电动清扫小车传动系统设计摘 要当今世界，能源危机、环境危机日趋严重，节能减排已经成为影响当今世界各国可持续发展的重要课题，所以我国根据现状提
出了“节能环保，减少排放”的要求。而在汽车行业我国把重点放在了新能源汽车上，即电动汽车。电动汽车顾名思义就是利用电能来驱动汽车行驶
，这样就符合既节能环保，又无污染的要求。所以对低速的电动汽车——电动清扫小车的研讨具备了重要意义。本课题是以电动清扫车为研究对象，
根据电动清扫小车的工作特点，确定整机设计工作的方案，第一，要对其工作装置的参数进行选择和计算；第二，根据查阅的文献知道电动清扫小车
有“八”型和“π”型两种最新型的清扫装置，本课题将采用“π”型作为清扫作业装置；第三，根据主要部件的尺寸利用CATIA、CAD软件
绘制出相应的图纸。关键词：电动清扫车，节能环保，设计计算，CATIA，CAD 目 录前 言1第1章 绪 论21.1 课题研究的背景
21.2 课题研究的意义21.3 电动清扫小车的优点31.4 国内外电动清扫小车发展的概况41.5 本文主要设计的内容5第2章 电
动清扫小车总体布置以及主要参数的确定62.1 电动清扫小车的总体布置62.2 电动清扫小车的主要尺寸及参数的确定82.2.1 蓄电
池的选型和参数匹配82.2.2 驱动电机的选型和参数匹配9第3 章 电动清扫小车的驱动系统设计123.1电动清扫小车驱动系统基本构
成123.2 清扫小车传动类型的选择123.3 确定转矩123.4确定主减速器的传动比133.5主减速器齿轮载荷的确定133.8确
定差速器齿轮主要参数153.9差速器齿轮的强度16第4章 电动清扫小车作业系统的设计174.1 电动清扫小车清扫装置的选型174.
1.1 “八”字形状清扫装置174.1.2 “π”字形的清扫装置174.2 清扫装置液压元件的功能184.2.1 清扫系统的升降1
84.2.2 垃圾箱的设置184.3执行元件的类型184.4 液压系统控制操作方式27结 论28前 言 由于随着城市化步伐的加快
，城市的道路、办公区、住宅区域、大型商场、旅游区域以及医院等公共场所不断的增加，所以打扫的保洁工作任务日趋严重。新世纪经济的发展比
较迅速，老百姓对生活的质量要求也不断的提高，对生命的重视程度以及人力劳动成本也逐年的提高，因此，道路清扫保洁的工作连续使用大量的人
力资源，仍然停留在一把扫把以及一只簸箕的打扫地任务方式，冒着生命的危险在车辆川流不息的城市街道上清扫作业已经不再现实，这也不符合城
市化进程和社会发展的需求。如果使用了街道电动打扫设备不仅可以减少路面保洁工人的劳动时间，并且还可以提高工作效率，也能够减少因为路面
清扫工人作业而造成的交通事故，更重要的是能够减少工人清扫作业时造成的二次扬尘对环境的污染等这些问题的出现。 目前电动道路打扫有三种
清扫方式，一就是依靠机械打扫；二利用真空气动输送设备；第三种就是机械打扫和真空气动输送设备二者结合的方式来扫除垃圾，并且还利用垃圾
箱对垃圾的存储。是一种新型的效率高的机械设备。国民经济的发展越来越快，因此政府部门基于人民生活质量的提高和改善投资环境的需求，对环
境整洁度工作是越来越重视。清扫环卫基础设备的投入也不断的增加，街道清扫小车正在逐步的成为环卫清扫行业的主力军。现在各大中型城市都增
加了对清扫环卫基础设备的预算。 第1章 绪 论1.1 课题研究的背景本课题主要是对电动清扫小车的传动系统的设计。电动清扫小车顾名思
义是一种环卫设备，它不仅可以运输和对街道清扫，而且还能够垃圾回收，是集三种功能为一体的新型高效率的清扫设备。电动清扫小车是利用蓄电
池做为动力的来源，进而来完成全自动的清扫功能，它是具有吸尘、扫地等多功能组合的自动清洁一体车，是为户外环境下使用。电动清扫小车主要
用于保洁公司、环卫、城市街道、广场、物业管理公司以及高效的清扫。因为采用的是电能作为动力来源，能量利用率比较高，能量获得途径可以多
样化，振动小，噪音比较低，并且又没有二次污染，无废气排放以及节能环保，所以得到大家的认同，越来越多的事业单位对它无比的喜爱，因此发
