城市防護欄自動清洗車結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案及分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u28032城市防護欄自動清洗車結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案及分析案例 -1-7281.1設(shè)計內(nèi)容和思路 -1-291961.1.1市場調(diào)研 -1-191131.1.2參數(shù)選擇 -1-292651.1.3關(guān)鍵部件設(shè)計 -2-149271.2方案的確定與評估 -2-274291.1.1總體方案確定 -2-115571.3工作原理及工作流程 -3-237561.3.1工作原理 -3-213321.3.2工作流程 -3-276411.4噴水機構(gòu)方案分析 -4-182401.5滾刷機構(gòu)方案分析 -4-143281.6底座機械傳動方案分析 -5-183331.6.1三種方案 -5-304531.6.2方案的分析 -7-7721.6.3方案的特點及創(chuàng)新 -7-1.1設(shè)計內(nèi)容和思路1.1.1市場調(diào)研通過市場調(diào)研顯示，城市道路逐漸增加，防護欄也逐漸增多。對于護欄清洗車的認識，國內(nèi)大多數(shù)的防護欄是由人工清洗的，相對發(fā)達的城市用護欄清洗車清洗，因為成本較高，相對于不發(fā)達的城市，用人工清洗相對于降低成本。在很多城市的清洗工作中，多數(shù)是人工清洗的方式，公益性勞動和學(xué)校公益勞動來處理的。目前這種的清洗工作效率趕不上時代了。如今是現(xiàn)代化經(jīng)濟時代，大規(guī)模頻繁性的勞動活動不可能頻繁進行的，所以只能花錢人工清洗。而且人工的清洗費用高、清洗效率很低和勞動強度高。重要是很不安全，容易發(fā)生事故。所以，防護欄的清洗是一個急需處理的問題。而且現(xiàn)在也采用半自動清洗護欄，但是加上用大型汽車來控制，笨重又妨礙道路通行。尤其是在一線城市，車流量較多的情況下難免會阻礙車輛通行。這種新型又小型的清洗車，在未來的市場前景肯定是很受歡迎的。如今的國內(nèi)車輛增多，道路也隨之增多。在機械設(shè)備化養(yǎng)護這方面已成為一種必然性。這種防護欄清洗車的設(shè)計中，可以體現(xiàn)出運行方便，清洗效率高的特點，而且護欄清洗車的需求呈現(xiàn)一個快速的增長態(tài)勢。1.1.2參數(shù)選擇本次設(shè)計，產(chǎn)品的工作環(huán)境定位在無障礙的水平道路，要達到實現(xiàn)城市防護欄自動清洗車的功能，設(shè)定的相關(guān)參數(shù)如下：城市防護欄自動清洗車的長度a：1100mm；城市防護欄自動清洗車的載重G：≥200kg；城市防護欄自動清洗車的寬度b：800mm；城市防護欄自動清洗車的高度H：≤1300mm城市防護欄自動清洗車的行駛速度V：≤4m/s。1.1.3關(guān)鍵部件設(shè)計本設(shè)計的采用的是跨越式清洗，關(guān)鍵部件包括：（1）噴水裝置中的如何有效的把水噴出的設(shè)計，采用的是由一邊兩個噴頭的方式把水噴射，另一邊則是一樣的設(shè)計；（2）滾刷裝置中的如何使?jié)L刷滾動清洗防護欄，采用的是一邊一個由電機驅(qū)動皮帶傳動使?jié)L刷運動清洗。（3）驅(qū)動行走裝置的設(shè)計，因為是跨越式清洗防護欄，所采用的一邊一個電機驅(qū)動后輪，同步驅(qū)動行走。1.2方案的確定與評估1.1.1總體方案確定43總的三維建裝配圖如圖1.1所示：43251251 67151413121110986715141312111098圖1.1總裝配圖1、工作燈；2、電源開關(guān)按鈕；3、開始工作按鈕；4、急停按鈕；5、抽水泵；6、滾刷電機；7、水箱；9、底座板；10、后車輪；11、直流電機；12、前車輪；13、方向軸；14、清洗車外罩；15、滾刷；16、支撐固定板；總體方案包括結(jié)構(gòu)部件和底座行走控制方案。