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中 國 地 質(zhì) 大 學 長 城 學 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 題目小型路面清掃車設(shè)計 班 級 11 級機制 5 班 學 號 05211525 姓 名 張增良 指導教師姓名 周琴 指導教師職稱 教授 摘 要 路面清掃車作為環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一 是一種集路面清掃 垃圾回收和運輸為一體的新型 高效清掃設(shè)備 本文對國內(nèi)外小型道路清掃車的發(fā)展狀況進行了分析 對路面清掃車的使 用進行了闡述 指出了目前清掃車存在的問題 主要是對零部件進行了設(shè)計與校核 本 車主要由動力系統(tǒng) 傳動系統(tǒng) 工作系統(tǒng)和機架等組成 組成這些重要部分的軸與軸承 等部件在本車中起著重要作用 所以它們是否符合要求是十分重要的 因此本文對其進 行了較為詳細的驗算 以設(shè)計他們的詳細尺寸并校核其強度 最后提出了改進意見及展 望 關(guān)鍵詞 清掃車 設(shè)計 校核 零部件 ABSTRACT Road sweeper as one of sanitation facilities is a collection surface cleaning garbage collection and transport as a whole new type of high performance cleaning equipment This paper summarized the developing status of small cleaning vehicles in China and foreign countries and expatiates use of pavement cleaning cars points out the main existing problems of cleaning cars Parts and components mainly for the design and verification Mainly by the vehicle power system transmission system the working system and the rack etc Such an important part of the composition of the shaft and bearings and other components in the vehicle plays an important role Whether they meet the requirements is very important In this paper it is therefore a more detailed check To design the details of their size and check its strength Finally brings forward some improving ideas and expectations Key words sweeper design check machine replacement parts 目 錄 1 緒論 1 1 1 路面清掃車簡介 1 1 2 國內(nèi)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 1 1 3 產(chǎn)品技術(shù)水平 1 1 4 產(chǎn)品發(fā)展方向 2 1 5 市場開發(fā)前景 2 2 小型環(huán)衛(wèi)清潔車設(shè)計方案擬定 3 2 1 方案一 3 2 2 方案二 3 2 3 比較 3 3 本車重要零部件設(shè)計及校核 4 3 1 軸類零件設(shè)計及校核 4 3 1 1 滾筒軸的設(shè)計及校核 4 3 1 2 錐齒輪軸的設(shè)計及校核 7 3 1 3 掃盤軸的設(shè)計 11 3 2 軸承的設(shè)計及校核 14 3 2 1 圓桶軸軸承設(shè)計 14 3 2 2 錐齒輪軸軸承設(shè)計 16 3 2 3 掃盤軸軸承設(shè)計 17 3 3 鍵聯(lián)接及校核 19 3 3 1 大帶輪鍵 19 3 3 2 小鏈輪鍵 19 3 3 3 大鏈輪鍵 19 3 3 4 小齒輪鍵 20 3 3 5 大齒輪鍵 20 4 清掃車的技術(shù)參數(shù) 21 4 1 功率主要包括 21 4 2 滾筒功率的計算 21 4 3 掃盤功率的計算 22 5 結(jié)論 24 參考文獻 25 致 謝 26 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒論 1 1 路面清掃車簡介 