電動(dòng)路面除雪機(jī)的設(shè)計(jì)

1、16屆半他設(shè)計(jì)電動(dòng)路面除雪機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名劉貝學(xué)號(hào)8011212102所屬學(xué)院機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí) 16=21指導(dǎo)老師周嶺日 期 2016.05塔里木人學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院我國(guó)北方冬季時(shí)間長(zhǎng)降雪量大，如果不及吋淸除積雪，將嚴(yán)熏影響交通安全，給人們円 常生活帶來(lái)諸多不便。多功能清雪車的研制，有重耍的實(shí)用價(jià)伉，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重耍 意義。除雪機(jī)清雪能力的強(qiáng)弱很人程度上収決于清雪裝置性能的好壞，所以深入研究清雪裝置 的結(jié)構(gòu)和性能足非常必要的。川于淸除浮雪的裝置主要為螺旋集雪裝置，一般與高速旋轉(zhuǎn)的 風(fēng)機(jī)、拋雪筒聯(lián)合使川。雪被螺旋集雪裝置收集丼通過(guò)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)從拋雪筒拋

2、到路邊或者 運(yùn)雪車上，節(jié)省了收集雪的吋間，清雪效率較高。本文基于對(duì)積雪的物理機(jī)械特性分析，提出機(jī)械式除雪的幾種方案，并針對(duì)除雪機(jī)構(gòu)中 的螺旋集雪機(jī)構(gòu)的工作原理進(jìn)行分析，在理論分析的菽礎(chǔ)上得出結(jié)論。關(guān)鍵詞:除雪機(jī)；螺旋集雪：手扶1.1電動(dòng)路而除雪機(jī)設(shè)計(jì)的鬥的和意義11.2國(guó)外研究現(xiàn)狀11.3電動(dòng)路側(cè)除雪機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理31.4木章小結(jié)32總體方案設(shè)計(jì)32.1沒(méi)計(jì)車體32.2動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)32.3傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)32.4本章小結(jié)53各系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.1電動(dòng)機(jī)的選用53.2集雪器的設(shè)計(jì)53.3拋雪器的沒(méi)計(jì)63.4拋雪器性能參數(shù)的分析計(jì)算83.5機(jī)器性能參數(shù)計(jì)算93.6本章小結(jié)94 to94.1鏈輪校核94.2

3、鍵的校核124.3軸承校核124.4軸的校核13總、16i射17參考文獻(xiàn)18工程概況本設(shè)計(jì)針對(duì)大型設(shè)備清理占路ifti積大、影響交通，窄小街道、小區(qū)、機(jī)關(guān)大院、公園等小道大 而積場(chǎng)所清雪費(fèi)工費(fèi)力的情況，經(jīng)過(guò)實(shí)地凋查咨詢及嚴(yán)格思考，進(jìn)行小型電動(dòng)路而除雪設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)。該設(shè)計(jì)結(jié)合吉林大學(xué)、大連鐵道學(xué)院多功能除雪車科研項(xiàng)n、德國(guó)凱馳的揚(yáng)雪機(jī)閣片信息，對(duì) 離心揚(yáng)雪式清雪車的設(shè)計(jì)理論進(jìn)行分析，得出相應(yīng)結(jié)論，在此®礎(chǔ)h揚(yáng)雪式清雪車進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)、動(dòng)力學(xué)分析、仏動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用solidworks實(shí)體繪圖。1概述1.1電動(dòng)路面除雪機(jī)設(shè)計(jì)的目的和意義(1) 及時(shí)清除積雪的必耍性我國(guó)北方地區(qū)冬季較

4、長(zhǎng)，每年都會(huì)有較大降雷過(guò)程，部分地區(qū)還會(huì)形成雪災(zāi)，給社會(huì)生產(chǎn)牛.活 帶來(lái)很人影響，特別足近年米隨著國(guó)k經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速展，品速公路和高等級(jí)公路里程與円俱塘， 冬季道路積給人們出行帶來(lái)了諸多不便,尤其在大雪和雨夾雪天氣，大部分高速公路出于安全考慮 常采取限速行駛甚至不得不關(guān)閉數(shù)天，嚴(yán)重影響交通并制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市道路的清雪問(wèn)題已經(jīng) 越來(lái)越引起各級(jí)政府部門的關(guān)注和重視，我認(rèn)為如何快速萵效清除道路積雪、侃障道路和社區(qū)群眾 的正常出行、提商行車安全、行走方便成為日前冬季道路養(yǎng)護(hù)的主要問(wèn)題。所以，過(guò)多的降雪常常來(lái)不及得到及吋有效的淸除，給城市交通和人民生活帶來(lái)了許多不便。 因此，尋找-種既有較高效率，成

