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SY-025-BY-2
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
學生姓名
王劉保
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
車輛工程B05-17班
指導教師姓名
蘇清源
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
■否
題目名稱
城市道路清掃車的設(shè)計
一、設(shè)計目的、意義
目的: 綜合性地運用幾年內(nèi)所學知識去分析、解決一個問題，在作畢業(yè)設(shè)計的過程中，在所學知識得到疏理和運用，提高自己動手能力和培養(yǎng)自己的解決問題的能力。
意義：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，城市的規(guī)模也越來越大。近年來城市的清掃任務(wù)量也越來越大。同時伴隨著我國高速公路建設(shè)通行里程的迅猛增長，高速公路及公路的清掃除塵任務(wù)也越來越繁重，因此為提高清掃速度，減輕環(huán)衛(wèi)工人及道路養(yǎng)護工人的任務(wù)量和勞動量，道路清掃車的需求量日益增加。
二、設(shè)計內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
本設(shè)計將參考現(xiàn)有道路清掃車的基本形狀，并根據(jù)設(shè)計要求查找相關(guān)資料進行的設(shè)計。其中主要的設(shè)計內(nèi)容有，二類底盤的計算與選擇，清掃刷及其動力系統(tǒng)的選擇與設(shè)計，吸塵系統(tǒng)的選擇和設(shè)計。在設(shè)計完整車后，對軸荷進行合理的分配，使之符合使用要求。最后進行整車的性能分析計算。在對各種結(jié)構(gòu)件進行了分析計算后，繪制道路清掃的整體圖及主要部件的零件圖。
本設(shè)計主要研究方法：
（1）對二類底盤的計算與選擇；
（2）對清掃刷及其動力系統(tǒng)的選擇與設(shè)計；
（3）對吸塵系統(tǒng)的選擇和設(shè)計
（4）使用AutoCAD進行整車圖和零部件圖的繪制；
三、設(shè)計完成后應(yīng)提交的成果
1、整體裝配圖； 折合A0 三張
2、零件圖； A1 一張 A3 一張
3、說明書； 1.5～2.0萬字
四、設(shè)計進度安排
1、調(diào)研、資料收集，完成開題報告 第1、2周
2、方案設(shè)計與分析 第3周
3、二類底盤選型（調(diào)研與分析）第4周
4、清掃刷及其動力系統(tǒng)的設(shè)計計算選型 第5周
5、吸塵系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計計算選型 第6周
6、總布置；第7、8周
7、輔助系統(tǒng)設(shè)計 第9周
8、完成設(shè)計圖紙 第10、11周
9、整車性能計算分析；整車設(shè)計修正；第12周
10、完成設(shè)計說明書的撰寫 第13、14周
11、設(shè)計審核 第15周
12、設(shè)計修改 第16周
13、畢業(yè)答辯 第17周
五、主要參考資料
1、《專用汽車設(shè)計》 徐達 機械工業(yè)出版社
2、《汽車設(shè)計手冊》
3、《專用汽車構(gòu)造》 劉哲義,何明輝主編. 武漢工業(yè)出版社
4、《機械設(shè)計手冊》
5、《汽車構(gòu)造》
6、相關(guān)期刊、雜志
六、備注
指導教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
SY-025-BY-1
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
學生姓名
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
車輛工程B05-17
指導教師姓名
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
城市道路清掃車的設(shè)計
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1． 研究現(xiàn)狀：
我國清掃車行業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，產(chǎn)品從單一的純掃式發(fā)展到目前的多種型式，產(chǎn)品性能和產(chǎn)品質(zhì)量迅速提高，特別是在改革開放以后，通過進口關(guān)鍵外購件使掃路車產(chǎn)品性能和可靠性大大提高。但目前我國掃路車的水平與國外發(fā)達國家相比，還存在一定的差距，特別是在產(chǎn)品的可靠性方面。為盡快提高我國掃路車的水平，縮小與先進國家掃路車水平的差距，滿足我國環(huán)衛(wèi)部門對路面清掃作業(yè)的要求。
隨著社會的發(fā)展、進步，不再滿足于單純意義上的吸塵車，將從多功能、環(huán)保、經(jīng)濟等方面提出更多的要求，市場呼喚能滿足各種需求的吸塵車?；谑袌龊铜h(huán)境的需要，清掃頻率的增加，給清掃作業(yè)機械提出了跟高的要求，除適用于各種氣候和不同干燥路面的清掃作業(yè)外，更要求適用于公園、廣場、車站、碼頭、機場、水泥廠、電廠、住宅小區(qū)、養(yǎng)殖場等場所的清潔除塵。
2．目的和意義：
綜合所掌握的知識，以城市道路清掃車為載體，從該課題的調(diào)研到完成此課題的設(shè)計過程中，對所學知識的疏理和運用，提高自己動手能力和培養(yǎng)自己解決問題的能力。在此基礎(chǔ)上爭取能對該課題題提出一定的創(chuàng)新，培自己的創(chuàng)新思維。
作為專用汽車大家族中一個分支的道路清掃車，一般以行走方式、作業(yè)方式或除塵方式來進行分類，通常多以作業(yè)方式分類 ，分為手推式清掃車和手扶式清掃車、自行式清掃車、純掃式清掃車、吸掃式清掃車、純吸式清掃車（多功能全吸式掃路車）、干式清掃車（吸塵車）、濕式清掃車、全吸式清掃車?，F(xiàn)代社會是節(jié)約型社會、智能化時代；因此現(xiàn)代的道路清掃車主要是清掃系統(tǒng)的創(chuàng)新與智能化，同時要避免清掃的二次污染并且具有節(jié)約能耗的特點。
二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、技術(shù)路線（研究方法）
1.研究的基本內(nèi)容
該道路清掃車主要偏重于對清掃系統(tǒng)、清掃液壓控制系統(tǒng)、塵罐等設(shè)計，另外對輕型貨卡車二類底盤的選擇，取力器、液壓泵、液壓馬達的功率計算并選擇，各機構(gòu)使用材料的選擇，主要參數(shù)數(shù)據(jù)齊備。
從產(chǎn)生實踐意義的選型總結(jié)，然后對清掃系統(tǒng)、清掃液壓控制系統(tǒng)、塵罐在二類底盤的總體布置，通過正確的計算，完成各部件設(shè)計選型，達到工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的設(shè)計要求，并附之以總裝配圖，清楚表達設(shè)計。
2.這次設(shè)計主要解決的問題有以下幾個方面
（1）二類底盤的選型；
（2）清掃系統(tǒng)的功率計算，對液壓泵、液壓馬達的功率初步估算
（3）清掃系統(tǒng)的設(shè)計及其吸塵系統(tǒng)和吸塵氣路塵罐的設(shè)計和調(diào)試
（4）對不合理進行調(diào)整，精確計算液壓泵、液壓馬達的功率、和取力器的功率
（5）對選定案的結(jié)構(gòu)進行計算校核
（6）繪制總裝配圖。
三、進度安排
（1） 調(diào)研、資料收集，完成開題報告 第1、2周（3月3日～3月14日）
（2） 方案設(shè)計與分析計算 第3、4周（3月16日～4月13日）
（3） 清掃系統(tǒng)的選擇（調(diào)研與分析） 第7周（4月14日～4月21日）
（4） 總布置，并開始繪制草圖 第8周（4月22日～4月27日）
（5） 整體系統(tǒng)的調(diào)試修改 第9周（4月28日～5月4日）
（6） 完成設(shè)計圖紙 第10、11周（5月5日～5月18日）
（7） 整車性能計算分析；整車設(shè)計修正 第12周（5月19日～5月25日）
（8） 完成設(shè)計說明書的撰寫 第13、14周（5月26日～6月8日）
（9） 畢業(yè)設(shè)計審核、修改 第15、16周（6月9日～6月22日）
（10）畢業(yè)設(shè)計答辯準備及答辯 第17周 （6月23日～6月29日）
四、參考文獻
[1] 劉惟信主編.汽車設(shè)計[M].北京:清華大學出版社,2006,1
[2] 張展主編.機械通用設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.4
[3] 龔微寒主編.汽車現(xiàn)代設(shè)計制造[M].北京:人民交通出版社,1995
[4] 黃天澤，黃金陵.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997,10
[5] 王望予.汽車設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004,
[6] 風晉祥.專用汽車設(shè)計[M].北京:人民交通出版社，2007,1
[7] 徐達,陸錦容.專用汽車工作裝置原理與設(shè)計計算[M].北京:北京理工大學出版社,2002,9
[8] 陳瑞芳,蒯蘇蘇.機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計智能化方法的研究[J].機械設(shè)計與制造工程2001,30
[9] 劉敏杰,劉聚德.幾種舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與性能分析[J].專用汽車,1999,2:29-48.