展前景甚是广阔。 因为路面的电动清扫小车正在被广泛地逐步的应用于全国各大中城市公路、住宅区域、道路、风景旅游区以及公园等路面的打扫
工作，所以它的耗能和污染物的排放在能量的总消耗和污染物的总排放中占据了相当的比例。依据我国节能减排的目标要求，汽车行业为了实现这个
伟大的目标，各大生产企业都正在积极着手研环保的电动清扫小车。1.2 课题研究的意义 因为电能产品具有着节能、无污染的优点，所以
广大的消费者都比较喜欢电能产品。而在汽车行业里，电动汽车产品将逐步替代传统的燃油汽车，这一现象正在逐步实现。随着原油产品的种类不断
的增加，全球环境的污染越来越严重，另外石油价格也在持续提高，居高不下，这就导致了电能产品的诞生，而且有关于电能产品的技术一直不停的
提高，使得其稳定性和可靠性与时俱进，导致了电动产品将取代燃油产品的步调大大加快。二十一世纪，国民经济迅速发展，人民生活质量不断提高
，而城市化也不断的扩大，道路环境问题不容忽视，清扫小车在市场上的需求量将会变得越来越大，此时，汽车企业应该抓住这个机会，加大投入的
资金，提高本身的才能以及研发的实力，掌控新型的产品市场，开发出具备国际上先进水平地电动清扫小车。1.3 电动清扫小车的优点 当今世
界，很多汽车厂商都比较钟爱于中小型汽车，对于电动打扫小车的研发投入的人力、资金还不是很多；所以依据我国的国民经济和环境问题，应该优
先发展电动清扫车，尽快投入到商场上，而且最终实现电动清扫小车的商业化和实用化。电动清扫小车有以下优点：(1)废气热量和污染气体排放
少。电动清扫小车的动力源是蓄电池，在行驶和作业时基本不排放有害气体，在能量转换的方面，电能间接地要比烧油更为清洁；普遍的应用电动清
扫小车能够减轻碳氢化合物、以及等污染气体的污染问题。而传统的燃油清扫小车工作时会有大量的污染气体和热量排放，这将会导致全球环境温度
升高，时间长了将会加剧环球的温室效应。(2)能量利用率高。电动汽车在能量利用率这一方面要比烧油的汽车高很多，在一般情况下，长时间的
停车和中止作业任务时候不须要耗费能量；随着科技的发达，电能获得的途径多种多样，比如水能、风能和潮汐能等等，动力供应的多样化，减轻了
对汽油燃料的依赖，缓解了能源危机。 (3)噪音比较低。由于清扫小车是以电动机来驱动行走系统和作业系统的，因此小车发出的噪音要比传统
的燃油汽车小很多，这就减少了对环境噪声的污染。(4)一般来说，电动清扫小车工作的街道路比较固定，一次作业的时间不会超过8h，时间并
不长，而且小车经常会有固定的停车地点，如果在这些地点安装充电设备，可以加长小车工作的时间，提高了效率，并且也能解决掉充电设备分布广
泛地难点，前期投入的资金也不是很多。 (5)电动清扫小车相比轿车而言对动力性的要求没那么高，所以在选择驱动电机方面要容易的多，同时
在安装蓄电池、电动机和设施等方面比较容易，这样不需要投入太多的资金。1.4 国内外电动清扫小车发展的概况由于国外发达国家对清扫小车
的研究比我国的要早，所以他们的电动清扫小车在机电液一体化的智能方面优势比较明显。当前，国际上先进的电动清扫小车上采用了许多的传感器
，通过这些传感器采集清扫小车的各项信息，并且经过ECU运算处理，最后在智能地各种执行命令。然而我国的清扫小车行业起步相对地比较晚，
但是历经数十年的展开，已经从开始的单一纯扫式的型式到现在的多种型式，产品的性能和产品的质量快速的提升。在我国改革开放后，各大生产企
业从国外购买了先进的设备，进而对电动清扫小车加以改装，小车的性能得到了大大的提升。为了满足我国环卫部门对道路打扫作业地要求，各大生
产企业都向着环保和节能的方向生产。到目前为止，我国的街道清扫小车技术发展大致可以分为二个步骤：第一个，直接从国外购置先进地电动清扫
小车，然后拆装小车，研究小车主要运用到的先进技术；第二个，科研机构在国外先进技术水平的基础上，结合实际，改良产品，努力创新，研发新
型的产品，最后在进行大批量生产。总之，目前国内许多相关企业并没有对电动清扫小车看好；另外一方面投入的资金也很少，这样一来导致了我国
的电动清扫小车的发展水平一直停止不前，特别是在小车的控制系统和清洁效率方面还远远地落后国际上发达地国家。通过上面的分析，我国的清扫
