屋頂除雪裝置機構(gòu)設計

本科論文本科論文目錄TOC\o"1-2"\h\u86摘要 118005Abstract 232611引言 3306691.緒論 455721.1屋頂除雪裝置總體概述 442071.2國內(nèi)外除雪機械現(xiàn)狀和發(fā)展 592562.運輸帶的工作原理簡述 765243主要部件設計方案 8135563.1總體結(jié)構(gòu)組成及其工作原理 824003.2主要部分技術(shù)參數(shù)設計 1030933.3主要零部件的校核計算 20262993.4直流驅(qū)動電機的選擇 22180254.螺旋機構(gòu)的設計 23206534.1螺旋運輸機構(gòu)的設計 2334284.2螺旋運輸機構(gòu)V帶的設計 24323584.3螺旋運輸軸的設計校核 25186485.部分組件的三維造型設計 2762185.1帶擋圈單軸承型軸承座組件設計 27184455.2掃雪輪的三維造型設計 30257395.3鈑金的三維設計 3231339結(jié)論 3529764致謝 3719451參考文獻 38摘要本文簡要介紹了國內(nèi)外除雪設備的市場、分類和發(fā)展，基于我國屋頂?shù)默F(xiàn)狀，以及我國除雪裝置種類的空缺問題，設計出一套前方旋轉(zhuǎn)掃地設備，中間螺旋帶輸送，后方設置簡單收集箱來收集積雪的簡易屋頂除雪裝置，通過分析齒輪傳動和帶傳動兩個關(guān)鍵傳動方式來確定其主要工作部件的尺寸，除雪裝置通過電機給定動力帶動兩個二級齒輪從而帶動帶傳動和車輪的轉(zhuǎn)動，再傳到車身前端的齒輪，同樣通過齒輪傳動來帶動掃雪板的工作，與傳統(tǒng)除雪設備進行比較，該設備體積小，傳動簡單，效率更高，針對屋頂積雪的性質(zhì)進行設計并通過理論分析和計算，通過三維設計出該裝置的三維零件，設計出合適的裝配方案，為確定屋頂除雪裝置的主要參數(shù)提供依據(jù)，最后對部分齒輪進行優(yōu)化，找出最佳的齒輪參數(shù)。為提高除雪效率，減少勞動量，保障人民的生命財產(chǎn)安全，使除雪工作更加簡潔方便，進一步減輕設備重量和降低成本提供參考。關(guān)鍵詞：螺旋除雪；屋頂除雪機；齒輪；帶傳動；優(yōu)化設計AbstractThispaperbrieflyintroducesthedomesticandinternationalmarket,classificationanddevelopmentofsnowremovalequipment,basedonthepresentsituationoftheroofandsnowremovaldevicetypesofgapprobleminChina,designasetofforwardrotationoftheequipment,themiddlescrewbeltconveyor,simpletosetupbehindtheboxestocollectthesimpleroofofsnowsnowremovaldevice,throughtheanalysisofgeardriveandbelttransmissionintwokeywaystodeterminethesizeofitsmainworkingparts,snowremovaldevicethroughthemotorstodrivetwosecondarygearforagivenpowertodrivethebeltandwheelrotation,againtothefrontcarbodygear,alsothroughtheworkgeartransmissiontodrivethesnowboard,Comparingwithtraditionalsnowremovalequipment,theequipmentissmallinsize,simpletransmission,higherefficiency,onthenatureoftheroofsnowdesignandthroughtheoreticalanalysisandcalculation,throughthethreedimensionaldesignthe3dpartsofthedevice,designasuitableassemblyplan,provideabasisfordeterminingmainparametersofroofsnowremovaldevice,thelastpartofthegearisoptimized,findoutthebestparametersofgear.Inordertoimprovetheefficiencyofsnowremoval,reducetheamountoflabor,protectpeople'slifeandpropertysafety,makesnowremovalworkmoresimpleandconvenient,furtherreducetheweightofequipmentandreducethecostofreference.Keywords:Spiralsnowremoval;Rooftopsnowthrowers;Gear;Beltdrive;Theoptimizationdesign引言本次畢業(yè)設計的主要任務是屋頂除雪裝置的外形以及其工作部件的機構(gòu)設計。目前除雪機械的種類繁多，按其結(jié)構(gòu)可分為以下幾種：犁式除雪車、轉(zhuǎn)子式除雪車、刷式除雪車、氣流式除雪車。近年來，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，道路除雪的方法得到了很大的改善，機械除雪被應用的非常廣泛，但是隨著城市高樓大廈的增多，屋頂除雪技術(shù)也成了必須重視起來的安全問題。相對于很多歐美國家來說，我國的屋頂除雪技術(shù)還不夠完善，像一些歐洲國家，由于常年積雪，所以各方面的除雪技術(shù)都非常的成熟，隨著氣候的變化以及城市的發(fā)展，屋頂除雪技術(shù)也成了冬季保障人們生命財產(chǎn)安全的重要話題。故本次設計主要針對厚度不多于10cm且并無大面積冰面的積雪處理，通過該裝置的前方星形旋轉(zhuǎn)板將積雪掃入傳送帶，再由電機帶動齒輪與皮帶的配合，將積雪送入該裝置后方的儲雪盒中，從而達到清除表面積雪，防止溫度回升后積雪成冰或從屋頂滑落而對行人造成的傷害。由于要普遍應用于我國住宅房屋，故整機體積不宜過大，要操作簡單，低能耗，高效率，安全系數(shù)高，并符合我國國情。1.緒論1.1屋頂除雪裝置總體概述1.1.1屋頂除雪裝置設計概述本課題主要是針對生活中的如下情形：外溫℃～℃，積雪深度，剛剛下過的雪，密度約為，根據(jù)我國北方房屋結(jié)構(gòu)，屋頂大多為平面，低壓直流電機輸入的動力驅(qū)動掃雪，小型電機供電。針對平面屋頂，剛下過的雪，厚度不超過10cm來設計本裝置。首先進行理論分析和計算，并進行三維建模和運動仿真。具體研究內(nèi)容如下：(1)旋轉(zhuǎn)式除雪板的設計主要設計如何用齒輪與鏈傳動機構(gòu)來帶動整個裝置的工作，并設計出所需的齒輪尺寸，通過一系列的傳動設計，帶動除雪板的工作與轉(zhuǎn)動。(2)螺旋運輸機構(gòu)的設計對整機的工作環(huán)境進行檢測，并根據(jù)其承重與運動速度，規(guī)定架構(gòu)軸的內(nèi)徑d，外徑D，螺距S進行確定，并對軸的扭轉(zhuǎn)強度進行校核。(3)帶有運輸帶收集箱結(jié)構(gòu)的設計涉及了帶傳動的工作原理，并且根據(jù)承重需要，對該結(jié)構(gòu)進行設計。1.1.2屋頂除雪裝置的特點（1）除雪方法簡便，操作簡捷。（2）重量較輕，體積較小，方便取用與儲存。（3）除雪集雪一體機。（4）由于整機體積小，所以收集積雪的體積有限，所以需要更多的傾倒次數(shù)（5）使用結(jié)束應該將該裝置擦干，防止生銹腐蝕等等損害裝置壽命的情況發(fā)生，精心養(yǎng)護。1.2國內(nèi)外除雪機械現(xiàn)狀和發(fā)展1.2.1國外除雪機的發(fā)展

