道路清扫车清扫装置结构设计毕业设计

使用前需清理障碍物并设置清扫路线 #生活常识# #扫地机器人#

1、湖南机电职业技术学院汽车工程学院毕业设计湖南机电职业技术学院HUNANMECHANICAL&ELCTRICALPOLYTECHNIC 毕 业 设 计 设 计 题 目 道路清扫车清扫装置结构设计 学 生 姓 名 专 业 班 级 汽修1205班 指 导 老 师 王平花 学 院 院 长 李立斌 评 阅 人 2014 年 11 月20 日毕业设计真实性承诺及指导教师声明学生毕业设计真实性承诺郑重声明：本人所提交的毕业设计是在 指导教师指导下，独立进行设计工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含其他个人或集体已经公开发表的研究成果。对本设计做

2、出具体贡献的个人和集体，均已在设计说明书以明确方式标明。如被发现设计中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担相应的法律责任和一切后果。学生(签名)： 日 期： 指导教师关于学生毕业设计真实性审核的声明郑重声明：本人已经对学生 毕业设计所涉及的内容进行了严格审核，确定其设计成果均由学生在本人指导下取得，对他人成果的引用已经明确说明引用的出处，如出现抄袭等学术不端行为，本人愿负连带责任。指导教师（签名）： 日 期： 注：此声明由指导教师和学生本人亲笔签名。摘要城市道路吸扫车是用于道路清扫的主要机械,它能清扫硬质路面上微细尘土和常见垃圾,适用于城市道路、高速公路、商场、机场、体育场、隧道、大型厂区

3、和码头的清扫保洁作业。清扫装置是城市道路吸扫车的主要功能部件,清扫装置设的研究具有重要的工技计术水平的高低直接影响着城市道路吸扫车的发展和创新,因此对城市道路吸扫车清扫装置程意义。本文的主要研究工作包括： (1)通过市场调研,并结合国家标准确定了城市道路吸扫车清扫装置的形式及其布置形式；分别对两个旋转清扫盘刷和三个旋转清扫盘刷整个清扫装置的清扫性能进行了分析。 (2)以清扫装置清扫性能分析为基础,设计了清扫装置的前后盘刷机构及相匹配的机械传动系统；设计了清扫装置的盘刷触地压力机构,设计了清扫装置的避让系统,使清扫装置具有自动避让功能。 (3)设计了清扫装置的电气系统，使清扫装置减少噪音污染及二

4、次污染。 (4)研究开发出成本较低、有三个旋转清扫盘、能够同时具备清扫路面及台阶角落垃圾功能的电动清扫车。即在现有配备两个旋转清扫盘刷的清扫车基础上，增加一个旋转清扫盘机构和装置，能够调整控制清扫的方向和位置，具备清扫台阶及角落垃圾的功能。关键词：电动道路清扫车；避让系统；清扫盘结构装置；盘刷结构与材质分析目录摘要2第一章 绪论51.1背景和意义51.2国内外研究现状61.2.1国外研究现状61.2.2国内发展现状6第二章 清扫车整体构造方案82.1 清扫车系统概况82.2清扫车的功能特点82.2.1清扫方式82.2.2除尘方式82.2.3传动形式92.2.4清扫装置10第三章 清扫车清扫盘结

5、构及设计参数113.1 盘刷的性能要求113.2 前扫盘的结构123.3 扫路车吸扫除尘过程分析133.4、盘刷清扫机理143.5 盘刷系统避让装置设计153.6 盘刷磨损及寿命计算18总结21致谢22参考文献23第一章 绪论1.1背景和意义近些年来，随着我国的经济迅速发展，人民生活水平也得到很大的提高。人民对城市的卫生、道路清洁程度也越来越重视，之前城市道路的清扫都是依靠环卫清洁工人的双手来清扫，这种的方式显然已经变得很落后落后，不再能够满足当今大中城市对现代化环境卫生工作的发展需求。人工清扫，工作效率低，工作量大这就会在很大程度上阻碍了城市道路环境卫生工作向更深的层次方向发展，对城市的整体

6、形象造成了很大的影响，对人民的生活环境也会造成很大的影响。因此，全国各地的环境卫生部门对城市道路清扫作业机械化程度的提高提出了迫切的需求。依据城市道路建设部门的量化要求，大中城市的街道清扫作业机械化量需要占到城市道路清扫作业量的百分之六十以上。目前，随着我国经济的迅速发展、人们对健康生活环境的需求，大大地推动了道路清扫机械领域上的发展，并且使它获得了持续发展的动力。因此对当前存在扫路车进行持续不断的深入研究和科技创新的问题，迫切得以解决。纵观这十几年，我国道路清扫车快速发展，其产品从以前单一的纯扫式发展到现在的多种型式，多形式的扫路车以致满足我国不同地方不同气候的需求。不管是产品的质量何时性能

