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學(xué)生姓名：陸昊 學(xué)號(hào)：1030060226
學(xué)院：榮成學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
任務(wù)起止時(shí)間：2014年2月24日至2014年6月20日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：
街道護(hù)欄清洗機(jī)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容：
1、 查閱資料，完成外文翻譯與開題報(bào)告； 3周
2、 確定總體方案； 3周
3、 街道護(hù)欄清洗機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算；3周
4、 繪圖裝配圖和零件圖； 4周
5、 撰寫論文、準(zhǔn)備答辯。 3周
資料：
1、 機(jī)械原理
2、 機(jī)械設(shè)計(jì)
3、 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)
4、 工程力學(xué)
5、 喻樂.機(jī)械清洗的技術(shù)發(fā)展[J]建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理.1999,1: 30 -32
6、 任伯森.中國機(jī)械式清洗設(shè)備發(fā)展概況[J].中外清洗設(shè)備及配套產(chǎn)品重點(diǎn)廠商名錄.1999,1 :5 -7
指導(dǎo)教師意見：
簽名：
2014 年 2 月 21 日
系主任意見：
簽名：
2014 年 2月 23日
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
街道護(hù)欄清洗機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
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。
本文就現(xiàn)有街道護(hù)欄設(shè)備所存在的一些問題對(duì)其進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。首先對(duì)比現(xiàn)有護(hù)欄清洗機(jī)現(xiàn)況提出設(shè)計(jì)方案，接著對(duì)清洗機(jī)的主要傳動(dòng)零件、清洗裝置、液壓系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，最后采用AutoCAD軟件繪制了該街道護(hù)欄清洗機(jī)的裝配圖和主要零件圖。
為此，本次設(shè)計(jì)的街道護(hù)欄清洗機(jī)采用雙液壓規(guī)避機(jī)構(gòu)，可橫向與上下升降運(yùn)動(dòng)的街道護(hù)欄清洗機(jī)，清潔率得到了很大提升，解決了以往清洗機(jī)由于車輛行駛線路不能適時(shí)與道路曲線平行，無法刷到車行逆向的平面；而多種規(guī)格的網(wǎng)孔花紋圖案加之車速過快，使刷子無法“伸入”網(wǎng)格內(nèi)清洗等缺陷。
關(guān)鍵詞：護(hù)欄，清洗機(jī)，液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)
Street cleaning machine guardrail design
Abstract
Industrialization and the construction of the urban population increasing year by year vehicles, people, vehicles and road traffic have a huge contradiction, almost all roads crowded places isolated on a fence, the central city highway guardrail can guide the driver's line of sight, to prevent vehicles driving Way outside cause accidents. Isolation barrier through sun and rain, often dirty, not only affects the capacity of the road clean and beautiful, but the fence itself is easy to wear and tear. Central City highway guardrail cleaning, not only to clean the cityscape, and can prolong the life of the fence. In order to keep the city center highway guardrail good guide features and clean and beautiful sight, the need for regular cleaning fence.
In this paper, some of the problems existing street guardrail equipment redesign its existence. First, compare the current status of the design scheme cleaning machine guardrail, and then on the main transmission parts cleaning machines, cleaning equipment, hydraulic system detailed design, final assembly using AutoCAD software to draw a diagram of the street cleaning machine guardrail and major parts diagram .
For this reason, the design of the street cleaning machine guardrail dual hydraulic circumvent institutions, laterally and up and down movement of the fence street cleaning machines, cleaning rate has been greatly improved, solves the washing machine because the line can not be timely vehicle and road curve parallel to the dealers can not brush reverse plane; while a variety of specifications of the mesh patterns combined with excessive speed, the brush can not be "stretching" the grid cleaning and other defects.
Keywords: Fence, Washing machine, Hydraulic system, Design
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 國內(nèi)外同類技術(shù)的發(fā)展水平及應(yīng)用 1
1.3 國內(nèi)的清掃車存在的技術(shù)差距 4
第2章 總體設(shè)計(jì) 6
2.1總體參數(shù)選定 6
2.1.1設(shè)計(jì)要求 6
2.1.2總體參數(shù) 6
2.2 清洗機(jī)方案選定 7
2.2.1清洗裝置方案的選用 7
2.2.2清洗裝置傳動(dòng)方案的選用 7
第3章 主要零件設(shè)計(jì) 9
3.1設(shè)計(jì)要求 9
3.2主要傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 9
3.2.1橫梁 10
3.2.2伸縮桿 10
3.2.3轉(zhuǎn)軸 12
3.2.4軸承的選取 12
3.3 清洗裝置的設(shè)計(jì) 13
3.3.1 毛刷的選擇與安裝方式 13
3.3.2 清洗裝置的基本設(shè)計(jì)計(jì)算 13
3.3.3 水泵的選擇和計(jì)算 14
3.4毛刷的設(shè)計(jì) 16
第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
4.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 19
4.2工況分析 19
4.3液壓缸主要參數(shù)的確定 19
4.4液壓系統(tǒng)圖的擬訂 21
4.4.1液壓回路的選擇 21
4.4.2擬訂液壓系統(tǒng)圖 21
4.4.3液壓元件的選擇 22
4.5液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 23
4.5.1回路壓力損失驗(yàn)算 23
4.5.2系統(tǒng)動(dòng)作過程分析 23
總 結(jié) 25
參考文獻(xiàn) 26
致 謝 27
2
第1章 緒論
1.1 研究背景
目前，街道隔離帶護(hù)欄的清洗多數(shù)是用人工清洗，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，而且還存在著人身安全問題。偶爾也有個(gè)別地方在灑水車的側(cè)面或前面加上一個(gè)可以低速旋轉(zhuǎn)的毛刷在噴淋情況下刷洗護(hù)欄，但是，由于毛刷不能橫向移動(dòng)，也不能升降運(yùn)動(dòng)，所以刷洗面很有限，刷洗效果也欠佳。
