1、摘要本文主要是對水面垃圾自動打撈船的船體結(jié)構(gòu)、動力裝置、傳輸裝置、垃圾存儲裝置以及其他零部件的設(shè)計、計算、校核等。在了解此次設(shè)計的成果所需實現(xiàn)的功能需求，以及實際環(huán)境背景的情況下，研究水面垃圾自動清掃機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成及功能的設(shè)計方法。水面垃圾自動打撈船針對水面環(huán)境污染的問題，致力于中小型湖泊河流等水域的固體垃圾清理，如塑料袋、飲料瓶，樹枝樹葉以及其它易清理的水面垃圾。實現(xiàn)水面垃圾清理的機(jī)械化與自動化，整個打撈過程無需人工參與，安全性非常好，效率大約是人工打撈的幾百倍，水面越大、風(fēng)浪越大效果越顯著。此次設(shè)計除了動力裝置與其他船類相同，傳輸裝置以及垃圾存儲裝置都有一定的獨特設(shè)計。采用鏈齒輪與鏈條的傳動

2、帶動傳輸帶的形式，以及船體前方兩個旋轉(zhuǎn)葉片的設(shè)計都使得水面垃圾的收集更加有效率。此外，垃圾存儲裝置采用的是三個可替換式的存儲箱，其底部設(shè)計為多孔式，使得水面垃圾的收集更加方便，可執(zhí)行性有所加強。本文對設(shè)計中，水面垃圾收集船的結(jié)構(gòu)圖，裝配圖，零件圖，都有詳細(xì)的說明。關(guān)鍵字： 水面垃圾 自動清理 環(huán)境保護(hù) 船舶AbstractIn this paper, the hull structure, power plant, transmission device , garbage storage device for automatic cleaning of the surface of the

3、water waste as well as other parts of the design , calculation, check . In the case of the understanding of the results of the design required to achieve the functional requirements, as well as the actual environmental background to study the design of the structure and function of the water garbage

4、 sweeper system .Surface garbage automatic cleaning machine for the water problem of environmental pollution , solid waste clean-up dedicated to small and medium-sized lakes and rivers waters , such as plastic bags , beverage bottles, leaves and branches , as well as other easy to clean surface garb

5、age .Surface garbage clean-up of mechanization and automation, the entire salvage process without human participation, very good security , efficiency is about artificial salvage hundreds of times , the greater the surface of the water , the storms greater the effect is more significant .The design

6、in addition to the power plant and other ship class ,the transmission device and garbage storage device has a unique design . Form of the sprockets and the chain transmission is driven by a transmission belt, and the hull in front of the two rotating blades are designed so that the garbage collectio

7、n on the water more efficiently .In addition, garbage storage device uses three replaceable storage tank , the bottom is designed to porous surface garbage collection more convenient, enforceability has been strengthened .In this paper,the design,a block diagram of the water garbage collection vesse

8、l , assembly drawings, parts diagram , there is a detailed description .Keywords: The water waste；Automatic cleanup；environmental protection ship目錄摘要IAbstractII目錄III第一章 緒論11.1畢業(yè)設(shè)計的選題背景11.2畢業(yè)設(shè)計研究現(xiàn)狀及特點分析21.3本課題的研究目的及意義3第二章 船體的設(shè)計42.1船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計42.2船體材料的選擇72.2.1船體材料的介紹72.2.2船體材料的確定及相關(guān)參數(shù)72.3.船體重要尺寸82.4船的排水量和

9、吃水深度的計算82.4.1船體質(zhì)量的計算82.4.2重排水量的計算92.4.3最大吃水深度的計算9第三章 動力裝置的設(shè)計103.1蓄電池的選擇103.2電動機(jī)的選擇113.3船舶推進(jìn)器的選擇15第四章 傳輸裝置的設(shè)計174.1傳輸裝置的總體設(shè)計174.2鏈傳動的設(shè)計184.2.1鏈條的選擇和計算184.2.2鏈輪相關(guān)尺寸的計算204.3軸的設(shè)計214.3旋轉(zhuǎn)筒的設(shè)計23第五章 垃圾存儲裝置的設(shè)計26第六章 其它零部件的設(shè)計286.1滾動軸承的選擇286.2軸承座的選擇286.3鍵等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件的選擇29總結(jié)31致謝32參考文獻(xiàn)33附錄 水面垃圾自動清掃機(jī)3D圖34第一章 緒論 1.1畢業(yè)設(shè)計的選

