(fā)出成品的護(hù)欄清洗車，就像北京的澤通科技開發(fā)責(zé)任有限公司目前已經(jīng)為了適應(yīng)社會的發(fā)展設(shè)計并制造了道路護(hù)欄清洗車，對胡欄的清洗的高度也很可觀高達(dá)1米4，對圖案繁瑣的金屬護(hù)欄很容易清洗，運(yùn)行速度可根據(jù)護(hù)欄的污染程度進(jìn)行控制。配備洗滌劑添加口，當(dāng)下，我國選取的是國產(chǎn)地盤容量2.5噸的。護(hù)欄清洗車工作時，其可一同對護(hù)欄進(jìn)行倆次清洗，噴射3次水和1次洗滌劑，清洗的干凈程度可達(dá)到原來的80%，更加簡便的人性化的操作，使得工作效率更高。降低了運(yùn)行成本。它的致動器安裝在噴水器上。當(dāng)更換致動器時，通過簡單地轉(zhuǎn)動齒輪手柄，可以很容易地將致動器滑出。它的水系統(tǒng)用到了高壓雙泵，在進(jìn)行清洗時不但可以保證清洗與高壓水槍同時進(jìn)行，同時大大的提高了清洗的程度。它其中的一種刷的材料是復(fù)合聚酯，其特點(diǎn)是柔軟耐用。工作完成后，刷可快速安裝在特殊的框架是從存儲。也有高速的bxh5040tqx城市護(hù)欄清洗車是北京科力威清潔機(jī)械廠生產(chǎn)。
bxh5040tqx是一種全新的、功能相對比較完善的公路設(shè)備清洗車。它是全自動高速擦隔離屏障各類城市道路。對于城市道路的壁的清潔和道路兩側(cè)的墻很適合。為了滿足用戶的需求，在上面增設(shè)了高壓水槍、水泵，他們也可以用來洗小廣告和刷城市雕塑。
1.1.2課題目的
(1)經(jīng)過設(shè)計，讓學(xué)生更加深刻的了解、鞏固自己所學(xué)的專業(yè)知識。
(2)經(jīng)過設(shè)計，同學(xué)們將能夠收集、組織、分析和總結(jié)信息的方法學(xué)習(xí)的更加透徹，并且熟練技術(shù)文檔的編寫。同學(xué)們可以得到全面的實踐鍛煉。
(3)在設(shè)計過程中，提高學(xué)生的計算機(jī)應(yīng)用能力，熟練地掌握學(xué)習(xí)office和CAD繪圖等計算機(jī)軟件。積攢有用的技巧經(jīng)驗，在未來的工作中可以用到。
(4)經(jīng)過此次設(shè)計，可以讓學(xué)生了解一個產(chǎn)品設(shè)計的全過程之中，學(xué)生必須自己動手，只有通過這樣的過程才能提高自己的設(shè)計能力，也就是說要理論才是真正的設(shè)計全過程。
1.2國內(nèi)外研究狀況
1.2.1國內(nèi)現(xiàn)狀
中國與世界其他國家的高速公路在建設(shè)與養(yǎng)護(hù)方面相比而言發(fā)展滯后。因為上世紀(jì)80年代沈海高速的修筑建成，公路安全護(hù)欄和護(hù)欄清洗工作也被議事日程提前。盡管進(jìn)口的設(shè)備有很多的優(yōu)秀的地方，可是這些進(jìn)口的設(shè)備有某些方面與我國的國情不相符。如果多車的運(yùn)行僅為1.5公里/小時，則購買和使用的成本很高，整體提升是不現(xiàn)實的。由于工程的迫切，，山西省的交通科學(xué)研究所于20世紀(jì)90年代中期的1997年研發(fā)了中國頭一代汽車防撞護(hù)欄清洗車：取名為HXC--600，彌補(bǔ)了我國在這方面的空缺，并且在太原—舊關(guān)高速公路對其實行了實驗和工程應(yīng)用，該機(jī)組使用受到歡迎并在E處使用。1997年度通過技術(shù)鑒定。緊接著多數(shù)的護(hù)欄清洗車接踵生產(chǎn)，如HXC600洗車防撞護(hù)欄、國通牌護(hù)欄清洗車，對原電機(jī)控制有較大的提升和改進(jìn)，對我國高速護(hù)欄的清洗需求有了更好的效果[2]。
1.2.2國外現(xiàn)狀
德國高速公路在1930年左右的問世，一直到1970年左右，高速公路護(hù)欄的清洗一直都是依靠人力清洗的，工作時候非常困難，而且還有極有可能發(fā)生交通事故。往后不斷在研究機(jī)械化清洗來取代人工清洗,德國的慕迪卡多功能高速公路養(yǎng)護(hù)車的應(yīng)用在當(dāng)時是很出名的,此車是全液壓驅(qū)動，在進(jìn)行護(hù)欄清洗工作的時候，在車的前面安置這懸掛式的清洗裝置,用雙刷射水的方式達(dá)到護(hù)欄清洗目的。該高速公路養(yǎng)護(hù)車的優(yōu)秀之處是因為他的傳動凡是是液壓液力傳動。