機(jī)械工程畢業(yè)設(shè)計--電動清掃車

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著公路建設(shè)的發(fā)展及管理現(xiàn)代化，以及城市路面和廣場環(huán)衛(wèi)管理現(xiàn)代化的需要，路面清掃車的應(yīng)用俞來愈廣。其作用是將道路或廣場地面上的垃圾，灰塵吸取并存儲于車輛集塵箱內(nèi)，便于集中傾卸到垃圾集中點，已達(dá)到清潔地（路）面的目的。傳統(tǒng)的掃路車尾氣污染和噪音污染相對來說較大。隨著國家對環(huán)保要求越來越高，人們的環(huán)保意識普遍增強(qiáng)，現(xiàn)有清掃車就將很難

2、適應(yīng)需要。因此開發(fā)環(huán)保型路面清掃車已是大勢所趨。環(huán)保型清掃車采用電機(jī)驅(qū)動替代使用柴油的副發(fā)動機(jī)驅(qū)動，降低能耗、降低機(jī)械故障率、減少了環(huán)境污染</p><p>　　電動清掃車是一種結(jié)構(gòu)簡單，清潔環(huán)保的清掃工具,作為環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一，是一種集路面清掃、垃圾回收和運輸為一體的新型高效清掃設(shè)備.本文分析了清掃車的主要結(jié)構(gòu)，對主要設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了研究。其中主要是對電動清掃車相對傳統(tǒng)清掃車的優(yōu)點進(jìn)行分析。然后進(jìn)行了總體設(shè)計計算，其

3、中主要是傳動系統(tǒng)的設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：總體設(shè)計，電動清掃車，驅(qū)動方案 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the development of highway construction ，modernization of management, and the needs of

4、modern management of squares sanitation and urban roads, the application of pavement sweeper is becoming increasingly wide. It inhales the ground garbage of squares and roads,and stores them within the dust-collection bo

5、x to clean the city road.The gas pollution and noise pollution of traditional sweeper is relatively serious. As the stste’s increasingly high demands for environmental protection,people's </p><p>　　Key w

6、ord: Overall design, Electric sweeper, Driver program</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　第一章 引言5</b></p><p>　　1.1

7、清掃車概述5</p><p>　　1.2電動車的基本概況5</p><p>　　1.3清掃車工作原理6</p><p>　　1.4本課題的研究內(nèi)容6</p><p>　　第二章 驅(qū)動方案的設(shè)計8</p><p>　　2.1總體方案的提出8</p><p>　　2.2驅(qū)動方式選擇8

8、</p><p>　　第三章 道路清掃車總體參數(shù)11</p><p>　　3.1清掃車的主要尺寸參數(shù)11</p><p>　　3.2清掃車主要性能參數(shù)11</p><p>　　第四章 道路清掃車總布置設(shè)計12</p><p>　　4.1確定基準(zhǔn)線12</p><p>　　4.2各部

9、件的布置12</p><p>　　第五章 電瓶的選擇14</p><p>　　5.1蓄電池的種類、用途、特點和選擇14</p><p>　　5.2 影響電池容量和壽命的因素14</p><p>　　5.3 電瓶的布置16</p><p>　　第六章 電動機(jī)的選擇17</p><p&g

10、t;　　6.1 整車對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的基本要求17</p><p>　　6.2 電動機(jī)類型17</p><p>　　6.3交流電機(jī)的選擇19</p><p>　　第七章 傳動方式的設(shè)計21</p><p>　　7.1 齒輪的設(shè)計21</p><p>　　7.2齒輪軸的設(shè)計26</p><

11、p>　　第八章 清掃裝置的設(shè)計30</p><p>　　8.1清掃裝置的組成及其功能30</p><p>　　8.2清掃裝置的性能30</p><p>　　8.3盤刷功能結(jié)構(gòu)32</p><p><b>　　結(jié)論34</b></p><p><b>　　致謝35<

12、;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p><b>　　1.1清掃車概述</b></p><p>　　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

13、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經(jīng)不適應(yīng)我國高等級公路發(fā)展的客觀要求，人工清掃塵土飛揚，嚴(yán)重影響清潔人工的身體健康，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還對清潔工人的生命安全造成潛在威脅。路面清掃車作為環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一，是一種集路面清掃、垃圾回收和運輸為一體的新型高效清掃設(shè)備。可廣泛應(yīng)用于干線公路，市政以及機(jī)場路面、城市住宅區(qū)、公園等道路清掃。

14、路面清掃車不但可以清掃垃圾，而且還可以對道路上的空氣介質(zhì)進(jìn)行除塵凈化，既保證了道路的美觀，維護(hù)了環(huán)境的衛(wèi)生，又維持了路面的良好工作狀況，減少和預(yù)防了交通事故的發(fā)生，延長了路面的使用壽命。目前在國內(nèi)利用路面清掃車進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)已經(jīng)成為一種潮流，但相比于國外發(fā)達(dá)國家，我國路面清掃車不管從銷量規(guī)模、技術(shù)水平、清掃效果等方面都存在一定的差距。目前的掃路車尾氣污染和噪音污染相對來說較大。隨著國家對環(huán)保要求越來越高，人們的環(huán)保意識普遍增強(qiáng)，現(xiàn)有清掃車

15、就將很難適應(yīng)需要。因此開發(fā)環(huán)保型路面</p><p>　　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)計出完整的既對環(huán)境無污染又可以節(jié)省勞動力的電動清掃車。電瓶（蓄電池）驅(qū)動的車就是我們常說的“電動車”，顧名思義，以蓄電池為能源電動機(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)速運行更穩(wěn)定而且沒有噪音等優(yōu)點。</p><p>　　1.2電動車的基本概況&l

16、t;/p><p>　　作為清潔，節(jié)能的新型交通工具，電動車具有無與倫比的優(yōu)勢。它在行駛過程中沒有污染，熱輻射低，噪聲小，不斷消耗汽油；可應(yīng)用多種能源，結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便。因此，電動車受到世界各國的歡迎，被人們稱為“明日之星”。電動車又是高科技的產(chǎn)物，它集光、電、化學(xué)各學(xué)科領(lǐng)域的最新技術(shù)于一體，是汽車、電力拖動、功率電子、智能控制、化學(xué)電源、計算機(jī)、新能源、新材料等工程技術(shù)中最新成果的集成產(chǎn)物。電動車以車載電源為動

17、力，由電機(jī)驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通與安全法規(guī)各項要求的車輛，它包括電動車、電動摩托車和電動自行車等?，F(xiàn)代電動車具有清潔無污染、動力源多樣化、能量轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用維修方便等特點，被稱為“21世紀(jì)的綠色環(huán)保汽車”。電動車的優(yōu)點是：它本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其他污染物也顯著減少，由于電廠大多建于遠(yuǎn)離人口密集的城市，對人類傷害較少，而且電廠是固定不動的，集中的排放，清除各種有害排

18、放物較容易，也已經(jīng)有了相關(guān)技術(shù)。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力等，解除了人們對石油資源日漸枯竭的擔(dān)心。電動車還可以充分利用晚間用電低谷時富于的電</p><p>　　1.3清掃車工作原理</p><p>　　該型清掃車屬掃吸結(jié)合式清掃車，是由汽車底盤，電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)裝置，吸嘴裝置，清掃裝置，垃圾箱，液壓系統(tǒng)，噴水系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)等總成裝置組成。其工作原理是由無刷直流電機(jī)