所承載的清洗車機構(gòu)組件包括：清洗車外罩、電源開關(guān)按鈕、開始工作按鈕、急停按鈕、工作燈、抽水泵、電機、噴頭、水箱、滾刷、支撐固定板、上端支撐板、軸承座、底座板、前后輪以及內(nèi)六角圓柱頭螺釘和其他配合小部零件等。1.3工作原理及工作流程1.3.1工作原理本設(shè)計的城市防護欄自動清洗車結(jié)構(gòu)主要包括四大方面：按鈕開關(guān)裝置、噴水裝置、滾刷裝置和驅(qū)動行走裝置。城市防護欄自動清洗車的工作原理為：在工作之前，由蓄電池提供電源，打開總電源檢測系統(tǒng)檢測水箱是否滿水之后，按下開始工作按鈕啟動工作，水泵抽水從噴頭噴出，水流在固定板上流向兩端的滾刷，由電機驅(qū)動皮帶傳動使?jié)L刷進行清洗防護欄。有時候在工作過程中出現(xiàn)問題時，指示燈會同一時間發(fā)出警告，需急停按鈕，清洗車停止工作，檢查解決故障原因后可重新啟動工作按鈕。清洗完畢后即可關(guān)閉電源停止工作。在整個工作過程開始時，底座下的車輪由電機驅(qū)動行走與整個工作過程同步進行。1.3.2工作流程工作流程是指運行各個操作的順序分支。工作流程包括工作過程中的各部分運行的執(zhí)行。工作流程中的各個環(huán)節(jié)中各項工作之間的連接關(guān)系，是一種執(zhí)行關(guān)系。其工作流程如圖1.2：電源開關(guān)啟動工作開啟噴水滾刷動作關(guān)閉電源圖1.2工作流程工作流程由圖1.2所示，打開電源開關(guān)，按下開始工作按鈕，由噴水裝置噴水出來，流到支撐固定板，然后水持續(xù)從支撐固定板流向滾刷和防護欄，然后電動機驅(qū)動皮帶傳動，使?jié)L刷滾動清洗防護欄，在整個清洗運行過程中，行走裝置也同步進行。清洗完畢后停止工作，關(guān)掉電源。機械難免會有出錯失靈的時候，在清洗過程中會出現(xiàn)沒有按時保養(yǎng)零件導(dǎo)致零件損壞和固定零件松緊等情況導(dǎo)致工作停止，這時我們可以按下急停按鈕，清洗車停止工作，排除故障因素后可重新啟動。1.4噴水機構(gòu)方案分析噴水裝置的三維圖如圖1.3：1543215432圖1.3噴水裝置1、進水口；2、水泵；3、水箱；4、出水口；5、噴水管噴水裝置的主要部件包括水泵、進水口、水箱、出水口、噴水管。兩邊的水箱利用長方體的形狀更加匹配整個零件的裝配，減少整體空間，看起來更為立體。另外，一個水箱的規(guī)格是900mm×100mm×250mm，可以裝下22升左右的水。而且水泵里的電機采用的是直流電機，容易控制水流量，方便操作。在兩邊的水箱儲存水完成后，利用抽水泵把水從水管道抽上來，由兩根水管道同時流水，水經(jīng)過水管的流動以滿足噴水的工作要求。1.5滾刷機構(gòu)方案分析滾刷裝置如三維建模圖如圖1.4：8218215764357643圖1.4滾刷裝置1、滾刷電機；2、小帶輪；3、軸承固定座；4、滾刷；5、惰性輪；6、滾筒；7、大帶輪；8、傳送帶；滾刷裝置的主要零件包括滾刷、電動機、小帶輪、大帶輪、惰性輪、傳動帶和軸承固定座、滾筒固定環(huán)以及螺栓零件。四個滾刷時采用對稱的方式能夠有效清洗，實現(xiàn)工作效率的程度。這樣的清洗更有效的能夠使防護欄被清洗得更加干凈。一個電機驅(qū)動皮帶傳動控制兩個滾刷，使?jié)L刷更有效的清洗防護欄，而且另一邊更是同時進行清洗。而軸承固定座零件和滾筒固定環(huán)更是把滾筒固定好，鎖緊好，防止?jié)L刷工作時出現(xiàn)松緊的情況，導(dǎo)致滾刷裝置出現(xiàn)問題。本次的滾刷裝置利用電動機驅(qū)動同步輪的皮帶傳動完成滾刷裝置的旋轉(zhuǎn)運動，以達到完成傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。1.6底座機械傳動方案分析底座裝置的主要部件有底座板、前后輪、電動機、蝸輪蝸桿、聯(lián)軸器和固定支架以及配合前后輪部件。采取有效實現(xiàn)的方案有三種：1.6.1三種方案方案一采用的方法是：將底座下結(jié)構(gòu)設(shè)計成了三個輪帶動運行。