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落葉清理機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)
摘要:該落葉清理器主要用于對(duì)道路旁的落葉進(jìn)行清掃,該機(jī)器操作維護(hù)方便,
便于工人使用,其結(jié)構(gòu)需簡(jiǎn)單,可靠性好,清掃機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)。
該機(jī)器在整體方案上采用三輪傳動(dòng)形式,通過(guò)前輪的旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。清掃功能實(shí)現(xiàn)形式確定為掃把運(yùn)動(dòng)方向與機(jī)器前進(jìn)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(chē)輪所在軸平行。落葉收集方式確定為掃把成環(huán)狀布置在一根軸上,環(huán)軸一圈掃把逐漸增長(zhǎng),通過(guò)軸旋轉(zhuǎn),掃把一點(diǎn)點(diǎn)地將落葉送上斜坡,由最長(zhǎng)的那根掃把將落葉彈入垃圾箱。傳動(dòng)的方式采用的兩軸間的帶傳動(dòng)。改機(jī)器的設(shè)計(jì)適用于各種道路的落葉垃圾等的清理
2、,有著很高的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:落葉收集清掃功能調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
1.設(shè)計(jì)背景
目前路面上的清潔車(chē)基本都是用吹吸式或沖水式來(lái)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(wú)法用清潔車(chē)清掃的地方,只能依靠工人手工清掃垃圾,勞動(dòng)量大且效率低。所以有必要開(kāi)發(fā)一種小型清潔機(jī)器,以減少工人勞動(dòng)量,同時(shí)提高效率。
2.產(chǎn)品規(guī)劃
設(shè)計(jì)的是一種用于路面落葉(垃圾)清掃的機(jī)器。機(jī)器露天工作,工作環(huán)境為小路或主要街道旁的人行道。使用期限10年,清掃工具1-2兩年更換一次。動(dòng)力來(lái)源為人力、或小型機(jī)車(chē)牽引,在中等規(guī)模機(jī)械廠大批生產(chǎn)。
3.方案設(shè)計(jì)選擇
該機(jī)器應(yīng)具備以下特點(diǎn):
1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。因是小型
3、清潔機(jī)器,要求成本低,操作維護(hù)方便,便于工人使用,其結(jié)構(gòu)需簡(jiǎn)單,可靠性好。目前國(guó)內(nèi)雖然已有同類(lèi)機(jī)器,但其結(jié)構(gòu)偏復(fù)雜,成本高,無(wú)法推廣使用。
2、清掃機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié),即清掃時(shí)該機(jī)構(gòu)工作,不清掃時(shí)該機(jī)構(gòu)不工作,以免做無(wú)用功。
在以上分析的基礎(chǔ)上,對(duì)機(jī)器各部分方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1、整體方案的設(shè)計(jì),即機(jī)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(jī)器為四輪車(chē)形式,由人推動(dòng)或機(jī)車(chē)拖動(dòng)。清掃的動(dòng)力來(lái)源為前輪與地面的摩擦力。前輪旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)前輪所在軸旋轉(zhuǎn),再帶動(dòng)工作軸旋轉(zhuǎn),掃把旋轉(zhuǎn),完成運(yùn)動(dòng)。
(2).機(jī)器為三輪車(chē)形式,由人力驅(qū)動(dòng)。清掃的動(dòng)力來(lái)源為人蹬腳踏板的力。人蹬腳踏板,帶動(dòng)后輪
4、運(yùn)動(dòng),再將后輪運(yùn)動(dòng)傳遞給工作軸,掃把旋轉(zhuǎn),完成運(yùn)動(dòng)。
對(duì)方案(1)(2)進(jìn)行比較:方案(1):
優(yōu)點(diǎn):僅有一個(gè)傳動(dòng)(從前輪所在軸到工作軸),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,緊湊。若機(jī)器自備動(dòng)力源,通過(guò)一定方式控制機(jī)器運(yùn)動(dòng),還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清掃。
缺點(diǎn):動(dòng)力來(lái)源不穩(wěn)定,可能會(huì)使機(jī)器無(wú)法正常工作。而且要產(chǎn)生足夠大的摩擦力,機(jī)器自重必須足夠大。
方案(2):
優(yōu)點(diǎn):動(dòng)力來(lái)源穩(wěn)定,可直接在現(xiàn)有三輪車(chē)基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝,成本低。因是騎行,效率較手推車(chē)高。
缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大。
方案(1)動(dòng)力開(kāi)源問(wèn)題難以解決,方案(2)雖然結(jié)構(gòu)尺寸較大,但相對(duì)來(lái)說(shuō),其穩(wěn)定性好,效率高。最終選擇方案(2),同時(shí)選定動(dòng)力源為人力。
5、
2、清掃功能實(shí)現(xiàn)形式的確定
