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中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 長 城 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 題目電動四輪清潔車總體設(shè)計 系 別 工程技術(shù)系 專 業(yè) 機 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化 學(xué) 生 姓 名 趙 強 學(xué) 號 05211625 指 導(dǎo) 教 師 洪 海 職 稱 高工 2015 年 05 月 18 日 電動四輪清潔車總體設(shè)計 摘 要 清潔車大部分以中型和小型為主的，屬于室內(nèi)的清潔設(shè)備。主要是靠人靠燒油，還 有以發(fā)動機作為動力的。分析看，采用人力的話，人員勞動量太大了。而且，燃油發(fā)動 機排放尾氣，以至于太污染環(huán)境。所以，采用電池提供動力，清潔環(huán)保，研究和應(yīng)用發(fā) 展很快。目前電池發(fā)展已經(jīng)非常完善，主要有膠體電池，有GFM系列電池，有JIS系列電 池，有DIN系列電池等類型。但是電動四輪清潔車，設(shè)計起來難點還是比較多的。其中還 要考慮到重量、面積的因素，還有成本、配套之類的乃至布局等都要考慮進(jìn)去，所以， 電動四輪清潔車以及組件，設(shè)計的時候算算朝向問題、移動設(shè)備作業(yè)的方式和特點等。 除此還要計算功率分配的各種關(guān)系問題等。電動四輪清潔車這種移動設(shè)備，在研究電能 代替石化燃料的應(yīng)用中具有實際意義。 關(guān)鍵字：電池；清潔車；設(shè)計 Abstract The mini cleaning vehicle is one of the important indoor cleaning equipment, mainly based on the human, batteries and fuel engine as power. The use of manpower, workers labor intensity; environmental pollution emission of engine fuel. The battery provides power, clean environment, the research and application of quickly. At present, with the battery development is already very perfect, mainly colloidal storage battery, GFM battery series, JIS series battery, DIN for battery series and other types of. But there are many difficulties in design of battery electric cleaning vehicles, relates to the weight, size, cost, supporting and layout, as well as the battery assembly toward the problem of mobile devices, within operation modes and features and power allocation relationship problems. Clean the car as a common mobile devices, research on energy instead of fossil fuels has practical significance in the application of clean vehicles. Keywords：Battery ；Emptier；Design 目 錄 1 緒 論 ..........................................................................................................................................1 1.1 研究背景 ..................................................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ......................................................................................................................1 2 電動四輪清潔車的設(shè)計方案 ......................................................................................................3 2.2 清潔車的驅(qū)動型式和傳動方案的設(shè)計 ..................................................................................4 2.2 清潔車的驅(qū)動部件設(shè)計 .........................................................................................................4 2.2.1 電機 ..............................................................................................................................................................4 