水面垃圾自动打捞船的设计毕业设计(论文).doc

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1、摘要本文主要是对水面垃圾自动打捞船的船体结构、动力装置、传输装置、垃圾存储装置以及其他零部件的设计、计算、校核等。在了解此次设计的成果所需实现的功能需求，以及实际环境背景的情况下，研究水面垃圾自动清扫机的系统构成及功能的设计方法。水面垃圾自动打捞船针对水面环境污染的问题，致力于中小型湖泊河流等水域的固体垃圾清理，如塑料袋、饮料瓶，树枝树叶以及其它易清理的水面垃圾。实现水面垃圾清理的机械化与自动化，整个打捞过程无需人工参与，安全性非常好，效率大约是人工打捞的几百倍，水面越大、风浪越大效果越显著。此次设计除了动力装置与其他船类相同，传输装置以及垃圾存储装置都有一定的独特设计。采用链齿轮与链条的传动

2、带动传输带的形式，以及船体前方两个旋转叶片的设计都使得水面垃圾的收集更加有效率。此外，垃圾存储装置采用的是三个可替换式的存储箱，其底部设计为多孔式，使得水面垃圾的收集更加方便，可执行性有所加强。本文对设计中，水面垃圾收集船的结构图，装配图，零件图，都有详细的说明。关键字： 水面垃圾 自动清理 环境保护 船舶AbstractIn this paper, the hull structure, power plant, transmission device , garbage storage device for automatic cleaning of the surface of the

3、water waste as well as other parts of the design , calculation, check . In the case of the understanding of the results of the design required to achieve the functional requirements, as well as the actual environmental background to study the design of the structure and function of the water garbage

4、 sweeper system .Surface garbage automatic cleaning machine for the water problem of environmental pollution , solid waste clean-up dedicated to small and medium-sized lakes and rivers waters , such as plastic bags , beverage bottles, leaves and branches , as well as other easy to clean surface garb

5、age .Surface garbage clean-up of mechanization and automation, the entire salvage process without human participation, very good security , efficiency is about artificial salvage hundreds of times , the greater the surface of the water , the storms greater the effect is more significant .The design

6、in addition to the power plant and other ship class ,the transmission device and garbage storage device has a unique design . Form of the sprockets and the chain transmission is driven by a transmission belt, and the hull in front of the two rotating blades are designed so that the garbage collectio

7、n on the water more efficiently .In addition, garbage storage device uses three replaceable storage tank , the bottom is designed to porous surface garbage collection more convenient, enforceability has been strengthened .In this paper,the design,a block diagram of the water garbage collection vesse

8、l , assembly drawings, parts diagram , there is a detailed description .Keywords: The water waste；Automatic cleanup；environmental protection ship毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮

9、助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其

10、他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目录摘要IAbstractII目录III第一章 绪论11.

11、1毕业设计的选题背景11.2毕业设计研究现状及特点分析21.3本课题的研究目的及意义3第二章 船体的设计42.1船体的结构设计42.2船体材料的选择72.2.1船体材料的介绍72.2.2船体材料的确定及相关参数72.3.船体重要尺寸82.4船的排水量和吃水深度的计算82.4.1船体质量的计算82.4.2重排水量的计算92.4.3最大吃水深度的计算9第三章 动力装置的设计103.1蓄电池的选择103.2电动机的选择113.3船舶推进器的选择15第四章 传输装置的设计174.1传输装置的总体设计174.2链传动的设计184.2.1链条的选择和计算184.2.2链轮相关尺寸的计算204.3轴的设计2

12、14.3旋转筒的设计23第五章 垃圾存储装置的设计26第六章 其它零部件的设计286.1滚动轴承的选择286.2轴承座的选择286.3键等相关标准件的选择29总结31致谢32参考文献33附录 水面垃圾自动清扫机3D图34第一章 绪论 1.1毕业设计的选题背景随着社会经济的飞速发展，环境问题日益突出，水环境的污染问题也越来越受到人们的关注。河流、湖泊以及水上游乐场里的漂浮垃圾的污染已经逐步影响到市民的饮水、环境卫生及市容市貌，如图1-1所示。图 1-1 河面垃圾污染为解决水面垃圾收集的问题，目前很多地区还是采用利用人工打捞的方式为主，如图1-2所示1。但这种人工打捞水面垃圾的作业方式劳动强度较大