7、等各方面都得到了迅猛提高，尤其是在改革开放之后，通过从国外进口一些扫路车，将国外的扫路车与国内的相结合，取其精华，去其糟粕，将各自优点相融合，使得我国扫路车的产品性能、质量以及可靠性得到很大程度的提高。不过现在，由于我国在一些诶技术领域上仍然相对落后，使得我国道路清扫车的整体水平同国外一些发达国家的扫路车水平相比，还有一定程度的差距，尤其是在产品的性能方面，仍存在较大的差距。为了使我国的道路清扫车水平在较短的时间内得到提高，缩小和一些发达国家道路清扫车性能水平上的差距，满足我国环卫部门对城市街道清扫作业的要求，扫路车制造企业应该加大对道路车性能方面的研究。只有明确扫路车的研究方向，从扫路车的基

8、础研究方面入手，根据中国城市街道对扫路车的要求，研发出高质量、高性能，低成本、符合中国国情的扫路车。针对目前国内清扫车在适用性和功能方面存在的不足和价格相对较高等缺陷，研究开发出成本较低、有三个旋转清扫盘、能够同时具备清扫路面及台阶角落垃圾功能的电动清扫车。即在现有配备两个旋转清扫盘刷的清扫车基础上，增加一个旋转清扫盘机构和装置，能够调整控制清扫的方向和位置，具备清扫台阶及角落垃圾的功能。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状在工业相对发达的国家，在19世纪末，就有人着手研究道路清扫车，到20世纪20年代，在市场上已经出现有大型中型的扫路车销售。近年来，随着科学技术水品的提高，国外生产厂家

9、对产品性能不断改进、研究，采用各种先进技术和优良的配套元件，制造出多种总体布局合理、具有优良险能的各类扫路车。从1894年英国发明第一台马拉扫路车算起，扫路车的发展历史已超过百年。日本、美国、德国、英国等国家从20世纪30年代开始就形成了扫路车量产。目前国外先进的扫路车，都在不断地提高，甚至出现了机、电、液一体化的智能水平。以美国某公司生产的扫路车为例，其功能动作设计包括了清扫工作中遇到的各种问题，垃圾箱液压倾倒、盘刷的伸缩、旋转、提升、避障、记忆、警示、自我保护及检测等。利用计算机、液压、传感检测、信息处理、自动控制和接口等技术达到机、电、液一体化智能控制的目的。扫路车上使用了温度、物位、倾

10、角、转速、货重、液位、避障、压力、电量等多种传感器。由传感器采集扫路车控制所需的各种信息。这些信息被送到中央控制计算机，进行运算、存储、变换、加工等处理，控制系统发出各种命令，执行机构按照要求实现功能。1.2.2国内发展现状一种先进的技术装备的研制，必然经历一个逐步完善的过程。为了拥有先进的技术装备，满足国内市场的需求，国内不少城市从20世纪60年代就着手组织科技力量研制扫路车。虽然到目前，我国研制生产扫路车已有50多年的历史。但相对于国外发达国家，我国扫路车从技术水平、操作性能、清扫效果等方面都存在一定的差距。目前我国生产扫路车的企业有30余家。从产销量和技术实力上看，中联重科中标事业部（原

11、长沙中标实业有限公司）、烟台海德专用汽车有限公司和福建龙马环卫装备股份有限公司等厂家处于行业的领先地位。国内扫路车的技术主要来源于三方面。一是借鉴国外同类产品的先进技术，并结合我国现有的技术能力以及我国国情，自行开发的产品。二是直接引进国外技术的产品。三是从国家科研院所转让技术，再在生产中进行改进的产品。总体而言，我国目前并没有专门的道路清扫车技术研发中心，没有专门的自主研发知识产权。再研发上投入的资金也相对比较少，因此使得我国清扫车产品在整体技术水平比较低。特别是在控制系统、清扫效率和专业化清扫等方面与国外产品有相当大的差距。国内企业已经认识到，随着外资企业的不断进入国内市场，竞争将越来越激

