道路清扫车(胡东成).docx

洛阳理工学院机电创新设计

道路清扫车

摘要

道路清扫车是集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型高效清扫设备。这种全新的车型可一次完成地面清扫、马路道牙边清扫、马路道牙清洗及清扫后对地面的洒水等工作，适用于各种气候和不同干燥路面的清扫作业。
本文介绍了道路清扫车在国内外的发展现状以及应用情况。侧重研究了道路清扫车的驱动及传动机构。综合考虑了设计要求以及所给材料的前提下设计了道路清扫车样机。制作过程主要运用的原理有齿轮减速加大扭力，齿轮横纵方向的动力转换，皮带轮传递动力的传动比分配等。通过实验较为形象的模拟出道路清扫车的工作状态。
关键词：三级传动，扭矩，皮带传动

目　录

前　言 3

第1章 道路清扫车的科技前沿 4
1.1产品使用状况 4
1.2研究的目的和意义 4

第2章 总体结构设计 5
2.1 传动方案设计 5
2.2 整体布局 5
2.3各部分布局 4
2.3.1电源部分布局 7
2.3.2底盘部分布局（本人负责设计） 7
2.3.3车体驱动部分布局（队友负责设计） 8
2.3.4水平清扫轮部分布局（本人负责设计） 10
2.3.5车壳部分布局（队友负责设计） 11
2.3.6其他附件设计 11

2.3.7材料选取 11

第3章 设计的优点与不足 12
3.1 优点 12
3.2 不足 12
结　论 13
谢 辞 14
参考文献 15

前　言

在当今社会，科技引领时代，科技已经运用到各行各业中。道路清扫车作为环卫设备之一。可广泛立用于干线公路，市政以及机场道面、城市住宅区、公园等道路清扫。路面扫路车不但可以清扫垃圾，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，维持了路面的良好工作状况，有减少和预防了交通事故的发生以及进一步延长了路面的使用寿命。目前在国内利用路面扫路车进行路面养护已经成为一种潮流。
本文的目的是介绍道路清扫车在国内外的发展现状以及应用情况。侧重研究了道路清扫车的驱动及传动机构。指导大家在条件满足的情况下自己制作一个道路清扫车模型，使学科知识真正的走进生活，知识与实践相结合做到学为所用。本文的研究范围包括减速设备的选取，传动比的选取，齿轮减速加大扭力，皮带传动。最后达到道路清扫车不但可以实现正常的后驱行驶，在垂直方向的清扫装置也可以随之转动的效果。

第1章 道路清扫车的科技前沿

1.1 产品使用状况
我国扫路车行业历经数十年的发展，产品从单一的纯扫式发展到目前的多种型式，产品性能和产品质量迅速提高，特别是在改革开放以后，通过进口关键外购件使扫路车产品性能和可靠性大大提高。但目前我国扫路车的水平与国外发达国家相比，还存在一定的差距，特别是在产品的可靠性方面。为尽快提高我国扫路车的水平，缩小与先进国家扫路车水平的差距，满足我国环卫部门对路面清扫作业的要求，扫路车生产企业应选择一个合适的扫路车研究方向。随着社会的发展、进步，不再满足于单纯意义上的吸尘车，将从多功能、环保、经济等方面提出更多的要求，市场呼唤能满足各种需求的吸尘车。
扫地车行业兴起较快，因内扫地车自主研发的厂家：洁博士扫地车，爱瑞特等国内比较知名的，洁博士是中德合资技术，总部在南京，爱瑞特在芜湖。我国的清扫车尽管在清扫效率、清扫能力、除尘效果等清扫作业性能方面与发达国家的水平相当，但在清扫车的噪声、排放性、舒适性，自动调整等方面仍存在较大差距，特别是全液压清扫车，仅相当于发达国家20世纪80年代末到90年代初产品的水平。

