公園湖泊水面垃圾清掃船設(shè)計(jì)說明書
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公園湖泊水面垃圾清掃船設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：XXX報(bào)告人：XXXPart 1 選題背景Part 2 設(shè)備的現(xiàn)狀及特點(diǎn)分析Part 3 垃圾打撈船的總體設(shè)計(jì)Part 4 總結(jié)目錄目錄ContentContent1選題背景選題背景Part One 選題背景隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公共設(shè)施及旅游區(qū)的建設(shè)力度不斷大，小區(qū)、廣場(chǎng)的公共設(shè)施的建設(shè)力度也在不斷地增大。由于陸地上的垃圾隨風(fēng)飄散，或者由于公民、游客的素質(zhì)問題，在大的廣場(chǎng)、公園、風(fēng)景區(qū)的水面上中隨時(shí)可以見到飄浮的白色垃圾?，F(xiàn)在在一些湖泊以及河流里到處可以見到垃圾漂浮在水面上，其中包括：樹枝，塑料袋，塑料瓶以及一些動(dòng)物尸體等等這對(duì)于市容和人們用水兩方面帶來了重大的影響。我們的生活越來越科技化，在我們生活中隨處可見高科技，比如說手機(jī)，電腦，路面的清掃垃圾的車，一些餐館里送餐機(jī)器人。以前路面清掃都是環(huán)衛(wèi)工人的活，路面本來就是難以清掃并且車流量較大的場(chǎng)所，給環(huán)衛(wèi)工人帶來了許多不便，工作量極大，工作效率低下，對(duì)長(zhǎng)期在路面上工作的環(huán)衛(wèi)工來說，路面上的灰塵也會(huì)給他們帶來許多疾病。由此，現(xiàn)在的人們用路面清掃垃圾車來取代環(huán)衛(wèi)工。這樣就可以縮短工作時(shí)間，提高工作效率。所以，當(dāng)我看到下面圖片的場(chǎng)景時(shí)，如下圖2設(shè)備的現(xiàn)狀及特點(diǎn)分析設(shè)備的現(xiàn)狀及特點(diǎn)分析Part Two設(shè)備的現(xiàn)狀及特點(diǎn)分析水面垃圾清掃船有著較為成熟的技術(shù)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且操作方法很巧妙，另外還可以自動(dòng)地把船體所到達(dá)之處的水面漂浮垃圾物和一半漂浮在水面的這種垃圾通過垃圾收集裝置和傳輸裝置打撈到船上，整個(gè)打撈過程全是自動(dòng)的，有著較好的安全性能，相對(duì)于人工打撈，效率顯著提高，水面越大、風(fēng)浪越大效果越顯著。水面垃圾清掃船有著較為成熟的技術(shù)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且操作方法很巧妙，另外還可以自動(dòng)地把船體所到達(dá)之處的水面漂浮垃圾物和一半漂浮在水面的這種垃圾通過垃圾收集裝置和傳輸裝置打撈到船上，整個(gè)打撈過程全是自動(dòng)的，有著較好的安全性能，相對(duì)于人工打撈，效率顯著提高，水面越大、風(fēng)浪越大效果越顯著。Part Two設(shè)備的現(xiàn)狀及特點(diǎn)分析 以上設(shè)計(jì)的動(dòng)力方式不太環(huán)保，在燃油這方面會(huì)帶來環(huán)境污染。所謂的人類的特點(diǎn)就這樣顯現(xiàn)出來了，智能化可以將機(jī)械運(yùn)用的如此巧妙與完美。下圖為：全自動(dòng)太陽能水面垃圾清掃船。該船只主要又太陽光儲(chǔ)存，然后將能量?jī)?chǔ)存在太陽能電池板里，能量就是從太陽能電池板里來的，有自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，可以在水面上自行尋找垃圾并收集，垃圾倉收集滿了，也可以自動(dòng)回到指定地點(diǎn)排放垃圾，并再次出去尋找、收集垃圾。3垃圾打撈船的總體設(shè)計(jì)垃圾打撈船的總體設(shè)計(jì)Part Three垃圾打撈船的總體設(shè)計(jì)本水面垃圾自動(dòng)打撈船總體設(shè)計(jì)思路如下：船體前方需要有垃圾收集聚攏裝置，然后在聚攏處設(shè)置垃圾傳送裝置，將垃圾運(yùn)送至船體內(nèi)垃圾儲(chǔ)存位置；船體需要兩處動(dòng)力源，動(dòng)力源一提供船體運(yùn)行驅(qū)動(dòng)力，選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，動(dòng)力源二提供垃圾收集以及運(yùn)送動(dòng)力，選用普通電機(jī)；船體的能量?jī)?chǔ)存，采用蓄電池和太陽能電池板；船體運(yùn)行控制，采用人工船上操控和岸邊無線遙控兩種方式。Part Three垃圾打撈船的總體設(shè)計(jì)1.船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從一開始我們就選擇雙船體結(jié)構(gòu)，雙船體船穩(wěn)定性比較高，另外一點(diǎn)就是空間大便于存放一些工具。首先在軀體上需要安裝收集裝置、槳、打撈裝置等機(jī)構(gòu)；其次要隔絕外部水的環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境，起到隔離的作用，另外還要考慮船體的重心設(shè)計(jì)，為減小船的阻力，船體采用左右對(duì)稱布置的結(jié)構(gòu)。兩船體之間用桿件焊接起來。右圖是船體的三維模型圖：Part Three垃圾打撈船的總體設(shè)計(jì)2.船體的材料及尺寸設(shè)計(jì) 船體采用厚度為15mm的Q235鋼板折彎和焊接而成，總體尺寸：長(zhǎng)4020mm，寬2200mm，高800mm。其具體各零部件及總體結(jié)構(gòu)見附件圖紙。由于考慮到很多因素，比如材料的價(jià)格、防腐蝕性能、防銹性能和焊接性，Q235鋼板用于船舶的材料是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。但是在防腐蝕性上可能沒有不銹鋼好，但是在價(jià)格上Q235還是占著強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)于造船行業(yè)來說Q235鋼板材料的應(yīng)用還是非常廣泛的。Part Three垃圾打撈船的總體設(shè)計(jì)3.船的部分模型圖整個(gè)垃圾船傳動(dòng)裝置主要由垃圾收集裝置、垃圾傳送裝置組成。首先是由電動(dòng)機(jī)與蝸輪蝸桿減速器通過聯(lián)軸器連接，然后蝸桿軸分為兩個(gè)支路，并且都是帶傳動(dòng)連接，一路通向垃圾傳送裝置，主要通過帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。另一路是通向垃圾收集裝置，先由帶傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為鏈傳動(dòng)，鏈軸上帶動(dòng)兩對(duì)錐齒輪，錐齒輪主要是用于換向作用。