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购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 街道护栏自动清洗机构 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2010962909 姓 名： 何思乐 指导教师： 李明富 完成日期： 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 目录 第一章 绪论 题背景与目的 课题背景 5 国外现状 国内现状 二章 护栏清洗机构的设计 . 工作速度的确定 滚刷结构参数及转速 .滚刷材料的选取 .滚刷电机的选 取 .杆的设计与计算 .三章 结语 .考文献 .谢 .买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 街道护栏自动清洗机构 （工作装置设计） 摘要 随着我国经济的快速发展，高等级公路的建设也逐步加快。为保证交通及车辆分道 行驶的安全性，高速公路都设置了防撞护栏。在护栏的使用过程中 ,由于车辆的尾气排 放、风沙雨水侵蚀及其它自然或人为原因 ,护栏 表面会出现灰尘污染 ,久而久之还会出 现结垢 ,其不仅会使护栏标志不洁而失效 ,更容易造成交通事故 ,而且也会使其失去 美观 ,影响路容路貌。护栏的整洁关系到城市的市容市貌，也更是国家形象的体现。因 此护栏的清洗是各地环卫部门的重要工作。 目前国内护栏清洗作业多由人工完成，劳动强度大、作业效率低，并且大部分护栏 置于道路的中央，清洗时容易发生安全事故。因此，设计一种高效的护栏清洗车，不仅 具有宽广的市场空间，也具有良好的社会效益。 关键词 ： 护栏；清洗车；滚刷；公路；机械 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 of F of To In of to or in of be a At it to of to s is of of is an At by of to of an a 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第一章 绪论 题背景与目的 工业化的建设使城市人口和车辆逐年增多，人、车道路交通产生很大的矛盾，几乎所有道路拥挤的地方都安上了护栏隔离，城市公路中央护栏可以引导驾驶员的视线，以防车辆驶出路外造成交通事故。隔离护栏经过日晒雨淋，经常是脏兮兮的，不仅影响路容的整洁美观，而且护栏本身容易损耗。城市公路中央护栏的清洗，不仅是为了整洁的市容，而且能够延长护栏的使用寿命。为了保持城市公路中央护栏良好的引导视线功能和清洁美观，需要对护栏进行定期清洗。人工清洗护栏的劳动强度大，清洗效率低， 每人每天大约只能清洗 600米左右。白天车流量很大，人工清洗护栏不安全且影响交通，一般在晚上车流量相对较小时清洗，而晚上清洗时经常有发生车撞环卫工人的事故。于是城市公路中央护栏清洗机的出现具有实际的意义 1。 1、 通过贴近实际的毕业设计，使学生全面巩固大学四年来所学的 基础知识和专业知识。 2、 通过本次设计，使学生能够熟练资料收集，整理，分析，综述的方法，熟悉技术文件的写作，学生能够获得一次全面的实际锻炼。 3、 通过借助计算机辅助设计，使学生能够快速有效的熟练掌握计算机辅助设计中的技巧， 积累一定的经验，为以后的工作打下良好的基础。 4、 通过本次设计，学生能够亲自动手，真正将理论应用于实践，能够真实贴切的体会产品设计的整个过程。 内外研究状况 高速公路自本世纪 30年代末期在德国出现以后，直到 70年代后期，防撞护栏要么不洗，要么以人工擦洗作业。 80年代初，美国福特公司首先研制了防撞护栏清洗设备，它是在轮式行走地盘的前桥上悬挂作业装置，采用机械传动，以单刷射水方式作业；其车厢内装设 3金属水箱提供水源，工作效率为 3 5km/h，清洗宽度 300 350国 京津塘高速公路已有引进，并在使用中。另外具有代表性产品为德国的慕迪卡购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 （ 功能养护车。该车为全液压驱动，当用于护栏清洗时，在车前部装设悬挂式清洗装置，以双刷射水完成作业，车厢内的玻璃钢水槽容量为 车的最大特点是采用液压液力传动，工作装置可以方便地进入和退出作业，工作臂的变幅动作方便而容易，作业效果好。其作业宽度约 350佳作业速度 h h。该车已用于我国山西太旧和河北京石告诉公路。上述车型代表了国外目前护栏清洗设备的基本水平 2。 