摘要:设计制作一款多功能、智能化、环保型清扫车。介绍了设计总体方案和工作原理,详细设计了机械结构和控制装置,并运用UG进行三维建模、虚拟装配和运动仿真,获得了最优化结构参数,最终制造出清扫车样机。
关键词:清扫车;多功能;智能化;环保;虚拟样机
清扫车作为环卫设备之一,是一种集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型高效清扫设备,广泛应用于公路、机场、市政广场、城市住宅区等重要场所的清扫保洁。1904年英国出现第一台马拉清扫车,发展已近百年,较有名的清扫车生产企业有英国Ohnston公司、Schmidt公司、美国Elginl公司、德国Faun-Kuka公司、日本Kato公司、富士公司等。从20世纪60年代开始,我国开始研制生产路面清扫车,但相比于国外发达国家,在销量规模、技术水平、清扫效果等方面都存在一定的差距。
清扫车的尾气污染和噪音污染较大,影响人们的生活质量。随着国家对环保要求越来越高、人们的环保意识普遍增强,现有清扫车在清扫效率、耗时等方面不能满足人们的需求。因此开发一款多功能、智能化、环保型清扫车已是大势所趋。在结合国内外现有清扫车发展现状和存在不足的基础上,设计了一款电机驱动的,集扫地、吸尘、洒水、拖地、擦干五大功能于一体的,既能手工控制又能远程遥控的,新型多功能、智能化、环保型清扫车。
1总体方案
根据清扫车作业特点,按清扫车作业功能分成行走、洒水、扫地、吸尘、拖地、擦干及控制等七个子功能,采用电机驱动以实现手工和遥控两种控制方式。该清扫车属扫地、吸尘、拖地功能结合吸空式清扫车,由机械部分和电路部分组成,如图1所示:机械部分由行走驱动系统、转向系统、扫地系统、吸尘系统、洒水系统、拖地系统和擦干系统组成,是该设计的核心部分;电控系统由蓄电池、电机、单片机和遥控装置组成。
图1清扫车系统简图
2系统设计与仿真建模
该清扫车的行走、转向和工作装置分别由三个电动机提供动力:行走电机通过齿轮有级减速带动车体的行走;转向电机带动转向机构驱动前轮转向;工作电机输出动力分成两条路线,一路经减速机构和曲柄滑块结构驱动拖地机构作往复运动,而另一路则经带传动后,通过直齿圆锥齿轮换向,以驱动扫地机构作水平旋转运动,轻松实现产品扫地及拖地功能。运用汽车换档原理,设计了两个滑移轴套以控制滑移轴套与齿轮啮合或断开,实现扫地与拖地间的独立或配合动作。工作原理如图2所示。
图2清扫车机械结构原理图
2.1机械部分
(1)行走驱动系统。驱动电机经过减速装置2减速后带动车轮转动,实现车体的行走;由电机正反转来控制车体的前进与后退。
(2)拖地系统。拖地系统由工作电机驱动;滑套装置6啮合时,减速装置5的齿轮与轴8连接,运动传到轴上,从而带动飞轮转动,拖把头通过连杆与飞轮连接起来,利用曲柄滑块原理实现拖把的往复运动;滑套装置6分开时,减速装置5的齿轮与轴断开,齿轮空转,实现拖把运动停止。
(3)扫地系统。扫地系统由工作电机驱动;滑套装置12啮合时,减速装置5的齿轮与轴13连接,运动传到轴上,从而带动皮带轮转动,带动锥齿轮组转动实现扫盘水平向内转动,将路面垃圾扫拢至中部;滑套装置12分开时,减速装置5的齿轮与轴13断开,齿轮空转实现扫盘停止运动。
(4)洒水系统。清扫车采用湿式、清扫结合方案,扫盘处设有喷雾式喷嘴,以减少扬尘、降低二次污染。洒水系统由水泵、水箱、控制阀门、过滤器和喷嘴组成。
(5)吸尘系统。吸尘系统采用气力输送原理抽吸垃圾,通过风机高速旋转将垃圾箱抽吸成强负压状态,产生高速气流将垃圾吸入垃圾箱。