圖1-1 街道護(hù)欄
街道護(hù)欄，多為鋼制焊接成各種網(wǎng)格圖案，幾十種形狀及尺寸使鋼護(hù)欄難以規(guī)范和統(tǒng)一。近年來，鑄鐵鋼花護(hù)欄、不銹鋼護(hù)欄也十分普遍。清洗街道護(hù)欄，一般采用人工刷洗或涂漆蓋污的方法，但由于街道行駛車輛多，人工在此環(huán)境下刷洗很不安全、且洗潔率極低，無法達(dá)到城市環(huán)衛(wèi)標(biāo)準(zhǔn)。我國部分城市（如北京，上海，廣州，成都等地）研制使用的護(hù)欄清洗機(jī)，有如下缺陷：由于車輛行駛線路不能適時(shí)與道路曲線平行，無法刷到車行逆向的平面；而多種規(guī)格的網(wǎng)孔花紋圖案加之車速過快，使刷子無法“伸入”網(wǎng)格內(nèi)清洗；凡此種種，最終的洗潔率約為35%。為此，我設(shè)計(jì)了采用雙液壓規(guī)避機(jī)構(gòu)，可橫向與上下升降運(yùn)動(dòng)的街道護(hù)欄清洗機(jī)。
1.2 國內(nèi)外同類技術(shù)的發(fā)展水平及應(yīng)用
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。通過調(diào)查，目前公路隔離護(hù)欄的清洗方式主要有2種：大型清洗機(jī)、人工清洗。
（1）大型清洗機(jī)圖1-2 人工清洗護(hù)欄
圖1-3 清洗機(jī)清洗護(hù)欄
圖1-2大型清洗機(jī)
郊區(qū)或車輛較少的公路中央護(hù)欄常由大型清洗機(jī)來清洗。這是一種依靠卡車攜帶清洗刷和水來進(jìn)行清洗工作的方式。清洗護(hù)欄時(shí)，護(hù)欄如有轉(zhuǎn)彎時(shí)，卡車要及時(shí)隨護(hù)欄的變化而變化。在清洗速度較高時(shí)，駕駛員操作不可能反應(yīng)足夠快，而且駕駛的車載清洗機(jī)必須與護(hù)欄保護(hù)在同一軸線上，否則就會(huì)損壞護(hù)欄。如果短距離使用大型卡車搭載清洗機(jī)清洗，駕駛員精心操作還是可以做到，但是達(dá)到真正實(shí)用是不可行的；而且大型卡車占用車道，阻礙交通，因此該方式適用于郊區(qū)或車輛較少的公路中央護(hù)欄的清洗，在市中心交通繁忙的情況下難以發(fā)揮作用。
而車載式高壓水洗刷清洗一次性投資過高，一般中小城市難以承受，且由于車輛行駛路線不能保證與道路護(hù)欄平行，容易發(fā)生交通事故，一般清洗機(jī)體積較大，在高速行駛的公路上占用路道，容易造成交通事故及堵塞，而在實(shí)際清洗中無法清洗護(hù)欄處在車行逆向的部分表面，耗水量大，清洗效果不佳，對(duì)城市交通也有一定影響，故其應(yīng)用和發(fā)展受到了一定的限制。
（2）人工清洗
圖1-3 人工清洗
車流量大的城市公路中央護(hù)欄常由人工進(jìn)行清洗。這是一種依靠人工作業(yè)來進(jìn)行市中心護(hù)欄清洗的工作方式。人工清洗的成本低，但需要的環(huán)衛(wèi)工人多，環(huán)衛(wèi)工人需要反復(fù)蹲站，攜帶盛水器具，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且清洗效率低；清洗過程中需要經(jīng)常穿梭馬路換水，對(duì)交通的干擾大，存在很大的安全隱患。
通過對(duì)以上兩種護(hù)欄清洗方式進(jìn)行比較分析，對(duì)于城市公路中央護(hù)欄的機(jī)械清洗是一項(xiàng)市場空白。通過體積小、清洗效率較高的機(jī)械清洗護(hù)欄減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和保證環(huán)衛(wèi)工人的人身安全，對(duì)城市公路中央護(hù)欄清洗無疑具有很大的迫切性和需求。
圖1-1 城市護(hù)欄
由于人工清洗勞動(dòng)強(qiáng)度大、清洗效率低，且由于清洗工人身處高速行駛的機(jī)動(dòng)車輛中間，極易發(fā)生安全事故，清洗人員的安全得不到保障，而且周圍空氣中汽車尾氣濃度很高，嚴(yán)重危害清洗工人的健康，故其清洗方式正被初步淘汰。
（3）成型產(chǎn)品介紹
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
街道護(hù)欄清洗機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
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。
本文就現(xiàn)有街道護(hù)欄設(shè)備所存在的一些問題對(duì)其進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。首先對(duì)比現(xiàn)有護(hù)欄清洗機(jī)現(xiàn)況提出設(shè)計(jì)方案，接著對(duì)清洗機(jī)的主要傳動(dòng)零件、清洗裝置、液壓系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，最后采用AutoCAD軟件繪制了該街道護(hù)欄清洗機(jī)的裝配圖和主要零件圖。
為此，本次設(shè)計(jì)的街道護(hù)欄清洗機(jī)采用雙液壓規(guī)避機(jī)構(gòu)，可橫向與上下升降運(yùn)動(dòng)的街道護(hù)欄清洗機(jī)，清潔率得到了很大提升，解決了以往清洗機(jī)由于車輛行駛線路不能適時(shí)與道路曲線平行，無法刷到車行逆向的平面；而多種規(guī)格的網(wǎng)孔花紋圖案加之車速過快，使刷子無法“伸入”網(wǎng)格內(nèi)清洗等缺陷。
關(guān)鍵詞：護(hù)欄，清洗機(jī)，液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)
Street cleaning machine guardrail design
Abstract
Industrialization and the construction of the urban population increasing year by year vehicles, people, vehicles and road traffic have a huge contradiction, almost all roads crowded places isolated on a fence, the central city highway guardrail can guide the driver's line of sight, to prevent vehicles driving Way outside cause accidents. Isolation barrier through sun and rain, often dirty, not only affects the capacity of the road clean and beautiful, but the fence itself is easy to wear and tear. Central City highway guardrail cleaning, not only to clean the cityscape, and can prolong the life of the fence. In order to keep the city center highway guardrail good guide features and clean and beautiful sight, the need for regular cleaning fence.
In this paper, some of the problems existing street guardrail equipment redesign its existence. First, compare the current status of the design scheme cleaning machine guardrail, and then on the main transmission parts cleaning machines, cleaning equipment, hydraulic system detailed design, final assembly using AutoCAD software to draw a diagram of the street cleaning machine guardrail and major parts diagram .
For this reason, the design of the street cleaning machine guardrail dual hydraulic circumvent institutions, laterally and up and down movement of the fence street cleaning machines, cleaning rate has been greatly improved, solves the washing machine because the line can not be timely vehicle and road curve parallel to the dealers can not brush reverse plane; while a variety of specifications of the mesh patterns combined with excessive speed, the brush can not be "stretching" the grid cleaning and other defects.