我国高速公路建设和养护起步较晚，随着 80 年代沈大高速公路的修建，防撞护栏及其清洗问题便提到议事日程上。进口设备虽然有诸多优点，但有些方面不太符合国情。如 的作业读仅为 h 以下，其购置费用和使用成本高，全面推广不现实。山西省交通科学研究所根据工程的迫切要求，研制了我国第一代防撞护栏清洗车（定名为 300）并在太旧高速公路进行试验和工程应用，得到了使用单位的欢迎并于1997 年底通过了技术鉴定。随后一系列护栏清洗车相继出现，如 撞护栏清洗车，国通牌高速公路护栏清洗车 ，在原有的电机控制 上作了较大的改变和完善，也就更加合适我们高速公路护栏清洗的需要 3。 . 展趋势 随着我国经济的快速发展，高等级公路的建设也逐步加快。因此，防撞护栏的数量也随之增加。护栏由于受车辆的尾气、灰尘粘附及其他因素的英雄，表面会出现不同程度的污染，影响。护栏的整洁关系到城市的市容市貌，也更是国家形象的体现。因此护栏的清洗是各地环卫部门的重要工作。目前国内护栏清洗车作业多由人工完成，落座强度大、作业效率低，并且大部分护栏置于道路的中央，清洗时容易发生安全事故。因此，设计一种高效的护栏清洗车 ，不仅具有宽广的市 场空间，也具有良好的社会效益 4。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第二章 护栏清洗机构的设计 作装置设计 工作装置由底座，机构支撑架，水平往复运动机构，滚刷机构，电动机，电动机支撑架，传送带，液压传动机构等组成。整个工作装置由底座与车底盘滑轨连接为一体，然后机构支撑架与底座相连，电机支撑板一固定于机构支撑架上，电机支撑板二通过液压滑动杆与机构支撑杆相连。 滚刷机构固定于支撑板上，通过电机、联轴器、带传动带动滚刷运动。与电机支撑板二连接的标注液压缸可以实现小范围的水平运动，以处理不同护栏 宽度。与机构支撑杆相连的提升液压缸可以实现整个机构的垂直方向的运动，用以跨越护栏。与机构支撑杆相连的牛头刨机构可以把整个装置收入车体内，在工作时再把整个机构推出。 工作速度即清洗作业速度，这是关系到工作质量和工作效率的重要技术参数之一，其值应于清洗工作装置滚刷转速想匹配。速度过高时，刷体与护栏表面接触时间减少，不易清洗干净。速度过低，作业效率下降。故应综合考虑工作质量和工作效率。工作速度确定的基本原则是：在打到要求清洗效果和易于操作的前提下，选用较高的工作速度。参照类似机械确定最 高工作速度为 10km/h。 对护栏清洗车技术参数选取及滚刷驱动公路的计算，目前还没有较成熟的方法可参考，一般采用类比法进行设计，或采用经验公式进行计算。 滚刷的结构参数选定应考虑护栏表面机构，刷题的有效程度应大于护栏自身高度，根据最新街 道护栏示意图：如下。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 1 护栏参数图 按下式确定护栏高度： H=h+ h 式中： h 护栏自身高度， h 护栏与路面间安装距离偏差， 里取 h=50 故： H=10000050 滚刷的直径应考虑护栏凹面尺寸，刷毛磨损量及车辆的行驶偏差，即可按下式确定： D=d+2L 式中： d 滚刷轴的直径 d=24 L 刷丝的长度 L=75 故 D=24*7574 刷具材料直接关系到刷具的载污量、脱污能力，对洗刷效果的影响很大。当然，材料耐磨性、替换成本也是关注的要点。 常见较为经济的刷毛材料有棉布、尼龙、塑材。通过分析比较棉布、 尼龙、塑材在清洁过程中用作扫毛的优劣点，考虑到棉布易脱落、使用寿命短，塑材柔性较低，会刮损护栏漆面，认为选用尼龙材料作为清洗机械的刷毛较为合理。尼龙条作为扫毛，其摩擦系数大、柔性高。 选用尼龙丝网载污量是所选材料样本中最大的。尼龙也是常见的廉价工业材料。 单糙面尼龙丝网有另外一个优越特点就是天然的卷曲性。这个卷曲性与旋转相互配合，保证在寿命期内自然方便地实现绕壁摩擦。 成车试验表明 ，以尼龙丝网材料为核心的绕洗技术，能有效清洗顽固污渍，对标配购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 护栏清洗后的清洁度达到 97%5。 表 1 尼龙 66参数 据上， 选取尼龙 66作为刷毛，其直径 d=度为 1、 选取电机的类型 根据实际要求，选取主动滚刷的转速 n=s=90r/机功率 P 300W。选择立式安装。 则电机角速度 =2 n=s。 由 P=T* 得 T=P/ =300*10m= 根据上面两个参 数，及下方 列电机参数表，选取 110（机座号） 蕊长度，长磁蕊 )。 