小型手推式除雪機畢業(yè)設計及論文

沈陽理工大學學士學位論文緒論1.1選題意義我國的東北、華北、西北等北部的部分地區(qū)，冬季的積雪和冰常常造成嚴重的交通障礙，在有些路段如坡道、轉(zhuǎn)彎、交叉路口、機場跑道等，路面有積雪和積冰則影響更為嚴重，常常引發(fā)交通事故。冬季降雪覆蓋在路面上給人們的出行帶來諸多不便。對于城市來說，積雪會給城市的道路交通帶來很大的麻煩，尤其是我國較寒冷的北方地區(qū)。我國北方氣候寒冷、溫差大、冬季時間持續(xù)較長，降雪量大，常常會引起滑車、交通事故、行人摔傷等一些不便，而環(huán)衛(wèi)工作人員在降大雪后都忙于清除主要路面的積雪，而對于一些小型機械行駛的路面，以及很少人行走的小區(qū)內(nèi)很難有效清理，這給過往的路人，居民帶來不便。特別的是在一些學校里、工廠里、企業(yè)院內(nèi)或居民小區(qū)內(nèi)的窄小路面上的積雪得不到環(huán)衛(wèi)工作人員的及時清除，給過往的行人，居民的戶外生活帶來不便，甚至會發(fā)生安全事故。就目前來說，我國對于小型的、較窄路面的清雪方式主要是依靠人力，通過用鐵鍬、掃帚等工具對積雪進行處理，清雪的效率很低，浪費人們的很多寶貴時間。所以，這次畢業(yè)設計將針對小型路面積雪掃雪機的設備，為提高道路積雪的清掃效率，為過往的行人帶來更多的方便，同時減少不必要的事故發(fā)生，還能夠在大雪后為緊張的環(huán)衛(wèi)部門減輕一定的壓力，而設計一款小型掃雪機。本設計的目的在于設計一種小型低成本的除雪設備，可以廣泛用于各種小面積的除雪需求環(huán)境。1.2國內(nèi)外除雪機的發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外除雪機的發(fā)展現(xiàn)狀近幾十年來，國外的清雪機發(fā)展非常迅速，種類越來越多，各生產(chǎn)廠商在采用新技術、新材料、新工藝的同時，不斷提高產(chǎn)品的作業(yè)性能和操作性能，以適應冬季清雪提出的更高要求，增強產(chǎn)品的競爭力。在國外，最初的清雪機械是采用推土機或裝載機，利用其推土板和裝載斗將積雪集中在一起，這后來便發(fā)展成犁式清雪機。早在1943年日本就開始把V型犁安裝在載重卡車上清雪。經(jīng)過多年的發(fā)展，國外犁式清雪機已具有較高的技術水平。以俄羅斯新產(chǎn)品K0281222型犁式清雪機為例，這種清雪機基礎車采用MT328082型拖拉機，其功能有清雪、清除垃圾和砂堆，既可以用于街道、人行道的垃圾清除，也可用于公路和建筑工地的清雪。圖1.1美國Ariens掃雪機1.2.2國內(nèi)除雪機的發(fā)展現(xiàn)狀我國對除雪機械的開發(fā)、生產(chǎn)較晚，尚處于起步階段。目前，我國的公路和城市道路冬季除雪大部分仍沿用傳統(tǒng)的養(yǎng)護方式，及人工作業(yè)和小型除雪機械相結合的方式，高速公路和一級公路開始使用大型專用除雪機械進行冬季養(yǎng)護，但除雪機械在數(shù)量和品種規(guī)格上還很少，所用除雪設備基本上依賴進口，機械化程度和總體水平遠遠落后于發(fā)達國家。最近幾年，國內(nèi)一些廠家參照國外先進技術研制了適合我國國情的各式清雪機。陜西高速公路管理局研制了FCX-1型清雪車；吉林省公路機械廠與原吉林工業(yè)大學共同開發(fā)了CB1500壓實冰雪清除車；重慶迪馬公司生產(chǎn)的DMT5160TYFl多功能清雪車配備有推雪鏟、滾刷、融雪劑散布機等裝置；哈爾濱雪狼清雪機械設備有限公司生產(chǎn)的CXL-ITID型清雪車可對雨雪薄冰具有很好的清除功能，對車輛碾壓過的2cm至8cm冰雪硬層能更有效的清除，是目前國內(nèi)理想的環(huán)保清雪車。哈爾濱天達科技有限公司研制的P2400拋雪式清雪車，前置組裝式螺旋風扇拋揚結構，拋雪方向在足夠方位內(nèi)任選，是厚雪清除、拓寬道路、搶險救災的理想設備。圖1.2破冰除雪機1.3除雪工具的分類目前，各國普遍采用的除雪方法是機械除雪法和融雪法兩種基本方法。機械除雪法是通過機械對冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一種方法,除雪機械包括除雪機和除冰機兩種。根據(jù)掃雪機工作原理的不同，可以將掃雪機分為推移式類型、拋雪式類型和吹雪式類型：推移式掃雪機：推雪鏟刀，掃雪犁等裝置是安裝在大型的車輛上，如推土機，來將雪推走，留出行走的通道，然后再用其他的車輛將堆雪拉走。它的缺點是這種掃雪機只能夠?qū)⒎e雪推到路邊，而沒有集雪、拋雪的能力，只適合用于新鮮的雪或破碎之后的冰雪，清理的效率低，很容易劃傷地面，并且耗費時間較多。拋雪式掃雪機：先收集積雪，再利用拋雪泵將積雪拋到路邊或拋上運輸車輛。其中最為常見的是螺旋式掃雪機類型。吹雪式掃雪機：利用航空發(fā)動機來產(chǎn)生強大的高壓空氣流，再由噴口吹出來清除地面上的積雪。吹雪式掃雪機的運行速度高，生產(chǎn)率高，成本也很高，它的缺點是只適用于新鮮的雪，只能夠在機場、橋梁和高速路上使用，不適合于開發(fā)小型產(chǎn)品。根據(jù)工作方法的不同，掃雪機有拋雪式、傳送式類型：一、拋雪式掃雪機：葉片高速旋轉(zhuǎn)時將雪旋進掃雪機里，再通過導管運送到儲雪箱中。它的特點是：采用大功率的主機，寬幅、高效，使用比較廣。二、傳送式掃雪機：先將積雪收集，再利用輸送帶向后傳送、裝車。這種掃雪機在俄羅斯內(nèi)比較常見。1.4設計的任務本課題預設計一臺小型路面積雪清掃機。工作原理是掃雪機在工人的推行操作下，沿積雪路面將雪收集到儲雪筒中，雪在高速旋轉(zhuǎn)的葉片下通過拋雪桶，在拋雪葉片的作用下作離心運動而離開拋雪桶，最后被拋到路邊，完成清掃任務。這種清掃機主要適用于較窄的小路和工廠、學校、單位或住宅小區(qū)內(nèi)路面積雪的清掃工作，能實現(xiàn)集雪、儲雪、拋雪的功能，可以提高積雪的清掃效率。在完成預想設備的基礎上進行合理的方案構想和主要的結構設計，并對其主要的零件進行計算和校核。(1)查閱相關除雪機的資料，弄懂積雪的物理性質(zhì)，根據(jù)查閱的數(shù)據(jù)，對不同地段不同時間不同溫度路面上的積雪的物理特性進行研究與分析；(2)查閱有關除雪機的國內(nèi)外資料進行方案設計，和不同的方案進行比較，選擇最優(yōu)，最后確定除雪機的基本設計方案；(3)詳細地對除雪機的各個工作部分進行設計，并確定掃雪機的基本尺寸，以及各部件之間的連接方式。（4）繪制該除雪機的三維模型以及二維裝配圖、零件圖，完成后編寫該手推式除雪機的設計論文。令設計參數(shù)為：清掃幅寬為1m，清掃積雪的厚度最大為200mm，積雪揚程為3m。2路面積雪特性的研究2.1積雪的物理性質(zhì)要研究合適有效的除雪方法和裝置，首先要掌握積雪的物理性質(zhì)，再設計計算除雪機械的除雪阻力、除雪功率等相關問題。隨著天氣溫度的變化、積雪落下時間的長短，以及由于車輛行駛、除雪作業(yè)及水分介入等因素作用，積雪的物理性質(zhì)發(fā)生復雜的變化。積雪的主要物理性質(zhì)包括：雪的密度、雪的硬度、雪的摩擦系數(shù)等等。