[10] 蘇金泉.連桿復合式舉升機構(gòu)的設(shè)計[J].汽車技術(shù),1985,5:47-49.
[11] 辛珍陽.前推連桿放大舉升機構(gòu)的改進[J].專用汽車,2000,6:112-137.
[12] 劉志俠,張靜.自卸汽車車箱舉傾機構(gòu)液壓傳動系統(tǒng)故障分析與診斷[J].農(nóng)業(yè)機械化與電氣化,2005,3:10-11.
[13] 徐達主編.專用車設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京:北京工業(yè)出版社,2004,7
[14] 梁德本，葉玉駒.機械制圖手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002,2
[15] 李壯云主編.中國機械設(shè)計大典第一五卷機械控制系統(tǒng)設(shè)計江西科學科技出版社[M].2002.1
[16] 余志生主編.汽車理論[M].北京:機械工業(yè)出版社，1992. 7
[17] 第一汽車制造廠，解放CA141K2型載貨汽車構(gòu)造圖冊，吉林科技出版社，1990.2
[18]MartinW.Stockel,MartinT.Stockel.AutoFundamentals[R].U.S.A.GoodheartWilcoxCompany,2003：102-110.
[19]JurgenSclunidt.WorldConfeernceExhibitionOnPVsolarEnergyConversionNiennaAustria,1998:11
五、備注
六、指導教師意見：
簽字： 年 月 日
黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計
本科學生畢業(yè)設(shè)計
城市道路清掃車的設(shè)計
系部名稱： 汽車工程系
專業(yè)班級： 車輛工程 B05-17班
學生姓名：
指導教師：
職 稱： 副教授
黑 龍 江 工 程 學 院
二○○九年六月
摘 要
我國道路清掃車行業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，產(chǎn)品從單一的純掃式發(fā)展到目前的多種型式，產(chǎn)品性能和產(chǎn)品質(zhì)量迅速提高，特別是在改革開放以后，通過進口關(guān)鍵外購件使掃路車產(chǎn)品性能和可靠性大大提高。但目前我國掃路車的水平與國外發(fā)達國家相比，還存在一定的差距，特別是在產(chǎn)品的可靠性方面。
文中介紹了道路清掃車的改裝設(shè)計說明。敘述了在改裝道路清掃車過程中容易出現(xiàn)的問題。對清掃系統(tǒng)進行了詳細的設(shè)計，敘述了相關(guān)專用設(shè)備的工作原理，并進行了比較分析。對掃盤、吸嘴、集塵箱、風機等設(shè)備的選擇進行了仔細的對比分析。保證道路清掃作業(yè)的安全性。
關(guān)鍵詞：道路清掃車；掃刷；掃盤；吸嘴；集塵箱；專用車
ABSTRACT
Our country path sweeps clear the vehicle profession to have been through repeatedly the dozens of years the development, the product from sole sweeps the type to develop present many kinds of patterns purely, the product performance and the product quality rapid enhancement, specially after reform and open policy, causes the sweeping machine product performance and the reliability through the import key outsourcing enhances greatly.But the present our country sweeping machine level and the overseas developed country compare, but also has certain disparity, specially in product reliable aspect.
In the article introduced the path sweeps clear the vehicle the re-equipping design explanation.Narrated in re-equipped the path to sweep clear the question which in the vehicle process easy to appear.To swept clear the system good detailed design, narrated the correlation special purpose equipment principle of work, and has carried on the comparative analysis.To swept the plate, attracts mouth, collection dust box, air blower equipment and so on choice has carried on the careful contrast analysis.Guaranteed the path sweeps clear the work the security.
Key words: the path sweeps clear the vehicle；the scanning；sweeps the plate；attracts the mouth；the collection dust box； the private car
II
黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計
目 錄
摘要 I
Abstrct II
第1章 緒論 1
1.1道路清掃車改裝的意義和目的 1
1.1.1道路清掃車改裝的意義 1
1.1.2道路清掃車改裝的目的 1
1.2道路清掃汽車的發(fā)展與展望 1
1.2.1道路清掃汽車的發(fā)展歷史 1
1.2.2道路清掃汽車的現(xiàn)狀 1
1.2.3道路清掃車的發(fā)展與展望 2
1.3道路清掃車的比較 2
1.4本設(shè)計的主要內(nèi)容 3
第2章 道路清掃車的總體設(shè)計 4
2.1設(shè)計思想 4
2.2整車參數(shù)的確定 4
2.2.1尺寸參數(shù) 4
2.2.2質(zhì)量參數(shù) 5
2.3 發(fā)動機結(jié)構(gòu) 7
2.4 變速器 7
2.5改裝須知 7
2.5總體設(shè)計 8
2.5.1工作原理 8
2.5.2構(gòu)造及功能 8
2.6本章小結(jié) 10
第3章 主要零件選擇及其設(shè)計 11
3.1風機的選擇 11
3.1.1風機的工作原理 11
3.1.2風機的選擇 12
3.2副發(fā)動機的選擇 14
3.3副發(fā)動機與風機的傳動設(shè)計 14
3.4集塵箱的設(shè)計 16
3.5集塵箱卸載擺臂的設(shè)計 16
3.6掃盤掃刷的設(shè)計 21
3.7掃盤的布置形式 22
3.8吸嘴的設(shè)計 23
3.9噴水頭、水泵、進塵管和水箱的選擇設(shè)計 24
3.10本章小結(jié) 25
第4章 清掃系統(tǒng)的動力設(shè)計與計算 26
4.1清掃系統(tǒng)的動力選擇 26
4.2掃盤的驅(qū)動馬達選擇 26
4.3水泵馬達的選擇 26
4.4液壓缸的選擇 27
4.5液壓泵的選擇 27
4.6油路控制 27
4.7取力器的選擇 28
4.8本章小結(jié) 29
第5章 整車性能分析 30
5.1汽車動力性能分析 30
5.1.1基本參數(shù)確定 30
5.1.2汽車的行駛方程 31
5.1.3汽車最高車速的確定 33