1980年左右，美國的福特公司的第一個防沖撞屏障清洗設(shè)備被研發(fā)出，它是在前輪懸掛操作裝置上行走在車輪上，采用的。機(jī)械傳動，單刷水射流操作，配備3KL金屬水箱，提供水源，工作效率3～5kM/h，清洗寬度300～350mm，目前我國已經(jīng)在北京、天津等高速公路開始大量引用。此外，多用途多用途維修車是德國的代表性產(chǎn)品。車輛全液壓驅(qū)動。當(dāng)用于護(hù)欄清洗時，在汽車前部安裝懸掛清洗裝置，用雙刷水完成操作。車內(nèi)的玻璃鋼儲罐容量為1.8kL。該車的主要特點(diǎn)是液壓傳動，工作裝置可方便地進(jìn)出操作，工作臂的變位運(yùn)動方便方便，操作效果良好。其工作寬度約350mm，其最佳運(yùn)行速度為1.3kM/h～1.5 kM/h。該車已在中國山西、河北等省高速公路上使用。以上所研究模型表述了當(dāng)前國外的護(hù)欄清洗設(shè)備的基礎(chǔ)的水平[3]。
1.3發(fā)展方向
經(jīng)過研究我國和其他國家的道路護(hù)欄研究，我們可以了解到我國和其他發(fā)達(dá)國家相比還是有些不足的地方的。所以我們從增強(qiáng)以下幾個方面不足來提高我國的護(hù)欄清洗的水平：
（1）如今因為我國的經(jīng)濟(jì)條件的提高。車輛的數(shù)量也隨之增多，所以道路護(hù)欄的清洗車也應(yīng)該達(dá)到環(huán)保、美觀、低能、安全的標(biāo)準(zhǔn)。因當(dāng)利用可以循環(huán)的水設(shè)備、對環(huán)境沒有污染的洗滌液等。
（2）道路護(hù)欄清洗車應(yīng)當(dāng)安裝計算機(jī)控制的機(jī)械化系統(tǒng)來進(jìn)行清洗工作，如此做能夠加快工作效率，也能夠大幅度的降低交通安全隱患。
（3）因為智能化的迅速崛起，所以智能化將會是大多書車輛、清洗設(shè)備的未來的發(fā)產(chǎn)趨勢。
1.4發(fā)展趨勢
因為中國的經(jīng)濟(jì)實力在不斷的增強(qiáng)，所以使我國的高等級公路的建設(shè)速度也隨之不斷增加。在確保交通和交通分隔和行車安全方面，高速公路已設(shè)置了防撞屏障。護(hù)欄因為附近的車輛排放的廢氣、自然界對它的風(fēng)吹雨打等一系列的原因，導(dǎo)致圍欄表面產(chǎn)生粉塵污染，并隨著時間的推移而產(chǎn)生。它不但會讓護(hù)欄標(biāo)志變臟變亂，并且還會造成交通安全事故。美觀，影響道路外觀。護(hù)欄的清潔程度與城市的外觀和國家形象密切相關(guān)。由于護(hù)欄的清洗工作是環(huán)保作業(yè)中不可或缺的。目前，我國主要是通過人力手工來清洗護(hù)欄的，手工清洗護(hù)欄所需勞動力多，工作效益低，而且多數(shù)護(hù)欄在道路中心，所以人工清洗護(hù)欄時容易發(fā)生交通事故。所以，制造護(hù)欄清洗車具有諸多方面的好處，首先，可以大幅度的提高工作的效率，在最短的時間內(nèi)產(chǎn)生最大的勞動量。其次，它本身所帶來的社會效益以及巨大市場空間的占有，這些優(yōu)點(diǎn)也是不言而喻的。
城鎮(zhèn)人口和車輛建設(shè)產(chǎn)業(yè)化水平逐漸提高，人們、車輛與公路交通有了很多的沖突，絕大多數(shù)擁擠的道路都是因為護(hù)欄分隔，道路的中心護(hù)欄能夠影響司機(jī)們的視線，減少了司機(jī)開車開出道路外面而引起的安全事故。隔離屏障通過陽光和雨水，大多時候是骯臟的，這樣骯臟的護(hù)欄第一導(dǎo)致道路的干凈整潔，其二也是護(hù)欄自身更加易損壞。道路中心的護(hù)欄的清潔不只是使城市的外觀整潔更多是因為這樣可以增加護(hù)欄的使用年限。為保證城鎮(zhèn)道路中心護(hù)欄正常的導(dǎo)向功能和整潔外的觀，護(hù)欄應(yīng)周期新清理清潔。人工手工清洗護(hù)欄其所需人力較多，工作速度緩慢一人一天僅能清洗0.5公里左右，白天，道路上車來往很多，清理護(hù)欄的工人安全不可能保證.一般情況下，夜間的車較少時清洗，但是晚上容易發(fā)生交通事故。所以城鎮(zhèn)道路中心護(hù)欄清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計制造有著很重要的意義。
第2章 護(hù)欄清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計
2.1工作裝置設(shè)計