4總結(jié)總結(jié)Part Four 總結(jié)為期四個(gè)多月的水面垃圾清掃船的畢業(yè)設(shè)計(jì)是我受益匪淺，這個(gè)不僅對(duì)我的學(xué)習(xí)能力是一種考驗(yàn)，也是對(duì)我的實(shí)踐能力的一種挑戰(zhàn)。此次課題的設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多東西。一方面，對(duì)曾經(jīng)所學(xué)過的知識(shí)有了進(jìn)一步的鞏固，并且在一些機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，必須要去參考一些資料，從中這就是一種無形的收獲。另一方面，在畫圖這一塊，對(duì)大一所學(xué)的CAD重新復(fù)習(xí)了一遍，而且也在其中學(xué)到了很多新知識(shí)，因?yàn)橛械囊佑|SolidWorks軟件，這些軟件是現(xiàn)在從事機(jī)械方面應(yīng)用很廣泛的。在不斷地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中，讓我深深地體會(huì)到了做任何一件事的艱辛與快樂，總之，這個(gè)過程是充實(shí)的。請(qǐng)老師批評(píng)指正！
公園湖泊水面垃圾清掃船設(shè)計(jì)
摘 要
在當(dāng)今日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染的形勢(shì)下，為了解決一般水面垃圾的打撈問題，設(shè)計(jì)了一種水面垃圾自動(dòng)打撈船。
為減小船的阻力，船體采用左右雙體結(jié)構(gòu)，船以蓄電池和太陽能電池供電，分別驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和馬達(dá)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)船的前進(jìn)與轉(zhuǎn)向，電動(dòng)機(jī)通過減速器的減速后，分別通過帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)打撈傳送鏈和過渡鏈輪，打撈傳送鏈把垃圾從水面運(yùn)到垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}，如果垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}裝滿了后，可以用人工將其倒入船體中，而過渡鏈輪通過鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)錐齒輪的主動(dòng)軸，動(dòng)力通過錐齒輪減速器驅(qū)動(dòng)收集裝置。從而完成垃圾的打撈，它的主要特點(diǎn)是能用左右收集輪雙向伸縮回轉(zhuǎn)，將垃圾集中到雙船體的中間，運(yùn)送機(jī)構(gòu)再將垃圾從水面運(yùn)到雙船體的垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}，垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}將垃圾中的水排出，減少了垃圾的體積與重量，水面垃圾清理船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行機(jī)動(dòng)靈活，操作簡(jiǎn)單可靠，使用范圍廣，制作成本低，有著良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。
裝置通過制作裝配調(diào)試，完全能夠順利的完成水面垃圾自打撈作業(yè)。
關(guān)鍵詞：船體;收集裝置;打撈裝置
Abstract
Nowadays, the situation that is the pollution of environment is very serious in our daily life. In order to solve the general problem of water waste salvage, I design a surface automatically refuse salvage ship
In order to reduce the resistance of ship, the boat used catamaran around the structure，the Ship’s power is supplied by the battery, and motor-driven and DC motor respectively，Ship is shifted forward is driven by the motor，after the speed reduce of Motor，We drive salvage transmission sprocket chain and the transition through the belt’s driven. Refuse to salvage transmission chain from the surface of the water storage position to refuse, if the storage warehouse filled with junk, they can be manually poured into the hull, and the transition through the chain drive sprocket drive bevel gear shaft of the initiative, power through the bevel gear reducer driven collection device. Refuse to complete the salvage, and its main characteristic is that the collection can be about turning round a two-way flexibility, the litter into the middle of double-hull, transporting bodies from the water and then refuse to double-hull storage warehouse refuse，Refuse storage warehouse in the litter from the water, reducing waste volume and weight, surface ship structural design of refuse removal reasonable, flexible operation, simple and reliable operation, the use of a wide range of production costs low, has good prospects and promotion of the value of applications .