5.2燃油經(jīng)濟性計算 35
5.3整車軸荷分配計算 35
5.4整車穩(wěn)定性分析 36
5.4.1作業(yè)質(zhì)心高度的計算 36
5.4.2作業(yè)側(cè)傾角的確定 36
5.5最小轉(zhuǎn)彎直徑的計算 36
5.6本章小結(jié) 37
結(jié)論 38
參考文獻 39
致謝 41
附錄 42
黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計
第1章 緒 論
1.1道路清掃車改裝的意義和目的
1.1.1道路清掃車改裝的意義
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，城市的規(guī)模也越來越大。近年來城市的清掃任務(wù)量也越來越大。同時伴隨著我國高速公路建設(shè)通行里程的迅猛增長，高速公路及公路的清掃除塵任務(wù)也越來越繁重，因此為提高清掃速度，減輕環(huán)衛(wèi)工人及道路養(yǎng)護工人的任務(wù)量和勞動量，道路清掃車的需求量日益增加。
1.1.2道路清掃車改裝的目的
我國城市規(guī)模發(fā)展迅速，伴隨著嘗試的環(huán)保任務(wù)越來越重。道路清掃車能大大減輕城市環(huán)衛(wèi)和道路的保養(yǎng)，同時縮小我國在道路清掃車設(shè)計自造技術(shù)與國外的差異。
1.2道路清掃汽車的發(fā)展與展望
1.2.1道路清掃汽車的發(fā)展歷史
道路清掃保潔機械19世紀20年代起源于歐洲，其技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了純掃式、純吸式、吸掃式掃路車3個階段。其中吸掃式又有干、濕2種類型。
在我國的發(fā)展則始于20世紀60年代，其發(fā)展歷史可分為3個階段。20世紀60年代至80年代末，第1代純掃式清掃車研制成功，揭開了我國自主研發(fā)清掃車技術(shù)的序幕；但因純掃式清掃車有性能差、質(zhì)量差、外觀差，清掃效果差等缺陷。直至20世紀80年代末，建設(shè)部長沙建設(shè)機械研究院設(shè)計出我國第一輛吸掃式清掃車，迅速縮短了我國清掃車與發(fā)達國家之間的差距，成為我國清掃機械發(fā)展里程中的新起點。第2代吸掃式掃路車具有清掃效率高、清掃能力強、清掃污染小等優(yōu)點，被迅速應(yīng)用到我國大中城市的主要道路清掃作業(yè)中。21世紀之后，國內(nèi)路面清掃車市場開始呈現(xiàn)多元發(fā)展的態(tài)勢，出現(xiàn)了不同工作原理和模式的清掃機械，如純吸式清掃車、干式清掃車等第3代掃路車。由于全國各地氣候差異大，冬季水易結(jié)冰，對濕式除塵的吸掃式清掃車在部分區(qū)域作業(yè)效果有影響；而在高速公路，城市高架橋等處，由于取水點遠，不便于濕式除塵清掃車連續(xù)作業(yè)，隨著人們節(jié)水意識的加強，催生出無需灑水壓塵的干式除塵掃路車系列[1]。
1.2.2道路清掃汽車的現(xiàn)狀
現(xiàn)在，在我國清掃車市場中，吸掃式清掃車占有率在95%以上。第2階段(20世紀80年代至90年代末)，是我國清掃車發(fā)展最快的階段，清掃車的使用不但從大中城市擴展到小城市，而且從城市道路拓展到公路和高速公路。市場需求的迅速膨脹，各種類型和各種規(guī)格的吸掃式清掃車不斷涌現(xiàn)。這期間，我國清掃車多數(shù)由2～8 t汽車底盤改裝，適合于大面積、遠距離清掃，常用于城市主干道、城鄉(xiāng)結(jié)合部、高速公路的路面清掃作業(yè)[2]。
隨著清掃車市場的擴大，用戶對清掃車的需求也在發(fā)生變化，出現(xiàn)了小型全液壓清掃機。由于它具有油耗低、行駛無級變速、體積小巧、機動靈活及操作簡單等優(yōu)點，備受用戶青睞，特別適用于人口密度大、交通繁忙的城市道路以及居民小區(qū)、公園、車站、機場、企事業(yè)單位等路面的清掃保潔作業(yè)。不少清掃車生產(chǎn)企業(yè)也開發(fā)出專用底盤的中小型全液壓清掃車。但發(fā)達國家相比，我國清掃保潔機械還存在不小的差距。我國的清掃車在清掃保潔效率、清掃保潔能力及除塵效果等作業(yè)性能方面與發(fā)達國家的水平相當，而在清掃保潔車輛的噪聲、排放、可靠性、舒適性以及自動調(diào)整等方面仍存在差距，特別是全液壓清掃車，僅相當于發(fā)達國家20世紀產(chǎn)品的水平。
1.2.3道路清掃車的發(fā)展與展望
隨著創(chuàng)建清潔城市的指標越來越高及環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)對清掃保潔車輛要求多功能化，出現(xiàn)了創(chuàng)新概念清掃保潔機械——“洗掃車”，其中的代表車型有中聯(lián)重科環(huán)衛(wèi)機械分公司開發(fā)的大中型洗掃車。它集清掃、清洗、污水回收于一體，且一次行駛同步完成，清潔作業(yè)后即可達到無塵、無漬、無積水的作業(yè)效果，最大程度呈現(xiàn)路面本色，大大提高了道路清潔質(zhì)量，實現(xiàn)了道路清掃保潔觀念的突破，也是國際上首創(chuàng)的產(chǎn)品。
發(fā)展的趨勢現(xiàn)代化清掃保潔機械應(yīng)與生態(tài)型、現(xiàn)代化國際大都市發(fā)展相適應(yīng)，具有環(huán)保優(yōu)先、技術(shù)創(chuàng)新、國際先進等裝備特征。從滿足單一的普通作業(yè)需求，向滿足聯(lián)合作業(yè)、規(guī)范作業(yè)、模塊組合、環(huán)保作業(yè)及同步監(jiān)控管理等需求發(fā)展[3]。
1.3道路清掃車的比較
純掃式清掃車有性能差、質(zhì)量差、外觀差，清掃效果差二次污染嚴重等缺陷，基本被淘汰。
吸掃式掃路車具有清掃效率高、清掃能力強、清掃污染小等優(yōu)點，被迅速應(yīng)用到我國大中城市的主要道路清掃作業(yè)中。我國吸掃式清掃車多數(shù)由2～8 t汽車底盤改裝，適合于大面積、遠距離清掃，常用于城市主干道、城鄉(xiāng)結(jié)合部、高速公路的路面清掃作業(yè)?，F(xiàn)在，在我國清掃車市場中，吸掃式清掃車占有率在95%以上。隨著清掃車市場的擴大，用戶對清掃車的需求也在發(fā)生變化，出現(xiàn)了小型全液壓清掃機。由于它具有油耗低、行駛無級變速、體積小巧、機動靈活及操作簡單等優(yōu)點，備受用戶青睞，特別適用于人口密度大、交通繁忙的城市道路以及居民小區(qū)、公園、車站、機場、企事業(yè)單位等路面的清掃保潔作業(yè)。不少清掃車生產(chǎn)企業(yè)也開發(fā)出專用底盤的中小型全液壓清掃車。
純吸式清掃車、干式清掃車等。由于全國各地氣候差異大，冬季水易結(jié)冰，對濕式除塵的吸掃式清掃車在部分區(qū)域作業(yè)效果有影響。同時純吸式清掃車清掃只適合灰塵較少的城市，對于我國東北地區(qū)、西北地區(qū)灰塵較大的城市基本不使用。
1.4本設(shè)計的主要內(nèi)容
本設(shè)計主要內(nèi)容：
（1）清掃形式的選擇；
（2）對二類底盤的計算與選擇；
（3）對清掃刷及其動力系統(tǒng)的選擇與設(shè)計；
（4）對吸塵系統(tǒng)的選擇和設(shè)計；
（5）對集塵系統(tǒng)的設(shè)計和計算；
（6）灑水系統(tǒng)的設(shè)計計算；
（7）對整車液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算；
（8）整車性能的分析。
第2章 道路清掃車的總體設(shè)計
2.1設(shè)計思想
根據(jù)我國目前的實際情況，經(jīng)過反復的調(diào)查研究，確定如下設(shè)計原則：
（1）既可在高等級公路上使用，也可在城市道路中使用；
（2）合理地選擇底盤及有關(guān)總成，以保證各總成之間的匹配和整車性能；
（3）整車結(jié)構(gòu)布置合理，便于組織生產(chǎn)；
（4）車輛運行機動靈活，工作可靠，功能齊全，附件裝夾迅速，操作使用方便；
（5）為便于車輛的維修，結(jié)構(gòu)設(shè)計要最大限度地貫徹標準化、系統(tǒng)化和通用化；
