上 一篇為大家介紹了《駕駛式掃地機(jī)性能對比》，接著我將為大家介紹《手推掃地機(jī)的設(shè)計(jì)研究》。

1 緒論

    隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市對環(huán)境衛(wèi)生質(zhì)量要求的不斷提高，各地環(huán)衛(wèi)部門加快了提高城市道路清掃作業(yè)機(jī)械化程度的步伐。我國掃地機(jī)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(jìn)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(dá)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(jìn)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，掃路車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)選擇一個(gè)合適的掃路車研究方向。隨著社會的發(fā)展、進(jìn)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(jì)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。為適應(yīng)市場需求，近年來，國內(nèi)眾多環(huán)衛(wèi)車輛研發(fā)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)廠家在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，加快了掃路車的自主研發(fā)和生產(chǎn)，推出了一大批各具特色、性能優(yōu)良、符合中國國情的掃路車。隨著機(jī)電液一體化技術(shù)、數(shù)字化信息技術(shù)和自動控制技術(shù)的大量采用，我國掃路車的設(shè)計(jì)和制造水平與發(fā)達(dá)國家的差距在逐步縮小。

    1.1背景

    本項(xiàng)目的垃圾掃地機(jī)擬將意大利進(jìn)口的DULEVO200QUATTRO車作為藍(lán)本進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。如圖1.1。

    意大利DULEVO道路寶掃地機(jī)工廠，系全球?yàn)閿?shù)不多的專業(yè)生產(chǎn)掃地機(jī)之著名企業(yè)，特別在重工業(yè)型掃地機(jī)領(lǐng)域，其產(chǎn)品科技含量更是遙遙領(lǐng)先于其它工廠。其產(chǎn)品采用全液壓驅(qū)動系統(tǒng)，防塵防水耐低溫、高溫，在極其惡劣的環(huán)境下，仍能正常工作。

    Dulevo在雅典政府的一項(xiàng)競標(biāo)中脫穎而出，向奧運(yùn)會提供十三臺掃路機(jī)。瑞士制造商Bucher也贏得了一項(xiàng)競標(biāo)，將另外提供九臺設(shè)備。希臘的主要環(huán)境特點(diǎn)是多塵和缺水，而Dulevo的設(shè)備特別適用于此類環(huán)境。在中國，Dulevo產(chǎn)品在首都天安門廣場、北海艦隊(duì)、神華集團(tuán)均有突出表現(xiàn)！

    1975年創(chuàng)立以來，在清掃設(shè)備及機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造方面已經(jīng)鞏固了它的世界領(lǐng)導(dǎo)地位。獲得國際組織DNV-DetNorskeVeritas的專業(yè)認(rèn)證，它還是重要的清掃設(shè)備生產(chǎn)商協(xié)會Afidamp的成員及國際衛(wèi)生提供協(xié)會ISSA的成員。所有的機(jī)型中均使用超細(xì)過濾系統(tǒng)(小到三微米)。

    國內(nèi)相近掃地機(jī)調(diào)研：

    1.FJ5051TSL道路掃地機(jī)(SHZ22型單發(fā)動機(jī)全液壓驅(qū)動掃路機(jī))(2001年《專用汽車》)

    這款外觀精巧漂亮的掃路車是由龍馬專用車輛制造有限公司自主開發(fā)的精品這款車同來自德國的凱馳ICCI型垃圾掃地機(jī)駕駛室外形極為相似采用全景式駕駛室設(shè)計(jì)寬大的風(fēng)擋和全景式車門可以讓操作者獲得開闊的視野對道路及作業(yè)情況一目了然駕駛室密封良好室內(nèi)空間寬敞各種布置簡潔明快操縱控制裝置布置合理操作方便FJ5051TSL道路掃地機(jī)具有很強(qiáng)的清掃能力可隨意清掃道路