Device could completed the salvage operation of surface litler while it Device through the production of the assembly debugging
Key words: Hull, The device of collection, The device of Salvage
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 選題背景和意義 1
1.2水面垃圾清掃船的現(xiàn)狀及特點(diǎn)分析 3
1.3本課題的主要研究?jī)?nèi)容 5
第2章 垃圾打撈船的總體設(shè)計(jì) 6
2.1 船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
2.2船體的材料及尺寸設(shè)計(jì) 8
第3章 關(guān)鍵零部件選擇 10
3.1蓄電池的選擇 10
3.2 太陽能電池的選擇 11
3.3液壓裝置的選擇 11
第4章 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)與計(jì)算 13
4.1蝸桿減速器的設(shè)計(jì) 13
4.1.1參數(shù)選擇： 13
4.1.2傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)： 13
4.1.3箱體的結(jié)構(gòu)形式和材料 14
4.2鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 14
4.3軸的設(shè)計(jì) 15
第5章 執(zhí)行部件的設(shè)計(jì) 17
5.1收集裝置的設(shè)計(jì) 17
5.2打撈裝置的設(shè)計(jì) 18
總 結(jié) 19
參考文獻(xiàn) 20
致 謝 21
III
第1章 緒論
1.1 選題背景和意義
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公共設(shè)施及旅游區(qū)的建設(shè)力度不斷大，小區(qū)、廣場(chǎng)的公共設(shè)施的建設(shè)力度也在不斷地增大。由于陸地上的垃圾隨風(fēng)飄散，或者由于公民、游客的素質(zhì)問題，在大的廣場(chǎng)、公園、風(fēng)景區(qū)的水面上中隨時(shí)可以見到飄浮的白色垃圾?，F(xiàn)在在一些湖泊以及河流里到處可以見到垃圾漂浮在水面上，其中包括：樹枝，塑料袋，塑料瓶以及一些動(dòng)物尸體等等……這對(duì)于市容和人們用水兩方面帶來了重大的影響。我們的生活越來越科技化，在我們生活中隨處可見高科技，比如說手機(jī)，電腦，路面的清掃垃圾的車，一些餐館里送餐機(jī)器人。以前路面清掃都是環(huán)衛(wèi)工人的活，路面本來就是難以清掃并且車流量較大的場(chǎng)所，給環(huán)衛(wèi)工人帶來了許多不便，工作量極大，工作效率低下，對(duì)長(zhǎng)期在路面上工作的環(huán)衛(wèi)工來說，路面上的灰塵也會(huì)給他們帶來許多疾病。由此，現(xiàn)在的人們用路面清掃垃圾車來取代環(huán)衛(wèi)工。這樣就可以縮短工作時(shí)間，提高工作效率。所以，當(dāng)我看到下面圖片的場(chǎng)景時(shí)，如圖1-1：
圖1-1：水面漂浮物
一股酸流涌上我的心頭，因?yàn)槲以谙脒@要是人工來清理需要多大強(qiáng)度的勞動(dòng)力，而且在水里清理起來很不方便。又由于這些垃圾比較分散，打撈難度比較大。用竹竿打撈范圍太小，開小船進(jìn)去又費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于這一問題的出現(xiàn)，經(jīng)分析后為了解決這個(gè)問題，水面垃圾清掃船就由此而誕生了。
現(xiàn)在，就為我們提供水資源的長(zhǎng)江來說吧，中國民族的母親河的環(huán)境污染已經(jīng)愈來愈嚴(yán)重，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，近年來長(zhǎng)江干流一般每年的漂浮物的量大約為10-20萬立方米，長(zhǎng)江的水面環(huán)境以及水質(zhì)受到污染外，而且也大大影響了三峽一代秀麗的景色。尤其是在小三峽那一段，這些水面漂浮物嚴(yán)重威脅到了船舶運(yùn)行的安全性，因?yàn)槟抢锏睦?jiǎn)直是讓人慘不忍睹。大片大片的垃圾漂浮在水面上，覆蓋了整個(gè)河道，連船都無發(fā)前進(jìn)。雖然這些垃圾中有很多死枝枯葉，但是盡管是除去這類顏色的垃圾外，其它顏色的垃圾也是讓人害怕至極。白色部分就是漂浮在江上的泡沫塑料，還可清晰的看到綠色紅色的塑料包裝。據(jù)了解，自從今年九月份開始，由于睡眠垃圾漂浮物較多，葛洲壩上的船舶數(shù)十次運(yùn)行程序遭到中斷，使游客們的生命安全以及財(cái)產(chǎn)將會(huì)受到嚴(yán)重威脅，另外，對(duì)于船舶的生命也會(huì)受到攻擊。據(jù)悉 在長(zhǎng)江三峽庫區(qū)，每天清理的漂浮物的重量大約能達(dá)到100噸，如果把清理水面垃圾漂浮物?這份工作做得很出色的話，那么，咱們母親河的水質(zhì)、航道暢通情況以及河壩的安全程度都會(huì)得到改善。
