1、自动洗车机总体设计 毕业设计说明书摘要:随着经济的发展，生活水平的提高，汽车已经逐渐走进我们的日常生活，从公交车到小型汽车，汽车给人们带来方便的同时，如何方便快捷将汽车清洗干净也成为了人们日常需要解决的难题。本课题就针对人们生活中所遇到的这一难题，提出一个合理的结果方案。关键词 ： 自动洗车机 总体设计Summary:With economic development, improvement of living standards, the car has gradually into our daily lives. From small cars to buses, cars bring
2、 convenience to people. At the same time, how convenient wash the car has become the peoples daily problems to be solved.This paper will address this problem encountered by people living in the proposed program a reasonable result.Keywords: automatic washing machine overall design 目 录摘要 11前言 42方案的拟定
3、6 2.1 隧道式自动洗车机的工作原理及主要特点6 2.2往复式自动洗车机的工作原理及主要特点 7 2.3 水斧式无接触自动洗车机的工作原理及主要特点103.方案的选择及可行性分析134.方案的设计16 4.1自动洗车机的主要组成部分及主要技术参数16 4.2自动洗车机的清洗系统的设计17 4.3自动洗车机的水处理和水循环系统的设计18 4.4自动洗车机的其他方面的设计及相关计算说明195.结束语216.感谢217.参考文献238.附录241 前言随着经济的的飞速发展，科学技术的不断进步，人们的对日常生活的各项要求也越来越严格，尤其在通行方面，人们的要求更是越来越高。于是，汽车这一方便快捷的通
4、行方式已经和人们日常的生活联系越来越紧密。根据资料显示，我国目前汽车的数量正在以一个让人吃惊的数字在飞速发展。根据国家相关部门的最先调查显示，近年来，我国汽车和汽车驾驶员的数量成几何倍数大幅度增长，近五年机动车数量同比增长1500多万辆，驾驶员年均增量2000多万人。截至2014年底，全国机动车数量达2.64亿辆，其中汽车1.54亿辆。机动车驾驶员突破3亿人，其中汽车驾驶员超过2.46亿人。私家车总量超过1.05亿辆，每百户家庭拥有25辆。2014年，小型载客汽车达1.17亿辆。其中，以个人名义登记的小型载客汽车(私家车)达到1.05亿辆，占小型载客汽车的90.16%。与2013年相比，私家车
5、增加1752万辆，同比增长19.89%。全国平均每百户家庭拥有25辆私家车，北京上海等超一线城市平均每百户家庭拥有63辆私家车，苏州、南京等一线城市每百户家庭拥有私家车超过40辆。另外，盐城、徐州等二三线城市平均每百户家庭拥有私家车也超过20辆 1。汽车行业的飞速发展，导致汽车服务业更是发展迅速、规模空前。在整个汽车产业链中，汽车行业的主要利润并不是汽车销售而是主要来源于汽车的售后服务，像维修、保养、保险、清洗等。2013年以来中国汽车售后服务行业规模已超过4500亿元，从业人员近1000万，服务企业近50万家，洗车厂近30余万家。另外，随着汽车数量的不断增加，车辆更新换代周期短、汽车各种新技
