毕业设计论文智能多用小车

北京信息科技大学 毕业设计（论文）题 目： 智能多用小车 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 班级/学号机械1101/2011010007 指导老师/督导老师： 起止时间：2015年 3月 1日 至 20015年 6 月 11日 摘 要随着科技技术的发展，智能多用小车在现实生活中越来越普及，本论文在分析国内除雪的主要方法的基础上，设计了一种适合我国国情的小型智能多用小车，它具有除雪、清除灰尘和洒水的功能，并对其进行了结构的设计和理论分析，与此同时绘制了二维工程图和三维实体建模用CAD和PRO/E，为现实中生产这种智能多用小车提供完整有用的技术资料。本论文首先根据除雪方式的不同，对现有的不同除雪机进行分析，比较其优缺点，同时参考国内外有关除雪机结构设计的大量资料，在目前现有成果的基础上进行创新和设计计算，国内外这些论文和专利为此次设计提供了重要的计算理论依据。在对国内外各种不同除雪机的主要分析和概述的基础上，根据我国单位除雪分块的特点，本论文对小型除雪车的基础上，进行深入的分析，并取其优点，结合智能多用小车的特点，设计了此种除雪、清除灰尘和洒水的设备。对已有除雪设备、太阳能电池以及蓄电池进行相应的分析，实现了该智能多用途小车的除雪、清扫灰尘和洒水的功能。太阳能电池板的应用解决了污染环境的问题。根据现实中的除雪车因实际工作时造成路边很脏的缺点，以及机械传动效率低，除雪效率不高。本次设计了只用皮带传递的智能多用小车，确定其重要参数，结构形式和传动方案。在设计时考虑很多方面的因素，对其部分进行了设计校核计算，可应用人机工程学原理，可对扶手进行所需的高度的调节，使用起来灵活方便。设计体型小，使用方便，外观好看。本论文在绘图和设计时，采用CAD进行二维工程图的绘制，采用PRO/E对其主要部件进行绘制，为国内需要该种智能多用小车提供一套有用的资料。关键词： 二维工程图； 智能多用小车 ； 小型除雪车； 机械传动 ； Abstract Abstract With the development of science and technology, smart multi-purpose becomes more and more popular with the car in real life, in this paper, main methods on the basis of the analysis of the domestic snow removal, we design a suitable for Chinas national conditions of small smart multi-purpose with cars, it has the function of snow removal, clean up dust and water and the structure design and theoretical analysis, at the same time draw the two-dimensional engineering graphics and 3 d entity modeling with CAD and PRO/E, for the reality production smart multi-purpose wagon offers complete useful technical data. First of all, according to the different methods of snow removal, this paper analyzes the existing different snow blower, compare the advantages and disadvantages, and refer to a large amount of information about the snow blower structure design at home and abroad, on the basis of existing achievements in innovation and design calculation, the papers and patents at home and abroad has provided important theoretical basis for the design. In mainly for domestic and foreign various snow blower, on the basis of analysis and summary, according to the characteristics of snow removal unit block in China, this paper for small snow sweeper, on the basis of in-depth analysis, and take its advantage, combining with the characteristics of smart