2.2.2 電池 ..............................................................................................................................................................5 2.3 電動清潔車清掃與除塵部件設(shè)計 .........................................................................................6 2.3.1 清掃部件及毛刷的設(shè)計 ..............................................................................................................................6 2.3.2 微孔噴頭的設(shè)計 ..........................................................................................................................................7 2.3.2 微孔噴頭移動桿的設(shè)計 ..............................................................................................................................7 2.4 電動清潔車承載部件設(shè)計 .....................................................................................................8 3 本方案的特點 ............................................................................................................................10 4 電動清潔車部分零件的設(shè)計與校核 ...................................................................................................11 4.1 計算最高車速 ........................................................................................................................11 4.2 車輛加速時間的計算 ........................................................................................................................12 4.3 續(xù)駛里程的計算 ................................................................................................................................12 4.4 電動汽車變速器的要求 ....................................................................................................................12 4.5 變速器設(shè)計方案論證 ........................................................................................................................13 6 小結(jié) .......................................................................................................................................................16 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................17 致 謝 ...........................................................................................................................................18 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 0 1 緒 論 1.1 研究背景 目前國內(nèi)外的清潔車普遍為城市道路清潔車，是以燃油型汽車為載體，以液壓 馬達(dá)驅(qū)動的回轉(zhuǎn)刷作為清掃工具，采用負(fù)壓吸塵，由小泵施壓噴水。此類清潔車體 積大，轉(zhuǎn)彎半徑大，而且燃油還會對空氣產(chǎn)生一定的污染，因此這類清潔車不能用 于室內(nèi)地面的清掃，只適宜于城市街道清掃。而對于展覽場館、會議中心、星級賓 館、高檔大型購物商場、卷煙廠、酒廠、制藥廠等環(huán)境還有要求較高的高檔室內(nèi)地 面(如花崗石、大理石、鏡面地磚、木質(zhì)地板)的清潔工作，目前基本上是采用人工 清潔，其工作的時候，勞動強度大、效率低下。若要吸塵、清潔、高檔的地面就十 分困難，需要大量的人力及費用。 電動四輪清潔車基本上用于公路清掃、廣場和廠房的清潔為主。在國內(nèi)外看來， 地面的清潔工作都是有較大發(fā)展的。