5、本乂比較低的淸雪方法就成為當(dāng)務(wù)之急。(2) 主要除雪方法ri前清雪采用的主要方式冇：傳統(tǒng)的人工清雪技術(shù)；在道路上撒施化學(xué)物質(zhì)融化冰雪； 靠各種清雪機(jī)械清除積雪。人工淸雪功效低、浪費(fèi)人力、作業(yè)成本商、占奮路面吋間長(zhǎng)且必須在o大工作，不安全因素多， 易發(fā)牛交通事故，給過(guò)往:午:輛、行人帶來(lái)極大不便。融雪劑淸雪是一 種靠熱作川或撒布化學(xué)藥劑使冰雪融化的方法。主要用于冬季機(jī)場(chǎng)、公路、 廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、鐵路、城市街道等，起到清雪及防凍作用，但同時(shí)也對(duì)城市環(huán)境產(chǎn)生了不可忽視的 危害，融雪劑所需費(fèi)川較島，易對(duì)道路和周圍環(huán)境造成污染，而且氣溫過(guò)低吋將失去作川，也不利 于保護(hù)車輪胎，因此，這種方法的使用范圍受到一

6、定影響。清雪機(jī)械是通過(guò)機(jī)械對(duì)雪的直接作用進(jìn)行推掃或鏟除，主耍分為犁式除雪機(jī)械和螺旋轉(zhuǎn)子機(jī)械 w大類，二者之和占發(fā)達(dá)家清雪機(jī)械總數(shù)的80%以上?，F(xiàn)今，傳統(tǒng)人工清雪法和污染較大的融雪劑 清雪法已經(jīng)不能滿足耑要，迫切耑要忡能良好、自動(dòng)化程度較高以及方便靈活的機(jī)械來(lái)替代。即雪 后需要效率高、楫時(shí)、楫力的浮雪清除設(shè)備。用于淸除浮雪的裝置主要為螺旋集雪裝置，一般與高 速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)、拋雪筒聯(lián)合使川。雪被螺旋集雪裝置收集丼通過(guò)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)從拋雪筒拋到路邊或 者運(yùn)雪車上，節(jié)省了收集雪的吋間，淸雪效率很高。但目前我岡螺旋集雪裝置的淸雪效率和發(fā)達(dá)w 家相比還有-定差距，需要深入研究并進(jìn)一步提高。本文研究的主要目的是

7、通過(guò)對(duì)螺旋集雪裝a結(jié) 構(gòu)性能的研究，分析影響w集雪性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計(jì)一種小型手扶拋揚(yáng)式清雪車，進(jìn)一少優(yōu)化結(jié) 構(gòu)以實(shí)現(xiàn)螺旋集雪裝置快速高效的清雪作業(yè)，川于單位、家庭或社區(qū)道路、庭院積雪的清除，從而 減少因積雪引起的經(jīng)濟(jì)損失和安全m題。通過(guò)木題u設(shè)計(jì)，也能夠進(jìn)一步理解機(jī)械設(shè)計(jì)、內(nèi)燃 機(jī)原理、工程機(jī)械等專、ik課程知識(shí)，掌握專川機(jī)械設(shè)計(jì)的原理和方法。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀迕我國(guó)大多數(shù)公路迕冬季受到降雪的影響，大部分公路一年的降雪期能達(dá)到十多天，永北、西 北的一些地區(qū)，其降雪期甚繭能達(dá)到3到4個(gè)；,積雪厚度能達(dá)到幾百毫米。我國(guó)除雪機(jī)械止:在向 小型化、高速度的方向發(fā)展。在除雪作業(yè)中，除雪機(jī)機(jī)身的大小及

8、除雪速度是影響交通的兩個(gè)重要 w素，車身過(guò)人和行駛速度過(guò)低，除雪機(jī)都會(huì)占道影響交通。0前國(guó)內(nèi)公路管現(xiàn)部門雖然在一定程度上改善/除雪方式，從原始人工除雪方式到機(jī)械除雪方 式，除雪效果和除雪效率得到加強(qiáng)，似是除雪設(shè)備老舊，技水落后，有的甚至是臨吋改裝的除雪設(shè) 備，w此除雪效果和除雪效率也并不是很理想。在高速公路上，人工除冰雪功效低、浪費(fèi)人力、作 業(yè)成本高、占有路而時(shí)間忪，且不安企w素多，鉍發(fā)生交通事故，不能適應(yīng)高速公路清除冰雪的耍求。 岡此現(xiàn)在一些公路管理部門的除雪設(shè)備己經(jīng)無(wú)法滿足要求。除雪沒(méi)備急耑改善。國(guó)內(nèi)的除雪車研究 起步較歐美發(fā)達(dá)岡家晚，是從改革丌放以f方慢慢開(kāi)始的。現(xiàn)在各個(gè)公路開(kāi)始使用專用