因是小型清潔機(jī)器,考慮到動(dòng)力及成本,選擇清掃功能實(shí)現(xiàn)形式為:通過(guò)掃把與地面的相對(duì)運(yùn)動(dòng),將落葉(垃圾)掃起。主要運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。有以下兩種方案:
(1).掃把運(yùn)動(dòng)方向與機(jī)器前進(jìn)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(chē)輪所在軸平行。掃把與地面相對(duì)運(yùn)動(dòng),將落葉掃起。
(2).掃把運(yùn)動(dòng)方向與機(jī)器前進(jìn)方向交錯(cuò)。掃把均勻布置在一盤(pán)狀物體周?chē)?,盤(pán)狀物體與地面平行,通過(guò)盤(pán)裝物體旋轉(zhuǎn),掃把與地面相對(duì)運(yùn)動(dòng),將落葉掃起。
分析方案(1)(2)的優(yōu)缺點(diǎn):
方案(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,清掃功能易實(shí)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(qiáng),但是是交錯(cuò)
6、傳動(dòng),需借助圓錐齒輪或渦輪蝸桿來(lái)實(shí)現(xiàn),結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,會(huì)增加機(jī)器成本,而且效率較低。
考慮到機(jī)器清潔的主要是落葉或其他片狀體,不需要較強(qiáng)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(chē)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(guò)一傳送機(jī)構(gòu)。將落葉掃到傳送機(jī)構(gòu)上,再由傳送機(jī)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(gè)滾筒上,滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),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)軸一圈掃把逐漸增長(zhǎng),通
7、過(guò)軸旋轉(zhuǎn),掃把一點(diǎn)點(diǎn)地將落葉送上斜坡,由最長(zhǎng)的那根掃把將落葉彈入垃圾箱。
此方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn)。但最短掃把對(duì)落葉的清掃會(huì)受到最長(zhǎng)掃把的限制,因最長(zhǎng)掃把與地面接觸時(shí)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(guò)增加兩掃把之間的距離才能解決。同時(shí)最長(zhǎng)掃把將落葉彈起時(shí)會(huì)產(chǎn)生灰塵,傳送過(guò)程不平穩(wěn),但不影響機(jī)器正常工作。
綜合考慮,選擇方案(3)
4、傳動(dòng)方案的選取
主要傳遞的是運(yùn)動(dòng),且是在兩平行軸之間傳遞,可選的傳動(dòng)方案有:
(1).帶傳動(dòng)。雖然傳動(dòng)平穩(wěn),但不適合低速傳動(dòng),且要求有一定的初拉力,不合適。(2).齒輪傳動(dòng)。傳動(dòng)比穩(wěn)定,效率高,但制造及安裝精度高,價(jià)格較貴,且
8、不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合,不合適。
(3).鏈傳動(dòng)安裝精度低,可在惡劣環(huán)境下工作,可用于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。雖然瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定,但不影響本機(jī)器工作。
最終選擇鏈傳動(dòng)。
至此,機(jī)器的方案設(shè)計(jì)完成。其三維圖如下:
4.各部分零件的具體設(shè)計(jì)及參數(shù)選定
4.1傳動(dòng)件的設(shè)計(jì),參數(shù)選定
1、腳踏板到后輪軸的傳動(dòng)
可直接利用三輪車(chē)上原有的鏈輪傳動(dòng)。大鏈輪齒數(shù)為38,分度圓直徑為200mm,飛輪齒數(shù)為23,分度圓直徑為121mm。大鏈輪與飛輪中心距為1000mm。
2、后輪軸到工作軸的傳動(dòng)鏈輪輪齒要有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。因小鏈輪的嚙合次數(shù)較大鏈輪多,所受的沖擊也較大,故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。
人正常騎行速度約為5m/s,車(chē)輪直徑為700mm,后輪軸轉(zhuǎn)速為n
60136.4
/min700nrp
=
=
,則主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速為
10136.4/min
nnr==
設(shè)計(jì)時(shí)必須保證工作軸轉(zhuǎn)速高于后輪軸轉(zhuǎn)速(掃把與地面的相對(duì)速度必須大
于零,才可將落葉掃起)??紤]到鏈條傳動(dòng)的多邊形效應(yīng),取掃把與地面的平均相對(duì)速度為0.5m/s,以保證任意時(shí)刻掃把與地面的相對(duì)速度均大于零。4.2清掃及收集機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、參數(shù)選定
專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)