10、題背景隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，環(huán)境問題日益突出，水環(huán)境的污染問題也越來越受到人們的關(guān)注。河流、湖泊以及水上游樂場里的漂浮垃圾的污染已經(jīng)逐步影響到市民的飲水、環(huán)境衛(wèi)生及市容市貌，如圖1-1所示。圖 1-1 河面垃圾污染為解決水面垃圾收集的問題，目前很多地區(qū)還是采用利用人工打撈的方式為主，如圖1-2所示1。但這種人工打撈水面垃圾的作業(yè)方式勞動強度較大、工.(查看更多)作環(huán)境惡劣，效率也十分低下。因此，自動機(jī)械化清理水面垃圾已成為急需的水環(huán)境保護(hù)措施。圖1-2 人工打撈水面垃圾1.2畢業(yè)設(shè)計研究現(xiàn)狀及特點分析水面垃圾自動清掃機(jī)（一般是清漂船）是將水上漂浮的垃圾（主要是樹枝、農(nóng)作物秸稈、白色塑料、生活

11、垃圾和水生植物、少量動物尸體等）從水面打撈后，直接裝運或者經(jīng)壓縮后裝運到垃圾處理廠進(jìn)行處理。 日本“”號是一艘專事回收海面或江面浮游垃圾和漏出油的環(huán)保型船，從雙船體中央開口部放下垃圾回收集裝箱，操船時把垃圾引入雙體間，以此回收海面浮游垃圾。為提高垃圾回收宰，船型采用非對稱雙體型。船舶首尾兩舷都設(shè)有壓載艙，船體結(jié)構(gòu)縱肋骨方式船尾還載有垃圾回收補助用調(diào)查艇。該船總長30.3m，垂線間長28m，型寬11.6m，深3.8m，滿載吃水2.1m， 153GT，最高航速14.65kn，續(xù)航力500nm?？奢d員510名。有2只垃圾回收集裝箱，No.1箱35m3，No.2箱15m3。主機(jī)為二臺直接噴射式900四

12、沖程V型水冷柴油發(fā)電機(jī)，MTUl2V183TE93型，連續(xù)最大輸出功率 2290rpm時為735kW。 加拿大的PELICAN公司研制的A系列1010型清掃船采用單體船型，具有清掃水面垃圾、油污水處理、曝氣、消防4方面功能。主要的作業(yè)機(jī)具包括翻斗、垃圾箱、油水分離設(shè)備、油箱、噴氣曝氣裝置、消防水槍。 意大利的BALENO公司的清掃船主要用于海邊保潔作業(yè)，具有清除水面垃圾和油物污水處理兩種功能。主要作業(yè)機(jī)具包括導(dǎo)流裝置、傳送帶、垃圾箱、油箱、感應(yīng)泵。該船最大的特點是傳送帶采用了一種多孔的聚氨酯材料；這種材料允許海水透過，能吸收輕質(zhì)的油污水，同時不讓重質(zhì)油污水穿過。在傳送帶的水下部位安裝了一個感應(yīng)

13、泵，起抽吸導(dǎo)流作用。上海市廢棄物處置公司研制的水面漂浮物打撈船，以實現(xiàn)導(dǎo)流、打撈、壓縮、儲存、轉(zhuǎn)運連續(xù)作業(yè)為目的，采用雙體船型, 打撈裝置采用傳送帶形式,克服了以往人工打撈及抓斗間隙打撈的缺點，打撈速度快，勞動強度低，且可以實現(xiàn)較長時間的連續(xù)作業(yè)，減少了運轉(zhuǎn)過程的損耗。獨立作業(yè)能力強，單船作業(yè)便可完成從打撈到轉(zhuǎn)運的全部工作。從打撈到轉(zhuǎn)運全部實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，大大提高了工作效率，并減輕了工人的勞動強度。適用于各種復(fù)雜水域環(huán)境作業(yè)。特別適合大面積水生植物污染治理,作業(yè)裝置主要由噴水導(dǎo)流、固液分離器、螺桿壓榨機(jī)組成的攔截打撈裝置具有作業(yè)效率高、作業(yè)適應(yīng)性強。采用機(jī)械式固液分離裝置打撈水葫蘆大大地減輕了

14、工人的勞動強度。1.3本課題的研究目的及意義隨著社會物質(zhì)文明的高度進(jìn)步，人們的生活都有了質(zhì)的飛躍，特別是工業(yè)革命以來，由于人們過于重視工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，往往忽視了對環(huán)境的保護(hù)，這就使得近幾年來世界環(huán)境日益惡劣，帶來了各種各樣的環(huán)境問題，湖泊、河流中隨處可見的垃圾污染。各種廢物會通過不同的渠道進(jìn)人江河,導(dǎo)致河面的漂浮物越來越多。由于潮起潮落的原因,河面的棄置物或水草也會流人其它的水面、港灣。它們的集結(jié)造成水面污染,影響市容衛(wèi)生,甚至阻礙航道。水面垃圾自動清掃機(jī)針對水面環(huán)境污染的問題，致力于中小型湖泊河流等水域的固體垃圾清理，如塑料袋、飲料瓶，樹枝樹葉以及其它易清理的水面垃圾。實現(xiàn)水面垃圾清理的機(jī)