工作裝置由底座、機(jī)構(gòu)支撐架、臥式往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)、滾刷機(jī)構(gòu)、電機(jī)、電機(jī)支架、輸送帶、液壓傳動機(jī)構(gòu)等組成。整個工作裝置由底座連接到汽車底盤整體滑行，機(jī)構(gòu)支撐連接到底座框架上，電機(jī)支撐板固定在機(jī)構(gòu)支撐架上，電機(jī)支撐板由兩個液壓滑動桿連接到機(jī)構(gòu)支撐桿上。滾動機(jī)構(gòu)固定在支撐板上，滾子由電機(jī)、聯(lián)軸器和皮帶傳動驅(qū)動。連接到電機(jī)支撐板上的標(biāo)記液壓缸就可以實現(xiàn)小幅度的水平移動，用來解決各種護(hù)欄的各種寬度。與機(jī)構(gòu)的支撐桿連接的提升液壓缸可實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的垂直運(yùn)動穿過護(hù)欄。我們可以將連接到機(jī)構(gòu)支撐桿的成形器放入到車輛中，然后在工作中滾動。
2.1.1工作速度的確定
工作速度是指清洗車清洗工作行進(jìn)的快慢，工作速度影響了清洗作業(yè)的質(zhì)量、成果的主要原因。在清洗車高速作業(yè)時，刷體在清洗護(hù)欄的作業(yè)所需要的正從作業(yè)時間會有一定的降低，很難清洗帶掉護(hù)欄上的污漬。當(dāng)護(hù)欄清洗車的速度叫的士，其工作成果較少。所以應(yīng)當(dāng)周詳?shù)南氲焦ぷ鞯馁|(zhì)量和成果，工作的速度的快慢的基本原則是在清洗程度是否可以達(dá)到較好的效果和使用簡單方便有著決定性的影響。依據(jù)類似的慶新春可以知道其速度的最大值為10KM/h。
2.1.2滾刷結(jié)構(gòu)參數(shù)及轉(zhuǎn)速
對于護(hù)欄清洗車技術(shù)參數(shù)的選擇和滾子驅(qū)動道路的計算，沒有成熟的方法可以參考，一般的設(shè)計，采用類比法或經(jīng)驗公式來計算。
在選擇滾筒刷的結(jié)構(gòu)參數(shù)時，應(yīng)考慮護(hù)欄的表面機(jī)理。刷體的有效性應(yīng)大于護(hù)欄本身的高度：如下：
圖2.1 護(hù)欄參數(shù)圖
按下式確定護(hù)欄高度：
H=h+△h (2-1)
式中：H-護(hù)欄自身高度，mm；
H -安裝護(hù)欄與路面之間的距離偏差，mm，取ΔH＝50mm在此。
H=1000mm+50mm=1050mm. (2-2) 滾動刷的直徑應(yīng)考慮在內(nèi)凹的尺寸、刷毛的磨損和車輛的偏差。
D=d+2L
形式：D -滾子刷軸直徑mm，D＝24mm；
刷的長度為mm，L＝75毫米。
所以 ： D=24mm+2×75mm=174mm. (2-3)
2.1.3滾刷材料的選取
電刷材料與刷子的污染量和脫毛能力直接相關(guān)，對清洗效果有很大影響。不容置否，材料所具備的在工作作業(yè)中的耐磨性還有進(jìn)行更換的成本也是人們重點(diǎn)要考慮的問題。
常用的經(jīng)濟(jì)刷毛材料有棉、尼龍、塑料材料。通過對比分析棉、尼龍、塑料材料的刷洗和清洗過程中的缺點(diǎn)，由于棉花比較容易脫落、可以使用年限比較短、軟性塑料材料低，會損壞籬笆涂料，選擇尼龍材料被認(rèn)為是合理的清潔劑。機(jī)械刷。尼龍帶作為清掃，其摩擦系數(shù)大，高度靈活。
尼龍網(wǎng)的選擇是所選材料中最大的。尼龍這種材料是在各種作業(yè)中被使用到的很便宜實惠的一種原料。
單一粗糙的尼龍網(wǎng)的另一個優(yōu)點(diǎn)是它的自然卷曲。這種卷曲和旋轉(zhuǎn)一起工作，以確保在整個壽命期間圍繞墻壁的自然和方便的摩擦。
試驗結(jié)果表明，以尼龍網(wǎng)眼材料為核心的技術(shù)可以有效地清除頑固污漬，對標(biāo)配護(hù)欄清洗后的清潔度達(dá)到97%[5]
表2 .1 尼龍66參數(shù)
密度g/cm3
1.10~1.14
拉伸強(qiáng)度（MPa)
60.0~80.0
絡(luò)氏強(qiáng)度
118
沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）
60~100
靜彎曲強(qiáng)度（MPa)
100~120
馬丁耐熱（0C）
50~60
彎曲彈性魔性（MPa)
2000~3000
體積電阻率（Ωcm）
1.83×1015
介電常數(shù)