multi-purpose used car, designed the snow removal, clean up dust and water spraying devices. On existing snow removal equipment, solar cells, and analyses the corresponding battery, realized the smart multi-purpose USES the car snow removal, cleaning dust and the function of the sprinkler. The application of solar panels have solved the problem of environmental pollution. According to the reality of the snow sweeper roadside dirty defects caused by the actual work, as well as the mechanical transmission efficiency is low, snow removal efficiency is not high. The design of the belt transmission smart multi-purpose only use the car, determine its important parameters, structure and transmission scheme. Consider many factors when design and check calculation and design of some of its applied ergonomics principle, can be adjusted to the height of the required the armrest, convenient to use. The design volume is small, easy to use, good appearance.In drawing and design, this paper use CAD to draw two-dimensional engineering graphics, using PRO/E to draw the main components for the domestic need to use car this smart multi-purpose provides a set of useful information.Keywords: Two-dimensional engineering graphics; smart multi-purpose car; Small snow removal vehicles; Mechanical transmission; 目 录摘 要 Abstract 第一章 概述11 概述11.1 本课题研究的意义11.2目前研究现状和成果11.3 太阳能电池板的发展现状3第二章 方案设计62.1 基本方案6第三章 螺旋架的设计和计算8第三章 设计计算94.1.1积雪器的设计94.2 电机参数的计算和选择124.2.1电机的选择144.3 太阳能电池板功率的计算144.4 蓄电池的计算154.5 主要计算164.5.1 联轴器的计算和选择164.5.2离合器的选择164.5.3 带传动的计算194.5.4 轴承的计算和选择214.5.5键的设计和校核234.6人机原理24第五章 三维建2525第六章 小结265.1完成情况265.2结论265.3结束语26参考文献28题目第一章 概述1 概述1.1 本课题研究的意义 在现在科技技术飞速发展的时代，在生活中运用科学和技术越来越多的。生活拖拉机、清洁、水等运用高科技的手段也越来越多，但是没有那款是吧所有功能基于一体的。如今生活的小拖拉机也只能依靠人工的力量,扫地和洒水车只是用于市政等,而不是在小居民区公共场所使用。改善除雪车操作的智能水平,减少树叶和除尘工作和劳动强度,减少人力资源的浪费,研究除雪,清洁、多功能车有重要的意义。 太阳能是一种可再生能源。指的是太阳的热辐射能,主要表现为太阳射线。在现代一般用于发电或提供电力的热水器。自地球上的生命的诞生以来,太阳的辐射为人类和所有生物的生存提供了有利的保证,从古至今,人类就知道太阳能晒干东西,作为制作食品的方案,比如盐和干咸鱼。在化石燃料的减少的情况下,太阳能已经成为人类能源消耗的一个重要组成部分,不断的发展。太阳能作为一种可再生能源，其主要有光电和热转换。太阳能从宏观的角度上看还包括,化学能,水,等等。太阳照射在地球上是如此大，约40分钟的太阳辐射在地球上足够一年全球人类能源消耗。太阳能是取之不尽的能源。太阳能发电绝对干净,不产生污染,所以商业开发和利用太阳能已成为一种趋势。它的应用是对生活和环境具有重要意义。 按照除雪方式的不同，目前已有的除雪机主要有滚刷式除雪机，抛扬式除雪机和梨式除雪机三种，主要特点是：滚刷式除雪机，由汽油发动机驱动辊等高尼龙钢丝混合刷、高速旋转。