該船主要適用于河流 湖泊 等水面垃圾的清理收集，可有效的改善水域的環(huán)境問題和水質(zhì)以及周圍景色，對(duì)于創(chuàng)造一個(gè)綠色的生活環(huán)境起著重中之重的作用，水面垃圾清理船的推廣和使用，可實(shí)現(xiàn)水面垃圾清理的機(jī)械化與自動(dòng)化，極大的提高水面垃圾清理效率和作業(yè)質(zhì)量，同時(shí)又起到對(duì)水面環(huán)境的維護(hù)保障功能。與人們站在船舶上用竹竿這種打撈方式進(jìn)行對(duì)比，這種水面垃圾清掃船明顯在工作效率上比人工作業(yè)方式得到了極大的提高。垃圾清掃船的誕生對(duì)于環(huán)境污染的改善有著積極有力的作用。
2
1.2水面垃圾清掃船的現(xiàn)狀及特點(diǎn)分析
水面垃圾清掃船有著較為成熟的技術(shù)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且操作方法很巧妙，另外還可以自動(dòng)地把船體所到達(dá)之處的水面漂浮垃圾物和一半漂浮在水面的這種垃圾通過垃圾收集裝置和傳輸裝置打撈到船上，整個(gè)打撈過程全是自動(dòng)的，有著較好的安全性能，相對(duì)于人工打撈，效率顯著提高，水面越大、風(fēng)浪越大效果越顯著。
現(xiàn)在河面以及湖泊里漂浮的垃圾不僅是白色垃圾，而且也有樹枝、一些動(dòng)物尸體、農(nóng)作物秸稈、像海藻一類的水生植物等等。經(jīng)過從水面打撈以后，回收到船體上的垃圾存儲(chǔ)箱里，最后直接轉(zhuǎn)入垃圾站進(jìn)行處理。
在2010年的時(shí)候，千島湖引進(jìn)大型垃圾清掃船，該船總長(zhǎng)40.8米，型寬9米，型深2.5米，設(shè)有液壓抓斗、多功能傳送帶、大轉(zhuǎn)盤、起重機(jī)等清掃裝備，能單船獨(dú)立完成漂浮物打撈、裝載、運(yùn)輸、卸出等四大功能，將大大提高千島湖在高水位時(shí)垃圾高峰期的清撈效率。因此，自動(dòng)機(jī)械化清理水面的垃圾已成為當(dāng)今保護(hù)水環(huán)境的必要措施。
目前，清掃船在我國發(fā)展的進(jìn)程：從一開始的全人工垃圾清掃方式，不管是在船只前進(jìn)還是在打撈方面，都需要人一步一步去做，這種方式不僅要有強(qiáng)大的勞動(dòng)力，而且做起來效率很低。然后在這基礎(chǔ)上做了些改進(jìn)，主要是將前進(jìn)的動(dòng)力改為柴油機(jī)，讓柴油機(jī)提供船只前進(jìn)的動(dòng)力。隨著科技的發(fā)展，機(jī)械代替了人工，所以在清掃船的設(shè)計(jì)上也越來越先進(jìn)。
圖1-2：燃油機(jī)清掃船
但是由于上圖的動(dòng)力方式不太環(huán)保，在燃油這方面會(huì)帶來環(huán)境污染。所謂的人類的特點(diǎn)就這樣顯現(xiàn)出來了，智能化可以將機(jī)械運(yùn)用的如此巧妙與完美。下圖為：全自動(dòng)太陽能水面垃圾清掃船。
圖1-3：全自動(dòng)太陽能水面垃圾清掃船
該船只主要又太陽光儲(chǔ)存，然后將能量?jī)?chǔ)存在太陽能電池板里，能量就是從太陽能電池板里來的，有自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，可以在水面上自行尋找垃圾并收集，垃圾倉收集滿了，也可以自動(dòng)回到指定地點(diǎn)排放垃圾，并再次出去尋找、收集垃圾。
1.3本課題的主要研究?jī)?nèi)容
在湖面水面垃圾清掃船這一課題中，我們主要研究怎樣將垃圾匯集到一個(gè)地方，要什么裝置可以實(shí)現(xiàn)這一目的，這就是我們所講的垃圾收集裝置。其次，垃圾收集好，可以用什么傳送裝置將垃圾傳輸至垃圾箱中，這一過程就是垃圾傳輸裝置。最后，垃圾經(jīng)過傳輸裝置運(yùn)送到垃圾箱里，這就是垃圾存儲(chǔ)裝置。并且，水面的一些垃圾主要是稻草、爛蔬菜、飲料盒、軟包裝、塑料泡沫等。所以在我們的收集裝置中，可以利用濾網(wǎng)形式的網(wǎng)格狀的垃圾箱。
本課題最主要的目的和意義還是在于對(duì)相關(guān)水域的環(huán)境的治理和維護(hù)，水面環(huán)境的改善對(duì)于水質(zhì)，乃至人類生存環(huán)境都有重大意義。希望本課題的推廣與研究，能在有效的改善水面環(huán)境的過程中發(fā)揮作用，共同維護(hù)我們，美麗的地球。
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第2章 垃圾打撈船的總體設(shè)計(jì)
水面垃圾清掃船主要是針對(duì)的是一些湖泊以及風(fēng)景區(qū)的河道等……漂浮在水面上的垃圾主要是爛蔬菜，飲料盒，塑料袋，塑料泡沫，瓜皮，動(dòng)物尸體等。由于在河道里一般過往船只都會(huì)行駛在河道中央，從而形成的浪涌和潮水會(huì)將水面中漂浮的垃圾集中在河道的岸邊兩側(cè)或者是湖邊和死角處，而河道和湖泊的中央幾乎沒有垃圾。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)清掃垃圾船的時(shí)候，船只體積不宜過大，我們需要將船只的尺寸設(shè)計(jì)的小一點(diǎn)。這樣的話，對(duì)于操作上來說，會(huì)更顯現(xiàn)出操作靈活，而且工作效率也會(huì)大大提高。
根據(jù)以上的要求來看，并且查看了國內(nèi)外水面垃圾清掃船的資料，經(jīng)過對(duì)不同類型的垃圾清掃船的結(jié)構(gòu)和垃圾裝置方案進(jìn)行分析和比較，最終我們選取雙體船型方案。
一艘垃圾清掃船主要由船體，動(dòng)力裝置，垃圾收集裝置，垃圾傳輸裝置以及垃圾箱存儲(chǔ)裝置等幾個(gè)部分組成的。該船的設(shè)計(jì)方案主要是由船只前面的兩個(gè)葉輪將垃圾吸進(jìn)傳送帶上，由鏈傳動(dòng)帶動(dòng)的傳送帶裝置將垃圾傳輸至垃圾存儲(chǔ)箱里。等存儲(chǔ)箱垃圾收集滿以后，船只會(huì)向岸邊?？?，然后由岸邊的吊裝裝置將垃圾箱吊運(yùn)到汽車上倒掉。