小车企业对清扫小车的研发步调需要加快，增加设备的投资，在原有小车的基础上进行创新，丰富小车的类型，争取达到现在市面上客户的需求；加
紧提高制造核心地能力，完成产品质量以及制造能力地双提升，努力地缩小与国际上发达国家的差距。1.5 本文主要设计的内容 本课题是针对
电动清扫小车，并对其传动系统做了剖析和设计，主要的包含了以下内容： (1)按照电动清扫小车的工作的特点，预先制定了总体的设计方案。
包括两大部分：行走系统和工作系统，对电动清扫小车主要地部件参数进行计算匹配和型号的选择，并对其位置进行安置。 (2)按照电动清扫小
车的任务特点，制订小车行驶系统部件的安装方案，并对传统系统的各主要部件进行选参数、计算以及选型。 (3)查阅文献得知，电动清扫小车
的清扫装置目前有“八”字形和“π”字形两种，通过比较并确定选用哪一种，之后进行清扫装置的设计。 (4)利用CATIA和CAD等绘图
软件，绘制出总装配图以及主要部分的零件图。第2章 电动清扫小车总体布置以及主要参数的确定电动清扫小车总体的安装设计，初步确定对清扫
小车的装载量，驱动方式、清扫机构、驾驶室以及垃圾箱等形式，而后逐个初选参数并确定。2.1 电动清扫小车的总体布置(1) 电动机和传
动系电动清扫小车采纳的是电动机驱动小车的两大系统。由于清扫小车构造比较简单，所以清扫小车的盘刷是安装在前车架上的，对于驱动系统这里
将采纳电动机、联轴器、轴和差速器驱动后轮。作业系统的盘刷转速也是电动机通过传送带来控制，并将主、副电动机分别布置在前部左右两侧，这
样扩大了垃圾箱的容量，传递路线短、传动效率高。(2) 车头和驾驶室的设计因为清扫小车有时候会在凹凸不平的路面上工作，为了防止小车的
损坏，驾驶人员就要根据路面的情况，来控制小车的车速、调节盘刷和滚刷的位置。这样一来小车车头的设计就得有好的视野性，便于驾驶人员能够
紧急采取必要地措施，所以就得选择平头的车型。能够减少驾驶室的长度而后使小车有更大的余地来安装作业系统以及垃圾回收系统。为了减小整车
的大小，本课题的电动清扫小车地驾驶室只设计了一个座位，并且可以利用驾驶员座位下面空闲的地方来安装电池组。(3) 作业系统的布置清扫
装置主要包括：两个盘刷，一个滚刷和一只簸箕形态的垃圾箱。安装时应该考虑下面的影响条件：首先，整车和地面有一定的距离，使得打扫装置可
以依据街道路面凹凸不平的状况进行上下移动，并且可以使清扫小车在非作业状态下，盘刷和滚刷有一定的地方举升；再者，两个盘刷和滚刷有一定
的重叠程度，为了保障在打扫的时候不会留下垃圾带；最后，盘刷和滚刷在打扫状态下和地面有一定的接触压力，以使得保证垃圾全部被扫到垃圾箱
内。垃圾箱和蓄电池的布置垃圾箱的长度和高度要适中，以保障打扫小车的装载质量，安装在后底盘上，蓄电池安置在驾驶员座位下面，这样保证清
扫小车前后重量分布均匀。(5) 转向盘和制动踏板的布置首先，转向盘应该安装在驾驶员座位正前方，要能够保证驾驶人员舒适地进行转向盘的
操作；然后小车前脸的设计就要确保驾驶员能够明显的看清前方道路污染程度，方便驾驶员做出调整；最后，保证驾驶员能够方便地操作打扫按钮。
而制动踏板应该安置在驾驶员抬脚可触的地方，并且能使驾驶人员做到踏板的方便。总体大概布置图如下：分别用主、副电动机驱动行走和工作系统
蓄电池作为小车的动力源，而主、副电动机分别驱动小车的行走和作业两大系统；并且两大系统各自工作，互不影响。这样设计的优点是行走系统和
作业系统装置在动力驱动上是独立的，利用传送带，能够减小噪声，无复杂的传动装备，构造简单。2.2 电动清扫小车的主要尺寸及参数的确定
初步选定电动清扫小车主要参数：长宽高：2.31.41.95m、清扫宽度：1.5m、最大行驶速度：20km/h、最大工作速度：6km
/h工作时间：6-8h、转弯半径：700mm边刷直径：400mm、动力源48V垃圾箱容量：135L、车净重：1200kg 垃圾的重
量：200kg、人的重量：65kg2.2.1 蓄电池的选型和参数匹配蓄电池是电动清扫小车的动力源，目前电动清扫小车使用的蓄电池主要