15、械化與自動化，整個打撈過程無需人工參與，安全性非常好，效率大約是人工打撈的幾百倍，水面越大、風(fēng)浪越大效果越顯著。本次課題最主要的目的和意義還是在于對相關(guān)水域的環(huán)境的治理與維護(hù)，水面環(huán)境的改善對于水質(zhì)，乃至人類生存環(huán)境都有重大意義。希望本次課題的研究與推廣，能在有效改善水面環(huán)境的過程中發(fā)揮作用，共同維護(hù)我們美麗的地球。第二章 船體的設(shè)計2.1船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 首先，船體結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本思想應(yīng)該明確。1）船體的設(shè)計是在結(jié)構(gòu)功能、構(gòu)件重量、占有空間和制造工藝等幾個相互矛盾的需求中尋找一個平衡的解決方案；2）總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計解決方案也非唯一的；3)在所有的考慮因素中，安全性對結(jié)構(gòu)設(shè)計是最重要的1。其次，對于

16、船體結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些問題加以分析與解決。1）船體結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)盡可能滿足所要求功能的合理需求；2）有些船體結(jié)構(gòu)上的問題，其可行的解決方案需要遵從其他專業(yè)的設(shè)計，應(yīng)積極合理配合。根據(jù)對所搜集資料的整理和分析，最終設(shè)計出來的水面垃圾自動清掃船的整體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：圖2-1 船體結(jié)構(gòu)圖2-1為三維軟件UG畫出來的船體結(jié)構(gòu)。船體是指整個船的主體部分，不包括任何設(shè)備、裝置、系統(tǒng)等的船身結(jié)構(gòu)物及上甲板以上的圍蔽建筑。船體的結(jié)構(gòu)、形狀以及各部分尺寸的大小在整個船的設(shè)計計算和整個系統(tǒng)的設(shè)計中都起著至關(guān)重要的作用。鑒于船上各部分零部件的安裝和焊接都是在原始的船體的基礎(chǔ)上完成的，故船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計要綜合考慮多方面的

17、因素。比如：1）船體的總體結(jié)構(gòu)方面，包括單船體結(jié)構(gòu)、雙船體結(jié)構(gòu)，以及多船體結(jié)構(gòu)；2）船體的形狀方面，由于風(fēng)向與水流會對船體的行駛造成阻礙，故適當(dāng)?shù)牧骶€型以及斜角在設(shè)計都必不可少；3)船體結(jié)構(gòu)各部分的尺寸的設(shè)計是否合理；4)船體的材料方面（力學(xué)性能），包括制造船體所用的材料的強度、硬度、塑性與韌性是否符合要求，耐疲勞性能、耐腐蝕性能以及材料的焊接性等工藝性能能否滿足需求；5）船的重量以及吃水深度是否符合需求；6）船上各零部件的安裝以及相互配能否滿足要求，比如焊接方式、配合方式等等；7）船的動力來源及其傳輸結(jié)構(gòu)，等等。在設(shè)計該水面垃圾自動打撈船的時候，我的基礎(chǔ)理念就是實用性強。在不影響該船正常運行

18、的基礎(chǔ)上，簡化其結(jié)構(gòu)，美化外觀，安全性高，易推廣。整體方案確定后畫出的船體結(jié)構(gòu)二維圖2如圖2-2，圖2-3所示。1）船體采用左右船體對稱，中空布置的雙船體結(jié)構(gòu)，再在兩船體之間用桿件焊接起來，以起到連接加固的作用，該結(jié)構(gòu)既減輕了船體重量，而且降低了船在行駛中的阻力；2）左右船體的外壁采用的是5mm厚的薄鋼板，且船的兩側(cè)外壁有15的傾角，因此可構(gòu)成上寬下窄的船體結(jié)構(gòu)，有利于減小水流阻力，此外，船的左右船體前端也要做成弧形以減小其水流阻力；3）為了便于垃圾的集中和收集，船的左右船體內(nèi)側(cè)的前端做成夾角為40的V形結(jié)構(gòu)，以便于水面垃圾更容易輸送到傳輸帶上。如圖2-2所示，除了雙船體結(jié)構(gòu)外，考慮到傳輸裝置