Keywords: Fence, Washing machine, Hydraulic system, Design
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 國內(nèi)外同類技術(shù)的發(fā)展水平及應(yīng)用 1
1.3 國內(nèi)的清掃車存在的技術(shù)差距 4
第2章 總體設(shè)計(jì) 6
2.1總體參數(shù)選定 6
2.1.1設(shè)計(jì)要求 6
2.1.2總體參數(shù) 6
2.2 清洗機(jī)方案選定 7
2.2.1清洗裝置方案的選用 7
2.2.2清洗裝置傳動(dòng)方案的選用 7
第3章 主要零件設(shè)計(jì) 9
3.1設(shè)計(jì)要求 9
3.2主要傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 9
3.2.1橫梁 10
3.2.2伸縮桿 10
3.2.3轉(zhuǎn)軸 12
3.2.4軸承的選取 12
3.3 清洗裝置的設(shè)計(jì) 13
3.3.1 毛刷的選擇與安裝方式 13
3.3.2 清洗裝置的基本設(shè)計(jì)計(jì)算 13
3.3.3 水泵的選擇和計(jì)算 14
3.4毛刷的設(shè)計(jì) 16
第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
4.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 19
4.2工況分析 19
4.3液壓缸主要參數(shù)的確定 19
4.4液壓系統(tǒng)圖的擬訂 21
4.4.1液壓回路的選擇 21
4.4.2擬訂液壓系統(tǒng)圖 21
4.4.3液壓元件的選擇 22
4.5液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 23
4.5.1回路壓力損失驗(yàn)算 23
4.5.2系統(tǒng)動(dòng)作過程分析 23
總 結(jié) 25
參考文獻(xiàn) 26
致 謝 27
28
第1章 緒論
1.1 研究背景
目前，街道隔離帶護(hù)欄的清洗多數(shù)是用人工清洗，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，而且還存在著人身安全問題。偶爾也有個(gè)別地方在灑水車的側(cè)面或前面加上一個(gè)可以低速旋轉(zhuǎn)的毛刷在噴淋情況下刷洗護(hù)欄，但是，由于毛刷不能橫向移動(dòng)，也不能升降運(yùn)動(dòng)，所以刷洗面很有限，刷洗效果也欠佳。
圖1-1 街道護(hù)欄
街道護(hù)欄，多為鋼制焊接成各種網(wǎng)格圖案，幾十種形狀及尺寸使鋼護(hù)欄難以規(guī)范和統(tǒng)一。近年來，鑄鐵鋼花護(hù)欄、不銹鋼護(hù)欄也十分普遍。清洗街道護(hù)欄，一般采用人工刷洗或涂漆蓋污的方法，但由于街道行駛車輛多，人工在此環(huán)境下刷洗很不安全、且洗潔率極低，無法達(dá)到城市環(huán)衛(wèi)標(biāo)準(zhǔn)。我國部分城市（如北京，上海，廣州，成都等地）研制使用的護(hù)欄清洗機(jī)，有如下缺陷：由于車輛行駛線路不能適時(shí)與道路曲線平行，無法刷到車行逆向的平面；而多種規(guī)格的網(wǎng)孔花紋圖案加之車速過快，使刷子無法“伸入”網(wǎng)格內(nèi)清洗；凡此種種，最終的洗潔率約為35%。為此，我設(shè)計(jì)了采用雙液壓規(guī)避機(jī)構(gòu)，可橫向與上下升降運(yùn)動(dòng)的街道護(hù)欄清洗機(jī)。
1.2 國內(nèi)外同類技術(shù)的發(fā)展水平及應(yīng)用
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。通過調(diào)查，目前公路隔離護(hù)欄的清洗方式主要有2種：大型清洗機(jī)、人工清洗。
（1）大型清洗機(jī)圖1-2 人工清洗護(hù)欄
圖1-3 清洗機(jī)清洗護(hù)欄
圖1-2大型清洗機(jī)
郊區(qū)或車輛較少的公路中央護(hù)欄常由大型清洗機(jī)來清洗。這是一種依靠卡車攜帶清洗刷和水來進(jìn)行清洗工作的方式。清洗護(hù)欄時(shí)，護(hù)欄如有轉(zhuǎn)彎時(shí)，卡車要及時(shí)隨護(hù)欄的變化而變化。在清洗速度較高時(shí)，駕駛員操作不可能反應(yīng)足夠快，而且駕駛的車載清洗機(jī)必須與護(hù)欄保護(hù)在同一軸線上，否則就會(huì)損壞護(hù)欄。如果短距離使用大型卡車搭載清洗機(jī)清洗，駕駛員精心操作還是可以做到，但是達(dá)到真正實(shí)用是不可行的；而且大型卡車占用車道，阻礙交通，因此該方式適用于郊區(qū)或車輛較少的公路中央護(hù)欄的清洗，在市中心交通繁忙的情況下難以發(fā)揮作用。
而車載式高壓水洗刷清洗一次性投資過高，一般中小城市難以承受，且由于車輛行駛路線不能保證與道路護(hù)欄平行，容易發(fā)生交通事故，一般清洗機(jī)體積較大，在高速行駛的公路上占用路道，容易造成交通事故及堵塞，而在實(shí)際清洗中無法清洗護(hù)欄處在車行逆向的部分表面，耗水量大，清洗效果不佳，對(duì)城市交通也有一定影響，故其應(yīng)用和發(fā)展受到了一定的限制。
（2）人工清洗
圖1-3 人工清洗
車流量大的城市公路中央護(hù)欄常由人工進(jìn)行清洗。這是一種依靠人工作業(yè)來進(jìn)行市中心護(hù)欄清洗的工作方式。人工清洗的成本低，但需要的環(huán)衛(wèi)工人多，環(huán)衛(wèi)工人需要反復(fù)蹲站，攜帶盛水器具，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且清洗效率低；清洗過程中需要經(jīng)常穿梭馬路換水，對(duì)交通的干擾大，存在很大的安全隱患。
通過對(duì)以上兩種護(hù)欄清洗方式進(jìn)行比較分析，對(duì)于城市公路中央護(hù)欄的機(jī)械清洗是一項(xiàng)市場空白。通過體積小、清洗效率較高的機(jī)械清洗護(hù)欄減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和保證環(huán)衛(wèi)工人的人身安全，對(duì)城市公路中央護(hù)欄清洗無疑具有很大的迫切性和需求。
圖1-1 城市護(hù)欄
由于人工清洗勞動(dòng)強(qiáng)度大、清洗效率低，且由于清洗工人身處高速行駛的機(jī)動(dòng)車輛中間，極易發(fā)生安全事故，清洗人員的安全得不到保障，而且周圍空氣中汽車尾氣濃度很高，嚴(yán)重危害清洗工人的健康，故其清洗方式正被初步淘汰。
（3）成型產(chǎn)品介紹
目前國內(nèi)已經(jīng)有成型的產(chǎn)品上市，比如北京澤通科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的公路護(hù)欄清洗機(jī)，對(duì)公路隔離欄進(jìn)行清洗時(shí)，護(hù)欄兩側(cè)同時(shí)擦洗。可對(duì)最高1.4米的護(hù)欄進(jìn)行清洗，特別適合圖案復(fù)雜的金屬護(hù)欄?？砂醋o(hù)欄的污濁程度控制作業(yè)速度。備有清洗劑添加箱，目前采用國產(chǎn)躍進(jìn)2.5噸底盤。 作業(yè)時(shí)可同時(shí)兩次刷洗，三次噴水一次清洗劑，潔凈度可達(dá)到85%。它的操縱部分采用人性化的設(shè)計(jì)使操縱更加方便。作業(yè)時(shí)由駕駛員一人同時(shí)完成駕駛與操作，方便，簡潔，降低了作業(yè)成本。它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是掛接在灑水車上的，在更換執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，只須旋轉(zhuǎn)齒輪柄，就可以很方便的將執(zhí)行機(jī)構(gòu)滑出。它的水系統(tǒng)采用高壓雙聯(lián)泵，使刷洗和高壓水槍能同時(shí)工作，從而保證了清洗的質(zhì)量。它的A型毛刷采用復(fù)合聚酯材料，質(zhì)地柔軟，經(jīng)久耐用。作業(yè)完畢，可快速將刷體載于特制的車架上入庫從存放。還有北京科力威清潔機(jī)械廠生產(chǎn)的BXH5040TQX型城市護(hù)欄高速清洗機(jī)。