12、烈，产品的技术水平将成为重中之重。国内大多数企业都在积极引进国内外先进技术与外国公司进行合作，以提高自己的技术含量较高的产品。在借鉴国外先进技术的基础上，开发新型路面清扫车以期形成产品多功能化、系列化，并进一步提高产品的清扫效率。目前主导企业正加快新产品的开发步伐，尽快完成原有产品的统型改造，完善产品型谱，实现产品的制造切换和市场切换，提高市场份额，提升市场形象。同时加大投资，实施技术改造工程，以形成制造的核心能力，实现产品质量的提高和制造能力的加强。随着我国不断加快现代化的进程，综合经济实力的不断发展以及劳动力成本的提高，扫路车的发展日趋完善。路面、场地保洁采用扫路车作业已经成为一种趋势第二

13、章 清扫车整体构造方案2.1 清扫车系统概况整车共分为七大系统：底盘系统、电动机系统、气路系统、电控系统、盘刷总成、副车架总成、车箱结构总成。电动机是给清扫车各个工作装置提供动力源，其中，一动力是由离心离合器经过皮带传递给风机，完成抽吸作业，另一动力输出是由单级齿轮传动装置来控制工作装置。气路系统由风机、吸嘴、风管、集尘箱、过滤装置等组成。在清扫作业中，电控系统和气路系统都是由电动机带动提供动力。电控系统通过齿轮转动控制盘刷机构的升降和盘刷的旋转清扫动作，同时还操纵吸嘴的升降，滚刷的旋转，盘刷系统电动马达、螺纹连杆，弹簧连杆等机构动作下旋转清扫、避让障碍等。气路系统中风机旋转使集尘箱内产生产生

14、负压，气流从吸嘴吸入，垃圾在垃圾箱沉降室内被收集起来。清扫作业完成后，扫路车到达指定地点，油缸控制垃圾箱后门打开，同时控制垃圾箱举升，完成垃圾倾倒。至此，在各系统的协作配合下，扫路车顺利完成了清扫任务。2.2清扫车的功能特点2.2.1清扫方式该款小型电动环保清扫车采用“左右置两盘刷+中置活动盘刷+后置吸嘴及滚刷相结合的吸扫式作业方式。其工作原理为利用车架底部两侧装置的两个左右正反方向旋转的盘刷将路缘、边角、护栏下的垃圾输抛射到车底中间吸入区范围，再依靠强风力风机使车厢产生负压，并在管路系统中形成的真空度，由贴近地面的吸嘴经吸管将垃圾吸入垃圾箱内，从而完成对路面垃圾的清扫和保洁，而后置滚刷的目的

15、就是将吸嘴下方的垃圾再次扬起，增大垃圾的悬浮速度，是垃圾更容易被吸进垃圾箱。吸扫式清扫车具有清扫范围宽，适应性好，对微细垃圾尘粒的捡拾，输送效果好等特点。2.2.2除尘方式由于底盘空间的限制，设计的清扫车除清扫路线和清扫宽度要适中，因此，一般是根据路面情况选择合理的除尘方式，使得清扫车的作业路线和作业空间最长，最合理。并且要求在垃圾吸入垃圾箱后，尘粒要可以停留在垃圾箱内。该款小型吸扫式清扫车的除尘方式即采用重力除尘和惯性除尘、过滤除尘等相结合的方案。重力除尘的原理：是采用截面积的差异来改变流速从而达到减小惯性。由于垃圾箱的截面积比垃圾吸管的截面积大得多，因此当垃圾与空气的混合气吸管进入垃圾箱后

16、，气体流速在垃圾箱内将会迅速降低，垃圾尘粒便依靠自身的重力降落到垃圾底部，从而达到收集垃圾的目的。另外，在垃圾箱中设置隔板，因为垃圾尘粒的惯性要比空气的惯性大得多，这样当尘粒与挡板发生碰撞后，便会使其改变速度大小和运动方向，从而与输送气流分离开来，达到除尘的目的。2.2.3传动形式由于清扫车有主.副电动机使得清扫车的行走机构的动力传动和清扫作业机构的动力传动互不影响，而是相互独立，其中工作装置的传动系统主要包括电动机、风机及电控系统三大核心部分，其传动形式原理图如图3：电动机无级调速控制系统驱动车辆行驶副发电机电路控制系统电动机驱动风机副电动机-1盘刷和滚刷转动盘刷和吸嘴摆动主发电机管路系统副