其优点是:即使不平坦的地面,使用犁的表面可以得到没有残雪的效果。缺陷是:犁只适用于清除薄雪或其他除雪机工作之后的残渣的积雪,不能清除厚厚的积雪或雪障功能。抛扬式除雪机，是通过驱动刮板或绞龙与扇叶高速旋转，将积雪卷入内部，,然后从雪管高速扔到路边。其优点是:雪可以扔进桶或绿化带,避免二次公路除雪和运输。清除厚厚的积雪和雪障碍有明显的优势。缺点是:不能清除道路上的冰。凹凸不平的路上的雪不能清除。 除雪机，工作装置通常安装在主机的前端,使用最广泛。采用双摇臂机构的工作原理,避让效果突出，越过障碍高度较大,环境适用性强。其优点是:可以清除厚厚的积雪和雪障碍具有明显的优势。缺点是:不能清除道路上的冰,崎岖的路上的雪不能清除。1.2目前研究现状和成果1.国外研究现状及发展趋势 近年来,国内外除雪车的发展非常迅速,类型越来越多,同时制造商使用新技术,材料,技术,持续改进和提高除雪车的操作性能和操作性能,为方便操作,人也加入了一定的智能控制。 近几年德国相继也开发了一种多功能道路机械可以清洁马路,马路护栏清洗标志,可以清除浮雪了。福特汽车公司生产卡车转换一个明确雪犁类型机器。 国外使用早期的除雪机是犁式除雪机。1943年,日本开始把V犁卡车用于道路上的除雪。俄罗斯研制的产品KO - 812 - 2型犁型M T3-80/82类型的汽车拖拉机除雪机,它的即除雪,清除垃圾和沙堆,也能在街道、道路和建筑工地的除雪。犁板犁板清雪车，它的最大的特点是成本低、性能好被广泛使用，是最大的清雪车。可分为单向犁犁板结构类型、V型犁型、雪铲,机翼和犁板综合除雪车。图是一个单向的犁除雪车,主要铲除新积的雪,清雪速度快。通过对推雪犁板表面的优化设计、选择合适的行进角,能得到较好的除雪效果。目前世界上90%以上除雪车的犁板都安装单向犁除雪车。图2是一个v型犁式除雪车,和单向犁式除雪车的结构原理相似。V犁的结构左右是对称的,双方同时雪在雪中删除操作。受对称力,推理很大;但结构比较复杂除雪性能较差操作速度低于单向犁,机车牵引力较大。 图一单向犁式除雪车 图二V型犁式除雪车加拿大的各大城市有特殊道路积雪清理部门,配备专用的扫雪机和其他除雪设备,能够比较很好的清除路面的雪。加拿大R.P.M.公司研制的除雪车有以下类型:P - 5000 R,TM - 3500;LM - 220,T - 220 B等等。旋切式除雪车配备抛光雪转子旋转，可以把雪扔的很远,适合厚除雪。旋切式除雪车分为压磙式,转子式、螺旋转子式类型。图3是一个单旋式除雪车,图4是转子式除雪车,由集雪器、叶轮、抛雪筒及其他装备组成。积雪器将雪从两边向中间聚集,在叶片高速旋转时产生的离心力的作用下,沿叶片表面运动转子壳顶部的开口处抛出,把雪抛到合适的位置。 图3 单旋式转子除雪车 图4 转子式除雪车2国内研究现状及发展趋势结合国内现状研制出适合我国的操作犁板转子式除雪车和其他类型的汽车。吉林省公路机械厂和吉林大学联合开发的CB1500压实除雪机;吉林交通科学研究所的CL - 3.6和CL - 3.5型系列除雪犁;吉林省公路养路研制的CL - 2.4除雪设备;哈尔滨除雪狼机械设备有限公司制造的清除硬冰的CXL - 2,CXL - 3式除雪机;哈尔滨林业机械研究所研制的的CBX - 216综合除雪机;陕西高速公路管理局研制的FCX - 1型除雪机;西安市公路研究所开发了L9280类型除雪车辆;重庆迪DMT5160TYH多功能除雪车生产公司,配备推雪铲,胶辊、融雪剂机器设备,北京永峰科技有限公司研制的雪豹YF系列多功能飞机除冰车辆等等。相比国外，我国研制的产品数量和性能上的差距还是很大的差距，工作效率低、利用率低、成本高、避让功能不理想，智能化低等。 图5是辽宁天信专业汽车研制的PX2600抛雪机，其特点该产品采用符合国家环保排放第三阶段标准的道依茨发动机驱动，通过机、电、液一体化控制系统，控制整机的各项机械传动，从而完成集雪、全方位抛雪的整个工作。占到少，效率高。能够满足城镇道路、公路、高等级公路的应急快速除雪的需要。其缺点显而易见，体积大，而且成本高，目前这种大型除雪车成本都在20万以上，操作不灵活。 图6路太机械研制的LT10CX型多功能清雪机，其主要特点有一机多用，具备扫雪，抛雪、推雪、深耕（20公分深度）、杂草、种树等多种功能；性能可靠；结构精简；清扫效果好；其外观不美观、操作不灵活。 图5 图61.3 太阳能电池板的发展现状人类利用太阳已历史悠久，大约有3000年的历史。将太阳能作为一种能源和动力来使用,比较晚，大约1700年左右。将太阳能作为一中未来能源和清洁能源也只是在近代。自1970年代以来,太阳能科技突飞猛进、太阳能利用率成上升趋势。发明是一种利用太阳能加热空气使扩大权力和泵机。在1615 1900之间,世界上研制出许多太阳能发电厂和其他一些太阳能设备。几乎所有这些电厂采用聚光方法收集太阳光,发动机功率小,工作介质是水蒸气,比较昂贵,实用价值不大。1901年,加州在美国建立一个太阳能抽水机,功率:7.36千瓦。从1902年到1902年,在美国建的五套双循环太阳能发动机,使用平板收集器和低沸点工质;1913年,建于南开罗和埃及的五个抛物槽太阳能水泵,2.5米长,4米宽,采光总面积1250平方米。1952年,法国比利牛斯山脉国家研究中心山东部门完成50千瓦的太阳能。