19、單獨驅(qū)動各種安裝于車架和副車架上的專用工作裝置，在行駛中利用液壓傳動旋轉(zhuǎn)的掃盤把垃圾掃攏至中部，然后由吸嘴處抽吸進(jìn)垃圾箱，清除路面的砂土和各種常見垃圾，并通過噴水減少清掃揚塵，同時采用污水循環(huán)壓塵技術(shù)，可最大限度降低二次揚塵污染。</p><p>　　1.4本課題的研究內(nèi)容</p><p>　　選擇最佳的驅(qū)動系統(tǒng)是設(shè)計電動汽車的關(guān)鍵，而電動機(jī)的性能直接決定著驅(qū)動系統(tǒng)的性能，所以電動機(jī)的選擇

20、成為設(shè)計電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的主要基礎(chǔ)。</p><p>　　在本文中，以交流三相感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動后輪的電動清掃車為研究對象，聚焦于驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)其以低速在平坦的公路上行駛的最基本功能，主要在以下幾個方面進(jìn)行了分析研究及設(shè)計。</p><p><b>　　(1) 驅(qū)動方式：</b></p><p>　　按發(fā)動機(jī)和各總成相對位置的不同，現(xiàn)代汽車的布

21、置與驅(qū)動方式是不同的。</p><p>　　(2) 電瓶的選擇：</p><p>　　清掃車以蓄電池能源，只要有電能的供應(yīng)，電動車就有了取之不盡的動力源泉，不受石油資源的限制。而電能的獲得可以利用核能、水力、風(fēng)力、太陽能等多種形式的原始能源。特別對于我國，水利資源和風(fēng)力發(fā)電等清潔能源的潛在發(fā)電量是相當(dāng)高的，如果能有效地利用這些能源，不僅有利于環(huán)保，節(jié)約寶貴的石油資源，解決全球面臨的石油資源

22、枯竭危機(jī)，而且更符合我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。</p><p>　　(3) 電動車用電機(jī)的研究：</p><p>　　電動機(jī)是電動車區(qū)別于傳統(tǒng)汽車的關(guān)鍵部件。驅(qū)動電動機(jī)的性能特點直接影響和制約著電動車輛的性能，對電動機(jī)性能的研究和把握是研究和把握整車性能的關(guān)鍵因素之一。</p><p>　　(4) 傳動系統(tǒng)的設(shè)計：</p><p>　　齒輪

23、傳動傳動比穩(wěn)定、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長。根據(jù)所設(shè)計的傳動方案，選擇大小齒輪的類型，材料并計算出大小齒輪的參數(shù)。</p><p>　　齒輪軸受彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合應(yīng)力作用，但載荷和轉(zhuǎn)速均不高，沖擊載荷也不大，所以具有一般綜合機(jī)械性能即可滿足要求。選擇齒輪軸的材料，并對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。</p><p>　　(5) 主刷裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算。</p><p>　　第二

24、章 驅(qū)動方案的設(shè)計</p><p>　　2.1總體方案的提出</p><p>　　根據(jù)清掃車作業(yè)特點，按清掃車作業(yè)功能分成行走、灑水、掃地、吸塵及控制等五個子功能，采用電機(jī)驅(qū)動以實現(xiàn)手工和遙控兩種控制方式。該清掃車屬掃地、吸塵功能結(jié)合吸空式清掃車。</p><p><b>　　2.2驅(qū)動方式選擇</b></p><p>

25、;　　按發(fā)動機(jī)和各組成部分相對位置的不同，現(xiàn)代汽車的布置與驅(qū)動方式通常有5種</p><p>　　圖2-1 汽車的驅(qū)動方式</p><p>　　方案1，前置后驅(qū)（FR）</p><p>　　即發(fā)動機(jī)前置、后輪驅(qū)動，這是一種傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)布置與驅(qū)動方式。國內(nèi)外的大多數(shù)貨車、部分轎車和部分客車都采用這種形式。采用這種驅(qū)動方式的汽車，它的前輪承擔(dān)轉(zhuǎn)向，后輪承擔(dān)驅(qū)動，發(fā)動機(jī)輸

26、出的動力通過離合器、變速器、傳動軸輸送到后驅(qū)動橋上，并在此得到減速增扭后傳送到左、右半軸上，驅(qū)動后輪使汽車運行。優(yōu)點是前后輪各司其職，轉(zhuǎn)向與驅(qū)動分開，負(fù)荷分布比較均勻；缺點是由于傳動軸從前面的發(fā)動機(jī)一直傳到后橋上，使車內(nèi)地板中間凸起，車內(nèi)座椅不好布置。</p><p>　　方案2，前置前驅(qū)（FF）</p><p>　　即發(fā)動機(jī)前置、前輪驅(qū)動，這是20世紀(jì)70年代末才真正興世紀(jì)起和在技術(shù)上逐

27、漸完善的驅(qū)動形式，現(xiàn)在大多數(shù)中小型轎車都是采取這種方式。它將變速器之后的東西都往前挪，變速器與驅(qū)動橋做成一體，固定在發(fā)動機(jī)旁將動力直接輸送到前輪上，前輪同時承擔(dān)了轉(zhuǎn)向和驅(qū)動兩個重任，省去了長長的傳動軸，縮短了傳遞動力的距離，減少功率傳遞損耗也就相應(yīng)節(jié)省了燃油。</p><p>　　此驅(qū)動方式具有較多的優(yōu)點：操縱機(jī)構(gòu)簡單、發(fā)動機(jī)散熱條件好；沒有縱向傳動軸，轎車地板不必為它凸起一條通道，有利車廂內(nèi)的布置；車架不必為后

28、橋騰出空間位置，可以降低車身高度，有助于行車的穩(wěn)定性；發(fā)動機(jī)橫置縮短了發(fā)動機(jī)艙的長度，有利于汽車的小型化，而在汽車總長不變的情況下能增大客艙的長度和空間；前輪成為驅(qū)動輪，變成了“拉”著汽車前進(jìn)，有利于方向控制。其缺點是：上坡時汽車質(zhì)量后移，使前驅(qū)動輪的附著質(zhì)量減小，驅(qū)動輪易打滑；下坡制動時則由于汽車質(zhì)量前移，前輪負(fù)荷過重，高速時易發(fā)生翻車現(xiàn)象。</p><p>　　方案3，后置后驅(qū)（RR）</p>

29、<p>　　即發(fā)動機(jī)后置、后輪驅(qū)動，在大型客車上多數(shù)采用這種布置形式，少量微型和輕型轎車也采用這種型式。</p><p>　　方案4，中置后驅(qū)（MR）</p><p>　　即發(fā)動機(jī)放在乘客航與車后軸之間并利用后輪驅(qū)動。這種驅(qū)動方式只用在一些高性能跑車上，在普通的轎車上較難看到。中置后驅(qū)的最大特點就是將車輛中慣性最大和沉重的發(fā)動機(jī)置于汽車的中部，使汽車能獲得最佳的運動特性，因為車的

30、車身重量分布能達(dá)到最理想的平衡。可以這樣說，此車兼具的優(yōu)點，方向靈敏準(zhǔn)確，制動時不會出現(xiàn)頭重尾輕的現(xiàn)象。有一個先天不足，即直線穩(wěn)定性較差，為解決這一問題，所有的車后輪均比前輪大。</p><p>　　方案5，4輪驅(qū)動（4WD）</p><p>　　4輪驅(qū)動又稱全輪驅(qū)動，顧名思義，這是指汽車前后的輪子都有動力驅(qū)動，可以按照行駛路面狀態(tài)的不同而將發(fā)動機(jī)輸出扭矩分別分布在前后所有的輪子上，提高汽