17、电动机-2垃圾箱倾倒 图2.1 电动清扫车的传动方式如图所示：车辆的行驶有底盘电动机来提供动力，不参与工作装置的驱动；而风机和电控系统通常由副电动机通过离合器和变速装置来驱动。在传动路线中，变速装置由采用链条传动。盘刷以及后置滚刷的旋转和摆动、吸口的摆动、尾门的开闭以及垃圾箱的倾倒动作都是通过电动机来完成的，其中，盘刷和滚刷的旋转是靠副电动机-1来驱动的，而盘刷和吸嘴的摆动以及尾门开启、垃圾箱的倾倒则是由副电动机-2来驱动。2.2.4清扫装置清扫装置是在车底盘前轮适当位置安装三个盘刷，刷毛由合成塑料来制作。在清扫的过程中，刷毛触地滚动塑料刷毛，相对于钢丝它对地面的伤害较小，虽然耐磨性不好，其弹

18、性好，而且刚度适中，可以提高垃圾尘粒的抛射速度，同时也提高盘刷的工作能力。当盘刷处于作业状态时，其应该外伸而且下落，并且与路面保持浮动接触。当在非作业状态时，盘刷由电控系统控制收回到一定的高度，这样可以减小车辆宽度和刷毛的磨损。综上分析，盘刷的动作机构设计时必须能其实现外伸、下放、浮动和回收提升锁紧的复合动作。盘刷的升降和伸缩由电动机加连杆机构控制，另外还可以机械式控制刷毛的接地压力，使清扫车保持最佳清扫效果的同时尽量使刷毛的磨损程度最小。采用后置式吸嘴，其位于盘刷稍后、底盘车架两纵梁之间。吸嘴的主要功能是借助垃圾箱的负压，产生于高速气流有效地吸入垃圾尘粒。由于吸嘴的结构短，而且直，在负压的作

19、用下垃圾很容易被吸入垃圾箱内。扫盘的直径大，而且能伸出车外所以清扫宽度较大。前悬短，使得吸嘴的调整和吸管的更换方便。另外，吸嘴相对于路面的距离对拾取垃圾的效果影响很大，因此，吸嘴在正常作业状态下，应能自动保持最佳离地间隙，离地问隙的调整由可调整的拖轮保证，并使吸口可随路面的高低而起伏。吸嘴后面连接有卧式扫刷，主要功用是把吸嘴下方的垃圾再次扬起，降低尘粒的悬浮速度，使垃圾更容易吸到集尘箱。第三章 清扫车清扫盘结构及设计参数3.1 盘刷的性能要求为了使盘刷能够自动适应各种路面状况，使得路面清扫更加干净，并且能在遇到紧急情况（如：前方障碍、碰到护栏等）时具有自动避让功能，并能在最短的时间内恢复工作状

20、态，盘刷机械必须满足如下一些性能要求：1、盘刷处于清扫作业状态时，应该可以外伸而且下落，与路面保持一定的间隙浮动接触。在非工作状态时，盘刷必须回收并且提升离开路面至一定高度，目的是为了减小车辆宽度和刷的磨损。因此，盘刷的动作机构必须可以实现外伸下放浮动和回收提升且锁紧的复合动作。2、当盘刷处于下放外伸浮动工作状态，在行进清扫作业过程中，由于驾驶原因或路面设计的原因，有可能与前方的道路固定设施如护栏枉芏、路缘石等发生碰撞。为了防止盘刷与道路设施之间的刚性撞击而损坏，所以盘刷必需具有缓和碰撞、避让障碍和自动恢复的功能。 3、盘刷处于工作状态时，盘刷旋转接地的处必须保证抛尘指向车子中间，同时还要保证

21、作业状态时具有足够大的清扫区域和最大清扫宽度。若盘刷的整个圆周平面水平接触地面旋转，垃圾尘粒就会沿盘刷四周的圆周切线方向抛射，这样垃圾不仅不能抛到车子中间指定的位置，反而会造成了垃圾灰尘到处飞扬扩散即二次污染。盘刷水平接触地面，会使整个盘刷的刷毛同时与路面接触旋转，加快了刷毛的磨损，缩短了刷毛的使用寿命。为了使尘粒实现定向抛射到指定的区域，防止产生二次污染，应调节盘刷使得前方外侧中心角为一定角度的局部区域接地。盘刷工作时，只有部分毛刷接地将垃圾抛射到吸风口指定的区域，其它部位的刷毛不接触地面，因此也不会不扰动路面，所以在清扫车的持续作业过程中，对于一根具体的刷毛来说，只是周期性的间歇参与工作，