9、的除雪車進(jìn) 行除雪，除雪效果和除雪效率令人滿意。似相比于歐芙發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)的除雪車的種類和數(shù)景 偏少，除雪車沒(méi)有形成完整系列，同時(shí)除雪車的技術(shù)水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后發(fā)達(dá)國(guó)家。近幾年來(lái)，一部分 公路管理部門開(kāi)始慢慢引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的除雪車，雖然在一定程度上保障了道路的通暢，但是除雪車 有較強(qiáng)的地域性，國(guó)外的除雪車也是根裾國(guó)外的環(huán)境氣候、路而狀況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方而來(lái)設(shè)汁的, 岡此除雪的綜合經(jīng)濟(jì)效益不足很理想。時(shí)國(guó)外的先進(jìn)除雪:午:價(jià)格貴，這也無(wú)形之中增加了除雪成本。因此迫切需要開(kāi)發(fā)出符合我 國(guó)地域特性的除雪車。我國(guó)除雪:午:在制造工藝、技術(shù)、智能化等方面與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有一 定的差距。u前國(guó)內(nèi)很多公路

10、管理部門直接引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的除雪車，比如引進(jìn)一輛徳國(guó)產(chǎn)的 jctbmom除雪車要60萬(wàn)歐元，k價(jià)格昂貴，且使用成木和維護(hù)成木也偏卨，因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)丫除雪 預(yù)算成木。因此丌發(fā)出符合我國(guó)地域特性的先進(jìn)除雪車成為必需。在國(guó)外除雪車技術(shù)較國(guó)內(nèi)成熟，種類、規(guī)格都很齊全，除雪車能形成一個(gè)完整系列。除雪時(shí)， 能根據(jù)實(shí)際的路面情況，選擇相皮的除雪車，除雪效果很好，在-定程度上推動(dòng)了國(guó)w經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 創(chuàng)造y較大的社會(huì)效益。n前除雪主耍以機(jī)械除雪為主過(guò)一些車輛底盤(pán)改裝而成的，拆卸和安裝都 很方便，能達(dá)到“即裝即用”的效果，不僅實(shí)現(xiàn)了車輛的多用途，而且還提高了車輛的經(jīng)濟(jì)性。美 國(guó)的公路一般采用美國(guó)s&s公司生產(chǎn)

11、的集成式除雪車，該除雪車配備冇推雪板、掃雪滾刷、吹 雪風(fēng)機(jī)等裝s,能完成多種功能。該機(jī)行走消耗功率約為160kw,吹雪風(fēng)機(jī)消耗功率約為140kw, 能同吋完成推、掃、吹及噴灑融雪劑等作業(yè)。乂有瑞士 boschung公司研發(fā)的除雪車、美國(guó)軍 方和芝加哥奧黑爾國(guó)際機(jī)場(chǎng)鬥前尥遍采用的當(dāng)前最流行的美國(guó)產(chǎn)的mb綜合除雪車，其除雪性能 都相當(dāng)?shù)膬?yōu)良。同時(shí)美國(guó)的美業(yè)(meyer)公司、斯文森(swension )公司、鉆石 (diamond )公司和徳國(guó)的volkswagen公司、daimler-be公m生產(chǎn)的除雪車，k功 能眾多，技術(shù)也是相當(dāng)?shù)某墒?，除冰除雪效果也非常的好?.3電動(dòng)路面除雪機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理

12、除雪機(jī)由車體和安裝在它上im的電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、集雪器以及安裝迕巢雪器上的拋雪器組成。 小車以一定速度行走時(shí)，積雪從前方不斷進(jìn)入集雪器屮，集雪器由反m安裝的雙h'd螺旋軸、推雪板 和擋板組成，由于螺旋軸的高速旋轉(zhuǎn)，積雪被切碎并通過(guò)雙向螺旋的橫向位移迅速集中于糶雪器中 部拋雪轉(zhuǎn)子室的入u處，隨車體的前進(jìn)而進(jìn)入轉(zhuǎn)子室，在轉(zhuǎn)子葉片的帶動(dòng)k,不斷沿拋雪筒拋到預(yù) 定位置。所以要合理的設(shè)計(jì)計(jì)算集雷器、拋雷器等的參數(shù)。螺旋式除雪機(jī)是利用前部安裝的螺旋式 銑削集雪器進(jìn)行切削，然p將切削下的雪屑靠?jī)啥朔搓腊惭b的集雪螺旋輸送丼集屮于推雪板屮部的 拋雪器的入口處，由于除雪機(jī)向前運(yùn)動(dòng)使積雪不斷增加，在壓差的作

13、用下，雪屑被連續(xù)送入高速旋 轉(zhuǎn)的拋雪轉(zhuǎn)子室內(nèi)(杏些螺旋轉(zhuǎn)子式除雪機(jī)沒(méi)杏轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，只有拋雪筒)，在轉(zhuǎn)子葉片的帶動(dòng)下，被 不斷沿拋雪簡(jiǎn)拋出。1.4本章小結(jié)木章主要針對(duì)小型電動(dòng)路而除雪機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況，自身的結(jié)構(gòu)及工作原理等情況進(jìn)行系統(tǒng) 的分析與概括，通過(guò)我國(guó)實(shí)際情況來(lái)說(shuō)明此次畢業(yè)設(shè)汁的可行性。2總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)車體車體的作川足固定連接集雪器、汽汕機(jī)等零部件。其主體采川10mm的低碳鋼板焊制而成，井 包括扶手，：午:輪等附件。車體前段連接集雪器，中間固定汽油機(jī)座，各部分設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如何滿足簡(jiǎn) 單、實(shí)用、美觀、操縱靈便等要求，并11車體的寬度不應(yīng)超過(guò)集雪器的寬度。除此之外，考慮到實(shí) 際應(yīng)用，還應(yīng)

