毕业设计（论文）-护栏清洗机设计

设计说明书—1引言1.1前言随着当前人民生活水平的提高、随着城市的发展，城市建设加快，车辆增多，城市道路不断增多，城市道路护栏也在不断増加。道路护栏对提高道路交通的安全性和改善交通秩序方面上起着非常大的作用。20世纪70年代前，道路护栏一直依靠人力清洗，劳动强度大、劳动效率低、且干扰交通。此后国外开始尝试机械作业车，主要有德国慕迪卡和美国福特。80年代初，美国福特公司研制了护栏清洗设备，它是在轮式行走底盘的前桥上悬挂作业装置，采用机械传动，以单刷射水方式作业。目前国内也引进了德国的设备我国也开始研制或使用护栏清洗车，主要有山西交科辽宁鞍山森远、北京泽通等。但是护栏清洁车造价高、维修困难，清洁装置需要专门配备车辆使得资源利用率低。而且在护栏清洗车工作中，驾驶员需要在安全驾驶护栏淸洗车的同时，通过后视镜观察清洗刷与护栏的距离，并通过控制车辆来保证清洗刷与护栏合适的距离，使得清洗效率低，存在安全隐患。因此需要一种新的高等级的公路养护清洁设备来代替车辆的清洗 。1.2国内外研究现状国外的高等级公路养护设备的研究比较成熟，已有投入使用的产品，且其性能和技术水平比较高。国外的公路养护已经实现了机械化、自动化，调研数据显示，美国某洲的每公里配备技术人员的人数为0.33人。美国的道路养护设备体系成熟，而护栏清洗机械属于路容养护设备，其管理体系和管理方式都比国内要完善和先进，国外注重养护和预防，而国内更多是维修。相比国外，国内的高等级公路养护设备很少，技术水平较低，研究仍处于起步状态，研究高级护栏清洗设备的企业和科研项目非常少，相关文献稀缺。没有一款全自动设备能够胜任道路护栏的养护设备，道路的养护基本依靠人工，多以专业的护栏清洗车的形式清洗，调研数据显示，其清洗效率只有百分之三十五，不仅效率底下而且长期成本高。因此国内仍需要在自动清洁机械领域更多地投入研究。经过调研和设计，本人设计的道路清洁机采用滚刷清洗、自动行驶。适应性强，能清洁不同高度的护栏。且满足道路护栏清洁的高效、环保、安全性高、维护费用低、低噪声、耗水量小、续航能力强的各种特点。1.3本课题的研究意义城市道路不断增多，城市道路护栏也在不断増加。道路护栏对提高道路交通的安全性和改善交通秩序方面上起着非常大的作用，但是道路护栏的维护任务量也逐渐变大，车流量逐渐增大的道路上，安全隐患也逐渐增多。本次所设计的道路护栏清洁机，主要是为了实现替代人工和道路护栏清洗车，并且消除可能潜伏着的安全隐患，同时提高工作效率，减少维护成本，。本次设计旨在设计出一款具适应于自动化、较高清洗效率的护栏清洗机，而这款自动化机械设备的设计也是大势所趋。本文也将从设计的角度出发，对护栏清洗机的设计原理进行阐述。1.4研究内容本次设计的选题是对护栏清洗机的设计，主要是先从护栏清洗机的整体方案开始，研究护栏清洗机机对瓶子的机架设计、行走驱动、滚刷缓冲机构等。同时，还需要完成对所设计的机械结构方案的优化及改进、通过理论来计算护栏清洗机机的驱动力矩、传动装置和电机等的设计选型等方面的工作。1.4.1研究主要内容1）通过其图书馆或利用网络等渠道查阅和搜集大量与护栏清洗机等相关的资料，了解和认识护栏清洗机的各个结构及相应的具体功能和原理，同时将其记录下来并查找相关资料进行学习。2）了解和分析护栏清洗机所具有的各个主要结构及其相应的功能，确定所设计的护栏清洗机的相应参数。3）初步确定所设计的护栏清洗机的总体设计方案。4）最终确定所设计的护栏清洗机具体的设计方案。5）利用SolidWorks等软件对护栏清洗机进行三维模型的建模，利用CAD软件对护栏清洗机进行装配图及各个主要零部件图的绘画。6）完成对护栏清洗机说明书撰写。1.4.2所设计的主要参数滚刷的直径：φ400mm；行驶的速度：6km/h；护栏的高度：600-1200mm；

