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第6章 理论设计计算 ............................................... 22
6.1 船体运行速度计算 .......................................... 22 6.2 引导装置各项数据计算 ...................................... 22 6.2 翻斗四杆机构尺寸计算 ...................................... 23 6.2 翻斗机构电机选用，周期和间歇时间计算 ...................... 23 6.2 转向时间计算 .................................................... 24 第7章 设计总结 ................................................... 25 参考文献 .......................................................... 27 致 谢 ............................................................. 26 附录（模型实物照片） .............................................. 28
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第1章 绪论
1.1 设计的背景与意义
水是动植物体内和人的身体中不可缺少的物质，可以说，没有水就没有生命的存在。另外，人类生活中的衣食住行都离不开水。工农业生产中也不能离开水，水是工农业生产的重要原料。在农业生产中消耗的淡水量占人类消耗淡水总量的60%—80%，工业上也要用大量的水进行生产。另外，水在内河与海洋运输上也起着重要作用。在自然界中淡水量不到水总量的1%。据21世纪城市水资源国际学术研讨会透露，联合国已经把我国列为世界上13个最缺水的国家之一，目前我国人均用水量是世界人均用水量的30%左右。
目前，水缺乏已成了严重制约我国社会经济发展的“瓶颈”之一。而据专家预测，到2030年前后，中国用水总量将达到每年7000亿至8000亿立方米，而中国实际可利用的水资源量约为8000亿至9500亿立方米，需水量已接近可利用水量的极限。由于水资源供给的稳定性和需求的不断增长，使水具有了越来越重要的战略地位。国外的一些专家指出，估计到21世纪水对人类的重要性将象20世纪石油对人类的重要性一样，成为一种决定国家富裕程度的珍贵商品。一些世界著名的科学家提醒人们：一个国家如何对待它的水资源将决定这个国家是继续发展还是衰落。那些将治理水系作为紧迫任务的国家将占有竞争优势。如果水资源被污染，人类的健康、经济发展以及生态系统将受到威胁。
自改革开放以来，随着城市经济与建设的发展，风景区旅游业的开发与建设，加上人们环境意识的淡薄，各地河道、湖泊、水库等水资源环境的水面垃圾日益剧增，污染严重（如图1.1和图1.2所示）。据粗略统计，目前杭州城市河道水面的漂浮垃圾量多达十几吨，这不仅给杭州市市容和环境卫生造成严重损害，而且阻碍船舶的安全航行。光杭州的水面垃圾数量就如此之巨，更不要说全国的水面垃圾数量。为此，水面垃圾收集势在必行。
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图1.1 城市河道污染 图1.2 运输河道污染
1.2 国内外的水面垃圾收集的情况
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1.3所示），以杭州西湖景区为例，景区管理局就要定期叫工作人员进行手工打捞水面垃圾。这种方法的缺点是其生产效率低、劳动强度大，工作环境恶劣。
此外，目前市场上也出现了一些机械智能化的水面垃圾收集设备。由于水域不同、垃圾种类不同及回收量的不同，形成了各种类型的水面垃圾收集船。例如ZS-800型水面清漂船、16.5米水面垃圾收集船等等。但现在市场上的水面垃圾收集船大都是大型船舶机械，主要用于大范围大面积水域垃圾的收集，其结构复杂，体积庞大，价格昂贵，而且需要专业人士操作，从而不能被广泛地应用于城市河道和风景区水域的垃圾收集作业。
图1.3 人工打捞
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1.3 设计的性质和任务
“碧水一号”水面垃圾收集船主要针对的是城市和风景区河道、湖泊水域的水面垃圾收集。根据调查和分析，其水面垃圾主要有稻草、烂蔬菜、塑料袋、软包装、饮料盒、塑料泡沫、瓜皮等。由于受河道过往船只形成的浪涌及潮水的冲击，水面垃圾一般集中在两侧的江岸、堤坝、湖边及拐角回流区，而河道和湖泊的中央几乎没有垃圾，因此要求收集船尺寸小，操作灵活、零航速作业效能好。
针对目前市场上的这一特殊情况，我们机械设计小组设计并制作了“碧水一号”水面垃圾收集船。本收集船主要适用于城市河道、湖面以及风景区水域。本作品具有结构设计巧妙、体积小巧，收集方式和操作简单，而且收集效率高，造价低廉等特点，市场前景广阔。
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第2章 “碧水一号”水面垃圾收集船设计
相关基础――虚拟装配技术
2.1 基本概念
2.1.1虚拟装配
随着经济的全球化和社会的信息化，市场竞争日益激烈。制造业要在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，必须能够更好地满足市场所提出的TQCS要求，即：要以最短的产品开发周期(Time)、最优质的产品质量(Quality)、最低廉的制造成本(Cost)和最好的技术支持与售后服务(Service)来赢得市场与用户。面对不可预测、持续发展、快速多变的市场需求，企业的生产活动必须具有高度的柔性，对市场需求的变化做出快速反应。与此同时，信息技术取得了迅速发展，从而为制造业的信息化发展提供了良好的基础。8O年代，随着先进制造技术以信息集成为核心的计算机集成制造系统(CIMS)的实施，以及随后提出的计算机虚拟制造技术(VMT)，到9O年代时，计算机虚拟制造技术得到了极大重视并得到迅速发
展。随着市场全球化的进程，信息化制造将成为现代制造企业追求的重要目标之。
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计算机技术、CAD技术的发展，使得虚拟技术在CAD中的应用,虚拟装配技术得到了产生和发展。虚拟装配是在计算机上建立起如同真实样机的直观可视化的三维数学几何模型,即虚拟样机,然后通过在计算机构建的虚拟环境中对零件装配情况进行干涉检查。
目前,虚拟装配所采用的是“引用”(或称为“借用”)方法,所谓“引用”,指在实现模型装配时,通过记忆零部件在装配模型中的各自位置,且在需要时才装入组件,而不是将所有组件全部真实送入装配模型。组件送入装配模型后,装配模型记录的是组件的最新版本(而不是过时版本),当零部件修改后,装配模型会自动地更新。这样,既节省了大量的工作,也为“并行工程”的开展提供了技术基础,而且还减少了很多的劳动力。装配模型所引用的各零部件可以储存于各用户的计算机、中心文件服务器或可通过网络的任何地方,使得零图纸和团队协同作业(Team Work)成为可能。
2.1.2装配关系
根据《机械精度设计基础》[5]，可知零件间的装配关系可分为间隙配合、过
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