1、 毕 业 论 文 论文题目 小型手推式道路清扫车设计 系 别 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师（签名） 完成时间 2012 年 5 月I 摘要 小型手推式道路清扫车是为城市住宅小区、厂矿、小街小巷等比较狭窄及有台阶的复杂路面的清扫而设计的专用车 辆。结合未来的发展方向，以人性化、审美性和环保设计为立足点，基于人杌工程学的设计理念和设计理论，从人性化设计、功能区的布局和总体造型 3个方面对小型清扫车进行了创新设计。此设备属中小型清扫工具，可以对各种大小的垃圾进行清理，两侧的清扫刷可方便的清扫墙角及靠近障碍物的地方。其特点是操作方便，结构紧凑，节能环保。在实际使用中，得到很好的作业效果。
2、 本文介绍了该车的设计思想、主要部件的设计方案和技术参数。课题研究中，通过查阅搜集大量资料，对不同清扫设备进行分析对比最终确定出一种较为理想的道路清扫车的设计方案，然后根 据已定方案进行了具体结构的设计计算，并使该设备的结构更加紧凑可靠。确定出各个机构零部件的尺寸及型号后，并对其进行了校核以保证其能够满足设计要求。由于该设备的零部件相对比较普通易于制造，因此该设备的制造成本较低，是一种较为理想的经济实用的道路清扫工具。 关键词： 小型 手推式道路 清扫车 设计 环保 制造成本 II The designing of a minitype hands push road sweeper Abst
3、ract A minitype hands push road sweeper is designed for road cleaning on complex roads which is compare narrow and has stairs in residential quarters of city, factory area, back street and so on. Combined with the future developing direction, based on ergonomics, a new small cleaning Vehi: ele wag d
4、esigned. The innovating design considered humanization, aesthetics, and environment protection. The humanization design, function areas layout, and general modeling were introduced. This equipment is the medium and small sweeper, which can carry on the cleaning to each kind of trash. Both brushes ca
5、n facilitate to sweep the wall corner and the near obstacle clearly. It features simple operation, compact structure, and high efficiency and it is better for energy conservation and environment protection. The article introduces design theory, design plan of mostly parts and technology parameter of
6、 this vehicle. In this article, massive materials can be collected. One more ideal corridor sweeper design proposal has been determined by analysis and comparison of the different scavenging arrangement. Then the concrete structure design calculation can be made according to this plan. The structure
7、 of this equipment can be made more compacted. The strength of all parts are calculated, and they all guarantee the request of design. Because the parts of equipment can be made quite easily, and the production cost is quite low, it is one more ideal economical practical corridor sweeper. Key Words:
8、 A minitype hands push road sweeper the design environmental protection Production cost III 目录 第 1章 绪论 . 1 1.1 前 言 . 1 1.2 清扫设备的分类及工作原理 . 2 1.3 清扫机械的国内外发展状况及发展趋势 . 4 1.4 发现的问题和解决途径 . 5 1.5 课题需要 完成的任务 . 6 第 2章 清扫车的总体设计 . 6 2.1 设计主要技术要求 . 7 2.2 总体方案的确定 . 7 第 3章 电机驱动装置的确定 . 9 3.1 蓄电池的选择 . 9 3.2 电动机的选择
9、. 10 第 4章 V 带和 V 带轮的结构设计 . 13 4.1 V 带的带型选择及优缺点 . 14 4.2 对 V 带轮设计的主要要求 . 14 4.3 带轮材料的选用 . 14 4.4 传动比的分配 . 14 4.5 带轮的选择设计 . 14 第 5章 主轴及键的设计计算 . 22 5.1 主轴的结构设计与计算 . 23 5.2 轴的校核 . 24 5.3 键的校核 . 26 第 6章 锥齿轮的设计计算 . 27 6.1 锥齿轮的各参数设计与计算 . 27 6.2 锥齿轮校核计算 . 31 第 7章 工作系统的设计 . 33 7.1 侧刷装置的设计 . 33 7.2 主刷装置的设计 .