1.2 研究的目的和意义
道路清扫车作为环卫设备之一。可广泛立用于干线公路，市政以及机场道面、城市住宅区、公园等道路清扫。路面扫路车不但可以清扫垃圾，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，维持了路面的良好工作状况，有减少和预防了交通事故的发生以及进一步延长了路面的使用寿命。扫路车极大地解放了环卫工人的工作强度，提高了工作效率，减少了扬尘等二次污染。

第2章 总体结构设计

2.1 传动方案设计
方案一： 齿轮→齿轮→齿轮 方案二： 齿轮→皮带→齿轮
方案一：传递动力比较高，可以较容易的完成传动比要求，但对齿轮的啮合要求较高，不以用在长距离和复杂空间中。
方案二：齿轮配合皮带使用，既保证了传递动力的效率和传动比的准确性，并且可以实现长距离的动力传动。
2.2总体布局

图2-1
道路清扫车的外形如图2-1所示，其外形设计主要参考了现有道路清扫车的外形。利用所给车轮之间的轮距11cm，我们对比设计出最稳定，通过率最好的车体比例车长17cm，宽13cm，车轮距11cm。在车长外边最中间的地方，我们

设计了一对水平的转盘（即扫地的扫把），中间部是最稳定的部位，将转盘设置在此处最有利于扫把对地面的清除。外壳与真实的清扫车基本相似，为了更好地刻画细节，我们还特意设计了车窗后视镜和车位的洒水装置，并且使用锉刀将车体的棱角磨平，设置了开关。

图2-2
动力方面，由马达分出两组动力，一组由高速级齿轮带动低速级齿轮推动前置驱动；另一组由皮带将动力传递至中部（两轴距5.5cm）并分向两边，最后由齿轮换向形成水平的旋转动力。电池安装在车体的最尾部，起到保持车体平衡的作用。
以上就是我们所设计制作的道路清扫车模型的整体结构。

2.3 各部分布局

2.3.1电源部分布局
1.5V的5号干电池2节作为电源，为整个电动筛分机提供动力。

2.3.2底盘部分布局（本人负责设计）

图3-1
如图3-1综合考虑到车长17cm，宽13cm，车轮距11cm，前轮轴与中轴距5.5cm，车轮的直径3cm，以及清扫轮盘齿轮换向可能用到的空间，我们设计出如图3-2 所示的底盘。

图3-2
该设计结构对称可以保证车体足够的强度，美观，且易于加工。
2.3.3车体驱动部分布局（队友负责设计）
选取马达的型号:130马达，具体结构如图2-4
规格尺寸：20*15*25mm
轴长：9mm 轴径2mm 电压：1.5-6v 重量：14.24g
         图3-3马达结构图

根据车辆的总体设计我们发现由于车体自重过重，我们必须采取高速级小齿轮带动低速级大齿轮的方法来增加扭力，来提供充足的动力带动小车行进，故马达主动轮我们选择直径为1cm 的小齿轮，从动轮在前轮之间的轴上，直径为3cm，驱动小车前进。设计结构如图3-4 所示。

图3-4
2.3.4 水平清扫轮部分布局（本人负责设计）
马达到中间轴的传动我们选择皮带传动，首先因为马达到中间轴的距离比较远，如果采用齿轮传动需要多组齿轮，啮合上容易产生误差，其次中间轴紧靠水平清扫轮，后者与地面摩擦会产生很大震动，如果用齿轮会直接破坏齿轮的啮合面。综上所述，动力经皮带有马达端的小皮带轮传递到中轴的大皮带轮，如图3-5所示。

图3-5
将动力分到两边后，再由两组垂直得换向齿轮，将驱动力改变为水平于地面旋转动力，形成了道路清扫车的清扫轮，如图3-6 所示。

图3-6

在实际的应用过程中道路清扫车的水平清扫轮都是由液压马达或者是电动马达来驱动的，可以更加自如的控制轮盘的转速和角度。由于条件所限，我们没有合适比例的马达，故采用同一的驱动力，这一点与实际情况并不相符。如果想实现清扫轮与前置驱动同一动力则需要复杂的变速和转向设备，成本过大，且性能不稳定。期待尝试这一发展方向。