1.63
據(jù)此，選用尼龍66作為鬃毛，其直徑為D＝0.5mm，密度為1.14g/cm。
2.1.4滾刷電機(jī)的選取
(1)選取電機(jī)的類型
考慮到實際操作中要達(dá)到的種種效果，選擇主動滾動刷的速度為n=1.5 r/s=90r/min，電機(jī)功率P小于300 W。所以本次畢業(yè)設(shè)計懸著采取ZYT系列永磁直流電動機(jī)，以立式安裝為安裝方式。
電機(jī)的角速度為ω＝2πn=942rad/s。
由 P=T×ω (2-4) T=P/ω =300/9.42=0.0318N?m=31.8N?mm (2-5)
根據(jù)以上兩個參數(shù)和ZYT系列電機(jī)參數(shù)表，選擇110個（座號）ZYT55（鐵芯長、長磁芯）。
表2.2 ZYT系列永磁直流電機(jī)參數(shù)
型號
轉(zhuǎn)矩()
轉(zhuǎn)速（）
功率(W)
電壓（V)
電流（A）不大于
允許順逆轉(zhuǎn)速差（）
110ZYT1
784
1500
123
110
1.8
100
110ZYT2
784
1500
123
220
0.9
100
110ZYT3
637
3000
200
110
2.8
200
110ZYT4
637
3000
200
220
1.4
200
110ZYT5
637
3000
200
24
13
200
110ZYT51
1177
1500
185
110
2.5
100
110ZYT52
1177
1500
185
220
1.25
100
110ZYT53
980
3000
308
110
4.0
200
110ZYT54
980
3000
308
220
2.0
200
110ZYT55
980
3000
308
24
16.5
200
因此，110ZYT55永磁直流電動機(jī)的參數(shù)選擇如下：
額定轉(zhuǎn)矩 980N-mm
轉(zhuǎn)速 3000r/min
功率 308W
電壓 24V
電流 16.5A
質(zhì)量 ≤4.7kg
2、電機(jī)的安裝尺寸
表2.3 ZYT電機(jī)系列安裝尺寸
型號
N
h2
h3
M
P
S
D1
L
D
E
I4
F
h7
-
H12
-
H7
-
-
h6
-
-
-
110ZZYT01-48
85
7
4
94
112
9
115
152
4
20
22
4
110ZZYT51-99
172
110ZZYT01-149
188
110ZZYT51-199
218
型號
G
d
D
E2
I12
G2
d2
重量（kg）
不大于
h11
h12
h6
-
-
h11
h1
110ZZYT01-48
11.5
13
8
16
18
5.5
10
4.0
110ZZYT51-99
4.7
110ZZYT01-149
5.8
110ZZYT51-199
7.8
2.2同步帶傳動的設(shè)計
電機(jī)額定功率P= 308W，實際轉(zhuǎn)速＝90r/min，輪速＝60 r/min，
傳動比I＝/＝1.5 (2-6)
(1)計算功率Pd
(2-7)
查參考文獻(xiàn)[9] P839表15-37，取KA=1.6
故=1.6308=492.8W (2-8)
(2)選定帶型和節(jié)距
Pd=0.49W，n1=90r/min
由參考文獻(xiàn)[9] P845 圖15-8可知，選節(jié)型為L型
查參考文獻(xiàn)[9] P834 圖表15-33得Pd=9.525mm
(3)小帶輪齒數(shù)
由參考文獻(xiàn)[9] P840 表15-38可知=12，取=20
(4)小帶輪直徑
d=Z1Pd/π=209.525/3.14=60.67mm (2-9)
查參考文獻(xiàn)[9] P843 表15-44知 外徑da=59.88mm
(5)大帶輪齒輪
Z2=iZ1=1.520=30 (2-10)
(6)大帶輪直徑
d= Z2Pd/π=309.525/3.14=91mm (2-11)
查參考文獻(xiàn)[9] P843 表15-44知 da=90.20mm
(7)帶速
r=πd1n1/(60100)=3.1460.6790/601000=0.29m/s (2-12)
(8)初定中心距a0
0.7(d1+d0) ≤a0≤2（d1+d2）
d1+d2=151.67mm
106.16≤a0≤303.32
根據(jù)實際兩滾刷軸之間的距離，初取a0=200mm
(9)帶長及其齒數(shù)
L0=2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0 (2-13)