2.1.1雪的密度雪的密度直接決定了掃雪車的設計和使用方法。因為雪是由水固化而來的，所以雪的密度值為積雪融化之后，雪水的質(zhì)量和融化前積雪的體積的比值。雪的密度的變化范圍為：0．07~~0．79g／cm3。而其它的資料數(shù)據(jù)考察為：0．019g／cm3~~0．89g／cm3之間。雪密度的不同，因其降落的條件、沉積的條件和測量的方法等等因素而有差異[8]。由于我國的降雪條件和俄羅斯比較相符，因此有關雪質(zhì)的選擇，較多地選在0．019g／cm3~~0．89g／cm3這個范圍內(nèi)。許多外國的學者對不同條件下積雪的密度進行了綜合的測量與分析，得出以下的結論：雪的密度隨著雪沉積的時間的增大而增大，并且平均每個月的增加量大約為：10％～20％；表2.1雪的密度與時間的關系雪的狀態(tài)密度／g·cm-3新降雪0．10—0．1530天后的雪0．20—0．30多于30天后的雪0．34一0．42密實的雪0．40—0．60冰雪混合0．60—0．75冰0．90(2)雪的密度隨著雪的沉積深度的增加而變大。對于沉積兩個月之久的山坡上的積雪，深度為20cm的積雪的密度為0．3~~0．329g／cm3，而相同的地點深度為0．1～0．2cm的積雪的密度則變?yōu)?．6~~0．649g／cm3；(3)新降下的雪的密度隨著降落的時間長短的不同而不同，其測量的結果如表2.1所示；(4)新降下的雪的密度和當時的溫度也有一定的關系，其關系如表2.2所示。表2.2新降下的雪的密度和當時的溫度的關系降雪時的氣溫／oC新降下的雪的密度／g．cm-3最小值最大值平均值-10～-5．10．0110．2950．087-5．1～-2．10．0350．2580．104-2．1～-0．10．0430．4550．1280～+2．00．0690．5290．183+2．0以上0．1580．5880．1962.1.2雪的硬度雪的硬度也可以稱為雪的抗壓強度，其意義是指積雪在抵抗其他的物體進入本身時的最大能力[9]。表示方法為：進入積雪內(nèi)的剛體的單位面積上所受到的來自積雪的阻力。掃雪車設計時計算的重要參數(shù)包括雪的抗壓強度。由測量得知，雪的抗壓強度因環(huán)境的不同而不同。積雪抗壓強度特征：一般情況下積雪的抗壓強度會隨著雪的密度的增大而增大。雪的抗壓強度也與溫度有關，隨著溫度的降低而增大。2.1.3雪的摩擦系數(shù)雪的摩擦系數(shù)有：雪的內(nèi)外摩擦系數(shù)、輪胎與冰雪路面的附著系數(shù)[10]。平常路面上在積雪之后，它的使用特性將會發(fā)生很大的改變。當對冬季養(yǎng)護的道路的機器進行計算時，必須得知道機器是沿著各種各樣的冰雪路面行走的滾動阻力系數(shù)和附著系數(shù)。而行駛阻力系數(shù)，由于它不僅產(chǎn)生摩擦，而且還擠壓雪，因此一般要比外摩擦系數(shù)大。3小型手推式除雪機設計方案3.1總體方案及其比較方案一:利用吹風的方式。利用鼓風機里吹出的高速氣流將積雪吹到路邊。吹雪式的清雪車的運行速度較高，生產(chǎn)率高，缺點是只適用于新鮮的雪，不能夠?qū)簩嵉姆e雪或冰雪進行清理，而且只能在機場、橋梁和高速路等等寬敞地上使用，成本價高，不適合用于小型地區(qū)。方案二:隨著清雪車發(fā)展技術的不斷進步，可以利用清雪車前部的鏟子，來將積雪推到路的旁邊。推移式清雪車只能夠?qū)⒎e雪推到路邊，而不能儲備積雪，只適合用于新鮮的雪或破碎之后的雪，效率很低，對地面有很大的損傷。方案三:依靠機械傳動來清理積雪。先由集雪器將積雪打碎，再通過高速旋轉(zhuǎn)的攪龍葉片運送到拋雪桶內(nèi)，最后由拋雪葉輪將積雪拋出，拋到路邊。螺旋轉(zhuǎn)子式清雪車的適用范圍比較廣，無論是對于松散的雪還是壓實的雪，清雪效果和清雪效率都要比之前的兩個方案好，而且這種方案設計，設計出的產(chǎn)品體積小、成本低，更適宜用于道路窄小的地方。綜上，選用第三種方案。3.2小型手推式除雪機的工作原理3.2.1基本結構小型手推式除雪機主要包括：原動機、傳動裝置、集雪裝置、拋雪裝置、行走裝置和操作裝置等。原動機可以采用原動機機或發(fā)動機，而目前大多數(shù)采用的是汽油機或柴油機；集雪裝置是用來收集積雪的，主要采用的是推雪鏟和螺旋狀的攪龍葉片；拋雪裝置是將收集的積雪拋到路的一邊，主要的方式有拋雪葉輪和鼓風機兩種；行走裝置是來實現(xiàn)機器的前進，為手推式；操作裝置主要是通過人來控制設備的運轉(zhuǎn)工作。3.2.2工作原理工作時由原動機提供動力，經(jīng)由鏈傳動將動力傳遞到工作部分。積雪由集雪裝置收集到一個腔體內(nèi)，再由拋雪裝置清除出機體，拋雪葉輪利用高速旋轉(zhuǎn)時的離心力將積雪拋出。這樣在人力推動(手推式)下，清雪車不斷前進，就能實現(xiàn)連續(xù)的清除積雪。小型機械清雪機的結構示意圖如圖3.1所示：圖3.1小型機械清雪機的結構示意圖本設計通過利用攪龍旋轉(zhuǎn)將雪集中向后推送，再利用離心式葉片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的作用力將雪高速推向彎管，再通過和彎管壁撞擊折射揚出彎管，從而達到除雪目的。動力傳遞過程為：發(fā)動機→傳動軸→渦輪蝸桿減速器→驅(qū)動軸→攪龍 1.攪龍2.清雪鏟3.拋雪筒4.傳動系統(tǒng)5.發(fā)動機6.操作裝置7.車輪8.車架9.拋雪輪圖3.2掃雪機結構圖3.3小型手推式除雪機基本結構的確定3.3.1原動機的選擇因為掃雪機主要是用于較窄的小路和工廠、學校、單位或住宅小區(qū)內(nèi)，所以動力機的體積不能過大，因此選用汽油機。本次設計的參數(shù)為：每小時的掃雪量1000，積雪的密度250kg/m，積雪的厚度20cm，因此每小時的掃雪量為：1.0×103m2×0.2m×250㎏/m3＝5.0×kg(3.1)利用拋雪葉輪拋雪，其數(shù)據(jù)為：拋雪揚程3m，雪排出的初速度4m/s，因此排雪消耗的功率為：m·g·h／t＝5.0×10kg×10N/kg×3m/s÷3600=416.66w(3.2)集雪攪龍葉片旋轉(zhuǎn)時受到積雪的阻力作用，阻力矩m=20N·m，攪龍轉(zhuǎn)速l2r/s，因此集雪攪龍消耗的功率為：20N·m×2×3.14×1r/s=251.2w(3.3)掃雪機工作時要克服本身的重量200kg，路面的摩擦系數(shù)0.2，前進速度lm/s，因此前進時消耗的功率為：200kg×10N/kg×0.2×lm/s=400w(3.4)綜上，掃雪機消耗的總功率為：416.66w+251.2w+400w=1067.86w(3.5)根據(jù)以上的設計要求，對動力源選型。考慮到掃雪車在工作時可能遇到踏實的積雪，所以選用功率稍大的發(fā)動機，以來滿足不同的工作狀況下的需要。根據(jù)以上數(shù)據(jù)的分析以及考慮到功率的磨損消耗情況，選用EM100汽油機：發(fā)動機型號：EM100發(fā)動機型式：單缸、風冷、四沖程缸的容積：163cm3排量：87ml最大輸出：2.2kw/2500r/min凈重：27kg3.3.2傳動方式的選擇首先由汽油機提供掃雪機所需要的動力，經(jīng)過鏈傳動將動力傳輸給傳動軸，傳動軸將動力傳輸給拋雪葉輪，并通過蝸輪蝸桿減速將動力傳輸給攪龍葉片。