電動四輪清潔車的種類和型號多種多樣，作業(yè) 的方式以及動力機理也有很大差別，基本上就能滿足城市中環(huán)境衛(wèi)生的各種需求和 工作。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展與人民生活水平的不斷提高，人們對生活環(huán)境的質(zhì)量要求 也越來越高。隨著人們的環(huán)保意識的日益增強，還有就是老百姓對環(huán)境的要求也越 來越高，所以注意周圍的環(huán)境保潔與美化是我們每個公民應(yīng)盡的責(zé)任。電動四輪清 潔車作為環(huán)境保護(hù)衛(wèi)生的主要設(shè)備工具之一，是一種集路面清掃、垃圾回收和運輸 為一體的新型高效的清潔設(shè)備，在國內(nèi)外已有較長時間的使用歷史了。不論是從機 場，還是在碼頭或者是高速公路上，都能看到清潔車的身影。而且涉及到廠房、街 道也都可以看到清潔車工作的身影，它在保證城市衛(wèi)生保護(hù)質(zhì)量中發(fā)揮著不可或缺 的作用。從 1904 年英國出現(xiàn)第一臺馬拉清掃車算起，清掃車的發(fā)展已經(jīng)有百年歷 史了。日本、美國、德國、英國等國家從 60 年代就開始形成了清掃車的批量生產(chǎn)。 清潔車的規(guī)格多樣還有功能豐富多樣，在國外，清掃車和清潔車都在不斷提高其機 電液一體化的智能水平。我國清潔車的研究與研制起步和國外比起來較晚。在 20 世紀(jì) 60 年代我國才研制出純掃式清潔車，80 年代末我國制造出第一臺吸掃式清潔 車。因為清潔車的設(shè)計在設(shè)計時采用了液壓技術(shù)的，后來又加了真空技術(shù)以及和電 控液壓的操作等這些技術(shù)，使得清潔車的技術(shù)水平與那個時候相比還是有很大提高 的。從清潔車在全國各城市的普通使用越來越廣泛來看，清潔車的發(fā)展應(yīng)該更加提 高一個階段，并且在這個基礎(chǔ)上應(yīng)該再以各種類型和規(guī)格的電動四輪清潔車為主要 的研究對象。進(jìn)入 21 世紀(jì)以后，環(huán)境保護(hù)的衛(wèi)生工作在清潔車的改良上也呈現(xiàn)出快 速發(fā)展的態(tài)勢，其中，電動四輪清潔車的使用性能和產(chǎn)品規(guī)格已基本上滿足了國內(nèi) 市場環(huán)衛(wèi)工作的需要。比如以最簡單的純掃式清潔車的工作原理為：（1）底部盤刷 從外向內(nèi)不停的旋轉(zhuǎn)，從而將滾刷外側(cè)的垃圾集中到滾刷能清掃到的范圍；（2）滾 刷再將垃拾起后投擲到垃圾箱中。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 1 1.3 電動四輪清潔車發(fā)展簡史 通常都認(rèn)為電動四輪車輛與內(nèi)燃機汽車幾乎是同時問世的，實際上，如果仔細(xì) 追溯世界汽車工業(yè)發(fā)展史，就會發(fā)現(xiàn)，電動四輪清潔車的發(fā)展歷史比其他汽車的發(fā) 展歷史比如內(nèi)燃機之類的發(fā)展的歷史還是悠久的。就是因為電動四輪車在市場的競 爭中因為車身的重量大、制造時候的成本比較高、續(xù)駛里程還短，而且充電時間長 的致命弱點，導(dǎo)致在與后面燃油的汽車清潔工作車的競爭過程中曾屢遭敗北。從上 個世紀(jì)下半葉，為了考慮節(jié)能環(huán)保的要求，又曾掀起過幾次在設(shè)計上用電池或者說 利用電池作為動力來源的電動四輪清潔車車的熱潮，可惜最后因為對上述致命弱點 沒有太大的突破，還是被比下去厄運，最終就是沒有被廣泛推用，還是會帶來那么 多的廢料和廢品。這些如何妥善處理就成了環(huán)境保護(hù)中的一種嚴(yán)肅對待的問題。這 種問題正在被科學(xué)家成為清潔車歷史上的的“另類”環(huán)保問題，這應(yīng)該提起嚴(yán)重的 重視的。據(jù) 1992 年 6 月 8 日美國新聞周刊 （Newsweek ）上的“Do you know”一文介紹，按照當(dāng)時的人均消費水平的使用情況還有全世界已經(jīng)了解的石油 貯備量。僅僅夠用 35 年的，那么這樣算的話，那樣也用不了多長時間，估計也就是 在本世紀(jì)中期就要面臨資源枯竭了。不僅如此，全世界的石油資源也差不多就沒有 了。隨著汽車危機和環(huán)境保護(hù)問題的日益嚴(yán)重會讓我們不得不重視這個能源危機的 現(xiàn)狀，要不就采取用電能來代替油耗的思路。雖然電動四輪車沒有什么進(jìn)展，但是 在能源考慮的現(xiàn)代社會，我們又重新關(guān)注了電動四輪車的應(yīng)用。正在世界各國的汽 車領(lǐng)域內(nèi)不斷研究發(fā)展。值得回味的是，人類在地球上住久了，渴望去太空旅游， 上九天攬月，然而月球上是沒有空氣的,因此月球車無法采用內(nèi)燃機，要想利用交通 工具在月球上活動，這時電動四輪車倒是有了用武之地。為此，美國不惜耗費大量 的資金來特制了一輛電動車（月球漫游車（electric lunar rover vehicle） ）,于 1971 年 7 月 16 日由 A pol 成功地將其送上月球，該車在月球表面上行駛了 45km。 這場跨度實驗成功表示了在月球上的任務(wù)完成。后來就留在月球了，而且車上還裝 有彩色電視天線。這樣可以將登月艙離開月球時的場面發(fā)送回地球觀看。 1.4 發(fā)展電動清潔車的現(xiàn)實意義 當(dāng)前，國內(nèi)外電能在并網(wǎng)電力運輸上的研究應(yīng)用較多，在移動設(shè)備上應(yīng)用電能 須考慮重量還有面積，成本以及配套最后乃至布局，其調(diào)查的應(yīng)用不多，而且應(yīng)用 的技術(shù)什么也不成熟，考慮到電能在移動式設(shè)備上的應(yīng)用具有很高的價值尤其是在 工業(yè)上。電動四輪清潔車是一種常用的移動設(shè)備，不但可以提高機器在清掃時候的 作業(yè)效率，更重要的是避免了工人在進(jìn)行環(huán)境保護(hù)工作時造成的垃圾還有污染等負(fù) 面的影響，對于一般的交通要道比如高速或者普通公路、海邊的停泊廠區(qū)以及碼頭 之類、飛機機場等場地，要是使用電動四輪清潔車的話，已經(jīng)尤為重要。