街道護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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To ensure traffic and vehicle lane.Driving safety, highway guardrail are provided. In the process of using guardrail, due to vehicle exhaust.Put the wind, rain and other natural or man-made causes, guardrail surface will appear dust pollution, in the course of time will be a At this scale, it will not only make the guardrail mark unclean and failure, more likely to cause traffic accidents, but also make them lose the Beautiful, affect the appearance of road road. Guardrail clean related to the citys appearance, also is the embodiment of the image of the nation. Because of Cleaning the guardrail is an important work around the sanitation department.At present, guardrail cleaning work done by hand, large labor intensity, low operation efficiency, and most of the guardrail.In the road central, prone to accidents when cleaning. Therefore, the design of an efficient cleaning vehicle, not only.Has a broad market space, but also have good social benefit.Keywords: barrier; vehicle cleaning brush; highway; machinery;第一章 緒論1.1課題背景與目的1.1.1課題背景工業(yè)化的建設(shè)使城市人口和車輛逐年增多，人、車道路交通產(chǎn)生很大的矛盾，幾乎所有道路擁擠的地方都安上了護(hù)欄隔離，城市公路中央護(hù)欄可以引導(dǎo)駕駛員的視線，以防車輛駛出路外造成交通事故。隔離護(hù)欄經(jīng)過(guò)日曬雨淋，經(jīng)常是臟兮兮的，不僅影響路容的整潔美觀，而且護(hù)欄本身容易損耗。城市公路中央護(hù)欄的清洗，不僅是為了整潔的市容，而且能夠延長(zhǎng)護(hù)欄的使用壽命。為了保持城市公路中央護(hù)欄良好的引導(dǎo)視線功能和清潔美觀，需要對(duì)護(hù)欄進(jìn)行定期清洗。人工清洗護(hù)欄的勞動(dòng)強(qiáng)度大，清洗效率低，每人每天大約只能清洗600米左右。白天車流量很大，人工清洗護(hù)欄不安全且影響交通，一般在晚上車流量相對(duì)較小時(shí)清洗，而晚上清洗時(shí)經(jīng)常有發(fā)生車撞環(huán)衛(wèi)工人的事故。于是城市公路中央護(hù)欄清洗機(jī)的出現(xiàn)具有實(shí)際的意義1。1.1.2課題目的1、通過(guò)貼近實(shí)際的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生全面鞏固大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)。2、通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠熟練資料收集，整理，分析，綜述的方法，熟悉技術(shù)文件的寫(xiě)作，學(xué)生能夠獲得一次全面的實(shí)際鍛煉。3、通過(guò)借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠快速有效的熟練掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的技巧，積累一定的經(jīng)驗(yàn)，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。4、通過(guò)本次設(shè)計(jì)，學(xué)生能夠親自動(dòng)手，真正將理論應(yīng)用于實(shí)踐，能夠真實(shí)貼切的體會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。1.2國(guó)內(nèi)外研究狀況1.2.1國(guó)外現(xiàn)狀高速公路自本世紀(jì)30年代末期在德國(guó)出現(xiàn)以后，直到70年代后期，防撞護(hù)欄要么不洗，要么以人工擦洗作業(yè)。80年代初，美國(guó)福特公司首先研制了防撞護(hù)欄清洗設(shè)備，它是在輪式行走地盤(pán)的前橋上懸掛作業(yè)裝置，采用機(jī)械傳動(dòng)，以單刷射水方式作業(yè)；其車廂內(nèi)裝設(shè)3KL的金屬水箱提供水源，工作效率為35km/h，清洗寬度300350mm，我國(guó)京津塘高速公路已有引進(jìn)，并在使用中。另外具有代表性產(chǎn)品為德國(guó)的慕迪卡（multicar）多功能養(yǎng)護(hù)車。該車為全液壓驅(qū)動(dòng)，當(dāng)用于護(hù)欄清洗時(shí)，在車前部裝設(shè)懸掛式清洗裝置，以雙刷射水完成作業(yè)，車廂內(nèi)的玻璃鋼水槽容量為1.8kl。該車的最大特點(diǎn)是采用液壓液力傳動(dòng)，工作裝置可以方便地進(jìn)入和退出作業(yè)，工作臂的變幅動(dòng)作方便而容易，作業(yè)效果好。