行走動力來源于手推。3.3.3集雪裝置的設計因為積雪要被運送到拋雪桶內(nèi)再拋出，所以要把積雪往集雪桶的中央聚攏，因此螺旋集雪轉(zhuǎn)子是由兩個旋向相反的螺旋軸對接而成的，攪龍葉片隨著螺旋軸來螺旋旋轉(zhuǎn)，以達到集雪的目的。設計中采用的是帶狀螺旋集雪葉輪，這樣的設計能夠?qū)Ψe雪有很好的破碎作用，不至于再積雪較多的時候發(fā)生堵塞儲雪桶的情況。螺旋軸和攪龍葉片的基本機構如下圖3.3所示：圖3.3螺旋軸和攪龍葉片的基本機構由上所述形式的集雪裝置把切雪、碎雪、集雪、拋雪、運雪幾大功能于一身，具有有效的清雪效果。左右兩邊的攪龍旋向相反，能夠?qū)蛇叺姆e雪集中到中央，傳遞到拋雪輪下，在拋雪輪的高速旋轉(zhuǎn)下將雪拋出。考慮到積雪具有一定的粘性且較易堆積，所以集雪螺旋使用的是絞龍式螺旋葉片。絞龍式螺旋葉片是螺旋式掃雪機的主要掃雪執(zhí)行部件，它的主要參數(shù)有螺旋的外徑、帶寬、頭數(shù)、螺距、螺旋的長度及轉(zhuǎn)速等等，掃雪機的除雪效率和積雪的除凈度與這些參數(shù)的選擇有直接的關系。4小型掃雪機的設計計算和校核4.1鏈傳動的計算4.1.1傳動鏈的設計步驟與帶傳動、齒輪傳動相比，鏈傳動的主要特點是：沒有彈性滑動和打滑，能保持準確的平均傳動比，傳動效率較高（封閉式鏈傳動傳動效率=0.95～0.98）；鏈條不需要象帶那樣張得很緊，所以壓軸力較小；傳遞功率大，過載能力強；能在低速重載下較好工作；能適應惡劣環(huán)境如多塵、油污、腐蝕和高強度場合。但鏈傳動也有一些缺點：瞬時鏈速和瞬時傳動比不為常數(shù)，工作中有沖擊和噪聲，磨損后易發(fā)生跳齒，不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應用。通過各個傳動方式優(yōu)缺點的比較，在惡劣環(huán)境下工作的掃雪機上由汽油機到傳動軸之間的傳動方式選用鏈傳動，在掃雪機的結構中占有很重要的份重，因此，要對其進行設計計算。1、選擇鏈輪的齒數(shù)和確定傳動比i小鏈輪齒數(shù)少，可減少外廓尺寸，但齒數(shù)過少，會增加運動的不均勻性和動載荷；鏈條在進入和退出嚙合時，鏈節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角增大；鏈傳動的圓周增大，從整體上加速鉸鏈和鏈輪的磨損。對于高速傳動或承受沖擊載荷的鏈傳動，不少于25，且鏈輪齒應淬硬。鏈輪的齒數(shù)也不宜過多，通常限定鏈輪的最大齒數(shù)，一般不大于114。傳動比過大，鏈條在小鏈輪上的包角就會過小，參與嚙合的齒數(shù)減少，每個輪齒承受的載荷增大，加速輪齒的磨損，且易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象。一般鏈傳動的傳動比。綜上所述傳動比設為，由于高速傳動，z1不小于25，由《機械設計》課本查得小鏈輪齒數(shù)z1=25，則大連輪齒數(shù)為：(4.1)符合要求2、計算當量的單排鏈的計算功率因為鏈傳動工作平穩(wěn)，由《機械設計》課本查表選擇傳動系數(shù)為KA=1.3，齒數(shù)系數(shù)，多排鏈系數(shù)，計算功率為：(4.2)式中：——工作系數(shù)；——主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)；——多排鏈系數(shù)；P——傳遞的功率，。3、確定鏈條的型號和節(jié)距p鏈條型號根據(jù)當量的單排鏈的計算功率和主動鏈輪轉(zhuǎn)速由《機械設計》圖9-11得到。然后由表9-1確定鏈條節(jié)距p。根據(jù)鏈輪的轉(zhuǎn)速和，查表選擇：鏈條的型號為鏈號06B，節(jié)距p=9.525mm計算鏈的節(jié)數(shù)和中心距初選中心距為：初選中心距=（30~50）p=35p(4.3)確定的中心距為：=233.38mm(4.4)其中≈234㎜得鏈節(jié)數(shù)為：(4.5)因此，鏈長節(jié)數(shù)為：Lp=94節(jié)最大中心距：（4.6）查《機械設計》表9-7得：經(jīng)計算得：㎜考慮總體裝配時尺寸相互之間的配合，令中心距，鏈節(jié)數(shù)5、計算鏈速v,確定其潤滑方式鏈的平均速度為：m/s(4.7)由于v小于12~15m/s，因此，可用。由v=9.922m/s和鏈號06B，查《機械設計》課本圖9-14得應采用油池潤滑或油盤飛濺潤滑。6、計算壓軸力Fp有效的圓周力為N(4.8)鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)，則其壓軸力為：N（4.9）式中：——有效圓周力，；——壓軸力系數(shù)，對于水平傳動；對于垂直傳動。4.1.2鏈輪基本數(shù)據(jù)計算鏈條型號為06B，查《機械設計》表9-1滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)得：節(jié)距，滾子直徑，內(nèi)鏈接內(nèi)寬，銷軸直徑，內(nèi)鏈板高度，排距，單排抗拉載荷為8.9kN1、小鏈輪的主要尺寸分度圓直徑：（4.10）齒頂圓直徑：（4.11）（4.12）齒根圓直徑：（4.13）2、大鏈輪的主要尺寸分度圓直徑：（4.14）齒頂圓直徑：（4.15）（4.16）齒根圓直徑：（4.17）4.2傳動軸的結構設計和校核軸是組成機器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件（如齒輪、渦輪等），都必須安裝在軸上才能進行運動以及動力的傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。傳動軸是掃雪機構傳動的重點，動力由汽油機輸出后直接通過鏈輪將動力傳向傳動傳動軸，帶動傳動軸上的螺旋槳高速轉(zhuǎn)動的同時還要連接渦輪蝸桿轉(zhuǎn)動并將動力傳給攪龍軸，以此實現(xiàn)方向的轉(zhuǎn)變和動力的傳送。軸的結構設計包括定出軸的合理外形和全部結構尺寸，其設計過程如下：軸的工作情況：無腐蝕條件汽油機軸的轉(zhuǎn)速：n1=2500r/min軸的輸入功率：P1=P=2.2kW（4.18）轉(zhuǎn)矩：（4.19）軸選用實心軸，材料：45，正火、回火；硬度（HB）：230MPa，抗拉強度：600MPa4.2.1軸的結構設計按照扭矩初算軸徑，軸選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度HBS317-255。根據(jù)《機械設計基礎》查表得，c=1181、求輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸入功率：2.2kw，查課本《機械設計課程設計》，傳動鏈為開式，取鏈傳動的傳動效率為：，則：（4.20）同時又因為（4.21）所以（4.22）2、求出作用在鏈輪上的力因為已知鏈輪的分度圓直徑為106mm所以圓周力（4.23）3、初步確定出軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查《機械設計》表15-3得，取=112，于是得（4.24）因為要考慮到安裝的鏈輪的內(nèi)徑，所以選取輸出軸的最小直徑為12mm，=12mm。