有铅酸蓄电池、镍氢电池以及锂离子电池等。铅酸蓄电池已经发展了好多年，成本比其他地电池低，技术也成熟，并且电池的性能随着新技术的应用
也逐步的提高，尤其是阀控式类型的电池的出现，使的这种电池出现了新的希望。但是铅酸蓄电池也存在着缺点，比如说能量低，使用年限短，污染
等问题。由于电动清扫小车本身构造比较简单，噪声低、制造成本低和低速行驶的特点，所以本课题将采纳铅酸蓄电池做为小车的动力电池。选用市
场销售电动汽车专用的蓄电池，其优点：采用了平板式极板、高性能胶体专用隔板、高密度铅膏和有着较长的使用年限等优点。铅酸蓄电池的参数如
下表所示： 表2-1 铅酸蓄电池的参数: 制造公司电压（V） 容量 (Ah)尺寸(mm)LWH 质量 (kg)比能量（Wh/kg
） 组数（个） 松下 电池 12 62388116175 21 35 42.2.2 驱动电机的选型和参数匹配1 驱动电机的选型电动
汽车的电动机就和燃油汽车的发动机一样，是小车的“心脏”；电动机性能的良好直接决定了清扫小车的实用性。所以我们可以依据清扫小车的性能
要求来选择一台合适的电动机参数。选择电动机的时候要满足下面的条件： （1）电动机要有着在小车启动时候的功率足够大和载荷能力强的特点
，能满足小车在加速与最大爬坡时的要求。 （2）为了满足小车在多重街道面的情况下要达到的功率和转矩，电机要有大转矩以及比较宽的调速的
特点；而且在一定的状况下，电动机能在高转速的情况下，保持低转矩的特点。 （3）电动机本身要具有小体积、重量小的优点。 （4）由于清
扫小车在下雨天、雪天、泥泞的路面等恶劣条件下都能工作，因此电动机就须要有潮湿状态、尘土较多和恶劣天气下的工作特点。由于电动清扫小车
非常适合路面清扫，深受保洁人员的喜欢，这就须要大量生产，而且电动机须本身就具备构造简单，并适合大量生产，出现了问题，维修也方便，价
格也适中等一系列的优点。当前，在市场上已经售出的相关的电动机有：直流电动机、永磁电动机以及最新型的开关磁阻电动机。本课题将采用直流
电动机。因为直流电动机相比其他电动机具有以下优点：转速相对较低，工作时噪声小，生产成本低和维修方便，机构简单、和技术成熟等优点。在
早期的时候电动机车须求构造简单、动力性要求比较低的电动汽车中得到了普遍的应用，如：打扫小车、中型的观光旅游车和巡逻小车等。所以本课
题将选择直流电动机作为电动清扫小车的驱动电机。2 确定驱动电机的参数 因为本课题设计的清扫小车的最高速度和加速性能要求比较低，因此
只要在行走系统下的最高行驶速度来选择合适的电动机功率。以最高行驶速度来确定电动机功率:当清扫小车以最高速度8km/h（行走系统下的
状态）行走的时候，来确定电动机的参数 由于小车的最高速度和其他电动汽车相比并不是很高，因此可以把加速阻力和坡道阻力忽略不计，则电动
清扫车功率平衡方程如下： (2-1)式中，是最高车速行驶时的驱动电机功率，是传动系统总（80%），G是整车总重[G=(++)g
]，f是滚动阻力系数（这里取0.8），是风阻系数（根据清扫车的最高速度可以忽略不计），A是迎风面积（可忽略不计），是小车车速。由以
上可计算得到：小车在满载并且以最高车速行驶时，电机的额定功率为：=1.8kw。 （2）通过最大爬坡度来确定电动机的参数当小车以5k
m/h的速度爬坡时，空气阻力和加速阻力可忽略不计，因此，根据以下公式可以得到电动机的功率： （2-2)计算可得：=3.74kw所
以根据以上两种数据对比，可得电动机参数，型号：Y160M-6；功率：7.5kw；转速：970r/min。 第3 章 电动清扫小车
的驱动系统设计3.1电动清扫小车驱动系统基本构成纯电动清扫小车用电动机代替了内燃机驱动小车，用蓄电池、电动机、联轴器、轴、差速器驱
动后轮，因为本课题设计的电动清扫小车只有一档，所以不在设计变速器，用“电子油门加速器”来直接控制小车的快慢，制动时需要用到制动系，
因为本课题着重设计的是清扫小车的清扫工作装置，所以制动系这部分就不在做设计。3.2 清扫小车传动类型的选择 在机械传动中，由于工作