13、、工作环境恶劣，效率也十分低下。因此，自动机械化清理水面垃圾已成为急需的水环境保护措施。图1-2 人工打捞水面垃圾1.2毕业设计研究现状及特点分析水面垃圾自动清扫机（一般是清漂船）是将水上漂浮的垃圾（主要是树枝、农作物秸秆、白色塑料、生活垃圾和水生植物、少量动物尸体等）从水面打捞后，直接装运或者经压缩后装运到垃圾处理厂进行处理。 日本“”号是一艘专事回收海面或江面浮游垃圾和漏出油的环保型船，从双船体中央开口部放下垃圾回收集装箱，操船时把垃圾引入双体间，以此回收海面浮游垃圾。为提高垃圾回收宰，船型采用非对称双体型。船舶首尾两舷都设有压载舱，船体结构纵肋骨方式船尾还载有垃圾回收补助用调查艇。该船总

14、长30.3m，垂线间长28m，型宽11.6m，深3.8m，满载吃水2.1m， 153GT，最高航速14.65kn，续航力500nm。可载员510名。有2只垃圾回收集装箱，No.1箱35m3，No.2箱15m3。主机为二台直接喷射式900四冲程V型水冷柴油发电机，MTUl2V183TE93型，连续最大输出功率 2290rpm时为735kW。 加拿大的PELICAN公司研制的A系列1010型清扫船采用单体船型，具有清扫水面垃圾、油污水处理、曝气、消防4方面功能。主要的作业机具包括翻斗、垃圾箱、油水分离设备、油箱、喷气曝气装置、消防水枪。 意大利的BALENO公司的清扫船主要用于海边保洁作业，具有清

15、除水面垃圾和油物污水处理两种功能。主要作业机具包括导流装置、传送带、垃圾箱、油箱、感应泵。该船最大的特点是传送带采用了一种多孔的聚氨酯材料；这种材料允许海水透过，能吸收轻质的油污水，同时不让重质油污水穿过。在传送带的水下部位安装了一个感应泵，起抽吸导流作用。上海市废弃物处置公司研制的水面漂浮物打捞船，以实现导流、打捞、压缩、储存、转运连续作业为目的，采用双体船型, 打捞装置采用传送带形式,克服了以往人工打捞及抓斗间隙打捞的缺点，打捞速度快，劳动强度低，且可以实现较长时间的连续作业，减少了运转过程的损耗。独立作业能力强，单船作业便可完成从打捞到转运的全部工作。从打捞到转运全部实现机械化作业，大大

16、提高了工作效率，并减轻了工人的劳动强度。适用于各种复杂水域环境作业。特别适合大面积水生植物污染治理,作业装置主要由喷水导流、固液分离器、螺杆压榨机组成的拦截打捞装置具有作业效率高、作业适应性强。采用机械式固液分离装置打捞水葫芦大大地减轻了工人的劳动强度。1.3本课题的研究目的及意义随着社会物质文明的高度进步，人们的生活都有了质的飞跃，特别是工业革命以来，由于人们过于重视工业和经济的发展，往往忽视了对环境的保护，这就使得近几年来世界环境日益恶劣，带来了各种各样的环境问题，湖泊、河流中随处可见的垃圾污染。各种废物会通过不同的渠道进人江河,导致河面的漂浮物越来越多。由于潮起潮落的原因,河面的弃置物或

17、水草也会流人其它的水面、港湾。它们的集结造成水面污染,影响市容卫生,甚至阻碍航道。水面垃圾自动清扫机针对水面环境污染的问题，致力于中小型湖泊河流等水域的固体垃圾清理，如塑料袋、饮料瓶，树枝树叶以及其它易清理的水面垃圾。实现水面垃圾清理的机械化与自动化，整个打捞过程无需人工参与，安全性非常好，效率大约是人工打捞的几百倍，水面越大、风浪越大效果越显著。本次课题最主要的目的和意义还是在于对相关水域的环境的治理与维护，水面环境的改善对于水质，乃至人类生存环境都有重大意义。希望本次课题的研究与推广，能在有效改善水面环境的过程中发挥作用，共同维护我们美丽的地球。第二章 船体的设计2.1船体的结构设计 首先