本水面垃圾自動(dòng)打撈船總體設(shè)計(jì)思路如下：
船體前方需要有垃圾收集聚攏裝置，然后在聚攏處設(shè)置垃圾傳送裝置，將垃圾運(yùn)送至船體內(nèi)垃圾儲(chǔ)存位置；
船體需要兩處動(dòng)力源，動(dòng)力源一提供船體運(yùn)行驅(qū)動(dòng)力，選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，動(dòng)力源二提供垃圾收集以及運(yùn)送動(dòng)力，選用普通電機(jī)；
船體的能量?jī)?chǔ)存，采用蓄電池和太陽能電池板；
船體運(yùn)行控制，采用人工船上操控和岸邊無線遙控兩種方式。
2.1 船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
從一開始我們就選擇雙船體結(jié)構(gòu)，雙船體船穩(wěn)定性比較高，另外一點(diǎn)就是空間大便于存放一些工具。首先在軀體上需要安裝收集裝置、槳、打撈裝置等機(jī)構(gòu)；其次要隔絕外部水的環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境，起到隔離的作用，另外還要考慮船體的重心設(shè)計(jì)，為減小船的阻力，船體采用左右對(duì)稱布置的結(jié)構(gòu)。兩船體之間用桿件焊接起來。圖2-1是船體的三維模型圖：
圖2-1：船體的三維模型
由三維圖的船體總結(jié)構(gòu)圖得到二維平面圖如圖2-2和圖2-3：
圖2-2：船體俯視圖
圖2-3：船體主視圖
前方有4個(gè)支撐桿，1個(gè)凸臺(tái)，1對(duì)對(duì)稱安置放軸承的支架，船尾有對(duì)稱安置的4個(gè)支架，另外，船前進(jìn)方向的右邊船艙還有1個(gè)用于按放電動(dòng)機(jī)的凸臺(tái)，和一個(gè)用于放置減速器的凸臺(tái)。
船體前面的4個(gè)伸縮桿一是為了放置左右兩個(gè)用于動(dòng)力換向的錐齒輪減速器，二是在上下兩桿之間可以放置收集輪。
船前進(jìn)方向的船體右邊的那個(gè)凸臺(tái)是為了放置用于支撐把帶傳動(dòng)換成鏈傳動(dòng)的軸的支座。
船體中間的1對(duì)對(duì)稱安置的支架，主要用于支撐打撈裝置的滑動(dòng)軸承。
船體后邊的4個(gè)支架主要用于支撐安放馬達(dá)的壓板的用途。
船前進(jìn)方向船體的右船艙的2個(gè)凸臺(tái)用于支撐和定位電動(dòng)機(jī)和減速器的作用。他們的高度差分別參考電動(dòng)機(jī)軸和減速器軸的高度差。
2.2船體的材料及尺寸設(shè)計(jì)
船體采用厚度為15mm的Q235鋼板折彎和焊接而成，總體尺寸：長(zhǎng)4020mm，寬2200mm，高800mm。其具體各零部件及總體結(jié)構(gòu)見附件圖紙。由于考慮到很多因素，比如材料的價(jià)格、防腐蝕性能、防銹性能和焊接性，Q235鋼板用于船舶的材料是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。但是在防腐蝕性上可能沒有不銹鋼好，但是在價(jià)格上Q235還是占著強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)于造船行業(yè)來說Q235鋼板材料的應(yīng)用還是非常廣泛的。
2.3 船的部分模型圖
圖2-4：垃圾傳輸裝置
圖2-5：傳動(dòng)裝置
整個(gè)垃圾船傳動(dòng)裝置主要由垃圾收集裝置、垃圾傳送裝置組成。 首先是由電動(dòng)機(jī)與蝸輪蝸桿減速器通過聯(lián)軸器連接，然后蝸桿軸分為兩個(gè)支路，并且都是帶傳動(dòng)連接，一路通向垃圾傳送裝置，主要通過帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。另一路是通向垃圾收集裝置，先由帶傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為鏈傳動(dòng)，鏈軸上帶動(dòng)兩對(duì)錐齒輪，錐齒輪主要是用于換向作用。
第3章 關(guān)鍵零部件選擇
3.1蓄電池的選擇
在選擇蓄電池時(shí)需要考慮到包括日平均負(fù)載需求量、獨(dú)立運(yùn)行天數(shù)、最大放電深度、安裝地環(huán)境溫度等在內(nèi)的多種因素。在日常生活中，我們所用到的電動(dòng)車和我們所看到的一些電動(dòng)玩具，這些動(dòng)力來源最大程度還是以蓄電池為中心，我們常見的蓄電池，按照種類劃分可以分為以下幾種：鋰離子蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鉛酸蓄電池等。
鉛酸蓄電池是很久以來我們一直使用的一種電池并且使用頻率也非常高，同時(shí)也是當(dāng)今時(shí)代在很多領(lǐng)域都能應(yīng)用上的一種電池。它具有很高的可靠性、使用壽命長(zhǎng)、原材料很容易獲取、同時(shí)價(jià)格也非常便宜。它也存在很大的缺點(diǎn)，比能量較低，質(zhì)量和體積太大，此外鉛酸蓄電池屬于強(qiáng)酸型電池，污染嚴(yán)重。
鎳氫蓄電池的酸堿性主要偏向于堿性，這種電池的使用壽命比較長(zhǎng)而且可以循環(huán)使用，除此之外，沒有記憶效應(yīng)，但是價(jià)格相對(duì)于其它電池來說，此電池價(jià)格較高。如果只看當(dāng)前，這個(gè)電池不適于，因?yàn)橘徺I成本較高。但是，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，是個(gè)非常適用性很強(qiáng)的電池，因?yàn)樗兄灰话愕哪芰慷以谑褂脡勖象w現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。