31、車的行駛能力。</p><p>　　考慮到清掃車主要在城市路面行駛，其行駛速度比較低，一般是 30 km／h左右，作業(yè)速度更小。所以在設(shè)計時,設(shè)計一專用底盤,采用液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)清掃車的行駛和作業(yè)系統(tǒng)的工作。對于清掃車的行駛驅(qū)動采用泵控馬達(dá)的型式,即通過一個主泵帶動兩個車輪馬達(dá)驅(qū)動清掃車行駛。風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)、掃刷運轉(zhuǎn)也是通過泵控馬達(dá)來實現(xiàn)。這種驅(qū)動型式省去了離合器、變速箱,結(jié)構(gòu)簡單。由于采用專用底盤,便于主要部件的布置。

32、要求使得整車結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，維護(hù)簡單，操作簡便，考慮底盤的空間利用率，所以采用發(fā)動機(jī)中置，后輪驅(qū)動，這種布置的特點使是駕駛室的布置不受發(fā)動機(jī)的限制，噪聲小、對載荷分配比較有利。 </p><p><b>　　圖2-2 后輪驅(qū)動</b></p><p>　　第三章 道路清掃車總體參數(shù)</p><p>　　3.1清掃車的主要尺寸參

33、數(shù)</p><p><b>　　（1）軸距L</b></p><p>　　軸距短,最小轉(zhuǎn)彎半徑小,而縱向通過角卻大,通過性好。但軸距過短,會造成垃圾箱長度不足或前、后懸過長,制動或上坡時軸荷轉(zhuǎn)移過大,使得車本身的制動性和操縱穩(wěn)定性變壞。目前, 國內(nèi)使用的中型清掃車的軸距多為1.5～1.7 m。筆者設(shè)計的清掃車取軸距為1.5 m。</p><p>

34、;<b>　?。?）前、后輪距B</b></p><p>　　輪距增大,對增大垃圾箱寬度與提高車身橫向穩(wěn)定性有利,但輪距過大,使得清掃車總寬和總質(zhì)量增大。由于清掃車要求有一定的清掃寬度,相應(yīng)的對清掃車的總寬有一定的要求,確定輪距B =1300mm。</p><p>　　（3）前懸L1和后懸L2</p><p>　　前懸要有足夠的長度固定清掃結(jié)構(gòu)

35、,后懸的長度取決于垃圾箱的長度及電動機(jī)、泵、油箱所占有的空間。這樣前懸、后懸均在1.0m左右。</p><p><b>　?。?）外廓尺寸</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計目標(biāo)及作業(yè)系統(tǒng)的布置、垃圾箱的尺寸要求,確定該清掃車的外廓尺寸:2.6m×1.5m×2.1m</p><p>　　3.2清掃車主要性能參數(shù)</p

36、><p>　　（1）清掃車的最高車速Vmax</p><p>　　清掃車的最高車速是指作業(yè)完畢,返程的最高車速,根據(jù)設(shè)計目標(biāo),這里取Vmax = 16km/h左右。</p><p>　?。?）清掃車的作業(yè)速度</p><p>　　根據(jù)路面的干凈程度,清掃車的作業(yè)速度設(shè)定為8km/h左右。</p><p><b>

37、　?。?）清掃寬度Bk</b></p><p>　　清掃寬度為(1+β)倍車寬,β的取值根據(jù)清掃作業(yè)裝置結(jié)構(gòu)和清掃車的設(shè)計目標(biāo)確定。按設(shè)計要求選為1800mm。</p><p>　　第四章 道路清掃車總布置設(shè)計</p><p><b>　　4.1確定基準(zhǔn)線</b></p><p>　　基準(zhǔn)線包括:車架上平面

38、,它作為垂直方向尺寸的基準(zhǔn)面;前輪中心線,它作為縱向尺寸的基準(zhǔn)線;清掃車中心線,它作為橫向尺寸的基準(zhǔn)線;地面線,此線是標(biāo)注接近角、離去角和離地間隙等尺寸的基準(zhǔn)線。</p><p><b>　　4.2各部件的布置</b></p><p>　　（1）發(fā)動機(jī)和泵的布置</p><p>　　由于全液壓清掃車驅(qū)動部分是泵控馬達(dá)型式,而風(fēng)機(jī)的運轉(zhuǎn)和掃刷的運

39、轉(zhuǎn)也是泵控馬達(dá)的型式,所以清掃車的動力源泵有三個?？紤]到整車的結(jié)構(gòu),采用直連的布置型式。由于省略了離合器,使得整車結(jié)構(gòu)緊湊,傳動效率高,維護(hù)簡單,操作簡便</p><p><b>　　（2）駕駛室的布置</b></p><p>　　主要考慮到以下因素:駕駛室的地板線與車架上平面應(yīng)有一定距離,以保證地板下操縱桿件有足夠的運動間隙;駕駛室的視野必須開闊,以保證駕駛員能很好

40、的判斷路面清掃狀況;駕駛室后圍有足夠的空間保證風(fēng)機(jī)管道的通過;駕駛室內(nèi)部的控制面板因為按鈕比較多,應(yīng)方便駕駛員操作。綜合考慮上述因素,駕駛室整體布置在底盤上,并保證駕駛員的視野。控制面板布置在駕駛室前端,方便駕駛員操作;工具箱布置在駕駛員的座椅下,蓄電池布置在副駕駛員座椅下,以提高駕駛室的空間利用率;駕駛室后圍留出一定的空間布置吸口管道。</p><p>　　（3）作業(yè)系統(tǒng)的布置</p><p

41、>　　作業(yè)系統(tǒng)主要包括掃刷,吸口、噴水管,主要考慮以下影響因素:掃刷和吸口與地面應(yīng)有一定的距離,使得作業(yè)系統(tǒng)能夠根據(jù)路面情況自動調(diào)節(jié)與地面接觸的距離,并且清掃完畢時掃刷和吸口有足夠的空間升起;掃刷和吸口之間應(yīng)有一定的重疊,保證清掃作業(yè)時不留下長條形垃圾帶;噴水管能夠向掃刷內(nèi)側(cè)傾斜,以保證降塵效果。綜合考慮上述影響因素以及整車的尺寸,掃刷和吸口布置在駕駛室下端,伸起后與地面的距離在70 mm 左右,噴水管向掃刷內(nèi)側(cè)傾斜45°

42、;左右。</p><p><b>　　（4）垃圾箱的布置</b></p><p>　　主要考慮以下因素:垃圾箱的長度適宜,以保證有合適的降塵區(qū);風(fēng)機(jī)布置在垃圾箱的頂蓋上,風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口必須通過垃圾箱的頂蓋, 所以頂蓋須設(shè)計成雙層,并且有良好的密封, 保證氣流通過;箱體內(nèi)部需有過濾網(wǎng),防止垃圾通過出風(fēng)口降落到地面,造成二次污染;箱體應(yīng)避讓伸出底盤部分的主要零件。綜合考慮上