2设计方案2.1总体设计方案概述（1）整体功能：本次所设计的护栏自动清洗机能够代替人工对道路上的护栏进行自动化清洗，提高对道路上的护栏的清洗效率，同时对护栏进行清洗，能够对护栏进行养护，从而实现对道路上护栏的清洗养护及提高护栏的使用寿命。（2）方案概述：护栏自动清洗机采用四个步进电机进行驱动，同时护栏清洗机车身由距离传感器控制，始终以栏杆为轴线保持护栏自动清洗机对称。护栏自动清洗机内部左右两侧为毛刷，毛刷由电机通过带传动传递动力，同时每个毛刷都配备一个直流电机。护栏自动清洗机内部的两组毛刷转向相反且均向内旋转，因此得以全面清洗每一条栏杆，且使得水花往机器中间飞溅，防止溅射到路边的车辆。护栏自动清洗机在沿护栏前进的时候，毛刷内连接有缓冲机构，使得毛刷圆心始终与高地起伏的栏杆保持一定距离，而且提供适宜的缓冲性能和压力，同时提高清洁效率。护栏自动清洗机内部左边两边各有一个水箱放在车子的前端，减少因水流动距离而损失的水压，同时提高工作效率。护栏自动清洗机的结构见图2-1。图2-1护栏自动清洗机整体结构图1-护栏2-机架3-水箱4-带传动5-浮动弹簧（缓冲机构）6-摇杆7-清洁刷子的水路8-清洁栏杆的水路9-水泵2.2动力系统的选取目前常用的动力系统主要有三类：气动驱动系统、液压驱动系统和电机驱动系统。1）气动驱动系统：动作可靠，体积小，同时其精确度较高，反应速度较快，对动作的控制迅速，达到所要求的速度和压力的时间花费较短。气动驱动系统以空气作为工作介质，由于空气的粘度较小，因此在长距离的传动中对于能量的损耗相对较少，同时空气的使用来源方便且对环境无污染，在工作中能够保持较好的适应性。气动驱动系统的缺点是会产生较大的噪声，需要加入润滑油来保证系统的润滑，同时需要对其加装消音器以此来降低噪声。2）液压驱动系统：液压驱动系统的工作原理相似和气动驱动系统，其主要区别是液压驱动系统是以液压油而非空气作为工作介质的。在工作介质体积相同的情况下，液压驱动系统能够输出更大的力，同时其控制精度较气动系统更好，可以实现在限定的范围内自动的对牵引速度进行平稳的调节，从而达到无极调速。液压驱动系统可以在不对电机旋转方向进行改变的情况下进行换向，因此对于工作机构在直线往复运动和旋转运动中可以很方便的实现切换。3）电机驱动系统：在三种类型的动力系统中控制精度最高，可以实现对输出大小的精准控制，同时其噪声较小。缺点是需要较高的成本，还应与其他机械结构相互配合来使用，稳定性不高，机械特性硬度小，所能传递的功率不大，较为适合于负载不大的精密条件下。通过对上述三种驱动系统的比较，本次设计的护栏清洗机由于需要驱动行走及喷洒水来对护栏进行清洁，因此使用电机系统于在驱动机构上，同时采用液压驱动系统来实现对护栏的清洁目的。本设计的护栏清洗机机械结构紧凑，满足在对护栏进行清洁过程中所需要的要求。2.2机构方案2.2.1机架设计机架常用的设计为铝型材机架、铸造机架、钣金焊接机架。1）方案对比铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间。但是铸件重量大，需要首先制造模具，适用于大批量生产，而且机架本身较大，如果使用铸造的话，模具较大制造困难，铸造的各种缺陷无法满足道路护栏清洗机机架表面要求铝型材是常用的机架材料，而铝型材机架有着易于拆装、易于运输的特点，铝型材定做加工设备机架可塑性强，铝材的型号规格全面，加工方式多并且都是数控加工，精准度高。