其作業(yè)寬度約350mm，最佳作業(yè)速度1.3km/h1.5km/h。該車已用于我國(guó)山西太舊和河北京石告訴公路。上述車型代表了國(guó)外目前護(hù)欄清洗設(shè)備的基本水平2。1.2.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)高速公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)起步較晚，隨著80年代沈大高速公路的修建，防撞護(hù)欄及其清洗問(wèn)題便提到議事日程上。進(jìn)口設(shè)備雖然有諸多優(yōu)點(diǎn)，但有些方面不太符合國(guó)情。如multicar車的作業(yè)讀僅為1.5km/h以下，其購(gòu)置費(fèi)用和使用成本高，全面推廣不現(xiàn)實(shí)。山西省交通科學(xué)研究所根據(jù)工程的迫切要求，研制了我國(guó)第一代防撞護(hù)欄清洗車（定名為HXC300）并在太舊高速公路進(jìn)行試驗(yàn)和工程應(yīng)用，得到了使用單位的歡迎并于1997年底通過(guò)了技術(shù)鑒定。隨后一系列護(hù)欄清洗車相繼出現(xiàn)，如HXC600防撞護(hù)欄清洗車，國(guó)通牌高速公路護(hù)欄清洗車，在原有的電機(jī)控制上作了較大的改變和完善，也就更加合適我們高速公路護(hù)欄清洗的需要3。.1.3發(fā)展趨勢(shì)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高等級(jí)公路的建設(shè)也逐步加快。因此，防撞護(hù)欄的數(shù)量也隨之增加。護(hù)欄由于受車輛的尾氣、灰塵粘附及其他因素的英雄，表面會(huì)出現(xiàn)不同程度的污染，影響。護(hù)欄的整潔關(guān)系到城市的市容市貌，也更是國(guó)家形象的體現(xiàn)。因此護(hù)欄的清洗是各地環(huán)衛(wèi)部門(mén)的重要工作。目前國(guó)內(nèi)護(hù)欄清洗車作業(yè)多由人工完成，落座強(qiáng)度大、作業(yè)效率低，并且大部分護(hù)欄置于道路的中央，清洗時(shí)容易發(fā)生安全事故。因此，設(shè)計(jì)一種高效的護(hù)欄清洗車，不僅具有寬廣的市場(chǎng)空間，也具有良好的社會(huì)效益4。第二章 護(hù)欄清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1工作裝置設(shè)計(jì)工作裝置由底座，機(jī)構(gòu)支撐架，水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，滾刷機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)支撐架，傳送帶，液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。整個(gè)工作裝置由底座與車底盤(pán)滑軌連接為一體，然后機(jī)構(gòu)支撐架與底座相連，電機(jī)支撐板一固定于機(jī)構(gòu)支撐架上，電機(jī)支撐板二通過(guò)液壓滑動(dòng)桿與機(jī)構(gòu)支撐桿相連。滾刷機(jī)構(gòu)固定于支撐板上，通過(guò)電機(jī)、聯(lián)軸器、帶傳動(dòng)帶動(dòng)滾刷運(yùn)動(dòng)。與電機(jī)支撐板二連接的標(biāo)注液壓缸可以實(shí)現(xiàn)小范圍的水平運(yùn)動(dòng)，以處理不同護(hù)欄寬度。與機(jī)構(gòu)支撐桿相連的提升液壓缸可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的垂直方向的運(yùn)動(dòng)，用以跨越護(hù)欄。與機(jī)構(gòu)支撐桿相連的牛頭刨機(jī)構(gòu)可以把整個(gè)裝置收入車體內(nèi)，在工作時(shí)再把整個(gè)機(jī)構(gòu)推出。2.1.1工作速度的確定工作速度即清洗作業(yè)速度，這是關(guān)系到工作質(zhì)量和工作效率的重要技術(shù)參數(shù)之一，其值應(yīng)于清洗工作裝置滾刷轉(zhuǎn)速想匹配。速度過(guò)高時(shí)，刷體與護(hù)欄表面接觸時(shí)間減少，不易清洗干凈。速度過(guò)低，作業(yè)效率下降。故應(yīng)綜合考慮工作質(zhì)量和工作效率。工作速度確定的基本原則是：在打到要求清洗效果和易于操作的前提下，選用較高的工作速度。參照類似機(jī)械確定最高工作速度為10km/h。2.1.2滾刷結(jié)構(gòu)參數(shù)及轉(zhuǎn)速對(duì)護(hù)欄清洗車技術(shù)參數(shù)選取及滾刷驅(qū)動(dòng)公路的計(jì)算，目前還沒(méi)有較成熟的方法可參考，一般采用類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)，或采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。滾刷的結(jié)構(gòu)參數(shù)選定應(yīng)考慮護(hù)欄表面機(jī)構(gòu)，刷題的有效程度應(yīng)大于護(hù)欄自身高度，根據(jù)最新街道護(hù)欄示意圖：如下。 圖1 護(hù)欄參數(shù)圖按下式確定護(hù)欄高度：H=h+h 式中：h 護(hù)欄自身高度，mm；h 護(hù)欄與路面間安裝距離偏差，mm，這里取h=50mm。 故：H=1000mm+50mm=1050mm。滾刷的直徑應(yīng)考慮護(hù)欄凹面尺寸，刷毛磨損量及車輛的行駛偏差，即可按下式確定：D=d+2L 式中：d 滾刷軸的直徑mm，d=24mm； L 刷絲的長(zhǎng)度mm，L=75mm。 故D=24mm+2*75mm=174mm。2.1.3滾刷材料的選取刷具材料直接關(guān)系到刷具的載污量、脫污能力，對(duì)洗刷效果的影響很大。當(dāng)然，材料耐磨性、替換成本也是關(guān)注的要點(diǎn)。常見(jiàn)較為經(jīng)濟(jì)的刷毛材料有棉布、尼龍、塑材。