22、在很大程度上减小了刷毛的磨损。盘刷的触地点位置还必须考虑其接地宽度区域足够大。这样才能保证足够的清扫宽度。为了使清扫车能将在工作区域内的垃圾清扫干净，盘刷接地区域应与吸尘口或滚刷的工作区域有一定量重合，这样设计可以有效的提高工作效率。通过查资料，盘刷接地中心角一般取=120。盘刷倾斜角，即盘刷与地面的夹角取4、吸盘刷毛应具有良好的弹性和适中的刚度。当盘刷下放，刷毛与路面相接触后，由于盘刷自重和外加力作用刷毛会产生变形弯曲，对路面产生一定压力，用以清扫垃圾。当刷毛随刷盘转至接地区域内侧时，由于盘刷的前倾角度、刷毛变形量呈非线性加速减小，在离开路面时，弹性力完全释放，刷毛加速回弹，该能量可直接传递

23、给垃圾尘粒使其加速抛向内侧。由于刷毛弹性而产生的回弹效应，可大大提高垃圾尘粒的抛射速度和距离，有效的提高清扫效率。如果刷毛在作业过程中发生塑性变形，失去弹性，则刷毛在不接触地面时，不会产生回弹，就不能将弹性势能转化为垃圾尘粒的动能，从而降低抛射速度，也导致了清扫效率的降低。刚度适中的刷毛可使刷毛在离开路面时释放出大小适当的弹性力作用在垃圾尘粒上使其获得理想的速度。另外，对于设定的盘刷结构重量和外加力，刚度适中的刷毛可产生适当的变形，能获得理想的接地面积。毛接地点绝对速度的大小和方向是影响盘刷清扫性能的重要因素，绝对速度的大小将影响到垃圾尘粒在前扫盘刷毛转动的作用下所获得的抛尘速度和被抛射的距离

24、，绝对速度的方向将决定垃圾尘粒被抛射的方向。3.2 前扫盘的结构 1- 底板，2-导轨，3-垂直运动旋转电机，4-水平运动旋转电机，5-导轨卡槽，6-主动齿轮，7-齿条，8-滑块，9-盘刷臂，10-扫盘电机，11-盘刷，12-工作台，13-螺纹杆图3.1 前扫盘机构示意图该机构能实现前扫盘在水平方向和竖直方向灵活运动控制。如下图1所示，前扫盘机构水平运动由齿轮齿条机构实现，齿轮6由旋转电机4带动，与安装在底板1上的齿条7啮合，并带动整个工作台12沿导轨2实现水平方向运动；竖直方向运动由旋转电机3带动螺纹杆13运动，螺纹杆13与滑块8通过螺纹连接，因此当螺纹杆13与滑块8之间的螺纹转动时，带动滑

25、块8在工作台滑槽内上下运动。因此可将该机构运用于各类清扫车上实现清扫台阶及角落垃圾的功能。技术参数：水平方向行程400500mm；竖直方向行程180250mm。上述各部件依据各自的机动原理，相互配合，相互作用而构成了整个盘刷的装置，从而也保证整个盘刷系统具有如下的功能： (1)由扫盘电机是给盘刷的伸缩、升降提供动力，保证扫盘的升降伸缩。(2)防尘罩将盘刷围起来，罩住了作业过程产生的尘粒，同时吸尘接口与气系统吸管连接，可将清扫过程中小的粉尘颗粒直接吸入除尘箱，降低干式作业时的扬尘，有效的抑制了扬尘问题。（3）盘刷是盘刷系统的执行装置，清扫车工作时盘刷与地面接触液压泵驱动旋转清扫，刷毛较容易磨损，

26、需定期更换。（4)弹簧和链条组成盘刷系统的避让机构，当清扫车在清扫作业中碰到护栏或者障碍物体时，该机构便可以回缩，弹簧伸长，拉力增加，缓冲冲击，当过障碍后，在弹簧力的作用下盘刷又恢复常态，进行正常工作，该机构能有效的使盘刷安全的越过障碍。(5)由螺纹调节杆、调整螺栓、下连接杆、调角螺栓、挡板、电机调节杆等构成盘刷系统四连杆机构的倾角调节机构。通过改变螺纹调杆的伸长量，使盘刷沿该方向倾斜一定角度，然后松开倾角调整螺栓，可以调节电动马达支座，使其向外倾斜一定角度，然后拧紧螺母，这样保证盘刷与地面有适的触底角度。挡板和调角螺栓可以通过调节改变盘刷外伸的角度，使整车有合理的清扫宽度。(6)电动马达是用