19、的安裝與配對，還應(yīng)有的結(jié)構(gòu)時：1）左右船體內(nèi)側(cè)的前沿設(shè)有兩塊支撐板，支撐架上留有螺紋孔，其目的是通過螺栓連接來固定軸承座，以起到支撐大鏈輪軸的作用；2）左右船體內(nèi)側(cè)的中間設(shè)有2個留有螺紋孔的凸臺，目的是用來固定軸承座，以起到支撐小鏈輪軸的作用；3）左右船體前面設(shè)有4塊留有螺紋孔的支撐板，用于旋轉(zhuǎn)傳輸裝置的安裝與固定；4）右船體內(nèi)部設(shè)有一個U形支撐塊，用于支撐固定電機(jī)，因為電機(jī)的輸出軸和小鏈輪軸是通過聯(lián)軸器連在一起的，采用U型塊結(jié)構(gòu)相對簡單。此外，考慮到支撐板自身以及承受的重力，為防止其彎曲變形，在支撐板下方和船體內(nèi)側(cè)間焊接一塊肋板，以起到輔助支撐的作用。為了便于收集以及各功能區(qū)互不干擾，在船的

20、左右船體內(nèi)均有隔板。右船體設(shè)有一塊隔板，其作用是將垃圾存儲箱和電機(jī)裝置隔開；左船體設(shè)有3塊隔板，形成4個獨立的空間，后面的區(qū)域?qū)儆谌说淖^(qū)域，前面的3塊區(qū)域分別是：前后2塊為雜物區(qū)，中間為垃圾存儲箱，這樣的設(shè)置有效的把人的區(qū)域和垃圾的區(qū)域分開，同時利于空間的最大利用。如圖2-3所示，考慮到動力裝置的安裝與固定，在船尾上部設(shè)有支架，主要是用來安裝船用推進(jìn)器，支架上開出2個圓形小孔，目的是保證船用推進(jìn)器固定的可靠性。圖2-2 船體結(jié)構(gòu)俯視圖圖2-3 船體結(jié)構(gòu)正視圖2.2船體材料的選擇 2.2.1船體材料的介紹船體的材料采用的是船體用結(jié)構(gòu)鋼，主要用來制造遠(yuǎn)航、沿海和內(nèi)河航區(qū)船舶的船體結(jié)構(gòu)，按照其最

21、小屈服點劃分強度級別為一般強度鋼和高強度鋼。船用結(jié)構(gòu)鋼是用來制造船體及其附屬結(jié)構(gòu)的最主要金屬材料。為了使船體結(jié)構(gòu)能在現(xiàn)代造船生產(chǎn)條件下順利建造，也為了保證船的使用安全、可靠，船體除了需要合理的設(shè)計和正確施工工藝外，還要求船體結(jié)構(gòu)鋼材必須具有各項良好的技術(shù)性能，如強度、硬度、塑性、韌性、耐疲勞性能、耐海水腐蝕性能以及某些特殊性能，還必須具有良好的工藝性能，如冷熱彎曲工藝性能和焊接工藝性能等3。中國船級社規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的一般強度結(jié)構(gòu)鋼分為：A、B、D、E四個質(zhì)量等級；中國船級社規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的高強度結(jié)構(gòu)鋼為三個強度級別、四個質(zhì)量等級：A32、A36、A40、D32、D36、D40、E32、E36、E40、F3

22、2、F36、F40。 2.2.2船體材料的確定及相關(guān)參數(shù)該水面垃圾自動打撈船主要是用在城市和風(fēng)景區(qū)河道、湖泊水域的水面垃圾的打撈。為了使船體不至于太重，故船體的鋼板厚度定為5mm，在滿足各方面的功能需求的情況下，選擇船體材料為A32鋼。該材料的化學(xué)成分與力學(xué)性能為：含碳量%，含錳量為0.9%1.60%，含硅量為0.5%，含磷量，含硫量，不含鈮、釩2元素。且該材料的屈服強度，抗拉強度，伸長率。2.3.船體重要尺寸船體頂長3120mm，船側(cè)傾角15，船體總寬2200 mm，單船體寬800mm，船高600mm，頂棚長2100mm，高1085mm，寬2200mm，船體前端內(nèi)側(cè)夾角，其他相關(guān)尺寸見船體裝

23、配圖以及零件圖。2.4船的排水量和吃水深度的計算船的排水量是用來表示船尺度大小的重要指標(biāo)，船的排水量的計算也是為計算船在一定載重條件下的最大吃水深度做準(zhǔn)備的。船的排水量又可分為輕排水量，重排水量和實際排水量。（1） 輕排水量（Light Displacement），又稱空船排水量，是船舶本身加上船員和必要的給養(yǎng)物品三者重量的總和，是船舶最小限度的重量。 （2） 重排水量（Full Load Displacement），又稱滿載排水量，是船舶載客，載貨后吃水達(dá)到最高載重線時的重量，即船舶最大限度的重量。（3） 實際排水量（Actual Displacement），是船舶每個航次載貨后實際的排水量