组装简单快速，不需焊接，环保并且省时省力，但是铝型材机架的固定是用T型螺栓螺母固定，在外力作用下比较容易松动，不适用于振动较多的场合，而护自动栏清洗机在移动过程中将会受到一定程度的振动。钣金焊接机架，钢板毛坯比铸铁毛坯轻30%，强度高刚度高，疲劳强度为铸造的三倍，且生产时只需要轧制钢板后折弯，生产周期短，能适应市场需要。且结构设计灵活、壁厚差距可以相差很大。通过对以上三种材料的机架性能比较，本次设计由于护栏自动清洗机需要大批量生产，工作时有一定的振动，车载重量应当有所限制，因空间有限，电池大小有限，较轻的重量可以减少电池电量的消耗，提升续航能力，并且留出更多空间给水箱和其他机构，提升清洗的性能。2）机架设计护栏清洗机的机架包括五种钣金件，分别是侧板、后盖、前盖、电机挡板和底板。其中，前盖到后盖对应车子的前进方向，这两个钣金件中都有一条100mm宽的开口槽，用于行进过程中栏杆的通过。而侧板的一边呈圆弧状，与前盖相配合，其主要作用是挡住飞溅的水花和灰尘等。底板是承载重量的重要零件，每个板的边沿经过折弯、打孔的工序后，形成装配用的延伸块，底板与后盖和侧板的延伸板通过螺栓相连接。侧板与后盖也是通过螺栓进行连接。但是前盖形状复杂，没有平面适合打孔，因此前盖与两个侧板通过电焊连接在一起，而且，焊接密闭性比较好，可以有效防止清洗过程中，多余飞溅的水花顺着铁板壁流下并从各支撑板的缝隙中流出。底板前盖侧板电机挡板后盖后盖电机挡板底板前盖侧板电机挡板后盖后盖电机挡板图2-2道路护栏自动清洁机机架示意图

2.2.2滚刷缓冲机构设计护栏清洗机在工作时主要依靠高速旋转的滚刷配合清洁用水来除去护栏上的灰尘、泥土等污渍达到清洁护栏的目的。但是在清洗过程中，护栏并非一块平面，而是高低起伏，有间隙的，而护栏清洗机又一直沿着栏杆往前行驶，必定会导致一定程度的振动。因此，要有一种缓冲机构配合滚刷进行道路护栏的清洁作业。43214321图2-3滚刷缓冲机构示意图1-滚刷2-带传动3-弹簧缓冲机构4-支承板1）滚刷传动方案对比齿轮传动有效率高、承载力大、传动比精确的优点。但是不擅长大中心距传动的场合，且造价比较高、需要良好的润滑条件，否则开式齿轮的寿命将会大大降低。道路护栏清洗机的滚刷缓冲机构，需要比较长的传动中心距，而滚刷中心与护栏仍有一定距离，即使在高速旋转的情况下，也不会产生过大的外力。因此考虑到成本、传动距离，齿轮并不合适。链传动具有能在恶劣环境下工作、可以应用于较大中心距的传动、结构紧凑、安装方便、压轴力小等特点，但是图示机构位于平行于地面的水平面中，链传动过程中将会受重力作用影响，另外高速旋转下，链必须添加润滑油，但是道路护栏自动清洁机并没有足够的条件添入润滑油循环。带传动具有缓冲吸震、结构简单制造成本低、可应用于较大中心距的传动等特点。可以有效满足滚刷缓冲机构的远距离传动和一定程度上提升了机构的缓冲吸震能力。且带维护简单，不需要润滑油，便于大量生产和使用维护。综上所述，滚刷缓冲机构的传动方案选用带传动，可以降低护栏清洗机的生产维护成本，增强滚刷缓冲机构的吸震适应能力。2）缓冲元件方案对比缓冲元件在滚刷缓冲机构中承担吸震减震和一定支撑能力的作用，以保证在道路护栏自动清洁机的作业时，保持其工作位置、增强其护栏适应性即可应用于多种护栏，增加滚刷缓冲机构的使用寿命。缓冲元件必须具备以下条件：可以较长距离使用，具备一定的缓冲吸震功能，具有较长的使用寿命和防水防污能力，有较高的安全性，体积要求尽量小。