通過(guò)分析比較棉布、尼龍、塑材在清潔過(guò)程中用作掃毛的優(yōu)劣點(diǎn)，考慮到棉布易脫落、使用壽命短，塑材柔性較低，會(huì)刮損護(hù)欄漆面，認(rèn)為選用尼龍材料作為清洗機(jī)械的刷毛較為合理。尼龍條作為掃毛，其摩擦系數(shù)大、柔性高。選用尼龍絲網(wǎng)載污量是所選材料樣本中最大的。尼龍也是常見(jiàn)的廉價(jià)工業(yè)材料。單糙面尼龍絲網(wǎng)有另外一個(gè)優(yōu)越特點(diǎn)就是天然的卷曲性。這個(gè)卷曲性與旋轉(zhuǎn)相互配合，保證在壽命期內(nèi)自然方便地實(shí)現(xiàn)繞壁摩擦。成車試驗(yàn)表明，以尼龍絲網(wǎng)材料為核心的繞洗技術(shù)，能有效清洗頑固污漬，對(duì)標(biāo)配護(hù)欄清洗后的清潔度達(dá)到97%5。表1 尼龍66參數(shù)據(jù)上，選取尼龍66作為刷毛，其直徑d=0.5mm，密度為1.14g/cm3。2.1.4滾刷電機(jī)的選取1、選取電機(jī)的類型根據(jù)實(shí)際要求，選取主動(dòng)滾刷的轉(zhuǎn)速n=1.5r/s=90r/min，電機(jī)功率P300W。選擇ZYT系列永磁直流電機(jī)，立式安裝。則電機(jī)角速度 =2n=9.42rad/s。由 P=T*得 T=P/=300*10-3/9.42=0.0318Nm=31.8Nmm。根據(jù)上面兩個(gè)參數(shù)，及下方ZYT系列電機(jī)參數(shù)表，選取110（機(jī)座號(hào)）ZYT55(鐵蕊長(zhǎng)度，長(zhǎng)磁蕊)。表2 ZYT系列永磁直流電機(jī)參數(shù)故110ZYT55永磁直流電機(jī)選定參數(shù)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 4.7kg2、電機(jī)的安裝尺寸 表3 ZYT電機(jī)系列安裝尺寸2.2同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)電機(jī)額定功率p=308w，實(shí)際轉(zhuǎn)速n1=90r/min，取從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=60 r/min，則傳動(dòng)比i= n1/ n2=1.5。1、計(jì)算功率PdPd=KA*P查參考文獻(xiàn)9 P839表15-37，取KA=1.6故Pd= KA*P=1.6*308=492.8W2、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(zhǎng)型查參考文獻(xiàn)9 P834 圖表15-33得Pd=9.525mm3、小帶輪齒數(shù)由參考文獻(xiàn)9 P840 表15-38可知Emin=12，取E1=204、小帶輪直徑 d=Z1Pd/=20*9.525/3.14=60.67mm查參考文獻(xiàn)9 P843 表15-44知 外徑da=59.88mm5、大帶輪齒輪Z2=i*Z1=1.5*20=306、大帶輪直徑d= Z2Pd/=30*9.525/3.14=91mm查參考文獻(xiàn)9 P843 表15-44知 da=90.20mm7、帶速r=d1n1/(60*100)=3.14*60.67*90/60*1000=0.29m/s8、初定中心距a00.7(d1+d2) a02（d1+d2） d1+d2=151.67mm106.16a0303.32根據(jù)實(shí)際兩滾刷軸之間的距離，初取a0=200mm9、帶長(zhǎng)及其齒數(shù)L0=2a0+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0 =400+3.14*151.67/2+(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(zhǎng)代號(hào)240 基本尺寸Lp=609.60mm,節(jié)線上的齒數(shù)為6410、實(shí)際中心距aa0+(Lp-L0)/2=200+(609.60-639.27)/2=185.17mm11、小帶輪嚙合齒數(shù)Zm=entZ1/2-(9.525*20*10)/(2*3.142*185.17)=912、基本額定功率P0=(Ta-qv2)v/1000由參考文獻(xiàn)9 P841 表15-40知Ta=245N q=0.096kg/m所以 p0=（245-0.096*0.292）*0.29/1000=0.071kw=71w13、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=26.714、作用在軸上的力FrFr=1000Pd/v=1000*0.49/0.29=1670N15、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(shí)心輪L=（1.52）d0 取L=1.5 d0=36,凸臺(tái)高為2mm,總長(zhǎng)為40mm大齒輪為隔板輪 L=36 S=0.25L=92.3滾刷軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算電機(jī)功率P=308w，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速n1=90r/min，同步帶傳動(dòng)效率=0.971、滾刷軸上的功率P1、轉(zhuǎn)矩T1P1=P*=308*0.97=298.76wT1=9.55*106*P1/n1=9.55*106*298376*10-3/90=31702N.mm2、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。