鋰離子電池是一種新型可充電電池，它的優(yōu)點(diǎn)有高電壓、高能量密度，并且物理性能和電化學(xué)性能非常好，應(yīng)用前景非常廣泛。其最突出的特點(diǎn)是：體積小、重量輕、儲(chǔ)電量大、無環(huán)境污染、無記憶效應(yīng)。相同體積重量的鋰電池的蓄電能力分別達(dá)到鎳氫電池和鎳鎘電池的1.6倍和4倍。目前，已開發(fā)的鋰電池電量只有其理論電量的20%至30%，所以鋰電池發(fā)展空間十分廣闊。同時(shí)它對(duì)環(huán)境沒有任何污染，稱得上是真正意義上的綠色環(huán)保電池。
除鉛酸蓄電池之外，鎳鎘電池也是應(yīng)用最廣泛的一種蓄電池，它的優(yōu)點(diǎn)有可快速充電，并且循環(huán)使用壽命較長(zhǎng)，可達(dá)到2000多次充放電，是鉛酸電池的兩倍多。它的缺點(diǎn)是有“記憶效應(yīng)”，使用一段時(shí)間后，如果充放電不良則很容易導(dǎo)致電池可用容量減小。另外鎘有毒，對(duì)廢舊電池需要回收處理，以免污染環(huán)境。
綜上所述，鉛酸電池除了以上優(yōu)點(diǎn)外，還在于它的技術(shù)比較成熟、價(jià)格比較便宜。目前不僅電動(dòng)自行車在使用鉛酸蓄電池，各種特種車輛和電動(dòng)船也都使用鉛酸電池作為其動(dòng)力源。查相關(guān)手冊(cè)選擇蓄電池的型號(hào)為GB/T10076-1988型號(hào):12-QA-200 。
參數(shù)如下：
電壓：12V
額定容量：200AH
尺寸：511*270*237
3.2 太陽能電池的選擇
本設(shè)計(jì)在小船的上方裝有太陽能電板，與蓄電池相連，在光線充足時(shí)，太陽能電板可以給蓄電池充電，以延長(zhǎng)垃圾清理船的續(xù)航能力。
太陽能電池的內(nèi)在含義就是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它可以通過兩種方式1，光電效應(yīng)或,2，光化學(xué)效把光能轉(zhuǎn)化成電能。其中，現(xiàn)在最流行的太陽能電池還是主要以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池，而處于起步階段的太陽能電池主要是以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽能電池。
依據(jù)太陽能使用材料的差別，太陽能的材料主要還可分為以下幾種：
硅、有機(jī)、多元化合物薄膜、塑料、聚合物多層修飾電極型、納米晶。
目前，硅太陽能電池是在其中發(fā)展最成熟的一種太陽能電池，并且實(shí)際應(yīng)用也最為廣泛。而硅太陽能電池按照硅晶體種類又可分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。其中單晶硅太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率最高，其相關(guān)生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)也最為成熟。所以本設(shè)計(jì)選用單晶硅太陽能電池板。
3.3液壓裝置的選擇
由于垃圾箱的容積較小，一旦當(dāng)垃圾箱的垃圾積滿時(shí)，這時(shí)候就要往返回岸邊。這樣既消耗時(shí)間又影響作業(yè)效率。為了解決這一問題，可以在垃圾箱下，安裝一個(gè)液壓裝置，并且在船前行方向的垃圾箱的左邊可以安裝一個(gè)鉸鏈，這樣就可以實(shí)現(xiàn)功能了。其工作原理與貨車卸貨的原理一樣，當(dāng)液壓裝置啟動(dòng)時(shí)，可以將垃圾箱頂起來，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定高度的時(shí)候，通過鉸鏈可以將垃圾翻轉(zhuǎn)到左邊船體的大垃圾箱里。液壓裝置的主要特點(diǎn)有：1.與電動(dòng)機(jī)相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生更大的動(dòng)力。2.液壓裝置很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以通過電氣，PLC 等控制。在本次設(shè)計(jì)的課題中，垃圾箱里主要就是：塑料泡沫，白色垃圾，枯枝等，但這些垃圾在一起重量并不是很重，所以我們?cè)谶x擇液壓裝置時(shí)并不需要多大的液壓裝置。所以，在這里我們選用的液壓缸是軸向柱塞泵。如圖3-2所示：
圖3-2：軸向柱塞泵
圖3-3：垃圾箱與液壓裝置
圖3-3主要是垃圾箱與液壓裝置的模擬圖，其工作原理與汽車自動(dòng)卸貨的原理近似，具有斜度的一邊是與左邊船體用鉸鏈相連接，這樣便于垃圾滿了往左邊船體傾倒。而且，液壓裝置的啟動(dòng)關(guān)閉主要由PLC控制系統(tǒng)控制(這里就不做詳細(xì)說明了)，并且引用的開關(guān)連接到船舶推進(jìn)器上。這樣，便于控制。
第4章 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1蝸桿減速器的設(shè)計(jì)
4.1.1參數(shù)選擇：
根據(jù)這個(gè)傳動(dòng)裝置的實(shí)際情況，特選定如下的初選參數(shù)。
總傳動(dòng)比：I=35 Z1=1 Z2=35
鏈輪（傳送帶）直徑:D1=240mm D2=120mm
傳送鏈有效拉力：F=3KN
傳送鏈速度：V1=0.5m/s
鏈輪的速度：V2=1 m/s
工作環(huán)境：有粉塵 常溫連續(xù)工作.