=400+3.14151.67/2+(91-60.67)2/800
=400+238.12+1.15
=639.27mm
由參考文獻(xiàn)[9] P834 表可知，選定
帶長代號240 基本尺寸Lp=609.60mm,節(jié)線上的齒數(shù)為64
(10)實際中心距
a≈a0+(Lp-L0)/2=200+(609.60-639.27)/2=185.17mm (2-14)
(11)小帶輪嚙合齒數(shù)
Zm=[Z1/2-(9.525×20×10)/(2×3.142×185.17)]=9 (2-15)
(12)基本額定功率
P0=(Ta-qv2)v/1000 (2-16)
由參考文獻(xiàn)[9] P841 表15-40知
Ta=245N q=0.096kg/m
所以 P0=（245-0.0960.292）0.29/1000=0.071kw=71w (2-17)
(13)帶寬
查參考文獻(xiàn)[9] P842 表15-42的
L型輪寬為25.4，雙邊檔圈最小寬度bf=26.7
(14)作用在軸上的力Fr
Fr=1000Pd/v=10000.49/0.29=1670N (2-18)
(15)帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9] P823 圖15.3
取小帶輪為實心輪
L=（1.5—2）d0 (2-19)
取L=1.5 d0=36,凸臺高為2mm,總長為40mm
大齒輪為隔板輪
L=36 S=0.25L=9
2.3滾刷軸的設(shè)計與計算
電機(jī)功率P=308w，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速n1=90r/min，同步帶傳動效率η=0.97
(1)滾刷軸上的功率P1、轉(zhuǎn)矩T1
P1=Pη=3080.97=298.76w (2-20)
T1=9.55106P1/n1=9.5510629837610-3/90=31702N.mm (2-21)
(2)初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。ρ=7.85g/cm3
參考文獻(xiàn)[10] P370 表15.3 取A0=110
故 (2-22)
由于軸上有兩處鍵槽，dmin應(yīng)增大1090—1590
故 dmin=dmin（1+1290）=18.38mm (2-23)
軸上的最小直徑應(yīng)該是聯(lián)軸器的D1。
從GB/T5014-1985中，選HLI彈性聯(lián)軸器，取d1=24mm
半聯(lián)軸器長度L=52mm,軸配全長度L1=39mm
(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖2.2 主動軸
1).擬定軸上零件的裝配方案
①為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，A軸段右端需要一個軸肩定位，所以取d2=30mm；左端用軸端擋圈定位。半聯(lián)軸器與軸配合的孔長度L1=39mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的斷面上，所以A段長度應(yīng)該比L1稍微短一些，現(xiàn)在l1=36mm。
②B處為一凸臺，只對半聯(lián)軸器起軸向固定作用，故d2=30mm，l2=10mm。
③E為帶輪安裝處，根據(jù)前面計算可以知道d5=28mm,帶輪帶寬為 br =26.7mm,故取l5=25mm.
④F處安裝滾刷筒，前面計算知道,筒長L=1050mm,故取L6=1050mm.d6=24mm
⑤處選滾動軸承。因軸承只承受軸向力，故選取止推軸承。參照購買年工作要求并根據(jù)d5=2288mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組。標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列止推軸承51107，其尺寸為d×D×T=35mm×52mm×12mm。故d4=35mm。此止推軸承的軸向固定右端有滾刷支撐板固定，故根據(jù)實際情況選取l4=22mm。左端為軸肩定位，軸肩高度h>0.07d，故取h=3mm，則軸環(huán)處的直徑為d1=41mm。軸環(huán)寬度b>1.4h,取l3=5mm.