就目前國 內(nèi)形勢而言，在大中型城市的交通要道、大型廣場、高速公路等大面積的環(huán)衛(wèi)清潔 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 2 工作主要通過大中型清潔車完成，而城市小巷、學(xué)校、公園和普通街道等小面積的 清潔作業(yè)主要靠人工清掃，如大城市廣場、市內(nèi)大小公園和學(xué)校等都主要由人工清 掃完成。但是，人工清掃的話，不僅僅工作的效率要很低很低，而且工作人員的勞 動強度也非常的大。所以如果只靠工人進(jìn)行打掃的話，不僅浪費了人力物力，還沒 有起到環(huán)保衛(wèi)生節(jié)能的作用。就剛才而言，另外，大中型清潔車們基本就是采用柴 油或汽油來作為動力來源，那樣的話尾氣污染和噪音污染不就是更加污染環(huán)境了。 相對來說都較大，隨著國家對環(huán)保要求越來越高，人們的環(huán)保意識普遍增強，現(xiàn)在 使用的清掃車的工作方式以及環(huán)保問題已經(jīng)將很難適應(yīng)需要，因此，開發(fā)環(huán)保型路 面電動四輪清潔車就很重要了。但是小型清潔車主要是采用電池為動力來源，從而 研究如何利用蓄電池的能量轉(zhuǎn)換，最終并將能量儲存作為清潔車的驅(qū)動力。這樣的 電動四輪清潔車的設(shè)計不僅既能發(fā)揮路面以及室內(nèi)清潔的功用，而且還同時節(jié)約能 源、保護(hù)環(huán)境。這種電動四輪清潔車的設(shè)計是很具有現(xiàn)實意義的。 1.5 本設(shè)計的主要工作 本課題的研究主要內(nèi)容就是電池，電池在四輪車上的應(yīng)用，把四輪清潔車作為 載體，然后把純掃式清潔車具體研究，從而設(shè)計出一個既能環(huán)保又帶有能量轉(zhuǎn)換的 清潔車。本文主要研究以下幾個方面的問題： （1）清潔車的設(shè)計及功率匹配 本課題研究對象為單純掃式清潔車，根據(jù)電動四輪清潔車的工作原理與特性對其結(jié) 構(gòu)、傳動方案及主要部件進(jìn)行設(shè)計。 （2）電池的選擇 在車體各部分的功率分配計算清楚之后，選擇匹配的電池，將各部分的負(fù)載和所需 電能進(jìn)行計算，合理分配電能。 （3）清潔車的三維仿真 利用制圖軟件進(jìn)行設(shè)計，最后對電動四輪清潔車進(jìn)行動態(tài)的三維仿真，通過虛擬出 來的樣本機器展示電動四輪清潔車的工作狀態(tài)和運行過程，在確定可以作業(yè)工作， 安全運行保證各項機理完成目標(biāo)時時再投產(chǎn)，以減少和避免浪費以及不必要的風(fēng)險。 2 電動清潔車的設(shè)計方案 2.1 清潔車類型與動力來源 電動四輪清潔車的類型多種多樣，如果按車人員的操作方式可分為：手推清潔 車、手扶式清潔車和自行式清潔車；按清潔車的工作作業(yè)方式可分為單純掃式、吸 塵掃式、純吸式；按清潔車除塵的方式可分為干式和濕式；按車身的長度大小來分 為以小型、中型和大型。所以，不同類型的清潔車由于功率和馬力的配置不同，所 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 3 以采用了不同的動力來源。比如以操作方式舉例，對清潔車的類型和動力進(jìn)行說明。 手推式四輪清潔車是一種小型的掃路車。其進(jìn)行清掃時的機理，就是操作人員推著 清潔車使它前進(jìn)，然后清潔車的動力來源就是通過車載小容量的驅(qū)動電機來完成。 清潔車在清掃時的清掃寬度一般在 8001200mm 之間，基本大多在 1000 mm 以下， 平均清掃速度一般為 3 km/h，最高清掃速度一般為 5 km/h。這種清潔車因為是用 手推，所以工作人員有大量的勞動力，所以只適用于面積比較小時間比較短的工作， 像是如加工車間和一般的房屋等地。手扶式清潔車就是安裝有行走裝置，使清潔車 在清掃作業(yè)時不用人工去推，只要有人在后面推車操控就行，但是這車的干活是靠 它的運動電機來完成。這車在工作時，比較一下它的清掃速度和清掃寬度，差不多 跟手推式的清潔車基本差不多，但是吧，比較一下兩種車的勞動力，還是手扶式的 勞動強度比較低，所以最好在手扶式清潔車的基礎(chǔ)上，進(jìn)行室外路面的清掃，而且 路面還可以允許有些坡度。 自行式清潔車可不是自行車那種原理。它的工作方式比其它類型優(yōu)越之處在于， 操作清潔車的勞動人員駕駛在車上，從而使清潔車保證按照工作人員的清潔路線行 走，保證了清潔清掃的狀態(tài)和作業(yè)要求。這種清潔車的類型有很多種，有小型、中 型和大型。中型自行式的清潔車是指車長 3.54.5 m 的清掃車。如果是車身長在 3.5m 以下的就是屬于小型清潔車了。這種車一般都是采用專用底盤，并主要采用單 發(fā)動機為動力。如果車身長度以及清掃寬度在 1.5m 以下的小型清潔車是以電池為 驅(qū)動力，那樣比較省時省力。再有其它清潔車就是用小型柴油機提供。如果是車長 在 3.5m 以上的中型和大型清潔車，車上呢，主要采用定型的汽車底盤，這時基本 上就是用汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機，而且絕大多數(shù)采用的是雙發(fā)動機，這種清潔車 的優(yōu)點是行走系統(tǒng)和工作裝置在動力上各自獨立，行走速度和行走操作不會對工作 裝置的作業(yè)效果產(chǎn)生影響，從而操作人員可根據(jù)地面的污染狀況清掃的時間效率也 應(yīng)該是最有效的。自行式清潔車的這些特點大大的減少了工作人員的勞動力，提高 了工作效率，同時也保證了工作環(huán)境的穩(wěn)定與節(jié)能環(huán)保，這樣也可以進(jìn)行廣泛的推 廣。 2.2 清潔車的驅(qū)動型式和傳動方案的設(shè)計 在國內(nèi)，一般的清潔車主要采用電池帶動電動機作為動力來源的，由雙電機驅(qū) 動清潔車行駛和作業(yè)。該類清潔車的優(yōu)點是行駛與清掃工作相互獨立，互不干擾， 就是因為這車需要動力的需要，多用了一臺電機，導(dǎo)致這車的車身邊長，除此之外 的工作時的噪音也會相當(dāng)大的，還有就是必須呢用兩組電池來提供，所以這樣就不 好了。