路面清掃車作為環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一 是一種集路面清潔 垃圾回收和運輸為一體的新型 高效清潔設(shè)備 可廣泛立用于干線公路 市政以及機場道面 城市住宅區(qū) 公園等道路 清潔 新型的路面清掃車不僅可以清掃路面垃圾 而且還可以對道路上的空氣介質(zhì)進行 除塵凈化 既保證了道路的美觀 維護了環(huán)境的衛(wèi)生 維持了路面的良好工作狀況 有 減少和預(yù)防了交通事故的發(fā)生以及進一步延長了路面的使用壽命 目前在國內(nèi)通過路面 清掃車來清掃城市道路已經(jīng)成為一種趨勢 1 2 國內(nèi)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 路面養(yǎng)護機械化程度的高低 是一個國家工業(yè)化程度和綜合實力強弱的重要標志之 一 從 20 世紀 60 年代我國研制生產(chǎn)路面清掃車開始 已有 40 年的生產(chǎn)歷史 但相對于 國外發(fā)達國家 我國路面清掃車不管從銷量規(guī)模 技術(shù)水平 清潔效果等方面都存在定 的差距 目前 國產(chǎn)的道路清掃設(shè)備已經(jīng)可以基本滿足我們的需要 產(chǎn)品規(guī)格從 2t 到 8t 近 8 個規(guī)格 與國外相比 大型產(chǎn)品所占比例不大 產(chǎn)品品種較少 產(chǎn)量也較低 2003 年 國產(chǎn)路面清掃車總銷量估計在 1 000 臺左右 僅相當于國外一個企業(yè)的銷量 同時 現(xiàn) 在使用的很多國產(chǎn)設(shè)備 存在外形單調(diào) 功能單一 操作不方便 清潔效率低等問題 在國外路面清潔車早已廣泛應(yīng)用了先進的電子技術(shù) 如帶有微電腦的清潔及回收裝置等 而且實現(xiàn)了有線與無線遙控 目前國內(nèi)產(chǎn)品僅停留在路面清潔度等最原始的技術(shù)研究方 面 1 3 產(chǎn)品技術(shù)水平 國內(nèi)路面清掃車的技術(shù)主要來源于三個方面 一是借鑒國外同類產(chǎn)品的先進技 術(shù) 并結(jié)合我國國情自行開發(fā)的產(chǎn)品 二是直接引進國外技術(shù)的產(chǎn)品 三是從國家科研 院所轉(zhuǎn)讓技術(shù)后 再在生產(chǎn)中進行改進的產(chǎn)品 總體而言 目前的中國制造商對新技術(shù) 的研發(fā)還不是太注重 自己的研發(fā)也不到位 是競爭力遠遠不及外資產(chǎn)品 尤其在控制 系統(tǒng)和清潔效率等方面與國外產(chǎn)品有相當大的差距 國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)認識到 隨著外資企業(yè)的不斷進入 國內(nèi)市場的競爭的競爭 讓各個 生產(chǎn)商把產(chǎn)品的質(zhì)量擺在了重要位置 目前 很多國內(nèi)的大企業(yè)都在與國外的競爭對手 合作 以全面完善自己的產(chǎn)品 提高自己產(chǎn)品的競爭力 像長沙中標公司 天津掃地王 專用汽車有限公司等企業(yè)已成立了專門的技術(shù)研發(fā)中心 以企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷提高來 使企業(yè)得到快速的發(fā)展 把產(chǎn)品的質(zhì)量擺在重中之重的位置 投入資金 人力 在消化 吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上 開發(fā)新型路面清潔車 以期形成產(chǎn)品系列化 多功能化 并進一步提高產(chǎn)品的清潔效率 目前主導企業(yè)正加快新產(chǎn)品的開發(fā)步伐 完善產(chǎn)品型譜 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 2 盡快完成原有產(chǎn)品的統(tǒng)型改造 實現(xiàn)產(chǎn)品的制造切換和市場切換 提升市場形象 提高 市場份額 同時 加快實施投資 實施技術(shù)改造工程 以形成制造的核心能力 實現(xiàn)產(chǎn) 品質(zhì)量和制造能力的雙提升 1 4 產(chǎn)品發(fā)展方向 隨著社會生活質(zhì)量的不斷提高 以前傳統(tǒng)簡單的路面清掃方法已經(jīng)不能滿足于現(xiàn)行 路面的需求 高可靠 多功能 全天候和環(huán)保型等方面的要求越來越多 更好的清掃效 果 更高的清掃效率越來越成為市場需要的對象 高可靠 一個產(chǎn)品是不是可靠取決于多種因素的制約 但主要有三個方面的原因 一是國產(chǎn)基礎(chǔ)件質(zhì)量不穩(wěn)定二是制造工藝問題 三是技術(shù)不完善造成先天不足 因此要 想提高可靠性首先需解決上述三個問題 如何有效的解決這三個問題已經(jīng)是各個企業(yè)競 爭的重點 