10、34 7.3 喷水装置的设计 . 35 7.4 工作系统机构设计的特点与不足 . 36 第 8章 车架的设计与车体造型设计 . 37 8.1 车架的设计 . 37 8.2 车体造型设计 . 38 8.3 清扫车的整体结构设计 . 39 总结 . 41 参考文献 . 42 谢辞 .错误 !未定义书签。 1 第 1章 绪论 1.1 前 言 环保是世界发展的主题，是每个城市关注的焦点，也是每个人的责任。近年来环保设备更是相继而出，清扫 车就是其中重要的环卫设备之一。路面清扫车是一种集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型道路清扫设备。 近年来 ，利用道路清扫车进行路面养护已经成为一种潮流，在未来它将成
11、为城市中一道亮丽的风景线。 从 20世纪 60年代我国研制生产路面清扫机械并投放市场使用的主要是以大型清扫车为主， 造价高、费用大、维修困难等原因普遍使用有一定难度 ，且 其造型对城市的美化和宣传环保的作用并没有完全表现出来，也没有突出造型设计的人性化 。 而中小型清扫车的研制开发则刚刚起步，相对于发达国家，我国地面清扫车在销售规模、技术水平、清扫效果等方面都存 在一定的差距。 随着公共环境卫生、工厂清洁机械市场的迅猛发展， 2005年之后，国内地面清扫机开始呈现快速发展的态势。但与国外相比，国内还停留在市场的初级发展阶段。 目前，许多国家研制的小型清洁机器人应时而生。日本、美国、欧洲各大厂商
12、竞相开发，有些产品甚至很超前很微型。例如，有一种 具有高效吸尘除灰功能的清洁机器人 ，可遥控也可自主运作，能转向，躲避障碍物，有很高的实用价值，构造上也很灵巧简单美观， 可对家居、厂矿企业等地面进行清洁，帮助人们从繁杂的劳动中解放出来。 在这方面，国内的研发步伐较慢。我国已逐步进入现代化社会， 靠人力扫把、铁锹、小车等 陈旧、落后的清扫方式及设备，已不能满足社会进步的需要。特别是现代化的工厂不断建成，机关、小区、医院、学校和公共场地面的清扫工作也越来越繁重，靠大型清扫车不能解决问题，严重干扰了人们的生活。因此急需开发一种成本低、节约人力物力、清扫效果良好的适应院落、小区、小巷、仓库、走廊等小区
13、域场所的小型清扫设备。 由于人们对环境污染问题越来越重视，燃油车在很大程度上受到限制。政府大力提倡绿色能源设备。近日国家出台燃油含税的政策，给电动扫地车带来福音。小型清扫设备因其实用性强、 垃圾清扫率高 、污染小、成本底、结构紧凑、操作简单、维修方便等特点 具有广泛的市场前景和实用价值。 为了解决人力清扫耗力大 、 效率低、危险性高、维修困难及汽车清扫费用高等问题而提出了本实用小型手 推 式道路清扫 车 。该小型 清扫 车 系统地总结了小型道路清扫车的发展状况，结合未来的发展方向，以人性化、审美性和环保设计为立足点，基于人机工程学2 的设计理念，从人性化设计、功能区的布局和总体造型 3个方面对
14、小型 道路 清扫车进行了创新设计。其 工作效率 高 ，适用于 校园道路 、街道广场、较大的院落 、仓库 、狭窄 的小巷 、走廊等 ，可供乡镇以上的城市全能使用，本机自代 垃圾箱，在推行时就将路面上的杂物卷进垃圾箱， 方便快捷 。 小型 手 推 式道路清扫 车 的有益效果是，利用 锥 形盘状滚刷与地面有一定角度将垃圾扫到车体底部的路面中间，再利用圆柱形滚筒平行地面相切产生的旋转力，将路面上的垃圾通过滚筒的传送带送入垃圾箱，完成连续清扫任务。 本机制造 和使用成本低、投资小、使用广泛、灵活、方便 ， 适用于城市、城乡、广场、场区等非机动路面 ； 清扫效率高 、 清扫力度大 、操作 简单； 不但能清