冬季除雪工作對人們生命安全的保障，提高人們的生活水平重要的意義，所以北歐一些降雪比較頻繁的國家都很看重除雪裝置的研發(fā)與普及，除雪技術(shù)也處于世界領(lǐng)先地位，也基本實現(xiàn)了除雪的自動機械化。目前國際上除雪裝置的品種、規(guī)格有很多，其中著名的除雪車生產(chǎn)廠家有美國的S&S公司、瑞士的MARCELBOSCHUNG公司、德國的VOLKSWAGEN和DAIMLER—BE公司以及英國的sCHMIDT公司等[1]。按照工作原理，國外生產(chǎn)的除雪機主要非為拋投式和推移式兩大類。國外的除雪方法相比與國內(nèi)更多樣，技術(shù)也更先進，由于國外建筑風格導致的屋頂結(jié)構(gòu)與我國房屋的屋頂結(jié)構(gòu)有所不同，所以屋頂除雪裝置相對于國內(nèi)有很大的區(qū)別，但國外屋頂除雪技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，以及智能化設備的引入，小型屋頂除雪裝置已經(jīng)做到了普及。由于這些除雪車結(jié)構(gòu)復雜、售價較高且使用、維修成本大，所以在我國推廣和普及困難。1.2.2國內(nèi)除雪機的發(fā)展我國除雪設備的研發(fā)與發(fā)展都比較落后，正處于發(fā)展的初期。目前，我國城市的除雪大多都是大型機械搭配人工進行除雪，屋頂?shù)某┘夹g(shù)依然沒有很好的發(fā)展。但是，目前我國應用的大多數(shù)除雪設備，都是針對我國國情而進口的除雪機械[1]。因此，我國除雪機械水平有待提高，種類有待豐富，市場有待發(fā)展?？v觀各類除雪機的發(fā)展，可以預見，今后屋頂除雪機的發(fā)展方向主要包括以下幾個方面[2]：（1）高速，使用壽命長。高速是為了提高工作效率，而提高工作效率又要針對具體工作環(huán)境而進行一系列的設計，使用壽命主要取決于機械的材料以及對應的工作環(huán)境等。（2）低功耗。節(jié)能減排是世界綠色發(fā)展的大目標，一切生產(chǎn)設計都要以這個目標為基準，采用大功率低能耗的發(fā)動機也是設計的重點。（3）智能發(fā)展。人工智能在全球范圍內(nèi)的普及，也使我們的科技發(fā)展重心偏向于人工智能取代人的體力勞動。（4）可折疊性。由于是屋頂除雪裝置，所以設計的總體積不宜過大而且要方便儲存，故在外形的設計上要更加合適，不宜過大且便捷，方便儲存（5）仿生原理的應用。好多機械產(chǎn)品經(jīng)過仿生原理之后都實現(xiàn)了方便簡捷的特點，所以屋頂除雪裝置也應考慮到仿生原理的應用。2.運輸帶的工作原理簡述示意圖：圖1運輸帶工作示意圖積雪經(jīng)過螺旋除雪板的運輸堆放到運輸帶上A處，如果堆放過高會使積雪從間隙中漏掉或者對下一板積雪進行堵塞從而影響除雪效率，因此需要運輸帶及時運走，通過電機帶動齒輪的運轉(zhuǎn)進而帶動帶的勻速運動，使雪可以均勻分布在運輸帶上，穩(wěn)定了工作空間，提高了工作效率。積雪通過進雪口處螺旋雪板的轉(zhuǎn)動，運輸?shù)匠鲅┛?，隨后落到傳送帶上，經(jīng)傳送帶的傳動最終到達儲雪箱中，其中傳送帶的傳動是通過二級齒輪傳動來傳遞動力。