气动弹簧是常见的缓冲支撑元件，广泛用于生活和生产中，比如汽车的尾箱盖的支承助力，是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的工业配件，其工作原理可以满足滚刷缓冲机构的工作。气动弹簧的特点是速度相对缓慢，动态力变化不大，其特性在其他地方有良好的应用前景，但是在护栏清洗机中，速度和动态力的特点不适用于机器的微量高频率变化的速度和力中。普通压缩弹簧配合角度调整机构，压簧是承受轴向压力的\t"/item/%E5%8E%8B%E7%B0%A7/_blank"螺旋弹簧，压簧的圈与圈之间有一定的间隙，当受到外载荷时弹簧收缩变形，储存变形能，达到缓冲吸震的效果。压簧配合其他的固定、调整机构，可以实现较长距离的缓冲支撑作用，而且可以适应于较高频率的振动。且不需要很高的精度，因此制造成本低、便于大量生产。综上所述，普通压簧相比于气动弹簧更适用于护栏清洗机的工作。3）滚刷缓冲机构自由度计算如图2-3的滚刷缓冲机构为通过方案选择后最终设计的机构，其中包括四个部分，滚刷、带传动机构、弹簧缓冲机构、支承结构件，该机构有一个动力源，因此应当只有一个自由度，下面将计算其自由度。321图2-4滚刷缓冲机构的机构简图321首先画出滚刷缓冲机构的机构简图，如图2-4，弹簧部分用一个滑槽和一个焊接杆等效代替，其运动轨迹与原机构一致。易知，该机构有构件三个，分别是图2-4中的构件1、构件2、构件3。该机构低副4个，其中有三个旋转副、一个移动副。因此取n=3，p1=4，ph=0。由自由度计算公式 (2-1)代入n=3，p1=4，ph=0可知， F=3×3－(2×4＋1×0)=1 (2-2)证得该机构的自由度为1，具有确定的运动轨迹，满足假设的只有一个动力源的条件，验证了该机构的方案设计合理，可以采用该方案作为滚刷缓冲机构。2.2.3行走驱动方案设计护栏清洗机是自动化机器装置，要求能够完成在泊油路面上稳定低速行走，在传感器自动识别栏杆后，能自动调整前进方向，保证栏杆始终在工作区域即前盖和后盖的开口槽内，防止道路护栏碰到前盖和后盖。另外需要保证噪声不太大，防止噪声污染，也符合环保安全的要求。因此，使用电机驱动是最佳的方案，下面将讨论用何种电机驱动更适合于护栏清洗机的工况。方案一，后轮驱动加前轮转向，这种驱动方式思路来源于汽车，优点是控制简单，只需要后轮装一个直流电机，前轮采用步进控制，能大大减少电机的数量，节省制造成本。但是，这就造成了机械结构上的复杂，需要添加差速器，和其他一些辅助机构来调整行驶方向，给本就不多的车身内部空间带来设计压力。另外就是增添额外的零件和机构，会导致车身变重，能耗变高。方案二，采用四轮差速驱动，这种驱动有成熟的控制技术，只需四个电机独立安装匹配车轮，优点是结构简单紧凑，相比于后轮驱动前轮转向，这种控制方式更加善于调节行驶方向和距离，可以应对瞬息万变的马路工况。另外减少了机械零件，减少了重量，使得效率有所提高。综上所述，护栏清洗机清洁护栏更适合方案二四轮差速驱动。