14、注意避免劃傷路面、減小a重、過(guò)載保護(hù)等問(wèn)題。2.2動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)木車動(dòng)力源選用電動(dòng)機(jī)，w綠色環(huán)僅，連續(xù)作業(yè)時(shí)閬長(zhǎng)，噪音低，更適合機(jī)關(guān)人院、居民區(qū)及 人u流動(dòng)較大的地方使用。考慮到本機(jī)器的整體性能及使用壽命等參數(shù)，經(jīng)性能比較，初步選用型 號(hào)1.1-6三相異步電動(dòng)機(jī)。2.3傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案一電動(dòng)機(jī)一一鏈傳動(dòng)一一中間軸一一鏈傳動(dòng)一一集雪器考慮到車身突然遇到障礙物影響傳動(dòng)系統(tǒng)，甚至使集雪螺旋因受過(guò)人肌力，仍要繼續(xù)旋 轉(zhuǎn)被破壞，所以傳動(dòng)系統(tǒng)中考慮有帶傳動(dòng)做過(guò)載保護(hù)。傳動(dòng)方案二電動(dòng)機(jī)一一帶傳動(dòng)一一中間軸一一鏈傳動(dòng)一一集雪器11 2-1傳動(dòng)路線閣與第一種方案相比，車體體積適中，結(jié)構(gòu)也

15、比較簡(jiǎn)單。車體上部安裝汽汕機(jī):車體前而 連接集雪器:后面有推手;內(nèi)部有加強(qiáng)肋板?？倷C(jī)長(zhǎng)約1820/77/77,寬約820/77/77 高約1150mz/?， 重約102蝓，輪了直徑選為300/7/77/,可見(jiàn)方案2具冇方案1優(yōu)越的除雪性能，還具備輕便的 優(yōu)點(diǎn)，的確優(yōu)于方案1。(2)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)選用第三方案，山于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速車由人推動(dòng)，基于人行走速度限制， 而通常帶傳動(dòng)傳動(dòng)比要求不得大于7,通常選擇3到4越小越好，齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比范圍同帶 傳動(dòng)，這樣總體就耍降速，傳動(dòng)比達(dá)到50左右。帶傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2-1、表2-2 表2-1帶傳動(dòng)尺寸參數(shù)帶型普通a型帶彈性滑動(dòng)率直徑80zw"

16、人帶輪基準(zhǔn)直徑ddi = i d(1 - £軸間距a=476.5/z/7/基淮長(zhǎng)度1318mm帶速vv=8.37"z/s.小帶輪包角a169.46額定功率pil.olhv額定功率增m0.24br帶根數(shù)z5單根帶的預(yù)緊力f099.66/v表2-2帶傳動(dòng)的參數(shù)帶型普通v帶達(dá)h十功率5.5kw傳動(dòng)比i2小帶輪基準(zhǔn)直徑80帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度1180mm人帶輪恭準(zhǔn)h徑156.8帶速v=8.37m/s平根帶輪傳遞功p=1.01kw小帶輪包角a=169.46率ap=0.24帶的根數(shù)z=6額定功率增量b=11.0f0=107.85n中-根v帶預(yù)緊力帶輪基準(zhǔn)寬沒(méi)鏈傳動(dòng)2的設(shè)計(jì)過(guò)程與鏈傳動(dòng)1相|nj,

17、傳動(dòng)比i=4,截距p=9.525,型兮06b，大鏈輪分度閱直 徑d2=254.74mm，齒頂圓直徑da2=260mm,齒根圓直徑df2=248.39；小鏈輪分度圓直徑dl=63.92mm， 齒頂圓過(guò)徑dal=68，齒根圓直校dfl=57.57mm?？紤]到緩沖、減震、過(guò)載保護(hù)、原動(dòng)機(jī)等對(duì)傳動(dòng)裝h的要求，采w單排滾子鏈（鏈號(hào)力063）傳 動(dòng)和帶（普通v帶a型）傳動(dòng)。在有轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)的機(jī)型巾，因?yàn)槎嗔宿D(zhuǎn)子傳動(dòng)裝置比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)吋應(yīng) 考慮到集雪器和拋雪器相互牽制，必耍時(shí)討沒(méi)計(jì)圓錐減速器或蝸輪蝸桿以滿足傳動(dòng)的耍求。應(yīng)該注 意的是，設(shè)計(jì)時(shí)耍合理安排傳動(dòng)路線，考慮調(diào)整重心的位置，盡量使重心位于輪子略前方附近。汽