3主要部件設計方案3.1總體結(jié)構(gòu)組成及其工作原理3.1.1旋轉(zhuǎn)除雪板的設計旋轉(zhuǎn)式除雪板共由六個板組成，分別在每個從動輪的分支上，為了簡化，現(xiàn)只畫其中的一個。圖2旋轉(zhuǎn)式除雪板的運動簡圖A、與支撐軸固連的中心輪B、行星輪C、從動輪D、傳動鏈3.1.2傳動規(guī)律設計[3]活動構(gòu)件的總數(shù)低副總數(shù)高副總數(shù)局部自由度虛約束代入數(shù)據(jù)得F=1，因此只需一個原動件，A輪作為原動輪。3.1.3輸入轉(zhuǎn)速的確定掃雪數(shù)學模型如圖[4]：圖3確定最佳前進距離的函數(shù)模型設積雪的厚度約為10cm，圓（實線圓和虛線圓）的半徑都是20cm，第一個除雪板鏟雪（帶點的陰影部分）的長度為17.32cm，設該裝置一片除雪板工作后向前行駛距離X0（X0∈[017.32]）,這時候除雪板工作的區(qū)域為斜線陰影部分，實線圓的方程，虛線圓的方程為，則斜線陰影部分面積為:,現(xiàn)在求S(x0)的最大值。令=，得最大值點x0=17.32，即雪板每掃完一次雪，該設備應向前運動17.32cm。一般人走路的速度為v=1.5m/s,除雪機構(gòu)共有六個掃雪板，則除雪機構(gòu)前板每工作一周的距離L=6×17.32=103.92cm,即L=103.92cm/r。所以前板輸入的轉(zhuǎn)速即六個板轉(zhuǎn)速為n1=v/l=150/69.28=1.44r/s,取ω1=1.5r/s=90r/min。3.1.4錐齒輪轉(zhuǎn)速ω的確定根據(jù)實際應用情況選擇螺旋運輸軸外徑D=30cm，參考文獻[10]可知軸徑d=（0.2-0.35）D，螺距S=（0.8-1）D，因此取d=0.2D=6cm,由于雪和金屬的摩擦系數(shù)較小，S可取大一些以提高運輸效率，S=D=30cm。由上一步計算雪板轉(zhuǎn)速為n=2.5r/s,而掃雪的橫截面積（圖2中點的陰影部分）A=122.87，初步設計掃雪長度為L=70cm，因此掃雪速度為v1=n×A×L=2.5×122.87×70×4=86009/s，每個螺旋運輸軸的運送速度v2必須大于v1/2=43004.5/s。螺旋運輸軸的每個螺距空間可簡化成空心圓柱模型如圖：圖4空心圓柱模型則雪的體積V==20357.52,因此要求運輸軸的轉(zhuǎn)速n2必須大于v2/V=2.11r/s,取n2=2.5r/s，即n2=150r/min.為了節(jié)約空間，皮帶的傳動將用三個齒輪帶動帶的傳動，一個齒輪連接輪子的運動，一個齒輪連接電機帶動傳動軸，一個齒輪連接傳送帶，這樣既利用了各級齒輪的運動，又節(jié)約空間，又可以使整體裝置看起來更簡潔。3.1.5螺旋運輸軸軸承的選擇由于螺旋運輸軸同時受到徑向力和軸向力作用，內(nèi)徑d=60mm，為了減小徑向尺寸，選擇型號為70012C的角接觸球軸承。3.2主要部分技術(shù)參數(shù)設計3.2.1萬向節(jié)的強度校核計算（1）齒輪受力分析[5]圖5掃雪板齒輪受力分析故齒輪所受到的轉(zhuǎn)矩應該是（2）掃雪板兩嚙合齒輪設計[6]當工作齒輪嚙合時所受切向力是一對作用力與反作用力，大小相等方向相反，設d2/d1=2，則二級齒輪所受到的轉(zhuǎn)矩T1=T2/2=3.3285N.m。根據(jù)此計算，輸入齒輪所受的扭矩T1=3.3285N.m，z2/z1=2,假設工作時間最長72000h，輸入動力的電機是直流電動機，且輸出的載荷很穩(wěn)定，滿足此計算要求的時候，齒輪的重量應盡可能的輕。設計步驟：根據(jù)外形設計選用直齒圓柱齒輪，根據(jù)齒輪精度表格中選取符合工作條件的精度，故選7級精度；小齒輪材質(zhì)為40Cr，經(jīng)回火處理。