在佛罗里达州,1960年建造了世界上第一个使用平板收集器氨-水吸收式制冷能力5吨冷热空调系统。1961年,斯特林发动机研制出来。在这个阶段,加强基础理论和基本材料研究,如选择性涂层和硅太阳能电池技术突破。平板收集器有了很大的发展,技术逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究进展、太阳能房子建立一批实验。斯特林发动机的麻烦和塔式太阳能热发电技术进行了研究。自1970年中期开始，一些高等院校和中国科学院研究所的单位和机构开始研制,如在太阳能热技术的应用实验研究基础上,建立了一套功率在1千瓦的塔式太阳能热模拟实验装置塔，在上海建立一套功率为1千瓦的太阳能电池板低沸点工质热模拟实验装置。中国科学院在北京对抛物槽槽抛物柱面镜聚光太阳能热收集器也做了大量的单元测试。中国科学院研究所的电气研究1千瓦圆盘式太阳能热发电系统。湖南湘潭电力公司在80年代初与美国合作项目的研发成功率5千瓦太阳能热设备原型。目前,我国的太阳能热水器在生活中应用越来越广泛。其以形成了真空管、平板型、闷晒型三种主流技术。统计数据显示,中国的太阳能热水器已经安装占世界的76%,这是一个惊人的数字,但主要分布在小城镇和农村地区。住宅用太阳能光伏电池板小型化出现在皇明集团在山东生产家用光伏发电系统已经进入了建材市场。恶劣的自然条件和丰富的光，目前太阳能广泛在西藏。现在西藏已建成10千瓦到100千瓦的太阳能发电站7灯超过一万人的力量来解决这个问题。推广太阳能热水器100000多平方米的太阳能加热室200000平方米炊具102000年度135000吨标准煤使用太阳能转换,价值数亿元。2002年底,“阿里光电计划”70000历史告别没有电使用太阳能。西藏已经成为最大的太阳能利用率高的城市,应用省、自治区。除了支持政策的省份和城市,如上海、云南和富裕的省份,如江苏、浙江也被大规模推广太阳能热水器。阳能电池板太阳能电池板是通过吸收阳光,太阳辐射通过光电效应或者光化学效应直接或间接地转化为电能的装置,大部分的太阳能电池板的主要材料的“硅谷”,但由于生产成本很大,以至于它不能广泛的泛用。普通电池相比,循环充电电池,太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。组成部分 1)钢化玻璃的功能是保护主体(如电池),1必须高的透射率(通常91%);2超白钢化处理2)EVA用于固定钢化玻璃和发电主体(如电池),透明的EVA材料直接影响生命的组件寿命，暴露空气中的容易老化的黄色,因此影响组件的透光率,从而影响电能质量的组件除了本身质量，如EVA胶度不符合标准,背板粘接强度是不够会导致EVA过早老化,影响模块的使用寿命。3)电池片的主要作用是主要的发电,发电主体是晶体硅太阳能电池片,薄膜太阳能电池片,两者都有优点和缺点。晶体硅太阳能电池、设备成本相对较低,但消费和电池成本非常高,但是,光电转换效率高,适合在户外的阳光下薄膜太阳能电池发电,成本相对较高的设备,但消耗和电池片的成本很低,但相对于晶体硅电池片光电转换效率和一半多一点,但弱光效果很好,在普通光线还可以发电,如计算器上的太阳能电池。太阳能电池板4) 、密封、绝缘、防水(通常与TPE等材料必须耐老化,大部分组件制造商保修了25年,钢化玻璃,铝合金通常没有问题,关键是在背部和硅胶可以满足要求)。5) 铝合金边框,其密封,支持作用6) 接线盒，保护整个发电系统,如果组件接线盒自动断开短路电池,以防止烧坏整个系统连接框是最重要在二极管的选择,取决于细胞内组件的类型不同,对应的二极管是不一样的7) 硅胶起密封功能,用于密封组件和铝合金框架、组件和接线盒连接的国内常用的硅胶,工艺简单,方便,易操作,成本低。发电原理太阳能电池是将光能转换成电力的设备。其材料也是多种多样,有:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,铜铟硒等。它们的发电原理基本相同,这儿就以在晶体硅为例阐述太阳能电池板的光发电过程。p型掺杂磷可用N型硅晶体硅后,形成一个pn结。光太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子能量转移到硅原子,使电子发生跃迁,成为自由电子的pn结两边聚集形成了电位差,当外部处理电路、电压的作用下,将会有电流通过外部电路产生输出功率。这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。 模式有两种方式,一种是光热电转换方式,另一种是光电直接转换方式。第二章 方案设计2.1 基本方案多功能智能小车的除雪功能是利用是利前部安装的螺旋式铣削集雪器进行切削,然后将切削下的雪屑靠两端反向安装的集雪螺旋输送并集中于推雪板中部的转子抛雪器的入口处,由于除雪机向前运动使积雪不断增加,最终滑倒收集箱内。清扫功能将清除的雪或树叶和灰土集中到一点收集到收集箱，通过人控制的方法，当收集满时进行集中清理。在清雪时，利用螺旋架旋转将雪集中并输送到指定位置，将积雪高速推到进雪管道到收集箱。盘刷将未清理完全的残雪收拢到收集箱（在清扫灰尘是一样的）；行走装置；车架；小车控制系统，通过wifi控制实现远距离的便捷化控制；废物收集装置，包括、塑料管、收集箱，将雪等废物收集起来；多用喷水装置，都有喷头、舵机，实现升降和各个角度的喷水效果。