43、述影響因素, 垃圾箱整體布置在底盤上,風(fēng)機(jī)布置在垃圾箱頂端,并設(shè)計專門的支架支撐風(fēng)機(jī)。</p><p>　　（5）轉(zhuǎn)向系和制動系的布置</p><p>　　采用如下型式：由于清掃車寬度較大型，方向盤應(yīng)布置在駕駛室的左側(cè),</p><p>　　因為清掃車作業(yè)時靠近路牙行駛, 采取這種布置型式的目的是保證駕駛員能很好的判斷路面的潔凈程度;制動系的管路和轉(zhuǎn)向橫拉桿均布置在

44、駕駛室下面,并與清掃結(jié)構(gòu)之間有一定的間隙,防止結(jié)構(gòu)之間互相干涉?？紤]以上一些原則,完成的中型液壓驅(qū)動道路</p><p>　　清掃車的總布置設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖所示：</p><p>　　圖4－1 總體分布結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　第五章 電瓶的選擇</p><p>　　汽車“電瓶”是汽車上儲存電能的裝置，學(xué)名稱“蓄電池”。其作用包括:一是當(dāng)汽

45、車發(fā)動機(jī)起動時，向起動機(jī)提供電能，并由起動機(jī)將電能變?yōu)闄C(jī)械轉(zhuǎn)矩，帶動發(fā)動機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)動與此同時，蓄電池還向儀表、發(fā)電機(jī)的磁場線圈以及汽油機(jī)的點火系統(tǒng)等供電;二是在汽車運行過程中，當(dāng)用電設(shè)備的用電量超過發(fā)電機(jī)的供電能力時，蓄電池協(xié)同發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時，則由蓄電池單獨向用電設(shè)備供電，因此，蓄電池是汽車的第二電源;三是當(dāng)用電設(shè)備負(fù)荷較小時，蓄電池接受發(fā)電機(jī)的充電，將電能儲存起來;四是起到濾波器的作用。通過吸收用電負(fù)載突變時的

46、過電壓，防止損壞汽車上的電子設(shè)備。</p><p>　　5.1蓄電池的種類、用途、特點和選擇</p><p>　　蓄電池的種類一般可分為鉛酸電池、鉛酸免維護(hù)電池及鎳鎘電池等，它們各自的特點如下:</p><p>　　鉛酸電池:也稱為汽車用電池(需加水維護(hù))，充放電時會產(chǎn)生氫氣，安置地點必須設(shè)置在通風(fēng)處以免造成危險;電解液呈酸性，會腐蝕金屬;價格低廉。</p&g

47、t;<p>　　鉛酸免維護(hù)電池:密封式充電不會產(chǎn)生任何有害氣體，擺設(shè)容易，不需考慮安置地點通風(fēng)問題，免保養(yǎng)，免維護(hù);放電率高，特性穩(wěn)定，價格較高。</p><p>　　鎳鎘電池:用于特殊場合及特殊設(shè)備上，水為介質(zhì)，充放電不會產(chǎn)生.有害氣體;失水率低，但需要固定時間加水及保養(yǎng);放電特性最佳;可放置于任何惡劣環(huán)境。</p><p>　　蓄電池按用途可分為汽車啟動用、工業(yè)用、鐵路及

48、其他用途。</p><p>　　怎樣正確選購蓄電池型號:蓄電池的型號必須適當(dāng)。型號選小了，造成小馬拉大車，大電流放電會縮短電池的壽命;型號選大了，則不經(jīng)濟(jì)。對于常用的額定輸出電壓為12V的品種有：</p><p>　　6, 8,10,12,15,33,38,50,65,75,90,100,120,140,180,200AH。</p><p>　　選功能價格比：高價不

49、一定有高質(zhì)，但高質(zhì)必定會有相對高的價格，貨比三家，性能價格比最大的是首選。</p><p>　　選服務(wù)：廠家有沒有完善的售后服務(wù)實力，有沒有全國服務(wù)熱線以及完善的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，才能無后顧之憂[5]。</p><p>　　5.2 影響電池容量和壽命的因素</p><p>　　影響電池容量和使用壽命的因素有:電池的使用環(huán)境、環(huán)境溫度、充放電電流、充電電壓、放電深度、設(shè)計參數(shù)

50、和制造工藝。設(shè)計參數(shù)和制造工藝為生產(chǎn)方因素，本文不討論。電池壽命分為循環(huán)壽命、存貯壽命、使用壽命。循環(huán)壽命是指電池循環(huán)放電次數(shù)多少;存貯壽命是指不給蓄電池進(jìn)行任何充電和放電激活的情況下，能存貯的最長時間;使用壽命指電池在正常的維護(hù)情況下，電池能使用的最長時間。</p><p>　?。?）電池的使用環(huán)境：儲存壽命隨溫度的增加而下降。當(dāng)溫度超過25℃時，溫度每增高10℃ ,儲存壽命被縮短一半。所以對暫時不用的電池應(yīng)存

51、儲在低溫、干燥的環(huán)境。工作的電池應(yīng)盡可能安裝在清潔、陰涼、通風(fēng)、干燥的地方，這樣可以減少有害灰塵的腐蝕;還要避免受到陽光、加熱器(如冬天用的取暖器)或其他輻射熱源的影響。</p><p>　　（2）環(huán)境溫度：因為溫度的降低，電解液的粘度增大，使離子運動受到較大阻力，擴(kuò)散能力下降，所以蓄電池容量隨溫度的增加而增加;同樣的放電量，由于容量增加，放電深度淺，放電循環(huán)次數(shù)增多，蓄電池循環(huán)壽命也隨溫度的增加而增加，在10℃

52、——350℃，每增加1℃，增加5-6個循環(huán);在35℃——45℃，每增加1℃，增加25個循環(huán);而50℃以上，則因負(fù)極硫化，容量損失，壽命反而會下降。但儲存壽命隨溫度的增加而下降。</p><p>　　（3）充放電電流：由于電池的可用量隨放電電流的增大而降低，所以談電池容量必須指明電池的放電率;常規(guī)的有20H率、10H率、5H率。電池充放電電流一般以C來表示，C的實際值與電池容量有關(guān)。舉例來講，如果是100AH的電池

53、，則C=100A。如對額定容量為24AH的蓄電池，其放電電流大小與蓄電池實際可供使用的效率關(guān)系如下:放電電流過大或過小都會影響電池的使用壽命，放電電流過大，會使正極氧化鉛脫落，放電電流過大，由于放電終止電壓的上升，易過放電;放電電流一般要求在0.05 - 3C, UPS在正常使用中都能滿足此要求，但也要防止意外情況的發(fā)生，如電池短路。</p><p>　?。?）充電電壓：過充電時有大量氣體析出，活性物質(zhì)受氣體的沖

54、擊而脫落，使電池壽命降低;由于UPS電池屬于備用工作方式，市電正常情況下處于充電狀態(tài)，只有停電時才會放電。如果充電電壓過高就會使電池過充電，反之會使電池充電不足。</p><p>　　（5）放電深度：放電深度對UPS電池使用壽命的影響也非常大，電池放電深度越深，其循環(huán)使用次數(shù)就越少，因此在使用時應(yīng)避免深度放電。雖然UPS都有電池低電位保護(hù)功能，一般單節(jié)電池放電至10.5V左右時，UPS就會自動關(guān)機(jī)。尤其要避免小電