6、术的应用以及国家环保政策的要求，又进一步促发对对汽车服务业的需求，形成了一个潜力巨大的消费市场。与此同时汽车服务业因此也被称之为汽车后市场的黄金产业，汽车清洗行业就是其中的重要组成部分。在中国汽车清洗这一行业在20世纪90年代初期开始兴起，涌现出一批比较正规的洗车店。到21世纪国内洗车行业更是发展迅速，在许多一线城市涌现出许许多多的洗车连锁店，列如长城洗车服务连锁、洗车人家等等 2。但是在一些二三线城市，洗车店大多以个体经营户的形式存在，连锁品牌较少，并且分布稀疏，很难形成产业集中聚集效应难以形成产业链。而且这些个体经营户形式经营的洗车店往往存在因为资金投入有限，洗车设备较贵导致服务数量少，服
7、务质量差等问题。相比与国外，国内洗车店的服务设施远落后与国际一流水平，大多是一般传统的水洗方式，而较为高级的洗车方式洗车服务由于受场地资金等因素的影响，目前还仅处于初级状态。目前国内一些个体经营模式的洗车店主要采取的洗车方式是水桶加抹布、加压水枪、无水洗车（棉布擦拭）、蒸汽洗车和无刷毛自动洗车等等。这些洗车方式大多存在许多弊端，例如：平均洗一次车水资源不能得到有效利用浪费大多水资源；洗车方式不合理没有科学因素不仅洗不干净还会对车子造成危害；另外，由于没有严格的管理规范导致行业服务质量低，顾客整体满意度评价低等因素。因此，就上述情况而言，汽车服务业上面关于洗车这一行业目前还存在较大的市场空白。近
8、年来，无论是从政治经济因素又或者是社会技术要素，洗车行业都有良好的发展趋势广阔的发展前景。2 方案的拟定2.1隧道式自动洗车机的工作原理及主要特点 隧道式自动洗车机最早由美国人在上个世纪90年代发明，他采用的原理是洗车机器本身不动，汽车自身慢速移动或者靠牵引力缓慢的通过隧道工作区域。洗车机通过装备仪器装置上的各种感应元件装置通过传感器将信号传递到控制系统，判断汽车的位置，并根据已经编写好的指令来实行自动运行，达到清洗汽车的目的。隧道式自动洗车机的清洗车辆的种类比价多，包括：中大型的营运客车，私家小型汽车，电车大巴等等。隧道式自动洗车机的最大隧道式自动洗车机的最大的特点是清洗速度快，清洗小型汽车
9、隧道式自动洗车机基本上可以做到一分钟一辆。另外，隧道式自动洗车机可以连续不间断的做到清洗工作，可以连续不断的工作。隧道式自动洗车机比较适合在大型场所洗车，多建在城市经过的车辆流较大的场所或者在大型汽车客运站公交交通枢纽等公众场所。（图为路路顺式隧道式自动洗车机）隧道式自动洗车机在清洗效率高的同时也存在着一些缺点。首先，隧道式自动洗车机设备都比较昂贵，一般在十几甚至几十万元，资金投入量较大，回收周期慢，不适合个体经营或者小型洗车场所。其次，由于隧道式自动洗车机的清洗种类多包含许多大型车辆从而导致洗车设备大因此占地面积也较大。除此之外，隧道式自动洗车机清洗效果虽然不错，但是往往会用大量的水资源，浪
10、费水资源，这与现在提倡建设的资源节约型环境友好型社会的理念明显的想违背。综合上述等因素，隧道式自动洗车机并不能够在中小型二三线城市大量投入使用。2.2往复式自动洗车机的工作原理及主要特点往复式自动洗车机在国内也称之为龙门式往复自动洗车机，起源于美国，兴起于日本，在日本被广泛应用。往复式自动洗车机的原理就像他的名字一样特点在往复，汽车停止在固定的位置不动，由电脑控制，实现自动往复的清洗。还可以自动感应出水、自动仿形刷洗车身、自动刷洗轮胎底盘、系统 自动检测、自动打蜡、自动吹干。一辆脏的汽车进去，往复式自动洗车机一般要工作三到5分钟，可以把一辆脏的汽车系干净。而且也并不适合持续不间断的洗车，不能连