BXH5040TQX型清洗機(jī)是新一代多功能公路設(shè)施清洗設(shè)備。它可全自動(dòng)高速的擦洗街道各種型式的隔離護(hù)欄。適用于街道隔離護(hù)欄、道路兩側(cè)墻體的刷洗；根據(jù)用戶需要加裝高壓水泵、水槍，還可適用于沖刷城市小廣告和刷洗城市雕塑等。
圖1-4 BXH5040TQX型城市護(hù)欄高速清洗機(jī)
主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：
底盤型號(hào) BJ1049V9JW6-A 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) BJ491EQ2
噴水系統(tǒng) ZMB240 副發(fā)動(dòng) 492Q
水箱容積 1.76m3 外形尺寸 5910×2045×2380(mm)
刷洗速度 2-8（km/h） 清洗系統(tǒng) 滾刷4個(gè)
滾刷高度 300-1500（mm） 噴嘴 狹縫式噴嘴
刷洗寬度 0-200（mm） 滾刷轉(zhuǎn)速 800-1200（r/min）
1.3 國內(nèi)的清掃車存在的技術(shù)差距
（1）水平和質(zhì)量的差距
雖然，我國清掃車技術(shù)的發(fā)展令世界矚目，但是，與發(fā)達(dá)國家相比，我國清掃車還存在不少差距。 我國的清掃車在清掃效率、清掃能力、除塵效果等清掃作業(yè)性能方面與發(fā)達(dá)國家的水平相當(dāng)，而在清掃車的噪聲、排放、可靠性、舒適性，自動(dòng)調(diào)整等方面仍存在較大差距，特別是全液壓清掃車，僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)80年代末到90年代初產(chǎn)品的水平。就目前我國清掃車的水平和質(zhì)量可知，我國在清掃車設(shè)計(jì)中，還缺少對(duì)專用部件的研究，缺少設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)，經(jīng)驗(yàn)多于計(jì)算，模仿較多，創(chuàng)新較小?？梢哉f，目前我國對(duì)清掃車的研究能力還較差，還未真正達(dá)到對(duì)清掃車進(jìn)行研究的目的和要求，同時(shí)，缺乏必要的研究條件。目前，我國中小型全液壓清掃車除與汽車底盤改裝的清掃車存在同樣的缺陷外，還存在舒適性差、噪聲大、空車質(zhì)量大、外形不夠美觀等缺點(diǎn)。另外國內(nèi)的清掃車在以 下幾個(gè)方面有待改進(jìn)：如在高可靠性上，設(shè)備的高可靠性就是指某種設(shè)備的可靠程度，即在其正常使 用當(dāng)中的無故障間隔時(shí)間的長短。國產(chǎn)工程機(jī)械平均無故障間隔時(shí)間為150小時(shí)--300小時(shí)。而國外工程機(jī)械都在600小時(shí)-2000小時(shí)。我國工程機(jī)械的平均使用壽命僅為國外同類產(chǎn)品的1/2，甚至不到1/2。因此目前的首要工作是解決產(chǎn)品經(jīng)久耐用的問題，提高可靠性的各項(xiàng)指標(biāo)。就工程機(jī)械的重要品種清掃車、裝載機(jī)、推土機(jī)、挖掘機(jī)等而言，這個(gè)指標(biāo)和國外同類產(chǎn)品相比，差距還是非常大的。用戶和廠家的想法往往相悖，用戶是買進(jìn)一臺(tái)設(shè)備，首選指標(biāo)應(yīng)該是可靠性，設(shè)備要能經(jīng)久耐用，不出大故障，小毛病也最好不要有。廠家則認(rèn)為小毛病無所謂。殊不知，用戶最頭疼的是小毛病不斷的設(shè)備，而對(duì)生產(chǎn)影響最大的恰恰也經(jīng)常是出現(xiàn)小毛病的設(shè)備。任何一臺(tái)設(shè)備在生產(chǎn)過程中不是單獨(dú)作戰(zhàn)，而是既有上線也有下線，一旦因任何一個(gè)小毛病而停止作業(yè)，影響工作的還有與其配套的其它生產(chǎn)系統(tǒng)。所以，廠家決不能忽視小毛病的危害程度。小毛病不但是病，而且是影響生產(chǎn)的“大病”， 它直接影響一臺(tái)設(shè)備的使用，甚至損害一個(gè)廠家的聲譽(yù)。國內(nèi)的清掃車產(chǎn)品可靠性不如國外，有三個(gè)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；在多功能上：目前國產(chǎn)路面清掃車基本上是單純意義上的清掃車即只能清掃護(hù)欄、不能它用。而從全國許多環(huán) 保部門的需求信息來看，有的需要能清洗道路護(hù)欄，有的要求能鏟雪等等；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；目前的清掃車尾氣污染和噪音污染相對(duì)來說都較大。 隨著國家對(duì)環(huán)保要求越來越高，人們的環(huán)保意識(shí)普遍增強(qiáng)，現(xiàn)有清掃車就將很難適應(yīng)需要。
（2）生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)手段落后
由于國內(nèi)清掃車生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模都較小，而且掃路機(jī)產(chǎn)品批量也較小，所以采用的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)手段都較為落后，加工的零部件難以有穩(wěn)定的質(zhì)量。此外，我國通用零部件制造水平較低，也影響了掃路機(jī)的質(zhì)量。分析其原因主要在材料和設(shè)計(jì)上。所以對(duì)清掃車易磨損件材料的研究和合理設(shè)計(jì)，提高易磨損件的耐磨性也是提高我國清掃車可靠性必不可少的工作。因此提高清掃車外觀質(zhì)量。國產(chǎn)清掃車的老面孔仍未得到徹底改變，尤其是油漆的光澤性、附著力、抗沖擊、硬度、耐候性和彎曲性能等還存在不小差距，特別是耐時(shí)性上不過關(guān)，新車放不到3個(gè)月就失光、退色。
（3）設(shè)備的舒適性的差距
設(shè)備的舒適性是指駕駛員在操作設(shè)備作業(yè)時(shí)所感受的舒適程度，包括環(huán)保方面的排放標(biāo)準(zhǔn)和噪聲大小等。有的廠家在駕駛室里安裝收錄音和CD等 音響系統(tǒng)，其實(shí)在沒解決設(shè)備噪聲之前，這些都是徒勞的。同理，在沒解決駕駛室密閉問題之前，一切空調(diào)通風(fēng)換氣設(shè)置都是沒有任何意義的。以清掃車、裝載機(jī)、推土機(jī)為例，首先應(yīng)該解決噪聲和排放污染問題。因?yàn)樗坏珜?duì)駕駛員身心健康有影響，更重要的是對(duì)與其配合工作的其它設(shè)備及人群 有影響。而其駕駛室搞成轎車標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)并不困難。要知道清掃車、裝載機(jī)、推土機(jī)等工程機(jī)械駕駛員 比轎車司乘人員更需要舒適。因?yàn)樗诜浅毫拥沫h(huán)境當(dāng)中不停的作業(yè)。
（4）性能水平的差距
提高性能水平。我國工程機(jī)械的整體性能參數(shù)與國外水平差距不是很大，但在舒適性、低污染、施工質(zhì)量以及生產(chǎn)率等指標(biāo)上都不同程度地落后于國外先進(jìn)水平15-20年，主要原因是在許多先進(jìn)的 技術(shù)、結(jié)構(gòu)、材料及工藝上存在著差距。