55、流下的深度放電，用大電流放電時，即使放電到電壓相當(dāng)?shù)?，但由于時間短，生成的硫酸鉛較少，而小電流放電下，生成的硫酸鉛明顯增加，對于負(fù)極，由鉛轉(zhuǎn)化為硫酸鉛體積膨脹，產(chǎn)生應(yīng)力，會造成極板彎曲和活性物質(zhì)脫落，影響電池壽命;如果UPS處于輕負(fù)載放電，即UPS在無市電輸入的情況下，接入的負(fù)載容量遠(yuǎn)小于它的最大輸出負(fù)載容量，會造成電池的深度放電。</p><p>　?。?）電池初充電：新的蓄電池在投入使用前，必須進(jìn)行初充電，這

56、和正常的充電不同，是需要較長時間的特別充電。因為電池負(fù)極活性物質(zhì)為海綿狀鉛時，在電池的貯藏過程中，有部分受到氧化，必須還原為鉛才能成為活性物質(zhì)。對于普通鉛蓄電池，初充電必須在灌酸后靜置1至6小時，等到液溫下降至35℃以下時，再灌酸至規(guī)定液面，方可進(jìn)行充電，初充電以l0H率充電，時間為40-60小時。蓄電池在使用初期，隨使用時間增加，放電容量增加，逐漸達(dá)到最大值，以后隨充放電次的增加，放電容量減少。</p><p>

57、;　　除上面要注意的幾點之外，電池在使用一定時間后應(yīng)進(jìn)行定期檢查，如觀察其外觀是否異常、有沒有比較難聞的氣體的味道等，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即停止使用，并送往生產(chǎn)商指定的維修站進(jìn)行修理，切莫擅自拆開或交給非專業(yè)人員維修，以免發(fā)生意外;如果長期不停電，UPS電池會一直處于充電狀態(tài)，這樣會使電池的活性變差，因此即使不停電，UPS也需要定期進(jìn)行放電試驗以便電池保持活性。放電試驗一般可三個月進(jìn)行一次，做法是UPS帶載——最好在50%以上，然后斷開市

58、電，使UPS處于電池放電狀態(tài)，放電持續(xù)時間視電池容量而言，放電后恢復(fù)市電供電，繼續(xù)對電池充電[6]。</p><p><b>　　5.3 電瓶的布置</b></p><p>　　要求使得整車結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，維護(hù)簡單，操作簡便，考慮底盤的空間利用率，所以采用電瓶中置，這種布置的特點使是駕駛室的布置不受發(fā)動機(jī)的限制，噪聲小、對載荷分配比較有利。</p>

59、<p>　　若設(shè)總的阻力約為1200N,設(shè)最高車速為16km/h,其功率為</p><p>　　P=F×V=1200×16000/3600=5333W</p><p><b>　　式中 F——阻力；</b></p><p><b>　　V——最高車速。</b></p><

60、p>　　這樣可以考慮采用5.5kw的電機(jī),其時速應(yīng)該能達(dá)到16km/h.</p><p><b>　　此時車的工作電流為</b></p><p>　?。?P/U=5333/48≈111A </p><p>　　式中P——電機(jī)功率；</p><p><b>

61、　　U——電瓶電壓。</b></p><p>　　綜上所述，本文選擇48V120AH的USP電池.</p><p>　　第六章 電動機(jī)的選擇</p><p>　　6.1 整車對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的基本要求</p><p>　　汽車是交通工具，要求電機(jī)具有高效率、高適應(yīng)性。由于成本及空間的限制，電機(jī)的出力也受到了制約，所以電機(jī)的高密度小

62、型輕量化和低成本對整車來說至關(guān)重要。</p><p>　　（1）高密度小型輕量化。</p><p>　　采用強(qiáng)制水冷結(jié)構(gòu)、高電磁負(fù)荷、高性能磁鋼、高轉(zhuǎn)速以及超短端部長度繞組技術(shù)等措施，使電機(jī)小型輕量化，從而實現(xiàn)高密度。與一般工業(yè)用電動機(jī)相比，大小和重量都需要減少到一半以下;汽車驅(qū)動電動機(jī)輸出1kW只需0.6kg重量，這是一般電機(jī)不可想象的。</p><p><

63、b>　　（2）高效率。</b></p><p>　　由于是以電池為電源，一次充電的行車距離應(yīng)盡可能長;汽車驅(qū)動電動機(jī)的最高效率可達(dá)到97%，其他汽車輔助電機(jī)也希望有高的效率。因此，隨著稀土永磁材料價格的下降，將替代汽車輔助電機(jī)用的鐵氧體磁鋼;目前，汽車輔助電機(jī)絕大部分是永磁直流電動機(jī)。</p><p>　?。?）可靠性、耐久性、適應(yīng)性。</p><p&

64、gt;　　由于車輛的振動及發(fā)動機(jī)室的高溫環(huán)境，使得車用電機(jī)處于惡劣環(huán)境條件下運行，振動大、沖擊大、灰塵多、濕度變化大。因此，車用電機(jī)必須適應(yīng)環(huán)境條件的要求，使電機(jī)可靠、穩(wěn)定、安全地運行。</p><p>　?。?）低速時的高轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　有電動機(jī)起動車輛，行車中起動發(fā)動機(jī)要求高轉(zhuǎn)矩。此外，車用電機(jī)的低噪聲與低成本技術(shù)也至關(guān)重要。</p><p><

65、;b>　　6.2 電動機(jī)類型</b></p><p>　?。?）直流有刷電機(jī) </p><p>　　早期電動汽車由蓄電池供電故最早采用的是直流有刷電機(jī)。其主要優(yōu)點是控制簡單、技術(shù)成熟，具有優(yōu)良的控制特性。在早期開發(fā)的電動汽車上多采用直流電動機(jī) ，即使到現(xiàn)在仍有一些電動汽車使用直流電動機(jī)來驅(qū)動。雖然直流有刷電機(jī)控制系統(tǒng)簡單，成本低，但由于電機(jī)本身存在電刷和機(jī)械換向器，不但限

66、制了電機(jī)過載能力與速度的進(jìn)一步提高，而且如果長時間運行，勢必要經(jīng)常維護(hù)和更換電刷和換向器由于損耗存在于轉(zhuǎn)子上，使得散熱困難，限制了電機(jī)轉(zhuǎn)矩質(zhì)量 比的進(jìn)一步提高。而且這種電機(jī)效率低，維護(hù)麻煩，尤其是電刷產(chǎn)生的火花，會給汽車的其他電器帶來高頻電磁干擾。此外，機(jī)械換向器的換向能力限制了直流有刷電機(jī)的容量、電壓和轉(zhuǎn)速。鑒于直流電動機(jī)存在以上缺陷，在新研制的電動 汽車上已基本不采用直流有刷電機(jī)。 </p><p><

67、b>　　（2）感應(yīng)電機(jī) </b></p><p>　　交流三相感應(yīng)電動機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的電動機(jī)。其轉(zhuǎn)子和定子之間沒有相互接觸的滑環(huán)、換向器等部件。結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，經(jīng)久耐用。交流感應(yīng)電動機(jī)的功率覆蓋面很寬廣，轉(zhuǎn)速可高12000～15000r／min?？刹捎每諝饫鋮s或液體冷卻方式，冷卻自由度高。對環(huán)境的適應(yīng)性好，并能夠?qū)崿F(xiàn)再生反饋制動。與同樣功率的直流電動機(jī)相比較，質(zhì)量減輕 一半左右，價格便宜，