15、扫垃圾，而且还可以对道路上的空气介质进行除尘净化，既保证了道路的美观，维护了环境的卫生，延长了路面的使用寿命，又维 持了路面的良好工作状况，预防了交通事故的发生 。 本文具体介绍了 小型 手 推 式 道路 清扫 车 的总体设计， 并根据现在清扫机发展趋势及我国国情 详细说明了设计的过程以及所应用的参考文献，并以图例和数据表格来辅助说明设计的详细内容。此 小型道路 清扫 车 的设计过程涉及很多方面的知识，由于实践等方面的不足 可能 会出现很多文字及内容的不够周全 ， 谨请有关老师给予批评指正。 1.2 清扫设备的 分类 及工作原理 清扫设备按大小可分为大型清扫设备和中小型清扫设备。大型清扫设备主
16、要是清扫车，由于本课题主要研究的是小型清扫设备 ， 大型的清扫设备在此不再 多述。而现有的小型清扫设备主要 按清扫方式、发动机形式、除尘系统等 分 类 。 1.2.1 按清扫方式分类 按清扫方式小型扫路 车 可分为纯扫式、纯吸式和吸扫式三类。 1、 纯扫式小型扫路 车 纯扫式小型扫路 车 只是依靠位于扫路 车 两侧的蝶形刷和位于扫路 车 中部的滚筒刷的相互接力完成对路面的清扫。 蝶形刷有很好的压力调节装置，可有效的清除地面的黏著物，提高清扫质量。刷毛具有很好的强 度与弹性，它的设置同时增加了扫路机的清扫宽度，加大了清扫面积。 滚筒刷除了清扫地面的垃圾外还有将垃圾扫入 车 内垃圾箱的作用。此 扫
17、路机 所需功率小，操作简单，其 主要缺点是对尘土特别是细小颗粒的尘土清扫效果差清扫过程产生扬尘。 2、 纯吸式小型扫路 车 纯吸式小型扫路 车 的吸扫系统主要由风机、风道、吸尘嘴等组成。作业时发动机直接驱动风机将落尘箱内的空气通过出气管道输送到吸尘罩内，在吸尘罩内3 产生漩涡气流，罩内的垃圾在气流的冲击下悬浮起来；在吸尘嘴的另一端有吸气管道，在风机的作用下将悬浮的垃圾随气流吸进落尘箱内。此 扫路机 克服了纯扫式扫路 车 对尘土清扫不利的缺点，吸尘率较高，但它的缺点是不利于对马路边沟垃圾清除，在湿地上作业效果不好。 3、 吸扫式小型扫路 车 吸扫式小型扫路 车 汲取前 两类扫路机的特点，其清扫系
18、统通过由蝶形刷和风机、风管道、吸尘嘴等组成。蝶形刷的设置加强了对马路边沟的清扫，将两侧的垃圾扫到吸尘嘴的工作区域，再由吸尘系统将垃圾吸入 车 内的垃圾箱。 此扫路 车工作效率高，适合任何道路环境的清扫，但其结构比较复杂，成本较高。 1.2.2 按发动机形式分类 按发动机形式小型扫路 车 可分为内燃 车 与电动 车 两类。 随着人们环保意识的不断增强，以电瓶为原动力驱动 不存在尾气排放问题 的电动小型扫路 车 近年来越来越受到人们的青睐。 此 扫路 车 采用无级变速系统 根据路况自动调整清扫速度，工作效率高， 工作时噪音比 内燃机要低得多，具有杰出的环保性能。 且其 传动系统结构非常简单， 小巧
19、灵活， 有利于整体结构设计。它的主要缺点是连续工作时间受到限制：通常工作一个班次以后（ 6-8小时），要对电瓶进行充电，因而每次作业后的维护时间比较长。 1.2.3 按除尘系统分类 除尘系统是小型扫路 车 的重要组成部分 ，扫路车没有它将会 造成严重的空气污染 。其可 分为湿式除尘和干式除尘两种方式。 湿式除尘系统通常由水箱、水泵、水管、喷雾嘴等组成。作业时水被加压并雾化喷出 ， 地面的尘土被水润湿后会增重、聚合，使尘土的质量不断增加，从而达到控制扬尘的目的 。 这种除尘方法简单有效，成本低，技术难度小。 而不洒水只靠吸嘴吸尘的方式为干式。 本 次设计的 小型 手 推 式 道路 清扫 车 是手