4、根據(jù)軸向的定位要求來確定軸的各段直徑和長度圖4.1軸的各段直徑和長度各段的直徑和長度見上圖4.15、初步選擇深溝球軸承因軸承主要承受徑向載荷的作用，也可同時承受較小的軸向載荷的作用，故選用深溝球軸承6306，與蝸桿相連接部分的選擇6301。4.2.2軸的校核因為軸的轉(zhuǎn)速較高所以要對該軸進行校核，以保證掃雪機的整體質(zhì)量。由發(fā)動機傳到傳動軸，效率為0.92，轉(zhuǎn)速為1786r/min。1、求軸上的功率p和轉(zhuǎn)矩T由公式（4.20）得，由公式（4.22）得2、求作用在軸端的力已得軸端的分度圓直徑為d=30mmf===1082.2N（4.25）F=f=1082.2×=394.496N（4.26）F=ftan=1082.2×tan3.18=60.125N（4.27）圓周力F徑向力和軸向力F：L=50㎜L=750㎜3、求軸上的載荷（4.28）（4.29）（4.30）（4.31）又因為（4.32）由計算可知，軸端位子是最危險的截面，計算其M，M，M，其數(shù)值如表4.1所示：表4.1M，M，M的計算數(shù)值載荷水平面H垂直面V支反力F=1074NF=72NF=391NF=26N彎矩MM=46340N·mmM=19582N·mm總彎矩M==50307N·mm扭距TT=11470N4、按彎矩合成應力校核軸的強度取=0.6，軸上的應力計算===1.4Mpa（4.33）軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，查的[]=60Mpa,因此＜[]，故安全。4.3蝸輪蝸桿減速裝置設計由于汽油機傳出的轉(zhuǎn)速較高，而掃雪機的行走速度需要根據(jù)人正常行走速度而確定，所以需要減速器來減小傳動軸傳送的轉(zhuǎn)速。因為所設計的掃雪機容積量有限，所以需要一個小型的減速器來減速。結合著減速器的優(yōu)缺點，選取渦輪蝸桿減速器。渦輪蝸桿減速器因為傳動比比較大，零件的數(shù)目少，因而結構緊湊。在渦輪蝸桿的傳動中，因為蝸桿齒是連續(xù)著不斷地螺旋的齒，它和渦輪齒是逐步進入及逐步的退出嚙合的，而且同時嚙合的齒對數(shù)又比較多，所以沖擊載荷較小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。而當蝸桿的螺旋線升角不大于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿傳動便具有自鎖性。設計的機構中蝸桿作為動力輸入端，安裝在渦輪的下方。4.3.1選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大，速度中等，故蝸桿采用45鋼；因希望效率高些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，表面硬度45~50HCRC。渦輪采用鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1，金屬型鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。4.3.2按齒面接觸疲勞強度計算根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度，計算出蝸輪蝸桿的主要參數(shù)和幾何尺寸1、確定作用在渦輪上轉(zhuǎn)矩（4.34）=9.55×106=2、確定載荷系數(shù)K因為工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)，由《機械設計》表11-5選取使用系數(shù)，由于轉(zhuǎn)速沖擊不高，可取動載荷系數(shù)。則：3、確定彈性系數(shù)：因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE=160確定接觸系數(shù)接觸系數(shù)查《機械設計》圖11-18得5、確定許用接觸應力根據(jù)渦輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1，金屬模鑄造，螺桿螺旋齒面硬度大于45HRC，可從《機械設計》表11-7中查得蝸輪的基本許用應力。設蝸輪蝸桿的壽命為120000h應力循環(huán)次數(shù)（4.35）壽命系數(shù)（4.44）則（4.36）接觸強度安全系數(shù)6、初定中心距、模數(shù)、倒程角由閉式蝸桿傳動的設計準則，代入數(shù)據(jù)到下面公式，（4.37）計算得取中心距，因為，故從《機械設計》表11-2中取模數(shù)，螺桿分度圓直徑，這時，從《機械設計》課本圖11-18中可查得接觸系數(shù)，因為，因此以上計算結果可用。直徑系數(shù)，分度圓導程角，變位系數(shù)4.3.3按齒面接觸強度驗算公式為：（4.38）=（4.39）=30.3<35mm(原參數(shù)強度足夠）4.3.4計算傳動的主要尺寸中心距（4.40）1、蝸桿主要尺寸蝸桿的分度園直徑圖4.2蝸桿三維圖蝸桿齒頂圓直徑（4.41）蝸桿齒根圓直徑（4.42）蝸桿軸向齒距（4.43）蝸桿導程（4.44）蝸桿齒頂高（4.45）蝸桿齒頂圓（4.46）蝸桿齒高（4.47）蝸桿輪齒螺紋部分長度（4.48）得：=20mm2、渦輪主要尺寸渦輪分度圓直徑(4.49)圖4.3蝸輪三維圖渦輪喉圓直徑(4.50)渦輪齒根圓直徑(4.51)渦輪外圓直徑(4.52)渦輪輪齒寬度(4.53)取渦輪齒寬(4.54)4.3.5校核齒根彎曲疲勞強度（4.55）當量齒數(shù)根據(jù)，，從《機械設計》課本圖11-19中可查的齒形系數(shù)螺旋角系數(shù)齒形系數(shù)查表得，螺旋角系數(shù)極限彎曲應力查表得，許用彎曲應力(4.56)從《機械設計》表11-8中查得由鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1制造的渦輪的基本許用彎曲應力壽命系數(shù)彎曲應力： 彎曲強度滿足設計要求4.3.6驗算效率（4.57）已知；；與相對滑動速度有關（4.58）從《機械設計》課本，表11-18中用插值法查得、；代入式（4.57）得，大于原估計值，因此不用重算。4.4攪龍軸的設計攪龍軸是掃雪機集雪時運轉(zhuǎn)的中心，在機構設計中不可小視。通過連接渦輪和裝有旋向不同的螺旋葉片的圓筒來實現(xiàn)其功能。軸的中間與渦輪相連接，依次往兩邊通過軸承固定在箱體上，最后連接圓筒，使整個機構運轉(zhuǎn)順暢。軸的設計：軸的工作情況：無腐蝕條件軸的轉(zhuǎn)速圖4.4執(zhí)行軸各段分布軸輸入功率（4.59)轉(zhuǎn)矩T=9.55106（4.60）=9.55106=2.37 軸是實心軸，材料：45，正火、回火。