18、 汕機(jī)極s于整機(jī)屮央位置，通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)集雪螺旋和拋雪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。2.4本章小結(jié)本章主要研究制定了小型電動(dòng)路而機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)上對(duì)清雪機(jī)的車體、動(dòng)力系統(tǒng) 和傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)并得出結(jié)論。3各系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1電動(dòng)機(jī)的選用考慮到木機(jī)對(duì)動(dòng)力源的要求，這里采用型號(hào)1.1-6三相異步電動(dòng)機(jī)。3.2集雪器的設(shè)計(jì)（1）集雪器結(jié)構(gòu)沒(méi)計(jì)集雷器亦配置在整機(jī)前方，左右對(duì)稱旋向相反，是對(duì)路囬積雷的切削元件和將積雪向中火集攏 的傳送丁.具，使雪從集雪器屮部流入拋雪轉(zhuǎn)子。它由三部分組成:雙句螺旋軸（集雪螺旋）、軸承結(jié)構(gòu)、 擋板及推雪板等。雙向螺旋軸是一根安裝兩段反向螺旋的軸，安裝在擋板屮形成半封閉，由

19、原動(dòng)機(jī) 通過(guò)傳動(dòng)裝h帶動(dòng)島速旋轉(zhuǎn)。螺旋軸的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-2。螺旋集雪器的工作原理是，雪在螺旋葉什推力作用k受擠壓到一定程度，當(dāng)集雪螺旋旋轉(zhuǎn)時(shí)， 在.雪s上切割fli一條雪帶，并沿軸向移動(dòng)至轉(zhuǎn)子前方。螺旋集雪器的帶式刀片一般雙向?qū)ΨQ式，在 螺旋中部衍冇一定空間，以減小雪流入轉(zhuǎn)了時(shí)的阻力。在無(wú)轉(zhuǎn)了結(jié)構(gòu)的機(jī)型中，集雪螺旋集切雪、 集雪、拋雪三人功能于一體，因此多采用圖3-3結(jié)構(gòu);在冇轉(zhuǎn)了結(jié)構(gòu)的機(jī)型中，巢雪螺旋只完成切雪、 集雪功能，山拋雪轉(zhuǎn)子完成拋：功能，故多采用閣3-1結(jié)構(gòu)。j =sn a ' cos c（dz + vngh . j t/z y 卵 sin a h i «tv/ （

20、 3 !）其巾l為螺旋沿軸向長(zhǎng)度，60v/n考慮淸雪機(jī)自行速度時(shí)雪進(jìn)入集雪器每秒轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)，v清 雪機(jī)自行速度（m/s） ,n螺旋軸轉(zhuǎn)數(shù)。經(jīng)螺旋軸推移并擠灰的雪，將對(duì)螺旋葉片產(chǎn)生阻力。實(shí)際汁 算時(shí)，討設(shè)雪對(duì)單位側(cè)積上的壓力與雪的變形阻力f相平衡。并假設(shè)雪為連續(xù)流體媒介，各方向變 化速度相同且均勻。則除雪牛產(chǎn)率q= 1 h v。那么集雪器所耗功率為n ： = 1 + / sin a - cos a + | 兀d - 60 sin 2 afqs v"j（3-2）公式中d為螺旋直徑，其它符兮如前所述。注:雪的變形阻力f（即雪的抗壓強(qiáng)度）可曲實(shí)驗(yàn)求出，它和積雪的密度和抗壓強(qiáng)度有關(guān)。為增加集雪

21、能力，同時(shí)也為了加丁.更加方便，集雪螺旋軸釆用一條薄鋼板焊在軸上。除雪寬度 要求不小于500毫米，這里可取600毫米左螺旋最大直徑通常約為它的一半左右;在整個(gè)除雪寬 度上應(yīng)至少存迕一個(gè)螺距;由螺旋直徑和螺距可確企螺旋角的值（確定后可觀察螺旋角的值足否合理， 如不合理可適當(dāng)?shù)恼{(diào)整螺旋直徑和螺跑的位，h到合理為止）。除此之外，集雪螺旋的轉(zhuǎn)速n必須 滿足生產(chǎn)率的要求，換言之巧必須滿足n4x601hv帶入數(shù)據(jù)計(jì)算后，n要求人于152.6r/n?？傊?， 集雪螺旋轉(zhuǎn)數(shù)越大，集雪能力越強(qiáng)，但轉(zhuǎn)速也不宜過(guò)大，所以綜合結(jié)構(gòu)、功率、集雪能力等方而的 要求適當(dāng)選取n的值。根據(jù)結(jié)構(gòu)選取螺旋，螺距為500毫米，軸徑為3