20、 推 式机械 湿 刷式的 ， 由机架、发动机、传动系统、 工作 系统、垃圾箱、垃圾传送系统组成。 其设置 清扫路面 的 垃圾装置，能 连续清扫路面垃圾 并 自动将垃圾传送到垃圾箱。 该 清扫 车 解决其技术问题所采用的技术方案是：用一台 电动 机做动力，通过 V带带动 锥 齿轮 、 齿轮、机体 前 面 底部 的 滚刷转动进行清扫； 通过 V轮带动 滚筒 垃圾传输装置，将 滚 刷清扫的垃圾输送到垃圾箱里。 其结构是 在机架 的前车底安装两个 可旋转 的工业 脚轮 作支撑，承载电机的重 量，同时起到更好的转向作用。 前下部左右 安装一 对 大转轮，转轮上安着 椎形盘状 滚 刷 。车体的前底面 是
21、一块板状底 ， 底板的 上半部是铁板、下半部是橡胶板， 底板的 上部与垃圾传送装置相连， 并用一个挡板结构 与 垃圾箱相接，挡4 板与 地面接触；垃圾传送装置倾斜一定角度 ,由 数根滚动条滚动 带动，其传送带上有数条倒钩，以便更好的传送垃圾，上端与垃圾箱相通。在机架 的 后面安装一 对可充气的小车 轮，方便 行走 ， 也可 用来调整主刷与地面的距离； 垃圾箱 是安装 在机架 后面，采用抽拉式的结构形式，方便垃圾箱的抽出和垃圾的倾倒 ， 省时省力。前面的侧刷是圆锥型的，接触 面与地面有一定的角度，并与地面距离可调。清扫时主刷 、 侧刷 、 垃圾传送装置同时运转，进行连续清扫。侧刷用来清扫路牙，将
22、垃圾扫到主刷的清扫范围内，并可扩大清扫面积；主刷将垃圾扫到 挡 板 架 上，再扫到传送装置上，通过传送装置将垃圾送进垃圾箱。垃圾箱前端开口，以便倾倒垃圾。 1.3 清扫机械的国内外发展状况及发展趋势 近年来，国内外清扫机械的发展较快。国内有厂家引进了国外先进吸扫式清扫机工作装置的生产技术，与国产汽车底盘配套生产清扫机，大大提高了国产清扫机的技术性能。 1.3.1 国外清扫机械的发展趋势 国外清扫机起步较 早，技术较先进。 早在 20 世纪 80 年代中期随着国外公路的修建速度趋于平缓，公路养护工作在国外已提到格外重要的位置 。 为适应养护工作需要，国外工业发达的国家开始将大量的资本和开发能力投
23、向养护机械的研制生产，从而使国外养护机械得到了迅速发展。清扫军的造型设计也是千奇百态，各具特色，大型、中型、小型清扫车的造型设计都得到了快速稳定的发展。 国外小型道路清扫车无论是从内部构造还是外部造型上，都有很大的发展 。综观世界发达国家八十年代末扫路机具有以下特点： 1、 扫路机的传动系统由机械传动向全液压传动方向发展； 2、 纯吸式、 纯扫式工作原理向吸扫复合式工作原理发展； 3、 干式除尘形式向先进的湿式除尘形式方向爱展； 4、 体积大，自重大的扫路机 向体积小和机动性好的方向发展； 5、 单一功能向多功能方向发展。 1.3.2 我国清扫机械的发展趋势 我国环卫机械起步较晚，已有的清扫车
24、还是以大型清扫车为主，小型清扫车相对较少，并且有一些还是经过改装的小型清扫车，如将三轮摩托车的后部改装为清扫车的箱体等等 ，其造型没表现出对城市的美化和宣传环保的作用，也没有突出造型设计的人性化。总体而言，目前国内路面清扫车生产企业还没有专门的小型清扫车 技术研 发中心，研发资金投入也较少，使得产品设计水平整体不高。 5 目前 随着 我国 经济迅速发展的势头，经济实力和消费能力 越来越强 ，同时对节约成本的要求越来越高，政府把城市的规划、建设、管理和加强环境综合治理纳入城市政府的主要职责，积极推进 了 环境卫生事业得到了快 速 发展。可以明确，借这些机会，全国范围内将掀起环卫机械化市场快速发展