從上述國內(nèi)清掃車的發(fā)展現(xiàn)狀簡要介紹可以看出，我國清掃車與國外清掃車相比，存在較大差距，主要表現(xiàn)在：從產(chǎn)品構(gòu)成上看，國產(chǎn)機(jī)械品種、規(guī)格較少，產(chǎn)品缺乏系列化：我國對(duì)清掃車機(jī)械的開發(fā)、生產(chǎn)起步較晚，近年來，隨著高速公路通車?yán)锍痰牟粩嘣黾?，清掃車的研制開發(fā)工作才逐漸為有關(guān)方面重視。
第2章 總體設(shè)計(jì)
2.1總體參數(shù)選定
2.1.1設(shè)計(jì)要求
（1）由于設(shè)計(jì)的裝置要懸掛在現(xiàn)有的灑水車底盤上，由于現(xiàn)有的灑水車形式多樣，因此整套裝置要有很強(qiáng)的通用性，可以和大多數(shù)的灑水車配合
（2）工作是主要有兩個(gè)動(dòng)作，即旋轉(zhuǎn)和垂直動(dòng)作，豎直位移
（3）護(hù)欄高度1m
（4）要求操作系統(tǒng)簡單，效率高
（5）整體質(zhì)量不能太大，但結(jié)構(gòu)必須滿足強(qiáng)度要求
（6）設(shè)計(jì)成本不能太高，要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性論證
2.1.2總體參數(shù)
護(hù)欄清洗機(jī)由底盤、水罐、清洗液水箱、橫向水平伸縮機(jī)構(gòu)、垂直舉升機(jī)構(gòu)、柱刷及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓傳動(dòng)及控制系統(tǒng)、水路系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)組成，其外形如圖2-1示．
圖2-1 護(hù)欄清洗機(jī)總體結(jié)構(gòu)
該車采用載重為2.75T的東風(fēng)EQ1061G2D2汽車底盤改制而成，取力器的離合采用推拉軟軸控制，伸縮機(jī)構(gòu)手柄、舉升機(jī)構(gòu)手柄、水泵控制手柄及柱刷控制手柄均集中分布在駕駛室內(nèi)。整車參數(shù)如下：
整車外形尺寸（長×寬×高）：6480×2200×2850mm
工作尺寸（長×寬×高）：6480×3100×3140mm
水箱最大容積：3m3
水箱額定容積：2.3m3
清洗液箱容積：0.1m3
液壓系統(tǒng)額定壓力：6.3MPa
柱刷橫向伸縮距離：700mm
柱刷上下往復(fù)距離：600mm
整車整備質(zhì)量：5000kg
滿載總質(zhì)量：7800kg
工作尺寸（長×寬×高）：6480×3100×3140mm
水路壓力：0.5MPa
清洗道路護(hù)欄車速：3~4km/h
發(fā)動(dòng)機(jī)功率：88Kw/2800r/min
發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩：343N.m/1500～1800r/min
輪距（前/后）：1750/1586
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：EQD6102-1型
底盤型號(hào)：EQ1061G2D2
軸距：3650mm
2.2 清洗機(jī)方案選定
2.2.1清洗裝置方案的選用
1）清洗裝置是箱子即清洗機(jī)
2）清洗裝置是固定式即長臂清洗機(jī)
以上兩種種設(shè)備是目前最具代表性的兩類產(chǎn)品，從其應(yīng)用，技術(shù)方面都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
第一類，結(jié)構(gòu)簡單，成本低；但是不能很好的清洗到高一點(diǎn)的護(hù)欄。工作時(shí)工作速度較高。
第二類：克服了第一類的缺陷，而且可清洗多種類型的護(hù)欄。但是它不靈活，自由度不夠，不能上下運(yùn)動(dòng)在清洗的過程中，清洗不夠清潔。工作時(shí)效率很高
綜合以上種布局形式各自的優(yōu)缺點(diǎn)，我們的布局方式采用懸掛式裝置，并且能夠在清洗工作過程中垂直方向上有上下線運(yùn)動(dòng)這樣不僅能清洗到高一點(diǎn)的護(hù)欄同時(shí)能保證清潔度。
2.2.2清洗裝置傳動(dòng)方案的選用
（1）轉(zhuǎn)動(dòng)軸方案選用
1）齒輪傳動(dòng)
齒輪傳動(dòng)第一結(jié)構(gòu)上會(huì)增加總體的設(shè)計(jì)重量，第二會(huì)增加成本。但是傳動(dòng)效率高。
2）鏈輪傳動(dòng)
鏈輪傳動(dòng)在工作過程中很容易出現(xiàn)卡鏈，斷鏈子，維修不方便。但是設(shè)計(jì)簡單經(jīng)濟(jì)。
通過上兩個(gè)方案比較，我們采用帶輪傳動(dòng)更合適。經(jīng)濟(jì)又簡單而且減少了設(shè)計(jì)總體重量
（2）垂直運(yùn)動(dòng)方案選用
1）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
由于此清洗機(jī)構(gòu)比較小巧所以這方案不適用
2）液壓機(jī)構(gòu)
液壓機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，而且能夠輸出較大的力來使整個(gè)清洗機(jī)構(gòu)上下垂直運(yùn)動(dòng)維修也比較方便裝配起來也比較簡單。所以我們選用液壓機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)垂直方向上的運(yùn)動(dòng) 。
第3章 主要零件設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)要求
系統(tǒng)工作環(huán)境為街道由于外界的影響，所以非常不穩(wěn)定。而且系統(tǒng)由于清洗對(duì)象具有多樣性，可以針對(duì)不同的護(hù)欄進(jìn)行清洗，所以在設(shè)計(jì)時(shí)只須確定最大工作強(qiáng)度對(duì)其進(jìn)行校核。
3.2主要傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)
護(hù)欄清洗機(jī)裝配圖主視圖（草圖）如圖3-1所示：
圖3-1主視圖（草圖）
其俯視圖（草圖）如圖3-2所示：
圖3-2俯視圖（草圖）
3.2.1橫梁
對(duì)橫梁，由于安裝尺寸的需要，必須裝上兩馬達(dá)且要安裝在兩伸縮桿上，設(shè)計(jì)尺寸為[長寬高=930150120（mm）]，用45號(hào)鋼機(jī)械加工造成，零件圖見附圖。橫梁上只有兩個(gè)柱刷清洗系統(tǒng)重量為：G3 =24.502+2070kg
由經(jīng)驗(yàn)可知其強(qiáng)度與剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大雨所須強(qiáng)度與剛度，故無須校核。
3.2.2伸縮桿
對(duì)伸縮桿進(jìn)行設(shè)計(jì)校核：
由于行程為伸縮距離700mm，故初定尺寸如圖3-3示：
圖3-3 伸縮桿
其尺寸為：[長寬高=17808080（mm）]
工件由45號(hào)鋼機(jī)械加工而成。
對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核：
其受力圖如圖3-4所示：
液壓馬達(dá)選取為：ZM-40 ，質(zhì)量：15.68kg。
所以有：G橫梁=（930150120）7.8103130kg=1300N
所以G1=G橫梁＋G馬達(dá)＋G附＝1300+156.82+N2000N
G2=0.08*0.08*1*7.8X103=5000N
f=1000N
G3=0.08*0.08*0.7*7.8*103=350N
由力矩平衡可得平衡方程：
f0.8+G11+G20.5=G30.35+FB0.7
帶入得：10000.8+20001+5000.5=3500.35+FB0.7
解得 FB＝4182N
又FA=FB+G1+G2+G3
所以 FA=7032N
圖3-4 受力圖
故：
?。蚼ax=f0.8+20001+5000.5=3050 N.m
其中安全系數(shù)為2.
