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1、分类号密级UDC毕 业 设 计手扶式落叶清扫粉碎一体机功能设计完成日期： 指导教师签字：答辩小组成员签字：手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计摘 要据调查现在市场上的大多数城市的环卫工人还在使用最古老的方式去清扫落叶，并且处理落叶的方式还是焚烧，这使得不仅大气受到污染，是环境遭到严重破坏，而且造成了资源的严重浪费。与我们国家的可持续发展严重不符，作为 21 世纪新青年，我们有义务去改变这一现状，所以我们小组便设想出这个想法，将落叶清扫与粉碎结合成为一体机，大大增加了环卫工人的工作效率和资源利用率，真正意义上的做到学以致用。本设计是从落叶清扫系统，落叶粉碎系统，落叶收集系统，功能树来进行的方案设
2、定，到后来的方案设定及其评估。我们的小组根据上面的形式进行设计，并进行不断地修改，校核，从而得到现在的一体机。我们采用的是手扶式，需要由人来推动，落叶是要类似于吸尘器的一个装置，把落叶及其搅拌后的粉末吸起来并回收。研究的目的是抛砖引玉，使更多的科研工作者参与到环卫工具的创新行列之中，从而设计出更多、更有价值的环卫工具，这样可以大大节约人力物力做到可持续发展，以创造更多的经济效益和社会。总之，该设计主要通过对手扶式落叶清扫一体机的功能设计方面进行分析设计。关键词：高效率；环保；可持续发展；落叶清扫机；功能设计IIIHand-type leaves clean smash one innovati
3、ve design- Functional design AbstractAccordingtothesurveyonthemarketnow, mostfitnessdevicesdonothave transformed the human physical function, in people fitness exercise while causing energy waste. Through our daily fitness training and teaching practice a combination of mechanical and electronic and
4、 mechanical principle of fitness generating unit conducted a preliminary exploratory study.This design is from the leaf cleaning systems,leaf grinding system and leaf collection system, feature tree to your solution set, then setting and evaluation of the programme. Our team to design according to t
5、he above form, and constantly change, check, to get one now. We were walking, need to be driven by the people, fallen leaves is a device similar to a vacuum cleaner, powdered leaves and stir up and recycled. Purpose of the study is to initiate, enable more researchers participating in the innovation
6、 in sanitation tools, design of sanitation tools more and more valuable, which greatly saves manpower and achieve sustainable development in order to create more economic and social.In conclusion, the design analysis and design through functional design, hand-type leaves clean one machine.Keywords:h
7、ighefficiency;environmentalprotection;sustainabledevelopment; deciduous cleaning machine；functional design目 录1 绪论11.1 课题背景11.2 国内外发展现状11.3 选题的设计思想设计方法及改进22 CAD 及三维设计简述22.1 CAD 结构简述22.2 PROE 三维造型设计简述23 主要功能设计33.1 总功能描述33.2 实现总功能的方法构想33.3 分功能描述及其功能树43.3.1 落叶清扫系统43.3.2 落叶粉碎系统43.3.3 落叶收集系统53.3.4 功能树63.4