24、。 在設(shè)計該垃圾打撈船時，重點考慮的就是該船在滿載的情況下，最大的排水量是多少，從而計算出此時的最大吃水深度，從而來判斷船體的高度設(shè)計是否合適。所以在這里要研究的就是該船的重排水量。2.4.1船體質(zhì)量的計算利用數(shù)學(xué)的計算方法可估算出船體的體積V0.202。由質(zhì)量的計算公式（）可得：船體的質(zhì)量為 2.4.2重排水量的計算船在滿載時的總質(zhì)量m總=m船+m人+m蓄電池+m電極+m電機(jī)+m垃圾其中船體的重量約為1600kg，人的重量約為70kg，蓄電池的重量為20kg，電機(jī)的重量為20kg，所能存儲的垃圾的最大重量約為50kg故總質(zhì)量1760kg由公式（其中）可得 V排=/ =1 該船的重排水量為 2

25、.4.3最大吃水深度的計算由公式可得船的最大吃水深度為 / 該船的最大吃水深度為353mm，而船體的高度為600mm，故船體的高度滿足需求。第三章 動力裝置的設(shè)計3.1蓄電池的選擇蓄電池也稱二次電池,是將所獲得的電能以化學(xué)能的形式貯存并可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種電學(xué)裝置。蓄電池按電解質(zhì)不同,通常分為堿性蓄電池和酸性蓄電池。近年來,由于交通、通訊、計算機(jī)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,其產(chǎn)品系列、產(chǎn)品種類、產(chǎn)品性能發(fā)生巨大變化,以滿足不同用途的需要。蓄電池主要應(yīng)用于各種車輛、船舶、飛機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的起動以及照明、點火、蓄能、應(yīng)急電源、電話交換機(jī)、不間斷電源、移動通訊、計算機(jī)、電子、儀表、便攜式電動工具、電動玩具中等

26、。鑒于該作品設(shè)計的目的是研制一種具有環(huán)保、高效、技術(shù)先進(jìn)的環(huán)保型水面垃圾自動打撈船，故選用蓄電池作動力源。蓄電池在這次設(shè)計中有兩方面的作用，一方面是帶動便攜式船用推進(jìn)器（馬達(dá)），以實現(xiàn)船在水中的行駛和轉(zhuǎn)向；另一方面是驅(qū)動電機(jī)，進(jìn)而帶動垃圾輸送裝置，以實現(xiàn)垃圾的輸送。船用電池一般用200AH(或150AH)扁頭電池,目前有統(tǒng)一、風(fēng)帆、白云、海歐、建行等等。其中統(tǒng)一電池是具有國家級的船檢證的，使用較放心。整理資料后選取蓄電池型號為統(tǒng)一蓄電池N200/24V200AH，該蓄電池綠色環(huán)保，電池容量大，比容量高，集電效率和強度高，性能穩(wěn)定，電池的使用壽命長。如圖3-1所示：圖3-1 蓄電池 該蓄電池的相

27、關(guān)參數(shù)如下：電壓：24V容量：200AH重量：20kg外形尺寸為：3.2電動機(jī)的選擇 電動機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，通過蓄電池供電，帶動傳輸裝置完成垃圾打撈動作。輸送裝置的受力情況如圖3-2所示圖3-2 傳輸裝置的受力情況其中：選取鏈條型號為12A，每米鏈的重量為1.5kg， 設(shè)垃圾的重量為10kg，則 由式可算得 故由圖3-2可以算出 設(shè)輸送裝置的速度為0.6m/s，則 功率查微特電機(jī)應(yīng)用手冊4選擇電機(jī)型號為85ZY24-500。如下圖3-3所示： 圖3-3 電動機(jī)其額定功率0.5KW，額定電壓為24V，轉(zhuǎn)速為3000r/min。由于船體空間的限制，電動機(jī)是橫向放置在右船體中，所以為了配

28、合傳輸裝置的軸心方向，電動機(jī)還需與渦輪蝸桿減速箱配合使用，如圖示3-4、圖3-5所示。渦輪蝸桿減速器選用WCJ120型，傳動比為31，渦輪齒數(shù)為31，蝸桿頭數(shù)為1頭。圖 3-4 WCJ120型蝸輪蝸桿減速箱圖3-5 動力裝置其中渦輪蝸桿減速箱的傳動效率為0.656，傳動比為31。具體參數(shù)見零件圖以及裝配圖。故由電動機(jī)以及渦輪蝸桿減速箱配合使用后的輸出參數(shù)為：輸出轉(zhuǎn)速V=3000/31=93.8r/min此外，為了能夠控制電機(jī)的啟動以及停止，在左船體的人坐立空間的前面裝置一個電機(jī)控制臺，具體位置可參照三維圖以及裝配圖。如圖3-6所示即為其啟保?？刂齐娐穲D，控制電機(jī)以及傳輸裝置的動作。圖 3-6