18、，船体结构设计的基本思想应该明确。1）船体的设计是在结构功能、构件重量、占有空间和制造工艺等几个相互矛盾的需求中寻找一个平衡的解决方案；2）总体的结构设计解决方案也非唯一的；3)在所有的考虑因素中，安全性对结构设计是最重要的1。其次，对于船体结构设计中的一些问题加以分析与解决。1）船体结构设计应尽可能满足所要求功能的合理需求；2）有些船体结构上的问题，其可行的解决方案需要遵从其他专业的设计，应积极合理配合。根据对所搜集资料的整理和分析，最终设计出来的水面垃圾自动清扫船的整体结构如图2-1所示：图2-1 船体结构图2-1为三维软件UG画出来的船体结构。船体是指整个船的主体部分，不包括任何设备、装

19、置、系统等的船身结构物及上甲板以上的围蔽建筑。船体的结构、形状以及各部分尺寸的大小在整个船的设计计算和整个系统的设计中都起着至关重要的作用。鉴于船上各部分零部件的安装和焊接都是在原始的船体的基础上完成的，故船体的结构设计要综合考虑多方面的因素。比如：1）船体的总体结构方面，包括单船体结构、双船体结构，以及多船体结构；2）船体的形状方面，由于风向与水流会对船体的行驶造成阻碍，故适当的流线型以及斜角在设计都必不可少；3)船体结构各部分的尺寸的设计是否合理；4)船体的材料方面（力学性能），包括制造船体所用的材料的强度、硬度、塑性与韧性是否符合要求，耐疲劳性能、耐腐蚀性能以及材料的焊接性等工艺性能能否

20、满足需求；5）船的重量以及吃水深度是否符合需求；6）船上各零部件的安装以及相互配能否满足要求，比如焊接方式、配合方式等等；7）船的动力来源及其传输结构，等等。在设计该水面垃圾自动打捞船的时候，我的基础理念就是实用性强。在不影响该船正常运行的基础上，简化其结构，美化外观，安全性高，易推广。整体方案确定后画出的船体结构二维图2如图2-2，图2-3所示。1）船体采用左右船体对称，中空布置的双船体结构，再在两船体之间用杆件焊接起来，以起到连接加固的作用，该结构既减轻了船体重量，而且降低了船在行驶中的阻力；2）左右船体的外壁采用的是5mm厚的薄钢板，且船的两侧外壁有15的倾角，因此可构成上宽下窄的船体结

21、构，有利于减小水流阻力，此外，船的左右船体前端也要做成弧形以减小其水流阻力；3）为了便于垃圾的集中和收集，船的左右船体内侧的前端做成夹角为40的V形结构，以便于水面垃圾更容易输送到传输带上。如图2-2所示，除了双船体结构外，考虑到传输装置的安装与配对，还应有的结构时：1）左右船体内侧的前沿设有两块支撑板，支撑架上留有螺纹孔，其目的是通过螺栓连接来固定轴承座，以起到支撑大链轮轴的作用；2）左右船体内侧的中间设有2个留有螺纹孔的凸台，目的是用来固定轴承座，以起到支撑小链轮轴的作用；3）左右船体前面设有4块留有螺纹孔的支撑板，用于旋转传输装置的安装与固定；4）右船体内部设有一个U形支撑块，用于支撑固

22、定电机，因为电机的输出轴和小链轮轴是通过联轴器连在一起的，采用U型块结构相对简单。此外，考虑到支撑板自身以及承受的重力，为防止其弯曲变形，在支撑板下方和船体内侧间焊接一块肋板，以起到辅助支撑的作用。为了便于收集以及各功能区互不干扰，在船的左右船体内均有隔板。右船体设有一块隔板，其作用是将垃圾存储箱和电机装置隔开；左船体设有3块隔板，形成4个独立的空间，后面的区域属于人的坐立区域，前面的3块区域分别是：前后2块为杂物区，中间为垃圾存储箱，这样的设置有效的把人的区域和垃圾的区域分开，同时利于空间的最大利用。如图2-3所示，考虑到动力装置的安装与固定，在船尾上部设有支架，主要是用来安装船用推进器，支