軸上各部分具體數(shù)值分布見圖4.4所示。4.5攪龍葉片的設計攪龍葉片是掃雪機結構的重要組成部分，對集雪工作有很大的影響效果。實際中攪龍葉片的設計和安裝都比較困難，因為動力輸入到攪龍軸的中間部分，同時攪龍也要將積雪向中間收攏并向后輸送，所以，左右兩邊的攪龍葉片旋向相反，且葉片要選用耐磨耐腐材料。螺旋葉片的設計參數(shù)：節(jié)距P、葉片內(nèi)徑d、葉片外徑D。節(jié)距P：相鄰兩葉片上對應點間的軸向距離；葉片內(nèi)經(jīng)d：等于空心圓筒的外徑，可從圓筒上直接量??；葉片外徑D：根據(jù)設計尺寸來定。一般情況下，葉片是攪龍上易損的部分。開始階段，葉片的外側被磨成刃口狀，這時并不會影響其工作性能。但慢慢地葉片的外徑越磨越小，直至無法運輸，嚴重影響運轉(zhuǎn)以及集雪效果。再者，同一根軸上葉片的磨損速度和程度也不一樣，旋轉(zhuǎn)處于無序狀態(tài)時，對葉片的磨損最為嚴重（尤其是負載較大或使用次數(shù)過多時）。根據(jù)調(diào)查得知，往往一根軸上只有一端的三五片葉片需要更換，而由此廢棄整根軸很可惜，因此，我們將攪龍葉片設計成可以互換的，就可以不用棄掉整個完好的軸，從而大大減少成本。攪龍葉片的尺寸可通過計算得出：通過設計，已知，，。通過以下公式計算絞龍螺旋葉片的尺寸。外螺旋線實長（4.61）內(nèi)螺旋線實長（4.62）葉片高（4.63）葉片展開里口徑（4.64）圖4.5絞龍螺旋葉片正視圖切口角度（4.65）切口弦長（4.66）4.6拋雪葉輪簡述離心葉輪的葉片形狀有單板型、圓弧型和機翼型等幾種。機翼型葉片具有良好的空氣動力學特性，效率高、強度好、剛度大。其缺點是，制造工藝復雜，并且當輸送含塵濃度高的氣體時，葉片容易磨損，葉片磨穿后，雜質(zhì)進入葉片內(nèi)部，使葉輪失去平衡而產(chǎn)生振動。平板型直葉片制造簡單，但流動特性較差，而平板曲線后向葉片與翼型葉片相比，除高最效率點附近效率低些外，其它工況點的效率是相當接近的。采用平板型葉片的離心葉輪較多。葉輪的常用材料鑄鐵，青銅，不銹鋼，錳青銅，蒙乃爾合金，INCONEL,及非金屬材料。本零件材料選擇鑄鐵。由于該葉輪要長期與空氣水等相接處，需要在其表層涂上防腐蝕涂鍍。非晶鍍鎳—磷(Ni-P)合金是近幾年比較成功的一種表面防腐涂鍍方法。由于理想的非晶態(tài)結構和鍍層的合金特性,避免了晶界腐蝕和晶界缺陷,鍍層硬度為HRC50～70的Ni-P合金鍍層耐腐蝕、耐磨損及對鹽酸、硫酸、磷酸和燒堿的耐蝕性強。4.7二維CAD裝配圖裝配圖是表達機器或部件的圖樣，主要表達其工作原理和裝配關系。在機器設計過程中，裝配圖的繪制位于零件圖之前，并且裝配圖與零件圖的表達內(nèi)容不同，它主要用于機器或部件的裝配、調(diào)試、安裝、維修等場合，也是生產(chǎn)中的一種重要的技術文件。圖4.6小型手推式除雪機二維總裝圖裝配圖一般應包括以下幾方面內(nèi)容：（1）心要的視圖：用于正確、完整、清晰地表達裝配體的工作原理、零件的結構形狀及零件之羊的裝配關系；

（2）必要的尺寸：根據(jù)裝配圖的作用表明，在裝配圖中只需標準機器或部件的性能（規(guī)格）尺寸、裝配尺寸、安裝尺寸、整體外形尺寸等；

（3）技術要求：指在用視圖難于表達清楚的技術要求，通常采用文字和符號等補充說明機器或部件的加式、裝配方法、檢驗要點和安裝調(diào)試手段表面油漆包裝運輸?shù)燃夹g要求，技術要求應該工整地注寫在視圖的右方或下方；（4）零部件的編號（序號）明細表和標題欄：為便于查找零件，裝配圖中每一種零部件均應編一序號，并將其零件名稱圖號、材料、數(shù)量等情況填寫在明細表和標題欄的規(guī)定欄目中，同時要填寫好標題欄，方便于生產(chǎn)圖樣的管理。在產(chǎn)品或部件的設計過程中，一般是先設計畫出裝配圖，然后再根據(jù)裝配圖進行零件設計，畫出零件圖；在產(chǎn)品或部件的制造過程中，先根據(jù)零件圖進行零件加工和檢驗，再按照依據(jù)裝配圖所制定的裝配工藝規(guī)程將零件裝配成機器或部件；在產(chǎn)品或部件的使用、維護及維修過程中，也經(jīng)常要通過裝配圖來了解產(chǎn)品或部件的工作原理及構造。5小型手推式除雪機的三維造型通過UG8.0對小型手推式除雪機進行三維造型，首先根據(jù)CAD零件圖標出的數(shù)據(jù)畫出所對應的三維零件圖，將所有零件三維圖全部畫出，然后對三維零件圖進行裝配約束。裝配設計是UGNX8中集成的一個重要的應用模塊。裝配表達機器或部件的工作原理及零件、部件間的裝配關系，是機械設計和生產(chǎn)中的重要技術文件之一，并且在產(chǎn)品制造中裝配圖是指定裝配工藝流程、進行裝配和檢驗的技術依據(jù)?？稍赨GNX8裝配模塊中模擬真實的裝配操作，并可創(chuàng)建裝配工程圖，通過裝配圖來了解機器的工作原理和構造。5.1主要部件的裝配圖5.1.1傳動軸的裝配首先將傳動軸上的平鍵依次與之相對應的鍵槽相約束，然后依次裝配軸承，大鏈輪，拋雪葉片，聯(lián)軸器，通過“接觸對齊”，“距離約束”，“同心”等約束工具對零件進行相應的約束。完成后裝配見圖5.1：圖5.1傳動軸的零部件裝配5.1.2執(zhí)行軸和支架的部分裝配按照相應的步驟分別對執(zhí)行軸，支架進行裝配約束，裝配完圖形詳見圖5.2和圖5.35.2執(zhí)行軸零部件裝配圖5.3支架部分零件的組裝5.1.3鏈條的裝配鏈傳動由兩個鏈輪和繞在兩輪上的中間撓性件——鏈條所組成。靠鏈條與鏈輪之間的嚙合來傳遞兩平行軸之間的運動和動力，屬于具有嚙合性質(zhì)的強迫傳動。其中，應用最廣泛的是滾子鏈傳動。滾子鏈的結構由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。在UG，分別將這幾個零件單獨建立模型，然后再進行裝配，裝配成內(nèi)鏈節(jié)和外鏈節(jié)兩種形式。鏈條的裝配在整個裝配過程中是個難點，因為鏈條是由單個鏈條按一定輪廓相互連接而成。在裝配鏈條過程中，首先要確定鏈條在兩鏈輪之間的運動軌跡，并將鏈條軌跡線已草圖的形式畫出；然后將確定好的軌跡線進行分割，直線軌跡部分分割成長度為節(jié)距p的線段，將彎曲弧線部分轉(zhuǎn)變?yōu)閱挝粸楣?jié)距的小線段組合，要求每個小線段的端點都在輪廓線上，完成草圖；最后在裝配體中導入所有的“鏈節(jié)”，將單節(jié)內(nèi)、外鏈節(jié)按積偶順序依次約束在小線段上，且必須保證小線段的端點在銷軸的中心線上。裝配結束后，隱藏裝配輪廓線以及約束符號。此裝配過程必須要嚴謹，以防出錯。裝配完成圖形見圖5.4圖5.4鏈條的裝配鏈條的整體裝配關系較為復雜，本裝配中采取了導入全部鏈節(jié)進行裝配，這種方式要求計算機具有較高的硬件配置，且操作比較繁復。容易出現(xiàn)裝配關系過定義的情況。因此，在裝配過程中應采取邊保存，邊裝配的方法。用此方法進行裝配，當出現(xiàn)過約束導致系統(tǒng)運算量過大出現(xiàn)死機情況時，保證不會丟失數(shù)據(jù)，節(jié)約時間。