表 2 列永磁直流电机参数 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 故 110 额定转矩 980速 3000r/率 308W 电压 24V 电流 量 、 电机的安装尺寸 表 3 机系列安装尺寸 步带传动的设计 电机额定功率 p=308w，实际转速 0r/从动轮转速 0 r/传动比 i= 1、计算功率 d= 查 参考文献 9 5 =08=、选定带型和节距 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 0r/ 参考文献 9 15节型为 查 参考文献 9 表 15d=、小带轮齿数 由 参考文献 9 152，取 0 4、小带轮直径 d= =20* 参考文献 9 15 外径 、大带轮齿轮 Z2=i*0=30 6、大带轮直径 d= =30*1 参考文献 9 表 15 、带速 r= 60*100)=0/60*1000=s 8、初定中心距 .7(d1+ 2（ d1+ d1+据实际两滚刷轴之间的距离，初取 00、带长及其齿数 (d1+2+(+(+ 参考文献 9 可知，选定 带长代号 240 基本尺寸 线上的齿数为 64 10、实际中心距 a 2=200+(2=1、 小带轮 啮合 齿数 Zm=1/2-(0*10)/(2*=9 12、 基本额定功率 v/1000 由 参考文献 9 15购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 45N q=m 所以 *000=1w 13、 带宽 查参考文献 9 15边档圈最小宽度 4、 作用在轴上的力 r=1000Pd/v=1000*670N 15、 带轮的结构和尺寸 根据 参考文献 9 15小带轮为实心轮 L=（ 2） 取 L=1.5 6,凸台高为 2长为 40齿轮为隔板轮 L=36 S= 电机功率 P=308w，转轴转速 0r/步带传动效率 =、 滚刷轴上的功率 矩 1=P* =308*1=06*P1/06*298376*100=、 初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45钢，调质处理。 =考文献 10 15 10 故 3/*(0)3/2=于轴上有两处键槽， 090 1590 故 1+1290） =上最小直径处应为联轴器处的直 径 从 5014 4联轴器长度 L=52配全长度 9、 轴的结构设计 1） 拟定轴上零件的装配方案 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 2 主动轴 2）根据轴向定位的要求 确定轴的各段直径与长度 （ 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求， A 轴段右端需一轴肩定位，故取0左端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度 9了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断面上，故 A 段的长度应比 短一些，现取6 （ 2） 只对半联轴器起轴向固定作用，故 00 （ 3） 据前面计算可知 8轮带宽为 取 5 （ 4） F 处安装滚刷筒，前面计算知道，筒长 L=1050取 050mm，4 （ 5） 初 选滚动轴承。因轴承只承受轴向力，故选取止推轴承。参照工作要求并根据 8轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度级的单列止推轴承 51107，其尺寸为 d*D*T=3522 5止推轴 承的轴向固定右端有滚刷支撑板固定，故根据实际情况选取 2端为轴肩定位，轴肩高度 h取 h=3轴环处的直径为 1环宽度 b 3）轴上零件的轴向定位 半联轴器、带轮均用平键连接 。按 46=28 9b*h=8槽用键槽刀加工，长分别为 L 带 =28L 半 =34t=4，同时为了保证带轮与轴有良好的对中性，故选择带轮与轴的配合为 7；同样半联轴器与轴的连接，其配合为 H7/推轴承 与轴的轴向定位由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 4） 确定轴上圆角与倒角尺寸 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 表 4 零件倒角 C 与圆角半径 直径 d 610 1018 1830 3050 5080 80120 120180 ： 端倒角皆为 1*45。 4、 轴上载荷 做轴上的受力简图，显然，轴只在单一平面内受力 图 3 主动轴受力图 以及弯矩图 支反力： 35N 505N 显然 即为危险截面。 