68、維修方便。交流三相感應(yīng)電動機(jī)的效率較低，轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱，在高速運轉(zhuǎn)時需要保證對交流三相感應(yīng)電動機(jī)的冷卻，否則會損壞電動機(jī)。交流三相感應(yīng)電動機(jī)的功率因數(shù)較低，使得變頻變壓裝置的輸入功率因數(shù)也較低，因此需要采用大容量的變頻變壓裝置。交流三相感應(yīng)電動機(jī)控制系統(tǒng)的造價遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于交流三相感應(yīng)電動機(jī)本身， 此外，交流三相感應(yīng)電動機(jī)的調(diào)速性能也較差。 </p><p>　　（3）稀土永磁電機(jī) </p><p&g

69、t;　　稀土永磁同步電機(jī)采用稀土永磁材料，具有效率高、功率密度大等特點，在中、小功率的系統(tǒng)中有優(yōu)勢。但是稀土永磁同步電機(jī)的成本高，而且目前使用最多的釹鐵稀土永磁體的工作溫度比較低，電機(jī)運行時的溫升不能太高。稀土永磁同步電機(jī)分為正弦波稀土永磁同步電機(jī)(通常稱為稀土永磁同步電機(jī))和方波型稀土永磁同步電機(jī)(通常稱為稀土永磁無刷直流電機(jī))。正弦波稀土永磁同步電機(jī) 的特點是，永磁體在氣隙中產(chǎn)生的磁場空間上按照正弦分布，定子三相繞組為正 弦分布繞組

70、，電機(jī)的反電動勢及電機(jī)定子電流均為正弦波；而稀土永磁無刷直流 電機(jī)為梯形波。永磁無刷直流電動機(jī)是一種高性的電動機(jī)。它的最大特點就是具有直流電動機(jī)的外特性而沒有換向器和電刷組成的機(jī)械接觸結(jié)構(gòu)。另外，它采用永磁體轉(zhuǎn)子，沒有勵磁損耗；發(fā)熱的電樞繞組又裝在外面的定子上，散熱容易，因此，永磁無刷直流電動機(jī)沒有換向火花，沒有無線電干擾，壽命長，運行可靠，維修簡便。此外它的轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向的限制如果采用空氣軸承或磁懸浮軸承可 以在每分鐘高達(dá)幾十萬轉(zhuǎn)運

71、行永磁無刷直流電動機(jī)與其它電動機(jī)系統(tǒng)相比具有更高的能量密度和更高的效率，在電動汽車中有著很好的應(yīng)用前景。永磁無刷直流電動機(jī)受到永</p><p>　　（4）開關(guān)磁阻電機(jī) </p><p>　　開關(guān)磁阻電動機(jī)是一種新型電動機(jī)，該系統(tǒng)具有很多明顯的特點：它的結(jié)構(gòu) 比其它任何一種電動機(jī)都要簡單，在電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒有滑環(huán)、繞組和永磁體等，只是在定子上有簡單的集中繞組，繞組的端部較短，沒有相間跨接線

72、，維護(hù)修理 容易。因而可靠性好，轉(zhuǎn)速可達(dá)15000r／min。效率可達(dá)85％ ～93％，比交流感應(yīng)電動機(jī)要高。損耗主要在定子，電機(jī)易于冷卻；轉(zhuǎn)子無永磁體，可允許較高溫升。調(diào)速范圍寬，控制靈活，易于實現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩速度特性，而且在很 廣的范圍內(nèi)保持高效率，因而，更加適合電動汽車動力性能要求。但是，開關(guān)磁阻電機(jī)的控制系統(tǒng)比其他電動機(jī)的控制系統(tǒng)復(fù)雜一些，位置檢測器是開關(guān)磁 阻電動機(jī)的關(guān)鍵器件，其性能對開關(guān)磁阻電機(jī)的控制操作有重要影響。由

73、于開關(guān)磁阻電機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu)，不可避免地存在轉(zhuǎn)矩波動，噪聲是開關(guān)磁阻電動機(jī)最主要的缺點。但近年來的研究表明，采用合理的設(shè)計、制造和控制技術(shù)，開關(guān)磁阻電機(jī)的噪聲完全可以得到良好的抑制。另外，由于開關(guān)磁阻電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動較大，功率變換器的直流電流波動也較大，所以在直流母線上需要裝置一個很大的濾波電容器。近年來，在電動汽車上得到了一定的應(yīng)用。</p><p>　　目前，電動車用電機(jī)基本上形成主流，但并不單一，而是呈多樣化

74、趨勢發(fā)展 ，異步電機(jī)和永磁無刷直流電機(jī)用得比較普遍[7]。</p><p>　　6.3交流電機(jī)的選擇</p><p>　　小型清掃車電機(jī)采用Y系列三相異步電動機(jī)。Y系列三相異步電動機(jī)是按照國際電工委員會(IEC)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的，具有國際互換性特點。其中Y系列（IP44）電動機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)，具有防止灰塵、鐵銷或其他雜物侵入電機(jī)內(nèi)部的特點，B級絕緣，工作環(huán)境溫度不超過

75、＋40℃，相對濕度不超過95％，額定電壓380V，頻率50HZ。適用于無特殊要求的機(jī)械上[4]。</p><p>　　根據(jù)工廠實際生產(chǎn)中反饋的信息，電機(jī)功率5.5KW已經(jīng)可以滿足清掃車的需要。電機(jī)如圖所示，電機(jī)的型號選擇為Y132L1－2.</p><p>　　1-軸承端蓋 ；2-軸；3-電機(jī)；4-電機(jī)軸 </p><p><b>　　圖 6-1 電機(jī)&l

76、t;/b></p><p>　　第七章 傳動方式的設(shè)計</p><p><b>　　7.1 齒輪的設(shè)計</b></p><p>　　（1）齒輪傳動的主要特點有；</p><p>　　1)效率高 在常用的機(jī)械傳動中，以齒輪傳動的效率為最高。如一級圓柱齒輪傳功的效率可達(dá)99％。這對大功率傳動十分重要，因為即使效率只

77、提高1％，也有很大的經(jīng)濟(jì)意義。</p><p>　　2)結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。</p><p>　　3)工作可靠、壽命長 設(shè)計制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命長達(dá)一、二十年，這也是其它機(jī)械傳動所不能比擬的。這對車輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。</p><p>　　4)傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是

78、對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點。</p><p>　　以下是高速級齒輪的設(shè)計計算：</p><p>　　已知條件：輸入功率P1=5.5kw，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=2900r/min，齒數(shù)比u=2900/170≈17，傳動用途、載荷性質(zhì)、原動機(jī)種類及工作制度。</p><p>　?。?）選定齒輪類型、精度等級及齒數(shù)</p>

79、<p>　　1）按圖7-1所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　　2）清掃車為一般工作機(jī)器，故選用7級精度（GB10095-88）。</p><p>　　3）材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。</p><p>　　選小齒輪齒數(shù)

80、，大齒輪齒數(shù)z2=4.15×18=74.7，取z2=75。</p><p>　　圖7-1 清掃車傳動簡圖</p><p>　　（3）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計</p><p>　　由設(shè)計計算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即</p><p><b>　　6.1）</b></p><p><b&

81、gt;　　式中——載荷系數(shù)；</b></p><p>　　——小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩；</p><p><b>　　——齒寬系數(shù)；</b></p><p>　　——材料的彈性影響系數(shù)；</p><p><b>　　——齒數(shù)比；</b></p><p>　　——接觸疲勞許

82、用應(yīng)力。</p><p>　　1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值</p><p><b>　　① 試選載荷系數(shù)</b></p><p>　?、?計算小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩</p><p>　　T1=95.5×105P1/n1=95.5×105×6/2900N·mm=1.976×104N