能源利用率不高。電動四輪清潔車的工作地點基本就是在城市路面行駛，行 駛的路程與時間的比值較低，電量也需要很少。我們采用單電機驅(qū)動方式的話，這 樣就可以減輕重量，簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，即通過一個電機驅(qū)動清潔車行駛和清潔 作業(yè)。這種驅(qū)動型式清潔車是一個電機和電池組，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，耗能還少機械性能 還高。采用動力輪后置清潔裝置前置的布置型式這種構(gòu)型，由電池進(jìn)行發(fā)電來產(chǎn)生 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 4 動力，然后后輪轉(zhuǎn)，車子就開始運動，跟著的前輪也就動起來，通過鏈傳動的原理， 帶動了主刷的轉(zhuǎn)動，其中的軸就通過皮套輪帶動盤刷轉(zhuǎn)動，這樣盤刷也就可以直接 把垃圾集中，最后中間的垃圾再通過主刷直接拾起至垃圾箱，完成清掃垃圾的作業(yè) 過程。 2.2 清潔車的驅(qū)動部件設(shè)計 2.2.1 電機 電動四輪清潔車在開動和進(jìn)行清掃時主要是靠電機的驅(qū)動。根據(jù)電動四輪清潔 車的運行路程和時間的滿足效率也是想當(dāng)重要的因素，平均速度在 6 m /s 左右。 電池發(fā)動的驅(qū)動電機的種類很多，像是普通的永磁直流電動機還有普通的無刷直流 電機還有印制繞組式或線繞盤式直流電機和外轉(zhuǎn)子無刷直流電機等。普通的永磁直 流電動機的轉(zhuǎn)速很高，在 20004000r/min 之間，所以就要裝上一個減速齒輪箱的 裝置后，才能用于電動四輪車上；普通的無刷直流電機轉(zhuǎn)速就較低了，也就不需減 速機構(gòu)了，電機轉(zhuǎn)速要是在 5001000r/min 的話，電機就會在清潔車的中軸上， 通過驅(qū)動，使線路控制很容易。方便我們實現(xiàn)調(diào)速，印制繞組。線繞盤式直流電機 具有薄餅式結(jié)構(gòu)特點，在電動四輪清潔車的車身就是合理放置，但是一般來說，這 類電機轉(zhuǎn)速就高，在 30004000r/min 之間，電機功率較大，需要與加上減速齒輪 機構(gòu)。相配的話，才能用于電動清潔車上；外轉(zhuǎn)子無刷直流電機，它的軸向身子也 是和尺寸短有關(guān)系的，但是鐵心的外徑較大，形狀還是如為扁平式結(jié)構(gòu)上面，其中 的電機結(jié)構(gòu)和工作原理還有跟普通無刷電機有些類似不僅減速機構(gòu)相類似，可能電 機是外面是清潔車的無刷為外轉(zhuǎn)子還有尺寸及式無刷直流發(fā)動機車身電機，電機極 數(shù)也較多，相當(dāng)多的雨刷也是有線束支架的準(zhǔn)數(shù)。要是轉(zhuǎn)速較低，限制于 200r/min 左右，無需減速齒輪，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，大概也就可安裝在電動四輪清潔車后輪軸上。 由于無刷永磁直流電動機具有優(yōu)越的車起動還有，性能和調(diào)速性的較低。其最大的 特點就是沒有，在于換向器和由電刷組成的接觸結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)也就因為它的壽命 長，噪音低，運行還可靠以及維護(hù)簡便等優(yōu)點，所以選用無刷永磁直流電動機，電 壓為 48V，額定功率 350W。電機的選用必須要滿足電動四輪清潔車的基本驅(qū)動的參 數(shù)要求。 2.2.2 電池 電池的選擇就要看電動四輪清潔車的行駛速度還有路程以及在進(jìn)行清掃時還是 考慮動力源泉，在選電池的時候以主要性能指標(biāo)為準(zhǔn)。在額定電壓、容量和使用壽 命的考慮因素當(dāng)中，主要是看是不是能滿足電動四輪清潔車的基本供應(yīng)的動力。如 果電池選擇合適，就可以滿足電動四輪清潔車的行駛和清掃作業(yè)的需求，尤其是要 求這個電池還要具備的特點，比如容量高還有成本低還有容易更換方便使用和維護(hù) 等特點的動力。目前在電動汽車市場上使用的動力主要有鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鈉硫、 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 5 鋰離子、飛輪、燃料等等，從最終產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化可行性以及經(jīng)濟性綜合因素來考慮， 在電動專用環(huán)衛(wèi)車輛上主要采用鉛酸動力與鋰離子動力。其中，以鉛酸動力歷史還 是很久的，不僅廣泛應(yīng)用于各種電動車上，作為工具車的動力以及汽車起動動力的 電源，這樣不僅可靠性好、原材料比較容易獲得，價格還比較便宜等優(yōu)點，電動四 輪清潔車的所需的電池要是容量和功率也基本上能滿足電力驅(qū)動系統(tǒng)的動力性要求； 但是鋰離子電池吧，雖然具有比能量高、比功率高和循環(huán)壽命長等特點，但因為它 充電速度快、放電性能差的缺點，其充電過程和放電過程需要配備專用的充點裝置 來進(jìn)行控制，而且還存在著組與單個的一致性問題。要是從成本因素方面該清潔車 還是選用鉛酸電池最好。另外，由于該清潔車使用太陽能板進(jìn)行充電，電動四輪清 潔車的充電時間不能太長，在設(shè)計時為了防止電解滲漏在車身裝置中的現(xiàn)象，選用 閥控式密封鉛酸電池來作為電動清潔車的電池。綜合考慮以上各方面因素，選用某 公司生產(chǎn)的 6-FM-50 電池。關(guān)于電池的容量計算在后文中說明。 