=7.85g/cm3參考文獻(xiàn)10 P370 表15-3 取A0=110故dmin= A0(P3/n3)3/2=110*(0.299/90)3/2=16.41mm由于軸上有兩處鍵槽，dmin應(yīng)增大10901590故dmin=dmin（1+1290）=18.38mm軸上最小直徑處應(yīng)為聯(lián)軸器處的直徑d1，從GB/T5014-1985中，選HLI彈性聯(lián)軸器，取d1=24mm半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=52mm,軸配全長(zhǎng)度L1=39mm3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案圖2 主動(dòng)軸2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑與長(zhǎng)度（1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，A軸段右端需一軸肩定位，故取d2=30mm ；左端用軸端擋圈定位。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)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，故A段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取l1=36mm。（2）B處為一凸臺(tái)，只對(duì)半聯(lián)軸器起軸向固定作用，故d2=30mm，l2=10mm。（3）E為帶輪安裝處，根據(jù)前面計(jì)算可知d5=28mm，帶輪帶寬為bf=26.7mm，故取l5=25mm。（4）F處安裝滾刷筒，前面計(jì)算知道，筒長(zhǎng)L=1050mm，故取l6=1050mm，d6=24mm。（5）初選滾動(dòng)軸承。因軸承只承受軸向力，故選取止推軸承。參照工作要求并根據(jù)d5=28mm，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(jí)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(shí)際情況選取l4=22mm。左端為軸肩定位，軸肩高度h0.07d，故取h=3mm，則軸環(huán)處的直徑為d3=41mm。軸環(huán)寬度b1.4h，取l3=5mm。3）軸上零件的軸向定位半聯(lián)軸器、帶輪均用平鍵連接。按d1=24mm，6=28mm 查P491表9-4取b*h=8mm*7mm，鍵槽用鍵槽刀加工，長(zhǎng)分別為L(zhǎng)帶=28mm，L半=34mm，t=4，同時(shí)為了保證帶輪與軸有良好的對(duì)中性，故選擇帶輪與軸的配合為g6/H7；同樣半聯(lián)軸器與軸的連接，其配合為H7/r6。止推軸承與軸的軸向定位由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為j6。4）確定軸上圓角與倒角尺寸表4 零件倒角C與圓角半徑R的推薦值直徑d610101818303050508080120120180C或R：0.50.60.81.01.21.62.02.53.0取端倒角皆為1*45。4、軸上載荷做軸上的受力簡(jiǎn)圖，顯然，軸只在單一平面內(nèi)受力圖3 主動(dòng)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(xiǎn)截面。彎矩M=20100Nmm，扭矩T=31702Nmm。5、抗彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。根據(jù)以上數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，則ca=12.5Mpa前以選定軸的材料為45剛調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)10 P362表15-1知-1=60 Mpaa，故安全。2.4 橫桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算單個(gè)滾刷的直徑為D=164mm，前后滾刷中心距a為a D+L+L其中 L：欄桿最大厚度 L=80mmL:使支撐桿不與滾刷產(chǎn)生干涉的最小長(zhǎng)度取L=110所以 a164+80+110=254mm，取a=400mm。橫桿材料為空心矩形金屬制作，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高且重量較小，取其材料為碳鋼，其密度為=7.807.85g/cm31、桿上各零件的重量1、主動(dòng)軸的重量d1=24 L1=39 V1=(d1/2)2*L1=17.634cm3d2=30 L2=10 V2=7.065 cm3d3=41 L3=5 V3=6.597 cm3d4=35 L4=35 V4=33.657 cm3d5=28 L5=38 V5=23.387 cm3d6=24 L6=1050 V6=474.768 cm3d7=18 L7=25 V7=6.359 cm3V=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7=569.47 cm3故m=*V=7.85*569.47=4.47kg所以 G1=mg=4.47*9.8=43.81N2、從動(dòng)軸的重量V=V3+V4+V5+V6+2V7=551.13 cm3所以 G2=*V*g=551.13*7.85*10-3*9.8=42.4N3、電機(jī)的重量G3=4.7*9.8=46.1N4、實(shí)心帶輪重量CHT200 =7.2g/cm3V(31-12)2*36+(18-12)2*4-8*4*40=39.98cm3G4=7.2*39.98*9.8*10-3=2.82N5、輻板輪質(zhì)量V(45.5-12)2*36+(36-12)2*27=105 cm3G5=7.2*105*9.8*10-3=7.41N6、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1/22/3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*L*=593.5*7.5*1.15*10-3=6.68kgG6=mg=6.68*9.8=65.5N7、支撐板質(zhì)量（碳鋼 =7.85g/cm3）V270*100*3+100*3*20*2=93cm3G7=*V*g=7.85*93*9.8*10-3=7.2N8、電機(jī)支撐架質(zhì)量 V4*22*2*60+112*112-（80/2）2*3=33.12 