（6）結(jié)構(gòu)緊湊，造型新穎，美觀大方，保證性能的前提下，盡量降低生產(chǎn)成本；
（7）符合國家、行業(yè)的有關(guān)標準和法規(guī)[4]。
2.2整車參數(shù)的確定
2.2.1尺寸參數(shù)
（1）外廊尺寸
外廓尺寸即指整車的長、寬、高，由所選的汽車底盤及工作裝置確定，但最大尺寸要滿足法規(guī)要求。在我國GB1589－93《汽車外廓尺寸的界限》中，明確規(guī)定，車輛高不超過4m；車輛寬(不包括后視鏡)不超過2.5m；外開窗、后視鏡等突出部分距車身不超過250mm;車輛長:貨車不超過12m，半掛汽車列車不超過16.5m,全掛汽車列車不超過20m。
設(shè)計的半掛液化氣汽車總長度為13.4m，車高為3.5m，車寬為2480mm。
（2）軸距
軸距影響到車輛總長，最小轉(zhuǎn)向直徑、縱向通過半徑或縱向通過角、軸荷分配和質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，也影響到車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。綜合考慮設(shè)計的道路清掃車汽車的車軸距5200mm。
（3）輪距
輪距影響到車輛總寬、橫向通過半徑、轉(zhuǎn)向時的通道寬度以及車輛的橫向穩(wěn)定性，輪距要與車寬相適應(yīng)，設(shè)計的道路清掃車的輪距為1800mm左右。
（4）前、后懸
汽車的前、后懸直接涉及到汽車的接近角和離去角，一般要求都在25°以上，至少不小于20°。前懸應(yīng)滿足車輛接近角和軸荷分配的要求。前懸與駕駛室、發(fā)動機、轉(zhuǎn)向器、前保險杠等總成布置有關(guān)。后懸應(yīng)滿足車輛離去角和軸荷分配的要求，同時還要滿足有關(guān)標準的規(guī)定，即對于客車和全封閉廂式車輛，后懸不得超出軸距的0.65倍;對于其它車輛，后懸不得超出軸距的0.55倍，但最長不得超出3.5m。在實際改裝過程中，后懸變動比較多。例如對于自卸車，一般要將所選的普通汽車底盤的后懸變短，而對于有些罐式和廂式汽車，則要將后懸加長。設(shè)計的道路清掃車的前懸為1205mm，后懸為1700mm[6]。
2.2.2質(zhì)量參數(shù)
（1）裝載質(zhì)量
對裝載質(zhì)量考慮以下兩方面:
a.考慮到清掃城市和清掃范圍，如果中小城市則宜采用小噸位車輛，如果大中城市則宜采用大噸位車輛，以便于提清掃效率。
b.合理分級在裝載噸位級別仁，要分布合理，以利于專用車產(chǎn)品的系列化、通用化和標準化。對于同一底盤，在設(shè)計時應(yīng)盡量提高裝載質(zhì)量。設(shè)計的道路清掃的裝載質(zhì)量為7000kg左右[6]。
（2）整備質(zhì)量
所謂整備質(zhì)量是指專用汽車帶有全部工作裝置及底盤所有的附屬設(shè)備，加滿油和水，但未載人和載貨時的整車質(zhì)量。整備質(zhì)量是一個重要設(shè)計指標，對運輸型專用汽車的動力性和經(jīng)濟性有很大影響。據(jù)估計，載重汽車整備質(zhì)量減少10%，可使經(jīng)濟性提高8.5%。因此從設(shè)計原則上講，應(yīng)減少整備質(zhì)量，盡量采用輕質(zhì)金屬材料和非金屬材料，減少原材料消耗，降低制造成本。道路清掃的整備質(zhì)量為11000kg左右。
（3）總質(zhì)量
所謂總質(zhì)量是指專用汽車裝備齊全，滿載(規(guī)定值)貨物及乘員時的質(zhì)量。其計算公式為
（2.1）
式中：mp——乘員質(zhì)量kg，按座位數(shù)計，65kg/人。
對于作業(yè)型專用汽車，如起重舉升車、高空作業(yè)車等，總質(zhì)量主要由改裝后的汽車底盤質(zhì)量和專用工作裝置質(zhì)量確定，無需考慮裝載質(zhì)量。為了部分彌補專用汽車裝載質(zhì)量的下降，可采用原車底盤允許的最大總質(zhì)量，合理地利用原車底盤的超載能力。一般最大允許可超過原車型總質(zhì)量的5%。設(shè)計的道路清掃的總質(zhì)量為12000kg左右。
結(jié)合設(shè)計要求及其我國主要城市環(huán)衛(wèi)要求選擇東風牌EQ1122GZ12D7載貨汽車二類底盤進行改裝。
東風牌EQ1122GZ12D7載貨汽車二類底盤的主要參數(shù)見表2.1、2.2和2.3。
表2.1 底盤質(zhì)量參數(shù)
底盤型號
EQ1122GZ12D7
空載
整備質(zhì)量/kg
4750
前軸軸載質(zhì)量/kg
4970
后軸軸載質(zhì)量/kg
7465
額定軸載
質(zhì)量分配
允許前軸最大軸載質(zhì)量/kg
5000
允許后軸最大軸載質(zhì)量/kg
10000
表2.2 性能參數(shù)
底盤型號
單位或代號
EQ1122GZ12D7
最高車速
Km/h
95
最大爬坡度
%
23
油箱容積
L
280
百公里油耗
L
35
最小轉(zhuǎn)彎直徑
m
12.5
駐車坡度
%
20
表2.3 尺寸參數(shù)
外型尺
寸
總長
OL
8995
總寬
OW
2430
高
OH
2700
軸距
WB
5200
前懸
FOH
1180
后懸
ROH
2615
車架前高
FHF
650
車架后高
FHR
700
輪距
前輪
N1
1845
后輪
N2
1640
后輪胎最外尺寸
N3
974
車架外寬
N4
860
車架可用長度
M0
5530
駕駛室后圍位置
M1
870
蓄電池位置
M2
1433
儲氣筒位置
M3
2198
油箱位置
M4
2016
表2.3 尺寸參數(shù) 續(xù)表
接近角（度）
34
離去角（度）
40
2.3 發(fā)動機結(jié)構(gòu)
該車的的發(fā)動機為直列六缸、四沖程水冷柴油增壓發(fā)動機，參數(shù)見表2.4。
表2.4發(fā)動機參數(shù)
型式
直列四缸、四沖程水冷柴油增壓發(fā)動機
型號
C240 10
額定轉(zhuǎn)速r/min
2200
額定功率KW (2200r/m)
235
最大轉(zhuǎn)矩N·M(1500r/min)
880
最低燃油消耗率g/(KW·h)
200
缸徑×沖程mm
114×135
排量L
8.3
壓縮比
17.3：1
工作順序
1-5-3-6-2-4
燃油：夏季：0號輕柴油：冬季：根據(jù)氣溫選用合適的輕柴油
2.4 變速器
變速器可以選裝DF6S750齒六擋變速器，變速器參數(shù)見表2.5。
表2.5 變速器傳動比
一檔
二檔
三檔
四檔
五檔
六檔
倒檔
5.606
3.627
2.313
1.487
1
0.79
5.045
2.5改裝須知
底盤的質(zhì)量參數(shù)要求
底盤經(jīng)過改裝后，前、后軸的軸載質(zhì)量應(yīng)不超過允許的最大軸載質(zhì)量。
改裝后整車的要求：
（1）改裝后，必須保證汽車的功能和工作安全性，以及所有運動部件的運動空間；
（2）要保證改裝部分有足夠的維修保養(yǎng)空間，特別是各潤滑點，緊固螺栓、蓄電池和制動裝置零部件的可操作空間；
（3）日常保養(yǎng)的各檢查及潤滑點，必須保證不進行任何拆卸就能進行；
（4）為滿足法規(guī)的要求，不允許撤卸所設(shè)置的隔音板；
（5）不允許對發(fā)動機的冷卻系進行更改，不得妨礙空氣吸入和廢氣排出；
（6）安裝改裝部分時，各個部件都必須保證安全通過性，運行安全性、可靠性、功能及維修保養(yǎng)的方便性；
（7）要確保底盤運動件如車橋、懸架、傳動軸、轉(zhuǎn)向器、制動元件及換檔桿的功能和運動自由空間；
（8）不得妨礙維修保養(yǎng)和潤滑作業(yè)的進行；
（9）當改裝部分伸出駕駛室之上時，應(yīng)保證駕駛室能夠自由地翻轉(zhuǎn)；
（10）不得因改裝而影響汽車的行駛、制動和轉(zhuǎn)向性能；
（11）所有的改裝和對汽車的更改要按照國家現(xiàn)行法規(guī)實施；
（12）改裝廠家不經(jīng)許可不能取下或更換東風標志，也不得在其它部位設(shè)置東風的標志，隨散裝件提供的東風標志要安裝在東風汽車有限公司規(guī)定的位置上[7]。
2.5總體設(shè)計
2.5.1工作原理