表 1 電池參數(shù) 2.3 電動清潔車清掃與除塵部件設(shè)計 2.3.1 清掃部件及毛刷的設(shè)計 電動四輪清潔車中的清掃部件，某主要有是左右對稱放置的有個盤刷，和中間 放置的有個滾刷，組成這兩種的作用是：盤刷的作用在于通過車身某盤刷的旋轉(zhuǎn)將 電動清潔車兩側(cè)的垃圾掃到至中部，從而以增大電動清潔車某公司的清潔車清掃寬 度來為的目的；滾刷的作用就是在于通過某公司的滾刷的旋轉(zhuǎn)從而將盤刷集中后的 垃圾掃到垃圾箱里面來，在清掃地面的時候，保證垃圾進(jìn)入垃圾斗的目的。目前市 場上應(yīng)用電動清潔車，它的盤刷和滾刷，大部分就是某公司已形成行業(yè)通用產(chǎn)品， 也不用我覺得特別設(shè)計和制作，通過選和購的方式，既可滿足清潔車的使用要求， 又能節(jié)約成本這樣不是更好。綜合考慮所需的樣式和價格等某公司因素，選用或某 公司生產(chǎn)的道路清掃車毛刷，具體參數(shù)見表 2.2。V 型的滾刷可使垃圾不向外拋出， 提高清掃效率，而盤形的盤刷可以減小刷毛數(shù)量，減輕質(zhì)量，同時節(jié)省成本。 表 2 毛刷參數(shù)對比表 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 6 如果滾子刷，那就直接的還是采用比較的水平將，放在車身上放置，為了提高 電動四輪清掃車的清掃效果，將滾子刷的旋轉(zhuǎn)的方向還有行駛方向相反，如圖所示， 這樣就可以增大滾刷與地面垃圾的速度時間還有效率，容易直接吧垃圾掃入垃圾箱 中，若與圖示旋轉(zhuǎn)方向相反，則會造成垃圾卡入刷毛，同時由于向后的拋力作用不 足從而造成垃圾遺落，使清掃效率降低。盤子刷雖然和滾子刷，可能一樣均為旋轉(zhuǎn) 的方式進(jìn)行清掃完成作業(yè)，好像是盤刷的植毛形式為盤形，它的作用，很有大部分 因素在清潔車的清楚垃圾，將清潔車兩側(cè)的垃圾不是中部的可以掃到中部。若盤， 刷的整個圓周平面接地旋轉(zhuǎn)，電動清潔車的則垃圾塵粒就會將切線還有反射線的垃 圾目標(biāo)還有塵粒就是在接觸地面。還有整個工作的是由打掃的裝置，如掃絲將會沿 盤刷圓周的切線方向，向四周拋射，這樣不僅不能達(dá)到定向輸送垃圾塵粒的作用， 反而造成垃圾，并且整個盤刷工作面與路面接觸旋轉(zhuǎn)，加快了掃絲的磨損。為了使 垃圾由外側(cè)并使其局部刷毛觸地，當(dāng)盤刷工作時只有觸地部分將地面。然后定四輪 的掃除裝置，這樣一方面解決了上述的揚塵問題，另一方面使盤刷毛絲周期性和間 歇地接觸地面完成清掃工作，大大減少磨損清潔車的其壽命延長，因此，設(shè)計盤刷 傾斜角度為 6，盤刷毛絲與地面接觸部分為周長的三分之一，這樣既實現(xiàn)了盤刷 的定向拋射，又減少阻力和延長毛絲的使用壽命。 圖 1 毛刷 這樣的提高清洗效率，或在傳輸控制，磨損，那么它不利于傳輸效率。但也加 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 7 速了盤刷和電刷磨損?？紤]到清洗效率和清洗零件磨損，選擇清潔車的清洗時間， 旋轉(zhuǎn)刷掃描速度比的是項數(shù)。中的傳輸系統(tǒng)中，低速輪胎現(xiàn)在已能夠完全滿足，刷 的微型電動機速度大大提高，從而達(dá)到了清洗效果。 2.3.2 微孔噴頭的設(shè)計 由于在室內(nèi)作業(yè)時考慮到室內(nèi)灰塵對屋子內(nèi)環(huán)境的影響，本設(shè)計方案采用了微 孔噴頭進(jìn)行噴水，實現(xiàn)一邊噴水一邊用毛刷進(jìn)行清掃，微型噴頭的三維圖如下。 圖 2 微孔噴頭 2.3.2 微孔噴頭移動桿的設(shè)計 該設(shè)計是指與支架擺動杠桿原理連桿柔性連接頭，可以實現(xiàn)刷旋轉(zhuǎn)，既增加了 清潔，高效的工作效率，可以掃塵的將垃圾放在車的中間。 圖 3 回轉(zhuǎn)桿 2.4 電動清潔車承載部件設(shè)計 電動四輪清潔車最好是具有完整的行走和完美的清掃作業(yè)裝置，工作的人員在 進(jìn)行電動四輪車的清掃時，在車上駕駛，控制著清潔車的工作狀態(tài)和方向。電動四 輪清潔車的車長在 3.5m 以下的小型清潔車一般采用專用底部的托盤，而且還要采 用單發(fā)動機，因為作為動力來源，清掃的寬度在 1.5m 以下的話，小型清潔車就是 以電池來作為驅(qū)動了。工作效率還有在車上駕駛的一切就是中型和大型清潔車，大 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 8 多數(shù)采用的是雙發(fā)動機的原理是不錯的。其優(yōu)點是，行走系統(tǒng)和工作裝置在動力上 各自獨立，行走速度和行走操作不會對工作裝置的作業(yè)效果產(chǎn)生影響，所以呢，操 作人員就完全可以根據(jù)地面上的垃圾的堆放情況看，根據(jù)垃圾的污染狀況選擇最合 適的清潔車的速度，從而進(jìn)行最有效的清掃。電動四輪清潔車的這些特點降低了工 作人員的勞動力，從而保證環(huán)境保護(hù)，穩(wěn)定的工作環(huán)境，且適用的范圍也比較的廣 泛了。 3 本方案的特點 本設(shè)計完成一種操作方便、行駛靈巧、前進(jìn)后退方便自如，而且清掃效率高， 清潔度好，地面光整質(zhì)量佳，其造價低，易于維護(hù)保養(yǎng)的電動多功能清潔車。 圖 4 電動清潔車總圖 電動四輪清潔車是以電池驅(qū)動的電動四輪車為載體，并在電動四輪車的前面增 設(shè)了一個前支架，同時在前面的托架組真空設(shè)備，清潔劑和拖把噴涂設(shè)備類型的清 洗設(shè)備，清洗裝置由一個真空吸塵器中，真空管和真空頭組成，其中吸塵器位于電 動四輪車尾部的下面，它通過車載電池獲取電力，而吸塵管道穿過電動四輪車后， 與位于前支架上的吸塵頭連接，清潔劑噴施裝置是由清潔劑箱、水管和微孔噴頭組 成，其中清潔劑箱是位于電動四輪車尾部的上面，水管的一端與它相連，另一端穿 過電動四輪車后，再與位于前支架上的微孔噴頭相連。拖把式清掃裝置是由拖把和 拖把舉升推壓機構(gòu)組成，其中拖把舉升推壓機構(gòu)又是由置于電動四輪車上的自動氣 壓泵站、氣缸和擺桿構(gòu)成，拖把是與擺桿的前端連接，油缸的活塞桿與擺桿的中間 連接，而擺桿的尾端與電動四輪車前支架鉸接。本設(shè)計有益效果:該電動多功能清潔 車不僅小巧靈便、操作簡單、前進(jìn)、后退方便自如，而且清掃效率高、清潔度佳， 對地面的光整質(zhì)量特別好，能在廣大用戶中推廣使用。