原理的不同，可以将传动分为两类：（1）机械传动，（2）电传动由于本课题设计的是电动清扫小车，所以将才用电传动。当设计传动时，要依据
小车的整体尺寸、传动的效率和本身的质量来进行选择，达到这些目标；还要良好的运动性能以及符合厂商生产的条件（生产的可能性、预期的生存
率和生产成本)等；本文采用的是小功率的电动机，最高速度和工作速度都不是很高。3.3 确定转矩 根据第二章所得出的数据来进行计算：
根据公式： （3-1）由以上数据计算得出T=73.84 (N.m)3.4确定主减速器的传动比 可根据公式 （3-2） =7.43
所以主减速器的传动比为7.43。 3.5主减速器齿轮载荷的确定1.从动锥齿轮的计算转矩 （3-3）由以上数据推出=(N.m)按
照驱动轮打滑转矩来确定 （3-4） = =5510.54（N.m)因此通过比较取最小值，则转矩为433.6 N.m3.6确定锥
齿轮的主要参数 1.主、从动锥齿轮的齿数、考虑到各种因素，取=6；=452.确定从动锥齿轮大端分度圆直径和端面模数 可以依据公式
（3-5） 得出 =14 =105.96 mm 其中是直径系数，通常在13.0--15.3。另外
(3-6) =105.96/45 =2.35还有必须得满足： （3-7） =0.4 =3.02其中是模数系数，一般取
0.3--0.4。所以。3.确定主从动锥齿轮齿的面宽和 通常 （3-8） 所以mm 因为通常要比大10%，因此 （3-9） mm确
定双曲面齿轮副偏移距E 可以依据公式 （3-10） =0.2105.96 =21.2mm5.确定中点螺旋角 由于本课题做的是
电动清扫小车，工作时候运转平稳，噪声比较低，选择比较小的数值，以防止轴向力变大，一般选择。 6.螺旋的方向确定 螺旋方向的原则：
（1）：应该使得主动轮的轴向力背离锥顶方向（指向大端）； （2）：小锥齿轮的轮齿工作面应该为凹面； （3）：齿轮的大端先进
入啮合。 所以根据螺旋方向的原则，就有主动轮为左旋，从动轮为右旋。 7.确定法向压力角 对于电动清扫小车来说，工作时候噪声低，
齿轮运转平稳，所以用的压力角一般都比较小，则。 3.8确定差速器齿轮主要参数 1.行星齿轮数n的确定 一般齿轮n可以根据实际情
况来进行选取，如果车体承载比较大的时候就取4，承载小就取2，因为这里设计的是小型的电动清扫车，所以n=2。 2.行星齿轮球面半径的
确定这里可以根据具体公式算出 （3-11） = 2.5 =18.93（mm)其中是行星齿轮球面的半径系数，一般=2.5-
-3.0。 另外行星齿轮的节锥距 （3-12） =（0.98--0.99）18.93 =18.55--18.74(mm)3.确定
行星齿轮和半轴齿轮齿数、 通常是不少于10的，而在14--25之间选择，现在很多的汽车的相关齿数比在1.5--2.0之间，所以选择
=20，，，根据以上的式中的关系，可以算出在这范围内，则选取。 4.确定行星齿轮以及半轴齿轮节锥角和，以及模数m （3-13
） （3-14）根据以上的公式可以计算得出： =又因为端面模数m为 （3-15）所以根据上面所得出的数据可以算出 m=
1.65--1.67这里取m=2 5. 确定压力角 一般情况下汽车差速齿轮压力角都是采纳的是，采用齿高系数为0.8的齿形。所以。
6.确定行星齿轮直径d以及支撑长度L (3-16) =0.5 （3-17） =0.8 （3-18）其中为半轴齿轮齿宽中点处的直径
，为半轴直径，所以根据上面的数据就有（mm) 则 d=16mm 又
L=1.1d (3-19) =1.116 =17.6(mm)3.9差速器齿轮的强度 轮齿弯曲应力公式： （3-20）式中
，n为行星齿轮数，J为综合系数，这里取0.225，为半轴齿轮的转矩， ，为半轴齿轮齿宽；为大端的分度圆直径；、和为主减速器齿轮强度
计算的相关数值，查资料可得出，，。所以，当的时候，就有= 则差速器齿轮满足弯曲强度要求。第4章 电动清扫小车作业系统的设计4.1
电动清扫小车清扫装置的选型 小车的打扫作业系统主要包含了垃圾打扫系统和收集系统。 4.1.1 “八”字形状清扫装置“八”字形状的