为了智能小车工作时各部分都能正常的工作，采用三个电机传递动力，一个大功率电机直接控制搅龙，；另外两个小电机直接控制后驱动轮。 多功能智能小车的模块示意图见图，主要由太阳能太阳能电池板能源装置、驱动装置、智能控制装置、传动装置、行走装置、浇水装置、除雪装置、收集装置。清扫装置等部分组成：（1） 能源装置；（2）驱动装置，带式输送机的动力部分由电动机高速轴联轴器减速器和低速轴联轴器以及制动器；（3）传动装置，传递运动；（4）车体行走装置，支撑连接其它部件,并具备行走功能；（5）浇水装置，完成浇水作业；（6）除雪装置，完成积雪、抛雪作业；（7）清扫装置，完成吸收树叶等轻小垃圾；（8）智能控制装置，利用WiFi实现自动控制。太阳能电池板能源装置浇水装置传动装置驱动装置收集装置除雪装置车体行走装置智能控制装置清扫装置功能模块图1、太阳能电池板装置，为除雪车提供原动力。2、驱动装置，使除雪车前进和后退。3、智能控制装置，使用WiFi控制除雪车替代人工操作。4、传动装置，将动力从电机传送到螺旋架和车轮。5、车体行走装置，起支撑和前进作用。6、清扫装置，用刷子可将雪和灰尘清扫到收集箱。7、除雪装置，可对道路路面的积雪进行清除，即使地面高低不平，使用这种扫雪机也可获得地面无残雪的效果。也可对道路路面上的树叶和灰土进行清除。清除后进行收集，可保持路面的持续干净。8、浇水装置，通过喷头和舵机将水碰洒到所需的地方。当清除装置不能对冰或较厚灰土进行清除时，可启动驱动刮板装置。对冰或较厚灰土进行破碎。10、收集装置，将清除的雪或树叶和灰土进行收集，通过人控制的方法，当收集满时进行集中清理每个功能模块的功能原理，基本参数计算结构布局图如下第三章 设计计算4.1.1积雪器的设计集雪器参数表参数名称符号大小单位螺旋转数500螺旋角30度螺旋线节距550螺旋轴头数1螺旋线绕z轴半径120清雪机自行速度1螺旋直径300除雪机的生产率0.022转子中雪的充填系数0.415雪与叶片间的摩擦系数0.926温度-20雪的密度0.4摩擦系数0.08雪的抗压强度雪的平均半径17空气粘滞系数0.00016泊阻力系数0.00623导出公式：， 雪是螺旋的方向为左螺和右螺旋，分别在两侧面个,通过其快速旋转的侧向位移将雪推到中间。加快通过雪和硬雪破碎效果,往往采用多头螺旋。 图3.2-6螺旋角的选择示意图当、为定值时与成函数关系，若使集雪能力增强可以求取的极值，令，有，求得 （1） 式中为雪与钢的摩擦角，雪与钢的摩擦系数值较小，在温度为是约为，考虑到螺旋轴高速旋转时，雪屑在螺旋面上滑动，形成一种很薄的溶解层，使冰雪的摩擦系数降低，约为。所以，一般螺旋角为时集雪能力最强。但在大多数的设计中，由于结构要求、功率限制或其它原因，螺旋角通常取之间。 集雪器消耗功率计算螺旋线和州的受力可以用空间三维坐标单位向量来表示，、如下图 图3.2-7螺旋积雪器的功率计算示意图设在螺旋面上一小雪块重为，则作用在螺旋面上的法向压力为，摩擦力为，方向为沿螺旋线的切向方向。各力可分别投影于、坐标中。在图2.3.7-2中的右侧图为雪块所受各力在、各方面的投影。如摩擦力为。将各力继续在、轴上投影，设各力构成的力场为,则可用下式表达: （2）公式（2）中根据相对运动，假定顺时针方向旋转的螺旋线不动，而将小雪块设为逆时针沿螺旋线移动。又因集雪螺旋曲线在上述坐标中的表达式为:则式中各参数详见参数表。则在力场里，沿螺旋曲线一周作功为：在确定积分界限时，应注意到重力沿曲线仅升高角度。重力功积分界为。有：设，分别为圆周切向、沿圆弧铅直上升和沿轴向运动速度。雪层厚度为将小雪块的功率沿整个螺旋轴长度积分，功率为： （3）公式（3）中，为螺旋沿轴向长度；考虑除雪机自行速度时雪进入集雪器美妙转过的弧长；为清雪机自行速度；螺旋轴转数。经螺旋轴推移并挤压的雪，将对螺旋叶片产生阻力。实际计算时，可设雪对单位面积上的压力与雪的变形阻力f相平衡。并假设雪为连续流体媒介，各方向变化速度相同且均匀。则除雪生产率。那么集雪器所耗功率为: (4) 其中为螺旋直径。注：学的变形阻力（即雪的抗压强度）可由实验求出，详见附表。由于集雪器只起切雪、集雪功能，所以集雪螺旋设计成带状焊在轴上比设计成薄钢片焊在轴上更方便、更易加工、变形更小，质量容易得到保证，也就更合理。当集雪器的螺旋升角小于45度时，单片顶端直径为，式中工作宽度近似等于除雪宽度。除雪宽度初步定为550毫米，螺旋直径约为他的一半，可取300毫米。在整个除雪宽度上应至少存在一个螺距，故螺距可取为550毫米；由螺旋直径和螺距可确定螺旋角的值(确定后可观察螺旋角的值是否合理，如不合理可适当的调整螺旋直径的值，直到合理为止)。根据结构选取轴径为25毫米，钢板宽30毫米，厚2毫米，以及其它参数的值。除此之外，集雪螺旋的转速n，必须满足生产率的要求，也就是说集雪螺旋的集雪能力必须满足整机生产率的要求，即单位时间内集雪器的必须大于整机的除雪量,换言之，必学满足。代入计算后，得出要求大于。总之，集雪器螺旋转数越大则集雪能力越强，但转速过快也不合理，所以综合结构、集雪能力等方面的要求适当选取的值。4.2 电机参数的计算和选择 本次设计的智能多用小车适用于降雪量少、道路树叶和灰尘的清扫、适合那些道路较窄的地方以及较小的社区、厂房和农家院等等。