3选型计算3.1电机选型电机是机构运作的动力源，是最重要的电气元件之一，后续的计算都与电机有关，因此应该首先根据工作情况，经过受力分析后选择转速、扭矩、功率合适的电机，根据电机的参数来进行其他机构的选型。护栏自动清洁机中，有两处需要电机作为动力源，一处是滚刷，一处是护栏自动清洁机的车轮，两者的工况不同，对电机的性能要求也不同，下面将逐一分析两者的工作情况，并经过计算选型种类、功率合适的电机。1）滚刷缓冲机构的电机选型滚刷需要比较高的转速以获得足够的动能来清洁护栏上的污渍，并且凭借高转速带来的惯性甩开多余的水分。滚刷的旋转速度不需要精确的控制，只需要保持一定的速度，因此不需要选用伺服电机、步进电机等可控制的电机。又在护栏自动清洁机上没有交流电源，不能选用交流电机，因此选用直流电机。确定了电机类型后，首先要求出需求的电机功率。查阅了相关资料后，可确定滚刷所需要的的转速为450rpm，下面将进行受力分析。如图3-1，分析受力时使用圆形代替滚刷，简单模拟其在清洁护栏时的工作情况。其中Fn为支持杆件对滚刷通过中心的支撑力，Ff为护栏对滚刷的摩擦力，滚刷在工作时其摩擦力不可能集中在滚刷边缘，但为了计算结果的安全性，取其受力点为滚刷边界。对应于Fn的反力为Rn，对应于Ff的反力为Rf。图3-1滚刷受力分析图已知滚筒尺寸为

Ø420mm，可得滚刷的半径R=210mm。又转速为450rpm，可换算成n=7.5r/s。可得滚刷边界处的线速度为， （3-1）经过查阅，摩擦力Ff约等于100N于是直流电机所需的功率， （3-2）考虑到带传动的效率为0.98， （3-3）安全系数取S=1.5，则最终取电机功率P=1.5kw。经过资料查阅，选取电机110BL168S150-430TKA，其参数表如下表3.1表3-1直流电机110BL168S150-430TKA参数表型号额定转速rpm额定转矩Nm额定功率w110BL168S150-430TKA30004.81500电机经过减速器后，将转速降低至900rpm，同时获得更高的性能。2）车轮驱动电机的选型护栏自动清洁机有着自动沿着护栏行驶的功能，为满足这一功能，需要可自动控制的电机，因此不能选用直流电机。又由于护栏自动清洁机的运动需要一定的精确度，可以选用直流伺服电机作为车轮驱动电机。已知护栏自动清洁机的整机重量约为400KG，即每一个车轮受到1000N的重力。由查阅资料可知，在行驶过程中，橡胶车轮与地面的摩擦系数μ为0.3。因此，每个轮子受到的摩擦力 （3-4）轮胎直径d为

Ø250mm，则其半径r为125mm，周长。又已知行驶速度v为6km/h，即。于是可得出每秒的车轮转速，即电机转速。 （3-5）由（3-4）和上述数据可推得，电机功率 （3-6）取安全系数S为1.5，则电机所需功率为 （3-7）经过资料查阅，选取电机110BL168S150-430TKA，其参数表如下表3.2表3-2直流伺服电机SDGA-08C11AB参数表型号额定转速rpm额定转矩Nm额定功率wSDGA-08C11AB30002.387503.2带传动选型滚刷缓冲机构的带传动主要起到中远距离传递电机动力并且进行降速的功能，因此选用常规的V带传动比较合适。现对滚刷缓冲机构的带传动进行设计计算。1）确定计算功率查《机械设计》表8-8可知工况系数KA=1.1，于是有 （3-8）KA——工况系数Pca——计算功率2）选择V带的带型小带轮的计算功率Pca=1.65kw，小带轮的转速n=900rpm。查《机械设计》图8-11普通V带选型图，选取V带带型为Z型。3）确定带轮的基准直径dd并验算带速v（1）首先选取小带轮的基准直径。查《机械设计》表8-7V带轮的最小基准直径，可知Z型带的最小基准直径dd=50mm。查《机械设计》表8-9普通V带轮的基准直径系列，选取Z型带中的50mm。（2）验算带速v根据公式，代入d=50，n=900，可得v=2.356m/s。（3）计算大带轮基准直径由公式dd2=idd1，设定传动比i=2，则大带轮直径为dd2=2×50=100mm。