23、架上开出2个圆形小孔，目的是保证船用推进器固定的可靠性。图2-2 船体结构俯视图图2-3 船体结构正视图2.2船体材料的选择 2.2.1船体材料的介绍船体的材料采用的是船体用结构钢，主要用来制造远航、沿海和内河航区船舶的船体结构，按照其最小屈服点划分强度级别为一般强度钢和高强度钢。船用结构钢是用来制造船体及其附属结构的最主要金属材料。为了使船体结构能在现代造船生产条件下顺利建造，也为了保证船的使用安全、可靠，船体除了需要合理的设计和正确施工工艺外，还要求船体结构钢材必须具有各项良好的技术性能，如强度、硬度、塑性、韧性、耐疲劳性能、耐海水腐蚀性能以及某些特殊性能，还必须具有良好的工艺性能，如冷热

24、弯曲工艺性能和焊接工艺性能等3。中国船级社规范标准的一般强度结构钢分为：A、B、D、E四个质量等级；中国船级社规范标准的高强度结构钢为三个强度级别、四个质量等级：A32、A36、A40、D32、D36、D40、E32、E36、E40、F32、F36、F40。 2.2.2船体材料的确定及相关参数该水面垃圾自动打捞船主要是用在城市和风景区河道、湖泊水域的水面垃圾的打捞。为了使船体不至于太重，故船体的钢板厚度定为5mm，在满足各方面的功能需求的情况下，选择船体材料为A32钢。该材料的化学成分与力学性能为：含碳量%，含锰量为0.9%1.60%，含硅量为0.5%，含磷量，含硫量，不含铌、钒2元素。且该材

25、料的屈服强度，抗拉强度，伸长率。2.3.船体重要尺寸船体顶长3120mm，船侧倾角15，船体总宽2200 mm，单船体宽800mm，船高600mm，顶棚长2100mm，高1085mm，宽2200mm，船体前端内侧夹角，其他相关尺寸见船体装配图以及零件图。2.4船的排水量和吃水深度的计算船的排水量是用来表示船尺度大小的重要指标，船的排水量的计算也是为计算船在一定载重条件下的最大吃水深度做准备的。船的排水量又可分为轻排水量，重排水量和实际排水量。（一） 轻排水量（Light Displacement），又称空船排水量，是船舶本身加上船员和必要的给养物品三者重量的总和，是船舶最小限度的重量。 （二）

26、 重排水量（Full Load Displacement），又称满载排水量，是船舶载客，载货后吃水达到最高载重线时的重量，即船舶最大限度的重量。（三） 实际排水量（Actual Displacement），是船舶每个航次载货后实际的排水量。 在设计该垃圾打捞船时，重点考虑的就是该船在满载的情况下，最大的排水量是多少，从而计算出此时的最大吃水深度，从而来判断船体的高度设计是否合适。所以在这里要研究的就是该船的重排水量。2.4.1船体质量的计算利用数学的计算方法可估算出船体的体积V0.202。由质量的计算公式（）可得：船体的质量为 2.4.2重排水量的计算船在满载时的总质量m总=m船+m人+m蓄电

27、池+m电极+m电机+m垃圾其中船体的重量约为1600kg，人的重量约为70kg，蓄电池的重量为20kg，电机的重量为20kg，所能存储的垃圾的最大重量约为50kg故总质量1760kg由公式（其中）可得 V排=/ =1 该船的重排水量为 2.4.3最大吃水深度的计算由公式可得船的最大吃水深度为 / 该船的最大吃水深度为353mm，而船体的高度为600mm，故船体的高度满足需求。第三章 动力装置的设计3.1蓄电池的选择蓄电池也称二次电池,是将所获得的电能以化学能的形式贮存并可将化学能转化为电能的一种电学装置。蓄电池按电解质不同,通常分为碱性蓄电池和酸性蓄电池。近年来,由于交通、通讯、计算机产业的高

28、速发展,其产品系列、产品种类、产品性能发生巨大变化,以满足不同用途的需要。蓄电池主要应用于各种车辆、船舶、飞机等内燃机的起动以及照明、点火、蓄能、应急电源、电话交换机、不间断电源、移动通讯、计算机、电子、仪表、便携式电动工具、电动玩具中等。鉴于该作品设计的目的是研制一种具有环保、高效、技术先进的环保型水面垃圾自动打捞船，故选用蓄电池作动力源。蓄电池在这次设计中有两方面的作用，一方面是带动便携式船用推进器（马达），以实现船在水中的行驶和转向；另一方面是驱动电机，进而带动垃圾输送装置，以实现垃圾的输送。船用电池一般用200AH(或150AH)扁头电池,目前有统一、风帆、白云、海欧、建行等等。其中统