8、 方案设定63.5 方案评价和最佳方案73.6 创新点归纳74 主要机构设计简述74.1 粉碎机构设计74.2 电动机构设计74.2.1 电机的分类及发展状况84.2.2 三相异步电动机的结构及分析94.3 传动机构设计94.4 其他机构设计95 结论10参考文献11致谢12手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计1 绪论1.1 课题背景随着现代工业的飞速发展，露天焚烧落叶严重影响大气环境质量。1. 落叶露天焚烧直接导致大气污染，影响大气环境质量。在秋天，落叶漫天飞舞的季节，为了尽早完成落叶的处理，环卫工人将大量的落叶直接在大街上焚烧，导致空中总悬浮颗粒数量明显升高，焚烧产生的浓烟中含有大量的一氧
9、化碳二氧化碳二氧化硫等有毒有害气体，对人体健康产生不良影响。2. 对交通安全构成威胁 露天焚烧落叶带来的一个最突出的问题就是焚烧过程中产生的浓烟，直接影响公路的正常交通运输，对交通安全构成潜在威胁。机场每逢落叶纷飞季节都深受落叶露天焚烧的危害，有时大马路能见度低于 400 m，严重影响人们的正常生活，一旦导致事故，将造成极为不良的社会影响。3. 形成新的火灾隐患 近年来，落叶露天焚烧导致火灾事故频频发生。据相关资料报道，河南省每年因燃烧叶落造成直接经济损失达 10 亿元。在落叶清扫期间，由焚烧落叶引起的火灾占火灾起数的大部分。据浙江宁波环保部门统计，秋季每个月因垃圾和落叶焚烧的投诉案例占全部投
10、诉案例的 1020，落叶焚烧投诉案例明显上升，无论从环境角度还是从安全角度考虑，这一现象都存在潜在危害，应该引起政府和有关部门的高度重视。另一方面，我国经济高速发展，人民生活水平逐步提高，在这个信息技术高速发展的当今社会，高效率生活已经成为了人们生活的主导。同时，各种先进机械的开发应用，传统的落叶清扫方式已经完全跟不上当今的时代的脚步。我们现在已经进入电气时代，跟换现有的落叶清扫方式，势在必行。提高落叶清扫效率，全面实行可持续发展。在新能源的探索日新月异，节能产品层出不穷的今天，落叶收集粉碎装置无疑是有规模开发条件和商业发展前景的发电方式之一.同时也是普通民众从点滴做起，贯彻实行可持续发展的典
11、范。1.2 国内外发展现状我国粉碎机的研制工作始于 20 世纪 60 年代，70 年代中期开始研究伐区木片生产工艺设备，80 年代国家设立攻关课题，进行了系统研究，取得了一定成果。进入90 年代，木片生产得到了快速发展，粉碎机机制造业也随之进一步发展。目前已至少有 30 多家生产削片机的厂家，生产 20 多种型号的粉碎机机。我国目前所用的粉碎机机主要有以下几种型号：（1）BX117C 盘式机;(2)BX1107/4 盘式机;(3)BX116 盘式机;(4)BX1108/3盘式机;此外，还有极少量的BX1710B 盘式机和 BX1112 盘式机等。至于粉碎机，我国常州市林机厂及其它生产企业在 9
12、0 年代就曾研制过多种机型，功率一般为 3-5kW，但都未推广，主要原因都是功率太小，无法满足使用要求。国外生产始于 60 年代，近年来发1手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计展很快，不仅产量迅速增加，而且在一些国家，如日本、前苏联、美国等国已发展成为木材工业部门中的一个独立体系。在瑞典、芬兰等国则成为木材加工企业中不可缺少的组成部分。而且国粉碎机的性能也比国内要好一些，这主要表现在其产品型号齐全，功率强劲，外形美观，操作方便，噪声低，人性化设计等。如美国的百莱玛设备公司的产品威猛系列粉碎机。其中威猛BC600XL 型就是一款高产量、大功率的切枝机，它具有独创的外观设计和驱动系统，具有同类产品
13、中最大的进料口。1.3 选题的设计思想设计方法及改进本课题要求设计的落叶清扫粉碎一体机主要用于粉碎树叶等园林绿化废料 ,粉碎出的碎料也是用于制造肥料等,对质量要求不高. 故对机器的主要要求是体积小,结构简单, 移动方便和便于操作.针对这些要求,设计飞刀为对称分布的长刀,以满足最大切削直径和力矩平衡的要求。根据设计要求，进料口和出料口有了改进，刀盘保持一定的厚度加大其转动惯量，以防止切削过程中刀盘转速波动太大。由发动机的功率要求确定落叶清扫粉碎一体机的生产能力，计算出合适的飞刀数量和切削功率以及切削力。飞刀的伸出量能够调整，保证切削质量。2 cad 及三维设计简述作为手扶式落叶清扫粉碎一体机设计
14、应该把人作为产品和环境设计的出发点，使其性能、色彩等更好的适应和满足人类的生理和心理的需要，从而使人们在工作中更安全便捷、舒适的使用。2.1 cad 结构简述2.2 Proe 三维造型设计简述图 2.1.8 cad 装配图因为设计是适用于街道的清扫使用，使清扫落叶更加快捷，环保，避免工作量巨大而浪费大量人力物力，有做到资源的可持续利用。出于街道清扫使用的要求，我们整体从体积小巧、尽可能少占空间的角度出发，选择如图 2.2.1 的整体造型：2手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计图 2.2.1 proe 装配图3 主要功能设计3.1 总功能描述对道路上的落叶进行清扫，并对落叶进行筛选处理，然后粉碎