同時誰能更好的解決這三個問題誰就能在市場中占據(jù)主動位置 多功能 如果提到路面清潔車大多數(shù)人首先想到的就是單一的清掃路面的車輛 如 果臨時需要用它打掃別的就不行了 而從從現(xiàn)實中我們會發(fā)現(xiàn)我們不僅僅只需要打掃路 面的這一種清掃車 有的需要可以掃的的同時清掃路兩旁的護欄 有的需要在下雪天也 派上用場等等 因此 清潔車的多功能化將是其一個發(fā)展方向 全天候 目前的清掃車需要噴水壓塵除塵 在缺水地區(qū)和北方的冬季無法使用 要 解決這一問題 必須要開發(fā)干式吸掃和濕式吸掃兩用車或稱全天候清潔車 該車的開發(fā) 成功不但可以解決上述難題 同時可節(jié)約用水 降低使用成本 環(huán)保型 由于技術(shù)的原因 部分老式清掃車由于尾氣和噪聲的原因 對環(huán)境造成了 破壞 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)有清潔車就將很難 適應(yīng)需要 所以開發(fā)更完善的路面清潔車已經(jīng)是放在我們面前一個非常棘手的問題 可見 國內(nèi)路面清掃車生產(chǎn)企業(yè)只有在發(fā)展完善現(xiàn)有設(shè)備的同時也要不斷適應(yīng)新的需求 才能在 未來的市場競爭中占據(jù)一席之地 1 5 市場開發(fā)前景 隨著環(huán)衛(wèi)設(shè)備的不斷更新與發(fā)展 2000 年之后 國內(nèi)路面清掃車市場開始呈現(xiàn)快速 發(fā)展的態(tài)勢 長沙中標公司 天津掃地王公司等專業(yè)生產(chǎn)廠家 均獲得了較好的發(fā)展勢 頭 隨之而來 常林股份有限公司 三一重工股份有限公司等其它企業(yè)也開始進入路面 清掃車的研發(fā)和生產(chǎn) 并取得了較好的發(fā)展 從近期的資料分析來看 路面清掃車的市場發(fā)展?jié)摿薮?這從近幾年的產(chǎn)品的銷 量就可以看出 2000 年行業(yè)總量為 8OO 臺 而到 2004 年就達到了 1350 臺 這其中還不 包含相當數(shù)量的進口產(chǎn)品 在東部沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū) 路面清潔車市場發(fā)展很快 已率 先進入路面清潔機械化時期 有資料顯示 在北京 上海 廣州和深圳等大中城市 路 面清掃車的保有量已超過 300 臺 但與國外相比 國內(nèi)還停留在市場的初級發(fā)展階段 國外發(fā)達國家從 20 世紀 40 年代就開始批量生產(chǎn)路面清潔車 像英國的 JOHNSTON 美國 的 ELG 日本的 KATO 德國的 FAUN KUKA 等公司目前不管在銷量規(guī)模 技術(shù)檔次都處于 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 3 世界的前列 路面清掃車越來越受到人們認可的原因 首先是路面清潔車能掃能運 作業(yè)方 便 清潔效率高 除塵效果好 其次是隨著城市道路的不斷建設(shè) 車輛的不斷增加 道 路垃圾的增多 打掃的難度加大 每天都用傳統(tǒng)的人力清潔已很難實現(xiàn)城市的快速清潔 隨著新形勢下道路的不斷發(fā)展 通過大型的清潔設(shè)備成為新的趨勢 而這一切將使得路 面清掃車的需求呈現(xiàn)一個快速的增長態(tài)勢 而這必將給國內(nèi)路面清潔車企業(yè)帶來無限商 機 總之 隨著全國各大城市自我的不斷完善 許多新問題的不斷涌出 城市化規(guī)模不 斷擴大 同時隨著公路沿線不斷的延展 路面清潔養(yǎng)護已經(jīng)成為了建完路以后擺在我們 面前的新問題 隨著我國綜合經(jīng)濟實力的不斷發(fā)展以及勞動力成本的不斷提高 路面清 掃車的發(fā)展環(huán)境一片大好 采用機械化的設(shè)備對城市道路進行清潔已經(jīng)成為趨勢 路面 清掃車在我國經(jīng)濟發(fā)達的東部沿海地區(qū)已被廣泛使用 目前正在向中西部地區(qū)擴展 可 以這樣說 路面保潔工作從人力向機械化轉(zhuǎn)變的時代已經(jīng)到來 2 小型環(huán)衛(wèi)清潔車設(shè)計方案擬定 2 1 方案一 這個方案的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單 它主要由動力系統(tǒng) 傳動系統(tǒng) 工作系統(tǒng)組成 在車的前端安裝有一個邊刷 它的驅(qū)動力是經(jīng)過一對直齒錐齒輪輸入的 通過設(shè)計 一對錐齒輪 可以把平行于地面的圓周轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為垂直于地面的圓周轉(zhuǎn)動 從而為邊刷 提供動力 位于車中間位置的一級滾筒刷由電機通過帶傳動直接提供驅(qū)動力 二級滾筒刷由一 級滾筒通過鏈傳動提供驅(qū)動力 且兩者大小不等 