27、来驱动盘刷旋转的装置，使盘刷按照一定方向、一定的转速旋转。当速度过大或过小时，可以按照需求来改变电压通过电动马达的电流来改变电动马达的转速，从而达到改变盘刷转速的目的。用电动马达来驱动盘刷，最大的优势就是可以有效的控制其转速的大小。3.3 扫路车吸扫除尘过程分析图3.2 清扫区域该道路清扫车的清扫工作主要由三个盘刷、吸嘴以及滚刷等完成其吸扫任务。其清扫过程如图3所示，盘刷和吸嘴以及滚刷均分布于整个待吸扫区域中，盘刷往车体外伸，倾斜放置地面呈一定角度接触，其接触区域为扇形圆弧区，使清扫作业时，尘埃往同一方向抛射。随着车辆向前行驶，盘刷旋转将两侧的垃圾抛射向车底中间可吸入区域，形成一条垃圾带，（刷

28、转速相对较高，部分废物可能会获得速度较大，故须在两盘刷中间到吸嘴处置一挡板，以确保废物不致从另一侧被抛出）再由吸嘴将垃圾吸入垃圾箱，吸嘴后方设有滚刷，其功用是将吸嘴下方的垃圾再次扬起，降低了垃圾的悬浮速度，使得清扫更干净。另外可吸区域与可扫区域须有一定的重叠空间，确保车底清扫不到的地方处的垃圾也可以吸收干净。最终，所有废物在可吸区域内被吸嘴吸走，完成整个吸扫除尘过程。3.4、盘刷清扫机理盘刷的转动是由电动马达的旋转来驱动的。清扫车行车作业，盘刷旋转过程中遇垃圾，使垃圾获得一定的速度，拋向吸嘴可吸区域形成垃圾带，在由吸嘴吸收，从而达到清扫的目的。在清扫过程中，需要保证盘刷有正确的拋尘方向。a)盘

29、刷全接地拋尘方向示意 （b）盘刷部分接地拋尘方向示意 图3.3 盘刷抛尘过程在盘刷清扫作业过程中，道路经过盘刷旋转清扫后，垃圾沿着盘刷旋转的切线方向被抛出。如果在盘刷底面整体触地旋转的情况下，如图7（a），就会造成废物沿着整个圆周的切线方向被抛出，这样不仅起不到清扫收集废物的作用，却会造成废物四溢、扬尘四起，使路面更加混乱，城市更加不整洁。所以，盘刷设计安装时，如图（b），需要与地面呈一定的角度，从而使盘刷在工作时，与地面的接触面始终保持成角，这样便不会造成扬尘污染，顺利保证清扫作业的实现。同时，在保证合理的拋尘方向的同时，还要尽量使盘刷的清扫区间最大化，以达到最大的清扫宽度。图3.4 盘刷与

30、触地面示意图 从图5可知，倾角方位的选择，主要必须保证盘刷底面外边缘应该与地表面恰好接触，便能保证道路上各街角的垃圾随着盘刷的运动都被扫除，而且又不造成扬尘。盘刷内侧触地位置的确定，以扇形角度为120处为宜。整个扇面与地面接触过程中，扇面边缘与地面的接触压力为临界值0，随着向扇面中心的不断运动，压力越来越大，直到扇面中线处达到最大，整个扇面压力对称分布。这样，既保证了合理的拋尘方向，又保证了有效的清扫宽度。3.5 盘刷系统避让装置设计清扫车在作业时，由于城市道路的不平，或道路环境的复杂，盘刷系统难免会遇到一些障碍物。有些障碍物过大，盘刷系统无法逾越，此时盘刷系统将与障碍物产生硬性碰撞，会导致损

31、坏。为了避免这种状况的发生，在盘刷系统上设计有一个弹性避让机构。当盘刷在清扫作业中遇见障碍物时，盘刷组件在外物的作用下，避让机构控制盘刷系统回缩到车辆下方，从而避过障碍物，此时由于机构的回缩运动，避让弹簧被拉长，弹簧拉力增加；当越过障碍物以后，机构和盘刷组件在弹簧拉力的作用下重新回到工作位置的过程。避让装置主要由避让弹簧以及调节套筒两个机构组成。避让机构最组要的部分是避让弹簧。本设计主要是对弹簧的设计。在盘刷系统中，避让弹簧有两个作用，一、盘刷系统正常清扫作业时，通过调整避让弹簧上方的调节套筒，可以调节避让弹簧的升降，避让弹簧的伸缩，可以使盘刷机构处于合理的触地压力；二、当盘刷机构碰到障碍物需