11、续工作，不能应付大量的来车需要。往复式自动洗车机一般都有刷子，大体上可以分为三刷式、五刷式和七刷式。往复式自动洗车机的刷子有很多种类，主要有布刷、泡沫刷和尼龙刷，其中布刷的效果最好。往复式自动洗车机的核心部件在于它的硬件设施，也就是往复式自动洗车机的整体的框架。因为机器在行走的时候要要求机器行走的必须完全水平的路线，因此对往复式自动洗车机的框架要求很高，全部要求是无缝焊接，框架本身需使用不锈钢材料，要求水平误差不能超过2毫米。然而用手工焊接的的往复式洗车机框架由于人为因素的存在一般很难达到这个精度的要求。国内的往复式自动洗车机一般采用PLC控制系统控制 3。往复式自动洗车机清洗效果应该是同类自
12、动洗车机中清洗效果相对较好的。而且往复式自动洗车机设备相对于隧道式自动洗车机设备整体结构更为简单，零件更少更小，因此具有占地面积小，设备相对便宜等特点。比较适合一些资金相对充足的个体户经营使用，或者是一些中小型洗车企业大量投入使用。往复式自动洗车机的优点在于，它由电脑控制清洗、风干、打蜡、等多模式组合操作。另外其部件性能优越，可靠性高清洗程度较高较彻底无死角。另外往复式自动洗车机的毛刷选择材料很多，可以选择超柔的泡沫或者棉布毛刷，不仅清洗干净彻底，还能做到不伤害汽车本身的额喷漆。（图为凯旋门式往复式洗车机）同样的往复式自动洗车机也存在很多缺点，因此并不适合在二三线中小型城市推广。一般普通的往复
13、式自动洗车机就需要十几万元人民币，而清洗效果稍微好一些，仪器设备更好的往复式自动洗车机动辄就需要几十万人民币甚至更多，因此很难被个体经营模式下的小企业接受。除此之外，往复式自动洗车机在清洗较干净的同时，会大量的浪费水资源，在正常情况下往复式自动洗车机清洗一台小型汽车，大约就要消耗200L到300L的水资源，严重浪费水资源。除了这些，往复式自动洗车机，对洗车机所需要的场地也有严格的要求，因为自动洗车机的底部轨道要求必须水平放置，精确度要求很高，不能有太多误差，一般水平误差不能超过2毫米，焊接也要求无缝焊接，轨道本身要求使用不锈钢材料，不能生锈。所以，对往复式自动洗车机的选址放置条件要求比较严格。
14、因此，综合上述条件，往复式自动洗车机也很难在二三线中小型城市得到广泛的推广使用。（图为往复式自动洗车机对结构本身材料的要求）2.3水斧式无接触自动洗车机的工作原理及主要特点水斧式无接触自动洗车机和往复式自动洗车机、隧道式自动洗车机在原理上有着明显的不同，水斧式无接触自动洗车机其突出的特点在于无接触上。水斧式自动洗车机主要利用高压冲水加药水清洗这一水洗方式。水斧式无接触自动洗车机是近些年来新产生的洗车方式设备。水斧式自动洗车机是结合市场考场，历经多年的检测研究。经过不断的创新，研究。研发出的新型结合市场需求，的性价比比较高，性能比较稳定的无接触式全自动洗车的洗车方式。水斧式自动洗车机从2005年
15、开始得以推广并使用，短短几年的时间，水斧式无接触自动洗车机从刚开始的额无人问津，从开始的洗车行业排名的末尾占40多名到现在跻身全国洗车行业前三甲，到水斧式自动无接触自动洗车机在市场上销售火爆，在市场上普遍得到消费者好评。水斧式无接触自动洗车机在国内起源于杭州，短短几年的的时间从刚开始的杭州本土只有一家，到现在全国1700多家用户。水斧式自动洗车机从起初的在国内都默默无闻，到现在的在国际市场上都有一定知名度的国际品牌。水斧式无接触自动洗车机系统采用光电系统定位车子的位置和形状，然后通过控制系统来控制水斧式无接触自动洗车机的清洗臂对车子车身上下、底盘、四周、灯等进行清洗。水斧式无接触自动洗车机可以