15、，最后压缩收集，机器具有升降功能，可以适应不同地面。电动有落叶的路面黑箱粉碎成片总共能：路面干净，粉碎成片表 3.1 总功能描述3.2 实现总功能的方法构想通过查阅大量资料和对生活中所用的落叶收集工具，落叶处理工具的观察，设计的手扶式落叶清扫粉碎一体机。由粉碎机将收集到的落叶粉碎并送至收集箱，粉碎机系统由电机提供动力。此种落叶收集处理机在对落叶进行收集的同时能及时对收集的落叶进行粉碎处理， 两侧的清扫刷可方便地清扫墙角及靠近障碍的地方。并且由于两侧的清扫刷的存在，大大增加了清扫宽度，并且转弯半径并不大。驱动方式为电力驱动。由于所设计的落叶收集处理机以环保为出发点，故动力装置选择噪音低，对空气无
16、污染的电力驱动。配置大容量收集箱，可大大提高工作效率和收集，处理效果，进行长时间的工作。电动机的类型和结构型式可以根据电源的种类，工作条件（温度，环境，空间尺寸） 和载荷特点（性质，大小，启动性能和过载情况）来选择。在移动设备中常使用的有直流电动机和步进电动机。由于所设计的落叶收集处理机要求控制简单，运动平稳，因此选择交流电动机。3手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计3.3 分功能描述及其功能树3.3.1 落叶清扫系统落叶清扫系统是根据清扫车的清扫地面的原理而设计得来的，机器前端两侧分别安装两个毛刷，将两侧落叶扫至中间，大大的加宽了清扫面积。清扫头采用 pvc 材料制作， 柔软耐用。根据树叶重
17、量的大小确定吸力的大小和吸口流量的大小，然后根据框架整体的大小确定清扫头和吸尘口的大小。Cad 图见图 3.1 和 图 3.2proe 图见图 3.3图 3.1 cad 清扫头图 3.2 cad 吸尘口图 3.3 proe 吸尘口3.3.2 落叶粉碎系统主要功能是将清扫收集的落叶进行粉碎处理。落叶粉碎由电机提供动力，粉碎机所用为十字刀架，对落叶进行粉碎。根据整体的大小和粉碎叶片大小的选择确定粉碎腔的大小和形状，因为粉碎腔内有吸力通过，所以要保证粉碎腔与刀片之间的距离不能过大， 过大可能使未被搅碎的树叶进入集尘箱达不到粉碎的效果。见图 3.4 和 图 3.54手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计
18、图 3.4 cad 粉碎箱图 3.5 proe 粉碎箱3.3.3 落叶收集系统集尘箱的大小根据整体来确定，形状可以自由设计使其美观，集尘箱上设计有开口， 材料使用透明的玻璃可以随时观看集尘箱的内部情况，而且要保证开合方便，这样可以方便集尘箱内的树叶碎片随时倒出，不至于影响落叶粉碎一体机的连续工作。如图3.6、图 3,7、图 3.8图 3.6 cad 收集箱图 3.7 cad 软管图 3.8 proe 收集箱5手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计3.3.4 功能树14功能元功能元解1234A动力源电动机汽油机柴油机人力B移动传动齿轮传动蜗杆传动带传动C移动轨道及车轮轮胎履带D收集滚刷气流吸收3.
19、4 方案设定表 3.2 落叶收集处理机功能树手扶式落叶清扫粉碎一体机落叶清扫功能落叶传送功能落叶粉碎功能落叶收集功能实现道路清洁实现落叶收集实现落叶粉碎使落叶便于存放运输表 3.3 方案设定手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计方案一：A1-B1-C2-D2，电动式气流落叶清扫处理机。它根据吸尘器原理，电动机带动叶轮告诉旋转，使收集箱产生真空，从而产生吸引力达到对落叶的收集。方案二：A2-B3-C2-D1,是一种由汽油机为动力源的落叶清扫处理机。以电机作为动力源，并且以齿轮为主要传动元件，又由上下传送带挤压传送落叶至粉碎机，粉碎后收集在收集箱。3.5 方案评价和最佳方案方案一评价：电动式气流落叶
20、清扫处理机，以电机作为动力源，噪音小并且可以安装节能系统，损耗小，清扫面积大，工作效率高。但是滚动时可能会激起地面灰尘。方案二评价：汽油机式落叶清扫处理机。以汽油机作为动力源，机器功率大，机器采用滚刷方式收集落叶，优点是不会激起灰尘，直接将其吸收掉，缺点是清扫面积小， 工作效率不高。汽油机工作会产生废气，对环境有损害，不符合环保理念。综上分析评价，选取方案一为最佳方案。电动式气流落叶清扫处理机噪音小，无污染，损耗小，符合当前环保节能的理念。3.6 创新点归纳1. 落叶收集处理机同时具有收集落叶和处理落叶的功能，而目前市场投入使用的落叶清扫机只具有收集落叶的功能。2. 设置了粉碎系统，将收集到的
21、落叶直接粉碎。3. 叶块可以变废为宝，加工成优质的有机肥、饲料和燃料，甚至可以作为培育真菌的基材等，可利用的空间广。由于废叶的合理利用，避免其直接被堆放焚烧，造成环境污染，具有环保意义.4 主要机构设计简述4.1 粉碎机构设计粉碎机构的主要功能是将清扫收集的落叶进行粉碎处理。落叶粉碎由电机提供动 力，粉碎机所用为十字刀架，对落叶进行粉碎。根据整体的大小和粉碎叶片大小的选择确定粉碎腔的大小和形状，因为粉碎腔内有吸力通过，所以要保证粉碎腔与刀片之间的距离不能过大，过大可能使未被搅碎的树叶进入集尘箱达不到粉碎的效果。4.2 电动机构设计电动机主轴与粉碎机叶片直接相连。手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能
22、设计4.2.1 电机的分类及发展状况电动机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容运转式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。按用途分类。电动