兩個滾筒刷作相向運動 滾筒的邊緣 是由尼龍制成的刷苗 并且保持始終有兩排同時夾持 它們接觸的瞬間把垃圾夾持住并 且拋起 垃圾沿斜面作拋物線運動 由于兩者大小不等 所以最后落在位于滾筒刷一側(cè) 的垃圾箱里 完成一次垃圾清掃的工作 小錐齒輪的動力通過鏈傳動輸入 這也是由鏈傳動的特點決定的 鏈傳動適合應(yīng)用 于軸相平行并且距離比較遠的場合 此外 鏈傳動還可以保證較穩(wěn)定的傳動比 2 2 方案二 這個方案由一個滾筒刷來完成垃圾的清掃的工作 在滾筒刷的后面增添一個上升的 斜板 它的下端伸出車底并且與滾刷保持接觸 可使垃圾能夠收集的更徹底 在滾筒刷 上面設(shè)置一個圓弧形鐵板 以阻止拋起來的垃圾向上揚起 動力系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)基本等 同方案一 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 4 2 3 比較 比較這兩個方案 第二個方案有較第一個方案突出的優(yōu)點 首先 它用一個滾筒和 斜板代替了第一個方案的兩個滾筒 不僅簡化了車體的結(jié)構(gòu)而且減少了一個傳動裝置 從而減少了清潔車的功率損失 其次 第二個方案清掃部分的設(shè)計有效的避免了兩個滾 筒刷轉(zhuǎn)動時造成的清掃死角從而使清掃更加的徹底 最后 在滾刷上面設(shè)置一個圓弧板 有效的阻止了拋起來的垃圾向上揚起 更重要的是防止垃圾拋棄時落進滾刷內(nèi)造成滾刷 卡死 因此采用第二方案 3 本車重要零部件設(shè)計及校核 3 1 軸類零件設(shè)計及校核 3 1 1 滾筒軸的設(shè)計及校核 已經(jīng)確定軸的材料 45 鋼調(diào)質(zhì) 軸的最小直徑 由書 2 表 15 3 取為 120 軸所傳遞的功率 估計為 0 384kw 軸轉(zhuǎn)速 為 700r min d 120 9 8mmmin 37084 由于軸上開有鍵槽 加大軸的直徑 15 d 9 8 1 15 11 27mm 因此 取最小軸徑為 12 in 圖 3 1 滾筒軸裝配圖 軸上零件擬定裝配圖如圖 3 1 軸的尺寸設(shè)計 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 5 軸段 轉(zhuǎn)配滾筒刷 由于選用的滾筒中心孔直徑為 60mm 長度為 600mm 故 軸段直徑為 60mm 長度取 610mm 軸段 安放深溝球 軸承查書 1 表 12 5 選取 6211 軸承 其尺寸為 d 55mm B 21mm 故 軸段直徑為 55mm 長度取 21mm 軸段 為了是齒輪與殼體有一定間距 取 軸段長度 32mm 直徑 55mm 軸段 安裝齒輪 軸肩高應(yīng)為 故取 軸段直徑 47mm 長度 25 同理 軸段 安放深溝球 軸承查書 1 表 12 5 選取 6211 軸承 其尺寸為 d 55mm B 21mm 故 軸段直徑為 55mm 長度取 21mm 軸段 為了是齒輪與殼體有一定間距 取 軸段長度 23mm 直徑 55mm 軸段 安裝帶輪 軸肩高應(yīng)為 故取 軸段直徑 47mm 長度 34mm 滾筒軸的強度校核 1 畫軸空間受力圖 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 6 圖 3 2 滾筒桶軸受力圖 2 畫軸垂直受力圖并求垂直面支反力 帶輪載荷 sin4518QFN 帶 鏈輪載荷 2鏈 由 得 AMO 0750BVVQVF 帶 鏈 24BVFN 由 得 0Y 21B 帶 鏈 3 畫軸水平受力圖并求水平面支反力 帶輪載荷 cos1569QFN 帶 鏈輪載荷 23鏈 圓桶阻力為均布載荷由 由 得AMO 507500t BHQHQHFF 帶 鏈 71BHN 由 得0YF 68Bt N 帶 鏈 4 繪制垂直面彎矩圖 1 5 9VQNm 帶200 65AV 帶3 1 VMF 鏈 5 繪制水平面彎矩圖 10 534HQNm 帶21 5AH 帶3 26hF 鏈 6 繪制合成彎距圖 1 截面 22220 13 45 7IIVIHMNm 2 截面 222 6 6 3 截面 223331 05 85VH 7 繪制扭矩圖 TNm 8 繪制當量彎矩圖 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 7 軸可按脈動循環(huán)考慮 已知軸為 45 鋼調(diào)質(zhì) 由書 2 表 15 5 查 160WaMP 01WaMP 10 6W 1 截面 2223 5703 57IeIeI TNm 右 左 2 截面 22222 61 8 9eM 右 2222 3 503 5eTNm 左 3 截面 222333 80 85eeM 右 左 9 校核危險截面直徑 由軸結(jié)構(gòu)圖和當量彎矩圖可知 1 2 3 處可能為危險截面 由 11 7 得 4 1 截面 8 41mm 3110 eIWd 2 截面 8 73mm 2321 eM 3 截面 7 8m 3310 eWd 