弯矩 M=20100N 矩 T=31702N 5、 抗弯矩合成应力校核轴的 强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度 。根据以上数据以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力， 取 = 则 21 )( =32235* 17 0 2* 01 0 0 =以选定轴的材料为 45 刚调质处理， 由 参考文献 10 15 60 a，故安全 。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 杆 的设计与计算 单个滚刷的直径为 D=164后滚刷中心距 a D+L+ L 其中 L：栏杆最大厚度 L=80 L:使支撑杆不与滚刷产生干涉的最小长度取 L=110 所以 a164+80+110=254 a=400 横杆材料为空心矩形金属制作，结构强度高且重量较小，取其材料为碳钢，其密度为=、 杆上各零件的重量 1、 主动轴的重量 4 9 )2 *0 0 1 5 5 8 8 4 050 8 5 =2+4+6+ m= *V=以 G1=、 从动轴的重量 V=4+6+2以 *V*g=0、 电机的重量 、 实心带轮重量 = (31 *36+(18 *4*40=4=0、 辐板轮质量 V ( *36+(36 *27=105 5=05*0、滚刷质量 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 刷丝均均匀分布在直径为 30该圆筒上 1/2 2/3分布着刷丝，取 k=刷丝总面积 S 刷 =以 m=S 刷 *L* =06=、支撑板质量（碳钢 = V 270*100*3+100*3*20*2=937= *V*g=3*0、电机支撑架质量 V 4*22*2*60+112*112-（ 80/2） 2 *3=8= *V*g =0 总 =杆材料为 45钢 60作时，横杆受力如下： 图 4 横杆受力图 根据受力分析可知， A=G= 5 截面 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 ：横梁截面积 S=(30*40)-(24*34)=384=S*h=384*3501= *V*g=0 6 截面 :S=(34*24)-(28*18)=312 =S*h=312*2002= *V*g=0q=(2)/(150+240+110)=00=据合力平衡 A+FC+q*400=+出梁的弯矩图如下 : 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 7 梁的弯矩图 最大弯矩在 10+ 00+(2)*200 =10+00 =m 由 = Z 其中 Z=(-(/ h =(40*30)2-(24*34)2/40 =0 =06 =13k*912N 故符合纵向弯曲强度 5、 缓冲机构 一般承压在 10次设计中，工作压力为 此缓冲机构从略。 设计与分析 查相关资料，一般街道护栏清洗车的底盘尺寸为 5990050600初选牛头刨机构行程 S=800 牛头刨示意简图如下： 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 8 牛头刨机构 行程速比系数为： 180180 =2 杆 S=2 /2) 当减小 L 或加大 r 时，机构尺寸可减小，导杆摆角可增大，但空行程角速度变化剧烈，故一般推荐 L/r2,此时导杆摆角 取 600。 此处 取 L/r= 2=2R*=800/000=(180。 + )/（ 180。 =买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 根据实际要求，装置往返速度不宜过快 取 V=s 1分钟内 S=0=基本符合要求 。 由 V= *R 知 =V/R=s/1m=s 由 =2 n 知 n= /2 =0s 即 大齿轮转速为 0s， 据经验取传动比 i=3 则小齿轮转速为 n2=n1/i=0=s 选取大齿轮节圆直径 20小齿轮节圆直径 d=140数 4 取模数 m=5 a=m/2*(2)=84+28)=250买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第三章 结语 毕业 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，通过这次比较完整的护栏清洗车设计（工作装置设计），我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使得我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。 