22、0亳米，鋼板寬50毫米，厚 5毫米，以及其它參數(shù)的值。如圖3-2所示，集雪器的擋板底部安有支撐板，以防集雪螺旋劃傷地面及保護(hù)集雪螺旋免受車 體重的壓力。圖3-2帶支撐板的集雪機(jī)構(gòu)3.3拋雪器的設(shè)計(jì)無(wú)轉(zhuǎn)了機(jī)構(gòu)拋雪器的設(shè)汁，小型機(jī)型通常沒(méi)有轉(zhuǎn)了機(jī)構(gòu)，拋雪器只起對(duì)雪的導(dǎo)h'd作用，此時(shí)拋雪器簡(jiǎn)稱為拋雪筒。如閣3-3所示，為減小雪在其中運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力，拋雪筒的直筒部分與集雪器的 上板制成一個(gè)零件，連接處以糾角光泔過(guò)渡，.r.材料選川高光潔度、高韌性的玻璃鋼。拋雪筒處 于集雪器屮部，方肉成與擋板的半封閉圓筒相切，這個(gè)?雪可以得到充分的初速度f(wàn)從此拋出。 拋雪簡(jiǎn)軸線應(yīng)處于集雪螺旋軸螺旋面屮部，這樣雪

23、在離開(kāi)集雪器進(jìn)入拋雪筒吋可少受附力。為提島 拋雪距離，拋雪簡(jiǎn)出口處有橢圓狀的光滑開(kāi)口以保證雪在離開(kāi)拋雪簡(jiǎn)轉(zhuǎn)巧吋少受肌力。根裾力學(xué)原 理，相m的初速度只有在45度斜上拋時(shí)拋的距離最遠(yuǎn)，故揚(yáng)雪角取45度最合理。速度只有/十:45 度斜上拋時(shí)拋的距離最遠(yuǎn)，故揚(yáng)雪角取45度最合理。工作原理：如圖3-3所示工作吋，雪隨著機(jī)體的前進(jìn)和集雪器的£1身旋轉(zhuǎn)被粉碎外從左右14屮 問(wèn)集屮，加上車體前運(yùn)動(dòng)是雪迅速到達(dá)拋雪i i時(shí)便被拋出。閹3-3擋雪板-拋雪器圖3-4拋雪轉(zhuǎn)了計(jì)兌簡(jiǎn)閣拋雪轉(zhuǎn)子的計(jì)算見(jiàn)閣3-4,主要參數(shù)有葉片卸載角、葉片外徑r、和工作長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)子拋雪生產(chǎn) 能力和最大拋雪距離。轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)表而上的

24、雪拋岀速度，等于葉片頂部的圓周速度。其它雪塊沿徑 句移動(dòng)，從轉(zhuǎn)子拋岀的絕對(duì)速度等于其岀口時(shí)的徑向速度和葉片頂部的圓周速度的矢量和。轉(zhuǎn)子卸載角然a，指從葉r頂端開(kāi)始拋雪到兩葉存雪完全拋完（即雪塊從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a a吋間內(nèi)，葉片轉(zhuǎn)過(guò)的角度。按雪塊為無(wú)粘合力的散狀小顆粒的最有利輸送條件，來(lái)確定)+ arctan(3-3)3.4拋雪器性能參數(shù)的分析計(jì)算(1)無(wú)轉(zhuǎn)了機(jī)構(gòu)拋雪器的參數(shù)分析計(jì)算雪由集雪器進(jìn)入拋雪筒時(shí)的速度，雪的圓周速度可近似地認(rèn)為是雪進(jìn)入拋雪筒時(shí)的速度?！眃 n?r 25nsvov = o)=2602 7rtg a 60 tg a(可見(jiàn)vw與a，n，s冇關(guān)。(2) 雪離丌拋雪筒時(shí)的速度雪塊以速

25、度心脫離集雪螺旋經(jīng)過(guò)拋雪器出u吋的速度為uo,則(3-5)u0«. -2g"0(l +(/)盧公式中，h。為拋雪筒出口到集雪器中心軸的垂直距離，v為雪經(jīng)過(guò)拋時(shí)因與筒壁摩擦和沖 擊而產(chǎn)生的能量損失系數(shù)。雪屬于輕飄物，在計(jì)算時(shí)，最人拋雪距離是指排除風(fēng)力的影響。經(jīng)轉(zhuǎn)了拋出的雪由于受到機(jī)械 對(duì)其的加密作川，呈團(tuán)狀或顆粒狀。在空氣流體屮運(yùn)動(dòng)，因速度不足很快，運(yùn)動(dòng)附力可以認(rèn)為主要 是流體粘滯性引起且阻力的擻位和速度的一次方呈正比，設(shè)阻力f=m.g.c.u，c為阻力系數(shù)。以拋雪 簡(jiǎn)出口為原點(diǎn)，采用直角叱標(biāo)。在x、y、z少標(biāo)巾，按牛頓定律：w0 sin (3(3-6)(3-7)以拋雪筒出u

26、時(shí)計(jì)，當(dāng)t=0，x0 = y0 = 0 , y:%。cos /3 = uqf sin；5其中夕為拋雪筒揚(yáng)雪角，則公式的解為45°。公式中e為&然對(duì)數(shù)底。系數(shù)c的取值由實(shí)驗(yàn)確定。似一般在無(wú)人量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)情況下，將淸雪 機(jī)處理后的雪團(tuán)和顆粒認(rèn)為足類球體，而按斯托克斯阻力定律來(lái)計(jì)算，即球體在粘滯流體以-定速 度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受到的肌力f足：f=6n4au式屮a為雪塊半徑；為空氣粘滯系數(shù)。的數(shù)位系空氣的n在屬性。在零度以下時(shí)，可取位 為 0.00016 泊。設(shè)f=f，即111=6 31 uu,解之冇：0=4.5_，6/'2,顯然eg值較小。因而可將公式展成級(jí)數(shù)，冇 下列近似關(guān)系：3