所以滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求．
3.2.3轉(zhuǎn)軸
對(duì)轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)校核：
一般護(hù)欄高度為1.2m以下，故設(shè)計(jì)時(shí)毛刷長度為1400mm，其草圖如圖3-5：
圖3-5 轉(zhuǎn)軸
需要有清潔水與清潔液從轉(zhuǎn)軸中流出，故選擇如上圖所示工件，工件由45號(hào)鋼加不銹鋼無縫管焊接而成，中間鉆有一些小孔以便清潔液的流出。故計(jì)算是需要有大的保險(xiǎn)系數(shù)，我們選擇為3。
最大摩擦力為F=1000N。
則其最大轉(zhuǎn)矩為：
由
所以
故零件尺寸滿足工作需求。
3.2.4軸承的選取
選用兩種軸承分別為：向心軸承（GB273.3-82）直徑系列為1，寬度系數(shù)為0的正常型軸承。其中
雙向推力軸承（GB273.2-81），直徑系列2。寬度正常的軸承。
其中
3.3 清洗裝置的設(shè)計(jì)
3.3.1 毛刷的選擇與安裝方式
清洗作業(yè)時(shí), 護(hù)欄兩對(duì)側(cè)面滾刷將護(hù)欄欄桿??夾擊" 在中間, 刷毛相互重疊( 2 ~ 3cm) ,使兩滾刷形成一個(gè)整體, 中間不留間隙，兩滾刷刷高速旋轉(zhuǎn), 在護(hù)欄表面刮擦, 同時(shí), 沿護(hù)欄豎向表面噴水, 從而實(shí)現(xiàn)清洗。兩滾根據(jù)采集所得數(shù)據(jù), 護(hù)欄柵格之間的最大距離是170 mm, 最小距離是120 mm, 護(hù)欄所用鋼管直徑22 mm， 為了使?jié)L刷與護(hù)欄表面有效發(fā)生摩擦，利用相切的原理設(shè)計(jì)滾刷直徑( 包括毛長) , 通過分析驗(yàn)證, 滾刷直徑為260 mm 時(shí), 清洗效果好, 不留清洗死角. 當(dāng)兩滾刷轉(zhuǎn)相反時(shí), 可使臟物或臟水沿著箭頭方向甩出去, 兩滾刷的刷毛在重疊處移動(dòng)方向相同, 可加快刷子的轉(zhuǎn)速, 滾刷兩邊各布置一個(gè)噴水嘴, 這樣可將飛濺的水珠帶到護(hù)欄板面上, 節(jié)約用水, 達(dá)到良好的清洗效果。
圖3-6 毛刷的安裝方式
3.3.2 清洗裝置的基本設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)毛刷的轉(zhuǎn)速選定電機(jī)的大小和功率，由于毛刷是通過軸，聯(lián)軸器和電機(jī)連在一起的。所以選定好毛刷的轉(zhuǎn)速即可以確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)周圍環(huán)境和灰塵的特點(diǎn)，為保證能夠把護(hù)欄清洗干凈，再根據(jù)裝置的大小，選定電機(jī)的轉(zhuǎn)速為500/min ，即毛刷的轉(zhuǎn)速就是500r/min.所選定的電機(jī)。
電機(jī)型號(hào)為：110SZ10H5，電機(jī)參數(shù)表如下：
電機(jī)主要外形及基本安裝尺寸：
中心高度
外形尺寸
底腳安裝尺寸
地腳螺栓孔直徑
軸伸尺寸
安裝部件尺寸
36
197.5x72x72
83x83
10
22.5x12
16x9.5
電機(jī)的基本參數(shù)
型號(hào)
110SZ10H5
轉(zhuǎn)速
500r/min
功率
36W
轉(zhuǎn)矩
686mN.m
最大電流
4.8A
蓄電池的基本參數(shù)
型號(hào)
12V-9
電壓
12V
凈重
2.13KG
電容
9AH
規(guī)格
150mmX95mmX60mm
3.3.3 水泵的選擇和計(jì)算
（1）水泵的工作原理
電機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)，通過機(jī)械裝置使水泵內(nèi)部的隔膜做往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，從而壓縮、拉伸泵腔(固定容積)內(nèi)的空氣，在單向閥作用下，在排水口處形成正壓(實(shí)際輸出壓力大小跟泵排水口受到的助力和泵的特性有關(guān))；在抽水口處形成真空，從而與外界大氣壓間產(chǎn)生壓力差。在壓力差的作用下，將水壓入進(jìn)水口，再從排水口排出。在電機(jī)傳遞的動(dòng)能作用下，水持續(xù)不斷的吸入、排出，形成較穩(wěn)定的流量。
（2）水泵的選擇
由于此裝置受到水，電機(jī)，毛刷等裝置的限制，還有必須控制水的流量，以免造成水的浪費(fèi)。因此，所選的水泵不能過大，水的流量也必須符合要求，不能造成水的浪費(fèi)，同時(shí)能保證水能從箱體里順利抽出，所以，選定的水泵揚(yáng)程必須大于箱體的高度。
根據(jù)工作需求，要使得裝一次水能夠有效工作至少一小時(shí)，水箱容積大小為250L,所以選擇的水泵流量最多為每小時(shí)250L/H，查得型號(hào)為CD1245型號(hào)的泵能滿足需求，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，故選擇泵的型號(hào)為CD 1245。
圖3-7 水泵
基本參數(shù)如下：
型號(hào)
CD 1245
功率
13.5W
揚(yáng)程
最高4.5M
流量
200L/H
尺寸及重量
83x68x48 250g
進(jìn)水口徑
3.8mm
出水口徑
3.8mm
驅(qū)動(dòng)方式
無刷 磁力隔離 直流供電
壽命
大于30000小時(shí)
供電
蓄電池 12V
（3）為水泵提供動(dòng)力源的蓄電池基本參數(shù)
型號(hào)
12V-9
電壓
12V
凈重
2.13KG
電容
9AH
規(guī)格
150mmX95mmX60mm
（4）毛刷工作時(shí)間計(jì)算：
根據(jù)：P=UI
通過電機(jī)的電流的大小取最大電流為4.8A
充滿一次電能持續(xù)工作時(shí)間 T=Q/4.8 =9/4.8=1.875h
所以充一次電能持續(xù)工作時(shí)間為1.875小時(shí)
（5）水泵的工作時(shí)間計(jì)算：
通過水泵的電流：I=2A
充滿一次電能持續(xù)工作時(shí)間T=Q/I-9/2=4.5h
所以充一次電能持續(xù)工作時(shí)間為4.5小時(shí)
3.4毛刷的設(shè)計(jì)
根據(jù)毛刷的工作要求，毛刷選用國產(chǎn)的尼龍66做成的尼龍絲均布在旋轉(zhuǎn)軸上，分布間隙為0.2，其彈性模量
（1）尼龍絲個(gè)數(shù)N的確定可采用先把整個(gè)軸按高度分層，再求每個(gè)層的尼龍絲個(gè)數(shù)。
具體計(jì)算如下：
初定旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)徑，長度,尼龍絲的直徑為4mm,以間隙0.2分布在其上：
a.軸的一圈上尼龍絲的個(gè)數(shù)n
b.旋轉(zhuǎn)軸上分布的尼龍絲層數(shù)f
則：尼龍絲的總個(gè)數(shù)N為：
（2）旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)工作時(shí)，清洗護(hù)欄的尼龍絲發(fā)生變形，其發(fā)生變形的尼龍絲在旋轉(zhuǎn)軸清洗一周時(shí)，從OA到OC，其變形如圖3-8示：其中最大變形時(shí)，護(hù)欄離旋轉(zhuǎn)軸的中心距離為17mm。
圖3-8
即OA=OC=20mm,OB=17mm
那么在這一瞬間發(fā)生變形的尼龍絲個(gè)數(shù)為：
（3）從任一根軸上抽取一根尼龍絲作為研究對(duì)象如圖3-9示：
圖3-9
可假設(shè)尼龍絲是一個(gè)懸臂梁，在自由端受集中力F作用，可用如圖示的撓度公式求解尼龍絲所受的力F。
而此時(shí)：
尼龍絲的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I為：
即
（4）假設(shè)尼龍絲在與護(hù)欄相接觸的過程中，都發(fā)生最大變形，則在一根旋轉(zhuǎn)軸上，參與變形的尼龍絲個(gè)數(shù)與F之積為刷洗裝置要工作，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所提供的徑向力。則總的徑向力為：
