题目：汽油吸叶粉碎机设计
摘要：吸叶机设计主要为实现落叶清扫进程的机械化，利用风机的吸附作用实现对道路路面及路角、树根底部等部位的落叶进行清扫收集，再进行粉碎处理。本课题在对国内外清扫机械进行分析的基础上，设计了汽油吸叶粉碎机,以汽油发动机为驱动，优化了叶轮、流道的部分结构，降低了噪音，提高了气动性，具有效率高、成本低和易于携带等特点。
关键词：吸叶机；机械本体设计；结构的优化
ABSTRACT
Leaf vacuum design is intended to realize mechanism during the process of cleaning up fallen leaves. Using the wind disk as adsorption equipment and is able to clean those places with are now relatively difficult to be cleaned such as places under trees.This topic on the basics of analysis cleaning machinery at home and abroad,designs gasoline leaf vacuum grinder,the design of the gasoline engine is designed, which is based on the gasoline engine. The structure of the impeller and the flow channel is optimized, the noise is reduced and the aerodynamic performance is improved. The utility model has the advantages of high efficiency, low cost and easy portability.
Keywords:leaf vacuum；mechanical body design；the prototype experimental structure
1 课题研究目的和意义
随着我国草坪业和城市绿化建设迅猛发展，与之联系紧密的园林机械业也热了起来，现在市场上各种用途的园林机械已是琳琅满目[1]。专家预测，未来几年，国产园林机械将在国内市场占据主体，并逐步打入国际市场[2]。而吸叶机作为园林机械的一种，目前我国吸叶机产业由小到大，迅速发展，现已成为一个产品门类比较齐全、创新能力不断增强、市场需求十分旺盛的朝阳产业。特别是近年来，吸叶机产业发展速度进一步加快，不但产量增加，而且产品出口的数量和科技含量也不断提升。据有关专家预测，在今后的十至十五年，我国吸叶机产业将进入高速发展阶段。但与此同时，也要看到我国的吸叶机产业发展基础薄弱，为加速提高我国吸叶机产业的技术创新能力、加强吸叶机研发的产、学、研结合，已经成为当务之急。据调查，目前国内研发生产吸叶机的企业尚没有形成一个统一的设计研发的参考标准，因此有必要对吸叶机在设计过程中的主要性能与功能影响因素及实现方法进行详细的分析、研究。且目前大多企业在设计研发过程中主要采用实验的方法对设计进行验证，由此带来研发生产周期长、同时由于实验成本高，而增加了产品的成本，降低了产品在市场中的竞争力。因此，必须要开发出科技含量高的园林机械装备，来适应国内发展需要，具有良好的经济效益和社会效益，同时可以增加国际市场份额。结合国内外吸叶机的多个实验，在深入研究吸叶机的流场特性和噪声特性基础上[3]，同时考虑气动性能参数、噪声等多个因素，优化吸叶机结构，对于提高吸叶机产品性能，增强操作安全性巧舒适性十分必要；对指导吸叶机结构的设计、改进和开发，具有重要而现实的意义；对于提高企业经济效益、工作效率，増强吸叶机的国际竞争力都有十分重要的价值。
2 国内外研究现状
2.1 国外研究现状
路面清洁机械在国外己有几十年的发展与使用历史[4]。道路卫生清洁的机械化程度的高低，是一个国家工业化和其自动化程度的重要标志之一。一些发达国家，如德国、日本，它们的卫生工作都非常好，基本实现了机械自动化[5]。他们从20世纪初期就开始大量研发清洁类的机械装置，像美国ELGIN、德国STIHL、日本KATO、英国JOHNSTON等公司这些公司目前不管在销量的规模、还是在技术应用的级别上都处在世界的顶尖行列[6]。有一种新型的路面清扫形式，采取洒路车与清扫机结合作业的形式，这种形式不仅可以有效解决路面上清扫车的二次灰尘问题，并且还可以有效改变对片状、絮状或粉尘状等轻质物体洁效率低的问题[7]。此外，国外针对路面清洁机械进行的学术研究方向主要是面向清扫车的性能改善、安全稳定、智能控制、环保节能等。PeelG.M.和ParkerG.A.采取离散元素模型的方式，理论研究了落叶清扫底盘刷在作业时与地面间的相互联系，总结以下结论：伴随盘刷转速的加快，盘刷与地面间的摩擦系数会降低，而且盘刷的对地压力也会降低，那么盘刷的驱动扭矩会相应下降。产品规划设计的是一种用于清扫落叶的机械．机器露天工作，工作环境为草坪或地面。使用期限1-2两年更换一次。动力来自于电力拖动，牵引方式可是人力牵引或是机车牵引，在中等规模机械厂多量生产。目前德国的STIHL公司在这方面做到了行业领先的地位，斯蒂尔集团为林业、园林养护和建筑工业开发、生产、销售动力工具。斯蒂尔公司共包含32家全资销售子公司，而且同全球的38000多个销售商和120多家进口商有着交易往来，会销往160多个国家和地区。斯蒂尔自1971年起，成为全球销售最好的公司。他们所生产的吸叶机也是销量领先[8]，如图1所示。国外对吸叶机也进行了大量的研究，尤其在噪音与流道优化方面。随着计算机水平的发展，基于计算流体力学的CFD(Computational Fluid Dynamics）研究方法逐渐发展完善。该技术的基本原理是通过并行计算和图像显示，求解诸如多相流和热传导等相关计算模型，通过这种数值模拟，可以得到复杂问题的流场内各个位置上的基本物理量的分布及变化情况。结合CFD仿真结果、风机设计理论以及与其他现有吸叶机结构的对比，对叶轮、蜗舌和流道进行结构优化[9]。运用相似定律，适当降低吸叶机转速，保证最终优化效果，保证降低吸叶噪声，同时提髙气动性能。目前，CFD技术己广泛应用于离心式通风机流场和声场的数值模拟分析，主要应用在对流体机械的结构尺寸优化、性能预测分析和噪声评估等方面。
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