83、·mm</p><p>　?、?由表10-7選取齒寬系數(shù)</p><p>　?、?由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)</p><p>　?、?由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；</p><p>　　⑥由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)；</p><p>　　⑦計

84、算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效概率1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得</p><p><b>　　2）計算</b></p><p>　?、?試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值，由式（6.1）可見</p><p>　　=2.2336.011mm.</p><p><b

85、>　?、?計算圓周速度</b></p><p><b>　?、?計算齒寬b</b></p><p>　　b=d1t·1×36mm=36mm.</p><p>　?、?計算齒寬與齒高之比</p><p><b>　　模數(shù) </b></p><

86、p><b>　　齒高 </b></p><p><b>　　⑤ 計算數(shù)荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)，7級精度，由圖10—8查得動載系數(shù)kv=1.15；</p><p>　　直齒輪，由表10—3查得；</p><p>　　由表10—2查得使用系數(shù)；</p><p

87、>　　由表10—4查得7級精度</p><p>　　由，；查圖10—13得；</p><p><b>　　故載荷系數(shù)</b></p><p>　　1×1.15×1×1.417=1.630</p><p>　?、薨磳嶋H的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10—10a)得 <

88、/p><p><b>　　⑦ 計算模數(shù)</b></p><p>　　m=d1/z1=38.8/18=2.156mm</p><p>　　（4） 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計</p><p>　　由式(10—5)得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為</p><p><b>　?。?.2）</b></

89、p><p>　　式中 K——計算載荷系數(shù)；</p><p>　　——小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩；</p><p><b>　　——齒寬系數(shù)；</b></p><p><b>　　——小齒輪齒數(shù)；</b></p><p><b>　　——齒形系數(shù)；</b></p

90、><p><b>　　——應(yīng)力校正系數(shù)；</b></p><p>　　——彎曲疲勞許用應(yīng)力。</p><p>　　1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值</p><p>　?、儆蓤D10—20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；</p><p>　　②由圖10—18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；<

91、;/p><p>　?、塾嬎銖澢谠S用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式(10—12)得</p><p><b>　?、苡嬎爿d荷系數(shù)K</b></p><p>　　1×1.15×1×1.3=1.495</p><p><b>　?、莶槿↓X形系數(shù)&

92、lt;/b></p><p>　　由表10—5查得；。</p><p><b>　　⑥查取應(yīng)力校正系數(shù)</b></p><p>　　由表10—5 查得 ；。</p><p>　?、哂嬎愦蟆⑿↓X輪的并加以比較</p><p>　　2）設(shè)計計算，由式（6.2）可見，</p><

93、;p><b>　　m≥</b></p><p>　　對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由翅根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.44并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪數(shù)</p><p

94、><b>　　大齒輪齒數(shù) ，取</b></p><p>　　這樣設(shè)計出的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 </p><p><b>　　（5）幾何尺寸計算</b></p><p><b>　　1）計算分度圓直徑</b></p>

95、<p>　　d1=z1m=24×1.5mm=36mm</p><p>　　d2=z2m=100×1.5mm=150mm</p><p><b>　　2）計算中心距</b></p><p>　　a=(d1+d2)/2=(36+150)/2mm=93mm</p><p><b>　　

96、3）計算齒輪寬度</b></p><p>　　=1×36mm=36mm</p><p><b>　　取，</b></p><p><b>　　7.2齒輪軸的設(shè)計</b></p><p>　　齒輪軸受彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合應(yīng)力作用，轉(zhuǎn)速較高，沖擊載荷不大，所以具有一般綜合機(jī)械性能即可滿足

97、要求。但鑒于齒輪軸的重要性，齒輪軸材料選用合金鋼40Cr，40Cr油淬臨界直徑為30mm～40mm，與普通鋼材具有更好的力學(xué)性能和熱處理性能，價格也普通鋼材相差無幾，廣泛應(yīng)用于制造一般尺寸的重要零件。</p><p>　　40Cr需經(jīng)淬火加高溫回火熱處理。40Cr淬透性較高，一般都用油淬，回火溫度一般在500℃～650℃，回火后快冷(水冷或油冷)，有利于韌性的提高。熱處理后的組織是回火索氏體。齒輪軸如圖6-2所示

98、</p><p>　　圖7-2 齒輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　由于該齒輪軸既承受扭矩又承受彎矩，所以齒輪軸的強(qiáng)度校核按彎扭合成強(qiáng)度計算，軸的載荷分析圖如圖7-3所示。</p><p>　　圖7－3軸的載荷分析圖</p><p>　　圖7－3中是一個虛擬力，是清掃車行駛后產(chǎn)生的力，假設(shè)工件材料是45鋼，密度，長度900mm，直徑180mm

99、，則重力G為：</p><p><b>　　取＝</b></p><p>　　(1) 求出齒輪的轉(zhuǎn)矩T</p><p>　　已知電機(jī)功率P＝2.2kW，大齒輪轉(zhuǎn)速，所以，</p><p>　　(2) 求作用在大齒輪上的力</p><p>　　已知大齒輪輪直徑d＝286mm，所以，</p>

100、;<p><b>　　圓周力</b></p><p><b>　　徑向力。</b></p><p>　　(3) 求軸承的支反力</p><p>　　由圖7-3軸的載荷分析圖可知，</p><p><b>　　推出：</b></p><p>

101、<b>　　(4) 求彎矩</b></p><p><b>　　(5) 求總彎矩</b></p><p>　　(6) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p>　　由圖7-3和以上的計算可知該軸的危險截面是軸的螺紋的截面，根據(jù)式15-5[2]和表15-4[2]可得：</p><p><b&g

102、t;　?。?.3）</b></p><p>　　式中——抗彎截面系數(shù)；</p><p>　　D——安裝齒輪部分軸的直徑；</p><p><b>　　——軸的空心內(nèi)徑。</b></p><p>　　折合系數(shù)取0.6，所以軸的計算應(yīng)力為：</p><p>　　前面已選定軸的材料為40Cr

103、，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1[2]查得[]=70。因此，故安全。</p><p>　　第八章 清掃裝置的設(shè)計</p><p>　　清掃裝置是決定清掃車性能的最重要部分,其性能好壞決定著清掃車的清掃效率。因此合理設(shè)計清掃裝置并提高其性能是清掃車設(shè)計的關(guān)鍵。</p><p>　　8.1清掃裝置的組成及其功能</p><p>　　為了使清掃車在道路作

104、業(yè)時能最大限度地清掃道路的灰塵、垃圾等,現(xiàn)代清掃車的清掃裝置一般由盤掃、滾掃及吸口裝置等部分組成。</p><p>　　(1)盤掃裝置由盤刷及其支架, 擺動軸, 油缸及支架,鋼絲及滾輪機(jī)構(gòu)等組成通常在清掃車的兩側(cè)各布置一個。其主要功能是清掃和收集護(hù)欄附近及隔離帶邊的垃圾。為此,在清掃車作業(yè)時,盤刷能伸出車外需要的地方并同時降落在地上;停止作業(yè)時,盤刷能收回車寬體內(nèi)并能自動和地面有一定的間隙且自動鎖緊,以保證清掃車