cm3G8=*V*g =7.85*33.12*9.8*10-3=2.5NG總=217.74N橫桿材料為45鋼-1=60Mpa，工作時(shí)，橫桿受力如下：圖4 橫桿受力圖根據(jù)受力分析可知，F(xiàn)C=FA=G=217.74N 圖5 截面：橫梁截面積S=(30*40)-(24*34)=384mm2V=S*h=384*350mm3=134.4cm3G1=*V*g=7.85*134.4*9.8*10-3=10.34N 圖6 截面:S=(34*24)-(28*18)=312 mm2V=S*h=312*200mm3=62.4cm3G2=*V*g=7.85*62.4*9.8*10-3=4.8Nq=(G1+G2)/(150+240+110)=15.14/400=0.058N/mm根據(jù)合力平衡F0=FA+FC+q*400=217.74*2+15.14N=450.62N畫(huà)出梁的彎矩圖如下: 圖7 梁的彎矩圖最大彎矩在O點(diǎn) Mmax= FA*110+ FC*400+(G1+G2)*200 =217.74*510+15.14*200 =114.075Nm由=Mmax/Z其中Z=(BH)2-(bh)2/h =(40*30)2-(24*34)2/40 =8774.4*10-9m3=11075.4/8774.4*106=13Mpa-1=60Mpa即此梁強(qiáng)度符合要求。2.5提升液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)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=63200mm，綜合考慮取D=63mm選取速度比 =1.33由表31-1知，d=32mm向無(wú)桿腔供油時(shí)，活塞桿向外伸出推力FF=F1*=P*D2*/4其中 P:工作壓力 :液壓缸工作效率，一般取=0.95 F1：理論推力查參考文獻(xiàn)22 表31-4 知當(dāng)P=6.3Mpa時(shí)，F(xiàn)1=1964NF=1964*0.95=1865.8N遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)載的重量，活塞桿內(nèi)收時(shí)的推力為F=F2*=P(D2-d2)/4表31-4知，P=6.3Mpa時(shí)，F(xiàn)2=1467NF=F2*=1467*0.95=1393.7N以上計(jì)算符合要求3、確定缸的長(zhǎng)度和流量根據(jù)實(shí)際要求，活塞移動(dòng)速度為0.01m/s，即V1=V2=0.01m/s由 V1=4Q1/D2，V2=4Q2/(D2-d2)Q1=V1D2/4=0.01*3.14*(63*10-3)2/4=3.13*10-5m3/sQ2= V2(D2-d2)/4=0.01*3.14*(63*10-332*10-3)2/4=0.75*10-5m3/s4、確定缸的壁厚、活塞缸、螺釘尺寸1） 薄壁筒公式 tPD/2p其中 p為許用拉應(yīng)力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，取鍛鋼p=110120Mpat6.3*106*63*10-3/2*115*106=1.73mm取t=3mm此時(shí)t/D=3/63=0.050.1,按薄壁公式計(jì)算可行2）活塞直徑d(4F1/p)1/2=(4*1964/3.14*115*106)1/2=4.66mm故10d=46.6mml，必須做壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)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/4d(4F1/p)1/2=4.66mm,取d=32mm則10d=320mml,根據(jù)行程S=630mm,取l=750mmK=d/4=8*10-3則l/K=93.75, 對(duì)于鋼，m取85，故m*n1/2 =85*2=170,則 l/K Sk*F1=4912N故符合縱向彎曲強(qiáng)度5、緩沖機(jī)構(gòu)一般承壓在10Mpa以上應(yīng)當(dāng)用緩沖機(jī)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)中，工作壓力為6.3Mpa，因此緩沖機(jī)構(gòu)從略。 2.6水平往復(fù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析查相關(guān)資料，一般街道護(hù)欄清洗車的底盤(pán)尺寸為5990mm*2050mm*2600mm。故初選牛頭刨機(jī)構(gòu)行程S=800mm。牛頭刨示意簡(jiǎn)圖如下：圖8 牛頭刨機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)為： 式中 =2arcsinr/L桿EF的行程為S=2Rsin(/2)當(dāng)減小L或加大r時(shí)，機(jī)構(gòu)尺寸可減小，導(dǎo)桿擺角可增大，但空行程角速度變化劇烈，故一般推薦L/r2,此時(shí)導(dǎo)桿擺角取600。此處 取 L/r=2.5則 sin/2=0.4S=2R*0.4R=800/0.8=1000mmK=(180。+)/（180。-）=1.71根據(jù)實(shí)際要求，裝置往返速度不宜過(guò)快取 V=0.02m/s 1分鐘內(nèi) S=Vt=0.02*60=1.2m，基本符合要求。由 V=*R 知 =V/R=0.02m/s/1m=0.02rad/s由 =2n 知 n=/2=3.2*10-3rad/s即 大齒輪轉(zhuǎn)速為 n1=3.2*10-3rad/s，據(jù)經(jīng)驗(yàn)取傳動(dòng)比i=3則小齒輪轉(zhuǎn)速為 n2=n1/i=3.2*10-3/3=1.07r/s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=5a=m/2*(Z1+Z2)=2.5*(84+28)=250mm第三章 結(jié)語(yǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次比較完整的護(hù)欄清洗車設(shè)計(jì)（工作裝置設(shè)計(jì)），我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使得我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷學(xué)會(huì)各種知識(shí)技能的運(yùn)用。