此時(shí)旋轉(zhuǎn)軸的力矩M為：
（其中r為護(hù)欄離中心的距離）
第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求
此系統(tǒng)主要完成對(duì)街道護(hù)欄的清洗工作。所須完成動(dòng)作包括橫向水平運(yùn)動(dòng)、垂直上下運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)與護(hù)欄的平行度不能保持絕對(duì)一致，故柱刷與護(hù)欄之間存在碰撞與分離現(xiàn)象，設(shè)計(jì)中必須消除這兩種情況的發(fā)生，為此設(shè)計(jì)液壓自動(dòng)規(guī)避裝置。前后兩液壓油缸在壓力作用下可自動(dòng)發(fā)生規(guī)避。以達(dá)到清洗的潔度與保護(hù)裝置。
液壓系統(tǒng)的工作壓力在一定范圍內(nèi)均為可調(diào)，以滿足對(duì)不同護(hù)欄的清洗工作。由于主要完成清洗工作，故系統(tǒng)精度要求一般。對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性，因工作環(huán)境差，外界干擾大，故系統(tǒng)的穩(wěn)定性有一定要求。
4.2工況分析
系統(tǒng)工作時(shí)主要工作工況為橫向伸縮、垂直升降、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其各部分工作所需最大負(fù)載如表4-1所示：
表4-1工況分析
工況
負(fù)載組成
負(fù)載值
負(fù)載/
水平移動(dòng)
F=f+f’
1000+100=1100N
1200N
垂直升降
F=G
2000+500+350=2850N
3170N
旋轉(zhuǎn)
M=f.R
0.21000=200N.m
220N.m
注：1、液壓缸的機(jī)械效率?。?.9
2、不考慮滑臺(tái)在導(dǎo)桿上的顛覆力作用，不計(jì)導(dǎo)套與導(dǎo)桿之間的摩擦。
4.3液壓缸主要參數(shù)的確定
由[1]《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》第二版（華中科技大學(xué)出版社）P270表9-2先選取執(zhí)行元件工作壓力．則P1=4MPa．
水平移動(dòng)缸由于要使其在一定的壓力下可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，所以缸應(yīng)采用兩桿結(jié)構(gòu)，因?yàn)閷?duì)稱結(jié)構(gòu)可以在兩端壓力不對(duì)稱時(shí)調(diào)節(jié)更為快捷與方便。
伸縮克服最大力設(shè)定為F＝1000N，在水平作用時(shí)，系統(tǒng)須保持一定的轉(zhuǎn)軸對(duì)護(hù)欄的壓力，也要使儲(chǔ)能器有一定的壓力以便在儲(chǔ)能器中有一定的液壓油使得當(dāng)在壓力達(dá)到一定程度時(shí)系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行一定的緩沖，從而保護(hù)轉(zhuǎn)軸不受到撞擊而受到損壞．又要使其能在一定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，所以選用一調(diào)壓閥作為背壓閥。調(diào)壓閥最大背壓為：。在工作進(jìn)油時(shí)，因液壓缸工作為可調(diào)，故在進(jìn)油前也必須使用一調(diào)壓閥對(duì)伸縮桿對(duì)護(hù)欄工作壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。其調(diào)節(jié)壓力為：
垂直升降缸，對(duì)其進(jìn)油設(shè)定一單向閥，防止在回油時(shí)由于系統(tǒng)自重而使得液壓油回流．系統(tǒng)最大壓力為：．采用單桿缸．系統(tǒng)提供壓力為：
所以，液壓缸選取為：
水平伸縮缸：
采用長江液壓件廠的型號(hào)為：HSGL-63/De
公稱壓力：10MPa 液壓缸外徑：D1=102mm
缸徑： D=80mm 桿徑：d=45
行程： L=800mm 速比：1.46
垂直液壓缸：
采用首鋼液壓機(jī)械廠的型號(hào)為：SDG-80/50A-e
缸徑：D＝90mm 桿徑：d＝４５mm
推力：8200N 拉力：8950N
行程：L=800mm 速比：1.46
對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)，采用天津液壓件廠的觸式通軸馬達(dá)；其尺寸如圖4-1所示：
圖4-1 馬達(dá)
排量：25/(Ml/r) 壓力：6.3/MPa
轉(zhuǎn)速范圍：Rmin=30(r/min) R額定＝1500(r/min) Rmax=2000(r/min)
5MPa時(shí)轉(zhuǎn)矩：24.50(N.m)
容積效率：
總效率：
質(zhì)量：15.78kg
4.4液壓系統(tǒng)圖的擬訂
4.4.1液壓回路的選擇
（1）選擇調(diào)速回路。
由系統(tǒng)要求可知，柱刷在清洗過程中對(duì)于不同的工作對(duì)象需要有不同的轉(zhuǎn)速，所以馬達(dá)的轉(zhuǎn)速必須為可調(diào)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)效率小，轉(zhuǎn)速低，工作負(fù)載的變化在橫向系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)下工作負(fù)載小，故可采用進(jìn)口節(jié)油。
（2）水平伸縮機(jī)構(gòu)。
由于用兩個(gè)柱刷，排列在同一橫桿上，當(dāng)出現(xiàn)護(hù)欄轉(zhuǎn)角或者當(dāng)汽車出現(xiàn)移動(dòng)路線與護(hù)欄之間有一定的角度時(shí)，則前后兩伸縮桿之間的壓力將發(fā)生差異，故前后兩伸縮桿分別采用獨(dú)立的壓力提供系統(tǒng)，使其兩者發(fā)生差異時(shí)不會(huì)發(fā)生互相干涉。并且當(dāng)不同的情況下兩者可以獨(dú)立調(diào)節(jié)以滿足更多的工作場合。在橫向伸縮過程中，由于需要移動(dòng)的速度非常小，故系統(tǒng)的流量低，壓力低。采用進(jìn)口節(jié)油，用雙聯(lián)葉片泵的小流量與小壓力泵提供壓力油。在伸縮缸自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，為防止在在回油時(shí)造成吸入空氣的現(xiàn)象，在出口設(shè)置一儲(chǔ)能器，采用調(diào)壓閥背壓，同時(shí)可以進(jìn)一步保證伸縮缸的工作的穩(wěn)定性。在進(jìn)口處設(shè)置一可調(diào)先導(dǎo)溢流閥，也可以調(diào)整柱刷對(duì)護(hù)欄之間的壓力。當(dāng)出現(xiàn)異常情況下時(shí)可作為備用系統(tǒng)。
（3）垂直升降機(jī)構(gòu)。
垂直升降機(jī)構(gòu)由于所需壓力大，但在工作時(shí)不發(fā)生移動(dòng)，并不需要提供液壓油設(shè)計(jì)為與柱刷馬達(dá)由同一泵提供液壓油。采用單向閥可以防止以外情況下升降臺(tái)由于自重而發(fā)生壓力油的回流而損壞泵且發(fā)生碰撞的情況發(fā)生。所需提供壓力大，采用出口節(jié)流的調(diào)速方式。
4.4.2擬訂液壓系統(tǒng)圖
綜合上述分析和所擬訂的方案，將各種回路合理地組合成為該系統(tǒng)的工作原理圖如圖4-2所示：（詳圖見附圖）
圖4-2 液壓系統(tǒng)原理圖
4.4.3液壓元件的選擇
（1）液壓泵
液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為4MPa，進(jìn)油壓力損失取為1MPa（調(diào)節(jié)范圍），背壓損失取為0.5MPa，則壓力?。?