圖4.1 減速器的傳動(dòng)系統(tǒng)圖
4.1.2傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)：
根據(jù)要求設(shè)計(jì)單級(jí)蝸桿減速器，本設(shè)計(jì)中的整個(gè)傳動(dòng)路線主要是由電機(jī)到減速器中間通過聯(lián)軸器連接，然后減速器中的輸出軸連接兩個(gè)帶傳動(dòng)。根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求可知，該蝸桿的圓周速度V≤4—5m/s，所以該蝸桿減速器采用蝸桿下置式見,采用此布置結(jié)構(gòu)，由于蝸桿在蝸輪的下邊，嚙合處的冷卻和潤(rùn)滑均較好。蝸輪及蝸輪軸利用平鍵作軸向固定。蝸桿及蝸輪軸均采用圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷的復(fù)合作用，為防止軸外伸段箱內(nèi)潤(rùn)滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入箱內(nèi)，在軸承蓋中裝有密封元件。
4.1.3箱體的結(jié)構(gòu)形式和材料
箱體采用鑄造工藝，材料選用HT200。因其屬于中型鑄件，鑄件最小壁厚8～10mm，取δ=15mm
4.2鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
原始參數(shù)P=0.5 kw,由于過渡軸的轉(zhuǎn)速為26.5r/min,,傳動(dòng)比為1,
設(shè)計(jì)參數(shù)如下；
1. 傳動(dòng)比I=1
2. 主動(dòng)輪齒數(shù)Z1=20
從帶輪齒數(shù)Z2=20，
3. 中心距L=1245mm
4.鏈節(jié)數(shù)Lp=++()=80+20=100
5.單排鏈額定功率P0===2.86kw
查表 取=1
假定鏈工作點(diǎn)在圖5-22所示曲線頂點(diǎn)
查表 取===1.05
查表 取==1
選用單排鏈，查表5-20，取KP=1
根據(jù)=2.86KW， =28.6r\min叢圖5-21查出鏈號(hào)為24A，查表,鏈節(jié)距P=38.1
6. 中心距 a=a0+,中心距可調(diào)a=1245mm
7.演算鏈速 V==0.72m/s
查表，當(dāng)V帶在0.6-3m/s時(shí)，齒數(shù)Z1=17.取Z1=20 與假設(shè)相符，故取Z1=20合格
8，選擇潤(rùn)滑方式
根據(jù)P=38.1 V=0.72m\s 采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑
9，工作拉力F===4166.6N
10作用在軸上的拉力 FQ=（1.2-1.3）F=1.34166.6=5146N
11.鏈條節(jié)距為38.1mm,A系列，單排150節(jié)滾子鏈
中心距為 L=1245mm
鏈條標(biāo)記為24A-1150GB\T1243.1-1983
4.3軸的設(shè)計(jì)
圖4-11 打撈裝置軸
原始條件 輸出軸的功率P=0.25KW n=28.6r/min
1.選擇軸的材料
該軸無特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼，查表知，6b=640mpa.
2.求輸出軸的功率P2 , n 及扭矩T,若取機(jī)械效率V=0.97 則
=P＝＝0.235kw
n＝28.6r\min
T＝T2= 9550 = 9550× = 83.5N.m
3初步估算最小軸徑
先初步估算軸的最小直徑，當(dāng)選取軸的材料為45鋼時(shí)，取c=110，于是得
=110×3=40.05mm
如圖4-12，所示最小軸經(jīng)為50。
其他軸的直徑可以根據(jù)使用要求選取 總體尺寸如總裝配圖
圖4.12 鏈輪軸的三維圖
第5章 執(zhí)行部件的設(shè)計(jì)
5.1收集裝置的設(shè)計(jì)
收集裝置在整個(gè)設(shè)計(jì)中起著相當(dāng)重要的作用，它把垃圾從水面?zhèn)魉偷酱驌茩C(jī)構(gòu)上。下面說明它的工作原理。
根據(jù)船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,而且為了提高收集效率,把收集裝置設(shè)計(jì)成收集輪的形式,如總裝配圖所示,左右兩個(gè)收集輪均垂直于水面，左邊收集輪的軸通過錐齒輪的換向，變?yōu)轫槙r(shí)針方向，而右邊的收集輪的軸也通過錐齒輪的換向，變?yōu)槟鏁r(shí)針方向。而這樣通過左右兩個(gè)收集輪的相向運(yùn)轉(zhuǎn)。再將收集輪安裝在船體前面的桿件上，這樣就可以完成垃圾從水面?zhèn)魉偷酱驌蒲b置的作業(yè)。
它的尺寸如零件圖1 過濾板所示,把過濾網(wǎng)板設(shè)計(jì)成左右對(duì)稱分布(12.)結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)大收集面積,從而提高效率.