虽然 毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。 随着设计的不断深入而不断学会各种知识技能的运用。和老师的沟通交流更使我对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求。 在设计过程中，整个装置的设计、布局、连接让我很头痛，原因是所有东西都是凭空想象出来的，完全没有一个实体可以参照，对于各种参数的选取，我都是翻阅资料再与老师交流后选取的。尽量让整个设计更合理。 提高是有限的但提高也是全面的， 正是这一次设计让我积累了许多实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强 的沟通力和理解力。 顺利如期的完成本次毕业设计给了我很打的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。但是本次设计还是有遗憾，整个工作装置的稳定性可靠性以及成本并没有过多去考虑。但是，我相信，在后续的毕业设计中，我的学弟学妹们会把我的遗憾和不足补出来。我相信，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为祖国的四化服务。 在设计的过程中，我认识到了设计方法重要性，同时有也发现了自 己的很多不足之处。深有感触： 1、仅仅了解书本上的知识是远远不够的，只有结合自己的实际情况运用于实践，这样才能更深地了解和学习好知识。 2、在工作中要不断的积累经验，学会用自己的只是解决实际问题。 3、自己学到的只是太有限，知识面太窄，以后还有待加强顺利和实践。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 4、要不断地向别人学习，尤其要多 向 老师请教，他们可以让 我们 少走很多弯路，同时也让 我们 知道很多优秀的设计方法和与众不同的设计理念。 5、创新设计是我们未来生存的法宝，所以从现在开始一定要有意识的锻炼和培养自己在这方面的能力。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 参考文献 1勒长征，宁维庆，杨彩芸 陕西交通科技， 1998,03 2黄海兵 工程机械， 2009,40 3杨文科，卜润怀，姚伟红 山西交通科技，1998,05 4吴宗泽，罗圣过 3版 等教育出版社， 2006 5高跟树 ，秦娜，陈诚 中联重科环卫机械有限公司 2013， 12 6赵悟，李冠 峰 长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室， 2011， 07 7黄海兵，新型城市护栏清洗车的开发研究 2008,10 8李宇峰，一种道路护栏清洗车 2001,10 9谦德，李振清 二版 000， 12 10濮良贵，纪名刚 八版 012,2 11 长征，宁维庆，杨彩芸 筑路机械与施工机械化， 1998,15 12 田 流 北京：人民交通出版社， 2003 13赵显新 辽宁科学技术出版社， 2000 14周萼秋等 人民交通出版社， 1997 15车辆及高速公路护栏清洗设备的现状与展望 2003， 02 16李文春，闫德新，曹思真 专用汽车， 2002， 02 17护栏清洗车滚刷规避机构的设计算 1999， 16(6) 18城市道路钢护栏清洗车设计 与研制 ， 2000 19靳长征，宁维庆，杨彩芸 筑路机械与施工机械化， 1998，15 20宋庚水 筑路机械与施工机械化， 1997， 12 21李永胜，王建安等 新产品新 技术 22邓起孝 机械工业出版社， 2000 23机械零件设计手册，第二版下册 1990,6 24成大先 行本液压传动 2004 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 致谢 本人的本科毕业设计一直是在李明富老师指导些进行的。李明富老师治学态度严谨，学识渊博，为人和蔼可亲，且富有幽默感。在整个毕业设计过程中，李明富老师不断对我的设计提出新问题，指出错误和不足，使得我的毕业设计课题能够深入地进行下去，也使得我接触到了许多理论和实际上的新问题，使我做了许多有益的思考。在此表示诚挚的感谢和由衷的敬意。
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