29、一电池是具有国家级的船检证的，使用较放心。整理资料后选取蓄电池型号为统一蓄电池N200/24V200AH，该蓄电池绿色环保，电池容量大，比容量高，集电效率和强度高，性能稳定，电池的使用寿命长。如图3-1所示：图3-1 蓄电池 该蓄电池的相关参数如下：电压：24V容量：200AH重量：20kg外形尺寸为：3.2电动机的选择 电动机的作用是将电能转换成机械能，通过蓄电池供电，带动传输装置完成垃圾打捞动作。输送装置的受力情况如图3-2所示图3-2 传输装置的受力情况其中：选取链条型号为12A，每米链的重量为1.5kg， 设垃圾的重量为10kg，则 由式可算得 故由图3-2可以算出 设输送装置的速度为

30、0.6m/s，则 功率查微特电机应用手册4选择电机型号为85ZY24-500。如下图3-3所示： 图3-3 电动机其额定功率0.5KW，额定电压为24V，转速为3000r/min。由于船体空间的限制，电动机是横向放置在右船体中，所以为了配合传输装置的轴心方向，电动机还需与涡轮蜗杆减速箱配合使用，如图示3-4、图3-5所示。涡轮蜗杆减速器选用WCJ120型，传动比为31，涡轮齿数为31，蜗杆头数为1头。图 3-4 WCJ120型蜗轮蜗杆减速箱图3-5 动力装置其中涡轮蜗杆减速箱的传动效率为0.656，传动比为31。具体参数见零件图以及装配图。故由电动机以及涡轮蜗杆减速箱配合使用后的输出参数为：输

31、出转速V=3000/31=93.8r/min此外，为了能够控制电机的启动以及停止，在左船体的人坐立空间的前面装置一个电机控制台，具体位置可参照三维图以及装配图。如图3-6所示即为其启保停控制电路图，控制电机以及传输装置的动作。图 3-6 启保停控制电路图3.3船舶推进器的选择船舶推进器是船舶上提供推力的工具，它的作用是将船舶动力装置提供的动力转换成推力，推进船舶。船舶推进器即推动船舶前进的机构。它是把自然力、人力或机械能转换成船舶推力的能量转换器。推进器按作用方式可分为主动式和反应式两类。靠人力或风力驱船前进的纤、帆（见帆船）等为主动式，桨、橹、明轮、喷水推进器、螺旋桨等为反应式。现代运输船舶

32、大多采用反应式推进器，应用最广的是螺旋桨。根据蓄电池的直流供电特点以及船体的简易结构等特点，选用悬扣式电动船舶推进器，该类推进器功能性强，结构简单，操作方便安全，应用范围广。电动船舶推进器是种新颖的水中动力器具，有体积小、结构紧凑、效能转换率高、工作时无噪音等特点，且还具有绿色环保，按装便捷、维护简易的特点，是一些小型的船艇作为动力的首选产品，比较符合本设计的功能需要。该类船舶推进器的主杆选用不锈钢、铝合金或高强度合成纤维，保证推进器具有足够的刚性并经久耐用；采用机械多级调速时，正转五档调速，反转二档调速；也可采用电子调速，以满足不同速度的需要；有固定把和可伸缩把2种选择，使操控更加方便；弦外

33、悬挂式安装快速方便，并带有防撞脱扣机构，保护马达安全；防缠型螺旋浆，防止推进器因被水草缠绕而堵转。 鉴于船在行驶的过程中会因为水流以及自身结构所造成的阻力而受到影响，故在选择船用推进器的时候就要考虑该船舶推进器的最大推力是否大于船在行驶过程中所受到的最大阻力，并以此为依据来选择合适的船舶推进器。水流对船体的阻力可由下式来确定 式中：流体阻力系数，一般取侵湿面积（）流体的密度（）侵湿面积取船在最大吃水深度时的值，而最大吃水深度在前面计算得为353mm，根据数学方法计算可以可得，设船在水中行驶时的最大速度为3m/s,则船在行驶过程中，水流对船体的阻力为：了则故根据算出来的值可选择如图3-4所示的推

