设计制作一款多功能、智能化、环保型扫地车。介绍了设计总体方案和工作原理，详细设计了机械结构和控制装置，并运用UG进行三维建模、虚拟装配和运动仿真，获得了最优化结构参数，最终制造出扫地车样机。
关键词：扫地车；多功能；智能化；环保；虚拟样机
扫地车作为环卫设备之一，是一种集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型高效清扫设备，广泛应用于公路、机场、市政广场、城市住宅区等重要场所的清扫保洁。1904年英国出现第一台马拉扫地车，发展已近百年，较有名的扫地车生产企业有英国Ohnston公司、Schmidt公司、美国Elginl公司、德国Faun-Kuka公司、日本Kato公司、富士公司等。从20世纪60年代开始，我国开始研制生产路面扫地车，但相比于国外发达国家，在销量规模、技术水平、清扫效果等方面都存在一定的差距。
扫地车的尾气污染和噪音污染较大，影响人们的生活质量。随着国家对环保要求越来越高、人们的环保意识普遍增强，现有扫地车在清扫效率、耗时等方面不能满足人们的需求。因此开发一款多功能、智能化、环保型扫地车已是大势所趋。在结合国内外现有扫地车发展现状和存在不足的基础上，设计了一款电机驱动的，集扫地、吸尘、洒水、拖地、擦干五大功能于一体的，既能手工控制又能远程遥控的，新型多功能、智能化、环保型扫地车。

1总体方案
根据扫地车作业特点，按扫地车作业功能分成行走、洒水、扫地、吸尘、拖地、擦干及控制等七个子功能，采用电机驱动以实现手工和遥控两种控制方式。该扫地车属扫地、吸尘、拖地功能结合吸空式扫地车，由机械部分和电路部分组成，如图1所示：机械部分由行走驱动系统、转向系统、扫地系统、吸尘系统、洒水系统、拖地系统和擦干系统组成，是该设计的核心部分；电控系统由蓄电池、电机、单片机和遥控装置组成。

2系统设计与仿真建模
该扫地车的行走、转向和工作装置分别由三个电动机提供动力：行走电机通过齿轮有级减速带动车体的行走；转向电机带动转向机构驱动前轮转向；工作电机输出动力分成两条路线，一路经减速机构和曲柄滑块结构驱动拖地机构作往复运动，而另一路则经带传动后，通过直齿圆锥齿轮换向，以驱动扫地机构作水平旋转运动，轻松实现产品扫地及拖地功能。运用汽车换档原理，设计了两个滑移轴套以控制滑移轴套与齿轮啮合或断开，实现扫地与拖地间的独立或配合动作。

2.1机械部分
（1）行走驱动系统。驱动电机经过减速装置2减速后带动车轮转动，实现车体的行走；由电机正反转来控制车体的前进与后退。
（2）拖地系统。拖地系统由工作电机驱动；滑套装置6啮合时，减速装置5的齿轮与轴8连接，运动传到轴上，从而带动飞轮转动，拖把头通过连杆与飞轮连接起来，利用曲柄滑块原理实现拖把的往复运动；滑套装置6分开时，减速装置5的齿轮与轴断开，齿轮空转，实现拖把运动停止。
（3）扫地系统。扫地系统由工作电机驱动；滑套装置12啮合时，减速装置5的齿轮与轴13连接，运动传到轴上，从而带动皮带轮转动，带动锥齿轮组转动实现扫盘水平向内转动，将路面垃圾扫拢至中部；滑套装置12分开时，减速装置5的齿轮与轴13断开，齿轮空转实现扫盘停止运动。
（4）洒水系统。扫地车采用湿式、清扫结合方案，扫盘处设有喷雾式喷嘴，以减少扬尘、降低二次污染。洒水系统由水泵、水箱、控制阀门、过滤器和喷嘴组成。
（5）吸尘系统。吸尘系统采用气力输送原理抽吸垃圾，通过风机高速旋转将垃圾箱抽吸成强负压状态，产生高速气流将垃圾吸入垃圾箱。
（6）转向系统。转向电机转动带动转片转动，转片通过连杆带动支架转动，实现车轮的转向；电机停止转动时，在复位弹簧作用下车轮自动复位。
（7）擦干系统。擦干系统由连杆21、支架和滚筒组成。滚筒随着车体的行走而滚动，将多余水分吸入吸水海绵。

2.2三维建模与运动仿真
根据设计方案载荷要求，对各机构进行运动分析和详细计算，确定主要部件和元件型号及设计尺寸。在此基础上，根据零件初始设计参数，利用UG软件进行三维实体建模，生成零件加工图纸，并依照装配关系进行虚拟装配，最后进行运动模拟仿真，分析各系统的空间运动轨迹，参照设计要求对方案进行最优化设计，其虚拟样机模型如图5所示。

2.3电控部分
电控系统采用单片机控制系统，由单片机各输出端口分别控制电磁继电器的通断电、拖动滑移装置与齿轮机构的啮合与分离，实现扫地及拖地的独立或配合工作。同时采用红外遥控装置实现远距离控制。电控系统结构和原理图如图3、图4所示。
（1）供电系统。整个电路电源由两个12V蓄电池串联提供：单片机电源由78L05降压提供，电机由两个的电源串联供电，继电器和电磁铁由12V的电源提供。
（2）遥控系统。手持遥控器设有行走驱动开关、转向开关、洒水阀门开关、扫地、拖地开关，与车载电子线路的控制信号相匹配。
（3）单片机电路。单片机系统由键盘、复位电路、时钟电路等组成。由单片机各口线控制相应的驱动器和继电器。

3样机制造与调试
依照设计零件图，加工出扫地车的各个零件，根据装配图进行整车组装。同时将电控部分进行组装，实现机电结合，对其各项性能进行调试，最终实现了方案设计预期所有功能，基本上能达到性能要求指标。扫地车实物图请转到奥力扫路车产品列表页。

4结论
项目组在借鉴与比较国内外各类清洁车特点的基础上，提出了产品设计的工作原理和总体方案，对扫地车各功能组成分解，确定机械系统和控制系统的设计框架。其次，应用UG软件对虚拟样机三维建模与仿真，优化设计产品性能。最后，通过样机加工、装配和性能调试，成功研制了一款多功能智能环保型清洁车。
该扫地车集扫地、吸尘、洒水、拖地、擦干、控制功能于一体，采用直流电机驱动，降低了尾气、噪声等污染，提高了扫地车的综合作业效率，实现智能化、节能、环保，符合环卫道路清扫车的发展方向。