和老師的溝通交流更使我對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)、布局、連接讓我很頭痛，原因是所有東西都是憑空想象出來(lái)的，完全沒(méi)有一個(gè)實(shí)體可以參照，對(duì)于各種參數(shù)的選取，我都是翻閱資料再與老師交流后選取的。盡量讓整個(gè)設(shè)計(jì)更合理。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了許多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很打的信心，讓我了解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對(duì)本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。但是本次設(shè)計(jì)還是有遺憾，整個(gè)工作裝置的穩(wěn)定性可靠性以及成本并沒(méi)有過(guò)多去考慮。但是，我相信，在后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的學(xué)弟學(xué)妹們會(huì)把我的遺憾和不足補(bǔ)出來(lái)。我相信，只有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題面對(duì)問(wèn)題才有可能解決問(wèn)題，不足和遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭(zhēng)取盡快的掌握這些先進(jìn)的知識(shí)，更好的為祖國(guó)的四化服務(wù)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我認(rèn)識(shí)到了設(shè)計(jì)方法重要性，同時(shí)有也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處。深有感觸：1、僅僅了解書(shū)本上的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有結(jié)合自己的實(shí)際情況運(yùn)用于實(shí)踐，這樣才能更深地了解和學(xué)習(xí)好知識(shí)。2、在工作中要不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會(huì)用自己的只是解決實(shí)際問(wèn)題。3、自己學(xué)到的只是太有限，知識(shí)面太窄，以后還有待加強(qiáng)順利和實(shí)踐。4、要不斷地向別人學(xué)習(xí)，尤其要多向老師請(qǐng)教，他們可以讓我們少走很多彎路，同時(shí)也讓我們知道很多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方法和與眾不同的設(shè)計(jì)理念。5、創(chuàng)新設(shè)計(jì)是我們未來(lái)生存的法寶，所以從現(xiàn)在開(kāi)始一定要有意識(shí)的鍛煉和培養(yǎng)自己在這方面的能力。參考文獻(xiàn)1勒長(zhǎng)征，寧維慶，楊彩蕓.高等級(jí)公路濕式護(hù)欄清洗車的研制.陜西交通科技，1998,032黃海兵.新型城市護(hù)欄清洗車的開(kāi)發(fā)研究.工程機(jī)械，2009,403楊文科，卜潤(rùn)懷，姚偉紅.試論告訴公路剛裝護(hù)欄干式清洗車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).山西交通科技，1998,054吳宗澤，羅圣過(guò).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，3版.北京：高等教育出版社，20065高跟樹(shù)，秦娜，陳誠(chéng).道路護(hù)欄機(jī)械清洗刷具技術(shù)研究.中聯(lián)重科環(huán)衛(wèi)機(jī)械有限公司2013，126趙悟，李冠峰.城市護(hù)欄清洗養(yǎng)護(hù)車工作裝置的設(shè)計(jì)與仿真分析.長(zhǎng)安大學(xué)道路施工技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，2011，077黃海兵，新型城市護(hù)欄清洗車的開(kāi)發(fā)研究.廣東省高級(jí)技工學(xué)校，2008,108李宇峰，一種道路護(hù)欄清洗車.南寧專用汽車廠，2001,109謙德，李振清.袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)，第二版.機(jī)械工業(yè)出版社2000，1210濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)，第八版.高等教育出版社2012,211 長(zhǎng)征，寧維慶，楊彩蕓.HXC-30型道路防撞護(hù)欄清洗車.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，1998,1512 田流.現(xiàn)代高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械.北京：人民交通出版社，200313趙顯新.工程機(jī)械液壓傳動(dòng)裝置原理與檢修.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，200014周萼秋等.現(xiàn)代工程機(jī)械.人民交通出版社，199715車輛及高速公路護(hù)欄清洗設(shè)備的現(xiàn)狀與展望.沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，0216李文春，閆德新，曹思真.一種道路護(hù)欄清洗車的設(shè)計(jì)特點(diǎn).專用汽車，2002，0217護(hù)欄清洗車滾刷規(guī)避機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)算.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，1999，16(6)18城市道路鋼護(hù)欄清洗車設(shè)計(jì)與研制.機(jī)械工業(yè)出版社，2000 19靳長(zhǎng)征，寧維慶，楊彩蕓.HXC-30型道路防撞護(hù)欄清洗車.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，1998，1520宋庚水.新型道路養(yǎng)護(hù)車的開(kāi)發(fā)及其可行性分析.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，1997，12 21李永勝，王建安等.HXC60型防撞護(hù)欄清洗車的基本設(shè)計(jì).新產(chǎn)品新技術(shù)22鄧起孝.城市道路鋼護(hù)欄清洗車設(shè)計(jì)與研制.機(jī)械工業(yè)出版社，200023機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，第二版下冊(cè).冶金工業(yè)出版社，1990,624成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，單行本液壓傳動(dòng).化學(xué)工業(yè)出版社，2004致謝本人的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)一直是在李明富老師指導(dǎo)些進(jìn)行的。李明富老師治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，為人和藹可親，且富有幽默感。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，李明富老師不斷對(duì)我的設(shè)計(jì)提出新問(wèn)題，指出錯(cuò)誤和不足，使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題能夠深入地進(jìn)行下去，也使得我接觸到了許多理論和實(shí)際上的新問(wèn)題，使我做了許多有益的思考。在此表示誠(chéng)摯的感謝和由衷的敬意。26湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表學(xué)號(hào) 2010962909 姓名 何思樂(lè) 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 街道護(hù)欄自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu) 評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容選題1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；2.難度、份量是否適當(dāng)；3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。能力1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。綜合評(píng) 價(jià)論文選題符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，能體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，達(dá)到了綜合訓(xùn)練的目的。該生具有較強(qiáng)的文獻(xiàn)查閱、資料綜合歸納整理的能力，能在設(shè)計(jì)中熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)方案可行，工作量飽滿，論文質(zhì)量符合本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)要求。同意參加答辯。評(píng)閱人： 2014年5月 日譯文：認(rèn)識(shí)曲柄搖臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)傳動(dòng)方法摘要：一種曲柄搖臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)傳動(dòng)的方法被提出。這種優(yōu)化組合設(shè)計(jì)被用來(lái)找出最優(yōu)的傳遞參數(shù)。得出最優(yōu)傳遞圖。在圖中，在極小的傳動(dòng)角度之間, 滑移速度變化系數(shù)，搖臂的擺動(dòng)角度和桿的長(zhǎng)度被直觀地顯示。 這是這種方法擁有的主要特征。根據(jù)指定的要求，它將傳動(dòng)角度之下的最優(yōu)傳動(dòng)參數(shù)直接地表達(dá)在圖上。通過(guò)這種方法，機(jī)械傳動(dòng)的特性能用以獲取最優(yōu)傳動(dòng)效果。特別是， 這種方法是簡(jiǎn)單和實(shí)用的。關(guān)鍵字：曲柄搖臂機(jī)構(gòu) 最優(yōu)傳動(dòng)角度 滑移速度變化系數(shù)0 介紹由曲柄搖臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的常規(guī)方法, 在各種各樣的參量之間很難找出優(yōu)化組合的最優(yōu)傳動(dòng)。通過(guò)本文介紹的圖面設(shè)計(jì)方法可以幫助達(dá)到這個(gè)目的。在指定的情況下，通過(guò)觀查設(shè)計(jì)圖面, 我們就能得到每個(gè)參量和另外一個(gè)曲柄搖臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的聯(lián)系。