29、啟保停控制電路圖3.3船舶推進(jìn)器的選擇船舶推進(jìn)器是船舶上提供推力的工具，它的作用是將船舶動力裝置提供的動力轉(zhuǎn)換成推力，推進(jìn)船舶。船舶推進(jìn)器即推動船舶前進(jìn)的機(jī)構(gòu)。它是把自然力、人力或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成船舶推力的能量轉(zhuǎn)換器。推進(jìn)器按作用方式可分為主動式和反應(yīng)式兩類?？咳肆蝻L(fēng)力驅(qū)船前進(jìn)的纖、帆（見帆船）等為主動式，槳、櫓、明輪、噴水推進(jìn)器、螺旋槳等為反應(yīng)式?，F(xiàn)代運輸船舶大多采用反應(yīng)式推進(jìn)器，應(yīng)用最廣的是螺旋槳。根據(jù)蓄電池的直流供電特點以及船體的簡易結(jié)構(gòu)等特點，選用懸扣式電動船舶推進(jìn)器，該類推進(jìn)器功能性強，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便安全，應(yīng)用范圍廣。電動船舶推進(jìn)器是種新穎的水中動力器具，有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、效能轉(zhuǎn)

30、換率高、工作時無噪音等特點，且還具有綠色環(huán)保，按裝便捷、維護(hù)簡易的特點，是一些小型的船艇作為動力的首選產(chǎn)品，比較符合本設(shè)計的功能需要。該類船舶推進(jìn)器的主桿選用不銹鋼、鋁合金或高強度合成纖維，保證推進(jìn)器具有足夠的剛性并經(jīng)久耐用；采用機(jī)械多級調(diào)速時，正轉(zhuǎn)五檔調(diào)速，反轉(zhuǎn)二檔調(diào)速；也可采用電子調(diào)速，以滿足不同速度的需要；有固定把和可伸縮把2種選擇，使操控更加方便；弦外懸掛式安裝快速方便，并帶有防撞脫扣機(jī)構(gòu)，保護(hù)馬達(dá)安全；防纏型螺旋漿，防止推進(jìn)器因被水草纏繞而堵轉(zhuǎn)。 鑒于船在行駛的過程中會因為水流以及自身結(jié)構(gòu)所造成的阻力而受到影響，故在選擇船用推進(jìn)器的時候就要考慮該船舶推進(jìn)器的最大推力是否大于船在行駛過

31、程中所受到的最大阻力，并以此為依據(jù)來選擇合適的船舶推進(jìn)器。水流對船體的阻力可由下式來確定 式中：流體阻力系數(shù)，一般取侵濕面積（）流體的密度（）侵濕面積取船在最大吃水深度時的值，而最大吃水深度在前面計算得為353mm，根據(jù)數(shù)學(xué)方法計算可以可得，設(shè)船在水中行駛時的最大速度為3m/s,則船在行駛過程中，水流對船體的阻力為：了則故根據(jù)算出來的值可選擇如圖3-4所示的推進(jìn)器，查得該推進(jìn)器的基本參數(shù)如下所示：圖3-4 船舶推進(jìn)器型號：海伯船用推進(jìn)器T80 最大推力：36.2 KG控制方式：手控動力方式：電機(jī)推動（蓄電池供電）變速擋：5檔前進(jìn)擋 / 2檔倒檔電機(jī)電壓：24V電機(jī)最大電流：48A推薦使用蓄電池

32、：12v120Ah高度：120cm可以伸縮式控制手柄范圍：13cm -29cm重量：14kg第四章 傳輸裝置的設(shè)計4.1傳輸裝置的總體設(shè)計傳輸裝置是經(jīng)由動力裝置驅(qū)動，將水面垃圾傳輸至垃圾存儲裝置。根據(jù)船體的構(gòu)造原理，將傳輸裝置放在左右船體之間。鑒于該傳輸裝置的前端有一部分需要浸沒在水中，考慮到要適應(yīng)較惡劣的環(huán)境，故選用鏈傳動。整個傳輸裝置設(shè)計為齒輪與鏈條之間的傳動，再帶動傳輸帶的傳動方式。如圖示4-1所示.圖 4-1 傳輸帶鏈條結(jié)構(gòu)的形式如圖4-2所示，鏈節(jié)的形式鏈與輸送帶之間用螺栓進(jìn)行固定，以帶動傳輸帶的運轉(zhuǎn)。且在輸送帶上隔一定的距離就焊接一些倒鉤，以保證水面垃圾能夠輸送到垃圾存儲裝置內(nèi)，如