2）軸上零件的軸向定位
半聯(lián)軸器、帶輪均用平鍵鏈接。按d1=24mm,d6=28mm查表2.4取b×h=8mm=7mm,鍵槽用鍵槽刀加工，長分別為，，t=4,同時為了保證帶輪與軸有良好的對中性，故選著帶輪與軸的配合為g6/H7;同樣半聯(lián)軸器與軸的鏈接，其配合為h7/r6。止推軸承與軸向定位有過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為j6.
3).確定軸上的圓角與倒角尺寸
表2.4 零件倒角C與圓角半徑R的推薦值
直徑d
>6~10
>10~18
>18~30
>30~50
>50~80
>80~120
>120~180
C或R：
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
2.0
2.5
3.0
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑與長度
直徑d ;6~10 ;10~18 ;18~30 ;30~50 ;50~80 ;80~120;120~180
C或R： 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0
取端倒角皆為1×45o。
(4)軸上載荷
做軸上的受力簡圖，顯然，軸只在單一平面內(nèi)受力
圖2.3 主動軸受力圖以及彎矩圖
支反力：FA=835N FD=2505N
顯然D截面即為危險截面。
彎矩M＝20100 nmm，扭矩T＝31702N mm。
(5)抗彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
檢查時，大多只收最大彎矩和扭矩的截面（危險截面C）的強(qiáng)度的作用?；谏鲜鰯?shù)據(jù)和單軸旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力是波動的循環(huán)應(yīng)力，取α=0.6，
則σca===12.5Mpa (2-24)
則σca=12.5Mpa
選擇軸的材料是45剛性調(diào)節(jié)。參考文獻(xiàn)[10]P362表15.1（σ- 1）＝60 MPa＞σa，因此是安全的。
2.4橫桿的設(shè)計與計算
單個滾刷的直徑為D=164mm，前后滾刷中心距a為
a =D+L+ΣL
其中 L：欄桿最大厚度 L=80mm
ΣL:使支撐桿不與滾刷產(chǎn)生干涉的最小長度取ΣL=110
So ; 164+80+110=254mm, a=400mm.
橫桿材料由中空矩形金屬制成，強(qiáng)度高，重量輕。該材料是碳鋼，其密度為7.80 ~7.85 g/cm。
（1）桿上各零件的重量
1)主動軸的重量
d1=24 L1=39 V1=(d1/2)2πL1=17.634cm3
d2=30 L2=10 V2=7.065 cm3
d3=41 L3=5 V3=6.597 cm3
d4=35 L4=35 V4=33.657 cm3
d5=28 L5=38 V5=23.387 cm3
d6=24 L6=1050 V6=474.768 cm3
d7=18 L7=25 V7=6.359 cm3
V=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7=569.47 cm3 (2-25) 故m=ρV=7.85569.47=4.47kg (2-26) 所以 G1=mg=4.479.8=43.81N (2-27)
2)從動軸的重量
V=V3+V4+V5+V6+2V7=551.13 cm3 (2-28)
所以 G2=ρVg=551.137.8510-39.8=42.4N (2-29)
3)電機(jī)的重量
G3=4.79.8=46.1N (2-30)
4)實心帶輪重量
CHT200 ρ=7.2g/cm3
V≈(31-12)2π36+(18-12)2π4-8440=39.98cm3 (2-31)
G4=7.239.989.810-3=2.82N (2-32)
5)輻板輪質(zhì)量
V≈(45.5-12)2π36+(36-12)2π27=105 cm3 (2-33)
G5=7.21059.810-3=7.41N (2-34)
6)滾刷質(zhì)量
刷絲均均勻分布在直徑為30mm的圓筒上
該圓筒上1/2—2/3分布著刷絲，取k=0.6
則刷絲總面積 S刷=0.6S=593.5cm3
所以 m=S刷Lρ=593.57.51.1510-3=6.68kg
G6=mg=6.689.8=65.5N
7)支撐板質(zhì)量（碳鋼 ρ=7.85g/cm3）
V≈2701003+1003202=93cm3 (2-35)
G7=ρVg=7.85939.810-3=7.2N (2-36)
8)電機(jī)支撐架質(zhì)量
V≈422260+[112112-（80/2）2π]×3=33.12 cm3 (2-37)
G8=ρVg =7.8533.129.810-3=2.5N (2-38)
