室内三轮清洁车设计-总体及行驶系统方案设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着我国城市化的发展，大中城市清扫的范围已不再局限于道路，而更多的是机场候机大厅、车站候车大厅、酒店大堂、大型舞厅、旱冰场等场所。由于性能与价格原因，这种适用于室内大面积的微型清洁车尚未真正普及，很多时候，我们见到清扫垃圾的还是清洁工人，依靠传统的清洁方式为我们创造了舒适的生活环境。但这种方式费时费力，清洁程度难以达到一定的标准，且随着我国经济的快速发展，体力劳动的成本的逐年提高，清扫工作继续使用大量人力资源是不现实的，也不符合我城市化进程及可持续发展战略的大方针，所以清洁工作的发展趋势是以机械化程度很高的清洁设备替代人工清扫。

机械与电器的控制使得清扫车实现了全自动化，工作更方便，高效。它适用于城市次干道及乡村小道的清扫，具有轻便、无二次污染、自动收集垃圾、抑制灰尘的扩散、清扫机构可以提升等特点。不仅解决了次干道垃圾无人清理及清扫难的问题,也减轻了环保工人的工作压力，为环保部门提供了一种新的清扫设备。基于以上原因,研制一种经济的微型环保电动清扫车不仅具有实际意义，而且具备相当可观的市场前景。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题：收集分析国内外最新信息和资料；绘制简图进行机构原理分析，确定主要的构件尺寸：确定各组成部分的构造形式；计算电动机的清扫车的驱动功率，分析设计等，绘制装置外形方案图；设计计算传动机构，绘制该部件装配图；在各部分设计的基础上，进行相关校核计算，绘制电动清扫车装置装配图；使用UG、CAD制图软件绘制零件图、装配图。

难点：个人设计工作的最大难点就是在各组成部分技术设计的基础上进行详细的准确的总体设计及室内三轮清洁车的传动机构分析，绘制三轮清洁车简图，对其进行机构原理分析，确定主要构件的尺寸；设计计算传动机构，进行相关校核计算；使用UG、CAD制图软件绘制零件图、装配图。

3. 国内外研究现状（文献综述）

清扫车是城市环卫工作不可缺少的一种工具。目前在国内大中城市，清扫车主要用于道路的清扫工作，而且主要是大型的燃料车。随着国家城市化的发展，清洁场所也不再局限于街道，如机场候车大厅、酒店大堂等场所，这些大型清扫机是无法完成这些清洁任务的。因此，一种微型的电动清扫车作为绿色环保便捷的清扫工具，受到各国家的高度重视。

清洁车的扫地吸尘系统的工作效率相当于6-40倍，既提高了工作效率，也提高环境工作者的工作积极性，还能带来更大的利润；与人工的比较，清洁车机械具有以下优点：（1）工作效率高，同样的作业面积，时间大大缩短；（2）清洁成本低，机械单位面积的清洁成本比人工还要低；（3）清洁效果好，机械可以避免清洁剂使用不平均、清洁效果不统一的问题；（4）安全性能高，让清洁工人身处安全环境[1-2]。

现阶段我国路面清扫车呈积极发展态势，生产路面清扫车的企业大概有40余家，产品更是丰富齐全，如图1所示，该清洁车是郑州莱茵机电有限公司生产的驾驶式吸尘扫地车凯KM90/60R，图2是广州凯堡清洁设备有限公司生产的车间驾驶式扫地机，图3是佛山市路美仕环保设备有限公司的路美仕1850扫地机，图4为广州凯堡清洁设备有限公司扫地机，等等。尽管如此，与发达国家相比，我国的微型电动清扫车还处于发展阶段，技术尚不成熟，有待提高。

1、电动清扫车的总体结构与工作原理

清扫车主要有纯扫式、纯吸式和吸扫式。由于纯吸式的除尘系统容易引起二次污染，吸扫式的结构比较复杂难以满足小巧灵活的要求，黄为燎等著名学者认为这种能满足在狭窄弯急道路、机场候车大厅及人行道等特殊地段使用的环保清扫车应采用纯扫式，并利用湿式与吸式除尘方法解决清扫时盘刷的二次扬尘污染及垃圾箱内垃圾尘土与空气的分离问题；为了避免尾气污染和减小噪音采用蓄电池为动力源；设计专用的底盘和利用直流电机为动力驱动件，简化结构、缩小体积，使其更加灵活。

如图5所示小型全电动纯扫式道路清扫车总体结构主要由底盘、行走系统和垃圾收集系统组成。底盘2为整机提供支承，采用蓄电池组9作为动力源，由直流电机驱动行走及吸尘作业。由直流电机和前轮集成为一体的驱动轮组12与后轮17组成行走系。通过转向操纵机构10、变速脚踏板3、制动脚踏板6以及控制面板上的前进后退控制旋钮进行清扫车的行走、转向控制。垃圾收集系统为主要的功能部件，盘扫1将路面有洒过少许水的垃圾尘土向滚扫轮15前部集中，再由滚扫轮15将垃圾尘土扫入垃圾收集器16，并通过吸尘罩和降尘风机吸入路面上的垃圾尘土，经各级除尘设备滤尘，使垃圾尘土与流动气流分离，最后将干净空气通过排气扇8排入大气，垃圾尘土留在垃圾箱7中，完成一个工作循环。清扫作业时盘扫与滚扫要放下，未作业时则要收起[3]。