，同時還能讓自己認清裝配過程中出現(xiàn)的錯誤。5.2小型手推式除雪機的總體造型將各個零部件以及部分零部件裝配圖按照由里到外的裝配順序依次裝配到機架組裝圖上，并施加約束。在裝配過程中將妨礙正常零件裝配的零件進行隱藏，待裝配完成后再將隱藏的文件顯示出來。將所畫的全部零件全部裝配完成后，進行保存；再從重用庫里將裝配圖中所欲要的標準緊固件依次裝配約束到相對應的位置。最后確定所有緊固件都已裝配完成后，進行保存。完成的總體裝配見圖5.5圖5.5小型手推式除雪機特別注意，每次打開裝配圖之前，先打開菜單“文件”中“選項”里的“裝配加載選項”，加載選擇“按照保存的”，單擊確定后，再打開總體的裝配圖。如果按照系統(tǒng)默認的加載方式打開總體裝配圖后，會出現(xiàn)之前從重用庫中調(diào)出來的標準件全部被卸載而無法顯示。結論通過一個學期的努力，終于順利完成了小型手推式除雪機的設計工作，進行了三維建模、二維工程圖的繪制、傳動的設計和重要零件的校核?；就瓿闪嗽O計要求。當然其中還有些不足之處，在以后的學習工作中要注意。本論文對國內(nèi)外掃雪機的發(fā)展現(xiàn)狀和研究目的與意義進行了研究，同時分析了積雪的物理性質(zhì)，根據(jù)不同積雪的特性和清雪地點的不同，確立了小型拋雪式掃雪車的設計方案，并對拋雪式掃雪裝置的結構原理進行了研究、闡述、設計、計算與校核。本次所設計的小型路面積雪清掃雪機結構，在通過三個月的設計計算之后得出以下結論：通過國內(nèi)外掃雪機設備的發(fā)展情況提出了掃雪機設備的工作原理。針對現(xiàn)有掃雪機的不足提出改進方案，完善了一些細節(jié)，使設計出的產(chǎn)品更新穎、美觀、使用。設計出該種設備，并且繪制出工程圖紙，和確定其基本參數(shù)。通過對掃雪機進一步的研究與完善，為以后生產(chǎn)出適合國情的掃雪機設備奠定了基礎。綜合結果來看，設計的掃雪機構整體合理，與動力機連接方便，動力匹配合理，拋雪式掃雪車的工作機理分析正確，方案確定合理，理論分析和計算正確，集雪螺旋和揚雪機構參數(shù)設計合理，除雪效果良好，有廣泛的應用前景。致謝本論文是在我的導師楊永清副教授的悉心指導下完成的。在半年多的畢業(yè)設計中，楊老師認真負責的治學態(tài)度和豐富的專業(yè)知識令我受益非淺。并使我學到了許多進行科學研究的有益方法。在畢業(yè)設計過程中，機械學院機械設計教研組的其他老師也給予我很多幫助，，在此向各位老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。感謝沈陽理工大學機械工程學院的老師們在我四年的大學生活中，對我學習生活上的關懷和幫助。在論文進行過程中本設計小組的同學們也給予我多方面的支持和幫助。在此，謹向以上給與我指導和幫助的老師、同學們表示誠摯的謝意。參考文獻[1]杜明清.小型螺桿式清雪車研究[D].南京理工大學，2004；[2]李晶.小型旋轉(zhuǎn)式清雪車的總體設計和三維繪圖[D].大連鐵道學院，2003；[3]董曉曉.小型路面積雪清掃機的結構設計.濟南大學，2013，3-5、18-28；[4]吾布利.小型清雪機研制[J].新疆農(nóng)機化，2000；[5]郭維外.小型掃雪機[J].國外工程機械額集粹，1994；[6]萬國安.除雪機械結構原理和設計要點[J].建筑機械化，1995；[7]魏東.精巧的秀靈R_600揚雪車[J].商用汽車，2001；[8]徐海芝.JX-1400掃雪機的設計及應用.工程機械2009年；[9]濮良貴、紀名剛.機械設計.北京：高等教育出版社，2006；[10]鞏云鵬，田萬祿張偉華.機械設計課程設計.北京：科學出版社，2008；[11]KuroiwaEtal.Overloadpreventiondeviceforasnowremovingmachine[D]，2006；[12]MichaelHoerle.Snowremovalmachinewithsystemforapplyingasurfacetreatmentmaterial[D]，2003。附錄A英文原文附錄B外文翻譯在寒冷下雪地區(qū)的道路除雪成本管理方法的發(fā)展摘要在日本，政府減少除雪的支出是一個緊迫的需要。而減少除雪支出需要國家政府從不同角度分析：1)成本結構的分析，2)地區(qū)之間開發(fā)方法的成本比較，3)開成本降低標準的發(fā)展。我們研究的方法客觀地確定除雪的成本效益是通過跨區(qū)域比較，這樣做相對比較困難。為此，我們開發(fā)了一個模型：使用一個線性回歸的“除雪的單位成本”(UCSR)，這是基于除雪成本和累積降雪之間的關系。本研究建立模型并討論了如何使用實際適用性除雪記錄。我們還檢查其適用性。關鍵詞:除雪；減少支出;預算；UCSR；降低成本的標準B.1介紹在日本的許多下雪大城市的地區(qū)里,除雪扮演重要的角色，確保在冬季道路交通圖B1在日本和海外主要城市的降雪量的順利(圖B1)。道路除雪的研究已經(jīng)深入各個方面。作為關于日本道路除雪的經(jīng)濟效益的第一個研究，Igarashi等人評估了它的效益。他們進一步建議部署的方法是除雪總成本最小化。酒井法子等人通過劃分由除雪所減少的經(jīng)濟損失來評估其效益。最近通過關注受益者對除雪的服務水平的意識的研究，來尋求降低成本的解決方案。從這個角度看，問題包括：對除雪的需求,居民的支付意愿和居民對除雪的滿意度水平的討論。大多數(shù)的這些研究解決經(jīng)濟利益的方法是使用問卷調(diào)查、公共參與或客戶滿意度調(diào)查。很少有人深入研究解決日本政府除雪方法的成本結構。對于降低成本的基礎設施管理，包括美國和其他國家提出的衡量績效服務，水平使用預算和資源分配。Lindsey和R.K.等人專注于工作條件的研究，包括地理和氣候，實現(xiàn)高效資源分配來除雪。除了除雪本身以外，也需要努力創(chuàng)建合理的管理系統(tǒng)來降低除雪成本。在國家層面上需要以下幾個方面：1)分析除雪架構的成本，2)開發(fā)一種在地區(qū)間比較除雪成本的方法，3)降低成本的標準。隨著發(fā)展的程度和對雪的控制要求的增加，包括道路使用者的除雪習慣，地區(qū)間的比較除雪成本被認為是非常復雜的，因為成本隨降雪、氣溫、雪紋理和其他自然現(xiàn)象的發(fā)展而變化。本文通過找到除雪成本和累計降雪之間的關系來客觀評價除雪方法和估計除雪成本，這兩個相對容易獲得，跨區(qū)域除雪成本的比較是有可能的。2005-2006年的冬天日本下了一次43年間罕見的大雪。日本氣象廳稱它為“2006年強降雪”?？h、市除雪預算都遠遠透支，土地、基礎設施和運輸對地方政府請求提高除雪補貼。當時，除雪成本使用的數(shù)據(jù)如降雪和道路長度被指定為除雪客觀估計。然而，這種估算方法還沒有建立。自2005年財政年度預算以來，MLIT采用了該方法，除雪的(UCSR)線模型的單位成本在這個研究中進行了介紹(以下簡稱:UCSR-line模型)，用以研究對公共除雪分配。B.2日本除雪的預算系統(tǒng)日本的道路總長度1200萬公里(744英里)，市政道路占約84%。國家道路的長度在國家政府的直接控制之下僅占總數(shù)的1.9%。