27、 u) sin p(3-8)(3-9)x = uq cos p.t cgllo cos -1y = sin t-jgt2-jcgu0 sin r2令公式中的y=0,并將式中第三項(xiàng)略去，解得到達(dá)地ifti時(shí)間是:t =(3.10)8t帶入x的表達(dá)忒，求出最大拋雪距離為：maxw。2 sin 2夕(1 cuq sin fi)(3-11)空氣對(duì)雪塊運(yùn)動(dòng)有較大附力，使實(shí)際拋雪距離大大小于理論值。實(shí)踐證明，轉(zhuǎn)子的圓周速度越 高，這一差異越大。順風(fēng)拋雪可以提高拋雪距離，當(dāng)風(fēng)速不大時(shí)，也町逆風(fēng)拋雪。由文獻(xiàn)吋知:考 慮到風(fēng)速對(duì)拋雪距離的影響，可采用經(jīng)驗(yàn)公式x = xmax(1 ± 0. iv/)單位

28、m計(jì)算有風(fēng)吋的拋雪距離x式屮:amax無(wú)風(fēng)時(shí)的拋雪sl離單位m，稱風(fēng)速單位m/s。3.5機(jī)器性能參數(shù)計(jì)算消耗功率的計(jì)算 拋雪器消耗的功率 由公式知：rq v,/?, cos 妁 a)f(3-12)帶入數(shù)據(jù):a=1.54kw 由公式(3-13)帶入數(shù)據(jù)：ns =3.601(2)性能分析機(jī)器的除雪生產(chǎn)率是2.24x10_2m3 /s。由0 = alv即生產(chǎn)率等于雪層厚度。3.6本章小結(jié)(1) 本章主要研究制定了小型手扶式淸雪車的各系統(tǒng)沒(méi)計(jì)方案。(2) 迕此®礎(chǔ)h對(duì)清雪車的幾個(gè)主要部件(如糶雪器、拋雪器等)的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行 分析，確定主體設(shè)計(jì)方句。(3) 經(jīng)過(guò)實(shí)地考察和設(shè)計(jì)汁算，最

29、終確定車體尺寸1820mmx820mmxl 155mm。4校核4.1鏈輪校核軸上的鏈輪校核，輪的輸入功率是2.88/gv，齒輪的轉(zhuǎn)速 =1200r/min，齒輪材料為40cr,調(diào)質(zhì)處現(xiàn)，硬度 241hb286hb,平均取為 260hb。zl=78, z2= 78,b=20, m=2.5=195mm接觸疲勞極限：由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第12章得知im/=1200胸 5編=1150嫩精度等級(jí)選取6級(jí)精度使用系數(shù)ka:由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表12.9得ka=1.5 動(dòng)轉(zhuǎn)系數(shù)kv:由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖12.9得kv=1.2 齒間載荷分配系數(shù)尺&=1.88-3.2x由此得:齒向載荷分布系數(shù)尺up1 1i

30、z, z21.88-3.2x1 1+ 78784-(4-l79=0i86k = r =-=1.36z/ 0.862b、2hfi = a-b(y + cxo3b1.79(4-1)(4-2)(4-3)=1.17+0.16x0.12+0.61 x 10-3 x 20= 1.17a=1.17, b=0.16, c=0.61 載荷系數(shù)k:k = kakvkha=1.5x1.2x1.36x1.17=2.86彈性系數(shù)2=189.86/節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)zh:由機(jī)械零件設(shè)汁手冊(cè)4|刻12.16zh=2.2接觸最小安全系數(shù)由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)4表12.14 swlim=1.05 總丄作時(shí)間：z/f=5x300x8x0.

31、5=6000h預(yù)期使用壽命為10年，每年300天，單班制，工作時(shí)閩占50%。 應(yīng)力循環(huán)系數(shù)由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表12.15 估計(jì)107< '彡107 則指數(shù)w=8.78=60,=5.79xl07 (4-5)/=1v 7max )原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。接觸壽命系數(shù)a由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖12.18 zni=zn2=as1 =2=十么=71:8 =觀 mpadhlimku)(4-6)許用接觸應(yīng)力么:驗(yàn)算：= z£ x zh x z£ xv hdi u (4-7)=223.42mpa<w =798mpa/.被校核輪安傘。0 75重合度系數(shù)：yf:yf = o.2