2.3.4 车壳部分布局（队友负责设计）
马达存在车体前部，故车头的设计要充分考虑到马达齿轮和马达与开关之间连线的距离，拟定车头的高度为6cm,长度为7cm，宽度和车体宽度相同13cm，前挡风玻璃的垂直倾斜角为30°。
车体后部的最高部位是电池2cm，在保证车壳顶部与电池底部不接触的情况下，后车壳越轻越好，故拟定高度为3cm，长度10cm，宽度13cm。
为保证车壳的精心外观，要求用锉刀将裁好的每一块面板的棱角磨平，再用砂纸打平毛角。
设计好的外壳如图2-1
2.3.5 其他附件设计
后视镜：高度1.5cm 宽度1cm
洒水后梁：长度13cm 宽度2cm
开关槽：长度0.8cm 宽度0.5cm

2.3.5 材料选取
材料均为导师给定的各种型号的塑料齿轮，车轮，钢制轴，压缩面板。
连接剂为520胶水。

第3章 优点与不足

3·1 优点：
从外观上讲，我们的设计美观，比例合理，符合现实中道路清扫车的基本特点，且做工精细，拐角处都做了倒角，手感比较好。再从内部结构来讲整车的驱动系统紧凑可靠，并设置了方便的开关，便于人操作。总体上体现了制作人的设计思路和用心制作。

3·2缺点：
从设计思路来讲，缺乏创新，制作了一个现实生活中已有机械，工作方式基本与之相同，没有眼前一亮的感觉。其次制作的道路清扫车的总体驱动系统与真实差距较大，且各个部件之间的配合不够精细，有很大的噪音，产生了很大的机械损伤。

结　论

经过我们一周的努力，机电制作设计顺利完成，基本实现了预期设想的功能。此次制作设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实践相结合的机会。通过这周的实践，不仅提升了我综合运用所学专业基础知识和解决实际问题的能力，而且也提高了我查阅文献资料、独立设计及动手能力。
当然，制作过程中，也遇到了不少困难，切身体会到，设计过程要总体考虑，总体设计，要有一丝不苟的精神。在基本功能满足的情况下，进一步改进相应的机构、零件尺寸等，使清扫车功能更优越。设计过程中感觉最困难的就是在零件尺寸的选择上，长了、短了、大了、小了，都可能严重影响道路清扫车的工作效率。所以我需要不断的查阅相关文献，不停地尝试，以达到设想的结构、性能要求，在不断阅读的同时我学到了很多与专业相关的知识。
通过本次制作设计，使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，毅力也得到了一定程度的提升，我受益匪浅！

谢 辞

本次设计的成功离不开学校的大力支持和各位老师的耐心指导，以及同学之间的互相帮助。在此特别感谢本次机电科技制作的指导老师郭玉波老师和孙娟老师。在两位老师严谨的治学态度和耐心指导下，在班级同学的讨论和相互学习中，再加上自己的努力，经过多次的实践、创新和改进，最终完成了模型的设计与制作。

参考文献

[1] 鲍莉. 机械设计基础. 郑州：河南科学技术出版社，2013.
[2] 谢黎明. 机械工程与技术创新M. 北京：北京工业出版社，2005.
[3] 濮良贵，纪名刚. 机械设计. 7版. 北京：高等教育出版社，2001.
[4] 吴宗泽. 机械设计. 北京： 中央广播电视大学出版社， 1998.
[5] 邱宣怀. 机械设计. 4版. 北京：高等教育出版社， 1997.
[6] 周开勤. 机械零件手册. 4版. 北京：高等教育出版社， 1994.
[7] 濮良贵. 机械设计. 5版. 北京：高等教育出版社， 1989.
[8] 余俊等. 机械设计. 2版. 北京：高等教育出版社， 1986
- 15 -