105、具有良好的通過性。另外,盤刷對地面應(yīng)有一定的接地壓力且自動可調(diào);盤掃系統(tǒng)具有把灰塵導(dǎo)入吸口的導(dǎo)流功能,防止盤刷在清掃過程中揚起的灰塵對環(huán)境造成污染。</p><p>　　(2)滾掃裝置是由滾刷、油馬達(dá)、擺動油缸、提升油缸及轉(zhuǎn)動支架等部分組成,布置在清掃車底盤下。其主要功能是對公路中央大面積的路面清掃和將垃圾收集到吸口附近,由吸口裝置將垃圾吸入管道, 進(jìn)入箱體。為了完成上述功能,滾刷上安裝有一擺動油缸,驅(qū)動滾刷從左

106、向斜置轉(zhuǎn)到右向斜置,以適應(yīng)雙側(cè)清掃作業(yè)的需要;另外滾刷兩端還各裝有一提升氣缸,一方面使?jié)L刷完成升降動作,另一方面調(diào)節(jié)滾刷的接地壓力。</p><p>　　(3)吸口裝置是由吸口、吸口軟管、吸口提升缸、吸口翹角缸等部分組成,吸口布置在車輛的中部、車架左右兩側(cè)、盤刷與滾刷之后。其主要功能是將吸口經(jīng)過的區(qū)域和盤刷、滾刷掃至吸口附近的垃圾吸入管道,送到箱體。為了完成上述任務(wù),清掃作業(yè)時,提升缸能將吸口降至地上;停止作業(yè)時

107、,提升缸能將吸口抬起和地面保持一定的間隙;另外,當(dāng)遇到較大塊狀垃圾時,翹角氣缸能將吸口前緣抬高,將塊狀垃圾吸入。</p><p>　　8.2清掃裝置的性能</p><p>　?。?）盤刷的性能要求：</p><p>　　清掃車的盤刷是用來收集和輸送車體兩側(cè)以外的路緣，隔離帶活護(hù)欄下垃圾陳列的工作裝置。通常盤刷在整車以較高速度行駛的情況下工作，為了使盤刷對路面狀況具有

108、自動適應(yīng)能力，保證清掃效果，并能對緊急境況做出快速反應(yīng)，盡快恢復(fù)工作狀態(tài)，盤刷機(jī)構(gòu)必須滿足一下性能要求：</p><p>　　①盤刷處于工作狀態(tài)時，應(yīng)該外伸而且下落，與路面保持浮動接觸，但在運輸狀態(tài)時，為了減小車輛寬度和刷的磨損，盤刷必須回收并且提升離開路面至一定高度。因此，盤刷的動作機(jī)構(gòu)必須能實現(xiàn)外伸下放浮動和回收提升鎖緊的復(fù)合動作。</p><p>　?、诋?dāng)盤刷處于外伸工作狀態(tài)，在行進(jìn)

109、作業(yè)過程中，由于多種原因有可能與前方的道路固定設(shè)施如護(hù)欄樁，路緣石等發(fā)生碰撞。為了防止盤刷機(jī)構(gòu)本身和道路設(shè)施之間的剛性撞擊和損壞，必須具有緩和碰撞、避讓障礙和自動復(fù)位的功能。</p><p>　?、矍鍜哕嚨墓ぷ鳝h(huán)境是復(fù)雜多樣的，反應(yīng)在道路垃圾的多少差別，即污染程度不同；垃圾的混合成分差別，即垃圾的粒徑和密度不同。為了保證清掃側(cè)具有最高的綜合作業(yè)效率，不僅要求清掃車的作業(yè)行進(jìn)速度可以根據(jù)道路垃圾的多少和種類進(jìn)行調(diào)整

110、，同時也要求盤刷的工作轉(zhuǎn)速可根據(jù)車輛的行進(jìn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證刷毛接地點相對于路面的最佳運動速度和方向。</p><p>　　(2)盤掃裝置對清掃率的影響</p><p>　　圖8-1 盤掃裝置清掃狀態(tài)圖</p><p>　　圖8-1 是盤掃裝置清掃時的狀態(tài)圖。從圖中可以看出:盤掃裝置的主要參數(shù)為盤掃擺角β;盤刷傾斜角α以及擺動軸角γ。盤掃擺角β主要影響清掃車的最大

111、清掃寬度。β大,說明清掃車的清掃能力強(qiáng)。但有時該值受到收回時盤緣是否超出國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車外廓尺寸界限》的制約。盤刷的傾斜角α主要影響盤刷的接觸面積和接地壓力。當(dāng)盤刷有一定的傾斜角時,盤刷與地面的接觸面不是一個圓, 而是一塊扇形面(參見圖7-1) 。該角的大小應(yīng)使盤刷的最外緣掃絲和地面剛好接觸,能將護(hù)欄下或隔離角的垃圾掃向盤刷內(nèi)側(cè),沿圓周方向運動。另外, 盤刷傾斜角變化時,接地壓力會相應(yīng)變化。增大傾斜角時,接地壓力增高,清掃率提高,易將粘結(jié)

112、在地上的臟物掃起;但同時也加大了盤刷的磨損率,降低了其使用壽命。</p><p>　　從圖7-1 中也可以看出, 當(dāng)β變化時, 盤刷與地面接觸角不斷變化。當(dāng)盤刷處于圖1 Ⅰ位置時,其外緣掃絲將不能清掃路角的垃圾,即不能滿足清掃要求。因此,如圖所示垂直的擺動軸位置顯然滿足不了要求,應(yīng)使擺動軸與垂直方向有一夾角γ,使得在清掃的所有β范圍內(nèi), 盤刷的位置始終能有如圖所示的接觸面。</p><p>

113、;　　(3)滾掃裝置對清掃率的影響</p><p>　　滾掃裝置必須與行車方向有一夾角,才能將垃圾掃集到吸口經(jīng)過的位置。如圖2 所示,當(dāng)滾掃裝置有一夾角時,縱向力Fx 將垃圾掃起來,橫向力Fy 將垃圾橫向掃到吸口附近。當(dāng)該夾角為零時, Fy = 0 ,則滾刷只能將垃圾向前掃,而無法將垃圾收集到吸口附近;但該角度太大, Fy 增大,會使?jié)L刷行駛阻力增大,增加滾刷馬達(dá)的負(fù)荷,并且當(dāng)該角增大時,清掃寬度減小,滾刷的橫向

114、滑移速度增大,磨損增大。</p><p><b>　　圖8-2 滾刷夾角</b></p><p>　　(4)吸口裝置對清掃率的影響</p><p>　　清掃車作業(yè)時, 吸口前的垃圾、塵粒從靜止?fàn)顟B(tài)迅速達(dá)到接近或等于系統(tǒng)的氣流速度。為了保證將懸浮速度最大的垃圾順利吸入垃圾箱</p><p>　　內(nèi),吸口裝置應(yīng)產(chǎn)生較大的氣流

115、速度。而這除了與風(fēng)機(jī)的特性有關(guān)外,與吸口至地面的間隙大小有很大的關(guān)系。間隙小,吸口和地面間隙所形成的表面積小,吸口的氣流速度大,清掃率將提高。</p><p>　　(5)清掃車速、盤刷轉(zhuǎn)速與清掃率的關(guān)系</p><p>　　由于路面的污染程度不同,所含垃圾的性質(zhì)也各異,因此清掃車在作業(yè)時,除了選用不同的車速外,盤刷、滾刷的轉(zhuǎn)速也可調(diào)節(jié)。一般來說,當(dāng)盤刷以同一轉(zhuǎn)速作業(yè)時,清掃車速度越低,清掃