橫向伸縮缸由于工作壓力小，且移動(dòng)速度慢，v=1cm/s
所以流量為
馬達(dá)的流量為：
根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品目錄，最后確定選取YB-4/25型雙聯(lián)葉片泵.
（2）閥類元件及輔助元件
根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個(gè)閥類元件的實(shí)際流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格，表4-2表示了所選出的一種方案。
表4-2各元件選取
序號(hào)
元件名稱
估計(jì)通過流量/L.min-1
型號(hào)
規(guī)格
調(diào)節(jié)壓力/MPa
1
液壓油箱
100L
2
濾油器
42
XU-J6380
3
雙聯(lián)葉片泵
YB-4/25
6.3MPa25和4L/MPa
4
二位二通電磁閥
30
GB2514-AA-02-4-A
5
單向閥
10
A-Ha10-L
6
升降油缸
10
SDG-80/50A-e
L=800
7
調(diào)壓閥
OF3-E6XB
1
8
溢流閥
1
YF3-10L
9
轉(zhuǎn)軸油馬達(dá)
15
ZM-40
10
水泵
YB-A6B
11
橫向升縮缸
HSGL-63/DE
12
三位四通電磁閥
VE1D-RK/DC36/V/B/CM
13
油馬達(dá)
20
PV2R1-6
14
蓄能器
HXQ-B4.0D
4L 耐壓25.5MPa
15
先導(dǎo)溢流閥
FBG-03-124-11
1
4.5液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算
4.5.1回路壓力損失驗(yàn)算
由于系統(tǒng)的具體管路布置尚未確定，整個(gè)回路的壓力損失無法估算，僅只閥類元件對(duì)壓力損失所造成的影響可以看得出來，供調(diào)定系統(tǒng)中某些壓力值時(shí)參考，這里估算從略。
4.5.2系統(tǒng)動(dòng)作過程分析
清洗機(jī)的動(dòng)作過程見附圖。系統(tǒng)工作流程如圖4-3所示：
圖4-3 工作流程
在調(diào)節(jié)中，各部分調(diào)節(jié)旋扭、開關(guān)均在駕駛室內(nèi)，工作人員可以隨時(shí)對(duì)于壓力，馬達(dá)轉(zhuǎn)速，清潔劑提供垂直高度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，各部分可分別調(diào)節(jié)，也可以同時(shí)調(diào)節(jié)。以滿足不同工作環(huán)境對(duì)于系統(tǒng)的需要。車的倒后鏡對(duì)準(zhǔn)兩柱刷，在橫桿上裝有照明燈，當(dāng)光線不良時(shí)打開照明系統(tǒng)以便觀察，便于隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié).在正常情況下，車輛邊行走邊擦洗護(hù)欄，遇有特別臟的地方，放慢車速甚至可停下來，直到清洗干凈為止。在清洗過程中，要邊噴水、邊清洗，噴水嘴噴水主要起三方面作用：
（1）降溫作用。刷子高速轉(zhuǎn)動(dòng)，擦洗護(hù)欄，使刷毛與刷毛之間、刷毛與護(hù)欄之間摩擦起熱，如不進(jìn)行噴水降溫，將使刷毛變形，損壞材料，影響清洗效果。
（2）去塵作用。刷毛是用樹脂做成的，光滑柔軟，用水噴洗刷子，刷毛上的塵土?xí)詣?dòng)離去；刷子擦洗完護(hù)欄，護(hù)欄上仍留有擦起來但未離去的灰塵，用水噴洗護(hù)欄，灰塵就會(huì)隨水流走。
（3）壓塵作用。噴水清洗，塵土不會(huì)飛揚(yáng)，作業(yè)環(huán)境得到改善，清洗效果得到保證。
總 結(jié)
近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，通過這些天的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，自己的專業(yè)知識(shí)和獨(dú)立思考問題的能力有了很大的提高，對(duì)我走向社會(huì)從事專業(yè)工作有著深遠(yuǎn)的影響?，F(xiàn)在就談?wù)剬?duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中的認(rèn)識(shí)和體會(huì)。
首先，我學(xué)會(huì)了查閱資料和獨(dú)立思考。我的課題是街道護(hù)欄清洗機(jī)設(shè)計(jì)。當(dāng)開始拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目時(shí)，心里面是一片迷茫，不知從何入手，幸好在老師的指導(dǎo)下及時(shí)理清了頭緒，避免了走很多的彎路。認(rèn)真翻閱相關(guān)資料，由于圖書館相關(guān)資料非常少，并且在Internet上也很少有相關(guān)資料的發(fā)布，所以同時(shí)也學(xué)會(huì)了怎樣檢索文件，這也是此次設(shè)計(jì)的一個(gè)收獲之一．
在設(shè)計(jì)過程中，我有進(jìn)入公司參加工作，在工作過程中，我通過對(duì)相關(guān)知識(shí)的接觸與思考，學(xué)會(huì)了日式設(shè)計(jì)風(fēng)格：通用性，獨(dú)立性的設(shè)計(jì)手法．在設(shè)計(jì)中多處用到很多的通用元件，使得系統(tǒng)在制造過程中的制作過程更加的方便，同時(shí)獨(dú)立設(shè)計(jì)手法可以讓系統(tǒng)更加的便于維護(hù)與使用．方便了在使用過程中對(duì)于問題出現(xiàn)的處理．
進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)。由于圖冊(cè)上已有一定的結(jié)構(gòu)，我要做的結(jié)構(gòu)方面就只是把尺寸確定下來，然后把自己的一些思想設(shè)計(jì)進(jìn)去，做適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。使結(jié)構(gòu)更合乎門口要求。每一個(gè)設(shè)計(jì)都是一個(gè)創(chuàng)新、完善的過程。在設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用所掌握的知識(shí)，發(fā)揮自己的想象力，完美原有的結(jié)構(gòu)。這個(gè)過程也是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程。
其次，認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的重要性。這次設(shè)計(jì)我做了很多重復(fù)工作、無用功，但是這些重復(fù)工作和無用功積累了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)不能只在腦子里想其結(jié)構(gòu)、原理，必須進(jìn)行實(shí)際操作。另外，也應(yīng)從多個(gè)角度來思考問題的所在，嘗試其它的方法，以求找到最佳方法，因?yàn)榧词瓜氲暮芡昝溃綄?shí)際的設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)遇到很多想不到的實(shí)際問題。
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致 謝
本設(shè)計(jì)能夠順利的完成得到了院系領(lǐng)導(dǎo)老師的大力支持和幫助，在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和殷切關(guān)懷下完成的。導(dǎo)師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)、海納百川的胸懷使我終生受益，值此論文完成之際，謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x!
在論文的完成過程中，許多老師、同學(xué)和朋友都給與了無私的關(guān)懷和幫助。設(shè)計(jì)過程中，老師一并幫我分析遇到的種種困難。一直支持，鼓勵(lì)我要有解決問題的信心，不僅在理論上更深了解相關(guān)知識(shí)，并使之在實(shí)際應(yīng)用的知識(shí)有了更進(jìn)一步的認(rèn)知。使設(shè)計(jì)得以順利的完成。同時(shí)，和同學(xué)們之間的相互探討也使我獲益匪淺。在此，對(duì)他們表示由衷的感謝！
最后，要感謝母校所有老師，四年來他們給了我無盡的關(guān)懷，他們精心的栽培為我以后的學(xué)習(xí)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。