該道路清掃車由東風EQ1122GZ12D7汽車底盤、副發(fā)動機、風機、垃圾箱、水箱、水泵、油箱、油泵、掃刷、吸盤、附車架等組成。見圖2.1掃刷將垃圾掃至規(guī)定位置,吸塵系統(tǒng)的高壓風機產(chǎn)生高速運動的氣流,在吸盤處形成較強負壓,將垃圾吸入垃圾箱。由于垃圾箱空間突然加大,氣流速度突然降低,同時集塵箱在兩進灰口交接處噴出高壓霧化水，將進出集塵箱內(nèi)的灰塵噴濕，噴濕的塵土、垃圾及體積質(zhì)量較小的顆粒在重力作用下沉至垃圾箱底部,樹葉、紙張等被網(wǎng)擋住,細小顆粒再經(jīng)垃圾箱隔板、擋板等進行二次降塵,使空氣進一步凈化,最后經(jīng)風機再次回吹到吸塵口。
圖2.1 道路清掃總體布置
2.5.2構(gòu)造及功能
（1）副發(fā)動機及風機傳動系統(tǒng)
該系統(tǒng)由發(fā)動機、發(fā)動機支座、帶輪、風機、等組成。它為風機提供動力,副發(fā)動機啟動后帶動風機作業(yè)。副發(fā)動機采用BN492QA柴油機,經(jīng)傳動軸、皮帶傳動帶動風機運轉(zhuǎn),副發(fā)動機通過安裝在駕駛室內(nèi)的油門控制器控制油門開度對轉(zhuǎn)速進行調(diào)整,通過油門控制器上的限位螺釘限定其最高工作轉(zhuǎn)速和怠速。發(fā)動機怠速為750~800r/min,最高工作轉(zhuǎn)速限定為2200r/min。該發(fā)動機最大扭矩為175.1N.m/2200r/min,最大功率為57.4KW、3800r/min。風機采用926-5A標準通用型風機[8]。
（2）吸盤裝置
由吸盤、吸管、拖桿、吸口、側(cè)滾輪、后滾輪等組成。為確保最佳清掃效果,吸盤支承滾輪著地后底邊和地面的間隙應(yīng)保持20mm左右,該間隙可通過提高和降低吸盤兩側(cè)支承滾輪的安裝高度來調(diào)節(jié)。不清掃時通過提升裝置提起吸盤,保證吸盤剛性部分離地間隙大于100mm,以利快速行駛。
（3）清掃裝置
該裝置由與車架中心線對稱的左、右兩清掃裝置組成。掃盤離地110mm左右，掃刷觸地狀況對清掃效果和減少掃絲的磨損很重要,必須將掃盤對地傾斜成一定的角度,即將掃盤外傾3°左右。掃刷磨損后必須對掃盤進行調(diào)整。當掃刷長度磨損減短至100mm時就需更換新掃刷。
（4）垃圾箱
垃圾箱為密閉的簿壁焊接容器,其作用是沉積垃圾和除塵。當從吸口吸入垃圾塵粒時含塵氣流從吸口進入,經(jīng)過垃圾箱空腔,通過分離孔板進入風機。垃圾箱內(nèi)部經(jīng)過防銹處理,垃圾箱安裝在副車架上,由翻斗油缸傾翻卸料。垃圾箱與吸盤、風機、后箱門結(jié)合處用密封條嚴密密封以提高吸塵效果。當以上結(jié)合部密封條脫落或損壞時吸塵效果會明顯下降,此時應(yīng)及時緊固或更換密封條[9]。
（5）液壓與電氣系統(tǒng)
掃路車掃盤的旋轉(zhuǎn)、伸出、縮回,垃圾箱的傾翻收回,吸盤的放下、提起等動作都由液壓系統(tǒng)驅(qū)動和控制。液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、液壓馬達、液壓缸、電磁閥、單向節(jié)流閥、液壓單向閥、背壓閥、集流塊、、液壓油箱、連接油管等組成。
掃路車具有汽車底盤電氣和專用工作裝置電控與儀表兩個獨立的電氣系統(tǒng)。底盤電氣系統(tǒng)為常規(guī)通用系統(tǒng);專用工作裝置電控與儀表系統(tǒng)由電控箱、副發(fā)動機電氣元件及電磁閥等組成,通過駕駛室內(nèi)的儀表盤按鈕操作實現(xiàn)專用工作裝置電、液控制[10]。
（6）灑水系統(tǒng)
本掃路車是濕式、吸掃式掃路車,該車在清掃時和吸入時都設(shè)有噴水裝置,達到壓塵和防止二次污染的目的。水泵選擇三缸活塞泵，額定轉(zhuǎn)速820r/min，最高轉(zhuǎn)速1200r/min，流量30L/min，最高壓力3Mpa，最大耗用功率1.86KW。清掃作業(yè)時,將水泵工作控制開關(guān)旋至“工作”位置,壓力水經(jīng)灑水噴嘴及垃圾箱內(nèi)噴嘴噴出,并形成水霧。
2.6本章小結(jié)
本章主要是對整車方案進行了初步的分析，并確定了整車方案中基本參數(shù)。對整車設(shè)計基本方案的確定。
第3章 主要零件選擇及其設(shè)計
3.1風機的選擇
3.1.1風機的工作原理
掃路車對塵粒的吸拾主要依賴風機對塵粒的作用力。這種作用力有兩種形式，即空氣流動對塵粒產(chǎn)生的動壓和風機直接對塵粒產(chǎn)生的負壓(靜壓)。動壓和負壓之和為風機的全風壓?？諝饬鲃訒r產(chǎn)生的動壓力相對較小，它只能帶動較小的塵粒流動，最終還要依靠風機產(chǎn)生的負壓吸拾塵粒。對質(zhì)量較大的塵粒的吸拾主要依靠風機對塵粒產(chǎn)生的負壓力。動壓和負壓可以相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)風流通道的形式，動壓和負壓會有不同的表現(xiàn)形式。
通過塵粒在進人垃圾箱之前會經(jīng)過兩種不同形式的路徑，即風道和吸嘴。在風道內(nèi)，風機對塵粒的作用力主要體現(xiàn)在風機的負壓上。若僅使用通道吸拾塵粒，那么風機只需要有足夠的負壓力便可。風機的風流量可以很小。但僅用風道吸拾塵粒，使得掃路車對路面的吸拾寬度太小，不適合掃路車的工作性能，為此增設(shè)吸嘴，目的是通過風流產(chǎn)生的動壓將吸嘴寬度內(nèi)的塵粒都帶到風道的進口。在吸嘴內(nèi)，除風道的進口存在極大的負壓外，其余空間的負壓較小，此時風機對塵粒的作用力主要依賴風機流量產(chǎn)生的動壓力。根據(jù)動能定理
（3.1）
可知風的流速越大，風流產(chǎn)生的動壓越大。其中，E為風的動能，m為空氣介質(zhì)的密度，v為空氣的流速。能量守恒定律告訴我們:在一個封閉的系統(tǒng)中，流體的總能量是一個常數(shù)。根據(jù)伯努利方程可知
（3.2）
(在掃路車的吸塵系統(tǒng)中，式中的流體勢能pgh很小，可以忽略不計)，如果吸塵系統(tǒng)中的氣流流經(jīng)一個收縮(節(jié)流)截面時，氣體將被加速。這種氣體的加速將使它的動能增加，卻使被加速處的靜壓力降低。
根據(jù)式(3.1)可以看出若能獲得較大的流速，則吸嘴的風流截面越小越好。為此，在設(shè)計吸嘴時，在保證塵粒能順利進人吸嘴的同時，應(yīng)盡量減少吸嘴與路面的距離。吸嘴的兩個側(cè)面和后側(cè)面使用圍板，也可以有效地減少吸嘴的風流截面，同時在較大塵粒不能被風流的動能帶動時，還可以將其拖送至風道的進口。根據(jù)幾種典型風機的性能參數(shù)繪制風機的流量。
圖3.1 幾種風機的流量和功率曲線
從圖3.1可以看出，隨風流量的增加，風機所需的能量會急劇增加。而且，風機產(chǎn)生的噪聲主要是因為氣流間的摩擦、流量的增加。因此，在風機的負壓能滿足吸拾塵粒的要求時，盡量選用小流量的風機，在降低能耗的同時，還可有效的降低風流產(chǎn)生的噪聲，有利于除塵。
3.1.2風機的選擇
掃路車欲吸拾塵粒，必須滿足下述條件
F吸拾> G塵粒 （3.3）
式中：F——吸拾為吸拾塵粒所需的吸拾力，N；
G——塵粒的重力，N。
選取塵粒密度為P，初設(shè)可吸拾直徑為滬d的塵粒(不規(guī)則物體按當量直徑計算)，則吸拾塵粒所需的負壓為
（3.4）
式中：——理想狀態(tài)下吸拾灰粒所需要的負壓，pa；
——密度，kg/；
D——直徑（或當量直徑），mm。
式（3.1）為理想狀態(tài)下，風機吸拾塵粒所需的負壓。但在實際工作過程中往往因為吸口形式、管路形狀、路面狀況的影響，所需的負壓會大于理想狀態(tài)下的負壓，為此，需要用工況系數(shù)k(k>l)來彌補作業(yè)中的能量損失，此時
（3.5）
風機的全風壓為動壓和負壓之和，動壓和負壓的比例會隨著吸塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同而有所變化。離心式通風機在最佳工況下，出口動壓約占全壓的10~20%，當偏離最佳工況時會大些。在此，取動壓是全壓的20%計算，于是，所需風機的全壓為
（3.6）
掃路車有多種除塵形式，每種除塵形式均有壓力損耗，常用除塵形式的壓力損耗如表3.1。
表3.1常用除塵形式的壓力損耗.