經(jīng)與設(shè)計尺寸比較 各截面所計算直徑均小于其結(jié)構(gòu)設(shè)定之直徑 軸強度足夠 3 1 2 錐齒輪軸的設(shè)計及校核 已經(jīng)確定軸的材料 45 鋼調(diào)質(zhì) 計算軸的最小直徑 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 8 由書 2 表 15 3 取為 120 軸所傳遞的功率 估計為 0 111kw 軸轉(zhuǎn)速 為 305 d 120 8 54mmmin 3051 由于軸上開有鍵槽 加大軸的直徑 15 d 8 54 1 15 9 8mmin 因此 取最小軸徑為 10 圖 3 3 錐齒輪軸裝配圖 軸上零件擬定裝配圖如圖 3 3 軸的尺寸設(shè)計 軸段 安裝齒輪 根據(jù)齒輪的設(shè)計尺寸 故取 軸段直徑 30mm 長度 25 軸段 為了使齒輪與殼體有一定間距 軸肩高應(yīng)為 取 軸段長 度 36mm 直徑 35mm 軸段 安放深溝球 軸承查書 1 表 12 5 選取 6207 軸承 其尺寸為 d 35mm B 17mm 故 軸段直徑為 35mm 長度取 17mm 軸段 裝配套筒 根據(jù)設(shè)計尺寸 故 軸段直徑為 40mm 長度取 142mm 軸段 裝配錐齒輪 根據(jù)設(shè)計尺寸 故 軸段直徑為 40mm 長度取 37mm 軸段 為軸肩 軸肩高應(yīng)為 故取 軸段直徑 50mm 長度 3mm 軸段 經(jīng)計算 取 軸段直徑 40mm 長度 428 52mm 軸段 安放深溝球 軸承查書 1 表 12 5 選取 6207 軸承 其尺寸為 d 35mm B 17mm 故 軸段直徑為 35mm 長度取 17mm 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 9 錐齒輪軸的強度校核 1 畫軸空間受力圖 圖 3 4 錐齒輪軸受力圖 2 畫軸垂直受力圖并求垂直面支反力 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 10 齒輪徑向力 2tancostancos24 69r TFNd 由 得 AMO 75070rBVQVF 鏈 BV 由 得 0YF 8rBQVN 鏈 3 畫軸水平受力圖并求水平面支反力 齒輪切向力 281 54rTd 由 得AMO 70270tBHQHFF 鏈 4BHN 由 得0Y 5tBQN鏈 4 繪制垂直面彎矩圖 152416VAHFm 20MQ鏈 5 繪制水平面彎矩圖 113HAN 25026FmQ鏈 6 繪制合成彎距圖 1 截面 2213649 IIVIHM 2 截面 222850N 7 繪制扭矩圖 3 180 TNm 8 繪制當量彎矩圖 軸可按脈動循環(huán)考慮 已知軸為 45 鋼調(diào)質(zhì) 由書 2 表 11 1 查 4 160WaMP 01WaMP 10 6W 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 11 1 截面 22213649013649IeIMTNm 左 2222 87IeI 右 2 截面 222222 50 631805eeTN 右 左 9 校核危險截面直徑 由軸結(jié)構(gòu)圖和當量彎矩圖可知 1 2 處可能為危險截面 由 11 7 得 4 1 截面 13mm 3110 eIWMd 計入鍵槽的影響 1d3 041 5m 2 截面 7 8mm 23210 eWM 經(jīng)與設(shè)計尺寸比較 各截面所計算直徑均小于其結(jié)構(gòu)設(shè)定之直徑 軸強度足夠 3 1 3 掃盤軸的設(shè)計 已經(jīng)確定軸的材料 45 鋼調(diào)質(zhì) 軸的最小直徑 由書 2 表 15 3 取為 120 軸所傳遞的功率 估計為 0 102kw 軸轉(zhuǎn)速 為 203 d 120 9 54mmmin 3201 由于軸上開有鍵槽 加大軸的直徑 15 d 9 54 1 15 10 97mmin 因此 取最小軸徑為 11 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 12 圖 3 5 刷盤軸裝配圖 軸上零件擬定裝配圖如圖 3 5 軸的尺寸設(shè)計 軸段 安裝刷盤段 選擇的刷盤尺寸寬 20mm 直徑 50mm 故取 軸段直徑 50mm 長度 18mm 軸段 為了使刷盤與殼體有一定間距 軸肩高應(yīng)為 取 軸段長 度 28mm 直徑 55mm 軸段 安放深溝球 軸承查書 1 表 12 5 選取 6211 軸承 其尺寸為 d 55mm B 21mm 故 軸段直徑為 55mm 長度取 21mm 軸段 裝配套筒 根據(jù)設(shè)計尺寸 故 軸段直徑為 55mm 長度取 68mm 軸段 安放深溝球 軸承查書 1 表 12 5 選取 6207 軸承 其尺寸為 d 35mm B 17mm 故 軸段直徑為 35mm 長度取 17mm 軸段 為軸肩 軸肩高應(yīng)為 