打扫装备主要由两个滚刷、滚刷设备以及滚刷上下位置调节设备。“八”字形状打扫装置的作业步骤：两个滚刷由电动机带动，利用滚刷将垃圾扫入
传送带上，然后利用传送带把垃圾送到垃圾箱里；在打扫的时候遇到不平的路面，可利用液压缸把滚刷升起；在作业系统工作的时候，将扫刷放下来
；还有，由于工作装置长时间的作业，扫刷会出现磨损的现象，各个装置互不影响，方便维修；还有扫刷可以进行上下微调。两个滚刷安装成“八”
字形态大概有以下优点：第一，盘刷和滚刷的安装比较独特，扫刷数量比较少，构造相对简单；第二，滚刷整体长度相对于小车来说比较大，在打扫
的时候，能够扫到足够的宽度，这样一来清扫效率将会提高；第三，滚刷和底面接触的地方有一定的压力，对于有垃圾物粘在地面上的现象，利用压
力滚刷可以将粘着物扫入传送带上，并将其送入垃圾箱，打扫的效果会更好一些。4.1.2 “π”字形的清扫装置“π”字形状的清扫装置可以
分为两个作业装置：两个前盘刷和一个滚刷。“π”字形打扫装备工作原理：用副电动机使其工作，经过皮带控制各个打扫部件，而两个盘刷就把垃
圾扫到小车中间，接下来滚刷就把垃圾扫进簸箕里，整个打扫过程大概就是这样。还有，垃圾箱是后置在清扫车尾部，是手动的，随时可以倒置垃圾
。“π”字形状的打扫设备有以下优点：第一，两个盘刷要有一定打扫宽度，并且连路牙边的垃圾也能够打扫到，这样减少了工作的时间又提高了效
率；第二，滚刷转动的方向与清扫小车的行驶方向相同，这样有利于垃圾的收集；第三，工作系统的各个部件是互不干扰的，维修的时候也方便。考
虑到多重因素，将采纳“π”字形清扫装置，副电动机通过皮带驱动带轮，带轮带动两个盘刷转动；盘刷和滚刷的升降需要用到电控元件进行控制。
4.2 清扫装置液压元件的功能4.2.1 清扫系统的升降 电动清扫小车在正常行驶的时候需要升起两个盘刷和滚刷，为了满足以上这种情况
，液压缸就要有一定的承载能力和行程。 用液压油来驱动各个液压马达来使两个盘刷和滚刷旋转，在工作系统开始工作后，系统能够依据小车的清
扫车速和路面的整洁程度来控制它们的转速，来确保打扫效率。对于盘刷和滚刷的控制，可用电控调速阀进行控制。4.2.2 垃圾箱的设置本文
的垃圾箱是设置在清扫小车后部的下方，并且是手动开启和关闭，形状类似于簸箕一样，上面有手柄，方便工作人员倾倒垃圾和安装。4.3执行元
件的类型(1) 确定盘刷马达的类型为了确保小车的作业系统有着比较高的打扫效率，则设备要达到以下要求，第一，两个盘刷与滚刷的转速将采
纳液压调速阀来完成；第二，盘刷和滚刷要有一定的转速才行，依据市场上已经在售出的清扫车的参数和查阅文献，盘刷的转速在120-180r
/min，滚刷的转速在60-80r/min，马达的总效率为80%。由于设备的安装，因此马达转速和扫刷转速是相等的，盘刷在启动的时候
须要的转矩最大，系统对马达的供油量很大；因而要想算出盘刷马达的排量，则先计算盘刷马达启动时刻的转矩。 在盘刷马达绕着中心轴线旋转时
，可以将其看成刚体圆盘，所以它的转动惯量如下式： J===0.2( kg） （4-1）式中： J 盘刷的转动惯量 kg
m 盘刷的质量10kg R 盘刷的半径200mm盘刷启动时候所需的转矩如下式： ===12.56（） （4-2）式中： 盘刷启动
时的转矩（） n 盘刷的转速（r/min) t 盘刷转速达到额定时候的时间0.3s J 盘刷转动惯量（kg)盘刷
马达排量如下式： q===16.43(ml/r) （4-3）式中： q 盘刷液压马达排量（ml/r) 马达的总效率0.8
T 盘刷马达转矩（） 盘刷马达工作压力6MPa通过上面的数据依据文献，来选择盘刷液压马达的规格如下表4-1：表4-1盘刷液压
马达的型号规格： 型号 额定压力/MPa 转速/(r/min) 排量/(ml/r)生产厂YM 6 100-2000 16.3-93
.6 榆次液压件产滚刷液压马达选型与匹配 因为滚刷液压马达在启动时刻的转矩并不是很大，滚刷在完全作业的时候，液压马达须球的供油量最
大，所以想算出马达的排量，就得先算出滚刷的阻力矩，依据查阅文献，从书中得知滚刷在工作时的阻力大概是=40.1液压马达的排量如下式：