G總=217.74N
橫桿材料為45鋼[σ-1]=60Mpa，工作時，橫桿受力如下：
圖2.4 橫桿受力圖
根據(jù)受力分析可知， FC=FA=G=217.74N (2-39)
圖2.5 Ⅰ截面
Ⅰ：橫梁截面積 S=(3040)-(2434)=384mm2 (2-40)
V=Sh=384350mm3=134.4cm3 (2-41)
G1=ρVg=7.85134.49.810-3=10.34N (2-42)
圖2.6 Ⅱ截面
Ⅱ: S=(3424)-(2818)=312 mm2 (2-43)
V=Sh=312200mm3=62.4cm3 (2-44) G2=ρVg=7.8562.49.810-3=4.8N (2-45) q=(G1+G2)/(150+140+110)=15.14/400=0.058N/mm (2-46)
根據(jù)合力平衡
F0=FA+FC+q400=217.742+15.14N=450.62N (2-47)
畫出梁的彎矩圖如下:
圖2.7 梁的彎矩圖
最大彎矩在O點(diǎn)
Mmax= FA110+ FC400+(G1+G2)200 (2-48)
=217.74510+15.14200
=114.075N·m
由σ=Mmax/ωZ
其中 ωZ=[(BH)2-(bh)2]/σh (2-49) =[(4030)2-(2434)2]/40σ
=8774.410-9m3
σ=11075.4/8774.4106
=13Mpa[σ-1]=60Mpa
即此梁強(qiáng)度符合要求。
2.5提升液壓缸的設(shè)計與計算
(1)確定液壓缸的類型及安裝方式
查參考文獻(xiàn)[22] P227 表31.2 選用雙作用單活塞液壓缸
查參考文獻(xiàn)[22] P229 表31.3 安裝方式為尾部外法點(diǎn)，按推力方式安裝
(2)確定液壓缸的輸出力及液壓缸的主要尺寸
查參考文獻(xiàn)[22] P226 表31.1取行程為S=630mm
由參考文獻(xiàn)[22] 表31.1可知，缸徑D=63—200mm，綜合考慮
取D=63mm
選取速度比 Φ=1.33
由表31.1知，d=32mm
向無桿腔供油時，活塞桿向外伸出推力F
F=F1η=PπD1η/4 (2-50) 式中 ：
P:工作壓力
η:液壓缸工作效率，一般取η=0.95
F1：理論推力
查參考文獻(xiàn)[22] 表31.4 知
當(dāng)P=6.3Mpa時，F(xiàn)1=1964N
F=19640.95=1865.8N (2-51)
遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)載的重量，活塞桿內(nèi)收時的推力為
F=F1η=Pπ(D1-d1)η/4 (2-52)
表3.4知，P=6.3Mpa時，F(xiàn)2=1467N
F=F1η=14670.95=1393.7N (2-53) 以上計算符合要求
(3)確定缸的長度和流量
根據(jù)實際要求，活塞移動速度為0.01m/s，即V1=V2=0.01m/s
由 V1=4Q1/πD2，V2=4Q2/π(D2-d2)
Q1=V1πD2/4 (2-54) =0.013.14(6310-3)2/4
=3.1310-5m3/s
Q2= Vπ(D2-d2)/4 (2-55)
=0.013.14(6310-33210-3)2/4
=0.7510-5m3/s
(4)確定缸的壁厚、活塞缸、螺釘尺寸
1）薄壁筒公式 t≥PD/2δp
其中 δp為許用拉應(yīng)力，根據(jù)經(jīng)驗公式，取鍛鋼δp=110—120Mpa
t≥6.31066310-3/2115106=1.73mm
取t=3mm
此時t/D=3/63=0.05,按薄壁公式計算可行
2）活塞直徑
d≥(4F1/πδp)1/2=(41964/3.14115106)1/2=4.66mm
故10d=46.6mm，必須做壓桿穩(wěn)定性驗算
固定方式為兩端固定， 查參考文獻(xiàn)[22] P232 表31.7，得端點(diǎn)安裝形式 系數(shù)m=4
活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑K=d/4
d≥(4F1/πδp)1/2=4.66mm,取d=32mm
則10d=320mm根據(jù)行程S=630mm,取l=750mm
K=d/4=810-3
則l/K=93.75,
對于鋼，m取85，故 mn1/2 =852=170,
則 l/K= mn1/2
Fk=fA/[1+2/n(l/K)2]
式中：
f :材料強(qiáng)度實驗值，f鋼≈490Mpa
H活塞桿橫截面積
Fk=4901061610-33.14/(1+1/293.752) (2-56)
=24617.6103/4395.5=5600N
根據(jù)Fk≥SkF1,其中Sk為安全系數(shù)，一般取2—4，取Sk=2.5
Fk=5600N; SkF1=4912N (2-57)