34、进器，查得该推进器的基本参数如下所示：图3-4 船舶推进器型号：海伯船用推进器T80 最大推力：36.2 KG控制方式：手控动力方式：电机推动（蓄电池供电）变速挡：5档前进挡 / 2档倒档电机电压：24V电机最大电流：48A推荐使用蓄电池：12v120Ah高度：120cm可以伸缩式控制手柄范围：13cm -29cm重量：14kg第四章 传输装置的设计4.1传输装置的总体设计传输装置是经由动力装置驱动，将水面垃圾传输至垃圾存储装置。根据船体的构造原理，将传输装置放在左右船体之间。鉴于该传输装置的前端有一部分需要浸没在水中，考虑到要适应较恶劣的环境，故选用链传动。整个传输装置设计为齿轮与链条之间的

35、传动，再带动传输带的传动方式。如图示4-1所示.图 4-1 传输带链条结构的形式如图4-2所示，链节的形式链与输送带之间用螺栓进行固定，以带动传输带的运转。且在输送带上隔一定的距离就焊接一些倒钩，以保证水面垃圾能够输送到垃圾存储装置内，如图4-3所示。此外，有些垃圾可能会被倒钩钩住，导致垃圾无法顺利进入垃圾存储装置内，故可储备一根带有钩子的长杆，以备不时之需5。图 4-2 链条图 4-3 链结构4.2链传动的设计4.2.1链条的选择和计算链传动的链速定为v=0.6m/s，根据链与链轮齿数的关系，以及小链轮的齿数选用的优先数列,取小链轮齿数，传动比的推荐值为i=23.5,故取i=2,所以大链轮的

36、齿数为1.初定中心距：取2.计算链节数： =117.6链节数的选取可适当变化，故取链节数为152节6。 因小链轮轴是直接与电机的输出轴连接在一起的，故由功率308W,和转速62.5r/min，从图5-21查出链号为12A，查表5-14知链节距为19.05mm3.由中心距（中心距可调）得 4.验算带速：由 故取合适。5.选择润滑方式：根据节距，链速由图5-22查得该链条的润滑方式为人工定期润滑。6.工作拉力： 7.作用在轴上的拉力： 8. 链条标记：计算结果采用节距为19.05mm，A系列、单排152节滚子链，标记为4.2.2链轮相关尺寸的计算已知小链轮的齿数Z1=19，大链轮的齿数Z2=38，

37、链条节距P=19.05mm，滚子直径d1=10mm4.2.2.1小链轮的设计和计算因为小链轮的直径小，在考虑了制造成本和制造方便的基础上，将小链轮做成整体式，并为了小链轮与轴的固定，将小链轮与轴焊接在一起。其相关尺寸计算入下：分度圆直径： 齿顶圆直径： 齿根圆直径： 齿宽： 倒角宽： 齿侧凸缘圆角半径： 倒角半径：4.2.2.2大链轮的设计计算大链轮直径较小，在考虑了相关情况后，将大链轮做成整体式并与轴焊接在一起，其相关尺寸的计算如下：分度圆直径： 齿顶圆直径： 齿根圆直径： 因链条节距为19.05，故大小链轮的齿宽，倒角宽，齿侧凸缘圆角半径，倒角半径相等。即：4.3轴的设计轴是机器中的重要零

38、件，用来支撑做回转运动的传动零件，并起着传递运动和扭矩的作用。考虑到轴有断裂、磨损、振动和变形等失效形式，所以轴在设计是应具有足够的强度和刚度，良好的振动稳定性和合理的结构。这里主要介绍的是小链轮轴，如图所示。其作用是和小链轮一起转动，带动链条和带一起运动，将垃圾输送到垃圾收集箱内。由于小链轮的直径较小为了便于小链轮与轴的固定，故将小链轮与轴焊接在一起7，如图4-4所示。图4-4 链轮1.轴的材料的选择考虑到轴的失效形式，轴的材料应具有一定的强度、刚度和耐磨性，该链轮轴无特殊要求，故选用调质处理的45钢。2求链轮轴的功率P，转速n，和扭矩T因在设计该船的时候，将电机和涡轮蜗杆减速箱配合使用后的