4）确定中心距a，并选择V带的基准长度Ld根据实际机构需要，选择中心距ɑ=650mm。根据中心距及带轮直径计算基准长度。（3-9）查《机械设计》表8-2普通V带的基准长度Ld及带长修整系数KL，选取带的基准长度Ld=1540mm。重新计算调整后的中心距 （3-10）5）验算小带轮的包角α1根据公式（3-11）可知，小带轮包角大于120°，经验算可知，带轮和带的计算参数合格。6）确定带的根数z查《机械设计》表8-6包角修正系数，可知Kɑ=0.99。查《机械设计》表8-2普通V带的基准长度L及带长修整系数KL。可知KL=1.54。查《机械设计》表8-4单根普通V带的基本额定功率P0，可知P0=0.26查《机械设计》表8-5单根普通V带额定功率的增量△P，可知△P=0.04。由上述查阅的参数，可以根据公式（3-12）因此取带根数Z为4根。7）确定带的初拉力F0根据公式（3-13）可得带传动的压轴力F0为134.19N。8）计算带传动的压轴力根据公式（3-14）因此，可得带传动的压轴力FP为1072.725N。3.3轴承校核护栏自动清洁机中的轴承主要在滚刷缓冲机构中，安装轴承的轴直径为20，因此轴承的内径定为Ø20mm，主要承受轴向载荷，可能带有较小的横向载荷，因此选用深沟球轴承作为轴承类型。由前面章节的计算可知，每个轮子所受重力为1000N，采用对称分布，因此每个轴承受到载荷P=500N。在护栏自动清洁机的工况下，当量动载荷即为P。又由第三章电机选型的计算中得知，车轮的线速度为v=1.667m/s，且已知车轮的直径为D=Ø250mm，由下列公式可算得车轮转速，即轴承的转速。 （3-15）得出轴承的转速n=270.299r/min。护栏自动清洁机每天工作8小时，工作年限为10年，则预期寿命设为Ln=29200h，根据下列公式可以得出轴承的基本额定载荷。（3-16）经过综合考虑，选取型号为UCP204的深沟球轴承，查表得其基本额定载荷为6400N，轴承寿命由下列公式可推出。（3-17）其中ε为3，因为是球形滚子。可知算得的轴承寿命远大于所需的轴承寿命。该轴承验算合格，可以承担工作任务。3.4弹簧选型1）滚刷缓冲机构的受力分析滚刷缓冲机构中，弹簧起到缓冲作用，下面将计算弹簧的受力并且进行弹簧的选型工作。首先假设条件，在护栏自动清洁机的工作过程中，滚刷缓冲机构受的的力和位移很小，因此，假设在滚刷缓冲机构工作的过程中，弹簧的轴线始终不弯曲，一直保持为一条直线。以此为初始条件，进行受力分析。L2L1F2FNF弹L2L1F2FNF弹βɑF1ɑ图3-3弹簧受力分析图如图3-3为滚刷缓冲机构的杆件受力分析图，其中FN是清洁时来自护栏的反力，毛刷与护栏的摩擦力已经由带传动抵消，因此弹簧主要用于对抗来自护栏的反力。同时，机架将承受弹簧和护栏的分力，以此达到受力平衡。已知参数L1=L2=325mm，ɑ=β=60°，经过资料查阅，可知护栏的反力一般FN在80N~100N之间，因此取FN=90N。则 （3-18） （3-19）于是，可得弹簧弹力 （3-20）得到弹簧所受的弹力为155.88N。2）弹簧设计（1）选择弹簧材料根据滚刷缓冲机构的具体情况，查《机械设计》表16-2，选取60Si2Mn作为弹簧的应用材料，60Si2Mn通常作为重要弹簧的材料。（2）选择绕旋比C并计算曲度系数K绕旋比C的通常范围是5~8，取绕旋比C=5，则根据公式 （3-21）于是有K值为1.3105。（3）初设弹簧中径D，估取弹簧丝直径d0根据安装空间，初设弹簧中径D=40mm。由公式，可推算出d0=8mm。（4）试算弹簧丝直径d首先要计算弹簧丝内侧的最大应力，由公式 （3-22）可算得τ=40.64N/mm2，即τ=4.064×105Pa。查《机械设计》表16-2,60Si2Mn的许用应力为480MPa，许用应力[τ]＞4.064×105Pa，证明材料合格。于是由公式 （3-23）于是弹簧丝直径d=8mm可以满足设计要求。综上所述，选取中径Ø40mm，弹簧丝直径Ø8mm，长度130mm的弹簧。