q===31.4(ml/r) （4-4）式中： q 液压马达排量（ml/r) 马达的总效率0.8 马达需求转矩（） 马达工作
压力10MPa 上面数据就是液压马达的排量，查阅文献就得到液压马达的规格如下表4-2所示：表4-2滚刷液压马达的规格:型号 排量(
ml/r)额定工作压力(MPa) 连续转速 (r/min)最低稳定转速(r/min)ZMM3231.61063020 （3）液压缸
的选型和匹配 选择合适的液压缸，要考虑的因素很多。比如说缸的推力、速度和外形尺寸等，而且还需要保证其使用寿命、技术性和维修方面等；
还有选择的技术参数要合理。 1.缸的最大负载活塞杆上的最大负载力F，主要包括负载力、摩擦力、密封装置摩擦背压力和惯性力。计算公式如
下： F= （4-5）是指负载力，它决定了缸出力的大小，对于小车的液压缸来说，包括工作出力和部件本身的重量。由于两个盘刷都一样，
所以采用的液压缸也一样，算出其中一个就行，公式如下： ==20N （4-6）式中： G是一个盘刷的重量为20N 是液压缸和地盘之间
的倾角为 N是液压缸的数量指机构在启动或制动的时候缸受到的阻力。公式如下： （4-7） = =180N式中： 是指在时间内速度
变化量1.8m/min 是指启动或制动需要的时间0.02s 为机械摩擦阻力，由于小车的举升机构在工作时是没有摩擦阻力的，所以=0
（N）。 指密封装置在工作时的摩擦阻力，通常液压缸它与工作压力、本身的材料、压缩量和接触的面积有关系。当缸工作的压力16MPa时有
： ==16N （4-8）式中： 是指克服液压缸封件阻力工作压力4Pa A 是指进油工作腔面积4 指回油腔中载荷不及产生的背压压
力，对于清扫小车举升液压缸来说，背压阻力很小可以忽略不计，=0（N）。综上所诉，作用在液压缸活塞杆上最大负载力F为： F==20+
180+16=216N （4-9） 2.液压缸选型 缸的主要性能参数有缸工作面积、工作行程和工作压力等，因此选择合适的液压缸必须
要先计算液压缸的工作面积。 活塞上有效面积为： ===1.08() （4-10）式中： F为活塞杆上最大负载力216N 指油缸
的有效工作面积2MPa P指油缸有效工作压力根据活塞有效面积，可以求得活塞直径： D===11.7mm （4-11）活塞杆直径
可由经验公式得到： d=(0.5-0.7)D （4-12）这里取d=0.5D=5.85mm，圆整并选取标准值D=12,d=6mm。
液压缸部分标准系列参数：液压缸内径系列（GB/T2348-1993)/mm8,10,12,16,20,25,32,40,50,63
,80,(90),100,(110),125,(140),160,(180),200活塞杆直径系列（GB/T2348-1993)m
m4,5,6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90
,100,110,125活塞的最大允许行程公式如下： L===192mm （4-13） d为活塞杆直径 D为活塞直径 P为液压系统
工作压力 3.确定缸筒内径 已知条件，工作最大负载216N，工作压力P=2MPa，则其内径 （4-14） 查上表可得：=25m
m 4.计算缸壁厚缸的壁厚可通过液压缸强度条件来计算。而缸的壁厚通常是指缸筒构造中最薄的厚度。查阅材料力学资料知道，其内应力材料分
布的规律因为壁厚的不同而有差别，通常计算的时候可分为薄壁和厚壁圆筒。因为本设计是采用薄壁圆筒设计的，因此壁厚可依照薄壁圆筒公式计算
： （4-15） ，取 ，取 通过上面的数据可以看出计算出的数值比较小，显然缸体的刚度比较小；在生产过程中会发生变形、安装变
形等问题，而在工作的时候会发生一系列问题，为了避免这种现象，我们可以用经验法则取壁厚：。 5.计算缸体外径尺寸 缸体的外径: （
4-16） 经查机械手册得知：外径可取70mm。 6.缸的工作行程 液压缸在工作的时候活塞要实现快进、快退和正常行走速度，所以可根