39、输出轴通过连轴套直接与小链轮轴连接起来，所以小链轮轴的输入功率P=0.492KW 小链轮轴的转速= 96.8r/min 扭矩T=9550P/n =95500.492/96.8 =48.5Nm3估算最小轴轴径因轴的材料是45调质钢，故查表8-4（机械设计第三版），取C=110(C由轴的材料和承载情况所确定的常数) 由轴的最小直径估算公式 =19mm考虑到轴上开有一个键槽，轴径需增大7%，又因为小链轮轴是直接与电机和涡轮蜗杆减速箱配合使用后的输出轴连接在一起的，故在此基础上选取轴的直径为40mm。因选取的轴径远大于估算的最小轴径，所以该轴的强度不需要校核。4.3旋转筒的设计为了增加水面垃圾自动打捞

40、船的打捞面积，在船体前方增加两个旋转筒，如图4-5所示。由于传输带的收集面积有限，安装位置仅为左右船体的中间空余部分，所以在左右船体前方安置两个旋转筒，以扩及到船体所经过位置的所有范围，两个旋转筒相对安装。图4-5 旋转筒旋转筒的动力也来源于动力装置，经过带以及链传动，然后由齿轮轴与一对圆锥齿轮配合传递转动到旋转筒，以达到垂直传递运动的目的，如图4-6所示。图4-6 圆锥齿轮啮合旋转筒的结构设计如图4-7所示。主要由上下2对中心交叉的杆件构成，上下对应的杆件边缘焊接有与其有一定角度的洞心网板，既能启动网络垃圾的功效，又能减少水的阻力。交叉杆件的中心处焊接有中心轴，以启动传递运动、动力以及固定作

41、用。除了上述结构外，还在杆件以及网板的交界处焊接有圆筒，目的在于防止水草、线状物体等缠绕到中心轴上，难以清理掉。图 4-7 旋转筒的结构设计第五章 垃圾存储装置的设计鉴于传输装置的设计特点，在船体中间的后方位置设计出一个垃圾存储箱。考虑到本设计的功能需求为自动打捞，以及为了垃圾打捞完毕后的进一步处理的方便性，最终设计方案如图5-1所示图5-1 水面垃圾打捞船垃圾存储装置是用来暂时存储从传送带上传输下来的垃圾的，整个过程是自动、无需人操作的，垃圾从传送带上传输下来正好落在垃圾存储箱内。同时左右船体的空余空间也为存储垃圾的作用，但考虑到在船上和上岸后垃圾转移的方便性，充分利用有效空间，增添两个可替

42、换的垃圾存储箱，并用隔板与其他空间隔开。设计出的单个的垃圾存储箱如图5-2所示。 图5-2 垃圾存储箱单个的垃圾存储箱总长650mm，箱体宽500mm，壁厚2mm，该垃圾收集装置与船体是分开的，整个垃圾存储箱是利用箱子两边的搭扣扣在船体中间的长方体外框（无底板）上，两者之间留有20mm的空间。另外，由于垃圾在从水中输送上来的过程中会连同水一起运上来，传输进去的垃圾多少带点水，所以，箱底采用网格状结构设计，以便将随垃圾一起上来的水从垃圾存储箱底的孔中漏出，以减少船在行驶过程中所受的阻力，垃圾存储更有效。第六章 其它零部件的设计6.1滚动轴承的选择滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩

43、擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。其作用是支承转动的轴及轴上零件(链传动中的轴以及链齿轮)，并保持轴的正常工作位置和旋转精度，滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高8。如图6-1所示：图6-1 滚动轴承根据链传动的轴径d=50mm，以及主要承受径向载荷等特点，滚动轴承选用的是深沟球轴承，其适用于转速高、刚度大的轴，常用于中、小功率的轴。故选择滚动轴承型号为：滚动轴承6210GB/T276-1994，其相关尺寸见机械设计课程设计第三版。6.2轴承座的选择轴承座是用来支撑轴承的，固定轴承的外圈，仅让内圈转动，外圈保持不动，使其始终与传动的方向保持一致（比如电机运转方向），并且保持平衡。根据使用要求的不同，轴承座分为整体式轴承座、剖分式轴承座和滑动轴座9。因为轴径d=50mm,滚动轴承选用的是深沟球轴承，轴承型号为：滚动轴承6210GB/T276-1994，又因为剖分式轴承座具有结构紧凑、装卸方便、自动调心范围大等优点。使主机的机架结构简单，不但改善了机器性能，且降低了成本故在此基础上选择轴承座的型号为：SN208，如图6-2所示。 图6-2 轴承座6.3键等相关标准件的选择本部分包含了键，螺栓，螺母，螺钉的选择，具体内容如下：