城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案及分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u28032城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案及分析案例 -1-7281.1設(shè)計(jì)內(nèi)容和思路 -1-291961.1.1市場(chǎng)調(diào)研 -1-191131.1.2參數(shù)選擇 -1-292651.1.3關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) -2-149271.2方案的確定與評(píng)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(jī)構(gòu)方案分析 -4-182401.5滾刷機(jī)構(gòu)方案分析 -4-143281.6底座機(jī)械傳動(dòng)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(diǎn)及創(chuàng)新 -7-1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容和思路1.1.1市場(chǎng)調(diào)研通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研顯示，城市道路逐漸增加，防護(hù)欄也逐漸增多。對(duì)于護(hù)欄清洗車(chē)的認(rèn)識(shí)，國(guó)內(nèi)大多數(shù)的防護(hù)欄是由人工清洗的，相對(duì)發(fā)達(dá)的城市用護(hù)欄清洗車(chē)清洗，因?yàn)槌杀据^高，相對(duì)于不發(fā)達(dá)的城市，用人工清洗相對(duì)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(dòng)和學(xué)校公益勞動(dòng)來(lái)處理的。目前這種的清洗工作效率趕不上時(shí)代了。如今是現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)時(shí)代，大規(guī)模頻繁性的勞動(dòng)活動(dòng)不可能頻繁進(jìn)行的，所以只能花錢(qián)人工清洗。而且人工的清洗費(fèi)用高、清洗效率很低和勞動(dòng)強(qiáng)度高。重要是很不安全，容易發(fā)生事故。所以，防護(hù)欄的清洗是一個(gè)急需處理的問(wèn)題。而且現(xiàn)在也采用半自動(dòng)清洗護(hù)欄，但是加上用大型汽車(chē)來(lái)控制，笨重又妨礙道路通行。尤其是在一線城市，車(chē)流量較多的情況下難免會(huì)阻礙車(chē)輛通行。這種新型又小型的清洗車(chē)，在未來(lái)的市場(chǎng)前景肯定是很受歡迎的。如今的國(guó)內(nèi)車(chē)輛增多，道路也隨之增多。在機(jī)械設(shè)備化養(yǎng)護(hù)這方面已成為一種必然性。這種防護(hù)欄清洗車(chē)的設(shè)計(jì)中，可以體現(xiàn)出運(yùn)行方便，清洗效率高的特點(diǎn)，而且護(hù)欄清洗車(chē)的需求呈現(xiàn)一個(gè)快速的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。1.1.2參數(shù)選擇本次設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的工作環(huán)境定位在無(wú)障礙的水平道路，要達(dá)到實(shí)現(xiàn)城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)的功能，設(shè)定的相關(guān)參數(shù)如下：城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)的長(zhǎng)度a：1100mm；城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)的載重G：≥200kg；城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)的寬度b：800mm；城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)的高度H：≤1300mm城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)的行駛速度V：≤4m/s。1.1.3關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)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(jì)，采用的是由一邊兩個(gè)噴頭的方式把水噴射，另一邊則是一樣的設(shè)計(jì)；（2）滾刷裝置中的如何使?jié)L刷滾動(dòng)清洗防護(hù)欄，采用的是一邊一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)使?jié)L刷運(yùn)動(dòng)清洗。（3）驅(qū)動(dòng)行走裝置的設(shè)計(jì)，因?yàn)槭强缭绞角逑捶雷o(hù)欄，所采用的一邊一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪，同步驅(qū)動(dòng)行走。1.2方案的確定與評(píng)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(kāi)關(guān)按鈕；3、開(kāi)始工作按鈕；4、急停按鈕；5、抽水泵；6、滾刷電機(jī)；7、水箱；9、底座板；10、后車(chē)輪；11、直流電機(jī)；12、前車(chē)輪；13、方向軸；14、清洗車(chē)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(chē)機(jī)構(gòu)組件包括：清洗車(chē)外罩、電源開(kāi)關(guān)按鈕、開(kāi)始工作按鈕、急停按鈕、工作燈、抽水泵、電機(jī)、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(jì)的城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)結(jié)構(gòu)主要包括四大方面：按鈕開(kāi)關(guān)裝置、噴水裝置、滾刷裝置和驅(qū)動(dòng)行走裝置。