33、圖4-3所示。此外，有些垃圾可能會被倒鉤鉤住，導(dǎo)致垃圾無法順利進(jìn)入垃圾存儲裝置內(nèi)，故可儲備一根帶有鉤子的長桿，以備不時之需5。圖 4-2 鏈條圖 4-3 鏈結(jié)構(gòu)4.2鏈傳動的設(shè)計4.2.1鏈條的選擇和計算鏈傳動的鏈速定為v=0.6m/s，根據(jù)鏈與鏈輪齒數(shù)的關(guān)系，以及小鏈輪的齒數(shù)選用的優(yōu)先數(shù)列,取小鏈輪齒數(shù)，傳動比的推薦值為i=23.5,故取i=2,所以大鏈輪的齒數(shù)為1.初定中心距：取2.計算鏈節(jié)數(shù)： =117.6鏈節(jié)數(shù)的選取可適當(dāng)變化，故取鏈節(jié)數(shù)為152節(jié)6。 因小鏈輪軸是直接與電機(jī)的輸出軸連接在一起的，故由功率308W,和轉(zhuǎn)速62.5r/min，從圖5-21查出鏈號為12A，查表5-14知鏈

34、節(jié)距為19.05mm3.由中心距（中心距可調(diào)）得 4.驗算帶速：由 故取合適。5.選擇潤滑方式：根據(jù)節(jié)距，鏈速由圖5-22查得該鏈條的潤滑方式為人工定期潤滑。6.工作拉力： 7.作用在軸上的拉力： 8. 鏈條標(biāo)記：計算結(jié)果采用節(jié)距為19.05mm，A系列、單排152節(jié)滾子鏈，標(biāo)記為4.2.2鏈輪相關(guān)尺寸的計算已知小鏈輪的齒數(shù)Z1=19，大鏈輪的齒數(shù)Z2=38，鏈條節(jié)距P=19.05mm，滾子直徑d1=10mm4.2.2.1小鏈輪的設(shè)計和計算因為小鏈輪的直徑小，在考慮了制造成本和制造方便的基礎(chǔ)上，將小鏈輪做成整體式，并為了小鏈輪與軸的固定，將小鏈輪與軸焊接在一起。其相關(guān)尺寸計算入下：分度圓直徑：

35、 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 齒寬： 倒角寬： 齒側(cè)凸緣圓角半徑： 倒角半徑：4.2.2.2大鏈輪的設(shè)計計算大鏈輪直徑較小，在考慮了相關(guān)情況后，將大鏈輪做成整體式并與軸焊接在一起，其相關(guān)尺寸的計算如下：分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 因鏈條節(jié)距為19.05，故大小鏈輪的齒寬，倒角寬，齒側(cè)凸緣圓角半徑，倒角半徑相等。即：4.3軸的設(shè)計軸是機(jī)器中的重要零件，用來支撐做回轉(zhuǎn)運動的傳動零件，并起著傳遞運動和扭矩的作用?？紤]到軸有斷裂、磨損、振動和變形等失效形式，所以軸在設(shè)計是應(yīng)具有足夠的強度和剛度，良好的振動穩(wěn)定性和合理的結(jié)構(gòu)。這里主要介紹的是小鏈輪軸，如圖所示。其作用是和小鏈輪一起轉(zhuǎn)動，帶

36、動鏈條和帶一起運動，將垃圾輸送到垃圾收集箱內(nèi)。由于小鏈輪的直徑較小為了便于小鏈輪與軸的固定，故將小鏈輪與軸焊接在一起7，如圖4-4所示。圖4-4 鏈輪1.軸的材料的選擇考慮到軸的失效形式，軸的材料應(yīng)具有一定的強度、剛度和耐磨性，該鏈輪軸無特殊要求，故選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼。2求鏈輪軸的功率P，轉(zhuǎn)速n，和扭矩T因在設(shè)計該船的時候，將電機(jī)和渦輪蝸桿減速箱配合使用后的輸出軸通過連軸套直接與小鏈輪軸連接起來，所以小鏈輪軸的輸入功率P=0.492KW 小鏈輪軸的轉(zhuǎn)速= 96.8r/min 扭矩T=9550P/n =95500.492/96.8 =48.5Nm3估算最小軸軸徑因軸的材料是45調(diào)質(zhì)鋼，故查表8