道路在寒冷、下雪的地區(qū)約占日本60%的土地面積。國家政府對國家高速公路除雪進行完全財政支出。包括高速公路，部分補貼的國家高速公路除雪控制縣和縣級公路地區(qū)等，指定特別法律措施確保大雪和寒冷圖B2日本的道路和道路預算地區(qū)道路交通(SCA)(圖B2)。全國國民政府包括：管理國家高速公路的除雪成本，管理國家政府補貼的除雪成本，指定SCA為控制國家高速公路和全州公路地區(qū)大雪和寒冷的法律。法律規(guī)定，國家政府為三分之二的縣進行除雪成本補貼，蓋率排第三。目前，國家政府在寒冷有雪的道路區(qū)域的補貼相當于約700億日圓。國家對于這個補貼是從包括國家天然氣稅，汽車噸位稅和汽車收購的稅收收入中支出，僅限于道路關聯(lián)系統(tǒng)項目，金額約5.6萬億日圓。每個縣的除雪成本從全州一般賬戶和全州特別帳戶中支出。全州專門賬戶的收入來源包括輕油批發(fā)稅收的支出等。B.3累積降雪和除雪成本之間的關系導出的UCSR-LINE模型這里介紹UCSR-line模型是怎么被開發(fā)出來的。一般來說，道路除雪成本(以下簡稱:除雪成本)包括：1)道路除雪成本，2)人行道除雪，3)防凍劑應用程序，4)雪的運輸和其他方面。不同的變量可以被認為是對這些成本的解釋。這些變量包括道路長度、道路寬度、降雪路面條件、除雪頻率。然而，獲得所有這些數(shù)據(jù)很困難，因此，明確所有變量和除雪成本之間的關系是不切實際的。因此，我們試圖利用一些相對容易獲得的數(shù)據(jù)，比如累積降雪和指定長度的道路除雪數(shù)據(jù)來計算除雪成本。兩種類型的數(shù)據(jù)表示降雪的數(shù)量：每一天降雪和年度降雪，除雪部署啟動應對每一天的降雪。當我們檢查除雪成本，適當使用累積的降雪。除雪成本的結構是復雜的，如上所示。成本變化與降雪累積，如下列方程所示：p=f(x)(1)其中：p是除雪成本，x是累積的降雪。這個函數(shù)的圖形為向上傾斜的線，因為除雪成本隨著累積降雪的增加而增加。然而，除雪總成本包括獨立的降雪成本，防凍的成本，代理應用程序和固定運營成本。方程表示變化關系不會隨著累計降雪的變化而變化。如果我們假設一個線性回歸模型來描述除雪成本和累計降雪之間的關系：除雪成本可以表達的方程2。p=f(x)=ax+b(2)圖B3累積降雪的除雪成本和運輸成本其中，p為除雪成本，x是累積的降雪，a是一個表達了每厘米積雪量的除雪成本的系數(shù)和b是一個成本并不取決于區(qū)域的累積降雪的系數(shù)。上面的方程表達的除雪成本隨著累積降雪的增加，運輸量和成本也增加增加(圖B3(2))。雖然直線表示除雪成本和累積降雪之間的關系并不是一個簡單的線條，但除雪成本在逐步變化。然而，當運輸成本并不占主導地位，除雪總成本被認為是一個線性的近似描述。除雪成本和累計降雪之間的關系(圖B3(3))。接下來，我們檢查UCSR和累積降雪量之間的關系。累積降雪UCSR除以年度除雪成本，方程表示如下：y=p/L/x(3)指定路線的除雪成本由國家和地方政府在SCA的法律上確定。路的長度可視為一個常數(shù),因為它并沒有改變累積降雪(x)的變化。從方程(2)和(3),我們得到：y=f(x)/L/x=(ax+b)/L/x=(a+b/x)/L(4)=b/L*x+a/L(4i)此處，b/L=α，a/L=γ方程(4)可以改寫為：α/x+γ(4ii)一般來說,一個冪函數(shù)表示為y=αxβ+γ(5)當β等于-1時，方程(4)可以重寫為方程(5)，UCSR可以表示為冪函數(shù)的累積降雪。在方程(5)中，γ并不依賴累積降雪(x)，而當β為負時，UCSR(y)隨著x的增加逐漸接近γ。工作時間和成本要求去除5厘米的降雪和去除6厘米的降雪的差別不是很大。去除10厘米的降雪所需要時間不超過去除5厘米的降雪時間的兩倍。從這個例子中，可以認為UCSR隨著累計降雪的增加而減少。換句話說，除雪成本包括不依賴于累積降雪的成本，這意味著UCSR不能低于某個值，UCSR與累積降雪負相關。根據(jù)這一點，UCSR所繪的向下滑動的回歸線表示變量之間的負相關，x軸表示累計降雪量，y軸表示UCSR。為了近似的描述UCSR，適當?shù)氖褂脙绾瘮?shù)來表示累積降雪。冪函數(shù)形式的方程(5)。B.4UCSR和累積降雪之間的關系通過使用先前的除雪數(shù)據(jù)決定UCSR與累積降雪之間的關系是檢查管理國家高速公路和全州公路在SCA法律上得出的。通過使用一個完成的UCSR模型為每個縣之前的除雪成本和累計降雪近似出一種關系，以確定相關系數(shù)回歸分析的細節(jié)數(shù)據(jù)收集和使用。其中包括：1)1995-2004年十年財政年度的年度累計降雪，2)1995-2004年年度除雪成本，3)除雪道路的長度。年度累計降雪是日常在一個縣幾個測量網(wǎng)站一次測量所得的累積平均降雪。道路除雪指定的長度隨著當年度預算的制定而確定。B.4.1縣與縣之間確定系數(shù)的比較在這里我們介紹如何使區(qū)域除雪成本的比較，以Hokuriku地區(qū)和東北地區(qū)為例。在圖4中,，CSR與累積降雪相關聯(lián)。富山,石川縣的道路管轄區(qū)域發(fā)展土地、基礎設施和運輸(MLIT)的確定系數(shù)是0.88(圖B4)。圖B4Hokuriku地區(qū)(新瀉,富山,石川)的UCSR線一個近似線的關系得到了五六東北地區(qū)的縣，不包括青森縣，這五個縣確定系數(shù)很低，為0.096(圖B5(1))。我們假設UCSR根據(jù)不同氣候和其他地區(qū)的特點，我們獲得一個日本海一側的東北地區(qū)，另一個在太平洋地區(qū)。在這樣的一個區(qū)域，相關性較高，日本海一側的東北地區(qū)系數(shù)為0.39，太平洋地區(qū)確定系數(shù)為0.57。這次實驗確認當?shù)貤l件有相似的趨勢UCSR和累積降雪之間的關系，可以為這個實驗多設定一些組(B5(2))。圖B5東北地區(qū)UCSR線B.4.2區(qū)域系數(shù)的確定UCSR與累積降雪的散點圖由管理全國國家高速公路七個區(qū)域的發(fā)展機構列在圖6中的三個組圖。第一個是由相對于其他組更高級別的關東地區(qū)發(fā)展局(集團一)的道路周圍的數(shù)據(jù)點集圖。第二個是Chugoku區(qū)域發(fā)展局的道路數(shù)據(jù)點，第三是北海道地區(qū)發(fā)展局和其他地區(qū)的機構的道路，不包括關東和Chugoku區(qū)域發(fā)展機構。圖7B(1)和(2)顯示一行關聯(lián)UCSR和累積降雪。前者的確定系數(shù)為0.25，而后者較高，為0.77。根據(jù)這一點,我們假設有三個UCSR線。C組可以通過使用一個UCSR線來解釋。A組的UCSR線很高。表1表示了由國家政府和縣政府所管理的國家高速公路的確定系數(shù)圖B6每個地區(qū)UCSR線圖B7（1）所有國家高速公路管理的UCSR線圖7（2）C組USCR線人們發(fā)現(xiàn)在中部地區(qū)的縣的國家高速公的確定系數(shù)是比較低的，巖手縣、群馬縣，岡山的特別低。這里相關系數(shù)往往高于的日本海一側的東北地區(qū)，這里的累計降雪量比較大。