城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)的工作原理為：在工作之前，由蓄電池提供電源，打開(kāi)總電源檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)水箱是否滿水之后，按下開(kāi)始工作按鈕啟動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)使?jié)L刷進(jìn)行清洗防護(hù)欄。有時(shí)候在工作過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，指示燈會(huì)同一時(shí)間發(fā)出警告，需急停按鈕，清洗車(chē)停止工作，檢查解決故障原因后可重新啟動(dòng)工作按鈕。清洗完畢后即可關(guān)閉電源停止工作。在整個(gè)工作過(guò)程開(kāi)始時(shí)，底座下的車(chē)輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走與整個(gè)工作過(guò)程同步進(jìn)行。1.3.2工作流程工作流程是指運(yùn)行各個(gè)操作的順序分支。工作流程包括工作過(guò)程中的各部分運(yùn)行的執(zhí)行。工作流程中的各個(gè)環(huán)節(jié)中各項(xiàng)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(kāi)關(guān)啟動(dòng)工作開(kāi)啟噴水滾刷動(dòng)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(kāi)電源開(kāi)關(guān)，按下開(kāi)始工作按鈕，由噴水裝置噴水出來(lái)，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(hù)欄，然后電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)，使?jié)L刷滾動(dòng)清洗防護(hù)欄，在整個(gè)清洗運(yùn)行過(guò)程中，行走裝置也同步進(jìn)行。清洗完畢后停止工作，關(guān)掉電源。機(jī)械難免會(huì)有出錯(cuò)失靈的時(shí)候，在清洗過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有按時(shí)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(shí)我們可以按下急停按鈕，清洗車(chē)停止工作，排除故障因素后可重新啟動(dòng)。1.4噴水機(jī)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(jìn)水口；2、水泵；3、水箱；4、出水口；5、噴水管?chē)娝b置的主要部件包括水泵、進(jìn)水口、水箱、出水口、噴水管。兩邊的水箱利用長(zhǎng)方體的形狀更加匹配整個(gè)零件的裝配，減少整體空間，看起來(lái)更為立體。另外，一個(gè)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(jī)采用的是直流電機(jī)，容易控制水流量，方便操作。在兩邊的水箱儲(chǔ)存水完成后，利用抽水泵把水從水管道抽上來(lái)，由兩根水管道同時(shí)流水，水經(jīng)過(guò)水管的流動(dòng)以滿足噴水的工作要求。1.5滾刷機(jī)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(jī)；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(dòng)機(jī)、小帶輪、大帶輪、惰性輪、傳動(dòng)帶和軸承固定座、滾筒固定環(huán)以及螺栓零件。四個(gè)滾刷時(shí)采用對(duì)稱的方式能夠有效清洗，實(shí)現(xiàn)工作效率的程度。這樣的清洗更有效的能夠使防護(hù)欄被清洗得更加干凈。一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)控制兩個(gè)滾刷，使?jié)L刷更有效的清洗防護(hù)欄，而且另一邊更是同時(shí)進(jìn)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(shí)出現(xiàn)松緊的情況，導(dǎo)致滾刷裝置出現(xiàn)問(wèn)題。本次的滾刷裝置利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)同步輪的皮帶傳動(dòng)完成滾刷裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到完成傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.6底座機(jī)械傳動(dòng)方案分析底座裝置的主要部件有底座板、前后輪、電動(dòng)機(jī)、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(shí)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(jì)成了三個(gè)輪帶動(dòng)運(yùn)行。在依靠電動(dòng)機(jī)的情況下就可以隨著電路控制通過(guò)提前設(shè)好的設(shè)置的減速器和差速器，達(dá)到減速的作用，這樣城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)的轉(zhuǎn)向就能通過(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來(lái)發(fā)動(dòng)事先設(shè)置好的萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向，達(dá)到我們的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向的效果。