故取 軸段直徑 70mm 長度 10mm 軸段 經(jīng)計算 取 軸段直徑 60mm 長度 40mm 軸段 安裝錐齒輪 根據(jù)齒輪的設(shè)計尺寸 故取 軸段直徑 50mm 長度 49mm 掃盤軸的強度校核 畫軸空間受力圖 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 13 圖 3 6 掃盤軸受力圖 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 14 2 畫軸垂直受力圖并求垂直面支反力 齒輪徑向力 25rFN 由 得 AMO 718AVr 2AVF 由 得 0Y 0B 3 畫軸水平受力圖并求水平面支反力 齒輪切向力 82t 由 得 A5718AHtF 27AHFN 由 得0Y3Bt 4 繪制垂直面彎矩圖 1574VAMNm 5 繪制水平面彎矩圖 16HtF 6 繪制合成彎距圖 1 截面 22224701561 IIVIHMNm 7 繪制扭矩圖 45 TNm 8 繪制當量彎矩圖 軸可按脈動循環(huán)考慮 已知軸為 45 鋼調(diào)質(zhì) 由書 2 表 11 1 查 4 160WaMP 01WaMP 10 6W 1 截面 22221 10 64751638 eII Nm 9 校核危險截面直徑 由軸結(jié)構(gòu)圖和當量彎矩圖可知 1 2 處可能為危險截面 由 11 7 得 4 1 截面 14mm 3110 eIWMd 經(jīng)與設(shè)計尺寸比較 各截面所計算直徑均小于其結(jié)構(gòu)設(shè)定之直徑 軸強度足夠 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 15 3 2 軸承的設(shè)計及校核 3 2 1 圓桶軸軸承設(shè)計 1 求軸承所受徑向載荷 對軸進行受力分析 將空間力系分為鉛垂面 1RF2 水平面兩個力系并畫受力圖 圖 3 7 圓桶軸受力圖 求鉛垂面支反力 1RVF225074QVQRF 帶 鏈 121RVRVQQFFN 帶 鏈 求水平面支反力 1RHF2250375017tQQHRHFN 帶 鏈1268RHtQQHF 帶 鏈 求總支反力即軸承所承受徑向載荷 1R2F 222111687RVRHFN 2222745F 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 16 2 求軸承所受軸向載荷 1AF2 由于深溝球軸承接觸角 不存在內(nèi)部軸向力 且本軸 無軸向載荷 0 120AFN 3 計算軸承當量動載荷 1P2 初選軸承型號 試選 6211 軸承 由 GB T276 94 查得性能參數(shù)為 采用脂潤滑420rCN 290or lim60 innr 軸承 1 17FPR 軸承 2 25 4 軸承壽命計算 兩端軸承選相同型號 由于 所以按 計算 球軸承 查書 1 表21FP 2FP3 12 5 溫度系數(shù) 查書 2 表 13 6 載荷系數(shù)1 0Tf 1 f h 6610 430658271 ThpfCLnFP 滿足 由于載荷平穩(wěn) 轉(zhuǎn)速不是很低 不必校核靜強度 該軸承轉(zhuǎn)速只有 700r min 遠低 于極限轉(zhuǎn)速 6000r min 也不必校核極限轉(zhuǎn)速 3 2 2 錐齒輪軸軸承設(shè)計 1 求軸承所受徑向載荷 對軸進行受力分析 將空間力系分為鉛垂面 1RF2 水平面兩個力系并畫受力圖 圖 3 8 錐齒輪軸受力圖 求鉛垂面支反力 1RVF227504rQVRFN 鏈 128RVrRVQFFN 鏈 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 17 求水平面支反力 1RHF227504tQRHFN 鏈12tRHF鏈 求總支反力即軸承所承受徑向載荷 1RF2 222111856RVRHFN 2224F 2 求軸承所受軸向載荷 1A2F 由于深溝球軸承接觸角 不存在內(nèi)部軸向力 軸承 1 受軸向載荷0 軸承 2 無軸向載荷 17AXFN 3 計算軸承當量動載荷 1P2 初選軸承型號 試選 6207 軸承 由 GB T276 94 查得性能參數(shù)為 采用脂潤滑50rC50orNlim850 innr 由書 1 表 13 5 查表并計算的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù) 軸承一 X 0 56 Y 1 軸承二 X 1 Y 0 112 因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷 按書 1 表 13 6 取 f 1 5 p 則 F X F Y F 0 56 26 17 31 56NPRA F X F Y F 1 6N2226 4 軸承壽命計算 兩端軸承選相同型號 由于 F 大于 F 所以按 F 計算 球軸承 查書 1 1P2P1P3 表 12 5 溫度系數(shù) 查書 1 表 12 8 