32、要避让时，弹簧能提供向外的拉伸力，从而保证盘刷机构能够正常复位。在设计避让弹簧时需要考虑到这两个因素。如图6所示，弹簧正常清扫作业长度为，杆长度为，点为弹簧与杆铰接点，长度为，杆长度为，弹簧与杆的下压方向夹角为，弹簧与杆外伸方向夹角为，机构下压角度为，机构外伸角度为。图3.5 避让弹簧设计简图以点建立空间直角坐标系，弹簧连接铰座铰点坐标，连接杆铰点坐标。当盘刷机构初始作业但未避让时：弹簧正常作业时长度可表示为：其中，弹簧的自由长度可由下式计算：式中：弹簧剪切弹性模量，弹簧钢丝直径，；弹簧中径，；弹簧刚度，7。则知，弹簧的拉伸力为：则在面内，弹簧提供的用于调节触地压力的提升力为：当盘刷发生磨损到

33、限度位置，盘刷作业未遇到障碍避让时，由于盘刷在作业中还会继续磨损，单有因为调节一到了极限位置，因而会造成整个盘刷机构的下压角度增加，弹簧伸长，盘刷的触地压力将会减小，所以在设计时必须对盘刷磨损的情况进行考虑。若刷毛磨损的最大限度为，则磨损到该位置时，机构下压角度为：此时，弹簧的作业长度为：弹簧的拉伸力为：则在面内，弹簧提供的用于调节触地压力的提升力为：当盘刷在清扫作业中遇见障碍物时，盘刷机构回缩，机构外伸角减小，弹簧伸长，拉伸力增加，弹簧与杆夹角变为。若此时盘刷机构外伸角为，则弹簧长度为：此时弹簧的拉伸力为：则在垂直于面的方向上，弹簧提供的用于克服盘刷与地面的摩擦阻力的拉伸力为：当盘刷磨损到限

34、度位置并避让时，此时，盘刷机构下压角为，外伸角为，弹簧与杆夹角变为，则弹簧长度为：此时弹簧的拉伸力为：则垂直于面的方向上，弹簧提供的用于克服盘刷与地面的摩擦阻力的拉伸力为：综上分析可知，清扫车工作过程中，随着盘刷的逐渐磨损，弹簧的弹力也逐渐减小；当遇到障碍物时，盘刷系统发生避让，随后盘刷的逐渐回复正常作业状态。因此在进行弹簧设计时，既要保证合理的盘刷触地压力及避让时机构有合理的回缩量即弹簧的伸长量，同时还要克服摩擦阻力，使盘刷机构能恢复正常作业位置。以前面确定的盘刷系统机构参数为基础，结合盘刷系统设计的思路与构造，参照整车布局的设计思路与性能参数，并通过对该机构的各主要工况进行静力学分析和计算

35、，可以确定出盘刷系统各力学性能参数如表3.1：表3.1 盘刷系统力学性能参数=330mm=4mm=19=100mmP=7N/mm=4.1Kg=20mm=332mm=1.3Kg=220mm=27=32.1Kg=100mm=13D=40mm=243.6 盘刷磨损及寿命计算 对于扫路车盘扫系统来说，盘刷由于易磨损而造成的使用寿命短的问题是关系到清扫性能的重要一环，所以必须加以考虑。同时盘刷作为受磨损件，它也直接关系到了扫路车的使用成本等问题。通常导致盘刷磨损的主要原因有：刷丝材质特性、触地压力、作业工况等。（1）刷丝材质特性的影响现有的扫路车盘刷材质有钢片、尼龙和塑料三种类型，刷丝截面形状上也有许多

36、样式。但是盘刷刷丝形状基本对其磨损影响较小。所以刷丝材料是关系到盘刷磨损及寿命的主要考虑因素。而刷丝在实际作业中所涉及到的摩擦特性、传热性等是材质特性的具体表现，可以用耐磨性这一概念来综合反映这些具体特性。钢质刷丝耐磨性是三者中最优的，然而由于其硬度较大，对路面造成的磨损破坏较严重，故现实中使用较少。现在通常大多使用聚丙烯材料制作盘刷单丝刷头，用于扫路车，保洁车等特种车辆刷盘或主刷组合板用环卫用刷。这种材料的盘刷具有很好的耐磨性。（2）触地压力的影响扫路车作业时，盘刷会对地面施加一定的触地压力，适当的触地压力是保证清扫率的重要条件，同时也正是由于触地压力的存在才使盘刷与地面产生磨檫，造成磨损。