16、旋转、可以后退、不至于损坏车子及设备。水斧式无接触自动洗车机的新型L型清洗设备，是水斧式无接触自动洗车机中科技含量水平较高的一款水斧式无接触自动洗车机，可以说是水斧式无接触自动洗车机中的旗舰款式。L型水斧式无接触自动洗车机的操作臂可以360度自动旋转，还可以自动检测车身长度，自动调节水压冲洗的力度和冲洗距离，还有假装防撞功能，有很好的保护作用。水斧式无接触自动洗车机安装的空间不需要太大，最小安装尺寸要求仅要7米的长度、3米5的宽度和3米的高度以及7米的轨道长度。采用220V的供电电压，电机功率11KW整机功率13KW。适用许多车辆的清洗，像面包车，小型汽车，私家轿车等。水斧式无接触自动洗车机的
17、最大冲洗压力达到80KG可以有效的对底盘等部位做到冲洗干净。洗车速度也比较快速，平均每辆车花费2分钟，100L的水和0.3度的电可以持续不间断工作能够应付很多车辆的清洗需要。（L型水斧无接触式自动洗车机主要参数）水斧式无接触自动洗车机与上述的隧道式自动洗车机和往复式自动洗车机的最大的区别就在于他们的洗车方式不同，不需要隧道式自动洗车机和往复式自动洗车机那样需要较为复杂的设备和精密度较高的仪器。因此，水斧式无接触自动洗车机的设备较两个相比价格比较便宜，一般在几万元左右，因此可以被大多数个体经营户所接受可以达到推广的作用。另外，水斧式无接触自动洗车机整个设备不大，占地面积比较小，可以满足各种场合的
18、洗车场地，因此可以在城市的各种地方安放放置，满足各种客户的洗车需求。水斧式无接触自动洗车机外观设计精准，内置超高的隔音效果膜，噪音分布已经达到国家的相关噪音标准的规定，不会产生噪声污染。水斧式无接触自动洗车机的水泵功率一般采用十几千瓦的高压水泵，目前在国内属于最高的洗车用高压水泵可以达到更好的洗车效果，工作压强可达一千帕每七十平方厘米。水斧式无接触自动洗车机采用的是PLC可编程控制系统操作系统，操作人员只要输入某一项指令，水斧式无接触式自动洗车机就可以自动工作，非常的方便快捷 4。水斧式无接触自动洗车机虽然存在着许多隧道式自动洗车机和往复式自动洗车机等接触式自动洗车机所不具备的有点，但是也同样
19、具备很多缺点。一方面，水斧式无接触自动洗车机虽然号称是360度全方位自动洗车，但是实际上并不能 够清洗的很干净很彻底，存在许多清洗不到的死角，尤其是汽车的底盘。另一方面，水斧式无接触自动洗车机在考虑经济因素的同时，节约很多资金，导致水斧式无接触自动洗车机接框架比较简单，在安装的过程中很容易出现问题，导致安装不牢固。而且由于水泵的功率很大，为了使清洗能够干净一些，使水斧式无接触自动洗车机的水压很大，很容易对车身的漆造成损伤。另外，水斧式无接触自动洗车机通常使用药水清洗，这样很容易造成污染和对车身表面的漆造成严重的损坏 5。（图为水斧式无接触自动洗车机）3 方案的选择及可行性分析 结合以上隧道式自
20、动洗车机、往复式自动洗车机以及水斧式无接触自动洗车机，以及查阅其他相关的不同样式的自动洗车机，参照相关资料，我设计出这款三滚筒式自动洗车机。这款洗车机综合了以上三种洗车机的主要优点，这款洗车机主要是在二三线中小型城市推广使用。根据从盐城这一中小型城市的实际市场情况调查分析，我们可以得知现在顾客对洗车的行业的洗车服务要求主要在以下几点：一，洗车店的选址要在交通方便，容易到达，比较宽敞不至于太拥挤的场所。二，洗车的价格要合理，不能太昂贵，一般10元到30元左右。三，洗车要洗得干净，不能留有死角，尤其是底盘和镜子尾灯等。四，洗车过程中不能对车子本身有损伤，不能对车身的喷漆造成损害和玻璃。而且在调查中
21、发现，我们发现洗车的顾客的车子在需要清洗的过程中，车子本身的污渍本身并不是很难洗，一般都是些少量的灰尘，很难洗的污渍并不是很常见。综合上述市场调查分析，我们得出一个结论，由于在城市中，使车子不干净的一般都是些灰尘及一些可吸附固体颗粒，城市的道路一般都是水泥路，不会出现乡间那种泥泞的泥土道路，因此车子上很少会沾染上难洗的污泥等难洗的物质。因此在实际的清洗过程中，对于清洗的要求其实并不是向很多顾客那样对清洗的清洁程度有很大的要求。因此在本设计中我们采取先用清水（视情况而定可以掺入少量洗涤剂）然后用毛刷刷洗的方式，最后用吹风机吹干的这一模式对汽车进行清洗。上图为本设计的自动洗车机的结构简图，结构是由