載荷系數(shù)1 0Tf 4 f h 6610 501289607 ThpfCLnFP 滿足 由于載荷平穩(wěn) 轉(zhuǎn)速較低 須校核靜強度 5 當量靜載荷 00PRAXY 查的徑向當量靜載荷系數(shù)和軸向當量靜載荷系數(shù) 0 6 0 5 0X0Y 的 026 17 524F 6 靜強度條件 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 18 查書 1 表 13 8 1 由式 得 C S F 24Pa S 0PFS 0P 靜強度條件符合 該軸承轉(zhuǎn)速只有 700r min 遠低于極限轉(zhuǎn)速 8500r min 也不必校核極限轉(zhuǎn)速 3 2 3 掃盤軸軸承設(shè)計 1 求軸承所受徑向載荷 對軸進行受力分析 將空間力系分為鉛垂面 1RF2 水平面兩個力系并畫受力圖 圖 3 9 掃盤軸受力圖 求鉛垂面支反力 由上 107RVFN 求水平面支反力 由上 352RH 求總支反力即軸承所承受徑向載荷 1RF2 222073567RVRHFFN 2 求軸承所受軸向載荷 由于深溝球軸承接觸角 不存在內(nèi)部軸向力 且本軸可近似為無軸向載荷 3 計算軸承當量動載荷 初選軸承型號 試選 6211 軸承 由 GB T276 94 查得性能參數(shù)為 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 19 采用脂潤滑4320rCN 290or lim60 innr N67PF 4 軸承壽命計算 兩端軸承選相同型號 由于 所以按 計算 球軸承 查書 1 表21FP 2FP3 12 7 溫度系數(shù) 查書 1 表 12 8 載荷系數(shù) 1 0Tf 4 1 f 6610 30965221 7ThpfCLnFP 滿足 由于載荷平穩(wěn) 轉(zhuǎn)速較低 須校核靜強度 5 當量靜載荷 0PRX 查表 12 13 0 6 4 0020PRFXN 6 靜強度條件 查表 12 14 1 由式 12 17 得 4 S 4 0PCS 靜強度條件符合 該軸承轉(zhuǎn)速只有 200r min 遠低于極限轉(zhuǎn)速 6000r min 也不必校核極限轉(zhuǎn)速 3 3 鍵聯(lián)接及校核 3 3 1 大帶輪鍵 1 因帶輪工作時對中性要求較高 故選 A 型普通平鍵 2 確定鍵尺寸 由書 1 表 5 1 查得 4 鍵寬 b 14mm 高 h 9mm 長 90mm 3 校核擠壓強度 由表 5 2 查得許用擠壓應(yīng)力 轉(zhuǎn)矩 3 60PaM Nm 鍵工作長度 l L b 90 14 76mm 鍵與鍵槽工作高度 94 52hK 擠壓應(yīng)力由式 5 1 得 4 230 54 576P aTkld 得 滿足強度條件 P 3 3 2 小鏈輪鍵 1 因帶輪工作時對中性要求較高 故選 A 型普通平鍵 2 確定鍵尺寸 由表 5 1 查得 4 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 20 鍵寬 b 14mm 高 h 9mm 長 70mm 3 校核擠壓強度 由表 5 2 查得許用擠壓應(yīng)力 轉(zhuǎn)矩 3 4 60PaM Nm 鍵工作長度 l L b 70 14 56mm 鍵與鍵槽工作高度 94 52hK 擠壓應(yīng)力由式 5 1 得 4 230 484 56P aTkld 得 滿足強度條件 P 3 3 3 大鏈輪鍵 1 因帶輪工作時對中性要求較高 故選 A 型普通平鍵 2 確定鍵尺寸 由書 2 表 6 1 查得 鍵寬 b 10mm 高 h 8mm 長 70mm 3 校核擠壓強度 由書 2 表 6 2 查得許用擠壓應(yīng)力 轉(zhuǎn)矩 60PaM 180TNm 鍵工作長度 l L b 70 10 60mm 鍵與鍵槽工作高度 842hKm 擠壓應(yīng)力公式得 23180 46P aTMPkld 得 滿足強度條件 P 3 3 4 小齒輪鍵 1 因帶輪工作時對中性要求較高 故選 A 型普通平鍵 2 確定鍵尺寸 由書 2 表 6 1 查得 鍵寬 b 12mm 高 h 8mm 長 8mm 3 校核擠壓強度 由書 2 表 6 2 查得許用擠壓應(yīng)力 轉(zhuǎn)矩 60PaM 180TNm 鍵工作長度 l L 8mm 鍵與鍵槽工作高度 842hKm 擠壓應(yīng)力公式得 231804 97P aTMPkld 得 滿足強度條件 P 3 3 5 大齒輪鍵 1 因帶輪工作時對中性要求較高 故選 A 型普通平鍵 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 21 2 確定鍵尺寸 由書 2 表 6 1 查得 鍵寬 b 16mm 高 h 10mm 長 12mm 3 校核擠壓強度 由書 2 表 6 2 查得許用擠壓應(yīng)力 轉(zhuǎn)矩 60PaM 180TNm 鍵工作長度 l L 12mm 鍵與鍵槽工作高度 1 