依据这些情况以及其他各种因素初步确定设计参数。智能多用小车的相关参数表参数名称符号大小单位除雪宽度55除雪深度30除雪面积1650每小时除雪面积平均积雪密度325每小时除雪量阻力矩25搅龙转速500搅龙消耗的功率1308.9整体车重200与路面摩擦系数0.2前进速度0.5前进时消耗的功率180整体消耗功率2.5 1、本次设计由于没有具体功率和参数参考，所以在设计时要结合智能多用小车实际工的环境来进行参数初步的估算和计算。 设：智能多用小车每小时的除雪量，积雪密度一般范围都在在。结合实际情况初始去积雪的平均密度为（），实际的积雪厚度为（即除雪深度）。可以计算出每小时除雪量为：设集雪搅龙在工作时所受到的阻力矩，搅龙转速为，搅龙消耗的功率为：初步估算智能小车的整体车重，与路面摩擦系数取，行进速度取，那么前进时所消耗的功率为：根据以上计算可以初步计算出智能小车工作所消耗的功率为：2、 设计的智能多用小车的车速要和人行走的速度大致一致 由，根据得则 在这一计算下要求下，选择本机的动力源，由于智能多用小车在工作时还可能遇到其他路面障碍，所以实际的功率应比计算的功率大。初步估算所需功率为2.5kw 目前我国能源目标越来越趋于新型能源、无污染能源的开发和利用。所以我选择薄膜太阳能电池板提供动力源，绿色环保。薄膜太阳能电池技术属于新一代太阳能电池技术，它具有环境友好、无污染、弱光响应好等优势。4.2.1电机的选择根据以上初步的计算数据选择电机搅龙电机的参数如下：型号MSMD012P1U额定功率2.5kw额定转速2000rad/min额定扭矩25N.m额定电压36V额定电流76A车轮电机的参数如下：80ZYJ01永磁直流减速电机参数：额定电压110V额定电流O.25A额定功率25W额定转矩0.6N.m空载转速100RPM空载电流0.15A空载输入功率40W减速比15:14.3 太阳能电池板功率的计算太阳能电池板的相关参数的计算过程：交流光源：光源功率日用电时间=太阳能电池板功率年平均日照时间蓄电池转换率逆变器效率直流光源：光源功率日用电时间=太阳能电池板功率年平均日照时间蓄电池转换率太阳能直流发电系统是由太阳电池板、充电控制器和蓄电池共同组成。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源，就要根据用电器的功率，合理选择个个部件的参数。输出功率2000w，每天使用6个小时，计算方法如下：1.首先应计算出每天消耗的瓦时数：若逆变器的转换效率为90%，则当输出功率为2000W时，则实际需要输出功率应为2000W/90%=2222W；若按每天使用5小时，则输出功率为2222W*5小时=11110W。2.计算太阳能电池板：按每日有效日照时间为6小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，太阳能电池板的输出功率应为11110Wh/6h/70%=2645W。其中70%是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。太阳能电池板的参数如下型号DL-z2000w重量8.20kg光电转化率18%使用寿命25年尺寸1200*550*30mm输出功率2000w4.4 蓄电池的计算 地球上每个地方的日照时间均有不同，所以太阳能电池板每天所产的电量也有不同，平常的天气变化也会影响发电量，如果连续阴天只有靠蓄电池来供电，蓄电池每次用完点之后又要尽快的将电量补充好。蓄电池是太阳能的主要储电设备，目前普遍采用铅酸蓄电池和镍镉蓄电池，国内主要使用铅酸蓄电池，这种蓄电池有免维护和普通两种类型，免维护蓄电池有免维护和污染环境的优点，比较符合绿色环境。本次设计也采用这种免维护的铅酸蓄电池，其计算过程如下蓄电池的容量BQ=ACTNTT0/LLA是安全系数，取1.1-1.4之间;CT 是负载日平均耗电量，为工作时的电流乘以工作小时数；NT是最长的连续阴雨天数；T0是温度修正系数，一般在零度以上是取1，负十度以上取1.1、负十度一下取1.2；LL是蓄电池放电度，铅酸蓄电池一般取0.75，镍镉蓄电池取0.85蓄电池的参数如下外型尺寸： 151*64.5*94（mm） 电压： 12（V） 类型： 固定型蓄电池 荷电状态： 免维护蓄电池 化学类型： 铅酸蓄电池 电池盖和排气拴结构： 阀控式密闭蓄电池 型号： UP-VW1245ST1 12V9AH 适用范围： UPS 太阳能 通讯 电力 品牌： Panasonic 松下 产品认证： UL 额定容量： 9AH4.5 主要计算本次设计有带传动、离合器以及联轴器，还有轴以及轴承的计算等。4.5.1 联轴器的计算和选择 联轴器是用来把两个分离的轴连接在一起，使运动连续传递下去。 根据联轴器是否在发生相对唯一条件下保持连接的功能，连轴器可分为刚性联轴器和挠性联轴器两大类，挠性联轴器可分为无弹性元件和有弹性元件联轴器。 刚性联轴器的优点：构造简单、成本低、可以传递较大的转矩，所以适用于转速低、无冲击、轴的刚性较大、对中心较好 时采用。缺点：两轴有相对位移存在时，机构内会引起附加载荷，使工作情况恶化。 无弹性元件的挠性联轴器的优点：可以补偿两轴的相对位移。缺点：不能缓冲减振。 有弹性元件的挠性联轴器的优点:既可以补偿两轴间的相位位移，又具有缓减振。