4三维建模本章将通过三维设计建模，绘制出护栏自动清洁机的概念图，供阅读者更直观地理解本设计。本章将分为两个部分，整机三维图和部分机构三维图。4.1整体三维建模图4-1为护栏自动清洁机的总体结构示意图。整机三维设计包括机架、滚刷缓冲机构、驱动部分、供水系统，其中，供水系统并非本设计的设计任务，而是作为空间布局参考进行三维设计，包括水箱、水泵、可拆卸的供水水管。32413241图4-1三维总装图1-机架2-滚刷缓冲机构3-驱动部分4-供水系统4.2部分机构三维建模本节的主要内容为机架、缓冲滚刷机构的三维建模的解释说明。下面将从结构和功能的角度出发，借助三维模型，对上述两个部分作具体描述。1）机架在第二章第一节中，已经对机架的方案进行了详细描述，这一节将通过直观的三维模型，对机架的各部分功能和结构进行补充说明。如图4-2为机架的三维模型图，本设计通过隔板将护栏自动清洁机的内部分为了三个区域，分别为清洁作业区域、水箱存放区域和电气元件区域，其中护栏的清洁将在清洁作业区域进行，由滚刷缓冲机构执行。2121图4-2机架三维模型1-清洁区2-电气元件存储区3-水箱存储区2）滚刷缓冲机构如图4-3为滚刷缓冲机构三维模型，该机构比较复杂，下面将通过三维模型展开描述其结构和功能。滚刷缓冲机构由4部分组成，分别为滚刷、支撑结构、弹簧铰链、带传动。工作时该机构各部分相互配合完成任务，带传动驱动滚刷作业。滚刷受外力绕轴承旋转，弹簧铰链承受自支撑板上传递的变力，起到缓冲吸震的作用。34213421图4-3滚刷穿冲机构1-滚刷2-弹簧铰链3-支撑结构4-带传动如图4-4为弹簧铰链结构示意图。弹簧铰链分为三个部分，分别为铰链、伸缩杆和弹簧。工作时，杆1在受力时缩进杆2中，使得弹簧收到压力的同时起到导向的作用。图4-4弹簧铰链三维模型3）驱动部分如图4-5为驱动部分示意图。驱动部分由车轮、两个轴承座、联轴器、步进电机组成。而步进电机和轴承座则通过螺栓和电机隔板上的通孔与机架连接固定。图中轴承座为设计轴承座，其内部结构可以锁住轴承防止其相对移动。图4-5驱动部分示意图5结束语通过本次护栏清洗机的设计，令我对于设计有了给清晰的认知，也认知到了自己的不足。如今城市交通发展迅速，公路护栏由于受车辆尾气、灰尘黏附及其他因素影响，表面出现了不同程度的污染，而人工和清洗车均有其局限性和实际应用上的问题。而护栏清洗装置势必会向自动化和智能化的方向迈进，且自动化的清洗设备可以降低长期成本、减少维护费用、实现高效率的清洁，本次护栏自动清洗机的设计就是个人向这个方向迈进的第一步。本次设计的主要工作和个人收获如下：（1）对设计工作有了透彻的理解，同时端正了自己原先对设计工作不正确的态度；（2）加深了自己对设计的理解，也懂得了设计不是一蹴而就便可达成的事情，而是一个需要进行反复修改验证的过程；（3）对清洗机构和清洗机器的理解逐步加深，对其各个机构及其运行原理的认知不断提高；（4）学会如何对标准件进行选取、计算和调用，懂得了应该如何对电机、气缸等进行计算和选型；（5）学会了如何正确而精准地找到自己所需及相关的资料的方法；（6）通过各渠道了