据执行机构实际工作最大的长度确定，依据上面的所计算的数据初定为250mm。 7.确定缸盖厚度 通常生产厂商在生产时液压缸多采用的是
平底缸盖，因此其有效的厚度可按照强度要求用下式进行近似计算： （4-17） 式中： D为缸盖止口内径 T为缸盖有效厚度 8.确
定活塞的宽度B 活塞的宽度B一般取B=（） 即B= 则取B=25mm。 9.确定液压缸体的长度 活塞的行程加上活塞的宽度就是液压缸
缸体内部长度。缸体外部的尺寸还应该考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度是缸体内径D的20--30倍。 即缸体内部长度250+
25=275mm 液压缸缸体长度 取缸体长度为300mm 10.液压缸材料选用 缸筒的材料：生产厂商经常用的有20、35和45号钢
无缝钢管，由于缸筒和法兰连接在一起的，所以这里将采纳45号钢无缝钢管。 缸筒和缸盖的连接方式用法兰连接的，优点是构造比较简单、容易
加工、易装卸，使用普遍广泛，外形尺寸大，重量大。缸盖材料为HT200。根据以上数据查机械实用手册得下表： 表4-3液压缸型号及功能
：液压缸名称材料行程（mm)压力（MPa)数量盘刷升降液压缸4527522(4) 液压泵的选型及匹配 因为本文是采纳一个液压泵对所
有的元件供油的，所以想要选择一个合适的液压泵的话，就要必须先要计算出工作的时候所工作的各个元件的最大流量。因为电动清扫小车分为行走
和工作系统，在清扫小车在打扫的时候，各个元件需求的流量最大，因此在工作的时候泵的供油量最大。清扫小车在工作系统作业的时候，小车遇到
大的障碍物，液压马达是不停止的；同时保洁人员可以通过液压缸将执行元件举升躲开障碍物，所以泵的最大流量要同时能够满足几个执行马达、滚
刷和两个盘刷升高时缸的最大流量，则液压泵最大流量公式如下式： （4-18）式中： 为盘刷马达转动流量 为滚刷马达转动流量 为盘刷升高时缸所需求流量 为滚刷升高时缸所需求流量其中： =16.5180=2.9（l/min) =31.680=2.5(l/min)单杠活塞液压缸流量公式如下： Q= =0.203（l/min) =0.226(l/min)式中： D是活塞直径 V是活塞杆运动速度故液压泵最大流量为： =8.729(l/min) （4-19）综合上面的计算结果，由于选择泵的时候还需要联想到其工作压力的大小、转速的多少和排量等问题，所以最终选择泵的排量为9.8ml/r，最大工作压力12MPa，额定转速为1500r/min。4.4 液压系统控制操作方式 因为小车的工作系统在工作的时候，盘刷和滚刷都是同时工作的（互不影响），又在街道上遇到障碍物的时候或者正常行驶的时候作业系统是不工作的，两个盘刷与滚刷的升降都是同时进行的；所以这些可以采纳联动操作，将两个盘刷和滚刷的操作设置成一个按钮，这种方法操作比较简单，比较符合人机工程学的要求。结 论了解关于电动汽车的构造，电动清扫小车性能的优缺点，决定采用蓄电池、电动机、V带、带轮（用于小车行走系统）、液压缸、盘刷、滚刷（用于工作系统）。下面就是课题设计的大概步骤： 1.本课题是采纳了主、副电动机分别来驱动小车的行走系统和工作系统，之后对小车整体的外形，主要部件的参数确定。 2.根据电动清扫小车市场分析，查阅资料和文献，通过对比现在市面上常用的电动机，最终选择了直流电动机作为小车行驶系统的动力来源。 3.由于清扫小车结构比较简单，所以本课题的行走系统采用了V带和带轮直接驱动后车轮，减小了整车的体积，给其他装置的分配留有足够的空间。 4.根据打扫作业系统的任务特点，通过对比两种形状的清扫装置，最终选择了“π”字型的装置；又对清扫系统的液压元件进行参数确定及计算选型。现在有很多的电动清扫小车上都没有警示灯之类的东西，如果在清扫小车上设置两个黄色警示灯，这样工作人员在雾天和冬天早晨开启黄色警示灯，就可以给道路上来往的车辆提示并减速，可以预防交通事故的发生。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。前言第3章 错误！未找到引用源。第1章 标题 52731615 |
|