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 9 4 電動清潔車部分零件的設(shè)計與校核 4.1 計算最高車速 15.2sincosCdAuagmafgmbaF (4-1)tdu6.3）（ 其中： 為車輛行駛的總阻力，N； 為出去組的整車質(zhì)量，kg； =845kg；maa 為組質(zhì)量，kg； =400kg；bmb f 為滾動阻力系數(shù)；f=0.013； 為坡道角； =15%； Cd 為空氣阻力系數(shù)；Cd=0.35； A 為迎風(fēng)面積；A=1.5； ua 為行駛車速，km/h；ua=45； 為車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)： (4-2) 22021mriIrITgfw 其中： 為飛輪轉(zhuǎn)動慣量， ；fI 7.0fI 為車輪轉(zhuǎn)動慣量， ；w5w 為主減速比， ；0i 14.0i Ft maxn km/h 2.9137.00irnum 其中：Ft=主驅(qū)動電機一最大限流工作時車輛獲得的驅(qū)動力； 為主驅(qū)動電機的工作轉(zhuǎn)速，r/min； =3567rpm mn 為主驅(qū)動電機的最高工作轉(zhuǎn)速，r/min； =6000rpmax maxn 為車輪半徑；r=0.2724r 為主減速比；0i714.0i 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 10 4.2 車輛加速時間的計算 (4-3) 其中： 加速行駛起始車速 m/h， =0 1v1v 加速行駛終止車速 m/h， =45 km/h 2 2 由公式計算得： (4-4) 22115. fgmbauCFadt = 15.5% (4-5)i rctnrsitn 4.3 續(xù)駛里程的計算 =113km (4-6)0embaweEsb 其中：E 為組充滿電時的總能量，kwh ，E=16kwh； e 為電動四輪車輛單位里程能耗，kwh/kw ； 為比能量，wh/kg， =36.7 wh/kg；bwb 為電動四輪車輛行駛的比耗，kwh/ 。0 km 4.4 電動汽車變速器的要求： 選擇正確的號碼和傳動齒輪比，使電動機的參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證該電動車具有良 好的動態(tài)性能 1）保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。 2）集中性，切斷發(fā)動機的動力傳輸?shù)津?qū)動輪。 3）設(shè)置倒檔，使汽車能倒退行駛。 4）設(shè)置動力輸出裝置，輸出功率可以在需要的時候進(jìn)行。 5）換擋迅速，省力，方便。 6）工作可靠。在汽車行駛過程中，變速器齒輪可能沒有跳，塊和混沌移位出現(xiàn)休克。 av udt dACgfmbaFbmat 21 15.26.3 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 11 7）變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率。 8）變速器的工作噪聲低。 此外，傳輸也應(yīng)該外形尺寸和小，成本低，達(dá)到質(zhì)量，維護(hù)容易的目標(biāo)。要滿足汽 車的動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)，其數(shù)量是傳輸速度，傳動比范圍和各擋傳動比。更復(fù)雜 的汽車道路條件下工作，比功率，該變速器的傳動比范圍大。近年來，傳輸控制機 制自動控制發(fā)展的趨勢的方向。為了滿足上述性能要求，當(dāng)前的傳輸步驟變速器的 使用。傳輸由換檔動力傳輸機構(gòu)和運行機制。傳動變速機構(gòu)包括齒輪，傳動齒輪， 傳動軸。這需要避免操作的實現(xiàn)，避免了同步器布置的影響，運行機制還需要一個 自鎖和互鎖裝置。兩個多軸傳動的汽車，卡車和三軸傳動。同步器設(shè)計采用鎖環(huán)式 同步器。 4.5 變速器設(shè)計方案論證 1）傳動機構(gòu)布置方案分析 有兩種類型的變速箱傳輸方法。根據(jù)軸的形式，分為固定軸和旋轉(zhuǎn)軸（常與行 星齒輪）類。被分為兩個軸，中間軸，雙中間軸式變速器。應(yīng)用人工范圍廣泛，包 括兩個多軸傳動對發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車，且多為中間傳動軸的前置發(fā)動機后 輪驅(qū)動的汽車。旋轉(zhuǎn)軸主要用于液壓機械傳動。與中間軸傳動相比，兩個軸傳動具 有結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，易于布置。此外，因為它通過一對齒輪傳遞動力，同時 傳動效率高，噪音低。以二三軸傳動軸的每個塊的一對多的齒輪比，從而通過機械 效率低噪聲。所以選擇兩個軸雙速傳動設(shè)計。 2) 變速器主要參數(shù)的選擇 (1) 檔數(shù) 增加文件傳輸?shù)臄?shù)量可以提高汽車的動力性和經(jīng)濟性。文件編號，更復(fù)雜的傳 播結(jié)構(gòu)，增加尺寸和外觀質(zhì)量。同時，復(fù)雜的運作機制，并利用移頻時增加。由于 電動汽車起步晚發(fā)展，由兩個速變速箱，所以選擇技術(shù)的局限性，反向齒輪由電機 正反轉(zhuǎn)實現(xiàn) (2)傳動比范圍 傳輸范圍的傳動比是低齒輪比最高端的旋轉(zhuǎn)率。確定轉(zhuǎn)動范圍比選定的發(fā)動機 參數(shù)，最大速度和使用條件等因素對汽車相關(guān)。 (3) 中心距 A 兩個軸傳動，是輸入軸和第二軸之間的距離稱為傳動中心距。不僅傳輸?shù)拇笮?尺寸，體積和質(zhì)量的大小，但也的齒面接觸強度的影響。中心距較小的齒輪接觸應(yīng) 力，齒輪壽命短。允許的最小中心距為保證當(dāng)齒輪要確定接觸強度。 