而且設(shè)計(jì)的是跨越式兩邊同時(shí)進(jìn)行清洗，三輪結(jié)構(gòu)達(dá)不到所需的效果。傳動(dòng)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(yùn)用設(shè)計(jì)兩邊設(shè)計(jì)對(duì)稱的四輪驅(qū)動(dòng)方式。用伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)前輪，后輪則是根據(jù)前輪的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)行走。小車(chē)的轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)是基于汽車(chē)轉(zhuǎn)向的技術(shù)，由后輪指引前輪，直流伺服電機(jī)通過(guò)差速裝置及減速裝置，制動(dòng)力從兩軸傳至后輪，然后驅(qū)動(dòng)前輪變道。傳動(dòng)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(jì)方面也是由四輪布置的設(shè)計(jì)。我們將城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)的前兩輪設(shè)計(jì)成萬(wàn)向輪，兩個(gè)后輪通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，使前輪運(yùn)動(dòng)。裝在后輪的直流伺服電機(jī)提供動(dòng)力，動(dòng)力通過(guò)后輪驅(qū)動(dòng)裝置的制動(dòng)傳送到前輪，受使力不同，實(shí)現(xiàn)前后輪產(chǎn)生速率差，城市防護(hù)欄自動(dòng)清洗車(chē)就由此實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。傳動(dòng)方案（三）如圖1.7所示：圖1.3方案三1.6.2方案的分析對(duì)于以上三種方案的分析得出，四輪的平穩(wěn)設(shè)計(jì)對(duì)于三輪設(shè)計(jì)是可行。但對(duì)于設(shè)計(jì)跨越式清洗，三輪中的一個(gè)輪就不能安裝在中間，這樣會(huì)導(dǎo)致失去原有的平衡，達(dá)不到所需的要求。方案一的三輪設(shè)計(jì)安裝了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和差速器，在工作時(shí)帶來(lái)的問(wèn)題很多，難維修，結(jié)構(gòu)又復(fù)雜。顯而易見(jiàn)，四輪的設(shè)計(jì)方案是可以滿足要求的。而且方案二是對(duì)方案一進(jìn)行了進(jìn)一步的創(chuàng)新，前輪裝有電動(dòng)機(jī)，用減速器來(lái)減速驅(qū)動(dòng)行走，帶動(dòng)后輪。但是在運(yùn)行方面所達(dá)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(jì)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(gè)方案明顯不可以。但是相對(duì)于方案一和方案二，方案三設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的資金比較多。因?yàn)樵诎惭b直流伺服電動(dòng)機(jī)的同時(shí)，兩個(gè)后輪分別用兩套蝸輪-蝸桿減速器來(lái)連接，從而驅(qū)動(dòng)行走。在運(yùn)行工作環(huán)境中的誤差相距不大。因?yàn)榈谌N方案，在運(yùn)行工作驅(qū)動(dòng)行走的過(guò)程中，誤差相對(duì)來(lái)說(shuō)差別不大，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案選用了方案三。1.6.3方案的特點(diǎn)及創(chuàng)新本方案的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用用了蝸輪蝸桿傳動(dòng)，它的結(jié)構(gòu)在采用車(chē)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)比較普遍，優(yōu)點(diǎn)是利用的空間小，傳達(dá)的功率比較高和減少噪音的出現(xiàn)，而且在運(yùn)行工作當(dāng)中會(huì)比較穩(wěn)定。它所帶來(lái)的不足時(shí)傳送給驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的效果不明顯，而且運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)使摩擦力增大，為了克服這個(gè)問(wèn)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(duì)于也比較合理性。這套方案為什么不用交流電機(jī)而選用直流伺服電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)？因?yàn)檫\(yùn)用直流相比交流沒(méi)那么復(fù)雜，比較簡(jiǎn)單控制。因?yàn)樵谛≤?chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)為了小車(chē)能精準(zhǔn)的按設(shè)計(jì)速度行駛，盡最大可能減小后輪變向時(shí)轉(zhuǎn)角的偏差。若是小車(chē)沒(méi)裝配剎車(chē)裝置，就不能有效保證小車(chē)行駛的安全。因?yàn)槲仐U傳動(dòng)時(shí)，蝸輪是單向的，并且不可逆，也就是蝸桿能很好地帶動(dòng)進(jìn)行蝸輪。一般不能帶動(dòng)蝸桿運(yùn)動(dòng)，不然就會(huì)自動(dòng)鎖定。按照總體方案來(lái)講，本方案在本設(shè)計(jì)中最具有合理性，而且比較另外兩個(gè)方案時(shí)，方案三是合理