由因認(rèn)識(shí)最優(yōu)傳動(dòng)。具體的設(shè)計(jì)的理論和方法， 以及它們各自的應(yīng)用事例將在以下介紹。1 優(yōu)化傳動(dòng)設(shè)計(jì)的建立 優(yōu)化傳動(dòng)的設(shè)計(jì)一直是設(shè)計(jì)師改進(jìn)傳輸效率和追求產(chǎn)量的最重要的索引的當(dāng)中一個(gè)。曲柄搖臂機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械傳動(dòng)中。如何改進(jìn)工作效率和減少多余的功率損失直接地與滑移速度變化系數(shù)，搖臂的擺動(dòng)角度和曲柄搖臂的比率有關(guān)系。這些參數(shù)的合理組合采用對(duì)機(jī)械效率和產(chǎn)量有重要作用, 這些主要體現(xiàn)在極小的傳輸角度上。認(rèn)識(shí)機(jī)械優(yōu)化傳動(dòng)目的是找到極小的傳輸角度的最大值。設(shè)計(jì)參數(shù)是適度地減少限制而且分開(kāi)的合理優(yōu)化方法的結(jié)合。因此，完全限制領(lǐng)域的優(yōu)化傳動(dòng)建立了。以下步驟被采用在通常的設(shè)計(jì)方法。 首先，測(cè)量出搖臂的長(zhǎng)度和搖臂的擺動(dòng)角度的初始值。 然后滑移速度變化系數(shù)的值被定在允許的范圍內(nèi)。 同時(shí)，曲柄固定的鉸接座標(biāo)可能被認(rèn)為是任意值。1.1 曲柄搖臂機(jī)構(gòu)桿的長(zhǎng)度由圖Fig.1，左弧是點(diǎn)被允許的領(lǐng)域。點(diǎn)的座標(biāo)的選擇從點(diǎn)到點(diǎn)。點(diǎn)的座標(biāo)是 (1) (2)當(dāng)，高度，在range(0 ，) 被逐漸增加。如果選的越小,計(jì)算精度將越高。 是設(shè)計(jì)圓的半徑。是從到的距離。 (3)計(jì)算弧和的長(zhǎng)度，機(jī)械桿對(duì)應(yīng)于點(diǎn)的長(zhǎng)度是obtained1,2 。1.2 極小的傳動(dòng)角度 極小的傳動(dòng)角度 (參見(jiàn)Fig.2) 由equations3確定 (4) (5) (6)由于曲柄的長(zhǎng)度(毫米) 連桿的長(zhǎng)度（毫米） 搖臂的長(zhǎng)度（毫米） 機(jī)器的長(zhǎng)度（毫米）首先, 我們比較極小值和。 并且我們記錄所有的值大于或等于，然后選擇他們之間的最大值。第二, 我們發(fā)現(xiàn)最大值對(duì)應(yīng)于一個(gè)逐漸變小的范圍的任一個(gè)擺動(dòng)的角度 (最大值是不同于擺動(dòng)的角度和滑移速度變化系數(shù)) 。最后, 我們相似地慢慢縮小搖臂的長(zhǎng)度。 因而我們能獲得最大值對(duì)應(yīng)于桿的不同長(zhǎng)度, 另外擺動(dòng)的角度和滑移速度變化系數(shù)。Fig.3成功的表達(dá)設(shè)計(jì)的目的。它確定了無(wú)論是搖臂的長(zhǎng)度,最大值出現(xiàn)的地點(diǎn)，只與搖臂的長(zhǎng)度和機(jī)械的長(zhǎng)度的比率/有關(guān), 當(dāng)確定時(shí)。2 設(shè)計(jì)方法2.1 認(rèn)識(shí)最優(yōu)傳動(dòng)設(shè)計(jì)下滑移速度變化系數(shù)和搖臂的最大擺動(dòng)的角度設(shè)計(jì)步驟如下。(1) 根據(jù)所給的和， 通常采取對(duì)發(fā)現(xiàn)極限角度的解釋。 桿的長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)的比率/是從圖Fig.3獲得的 。 (7)(2) 根據(jù)工作要求選擇搖臂的長(zhǎng)度， 機(jī)械的長(zhǎng)度是從比率/獲得的。(3) 任意地選擇固定的鉸接的中心作為端點(diǎn)，并且做一個(gè)等腰三角形,令一條邊與搖臂的長(zhǎng)度相等 (參見(jiàn)Fig.4)，令。 然后做， 連接，并且做角度。 因而增加了交點(diǎn)和。 最后， 畫(huà)三角形。(4)以點(diǎn)作為圓的中心，為半徑畫(huà)圓弧。 弧交點(diǎn)在點(diǎn)。 點(diǎn)是曲柄的固定鉸接的中心。所以, 從曲柄的長(zhǎng)度 (8)并且連桿的長(zhǎng)度 (9)我們將獲得曲柄搖臂機(jī)構(gòu)包括，和。因而優(yōu)化傳動(dòng)加工會(huì)在指定的情況下進(jìn)行。2.2 認(rèn)識(shí)優(yōu)化傳動(dòng)設(shè)計(jì)下?lián)u臂的長(zhǎng)度(或機(jī)械的長(zhǎng)度) 和滑移速度變化系數(shù)我們采取以下步驟。(1)根據(jù)選擇的確定桿的適當(dāng)比率/。 此外，我們得出機(jī)械 (搖臂的長(zhǎng)度) 。(2) 搖臂對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)的角度可以從圖Fig.3 獲得。 并且我們計(jì)算出極限角度。然后根據(jù)2.1重覆(3) 和(4)3 設(shè)計(jì)例子已知的條件是, 滑移速度變化系數(shù)和最大擺動(dòng)角度。 提出曲柄搖臂機(jī)械優(yōu)化傳動(dòng)圖方法設(shè)計(jì)方案。首先， 通過(guò)公式(7)，我們能計(jì)算出極限角度。 然后，我們通過(guò)表格Fig.3 查出以及和的值。假設(shè)mm, 然后我們將得出mm。然后, 做sketch(omitted) 。最后, 算出桿的長(zhǎng)度分別是 mm, mm, mm, mm.極小傳動(dòng)角度是 結(jié)果由計(jì)算可得 mm， mm， mm， mm。在運(yùn)用Auto CAD 制圖設(shè)計(jì)的情況, 可達(dá)到非常精確設(shè)計(jì)結(jié)果。4結(jié)論認(rèn)識(shí)圖解法解答曲柄搖臂機(jī)構(gòu)的最優(yōu)傳動(dòng)。這種方法是簡(jiǎn)單和實(shí)用的。通常在機(jī)械設(shè)計(jì)中, 將0.1 毫米作為最小有效精度是足夠的。