1、 选择为了减少振动，选择用弹性套柱销联轴器。2、 载荷计算转矩 查手册的，故得计算转矩为： 4.5.2离合器的选择离合器在机械传动系统在任何时候可以分离或结合。离合器的基本要求:平滑、快速和彻底分离,易于调整和修理;外轮廓尺寸小,质量,耐磨性好,有足够的散热能力,操作方便。（一） 牙嵌式离合器齿离合器包括两个牙齿在离合器。一半固定在主轴半;另一半离用导向平键连接到从动轮,作做轴向移动,为了实现离合器的分离与结合。牙嵌离合器是借牙互相嵌合传递运动和转矩。两个半离合器,离合器驱动轴固定的中心,从动轴可以自由旋转。 牙嵌型离合器常用的呀型如图，三角形用于传递小转矩的低俗离合器；矩形牙乌轴向分力，但不便于结合和分离，磨损后无法补偿，故使用较少；梯形牙的强度高，能传递较大的转矩，能自动补偿牙的磨损与间隙，从而减少冲击，故应用较广；锯齿形牙强度高，只能传递单向转矩，用于特定的工作条件处；牙数一般区为3-60。牙嵌离合器一般用于转矩不大，低速结合处。材料常用低碳钢表面渗碳，硬度为56-62HRC；或采用中碳钢表面淬火，硬度为48-54HRC;不重要的和静止状态结合的离合器，也允许用HT200制造。（二） 圆盘摩擦离合器 圆盘摩擦离合器是在主动摩擦圆盘旋转时,由主,驱动盘接触表面之间的摩擦力矩传输扭矩 类型有单盘式和多盘式。单盘摩擦离合器驱动轴和从动轴1 2安装摩擦盘3和4，操纵环5可以使摩擦盘4沿轴2移动,当结合力将4压在盘3上时,驱动轴上的转矩是由两个摩擦盘之间的接触面间产生的摩擦力矩传递下去。摩擦离合器的圆周力作用于平均半径,能通过的最大转矩转矩为式中，f 为摩擦系数。下图是多盘摩擦离合器，他有两组摩擦盘：一组外摩擦盘5以其外齿插入主动轴1上的外鼓轮2内缘的纵向槽中，盘的孔壁则不与任何零件接触，因而盘5与轴1一起转动，并可在轴向力的推动下眼轴向移动；另一组的内摩擦盘6以它的孔壁凹槽与从动轴3上岗的套筒4的凸齿相配合，而盘的外缘不与零件接触，所以盘6可以与轴3一起转动，也可以在轴向力的推动下沿轴向移动。另外在套筒4上开有3个纵向槽，其中安置可绕销轴转动的曲臂压杆8；当滑环7向左移动时，曲臂压杆8通过压板9将所有内外摩擦盘紧压在调节螺母10上，离合器即进入结合状态。摩擦离合器的特点:在任何速度,两个轴可以分离或结合;结合过程平稳,冲击、振动小;驱动轴加速时间和最大转矩可以调节转矩;过载可能发生滑动时,为了保护重要部件的损坏。它的缺陷是:外形尺寸大分离和结合时滑动摩擦发热量较大,所以磨损也大。 由于智能小车整体尺寸尽量小，所需的转矩较小，所以采用牙嵌式离合器，根据市场上现在现有的，我采用DLY0牙嵌式电磁离合器。4.5.3 带传动的计算本设计中，连接原动件与动力头的部分采用带传动。 采用4级降速皮带传动介绍: 皮带传动具有结构简单、稳定的传输,能够缓冲振动吸收,可以在大型轴向间距轴和转移能力,它的低成本,不用润滑,维修方便,等,广泛应用于现代机械传动。摩擦式皮带传动能过载打滑,运行噪音低,但传动比比不准确(滑动率低于2%);同步带传动保证同步,但负载变化的吸收能力稍差,高速运行噪音。皮带传动,除了力的传递外,有时也用于运输材料,整列,等等。带传动的主要类型 带根据不同的类型的工作原理可分为摩擦和啮合型皮带。摩擦型带皮带的截面形状可分为平带,V型皮带和特殊部分。同步齿形带,属于啮合型皮带,皮带的工作面有横向齿,和一个相应的轮齿的带轮啮合传递,驱动更准确,具有链驱动的优点,但更高的制造和安装要求。例如履带拖拉机、坦克等。一般机械传动,使用最广泛的是带传动。V带称等腰梯形,传动时,与两侧的接触,但不接触带轮槽底。在相同的张力下,皮带传动相对平皮带传动可以产生更大的摩擦,这是最大的优势。带有普通带、窄带、接头带等近十种。其中普通带应用最为广泛。常见带的横剖面结构由包布、顶胶、抗拉体、底胶等部分组成，按抗拉体结构可分为绳芯带和帘布芯带两种。帘布芯带，制造方便，抗拉强度好；绳芯带柔韧性好，抗弯强度高，适用于转速较高，载荷不大和带轮直径较小的场合。当带垂直底边弯曲时，在带中保持原长度不变的任一条周线称为节线，由全部节线构成的面称为节面。如材力中学的中性层与中性轴。带的节面宽度称为节宽（），当带垂直底边弯曲时，该宽度保持不变。楔角40,楔角的相对高的比例是约0.7的 V带被称为普通V带。根据截面的大小分为Y、Z、A,B,C,D,E 7种模型、断面尺寸和长度已经标准化。 目前,窄V带使用越来越广泛使用,尤其是在中型和重型设备往往会取代普通v皮带。窄v皮带使用聚酯高强度合成纤维绳拉伸作抗拉体,相对高度。与普通v带相比,当高度相同时,窄V带和承载力可以增加了1.5 1.5倍。窄V带可分为SPZ、SPA、SPB、SPC程控四种模型。顶部呈弓形，侧面为内凹曲线形状， 受弯曲应力时,核心仍然是线性排列,受力弯曲时，带芯仍保持直线排列，受力均匀；侧面则变直，可完全填满并均匀地楔紧在轮槽中,所以带和带轮的有效接触面积增大,增加传输容量。底部和两侧有大而圆角的过渡,可以避免早期磨损。带传动的特点 带传动的优点有：（）具有良好的弹性，起减振缓冲作用，故传动平稳（）过载时，带与带轮会出现打滑，防止其它零件损坏；（）结构简单，成本低，加工和维护方便；（）、适用于两轴中心距较大的传动。