    兩側(cè)和死角并有掃刷避障和調(diào)節(jié)地距功能清掃刷(盤刷)前置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動最大清掃寬度為2400mm同前種道路掃地機(jī)相比這款道路掃地機(jī)最大的特點(diǎn)是只有一個(gè)發(fā)動機(jī)沒有專門用來驅(qū)動風(fēng)機(jī)的副發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)是道路掃地機(jī)的動力源啟動后帶動變量泵雙聯(lián)泵通過液壓系統(tǒng)傳遞動力實(shí)現(xiàn)清掃作業(yè)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)工作系統(tǒng)行走系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其他系統(tǒng)各項(xiàng)作業(yè)是名副其實(shí)的全液壓驅(qū)動得益于只有1臺發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)使得該車結(jié)構(gòu)更加緊湊并具有了低油耗低噪聲低排放的良好的環(huán)保性能這款車的另一個(gè)亮點(diǎn)是采用微電腦控制自動化程度更高。這款車采用無級變速技術(shù)可以極低速穩(wěn)定行駛平穩(wěn)作業(yè)最小離地間隙170mm通過性能優(yōu)于德國凱馳ICCI型垃圾掃地機(jī)(140mm)該車最高車速低于40km/h適于城市道路高架橋機(jī)場碼頭等路面的清掃保潔作業(yè)。

    經(jīng)過調(diào)研，現(xiàn)在龍馬專用車輛制造有限公司在產(chǎn)的產(chǎn)品沒有這款掃地機(jī)，全部是雙發(fā)動機(jī)形式的掃地機(jī)。

    2.揚(yáng)州盛達(dá)特種車有限公司

    該車采用專用底盤，由單臺發(fā)動機(jī)驅(qū)動整機(jī)的各個(gè)動力裝置，協(xié)調(diào)了整車運(yùn)行與清掃作業(yè)的匹配。選用靜液壓行走驅(qū)動系統(tǒng)，無級變速，適合掃路車低速工況的要求。駕駛室視野開闊，座椅前后位置可調(diào)、靠背角度可調(diào)。駕駛室有空調(diào)，可全天候進(jìn)行清掃作業(yè)。采用不銹鋼垃圾箱，垃圾箱舉升五十度，自動卸料高度為1.3m，方便垃圾的傾卸的轉(zhuǎn)運(yùn)。風(fēng)機(jī)具有噪音低、耗能少、體積小、靜壓高、自潔能力好等優(yōu)點(diǎn)。對葉片、蝸殼等易損件進(jìn)行加強(qiáng)處理，增加其耐磨壽命。清掃工作裝置，電控調(diào)節(jié)掃絲與地面的壓力，減少掃絲材料磨損，延長使用壽命，同時(shí)還能電控調(diào)節(jié)掃盤的清掃寬度，使掃盤起到機(jī)械手的作用，把外邊的垃圾掃進(jìn)吸口處。掃盤具有防撞、避讓功能。吸口前端部位安裝翻板機(jī)構(gòu)，遇到大體積垃圾時(shí)，可通過控制桿手動把前端彈性膠皮翹起，吸入垃圾。液壓系統(tǒng)：清掃部分采用三套液壓回路，工作可靠，方便安裝及維修。電器系統(tǒng)：采用現(xiàn)代電子集成電路，操作方便，易于布置，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電液一體化。

經(jīng)過調(diào)研該廠生產(chǎn)的掃地機(jī)整車需要定作，使用的是五十鈴的發(fā)動機(jī)，價(jià)格大概在30萬左右。底盤由自己設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，驅(qū)動橋?yàn)橐簤候?qū)動，由該廠自行設(shè)計(jì)制造。