52hKm 擠壓應(yīng)力公式得 24751 PTMPkld 得 滿足強度條件 P 4 清掃車的技術(shù)參數(shù) 4 1 功率主要包括 1 克服刷苗與地面之間摩擦力所需的功率 2 克服垃圾與上升斜板之間的摩擦力所作的功率 太小可以忽略 3 提升垃圾所消耗的功率 太小可以忽略 4 2 滾筒功率的計算 刷苗圓周線速度的計算 sm dnVm 1106734 106 刷苗圓周線速度 m s D 滾筒直徑取 d 300 mm N 滾筒轉(zhuǎn)速取 n 700 r min 刷苗的取材及參數(shù)計算 取刷苗材料為 PA 1010 尼龍 則 E 1 6GMPa 412 44 097 360 mdI 由 得 3bplfEI3lEIfB 0 125N3 12905 07 160 刷苗的變形量 m 一般為 0 01 0 25 取 0 02Bf 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 22 E 刷苗的彈性模量 Pa I 刷苗斷面的慣性矩 4m l 刷苗的長度 m 取 0 05 d 刷苗的直徑 m 取 0 003 P 每根刷苗所受的阻力 根 150 3 6 1 LN N 刷苗個數(shù) 個 排 L 刷筒長度 d1 刷苗的間隔距離取 d1 1 mm NP 150 0 125 18 75N阻F 10 1MWVP W23096 8 75 滾筒所需功率1W V 掃路車行車速度取人行走速度 V 0 8 m s 滾筒的工作效率 4 3 掃盤功率的計算 1 掃盤的線速度計算 06V dn sm14 31234 d 掃盤的直徑取 300mm n 掃盤的轉(zhuǎn)速取 200mm 2 工作阻力的計算 F NP 200 0 125 25N N 掃盤刷苗的個數(shù)取 200 個 圈 P 單根刷苗所受阻力 3 掃盤功率的計算 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 23 102 FVPW 100W8 435 掃盤所需的功率2WP F 掃盤的阻力 V 掃盤的線速度 掃盤的功率 WpPwd2396 011 Wd 16 0 13212 Pdd 35291 清潔車實際需要的電動機輸出功率 滾筒刷實際需要的電動機輸出功率1 掃盤實際需要的電動機輸出功率2d 帶傳動的傳動效率 鏈傳動的傳動效率 齒輪傳動的傳動效率3 綜上所述 選額定功率為 400W 的 90ZW 電動機 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 24 5 結(jié)論 該清潔車采用滾筒和掃盤旋轉(zhuǎn)清潔境界垃圾 具有結(jié)構(gòu)簡單 功耗低 使用方便 應(yīng)用范圍廣泛 維修方便等優(yōu)點 它主要由動力系統(tǒng) 傳動系統(tǒng) 工作系統(tǒng)組成 由于 這款清潔車由于體型比較小 它解決了普通路面清掃車不能清掃社區(qū)場所的弊端 從而 解決了社區(qū)場所只能由清潔工人清掃的問題 能夠為清潔工人減輕大量的體力勞動 本 設(shè)計著重對該車中較為重要的零部件進行了設(shè)計與校核 是之滿足使用條件 經(jīng)計算各 個零部件滿足要求 其中某些部件參數(shù)較大 主要是為了安全起見 由于學識有限 設(shè) 計中也存在著許多的缺點和不足有待改正 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 25 參考文獻 1 唐增寶 常建鵝 械設(shè)計課程設(shè)計 第三版 華中科技大學出版社 2006 2 紀名剛 濮良貴 機械設(shè)計 高等教育出版社 2009 3 劉鴻文 理論力學 高等教育出版社 2009 4 孫恒 陳作模 葛文杰 機械原理 高等教育出版社 5 王伯平 互換性與測量技術(shù) 機械工業(yè)出版社 6 余夢生 吳宗澤主編 機械零部件手冊 機械工業(yè)出版社 1995 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計 26 致 謝 本設(shè)計是在周琴教授的教導下完成的 她實事求是的科研態(tài)度 勤懇奉獻 敬業(yè)精 神必鞭策我終生 在此 謹向尊敬的周老師致以衷心的感謝 在我設(shè)計的過程中 周老師始終幫我細致的調(diào)整思路 督促我不斷地擴大知識面 激勵我勤于思考 勇于創(chuàng)新 周老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度 淵博的知識 以及他誨人不倦的 精神令人敬重 另外 感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計的同學們 他們也都給過我許多熱情誠懇的幫助 使我的畢業(yè)設(shè)計更加完美 我得以順利完成學業(yè) 感謝所有關(guān)心我學業(yè)的老師 同學和朋 友 是他們的熱忱幫助使我不斷完善自己 衷心感謝全體老師仔細審閱此設(shè)計 并提出寶貴意見