缺点有：（5）外廓尺寸较大，结构不够紧凑；（6）由于带的弹性滑动，不能保证准确的传动比；（7）带的寿命较短，一般20003000小时；（8）摩擦损失较大，传动效率较低，一般平带传动为0.940.98，带传动为0.920.97。表3.2.-1带传动参数表参数名称符号大小单位带传动传动比10/5计算功率2小带轮直径50大带轮直径100实际中心距200基准长度1120带数2根工作情况系数1.0包角修正系数0.98带长修正系数0.87V带基本额定功率1.64计算功率增量0.5弯曲影响系数传动比系数1.1202小带轮转速2000预紧力125.23作用在轴上的力468.5输出功率， 确定计算功率由于载荷变动微小，因此取，则式中 计算功率，单位为Kw；工作情况系数； P 电机的额定功率的额定功率。选择带型由,小带轮转速,选择Z型带。确定带轮的基准直径和1 ) 初选小带轮的基准直径， 取大带轮的基准直径2 ) 验算带速确定中心距和带的基准长度取轴间距,基准长度 取 验算主动轮上的包角 ，故包角合适。 确定带的数z 取；, 则 故取式中包角修正系数；带长修正系数；单根V带基本额定功率；，单根A型带额定功率的增量。 确定带的预紧力 计算带传动作用在轴上的力带轮材料选择 本设计中转速要求不高，故材料选用铸铁，牌号为 HT150。带轮结构形式本次设计计算的出带轮为中小尺寸为50a300mm，选则腹板式带轮，但经结构经验公式计算不能实现，所以用用实心结构带轮。同理，另外的可以得出搅龙处的带轮尺寸如下4.5.4 轴承的计算和选择3.2.3 轴承寿命计算和润滑方式的选择由于轴承所受的力主要是径向载荷，还有很小的轴向载荷，所以选用深沟球轴承。 圆周力的计算输入功率P=2.5Kw，带传动效率,传动比根据前面所计算的离合器所连接的轴的转速最高，所以要对齐进行寿命的计算，设计寿命。所受的径向力为带轮作用在轴上的力。圆周力图3.2-1 图3.2-2 两轴载荷和将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面（图2.2-1）和水平面（图2.2-2）两个平面力系，带轮安装于两轴承的中心位置。其中则轴向上没有受力，所以 求轴承的当量动载荷和因为 式中、为判断系数，其值大于0。则对轴承1 对轴承2 验算轴承寿命由于轻微冲击，取由于，所以两个轴承的寿命一样。只需计算其中一个，深沟球轴承,查得深沟球轴承的基本额定动载荷C=5.58kN,则轴承寿命为：故满足要求。 润滑方式的选择 脂润滑的润滑膜强度高，能承受较大的载荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以使用很长时间。轴承由于转速不高，故采用脂润滑。其中传动轴轴上的两个深沟球轴承6002的转速最高，因此只计算此对轴承的值。查得深沟球轴承6002的内径 ，轴1的转速n=2000r/min，适用于深沟球轴承脂润滑的值界限是。对于此对轴承故可以采用脂润滑。4.5.5键的设计和校核 键是用来连接轴与轮廓之间的轴向固定来传递转矩，有的键还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向，有：平键、半圆键、楔键和切向连接。 1、 平键有其结构简单、拆装方便、加工方便、只能承受径向力等特点，本次设计选择这种平键来连接轴与零件。 2、校核见得强度由于轴一的转速最高，所以校核该轴上的平键。根据d=18mm，查表可知，键宽b=5mm 键高h=5mm参考带轮的参数选择L=20mm由于键和轴以及其他零件的材料都是钢，查的许用挤压力，其它的平均值，键的工作长度，键与带轮轴的接触高度，则所以满足。4.6人机原理 根据人机学原理，人、机器和环境构成一个系统,人机学的观点就是从系统理论研究机器,环境系统,由三个元素组成和相互关系。它研究的重点是,从人的生理和心理特点,使系统中的三个要素,协调,以促进人们的身心健康,提高工作效率。图2.3-1在本设计中，由于人的身高不同，所以在操作本产品时，对扶手的高度要求也不尽相同，因此要确保扶手的可调节性，而且结构不能太复杂。本设计中采用一种简单易行的办法对扶手进行调节。如上图所示。通过扶手末端和车架相连，调节高度时，先松开螺栓，进行调节到合适的高度，再拧紧螺栓，这种方法简洁方便，而且成本低。成年人的身高大约从1.5m到2m不等。可调节的最大高度从1.2m到0.8m，方便一般人的操作。第五章 三维建第六章 小结5.1完成情况经过了一个的坚持和努力，最终完成了智能多用小车的设计工作，对其进行了二维工程图和三维外观设计和个个主要零件的设计和校核。基本完成了老师布置的任务。本次的设计量相对较大，分别对较重要的模块进行了相应的分析、设计和计算，并进行了除雪模块的建模，以及洒水装置的设计。即使有些模块差些，但都实现了相应的功能。5.2结论1 通过对国内外除雪车的分析以及太阳能板的介绍等提出了一种小型具备除雪、清除灰尘和洒水的智能多用小车。 2设计出该智能多用小车，并对其进行了相应的三维建模和工程图的绘制，确定了其基本参数。3针对国内环境的不同设计本智能多用小车，优化一些细节，使产品更新颖、美观、适用。4通过对智能小车的进一步研究和完善，为以后生产出适合中国情的智能多用小车设备奠定了基础。5.3结束语四年的毕业终于结束了，在此次设计中不仅将我四年所学的知识重温了一边，也丰富我的大脑。为我以后的工作奠定