質(zhì)性除塵
重力除塵
袋式除塵
100~1500
50~150
700~1000
其中袋式除塵多在干式掃路車上才有應(yīng)用，在此，只選取慣性除塵和重力除塵的最大壓力損失之和1650Pa，結(jié)合式（3.2）、（3.3）、（3.4）可得風機所需的全風壓應(yīng)滿足如下關(guān)系式
（3.7）
式中：——掃路車在實際應(yīng)用具有的全風力。
綜合實際情況取K=1.2，當量直徑d=150mm,能吸入最大灰粒重量為3kg左右。則
掃路車上風機跟吸塵系統(tǒng)的關(guān)系密切，在選用掃路車的風機時可以參考以下兩點:為減少風機的能耗和噪聲污染，應(yīng)盡量減小風機的流量，在保證吸拾垃圾的性能的同時，最有效的辦法是縮小吸嘴的風流截面。
風機的選型一般按下述步驟進行:
（1）計算確定隧道內(nèi)所需的通風量；
?。?）計算所需總推力
（3.8）
其中，At：風口橫截面積(m2) ：
：各項阻力之和(Pa)。
設(shè)計掃路車風機選擇9-26型離心通風機輸送介質(zhì)的溫度一般不超過80度。介質(zhì)中所含的塵土及硬質(zhì)細顆粒不大于150毫克/立方米。風機機座號No．5#、風機的傳動方式為A式。風機的傳動方式為D式傳動。出風口位置角度可按裝配需要而定，并可根據(jù)裝配的實際需求制作非標產(chǎn)品。
風機性能參數(shù)見表3.2
表3.2 9-26-5型離心通風機性能參數(shù)
傳動方式
轉(zhuǎn)速
流量
全壓
內(nèi)效率
內(nèi)功率
所需功率
V帶傳動
2900r/min
4293m3/h
6035pa
77.2%
9.12kw
10.5kw
3.2副發(fā)動機的選擇
副發(fā)動機在本設(shè)計中只驅(qū)動風機，因此對副發(fā)動機選擇要求如下：
(1)能完全驅(qū)動風機；
(2)質(zhì)量體積油耗越小越好；
(3)價格越廉價越好。
綜合考慮選擇為：BN49QA，最大扭矩：171.5N.M/2200r/min，最大功率：57.4kw/3800r/min。
3.3副發(fā)動機與風機的傳動設(shè)計
根據(jù)風機和副發(fā)動機參數(shù)，風機與副發(fā)動機采用V帶傳動，由風機工作載荷變動很?。刻旃ぷ?6小時，參照（楊可楨、程光藴、李甚生主編《機械設(shè)計基礎(chǔ)》第五版。高等教育出版社，V代的設(shè)計參照表都為本數(shù)圖表）表13-8選擇工作系數(shù)故功率為
又由，轉(zhuǎn)速n=2900r/min，查13-16選擇SPZ窄V帶。
有參照表13-9，應(yīng)不小于63mm，故取=100mm
又由帶輪傳動比
（3.9）
為風機轉(zhuǎn)速2 900r/min，為發(fā)動轉(zhuǎn)速2 2003 800r/min，為風機帶輪，副發(fā)動機帶輪。
取。
當時發(fā)動機基本處于最大功率，經(jīng)濟油耗工況下工作，滿足設(shè)計要求。
驗算帶速
（3.10）
帶速在5-25m/s范圍，滿足要求。
初選中心距
取=450mm，符合0.72
帶長
（3.11）
參照表13-2，窄帶SPZ取L=1250mm。
實際中心距
驗算小帶輪包角
（3.12）
滿足要求。
求v帶根數(shù)Z
（3.13）
式中：——單根V帶的基本功率；
——單根V帶i時額定功率的增量；
——包角修正系數(shù)；
——帶常修正系數(shù)。
查表13-5的=3.90kw。
故傳動比i
查表13.5得=0.35
又=查13-7和13-2得，
（3.14）
取Z=4根。
作用在帶輪上的力
查表13.1得SPZ窄V帶單位長度質(zhì)量q=0.17kg/m，由
（3.15）
作用在軸上壓力為
（3.16）
帶輪結(jié)構(gòu)件零件圖。
3.4集塵箱的設(shè)計
集塵系統(tǒng),主要工作部分為位于車體中上部的集塵箱。集塵箱是集塵系統(tǒng)的核心,集塵箱的結(jié)構(gòu)直接決定了其流場分布,從而決定了集塵效率。圖為設(shè)計清掃車集塵箱的結(jié)構(gòu)示意圖。清掃車工作時,從吸盤中吸入的垃圾隨著高速氣流一起進入集塵箱內(nèi),由于集塵箱體內(nèi)部空間大,氣流在集塵箱內(nèi)速度迅速下降,當氣流速度下降到一定程度,在重力的作用下,垃圾將會與氣流分離并將沉降在集塵箱的底部,而氣流則會經(jīng)由集塵箱的頂部,在風機的作用下排出集塵箱,輸送到吸盤作為二次回吹[11]。
圖3.2 集塵箱結(jié)構(gòu)
為提高集塵箱體的容積利用率和降塵效率，對集塵箱體的結(jié)構(gòu)進行了一系列的優(yōu)化，其目的有三個：
（1）提高集塵箱體的容積利用率和降塵效率；
（2）降低在靠近底部位置的氣流速度,有利于垃圾的沉降與堆積；
（3）提高氣流在集塵箱內(nèi)部的停留時間。
圖3.2為本設(shè)計垃圾箱結(jié)構(gòu)示意圖，提高吸盤至集塵箱體內(nèi)部的管道高度，增加圓弧擋板。這樣高速氣流主要集中在從吸盤導管的出口處與集塵箱內(nèi)部擋板處，而且高度氣流所占面積很小。在離開內(nèi)部擋板后，氣流速度迅速下降。在集塵箱體內(nèi)部大部分區(qū)域，氣流速度比較均勻，相對于不均應(yīng)氣流,其最高氣流速度較低，這有利于垃圾與氣流的分離。
3.5集塵箱卸載擺臂的設(shè)計
集塵箱卸載才用擺臂卸載，才用法擺臂卸載有利于卸載時整車的穩(wěn)定。
擺臂的結(jié)構(gòu)形式如圖3.3所示:
圖3.3 集塵箱卸載擺臂結(jié)構(gòu)
擺臂的材料為45鋼，擺臂折點采用接點表面焊接而成。
擺臂的校核，擺臂受力如圖所示，擺臂在上升時候B點受力最大，故校核B點滿足強度則整個擺臂滿足要求，可對擺臂進行剛度和強度驗算。
圖3.4 集塵箱卸載擺臂結(jié)構(gòu)
軸的撓度和轉(zhuǎn)角如圖3.4所示，若軸在垂直面內(nèi)撓度為，在水平面內(nèi)撓度為和轉(zhuǎn)角為δ，可分別用下式計算：
（3.17）
（3.18）
（3.19）
式中:——齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）；
——齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）；
——彈性模量（MPa），=2.1×105 MPa；
——慣性矩（mm4），對于實心軸，；
——軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計算；
、——齒輪上的作用力距支座A、B的距離（mm）；
——支座間的距離（mm）。
軸的全撓度為mm。
擺臂在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為=0.05～0.10mm，=0.10～0.15mm。
擺臂上的銷軸校核，銷軸1、2、3的材料都為45鋼。銷軸1、2、3的直徑分別為72mm、90mm、50mm。
銷軸結(jié)構(gòu)如圖3.5所示：