25、的高潮。 我们将 在之前的技术基础之上进行改进， 把 清扫 车车 型变得简单轻便美观，在增大承载容积和载荷能力的同时，降低清扫机的重量 ， 提高使用寿命，减少噪声，降低成本， 使清扫 车 更加的人性化智能化，更加方便人们 的使用 ， 使其更加适应时代的发展和人们的需求。 因此， 小型道路 清扫 车 在国内的发展前景是远大的。 1.4 发现的问题和解决途径 本课题要求是设计一种简单，经济实用的 城市道路 扫 车 ，其关键问题就在于如何很好的实现清扫功能。尤其使传动系统、整体结构、工作装置的设计。由于清洁器是一种出现比较晚的机械产品，因此在其设计过程中，不可避免的出现了很多未解决得难点疑点，总结其
26、难点如下： 由于清扫 车 是一新兴产品，扫地功能的实现结构还不成熟，很难查到相关的资料。因此扫地功能的实现是设计工作的一个很大的难点。 对 扫盘高度固定不能很好地适 应不同的地面作业，垃圾体积的大小也受限；而且盘上安装的小扫把的毛太硬，与地面直接接触，这样会增大车与地面之间的摩擦力，如果是人力驱动，会使人觉得很费力，如果是电力驱动， 会增大能源的浪费， 都会使扫把 和蓄电池 的寿命减少。 清扫 车 工作时所产生的二次扬尘污染、漏垃圾、噪音大和产品可靠性等方面也较难解决的问题。清扫范围的大小不仅与清扫 车 的各部分的尺寸有关，并与它的总体设计构形式有关。机构太小工作效率就会降低，清扫范围也就变小
27、满足不了要求，机构太大则设备就会太大 ， 从而增加转弯半径 ， 使清扫 车 在城市路面 中转弯困难。 还有防 滑问题， 因为该清洁车是通过轮子的转动来带动整个轮系的转动来产生作用。但是一旦路面光滑，轮子产生打滑的现象，那么车内的轮系就根本不会转动，这样清洁车就完全失去了作用。 因此合理的选择机构的大小及机构布置极为重要且比较困难。 为了更好的了解所作题目，查阅已有文献资料是十分重要的，由于 手 推 式道路 清扫车 的资料很少的。因此，在设计过程中，广泛的搜集资料，并借鉴了清洁机器人的一些数据资料对我的设计工作起了很大的帮助。 在这些文献综述中，详细的介绍了清洁机器人的一般设计思路，如外形的设计
28、，机器人的驱动方式如何，具体结构等等， 都对我即将所作的设计提供了很大的帮助，此外，为了更好的设计清扫车 的内部结构，在轴 、带、 齿轮等重要元件的设计过程中保证其结构的 准确性，又对机械设计等专业课本进行了系统的复习，但 还是有 很多关键技术 是专6 利项目， 不会公布在资料之中的。所以，我参考用的资料并不能解决我在设计过程中所遇到的所有难点，有许多的问题是根据我自己的想法来做的。因为我的这些想法并不成熟，没有太多的实践性，所以，在解决一些棘手问题时并不能够很好的解决。在今后的设计中，还需要通过实践，对其一步一步的进行改进。 1.5 课题需要完成的任务 1.5.1 设计主要内容 本课题要求设
29、计出的 小型 手推式道 路 清扫车 能完成普通清扫的功能。完成 小型手推式道路清扫车的方案设计 以及结构组成，并对 小型手推式道路清扫车 结构进行受力计算，使其结构布局和受力更加合理。 其主要设计内容为： 1、 电机驱动系统的设计（电机电池的选择与安装）； 2、 传动系统的设计（用带传动带动主刷、侧刷装置的设计及垃圾传送装置的设计）； 3、 带传动的选择与设计； 4、 齿轮的选择与设计； 5、 轴和轴承的设计； 6、 机架的设计； 7、 绘制 清扫车 的 零件图 及 装配图 ； 8、 完成设计说明书。 1.5.2 设计工作基 本要求 1、 结合设计题目，在老师的指导下广泛查阅文献，并 拟定一份合理的设计任务书； 2、 根据参考文献和课题要求，提出自己拟定的可行性方案，并写出开题报告； 3、 按 要求对 清扫车 设计的结构与零件 进行受力计算，使其结构布局和受力更加合理； 4、 和老师充分研讨，列出论文编写大纲； 5、 翻译英文文献； 6、 认真撰写论文，按时完成任务，准备答辩； 总的要求就是毕业设计结束后，能够达到预定的目标。 第 2章 清扫车的 总体设计