  電動駕駛式掃地機(jī)MN-XS-1850新款

    統(tǒng)一報(bào)價(jià)：9.8萬元

    產(chǎn)品特點(diǎn)：

    ●加大底盤設(shè)計(jì)，內(nèi)置強(qiáng)力控塵系統(tǒng)，吸塵能力更強(qiáng)，掃地寬度可達(dá)1850mm。

    ●采用先進(jìn)的高性能免維護(hù)電池，不漏液，不產(chǎn)生有害氣體。

    ●擁有國際先進(jìn)的清掃拋甩技術(shù)，塵箱利用率理論值可達(dá)100%。

    ●可靠的高品質(zhì)零部件，有效降低維護(hù)和維修成本。

    ●加大實(shí)心輪胎（直徑400mm），機(jī)場專用，堅(jiān)固耐用。

    ●優(yōu)質(zhì)電控系統(tǒng)，過流、欠壓保護(hù)，更安全。

   1、采用大容量、高性能免維修蓄電池組。

    2、刷把自動控制升降，更智能。

    3、超大容量垃圾箱。

    目前，在一些大、小城市的街巷里垃圾成堆，如果使用人力來清掃，那將需要大量的人力資源。通常進(jìn)口車體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高昂，從環(huán)保節(jié)能的角度，設(shè)計(jì)如下：

    01、掃地機(jī)概述

    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會進(jìn)步，人們對生存質(zhì)量的要求愈來愈高，交通便捷也越來越成為社會發(fā)展的迫切要求，高等級公路以空前的速度發(fā)展，道路的清掃和保潔也越來越受到有關(guān)部門的重視，多年來形成的人工清掃的格局顯然已不適應(yīng)我國高等級公路發(fā)展的客觀要求，人工清掃粉塵飛揚(yáng)，嚴(yán)重影響清潔工人的身體健康，也不可避免的造成環(huán)境的二次污染：公路車輛的高速行駛對清潔工人的生命安全造成潛在威脅，馬路掃地機(jī)只能清掃主要街道，而人行道和非機(jī)動車道只能由保潔工來完成，這樣既浪費(fèi)物力也浪費(fèi)人力，這就要求我們必須迅速發(fā)展一個(gè)既環(huán)保又節(jié)能的小型道路掃地機(jī)，使人們生活在潔凈健康的環(huán)境中，這也是人類二十一世紀(jì)高品質(zhì)生活的必然要求。因此研究適合于人行道和非機(jī)動車道的小型電動掃地機(jī)對我國掃地機(jī)概況和開發(fā)機(jī)型有著十分重要的意義！

    目前，在一些大、小城市的街巷里垃圾成堆，如果使用人力來清掃，那將需要大量的人力資源。通常進(jìn)口車體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高昂。例如，國產(chǎn)中小型掃地機(jī)通常每部價(jià)格在40萬元左右，一些進(jìn)口真空機(jī)每部價(jià)格高達(dá)700萬元以上，而且每月還要支付高昂的維修費(fèi)和保養(yǎng)費(fèi)。這些進(jìn)口機(jī)只適用于路面較為平坦寬廣的道路，而無法清掃小巷。當(dāng)今全國各地的小巷中均為人工清掃沒，人工清掃的方式也有著種種不足。例如，安全隱患問題、楊晨污染問題、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等。所以，綜合以上的利弊，我們決定利用電瓶作為驅(qū)動力源，設(shè)計(jì)出完整的既對環(huán)境無污染又可以節(jié)省勞動力的小型自動掃地機(jī)。電瓶（蓄電池）驅(qū)動的車就是我們常說的“電動車”，顧名思義，以蓄電池能源，電動機(jī)為牽引，根據(jù)蓄電池容量可大可小。電動車可用可控硅調(diào)速，比傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速運(yùn)行更穩(wěn)定且沒有噪音等優(yōu)點(diǎn)。