22、隧道式自动洗车机的结构衍生而来，去除了隧道式自动洗车机中对精度要求比较高的隧道设计，而采用支架来限制车辆的行走范围。使用钢材将清洗系统固定在地面，末端固定在底部支架的表面，底部支架支架固定在地面的混泥土中，这样既节约材料还可以使得固定更牢固。清洗系统一共有三个轮刷，其中两个侧刷一个横刷，侧刷主要负责清洗车子两周，横刷主要负责刷车子前后两段及上表面。侧刷可以小幅度的前后移动可以达到刷的更干净的效果。横刷由一个简单的升降装置控制可以上下移动以达到更好的清洗效果。侧刷和横刷的刷子均采用泡沫材料，目前清洗效果最好的材料就是泡沫，泡沫不仅能够有效的清洗污渍而且吸水效果好，还不会损坏车身表面的喷漆 6。废
23、水处理系统在清洗系统的后面。废水处理系统还含有废水回收利用装置，可以有效的处理和回收利用清洗车辆的废水，这样平均清洗下来，平均每洗一辆车可以节约大约三分之二的水资源，不仅节约了大量的水资源，还可以节省不少资金。本次设计的洗车机在洗车过程上同传统的洗车机的洗车方式并没有特别的区别。一点不同是在考虑到经济因素的前提下，本洗车机的驱动方式采用的汽车自动行走的方式而不是同接触式洗车机那种靠洗车设备自行驱动的方式。洗车的过程是，汽车驶入洗车机的安置平面，在驶到指定位置后，由横刷上面的喷淋系统先进行喷水，然后横刷，侧刷都同时进行工作，驾驶员可以自己控制车辆进行移动，根据车子的干净程度来控制车子的速度和洗车
24、的时间。本设计的一个亮点采取计时收费的方式，这样对于车子干净程度不同的顾客来说车子的手收费也不一样。这样干净一些的车子就可以少花费一些钱，这点对于许多顾客来说应该是个不错的选择。本设计主要的特点就是既不是单一的传统的接触式洗车也不是现在比较常用的无接触式洗车方式，它是这两种洗车方式的有机结合。先用喷淋系统，对车辆进行无接触式的清洗，再用侧刷和横刷对车辆进行接触式的清洗。这样不仅可以节省大量的水资源，还可以清洗的干净彻底。在结构上本设计主要采用往复式自动洗车机的结构样式，但是和往复式洗车机不同的是，本设计采用的是汽车自由行走的样式，这样可以省下一大笔在洗车机设备结构上的资金。在这样简单的设计结构
25、上面，和简单的框架的前提下带来的是洗车设备的价格大幅下降，这样导致每次洗车的成本都不高，可以带来很明显的价格优势，相比于往复式自动洗车机、隧道式自动洗车机这些接触式自动洗车机或者水斧式无接触式自动洗车机这类无接触式自动洗车机，本次设计的洗车机可以带来很明显的价格竞争优势。综合以上竞争优势，本设计的洗车机在二三线中小型城市还是具有很好的竞争优势和上升空间。 上图为本次设计的三桶式洗车机设备的清洗系统总一些主要清洗机构的设施。两个竖着的棕色的是册数，横着的棕的为横刷。在横刷上面是一个喷淋装置，主要负责喷水，喷淋装置上面为负责控制侧刷移动的移动装置。红色的为清洗系统的整体支架。4 方案的设计4.1自
26、动洗车机的主要组成部分及技术参数该整体设计主要由四大部分组成，分别是清洗系统、水处理和循环系统、控制设施系统和其他组成部分这四部分组成。基本外形参数:场地长度8米场地宽度6米场地占地面积48平方米场地所需高度5米清洗系统设备高度3.5米清洗系统设备长度6米清洗系统设备宽度5米水处理系统占地长度4米水处理系统占地宽度12米水处理系统占地深度3米水处理系统所占体积14.4立方米基本功能参数三刷一个横刷，两个侧刷冲洗方式高压水刀式喷淋方式泡沫清洗自动喷洒泡沫洗涤剂风干自动仿形环绕风口风干系统车辆运动方式驾驶员自动控制车速和车辆着重要清洗的部位系统控制方式可编程PLC控制和人工控制相结合故障检查方式故