故符合縱向彎曲強(qiáng)度
(5)緩沖機(jī)構(gòu)
10MPa以下的一般壓力應(yīng)作為緩沖機(jī)構(gòu)使用。在該設(shè)計中，工作壓力為63MPa，因此省略了緩沖機(jī)構(gòu)。
2.6水平往復(fù)機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析
檢查相關(guān)信息。街道圍欄清掃車底盤尺寸為5990mm×2050mm×2600毫米。故初選曲柄往復(fù)機(jī)構(gòu)行程S=800mm。
示意簡圖如下：
圖2.8 機(jī)構(gòu)圖
行程速比系數(shù)為：
式中 θ=2arcsinr/L
桿EF的行程為
S=2Rsin(θ/2)
當(dāng)L或R減小時，機(jī)身的大小能夠進(jìn)行適當(dāng) 的調(diào)整，導(dǎo)桿的擺放角度也能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可是飛行軌跡的角度速度的改變是極為強(qiáng)烈的，因此大多數(shù)時候都會選擇使用L/RGT。2，此時，導(dǎo)桿的擺動角度取θ＜600。
此處
取 L/r=2.5
則 sinθ/2=0.4
S=2R0.4 (2-58)
R=800/0.8=1000mm
K=(1800+θ)/（1800-θ）=1.71
根據(jù)實際要求，裝置往返速度不宜過快
取 V=0.02m/s
1分鐘內(nèi) S=Vt=0.0260=1.2m，基本符合要求。
由 V=ωR (2-59)
知 ω=V/R=0.02rad/s
由 ω=2πn
知 n=ω/2π=3.210-3rad/s
即
大齒輪轉(zhuǎn)速為 n1=3.210-3rad/s， (2-60)
據(jù)經(jīng)驗取傳動比 i=3
則小齒輪轉(zhuǎn)速為 n2=n1/i=3.210-3/3=1.07r/s (2-61)
選取大齒輪節(jié)圓直徑 d1=420mm
則小齒輪節(jié)圓直徑d=140mm,齒數(shù)Z1=84
取模數(shù)m=5
a=m/2(Z1+Z2)=2.5(84+28)=250mm (2-62)
2.7糾偏系統(tǒng)方案
位置校正系統(tǒng)
因為車輛不可以合時機(jī)的平行與道路平行，會造成車身與障礙物之間的距離大、小，嚴(yán)重時在刷洗時將擋板或擋板刷得太近，向后擠壓刷體，損壞刷體或護(hù)欄；實際上，移動刷體S。不僅可以保持與護(hù)欄平行的距離，而且允許在小范圍內(nèi)平滑清潔。
在刷箱箱體的前面安裝一個位移傳感器。正向障礙位置通過傳感器信號反饋改變，控制水平圓柱體電磁伺服閥，控制相對屏障的避免，刷箱保持良好的清潔，清潔良好的柵欄。
第3章 液壓系統(tǒng)的選用
3.1對液壓系統(tǒng)的要求
⑴清洗裝置水平運(yùn)動平穩(wěn)，停止時沒有沖擊現(xiàn)象。
⑵清洗裝置垂直運(yùn)動停止時應(yīng)有平衡回路防止刷箱裝置因自重而下降。
⑶毛刷清洗時，與護(hù)欄能合理避讓；清洗時，旋轉(zhuǎn)軸馬達(dá)，噴水馬達(dá)和位置糾偏器同時工作，實現(xiàn)清洗。
⑷為保證系統(tǒng)安全，在不清洗時，應(yīng)有泄荷閥。
3.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)
⑴下降的最大距離為1.1m,設(shè)定運(yùn)動時間長為10s
⑵水平推出的最大距離為1.2m ,設(shè)定運(yùn)動時間為5s
⑶清洗時，旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為86r/min
⑷清洗時，灑水車的水箱滿足要求，且噴水合理。
3.3液壓馬達(dá)的選用
液壓馬達(dá)的性能參數(shù)為：
排量q=510ml/r
扭矩
液壓馬達(dá)的選定
由以上結(jié)論可看出，此液壓馬達(dá)是一個低速大扭矩馬達(dá)。根據(jù)其要求，可選濟(jì)寧信發(fā)有限公司生產(chǎn)的軸配油液壓馬達(dá)BM4，其具體參數(shù)如下：
排量q——625ml/r,
轉(zhuǎn)速n——額定160RPM 最大200RPM
流量——額定100LPM 最大130LPM
扭矩M——額定700NM 最大825NM
壓力——額定 10MPa最大12.5MPa
允許最大背壓 7Mpa
此時液壓馬達(dá)的實際參數(shù)為：(用額定值計算)
流量 （3-1）
輸出功率
3.4液壓缸的選用
根據(jù)所需行程及安全性要求，查表選DG-J50C-E1缸。
其活缸的內(nèi)徑為50mm，
活塞桿直徑28 mm
活塞行程1200mm
3.4.1油缸活塞桿強(qiáng)度校核
當(dāng)機(jī)構(gòu)處于工作位置時
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