23、机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具用电动机、家电用电动机及其它通用小型机械设备用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。 电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从 19 世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很
24、大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性好精确度快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力， 是国民经济各部门应用最多的动力机械。在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单调节性能好耗损小经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。因此，我们选用三相异步交流电动机作为粉碎装置的电动机
25、。手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计4.2.2 三相异步电动机的结构及分析4.3 传动机构设计为了保证轴的强度，选d40 mm。min4.4 其他机构设计选用普通平键 GB1096-79。螺栓主要受到拉应力，采用手拉螺栓连接，选用 GB5783-86。螺母主要根据所用螺栓的规格进行选择，选用 GB6170-86。根据需要选用普通平垫圈：GB848-85。9手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计5 结论我设计的手扶式落叶清扫粉碎一体机在结构上参考了美国的百莱玛设备公司生产的威猛 BC600XL 型切枝机，飞刀采用少刀形式（2 把）。刀盘的安装采用键连接，主轴安装采用完全对称的圆锥滚子轴承，防止主
26、轴有较大的轴向跳动。生产容易、安装方便。机身固定在机架上，并装有车轮，可以再牵引机车的带动移动，方便运输。该机适合于环境清扫，也可以用于废弃树叶的后续处理等，应用非常广泛。此次设计也有许多不完善的地方，比如，机身笨重，精度不高，和生产线联系不紧密等。设计的手扶式落叶清扫粉碎一体机需要改进的地方：减轻重量，提高精度，设计出更加简单、实用、节能手扶式落叶清扫粉碎一体机。22手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计参考文献1 于永泗，齐民，徐善国.机械工程材料M.大连:大连理工大学出版社，2007.2 刘会英，杨志强.机械基础综合课程设计M.北京:机械工业出版社，2007.3 寇尊权，王多.机械设计课程
27、设计M.北京:机械工业出版社，2007.4 丁继斌，封士彩.机械系统设计及其控制技术M.北京:化学工业出版社，2007.5 徐文华，李文峰.电动跑步机的人机工程设计J.机械，200431（增刊）.6 刘华.工业设计造型基础M.北京:清华大学出版社，2005.7 梁玲.赵春章，中文版Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 实用教程M.北京:清华大学出版社，2008.8 王先逵.机械制造工艺学M.北京:机械工业出版社，2006.9 刘鸿文材料力学（第四版）M北京：高等教育出版社，200410 刘朝儒.机械制图M.北京：高等教育出版社，2006.11 Zhu Y,Zhang S,Rong
28、 Y.Experimental Study on Stiffness of T-Slot Based Modular Fixure:Transaction of NAMRI/SME,Volumn X XI,1993.12 Orlov P. Fundamentals of Machine Design.Moscow:Mir Pub.,1987.手扶式落叶清扫粉碎一体机设计功能设计致谢毕业设计暂告收尾，这也意味着我在中国海洋大学青岛学院的四年的大学生活即将结束，四年的大学生活使我受益匪浅。回首做毕业设计以来的收集、整理、思索、停滞、修改直至最终完成的过程，我得到了许多的关怀和帮助，现特向他们表示我
29、最诚挚的谢意。首先，我要特别感谢我的指导老师赵佳峰老师，本毕业设计是在指导老师赵老师的悉心指导严格要求下完成的。赵老师具有严谨的治学态度，丰富的专业知识和实践经验， 在治学和做人方面使我受益匪浅。衷心感谢老赵师对我的关心指导和帮助。通过这次毕业设计，不但使我回顾了大学期间所学的专业知识，而且也使我领略了机械专业领域中一些前沿的知识。其次，我也要感谢和我在一组做毕业设计的李彩蒙和薛敏同学，是他们一起陪我做完毕业设计的整个过程，在我们遇到问题时经常围在一起讨论最终把问题给解决掉，向他们表示感谢。再次，我也非常感谢帮助过我的其他同学，正是由于他们的帮助和鼓励才使我能够在毕业设计过程中克服种种困难，最终顺利完成毕业设计，他们的学识和为人也深深地影响着我。他们在我需要帮助时主动向我伸出援助之手。最后，请允许我再次向曾直接给予我多次指导的赵佳峰老师和给我帮助的同学们表示最忠诚的敬意。