27、障检测、元件检测均采取人工检测的方式洗车方式由顾客自己控制的自动洗车方式自动记录日计数（每日自动清零）累计数（密码清除）有详细的洗车时间记录可洗车型适合七座及七座以下的面包车及各种小轿车最大清洗长度长度不限最大清洗宽度2.55米最大清洗高度2.80米基本配置外型不锈钢式支撑钢架防水机件防锈处理电气元件采用高防水等级机架热镀锌C型钢机架用水用电参数用电种类220V家用电耗电量0.3度/辆耗水量加水循环设备25L/辆无水循环设备100L/辆平均洗车速度参数单车洗车平均时间2分钟/辆每小时循环洗车数量平均每小时连续循环洗车30辆4.2 自动洗车机的清洗系统的设计 自动洗车机的清洗系统要由机架、 导轨
28、、 顶刷、侧刷传动机构、和吹干系统等构成， 其总体布局如图所示。（上图为清洗系统设计简图） 其中，1为侧刷及侧刷环绕的旋转轴。2为底座，起到支撑作用。3，4为侧刷的滚动装置（图上为了表示明显特意分开来画的）。5为横刷。6，7为吹干系统。首先司机把汽车开到清洗区域，也就是清洗装置前面，尽量保证车辆在自动洗车机前部正中间，离清洗区域大概直线距离80厘米。关闭车窗，首期电线，往后折后视镜，检查一下前挡风玻璃雨刷和其他的零件，确保其固定不懂，并且移除任何的突出部分，防止刷洗过程中造成不必要的损毁。再次检查是否有晃动的零件，确定无误后，启动自动洗车机，司机挂一档，半松离合器，缓慢驶入，自动洗车机开始清洗
29、车辆。操作员也可以通过操纵台对车辆清洗进行手工操作，改善清洗效果，以达到更彻底的清洗。4.3 自动洗车机的水处理和水循环系统的设计该自动洗车机干燥系统采用电动风机风干。风干系统由8个电动风机组成，其中有4个在下面固定吹风，风口水平向内，上面4个，两个一组，可根据具体车型由升降装置上下调节，风口斜向下向内。水处理系统采用三级沉淀池工艺，污水先经过格栅，把大块污泥和污油过滤掉。由提升泵送至一级沉淀池进行混凝沉淀，再由管道送至二级沉淀池进行过滤吸附，最后再由管道送至膜处理池进行膜过滤。考虑到节约能源，各个沉淀池之间均用管道连接，在管道上加上止回阀门，防止水逆流。这样就省去了每个沉淀池之间都需要水泵连
30、接的必要。水流进入到沉淀池中，一般来说停留在池中的时间不相同，有一部分水在沉淀池中停留的时间大于原本设计的停留时间，而另外一部分停留在沉淀池中的时间则会大于原本设计停留时间，这种现象叫短流。短流会使得在沉淀池中停留时间较短的那一部分水得不到充分的沉淀，降低了沉淀效果。在沉淀池中停留时间长的甚至可能会出现水流停滞的死水区，降低了沉淀池有效容积。为了避免短流，所以设计在每个沉淀池的中心设置进水管，污水从上而下进入池中，再在进水管下方设置伞形挡板，使得废水能够在池中均匀分布。沉淀池处理后的水经提升送到清洗机上部的储水箱，刷车用过的水返回沉淀池再进行处理，形成合理的闭路循环用水系统 7。一般的沉淀池都采用机械清挖污泥，清泥周期一般都很长，大概为30天左右，30天沉淀池中的水质肯定会变差，并且挖污泥费时且不经济。因此，我们采用自带排空管的沉淀池，沉淀池中时间较长的水和污泥可以及时的排空，既方便又省事，排出的污泥晾晒后用污泥车运走 9。4.3 自动洗车机的其他方面的问题的设计及相关的计算说明在自动洗车机的选址方案设计上，每一台自动洗车机的占地的场地面积为为两块，一块是清洗和控制系统的占地面积6m8m=48,另一块为水处理和水循环占地面积3（4m1.2m）=14.4。设备总占地面积为48+14.4=62.4。在综合考虑其他占地因素，这样一台自动洗车机的占地面积设计在70。 对于自动