1-盘扫2-底盘3-变速脚踏板4-外部覆盖件5-驾驶座6-制动脚踏板7-垃圾箱

8-排气扇9-蓄电池组10-转向操纵机构11-盘扫操纵机构与调整机构12-驱动轮

13-滚扫操纵机构与调整机构14-挡泥板15-滚扫轮16-垃圾收集箱17-后轮

2、电动清扫车的驱动型式

电动清扫车以蓄电池为能量源来驱动电机实现清扫车的行走和作业功能，所以该清扫车可以分为行走系统和作业系统两大部分。行走和作业两大系统的驱动型式根据各种清扫车的需求可分为:主、副电动机驱动和单电动机驱动。

2.1行走、作业两大系统采用主、副电机型式驱动

主、副电机驱动型式就是采用两个电动机分别驱动行走系统和作业系统，使得两个系统的各自独立工作互不影响，也就是为工作装置专门配备一台电动机(通常称为:副电机)用来驱动清扫作业系统的主泵，主泵通过液压油来驱动滚刷、盘刷、传送带的液压马达;主电动机直接用来驱动清扫车行驶。主、副电动机传动示意框图如下图6所示。

优点:行走系统和作业系统装置在动力驱动上是各自独立，没有义杂的机械传动装置，结构简单，清扫作业系统不易受整车振动影响，采用两个控制器分别控制主、副电机，控制效果比较好。

缺点:需要两个电机和控制器成本相对较高，耗能也比较高，对蓄电池的性能要求比较高，噪声相对比较大。

2.2行走、作业两大系统采用单电动机型式驱动

单电动机驱动型式就是采用单电动机来驱动清扫车的作业和行走两大系统，需要通过一系列机械传动装置来实现，这种方案适用于采用中小型货车底盘改装的中小型清扫车。其单电动机的传动示意框图如图7所示:

优点:少了一个电动机控制系统简单了，耗能相对较小，噪声也相对较小，生产成本相对低一点。

缺点:清扫车的行驶系统采用机械传动，当清扫车在清扫作业时，作业系统的执行机构的转速和电动机转速完全成线性关系。这样清扫作业时传送带、滚刷和盘刷的转速随车速不断地变化，这样对清扫效率有很大影响，尤其是清扫车在清扫坡道路面或者清扫车速变化较大时，对清扫效果影响更大，而且机械传动机构比较复杂，清扫车作业时的震动容易使其损坏，可靠性不高[4]。

目前，我国电动清扫车基本是采用专用底盘改装开发的，这样可以有比较高的清扫效率，可靠性也比较高，所以在接下来的毕业设计中，我们也将采用主、副电动机的型式来驱动行走和作业两大系统。同时在总结以上学者研究的基础上，本课题清扫车采用三轮式车身设计,利用电力驱动清扫车前行并带动清扫机构运行，通过对机械与电气控制实现了本车的全自动化，从技术上解决了小道路难清理、人工清扫效率不高等问题，大大提高了工作效率及降低了工人的劳动强度，为环保部门提供了一种可靠的环保设备。

参考文献

[1]杜木伟，韩屹丽，刘晨敏.我国路面清扫车技术现状与发展趋势[J].工程机械文摘，2013.

[2]樊金曦，陈殿领.国产道路清扫车技术现状分析[J].机械制造2013.51(588)：46-50.

[3]黄为燎.电动清扫车电气系统的设计与实现[J].韶关学院学报自然科学，2011.4,32(4):24-25.

[4]严萍华.电动清扫车的总体设计以及动力系统的研究[D].南京：南京理工大学，2012.

[5]成立平，王平花，李立斌.小型电动清扫车前扫盘机构结构设计[J].科技创新导报工业技术，2015.7：106-108.

[6]机械工程手册编辑委员会.机械工程手册物料搬运设备卷13[M].2北京：机械工业出版社，1997.

[7]胡宗武.非标准机械设备设计手册[M].北京：机械工业出版社，2013.

[8]周伟兴.装卸搬运车辆[M].北京：北京工业出版社，2010.

[9]陶元芳，卫良保.叉车构造与设计[M].北京机械工业出版社，2013.

[10]王积伟，张宏甲.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2012.

[11]严大考，郑兰霞.起重机械[M].郑州：郑州大学出版社，2013.

4. 研究方案

四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）论证

第一，根据题目要求，进行实地调查研究、广泛收集资料。

第二，绘制简图进行机构原理分析，确定主要的构件尺寸：确定各组成部分的构造形式。

5. 工作计划

五、工作计划

第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经老师批阅合格并确认后，英文

和译文均上传至毕业设计管理系统。译文封面用标准模板。