圖3.5 集塵箱卸載擺臂結(jié)構(gòu)銷軸
擺臂作業(yè)時，對三銷軸校核。計算輸入軸的支反力。
N
N
N
（1）垂直面內(nèi)支反力
對點取矩，由力矩平衡可得到2點的支反力，即
（3.20）
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.18）式，解得，=11868N
同理，對2點取矩，由力矩平衡公式可解得，。
（2）水平面內(nèi)的支反力
由力矩平衡和力的平衡可知
（3.21）
（3.22）
將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入（3.20）、（3.21）兩式，得到：
（3）計算垂直面內(nèi)的彎矩
B點的最大彎矩為
N·mm
（4）計算水平面內(nèi)的彎矩
N·mm
（5）計算合成彎矩
N·mm
作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。在求取支點的垂直面和水平面內(nèi)的支反力之后，計算相應(yīng)的彎矩、。軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩的同時作用下，其應(yīng)力為
（3.23）
式中:（N.m）；
——軸的直徑（mm），
——抗彎截面系數(shù)（mm3）。
將數(shù)據(jù)代入得
MPa
在作業(yè)時，400MPa，符合要求。
經(jīng)校核1、3銷軸都滿足強度要求。
舉升液壓缸銷軸的校核，舉升液壓缸銷軸L=840mm，d=40mm，材料45鋼。
銷軸受力如圖3.6所示：
圖3.6 液壓舉升銷軸受力示意圖
銷軸作業(yè)時，對銷軸校核。計算輸入軸的支反力。
N
（1）垂直面內(nèi)支反力
對點取矩，由力矩平衡可得到A、B點的支反力，即
（3.24）
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.18）式，解得，==8724N
（2）水平面內(nèi)的支反力
由力矩平衡和力的平衡可知
（3.25）
（3.26）
將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入（3.20）、（3.21）兩式，得到
（3）計算垂直面內(nèi)的彎矩
B點的最大彎矩為
N·mm
（4）計算水平面內(nèi)的彎矩
N·mm
（5）計算合成彎矩
N·mm
作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。在求取支點的垂直面和水平面內(nèi)的支反力之后，計算相應(yīng)的彎矩、。軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩的同時作用下，其應(yīng)力為
（3.27）
式中:（N.m）；
——軸的直徑（mm），
——抗彎截面系數(shù)（mm3）。
將數(shù)據(jù)代入得
MPa
在作業(yè)時，400MPa，符合要求。
經(jīng)校核1、3銷軸都滿足強度要求。
3.6掃盤掃刷的設(shè)計
掃刷的設(shè)計要求，清掃效果好，效力高。從掃刷接地點受力分析塑料掃刷，從形狀上分有片形、圓形、橢圓形等；鋼片掃刷為片形，尼龍掃刷和塑料掃刷多為圓形或橢圓形，但也有片形，有的掃刷甚至采用空心塑料管壓扁用作掃刷；不管掃刷為何種形狀，它對掃刷的磨損關(guān)系不大。而選用何種材料制造掃刷則對掃刷的磨損影響很大。事實上，與掃刷磨損有關(guān)的材料性能有硬度、導熱性、摩擦因數(shù)等諸多因素，掃刷材料的耐磨性是這諸多因數(shù)的綜合反映。材料硬度對掃刷磨損的影響在材料的諸多與磨損有關(guān)的因數(shù)中，對材料耐磨起主要作用的應(yīng)當是材料的硬度。勿容置疑，鋼片掃刷比尼龍或塑料掃刷硬度更大，耐磨性更好。但是由于鋼片掃刷清掃作業(yè)時容易對路面造成損壞，所以大多數(shù)掃路車使用的是尼龍或塑料掃刷，特別是清掃瀝青路面的掃路車。由于影響掃刷耐磨性的材料性能主要是掃刷材料的硬度，硬度越高，耐磨性越好，所以要提高掃刷的耐磨性就要提高掃刷材料的硬度，但是掃刷材料的硬度提高會使掃刷變脆，導致掃刷工作時易于折斷。這就是說：掃刷要求材料不但具有高的硬度，并且還要有高的韌性。材料導熱性對掃刷磨損的影響掃路車進行清掃工作時，掃刷以一定的壓力與地面接觸，旋轉(zhuǎn)時與地面產(chǎn)生摩擦。掃刷與地面的摩擦，使掃刷接地端發(fā)熱。對于鋼片掃刷來說，這種發(fā)熱對其耐磨性影響不大，原因之一是鋼片掃刷有較好的導熱性，此外鋼的熔點較高，使其變軟的溫度也較高，鋼片掃刷在摩擦發(fā)熱下不易變軟。但是，尼龍或塑料掃刷的導熱性較差，摩擦發(fā)熱時容易變軟，使硬度降低而加快掃刷的磨損[12]。
圖3.7 掃盤掃刷結(jié)構(gòu)
綜合考慮本設(shè)計掃刷如圖3.7所示，掃盤直徑d=216mm, 厚h=40mm，材料45，最大掃刷直徑D=500mm.刷毛長度（mm）：200～230，刷毛數(shù)量（根）：500±10％，刷毛直徑（mm）：≥2.7，材質(zhì)：PP聚丙烯或PE聚乙烯。
3.7掃盤的布置形式
吸掃式路面清掃車具有路面清掃范圍寬、連續(xù)工作里程長、清掃保潔效率高、適應(yīng)性好等特點。由于其吸掃裝置對微細垃圾及塵埃具有良好的吸拾、除塵和輸送效果,有效減少了清掃對環(huán)境的污染,同時能滿足高等級公路快速往返和低速作業(yè)的要求,因而是高等級公路路面保潔最理想的清掃設(shè)備。
大型吸掃式清掃車采用定型汽車底盤和雙發(fā)動機驅(qū)動形式,其行走系統(tǒng)具有汽車行駛的獨立性和工作可靠性,同時副發(fā)動機又可滿足吸掃系統(tǒng)對動力的要求。掌握清掃車的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù),正確使用,合理維護,對保持清掃機械正常運轉(zhuǎn)、提高出勤率和延長機械使用壽命有著十分重要的作用。
合理選用吸掃裝置的結(jié)構(gòu)形式國產(chǎn)吸掃式清掃車的吸掃裝置有4種布置形式:中置四掃盤后置吸嘴式、中置四掃盤加后置臥刷吸嘴式、前置二掃盤加中置二掃盤吸嘴式和中置二掃盤加中置臥刷雙吸嘴式。中置四掃盤后置吸嘴式清掃車是在吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)實際情況開發(fā)出的新一代路面清掃車,具有清掃視線好、易操作、清掃效果好等特點,其清掃寬度可達3.5 m,清掃速度可高達30 km/h,垃圾吸入粒度大(最大可達125 mm),掃凈度可高達97.2%,且對周圍環(huán)境污染小,最適合清掃剛性水泥或其它硬性路面[13]。
掃盤的布置形式如圖3.8所示：
圖3.8 掃盤布置形式
3.8吸嘴的設(shè)計