37、触地压力是盘刷系统自身重力、液压缸压力、弹簧的拉力以及地面支持力共同作用的结果。（3）路面状况的影响扫路车主要用于公路、街道、广场、厂房等道路场所的垃圾清理工作。其中，由于地面平整程度以及废弃物类型和数量不同，造成了扫路车作业量不同，盘刷与地面的摩擦情况也不同。一般情况下，高等级公路路面平整，废弃物少，对盘刷造成的磨损较小；街道广场地面平整度不一，生活废弃物相对较多，对盘刷造成的磨损较大；厂房地面平整度一般，工业废料等较多，对盘刷磨损较严重。盘刷刷丝的寿命分析由上述对盘刷刷丝的磨损因素分析可知，在路面清扫作业中盘刷刷丝的耐磨性与可持续能力是与盘刷系统清扫率等性能密切相关的。耐磨性好，持续时间长

38、的刷丝，不仅可以为用户节省费用，同时也减少了用户频繁更换刷丝的苦恼。刷丝磨损率是衡量刷丝寿命的主要参考因素，受刷丝的硬度、导热性、摩擦因数的综合影响。盘刷刷丝寿命是刷丝所能保证有效清扫性能的总工作时长。通过对影响盘刷寿命的各种因素及其运动机理的分析，可以通过以下公式研究和分析刷丝寿命状况：式中：T盘刷寿命，h；L盘刷磨损限度，m；R盘刷半径，m；n盘刷转速，r/min；v清扫速度，km /h；h盘刷磨损系数。通过前面内容及分析可知盘刷刷丝的磨损对扫路车无论是在清扫性能上还是结构功能设计上都有较大影响，故需要进行分析计算。然而由于盘刷在作业时，刷丝与地面的接触工况比较复杂，刷丝的磨损程度是受刷丝

39、本身的物质特性以及路面状况共同作用的，况且在复杂的路况下，刷丝本身的物质特性也可能会发生一些难以预计的变化，所以寿命计算只是对盘刷系统设计提供一个参考。选用市面上普通的聚丙烯材质的盘刷刷丝和刷柄，为了保证其能够满足正常的清扫作业，参照国家有关规定，盘刷的技术参数要求如下：（1）性能要求：盘刷刷丝的物理性能是保证刷丝能否满足正常作业的决定性因素，根据设计要求及相关资料，该刷丝须符合表3.2的规定：表3.2刷丝的性能要求项目指标抗张强度MPa30抗张伸长率%20结节强度MPa 23单根刷丝拉力N30刷柄球压痕硬度MPa20跌落高度1.5m高处自由下落无裂纹产生（2）外观要求聚丙烯刷丝及刷柄的外观在

40、一定程度上会影响其物理性能的发挥，同时合适的外观也会为整车增添不少亮点。其外观颜色可以是材料本身颜色，也可以通过化学加工生成其他的颜色，产品其他外观要求应符合表5的规定：表3.3盘刷的外观要求项目要求聚丙烯单丝整洁、挺直、色差小、光滑柔软、无伤痕、无气泡、无裂纹刷柄光滑、清洁、无毛刺装配装配端正，不允许有可见杂质如下由公式式，结合本车清扫性能的相关设计参数可知盘刷刷丝寿命为T：式中：L盘刷磨损限度，取0.1m；R盘刷半径，取0.45 m；n盘刷转速，取最大值120r/min；v清扫速度，取最大值10km /h；h盘刷磨损系数，取3.610-7。代入相应数值，求得，T =69.5 h由于盘刷在工

41、作过程中会经历各种各样复杂的工况，难以用具体的公式对其各工况进行详尽的描述，故上式只作为对盘刷性能的一个参考。总结2014年10月，开始了毕业设计工作，时至今日，设计基本完成。从最初的茫然、不知所措，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个设计过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。在这个充满激情的毕业设计里面，我们小组成员相互帮助，收获颇丰，学会了如何去设计，其过程包括小组讨论，资料的收集，方案的论证、方案的对比分析、设计计算、得出最优解，总结如下：本文主要以吸扫式道路清扫车的扫盘为研究对象，对盘刷结构设计进行了理论分析和计算。主要完成如下的一些工作：(1) 根据环保吸扫式道路清扫车的功用，确定了其主要一些参数，并通过其结构特点和工作方式进行分析，对主要工作装置进行了相关的设计计算。(2）从运动

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