在依靠電動機的情況下就可以隨著電路控制通過提前設(shè)好的設(shè)置的減速器和差速器，達到減速的作用，這樣城市防護欄自動清洗車的轉(zhuǎn)向就能通過轉(zhuǎn)向機構(gòu)來發(fā)動事先設(shè)置好的萬向輪轉(zhuǎn)向，達到我們的運動轉(zhuǎn)向的效果。而且設(shè)計的是跨越式兩邊同時進行清洗，三輪結(jié)構(gòu)達不到所需的效果。傳動方案（一）如圖1.5所示：圖1.5方案一方案二采用的方法是：運用設(shè)計兩邊設(shè)計對稱的四輪驅(qū)動方式。用伺服電動機來驅(qū)動前輪，后輪則是根據(jù)前輪的運轉(zhuǎn)實現(xiàn)行走。小車的轉(zhuǎn)向設(shè)計是基于汽車轉(zhuǎn)向的技術(shù)，由后輪指引前輪，直流伺服電機通過差速裝置及減速裝置，制動力從兩軸傳至后輪，然后驅(qū)動前輪變道。傳動方案（二）如圖1.6所示：圖1.6方案二方案三和方案二一樣，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面也是由四輪布置的設(shè)計。我們將城市防護欄自動清洗車的前兩輪設(shè)計成萬向輪，兩個后輪通過電動機驅(qū)動，使前輪運動。裝在后輪的直流伺服電機提供動力，動力通過后輪驅(qū)動裝置的制動傳送到前輪，受使力不同，實現(xiàn)前后輪產(chǎn)生速率差，城市防護欄自動清洗車就由此實現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。傳動方案（三）如圖1.7所示：圖1.3方案三1.6.2方案的分析對于以上三種方案的分析得出，四輪的平穩(wěn)設(shè)計對于三輪設(shè)計是可行。但對于設(shè)計跨越式清洗，三輪中的一個輪就不能安裝在中間，這樣會導(dǎo)致失去原有的平衡，達不到所需的要求。方案一的三輪設(shè)計安裝了轉(zhuǎn)向機構(gòu)和差速器，在工作時帶來的問題很多，難維修，結(jié)構(gòu)又復(fù)雜。顯而易見，四輪的設(shè)計方案是可以滿足要求的。而且方案二是對方案一進行了進一步的創(chuàng)新，前輪裝有電動機，用減速器來減速驅(qū)動行走，帶動后輪。但是在運行方面所達到的效果比較低，傳功效率不高，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不易。而且設(shè)計采用的跨越式清洗，方案二的結(jié)構(gòu)安裝不符合要求。前面的兩個方案明顯不可以。但是相對于方案一和方案二，方案三設(shè)計結(jié)構(gòu)的資金比較多。因為在安裝直流伺服電動機的同時，兩個后輪分別用兩套蝸輪-蝸桿減速器來連接，從而驅(qū)動行走。在運行工作環(huán)境中的誤差相距不大。因為第三種方案，在運行工作驅(qū)動行走的過程中，誤差相對來說差別不大，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計方案選用了方案三。1.6.3方案的特點及創(chuàng)新本方案的驅(qū)動系統(tǒng)選用用了蝸輪蝸桿傳動，它的結(jié)構(gòu)在采用車輪驅(qū)動時比較普遍，優(yōu)點是利用的空間小，傳達的功率比較高和減少噪音的出現(xiàn)，而且在運行工作當(dāng)中會比較穩(wěn)定。它所帶來的不足時傳送給驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動時的效果不明顯，而且運轉(zhuǎn)時會使摩擦力增大，為了克服這個問題，一般的蝸輪蝸桿選用的是青銅作為制作的材質(zhì)，制作成本相對于也比較合理性。這套方案為什么不用交流電機而選用直流伺服電機來驅(qū)動？因為運用直流相比交流沒那么復(fù)雜，比較簡單控制。因為在小車運動時為了小車能精準(zhǔn)的按設(shè)計速度行駛，盡最大可能減小后輪變向時轉(zhuǎn)角的偏差。若是小車沒裝配剎車裝置，就不能有效保證小車行駛的安全。因為蝸桿傳動時，蝸輪是單向的，并且不可逆，也就是蝸桿能很好地帶動進行蝸輪。一般不能帶動蝸桿運動，不然就會自動鎖定。按照總體方案來講，本方案在本設(shè)計中最具有合理性，而且比較另外兩個方案時，方案三是合理