    作品內(nèi)容簡介

    針對目前環(huán)衛(wèi)、保潔人員勞動強(qiáng)度大，效率低下，工作時(shí)間長等問題，而目前市場上沒有出現(xiàn)比較成熟、實(shí)用的適合環(huán)衛(wèi)工人使用的產(chǎn)品，我們設(shè)計(jì)了一種實(shí)用、簡便的XX掃地機(jī)。該掃地機(jī)可以對路面,廣場等較平坦的場地進(jìn)行快速，高效的清掃，而且不需要其它動力，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。我們在車上設(shè)計(jì)一個(gè)多排吸孔的滾筒配合一個(gè)大半個(gè)圓的弧形鏟子可以將垃圾迅速掃起，只需掃地機(jī)前進(jìn)這一個(gè)動作即可實(shí)現(xiàn)對地面垃圾的收集清掃工作。垃圾車上還設(shè)計(jì)有連桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)前面萬向輪的高度同時(shí)控制離合器離合滾筒兩個(gè)動作，可以使掃地機(jī)在不清掃時(shí)使?jié)L筒離地的同時(shí)和鏈輪離合，這樣方便使用者在不用的時(shí)候輕松移動掃地機(jī)。車輪上還有棘輪配合上萬向輪的調(diào)高，可隨意的后退而不帶到垃圾，實(shí)現(xiàn)多次清掃。而在垃圾特別多的時(shí)候，車上的壓縮裝置可以增加掃地機(jī)的裝載量，進(jìn)行更持久的清掃。

    研制背景及意義

    在對城市環(huán)衛(wèi)工人的調(diào)查中我們了解到，他們工作的效率低、時(shí)間長、勞動強(qiáng)度大，他們一般每人負(fù)責(zé)5000米左右的街道，5點(diǎn)開始清掃，一直到8點(diǎn)，完成第一次清掃，上午和下午分別留半數(shù)負(fù)責(zé)日常維護(hù)，城市的美麗和清潔是建立在他們每天辛勤勞動的基礎(chǔ)上的。而現(xiàn)在的工人還在使用著最基本的工具——掃帚和簸箕，使得工作效率不高，因而每天要工作很長時(shí)間，長時(shí)間的高強(qiáng)度工作是環(huán)衛(wèi)工人易患腰椎間盤突出，關(guān)節(jié)炎等職業(yè)病。

    當(dāng)然國家也開始引進(jìn)一些國外的清潔設(shè)備來提高環(huán)衛(wèi)工人的工作效率，市場上已有的進(jìn)口設(shè)備，大多采用的是內(nèi)燃機(jī)帶動的真空泵來“吸取”垃圾，這種方法效率雖然很高，但是設(shè)備較大，需要額外的牽引力，并且化石燃料的使用,既提高了成本,又污染環(huán)境,不符合當(dāng)前社會的發(fā)展趨勢。

所以，開發(fā)出一種高效，簡單，廉價(jià)的清掃機(jī)械以降低“城市美容師”的勞動強(qiáng)度，就是一件十分必要的事。由于市場上的相關(guān)產(chǎn)品不完善，而城市清潔中也確實(shí)需求此類產(chǎn)品，可以預(yù)見其市場前景廣闊。

2 設(shè)計(jì)任務(wù)書

    2.1設(shè)計(jì)簡介及原理

    本作品是針對環(huán)衛(wèi)工人及保潔人員設(shè)計(jì)的一種高效，實(shí)用的垃圾清掃工具，使用者推動小車就可以將地面上的垃圾收集到車中。具體功能模塊如下。

    動力模塊：掃地機(jī)中部靠近重心位置有2個(gè)主輪，其中裝有鏈輪的右輪，作為動力輸出帶動滾筒。

    清掃模塊：車底裝有帶吸孔的滾筒，配合一段圓弧形擋板將垃圾卷進(jìn)垃圾箱內(nèi)，在擋板與地面接觸的地方裝有硬吸孔，以保證清掃效果。

    升降模塊：掃地機(jī)的萬向輪裝在平行四邊形桿組上，以保證在調(diào)節(jié)萬向輪高度時(shí)萬向輪始終水平，通過調(diào)節(jié)萬向輪的高度使?jié)L筒和地面脫離接觸。

    離合模塊：采用齒式離合器，取較大的齒數(shù)，齒端面倒成尖角，這樣結(jié)合起來非常容易。

    壓縮模塊：采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)垃圾的壓縮。

   2.2 設(shè)計(jì)要求

    1、運(yùn)行速度：人平均行走的速度ν=0.8m/s，主輪的直徑是d=0.2m，主輪的轉(zhuǎn)速為n=ν/(πd)=    1.27轉(zhuǎn)/s就是76.4轉(zhuǎn)每分鐘，滾筒在200轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)可以取得較好的效果，則需要傳動比為i=76.4：200=1