37、-4（機(jī)械設(shè)計第三版），取C=110(C由軸的材料和承載情況所確定的常數(shù)) 由軸的最小直徑估算公式 =19mm考慮到軸上開有一個鍵槽，軸徑需增大7%，又因為小鏈輪軸是直接與電機(jī)和渦輪蝸桿減速箱配合使用后的輸出軸連接在一起的，故在此基礎(chǔ)上選取軸的直徑為40mm。因選取的軸徑遠(yuǎn)大于估算的最小軸徑，所以該軸的強度不需要校核。4.3旋轉(zhuǎn)筒的設(shè)計為了增加水面垃圾自動打撈船的打撈面積，在船體前方增加兩個旋轉(zhuǎn)筒，如圖4-5所示。由于傳輸帶的收集面積有限，安裝位置僅為左右船體的中間空余部分，所以在左右船體前方安置兩個旋轉(zhuǎn)筒，以擴(kuò)及到船體所經(jīng)過位置的所有范圍，兩個旋轉(zhuǎn)筒相對安裝。圖4-5 旋轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)筒的動力也來

38、源于動力裝置，經(jīng)過帶以及鏈傳動，然后由齒輪軸與一對圓錐齒輪配合傳遞轉(zhuǎn)動到旋轉(zhuǎn)筒，以達(dá)到垂直傳遞運動的目的，如圖4-6所示。圖4-6 圓錐齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4-7所示。主要由上下2對中心交叉的桿件構(gòu)成，上下對應(yīng)的桿件邊緣焊接有與其有一定角度的洞心網(wǎng)板，既能啟動網(wǎng)絡(luò)垃圾的功效，又能減少水的阻力。交叉桿件的中心處焊接有中心軸，以啟動傳遞運動、動力以及固定作用。除了上述結(jié)構(gòu)外，還在桿件以及網(wǎng)板的交界處焊接有圓筒，目的在于防止水草、線狀物體等纏繞到中心軸上，難以清理掉。圖 4-7 旋轉(zhuǎn)筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計第五章 垃圾存儲裝置的設(shè)計鑒于傳輸裝置的設(shè)計特點，在船體中間的后方位置設(shè)計出一個垃圾存儲箱?？紤]到

39、本設(shè)計的功能需求為自動打撈，以及為了垃圾打撈完畢后的進(jìn)一步處理的方便性，最終設(shè)計方案如圖5-1所示圖5-1 水面垃圾打撈船垃圾存儲裝置是用來暫時存儲從傳送帶上傳輸下來的垃圾的，整個過程是自動、無需人操作的，垃圾從傳送帶上傳輸下來正好落在垃圾存儲箱內(nèi)。同時左右船體的空余空間也為存儲垃圾的作用，但考慮到在船上和上岸后垃圾轉(zhuǎn)移的方便性，充分利用有效空間，增添兩個可替換的垃圾存儲箱，并用隔板與其他空間隔開。設(shè)計出的單個的垃圾存儲箱如圖5-2所示。 圖5-2 垃圾存儲箱單個的垃圾存儲箱總長650mm，箱體寬500mm，壁厚2mm，該垃圾收集裝置與船體是分開的，整個垃圾存儲箱是利用箱子兩邊的搭扣扣在船體中

40、間的長方體外框（無底板）上，兩者之間留有20mm的空間。另外，由于垃圾在從水中輸送上來的過程中會連同水一起運上來，傳輸進(jìn)去的垃圾多少帶點水，所以，箱底采用網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)設(shè)計，以便將隨垃圾一起上來的水從垃圾存儲箱底的孔中漏出，以減少船在行駛過程中所受的阻力，垃圾存儲更有效。第六章 其它零部件的設(shè)計6.1滾動軸承的選擇滾動軸承是將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。其作用是支承轉(zhuǎn)動的軸及軸上零件(鏈傳動中的軸以及鏈齒輪)，并保持軸的正常工作位置和旋轉(zhuǎn)精度，滾動軸承使用維護(hù)方便，工作可靠，起動性能好，在中等速度下承載能力較高8。如圖6-1所示：圖6-1 滾動軸承根據(jù)鏈傳動的軸徑d=50mm，以及主要承受徑向載荷等特點，滾動軸承選用的是深溝球軸承，其適用于轉(zhuǎn)速高、剛度大的軸，常用于中、小功率的軸。故選擇滾動軸承型號為：滾動軸承6210GB/T276-1994，其相關(guān)尺寸見機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計第三版。6.2軸承座的選擇軸承座是用來支撐軸承的，固定軸承的外圈，僅讓內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，外圈保持不動，使其始終與傳動的方向保持一致（比如電機(jī)運轉(zhuǎn)方向），并且保持平衡。根據(jù)使用要求的不同，軸承座分為整體式軸承座、剖分式軸承座和滑動軸座9。因為軸徑d=50mm,滾動軸承選用的是深溝球軸承，軸承型號為：滾動軸承621