吸嘴是掃路車的一個重要工作裝置，它是把前方掃刷掃進車輛中部的垃圾由地面輸送到垃圾箱體內(nèi)的一種垃圾導向輸送裝置。吸嘴結(jié)構(gòu)、性能的好壞直接影響到整車吸塵的效果。如圖3.9所示該機構(gòu)通過銷軸一端與吸嘴支耳相連，另一端與車架相連，通過液壓缸和拉桿使吸嘴升降。吸嘴體通過銷軸可繞該機構(gòu)上下跳動，前后左右方向無法擺動。當遇到地面高低不平時，由于吸嘴無法擺動，隨著地面的升高，吸嘴體整體提升，而地勢低的一邊間隙就加大了，從而造成底部漏風，吸力下降，地面無法清掃干凈。
吸嘴就能克服這種道路條件帶來的問題。吸嘴升降直接由油缸的伸縮來控制。液壓缸一端通過拉桿形卸扣與吸嘴支耳相連，液壓缸為單作用缸，吸嘴放下時，活塞桿伸長，腔內(nèi)無壓力，吸嘴隨路面高低而升降，油缸也會跟隨伸縮，使吸嘴不受約束。前方導向桿通過鉸接機構(gòu)與吸嘴相連。鉸接機構(gòu)由鉸接座和銷軸、組成。鉸接座的兩個銷孔成十字交叉布置，銷軸連接導向桿和鉸接座，銷軸連接鉸座和吸嘴體。吸嘴體可繞銷軸前后擺動，繞銷軸左右擺動。當路面高低不平時，吸嘴始終與地面保持平行，這樣離地間隙也均勻不變，風機吸力也不受影響，同時降低對地面撞擊的噪音，提高吸嘴的耐用性。提高對密度大、有粘性的垃圾的吸力。
為的到最好的吸塵效果，要求進風面積越小越好，要求滿足吸入塵粒的最小當量直徑，綜合城市和本車性能能吸入最大塵粒當量直徑R=157mm的垃圾有紙張、塑料袋、質(zhì)量小于0.15kg的固體顆粒。
由于清掃車在清掃過程中不斷的前進運動，當立即從地面被氣流吹起、懸浮再被吸嘴吸入的時間超過了對吸嘴的有效作用時間，垃圾被吸入就無法吸走。為了提高清掃效果，可以提高氣流速度，但這將加強風機和風壓，提高清掃效果。
吸嘴結(jié)構(gòu)如圖3.9所示。
圖3.9 吸嘴結(jié)構(gòu)
3.9噴水頭、水泵、進塵管和水箱的選擇設(shè)計
參照同類車型水泵選擇三缸活塞，三缸活塞泵的性能參數(shù)見表3.3。
表3.3 活塞泵性能參數(shù)
額定轉(zhuǎn)速
最高轉(zhuǎn)速
流量
最高壓力
最大耗用功率
820r/min
1200r/min
30L/min
3Mpa
1.86kw
在清掃過程中，要求灑水根據(jù)作業(yè)要求選擇2001YBS型精細霧化噴嘴，2001YBS型精細霧化噴嘴性能參見表3.4。
表3.4 2001YBS型精細霧化噴嘴性能參數(shù)
流量代碼
入口接頭
噴射角度
噴嘴流量
平均粒徑
異物直徑
Ybs003
螺紋
80
1.89L/min
70um
0.5mm
根據(jù)噴水頭和作業(yè)時間選擇水箱，令噴水頭每分鐘的噴水量為Q,時間t，噴石頭流量為v,則
（3.28）
設(shè)清掃時間為12小時，則水箱的容積為為
（3.29）
水箱設(shè)計為方形，其效容積5能滿足設(shè)計要求。
進塵管選擇GL-19pu351風管，材料：B彈性鋼絲生產(chǎn)；直徑：Φ60mm-130mm；
風速：35/s?！ ?
用途：用于固體如粉塵，粉末和纖維和屑片和顆粒，氣體和液體環(huán)境，真空吸塵器，輸送系統(tǒng)。食品和制藥工業(yè)適用。
3.10本章小結(jié)
本章對道路清掃車的主要零部件進行選擇和設(shè)計，并對所選擇零部件和設(shè)計零部件進行結(jié)構(gòu)分析，性能分析，對其實用性、經(jīng)濟型、安全性等作整體分析和精選。
第4章 清掃系統(tǒng)的動力設(shè)計與計算
4.1清掃系統(tǒng)的動力選擇
液壓系統(tǒng)要實現(xiàn)其工作目的必須經(jīng)過動力源——控制機構(gòu)——機構(gòu)三個環(huán)節(jié)。其中動力源主要是液壓泵；傳輸控制裝置主要是一些輸油管和各種閥的連接機構(gòu)；執(zhí)行機構(gòu)主要是液壓馬達和液壓缸。這三種機構(gòu)的不同組合就形成了不同功能的液壓回路。
泵—馬達回路是清掃作業(yè)的主要回路，按照泵循環(huán)方式的不同有開式回路和閉式回路兩種。
開式回路中馬達的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷卻及沉淀過濾后再由液壓泵送入系統(tǒng)循環(huán)，這樣可以防止元件的磨損。但油箱的體積大，空氣和油液的接觸機會多，容易滲入。
閉式回路中馬達的回油直接與泵的吸油口相連，結(jié)構(gòu)緊湊，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，散熱條件差，需設(shè)輔助泵補充泄漏和冷卻。而且要求過濾精度高，但油箱體積小，空氣滲入油中的機會少，工作平穩(wěn)。
設(shè)計的道路清掃車清掃系統(tǒng)的動力系統(tǒng)有機械傳動、液壓傳動、還有氣壓傳動。機械傳動效力高，但機構(gòu)太過復雜，制造成本高。氣壓傳動效力太低，故選擇液壓傳動。采用取力器從變速器取力，取力器驅(qū)動液壓泵，液壓泵驅(qū)動掃盤馬達、水泵馬達和液壓缸【11】。
4.2掃盤的驅(qū)動馬達選擇
綜合清掃道路實際情況選擇掃盤轉(zhuǎn)速為200r/min左右。故選擇山東濟寧液壓件廠生產(chǎn)的BM100P擺線液壓馬達4個。馬達與掃盤通過聯(lián)軸器連接。聯(lián)軸器選擇凸緣聯(lián)軸器（GB/T5843-1986）YLD9。
表4.1 BM100P擺線液壓馬達主要參數(shù)
排量
額定
壓力
額定
轉(zhuǎn)速
額定
扭矩
最大
被壓
輸出
功率
重量
總效率
100mm/L
10Mpa
200r/min
100N.M
4Mpa
2.05KW
5.7kg
＞60%
4.3水泵馬達的選擇
根據(jù)水泵參數(shù)，驅(qū)動水泵所需扭矩：
（4.1）
綜合選擇YM-B61BJL型中壓雙作用葉片馬達1個，馬達與掃盤通過聯(lián)軸器連接。聯(lián)軸器選擇凸緣聯(lián)軸器（GB/T5843-1986）YLD3。
表4.2 YM-B61BJL型中壓雙作用葉片馬達主要參數(shù)
排量
額定
壓力
最高
壓力
額定
轉(zhuǎn)速
最高
轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)矩
重量
安裝
尺寸
61.13mL/r
6.3Mpa
7Mpa
1000r/min
2000r/min
43.16N.m
12.7kg
腳架
安裝
4.4液壓缸的選擇
掃盤升降液壓缸的選擇根據(jù)裝配尺寸和升降力，選擇煙臺市生產(chǎn)液壓缸廠成產(chǎn)的輕型拉桿液壓缸W70l-1-2LB100B-40R700-AB液壓缸2個。
W70l-1-2LB100B-40R700-AB液壓缸裝配尺寸見裝配圖。
集塵箱舉液壓缸的選擇根據(jù)裝配尺寸和舉升力，選擇武漢油缸廠成產(chǎn)的DG-JB60C-L1100-的液壓缸1個DG-JB60C-L-液壓缸裝配尺寸見裝配圖。
4.5液壓泵的選擇
液壓泵驅(qū)動掃盤馬達4個，水泵1個，液壓缸3個。應(yīng)液壓缸工作時個馬達都不工作，5個馬達同時工作，故泵能驅(qū)動馬達則能滿足，由液壓馬達性能參數(shù)和液壓損失、液力損失和泄漏故液壓泵應(yīng)滿足
式中：、和分別泵、掃盤驅(qū)動馬達和