像在Hokuriku一樣的地區(qū)，累積降雪很小。Chugoku等區(qū)域相對于關東和東北地區(qū)太平洋海岸的雖然很冷，但是累計降雪非常小，確定系數(shù)相對較低(表1)。這些結果驗證了UCSR線模型的應用，它假設了累計降雪量和除雪成本的關系,前者較大后者較小。表1：UCSR與累積降雪：由國家政府和那些縣的詳細分析所確定的國家高速公路系數(shù)，對于理解這些低相關的原因是十分必要的。一個可能的原因是，在巖手縣、群馬縣等地區(qū)有較低的溫度和較小的降雪的地區(qū)占總體的比例較低，從而導致高成本的防凍劑的應用。在日本岡山縣，降雪很小，相關系數(shù)較低的一個可能原因是，固定成本占了很大一部分。B.5使用UCSR模型的成本比較B.5.1每個縣除雪效率成本UCSR線是一個從除雪記錄獲得的經(jīng)驗公式。通過使用這個線，可以估計UCSR對應于一個特定的累積降雪量。一個縣通過比較估計的除雪成本和實際的除雪成本，使用UCSR線評估每一年的除雪成本效率。B.5.2從多年來除雪數(shù)據(jù)中獲得的UCSR模型的適用性2005-2006年冬季，一場極大的雪席卷了包括Hokuriku地區(qū)在內(nèi)的幾乎所有日本地圖B8UCSR線的比較,其中一個從1994-2007年數(shù)據(jù)獲得區(qū)。氣象機構指定的在43年來首次的“沉重的2006年降雪”。與此同時，Hokuriku地區(qū)2006-2007年冬季年降雪很輕。我們將接受Hokuriku區(qū)域驗證UCSR模型的適用性，檢查UCSR線在多年不尋常天氣的除雪數(shù)據(jù)是否是有用的。圖8顯示了Hokuriku地區(qū)的兩個UCSR線：通過使用從1995年至2004年和從1994年至2007年的除雪數(shù)據(jù)，包括極大雪的2005年和較少雪的2006年來繪制。如圖B8所示，從1994-2007年包括一個極大雪和一個少雪年的除雪數(shù)據(jù)獲得的UCSR線的確定系數(shù)相對較高，為0.78，而另一條線在1995-2004年的除雪數(shù)據(jù)基礎上繪制，這些除雪數(shù)據(jù)中不包括那些有的極端天氣的冬天。圖9中的散點圖表明所有的縣的除雪成本在2005年較高。造成2005年的較高的除雪成本可能原因是高成本的運輸，以及由于低雪融化造成的長時間較低的溫度。接下來，我們通過比較除雪UCSR線和實際成本和估計成本消耗，檢查新瀉縣不同年份的除雪成本的成本效率。2005年的UCSR線和2390年(表2)幾乎是一樣的。實際的UCSR估計的UCSR線如圖9所示，2007年的UCSR比2005年具有更有效的成本評估，因為實際的差距，2006年的實際UCSR的每股收益為2760日元(表2)，高于2005年財政年度的每股收益。然而到2007年，低于UCSR線(圖9)。成本估計在2006年除雪工作中應該是最有效的方式。圖9也表明，富山縣每年除雪量相對于其他縣最低。圖B9Hokuriku地區(qū)不同縣的實際UCSR線和估計UCSR線的比較如上所述，用UCSR線提供的標準來評估不同地區(qū)的除雪的效率成本。標準對于評估適當性除雪預算，以及識別除雪工作等，最終實現(xiàn)除雪成本降低是有用的。在新瀉縣，2006年的除雪工作狀態(tài)應該研究尋求最有效的除雪成本，因為盡管2006年的縣的實際UCSR是最高的，但它低于估計的UCSR線(圖B9)。B.8總結B.8.1本研究的重點a.提出了一種除雪成本和累計降雪量之間的關系的UCSR模型。b.比較除雪成本提出了使用UCSR線。c.通過比較除雪成本估計UCSR-line模型與實際除雪成本消耗，驗證了模型的適用性。d.是通過使用從除雪中獲得的包括不尋常的天氣的數(shù)據(jù)來檢驗UCSR線多年的適用性。e.使用UCSR線成功解決預算分配問題，使得該方法適用于由國家政府所做的預算。B.8.2項目改善下面列出了應檢查的項目改善的準確性a.除雪成本估算，通過地方和國家政府之間的比較數(shù)據(jù)進一步減少除雪成本。b.分析UCSR和累積降雪低相關性的原因，將更好的與附近的縣進行對比。c.考慮累積降雪和UCSR之間的相關性，使得除雪小于標準部署。d.考慮霜凍日數(shù)和冷凍劑應用之間的相關性。e.派生的除雪預算分配的修正項，考慮到近似公式和每個數(shù)據(jù)集的分散度，所以需要進行改善。f.檢查UCSR除雪單位勞動力成本的影響。g.檢查使用“近似區(qū)”，考慮數(shù)據(jù)分散。引用[1]法里德·樓.《增量是nefit成本分析，優(yōu)化預算可行性分配在橋梁管理系統(tǒng)》人力資源信息系統(tǒng):77-87，在交通運輸研究創(chuàng)紀錄的期號.1442，美國國家科學院交通運輸研究委員會，華盛頓，H[2]冷論文集區(qū)域技術研討會.《雪問題和社會困境》.621-624[3]埃蘭·HC.《績效預算進行維修工程：以質(zhì)量為基礎預算，量和生產(chǎn)力標準，人力資源信息系統(tǒng)》.00218561，公路研究局[4]H·五十嵐.《在道路除雪經(jīng)濟EFFECT測量，定期北海道分公司，土木工程協(xié)會》.295-302[5]H·五十嵐.《設定一個目標F油膏用于道路除雪》.第11屆日本道路會議，頁607-608的訴訟[6]H·岸.《評價除雪標準和支付意愿的基礎設施規(guī)劃》.第24號，會議的各個城市，論文集689-692[7]林賽時，Rk;西利，MS.《除雪資源分配的研究》.HRIS:23-中國東方亞洲協(xié)會交通研究，第8卷，2010年27日，在交通運輸研究記錄，1672[8]交通運輸研究委員會美國國家科學院.《路面性能為導向的網(wǎng)絡優(yōu)化系統(tǒng)》“HRISpp.86-93，在交通運輸研究記錄期號1524[9]交通運輸美國國家科學院，華盛頓特區(qū)的研究委員會NakamaeS..《以減少除雪成本措施》.俞文（季刊斯諾研究中心），67號[10]Nakamae，S.《使用除雪除雪成本估算模型單位成本曲線》.在交通運輸研究通函E-C126：地面運輸天氣和除雪和冰控制技術，642-654[11]Nakamae，S.《一個除雪成本估算的開發(fā)與應用模型》.在交通信息：交通運輸研究論文集董事會88日年會上，09期，2299[12]Pagora《業(yè)績計量的雪和冰的控制活動》.第九屆維護管理會議，朱諾，阿拉斯加，七月16日至20日，人力資源信息系統(tǒng)pp.75-80，運輸ResearCH董事會會議論文集論文集[13]T·酒井.《評價方法的道路除雪成本，日本社會的冰雪》.55，第4號，327-334[14]S·高野..《居民滿意度和提供信息的作用關于除雪作業(yè)道路管理員的論文集》.建設管理委員會，武升.45-52，2000[15]湯普森，GL.《用于公路投資政策分析的定量方法》.人力資源信息系統(tǒng)pp.169-176，在交通研究報告，1305，交通運輸美國國家科學院，華盛頓特區(qū)研究委員會基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究HYP