清洁卫士申海龙姜文涛田东敏王晓明选读.doc

清洁卫士作品设计说明书 申海龙，姜文涛，田东敏，王晓明 （大连交通大学 机械工程学院，辽宁 大连116028） 摘要： 本产品是将扫帚、拖把等清扫工具结合到一起的新型产品。其主要结构包括清扫和拖地两部分，其中清扫部分是由滚筒刷、收垃圾部分、装垃圾部分组成。拖地部分由齿轮齿条的传动和拖布板组成。打开电源开关后，在电机的带动下，滚筒刷开始旋转并将垃圾从地面上通过收垃圾部分直接送到垃圾箱内，完成垃圾的清扫过程。当人推着清洁车行走时，在后轮的驱动下，通过锥齿轮、四杆机构和齿轮齿条的配合等机械传动将动力传到车底下的拖布板，使其可以实现左右往复运动，从而实现擦地功能。由于拖布板上安有弹簧并且采用的自适应结构，使其可以紧紧的贴着地面，并能够随着地面的不同而变化，这样就使得地面可以擦的更干净。 关键字：清扫方便 功能齐全 操作简单 1研制背景及意义 看着干净整洁的卫生环境不但可以愉悦人的心情，对于人的身体健康也起到不可估量的作用，所以每天都清扫卫生成了人们必备的功课，尤其是在大型的公共场所比如室内篮球场，工厂等地更是频繁。但人们又是那么的无奈和烦恼，烦恼室内满地的垃圾需要清扫，烦恼长时间清扫使自己累的腰酸背痛疲惫不堪，烦恼扫完地后还要找来拖布继续擦地。但如果可以找到一个集扫地和拖地于一体的清扫工具，不就可以大大的减少清扫时的烦恼了吗？ 2设计方案 2.1总体设计方案拟定 当清扫时，将清扫车上的小电动机打开，清扫车就开始执行扫地的工作了。在电机的带动下，清扫车前面的滚筒刷开始转动，将垃圾都扫入车上的垃圾筒里。此时人推着清扫车向前走，靠后轮的齿轮齿条和连杆等机械传动带动清扫车下面的拖布板左右移动，从而实现擦地功能。由于拖布板上安有弹簧并且采用自适应结构，这样就可以适应地面不平的地方，使擦地更干净。 清洁卫士功能原理图 2.2 机械部分 2.21 皮带轮 皮带轮机构主要是由电池块，电动机和皮带轮组成。电池块为电机供电，在电机的带动下通过皮带轮将动力传给滚筒刷，使滚筒刷旋转，从而实现扫地功能。如图1和图2所示 图1：皮带轮机构前视图 图2：皮带轮机构右视图 2.22 滚筒刷 滚筒刷的设计是为了实现垃圾清扫的功能，在电机的带动下，使其能够360°旋转，将垃圾扫入垃圾箱中。采用星型结构，使每个边的角度为120°设计，刚好使一边离开垃圾箱时另一边开始清扫，是垃圾不会被遗漏。如图3和图4所示 图3：滚筒刷前视图 图4：滚筒刷右视图 2.23 连杆机构 连杆机构是由3根连杆和一根弹簧组成的。其主要作用是为了在滚筒刷旋转时可以配合其前后小角度摆动，使滚筒刷不会被卡死。其中中间的连杆与车架固定连接。左边连杆负责连接收垃圾装置和中间连杆。右边连杆也与中间连杆相连，并能够沿着孔上下移动。弹簧则起到回复作用。如图5和图6所示，为滚筒刷清扫时，连杆机构的不同状态。 图5：连杆机构状态1 图6：连杆机构状态2 2.24 垃圾箱 主要用于存放垃圾，当清扫完成后，可以从车后面将其抽出来即可。如图7所示 图7 2.25 曲柄连杆与齿轮齿条机构 a．曲柄连杆 其主要采用四杆机构，蓝线所代表的AB连杆绕A点做圆周运动，CD连杆通过BC杆带动绕D点做小角度摆动。当我们改变AB杆长度，CD杆的摆角会随之改变。无论怎样改变杆AB,BC,CD的长度（在一定范围内），只要满足杆BC,CD大于杆AB。杆CD转过的角度就会小于AB转过的角度。所以我们可以通过调节三者的长度，来控制CD的摆角。如图8所示 图8： 曲柄连杆机构原理图 b．齿轮齿条机构 齿轮齿条机构主要是实现拖布板可以左右往复运动。在后轮驱动下，通过曲柄连杆机构的传动和齿轮齿条的啮合实现动力的传输。如图9所示 图9：曲柄连杆和齿轮齿条传动示意图 2.26 拖布板和自适应结构 为了满足拖布板与地面紧紧接触，其采用自适应结构。当地面为倾斜面时，拖布板可以随着地面自己转动，便与其擦地。如图10所示 图10：拖布板 3理论设计计算 为了适合大型场所清扫，我们考虑到清扫车不能太大，这样不方便放置。同时，也不能太小，这样会使清扫面积过小，导致清扫效率过低。经过我们的讨论和测量实际清扫工具的尺寸，最终将清扫车的尺寸定为600x450x350.其中，后轮的四杆机构中CD杆的摆角约为60°，而CD杆长为145mm，由公式L=R*α计算得齿轮转过的弧长为100mm，所以拖布板可以左右运动的路程约为100mm。 4工作原理及性能分析 清洁卫士是集扫地和拖地于一体的新型清扫工具。其能将车轮