32、5+£(x(4-8)0.25 +0.75?79=0.66齒間載份分配系數(shù)由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表12.10知_ 1 _ 1 066= 1.51(4-9)齒叫載荷分布系數(shù)杏機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖12.14得=1.4載荷系數(shù)ak = k，kv.kfa.kfp(4.10)= 1.5x 1.2x 1.51 x 1.4=3.80齒形系數(shù)杏機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)12.21，yfa =2.80應(yīng)力修正系數(shù)ysal:查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)12.22 , ysal=1.56 , ysa2=1.72。彎曲疲勞極限：由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖12.23c，=600mpa。彎曲最小安全系數(shù)sflim由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表12.14

33、snim=1.25。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)川由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表12.15估計(jì)，sxionio'0則指數(shù)m=49.91nz = 60,7v/j£(49.91 </,l(4-11)= 60xlxl200x4800x(l499,x0.2 + 0.5499lx0.5 + 0.2499,x0.3)= 6.91x107原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)正確軸承壽命系數(shù)kv:由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖12.24 , k=0.95,2=0.97。 尺寸系數(shù)匕：由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖12.25，kx=1.0 許用彎曲庖力么:r 1 r n cr/yiimiyvikx 710x0.95xl crri = kr,j =hml

34、al x = 539mpa(4-12)5fmin1.25驗(yàn)算：cfx = cf2=yfaysaxy£2x3.8x2300020x195x2.5x2.8x1.56x0.66= 45mpa < crfl = 539mpa傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不作靜強(qiáng)度校核4.2鍵的校核車輪軸上帶動(dòng)車輪的普通平鍵。軸徑40/wzn，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1.879x 10、備,整個(gè)車輪的 寬度b50m/z/，載荷穩(wěn)定。(1) 選擇鍵的類型：選a型普通t鍵(2) 確定鍵的尺寸：查的可選鍵的尺寸為6x/2x/ = 10x8x34h(3) 擠灰強(qiáng)度：取則工件表面的擠壓應(yīng)力為22000?dki= 189.8(4-13).o

35、;=189.8 21202001m/v/，所以此處用鍵連接可以滿足強(qiáng)度要求。4.3軸承校核選用軸承代號(hào)如軸承參數(shù)下表5-1:選縱14絲杠左側(cè)深溝球軸承6004進(jìn)行校核，軸徑d=25, 軸承預(yù)期使用壽命4=5000/z,可靠度為50%。脂潤(rùn)滑。校核步驟:_ 42,5 11200=0.004(4-14)查機(jī)械零件沒(méi)計(jì)手冊(cè)第18章表18.7得e=0.081= = 0.004 =0.18>e (4-15) c()r 11200表5。1軸承參數(shù)軸承代號(hào)基木尺寸mm基木額定負(fù)載尺vv極限轉(zhuǎn)速r/minddbcct脂潤(rùn)滑汕潤(rùn)滑60042042129.385.0215000190006000102684

36、.581.982000028000x，y沖擊載荷，據(jù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)查表132可得：x=0.50, y=2.0系數(shù)乃由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)査表13-3可得人=1.1p=fary(4-16)= 1.1x(0.5x242.8 + 2.0 + 42.5) = 221n計(jì)算額記動(dòng)載份c:=29617v(4-17)基本額定動(dòng)載荷c, = 17200/vc;二2961 /v。 則選用該軸承可以滿足壽命要求。4.4軸的校核軸上的功率為p=2.88kwf轉(zhuǎn)速n=200r/tnin轉(zhuǎn)矩p2t = 9550000 = 9550000x« 22920n -mm«1200(4-18)(1)求乖直l&#

37、163;j的支承反力2ttanacos fifax = fa tan p(4-19)(4-20)(4-21)l= fr- = 390.022v l(4-22)(2)求水平而的支承反力(閣c)(3)繪垂直面的彎矩圖(圖b)(4)繪水平面的彎矩圖(圖c)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩(圖f)f2v = fr-f = 539.q5nfih =f2h = f = 1245.4677mav = fav = s3.55n-mm(/v = f,v = 60a5n-mm(lh = fh = 93.05n-mt= ftx- = 06.96nm f 2求危險(xiǎn)截而的當(dāng)fi彎矩a= (j- = 0.6 _o _=0.6x106.96

38、 = 64.18 (7)從閣可見(jiàn)，a-a截而最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為m£ =加 > « = 226.07(4-23)(4-24)(4-25)(4-26)(4-27)(4-29)(4-30)(4-31)(4-32)計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑軸材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表14一 1查得仏=650m/vz，由表14-3查的許用彎曲應(yīng) 力cr.lzj = 55mftz,貝 ij(4-33)考慮到鍵杷對(duì)軸的削弱，將d值加大5%錯(cuò)誤!故取d=50mm軸徑，合詁，安全。 嵌入對(duì)象無(wú)效。圖5.1軸錯(cuò)誤！嵌入對(duì)象無(wú)效。圖5.2彎矩扭矩圖本次設(shè)計(jì)總計(jì)大該有零件20個(gè)左右，經(jīng)過(guò)這兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)有了更 深層次的理解，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)有了更深的鞏固，對(duì)word、solidworks、cad軟件有了進(jìn)一步 了解和熟練應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)針