圖5.1 收集輪的模型圖
收集裝置軸速度計(jì)算：
（1） 過渡鏈輪(主動(dòng)輪)的轉(zhuǎn)速=57.2 r/min
（2） 求過渡鏈輪到收集裝置軸的傳動(dòng)比I=1=1.5
（3） 可求得收集裝置軸的轉(zhuǎn)速為==57.2=85.8 r/min
5.2打撈裝置的設(shè)計(jì)
打撈裝置在整個(gè)設(shè)計(jì)中起著不可替代的作用。在這個(gè)船體中，我們將它設(shè)計(jì)成兩個(gè)鏈輪用特制銷軸聯(lián)接的結(jié)構(gòu),如圖所示,。它的尺寸及結(jié)構(gòu)如圖二所示，下面說明一下它的工作原理。
首先我們要根據(jù)船體的構(gòu)造原理，把打撈裝置放置在兩船體的中間，此時(shí)，我們要設(shè)計(jì)成傳送鏈輪的形式，再設(shè)計(jì)一個(gè)特制銷軸的結(jié)構(gòu)，將兩個(gè)鏈輪連接起來，這樣就完成了打撈裝置的組合，為了能使打撈裝置能順利的把垃圾傳送到裝置上,可以在特制銷軸焊接上鉤子,可以把垃圾從水面鉤到傳送軸上,再傳送到垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}.這樣就完成了打撈作業(yè) ，鏈條標(biāo)記為24A-1416GB\T1243.1-1983
圖5.2打撈裝置示意圖
總 結(jié)
為期四個(gè)多月的水面垃圾清掃船的畢業(yè)設(shè)計(jì)是我受益匪淺，這個(gè)不僅對(duì)我的學(xué)習(xí)能力是一種考驗(yàn)，也是對(duì)我的實(shí)踐能力的一種挑戰(zhàn)。此次課題的設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多東西。一方面，對(duì)曾經(jīng)所學(xué)過的知識(shí)有了進(jìn)一步的鞏固，并且在一些機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，必須要去參考一些資料，從中這就是一種無形的收獲。另一方面，在畫圖這一塊，對(duì)大一所學(xué)的CAD重新復(fù)習(xí)了一遍，而且也在其中學(xué)到了很多新知識(shí)，因?yàn)橛械囊佑|SolidWorks軟件，這些軟件是現(xiàn)在從事機(jī)械方面應(yīng)用很廣泛的。在不斷地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中，讓我深深地體會(huì)到了做任何一件事的艱辛與快樂，總之，這個(gè)過程是充實(shí)的。
參考文獻(xiàn)
[1]濮良貴，紀(jì)名剛主編．機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）．北京：高等教育出版社，2002．
[2]陳秀寧，施高義主編． 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)．杭州：浙江大學(xué)出版社，1995．
[3]吳宗澤，羅圣國主編．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：高等教育出版社，1992．
[4]濮良貴，紀(jì)名剛主編． 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指南．北京：高等教育出版社，2002．
[5]彭文生等主編．機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械原理．武漢： 華中理工大學(xué)出版社，1998．.
[6]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) （軟件版）V3.0．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．
[7]徐灝主編 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.
[8]孟憲源主編. 現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊(cè)下冊(cè)．.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1994．
[9] 王為主編． 機(jī)械設(shè)計(jì)．武漢：華中科技大學(xué)出版社 ，2007 ．
[10]余清肅主編．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)．武漢： 華中科技大學(xué)出版社，2001
[11]溫潔.珠江水面垃圾清掃船的實(shí)驗(yàn)研究[J]廣東造船2000（Z1）
[12]何偉文.淺談水面垃圾清掃船[J]廣東造船1998（04）
[13] 黎啟柏，肖長(zhǎng)周;水面垃圾打撈機(jī)械手及其液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1996年02期
[14] 賈秀杰;多功能全自動(dòng)抓取器的應(yīng)用; 新技術(shù)新工藝;1999年04期
[15] 張玉新;王帥;水面垃圾清理船的仿真設(shè)計(jì)與研究; ];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2011年04期
[16]袁勝發(fā);許德昌;譚桂斌;王柏雨;氣動(dòng)式水面垃圾清理裝置的研究;液壓與氣動(dòng);2008年12期
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致 謝
四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已快要結(jié)束，當(dāng)我打完最后一個(gè)字時(shí)，心理有一種說不出的感覺，意味著我跟大學(xué)校園將要告別。畢業(yè)設(shè)計(jì)包含了太多太多的東西，不僅有自己的努力跟辛勤工作，還凝結(jié)了身邊許多人的關(guān)心跟支持，看到他們。我唯有更加努力的做好此次設(shè)計(jì)才是對(duì)他們最好的回報(bào)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了很多人的關(guān)心和支持，在此表示衷心的感謝！首先要感謝我的指導(dǎo)老師戚曉利老師。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中戚老師悉心指導(dǎo)，提出了很多極富有建設(shè)性的建議，對(duì)諸多問題作了精心的講解。而且老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度深深感染了我，使我獲益菲淺！在此再次說聲：謝謝！
當(dāng)然，在設(shè)計(jì)中不可能是一人獨(dú)自完成的。因?yàn)橛行└緦I(yè)有關(guān)的問題我也是經(jīng)過和同學(xué)討論而得出的結(jié)論，在這里也要謝謝他們對(duì)我的幫助！
最后，感謝所有在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予過我?guī)椭娜恕?
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