    2、車體尺寸：0.8×0.75×0.5米，整車的容積有90L，既可以滿足實(shí)際需要又使得整車比較緊湊。

    3、處理垃圾：樹葉：厚度紙張：平均厚度0.2mm；包裝袋：厚度0.2—2mm；煙頭：直徑8mm,長度30mm；水果皮：厚度1—20mm；一些小的雜物：體積約為1cm3；一般的路邊垃圾重量不會超過100g；

    2.3設(shè)計(jì)內(nèi)容

   （1）根據(jù)任務(wù)要求,進(jìn)行掃地機(jī)的總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)。確定多功能模塊的接口。

   （2）根據(jù)相關(guān)參數(shù)和和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行各部分的設(shè)計(jì)，使得掃地機(jī)的清掃效果能達(dá)到要求，整體操作人性化。

   （3）進(jìn)行傳動機(jī)構(gòu)的工作能力的設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)行工作部件的強(qiáng)度校核，確定傳動部件以及各個(gè)零件的尺寸與材料。

   （4）對掃地機(jī)整體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制裝配圖及關(guān)鍵零件的工作圖。

   （5）繪制掃地機(jī)的實(shí)體三維模型，實(shí)現(xiàn)動畫動作

3 方案設(shè)計(jì)

    3.1 清掃的方案設(shè)計(jì)

    我們采用滾筒來實(shí)現(xiàn)我們的功能主體，主要原因是滾筒的清掃效果好、效率高、結(jié)構(gòu)相對簡單，安裝也十分方便，再配合鏈輪的動力傳輸，所以運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

    人推車前進(jìn)，車輪帶動滾筒轉(zhuǎn)動，同時(shí)空氣壓縮機(jī)將垃圾吸住，由滾筒卷入垃圾箱，如圖。

   在吸孔高度的選擇上，應(yīng)為考慮到垃圾的相關(guān)參數(shù)，我們選擇吸孔高度為5cm，與地面干涉是2.5個(gè)cm這樣會有較大的壓力，產(chǎn)生較大的吸附力確保能將垃圾掃起。

    在滾筒圓周上均分這10排吸孔，在滾筒轉(zhuǎn)動時(shí)這些吸孔將交替的進(jìn)行清掃保證清掃質(zhì)量。10排吸孔是分別安裝的，吸孔基底為梯形長條，裝在圓筒的梯形槽內(nèi)，保證不會在工作中出現(xiàn)松動現(xiàn)象，這樣的安裝也給吸孔的更換帶來很大的方便。

    3.2 動力的方案設(shè)計(jì)

    考慮到節(jié)能環(huán)保及簡便性，選擇推動車前進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)動的車輪作為動力源;考慮到傳輸?shù)目煽啃院桶惭b的方便性，我們使用鏈輪傳動。由于掃地機(jī)后退時(shí)滾筒是不工作的，所以在車輪中心裝有棘輪，使它只能單向傳動，這樣更加符合實(shí)際需求。

    向前推車，轉(zhuǎn)動的車輪通過鏈輪及鏈條帶動滾筒轉(zhuǎn)桶。車向后運(yùn)動時(shí)，由于棘輪的單向傳動特性，車輪鏈輪不轉(zhuǎn)動，因而滾筒不轉(zhuǎn)動。

     3.3 壓縮的方案設(shè)計(jì)

    由于垃圾車的容量是有限的，考慮到有些情況下垃圾較多，而垃圾又是很松散的，這就需要壓縮，使掃地機(jī)可以連續(xù)清掃更大的范圍。并且該裝置能防止垃圾在入口處堆積。

我們設(shè)計(jì)了一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)壓縮功能。將壓垃圾的擋板與連桿相連。這樣可以使壓縮時(shí)擋板按下面的軌跡運(yùn)動，將下部的垃圾推走。當(dāng)需要壓縮時(shí)就只需將手柄轉(zhuǎn)動一圈，垃圾壓縮的過程就實(shí)現(xiàn)了。