3) 各檔齒輪齒數(shù)的分配 在初選中心距模數(shù)和螺旋角齒輪在齒輪傳動可根據(jù)傳動比和傳動方案來分配各 齒輪齒數(shù)。兩個高速傳輸來說明分配齒數(shù)的方法。盡可能對每個齒輪比齒數(shù)不應(yīng)該 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 12 是一個整數(shù)。 4) 變速器的設(shè)計與計算 (1) 齒輪的損壞形式 輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動換檔齒輪端部破壞。 輪齒折斷分兩種：輪齒受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒再 重復(fù)載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。 前者在變速器中出現(xiàn)的很少，后者出現(xiàn)的多。 (2) 齒輪強度計算 與其它機械行業(yè)相比，對于不同的使用領(lǐng)域用途汽車傳動齒輪仍然是相似的。 此外，傳動齒輪機車用的材料，熱處理方法，處理方法，精度級的支持，也基本上 是相同的方式。如低碳鋼汽車變速器齒輪，使用紅色和剃紅精磨，采用滲碳熱處理 工藝對齒輪表面，jb179-83,6 水平和 7 精密齒輪。 5) 軸承的選擇 常用的圓柱滾子軸承，球軸承，傳動軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承，襯套， 和其他幻燈片。至于什么應(yīng)該被用在軸承是受結(jié)構(gòu)的限制的負(fù)載特性和不同的傳播。 汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，大尺寸軸承結(jié)構(gòu)的使用是有限的，并且經(jīng)常在布置 困難。第二軸在第一齒輪腔常規(guī)軸的前端支持傳輸，可以安排在足夠大的圓柱滾子 軸承腔，如果空間不夠用滾針軸承。在飛輪內(nèi)腔的前端支持第一傳動軸，因為有一 個足夠大的空間來成長的球軸承承受力的使用。 6）變速器操縱機構(gòu) 根據(jù)使用條件要求的汽車司機使用的傳動裝置的選擇和轉(zhuǎn)向機構(gòu)實現(xiàn)完全或撤 退到中性輪班工作。 傳輸控制機制應(yīng)滿足以下關(guān)鍵要求：只掛換檔時，人們應(yīng)該對整個使移后的齒 輪齒的長度，以防止自動或自動掛擋擋防止意外掛倒檔換檔輕便。 機械傳動控制機構(gòu)，通過變速桿件，主要是常見的呼叫阻塞，叉，撥叉軸互鎖， 自鎖和倒檔鎖裝置等組成，并依靠司機完成手檔位選擇，輪班工作，或撤退到中性 的，稱為手動換檔變速器 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 13 6 小結(jié) 在本部分內(nèi)容中設(shè)計了一種電池性電動清潔車的總體結(jié)構(gòu)，其包括車架載體， 電池、直流電機，吸塵裝置，噴水裝置，除塵裝置等組成。本設(shè)計的目的在于提供 電動清潔車，能在室內(nèi)尤其是豪華場所比如會議室，廣場等大型公共場所進(jìn)行清掃， 電動四輪車為載體，并在電動四輪車的前面增設(shè)一個前支架，在前一站同時設(shè)置清洗 裝置，吸塵器、拖把噴涂設(shè)備類型的清洗設(shè)備，清洗裝置是由一個真空吸塵器，真 空管和真空頭組成其中吸塵器位于電動四輪車尾部的下面，它通過車載電池獲取電 力，而吸塵管道穿過電動四輪車后，與位于前支架上的吸塵頭連接，清潔劑噴施裝 置是由清潔劑箱、水管和微孔噴頭組成，其中清潔劑箱是位于電動四輪車尾部的上 面，水管的一端與它相連，另一端穿過電動四輪車后，再與位于前支架上的微孔噴 頭相連。實現(xiàn)一邊噴水一邊進(jìn)行清掃，這樣既不起灰塵還能更好的聚集垃圾，有利 于吸塵器的高效運作。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 14 參考文獻(xiàn) 1 葛恒安.國內(nèi)路面清掃車行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.建筑機械化， 2004 (11)：54-56. 2 徐克林，姜遺瓊，徐克勇.清掃車液壓系統(tǒng)的智能化研究J.機電設(shè)備，2002(05)：24-26. 3 張巍.清掃車清掃機構(gòu)的控制研究D.重慶大學(xué)，2001. 4 周雷青.國內(nèi)清掃車概況及使用維護(hù)J.中國市政工程，2008(03)：88-89. 5 張桂豐.電機驅(qū)動清掃裝置的環(huán)保型清掃車總體設(shè)計J.福建農(nóng)機，2008(03)：65-67. 6 羅善瞀.掃路車類型和結(jié)構(gòu)型式J建設(shè)機械技術(shù)與管理，2002(07)：39-43. 7 張鐵山，凌和平.中型道路清掃車的總體設(shè)計與研究J. 專用汽車，2005(02)：18-20. 8 徐永生.太陽能電動四輪車帶來新生活N. 鹽城晚報，2008-11-21(40). 9 郭晶. 雙重環(huán)保的太陽能船N.世界新聞報，2006-07-26 (05) . 10 馮峰. 世界上第一艘太陽能動力船橫跨大西洋J. 科技導(dǎo)報，2007(10) : 29. 11 馮峰. 世界首輛太陽能轎車完成環(huán)球之旅N. 吳江日報，2008-12-06 (03). 12 莊楠. 太陽能汽車離我們還有多遠(yuǎn)?J. 陽光能源，2008(01)：62-63. 13 沿江. 馬鞍山開發(fā)出國內(nèi)首輛太陽能能量補償電動四輪車N. 大江晚報，2008-09-04(08). 14 虛懷廣. 首輛國產(chǎn)太陽能轎車南京亮相N. 中國青年報，2006-12-05(05). 15 劉楓，劉桂芳. 太陽能清掃車亮相 2006 烏洽會N. 日報，2006-09-03(03). 16 Layman Jill. 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