齒面硬度為HB235-HB275。齒輪采用45鋼，齒面硬度選用HB217-HB255。通過優(yōu)化設計確定了齒數(shù)Z1、模數(shù)m和齒寬系數(shù)φD；（1）確定設計變量和目標函數(shù)[7]設計其變量x=[x1，x2，x3]=[m，z1,φd]。設小齒輪的分度圓直徑為d1，大齒輪的分度圓直徑為d2，小齒輪的寬度為b，因為齒輪重量要求盡可量的最小，也就是在相同條件下使重量最小，為了簡便使齒輪寬度相同，因此可以建立目標函數(shù)：min，其中d2=2d1，d1=mz1，φd=b/d1。（2）確定約束條件模數(shù)在2≦x1≦10之間；齒數(shù)20≦x2≦30之間；齒寬系數(shù)0.8≦x3≦1.4之間；即-≦0(3-1)接觸疲勞強度；K為載荷系數(shù)，,為工作系數(shù)，傳動電機輕微震動，取1.25；為動載荷系數(shù)，由上述選擇傳動桿4轉(zhuǎn)速=150r/min,可知行星輪2的轉(zhuǎn)速=300r/min，齒輪5和行星輪2相連的機構(gòu)為平行四邊形機構(gòu)，因此==300r/min，取d1=0.04m，故v1=10π×0.02=0.63m/s，取1.07；為載荷沿齒寬方向分配的不均勻系數(shù)，取1.12；為嚙合齒對間載荷分配系數(shù)取1.1；因此=1.25×1.07×1.12×1.1=1.6478；T1為小齒輪所受的轉(zhuǎn)矩，T1=3.3285N.m；查得材料的彈性系數(shù)應為=189.8；當標準直齒輪α=20°時，區(qū)域系數(shù)=2.5；小齒輪的接觸疲勞強度極限應按照齒面硬度和熱處理方法查得大齒輪接觸疲勞強度極限；計算應力循環(huán)次數(shù):則==計算許用應力:==(3-2)將較小的許用接觸應力帶入公式，則計算彎曲疲勞強度極限：，其中為彎曲疲勞強度(3-3)齒形系數(shù)分別為應力校正系數(shù)分別為載荷系數(shù)K=1.6478,T1=3328.5N.mm，安全系數(shù)S1=1.4，，所有齒輪的安全系數(shù)S都取1.4，大小齒輪的許用彎曲應力應為：(3-4)代入公式：（3）用fmincon函數(shù)[7]優(yōu)化后得x=[x1，x2，x3]’=[2，40，0.8]’,所有的變量都取最下限，代表可以有一些誤差，整理得：小齒輪m1=2,z1=20,φd=0.8,b1=32mm,簡化到整數(shù)取b1=30mm；大齒輪m2=2,z2=40,b2=30-5=25mm,所有齒輪的齒頂圓直徑都小于160mm，因此都進行簡化成實體式。3.2.2行星輪系中心輪受力分析[5]如圖6：對齒輪1進行受力分析：其中=,DE取25mm,代入上式的=（3-5）圖6中心齒輪受力分析對行星輪5進行受力分析：。其中BC=DE=25mm，則T5=Ft5×r5=F15×BC=133.14×25=3328.5N.mm，先假設中心輪和太陽輪的齒數(shù)相同，因此中心輪所受轉(zhuǎn)矩T4’=Ft5’×r4=3328.5N.mm，由于除雪裝置中有6個掃雪板，即有6個行星輪，則中心輪4所受的最大轉(zhuǎn)矩T4=3328.5×6=19971N.mm。3.2.3中心輪設計[6]設計步驟：選用直齒圓柱齒輪傳動，這是大多數(shù)機械傳動采用的齒輪傳動，中心輪材質(zhì)選用為40Cr，經(jīng)回火處理，7級精度，硬度HB235-HB275。行星輪采用45鋼并進行回火處理，齒面硬度hb217-hb255。綜合測定了中心輪齒數(shù)、模數(shù)和齒寬系數(shù)的優(yōu)化設計方法。（1）設計變量和目標函數(shù)。設計變量x=[x1，x2，x3]’=[m，z，φd]’,其中m為模數(shù)，z為齒數(shù)，φd為齒寬系數(shù)，要盡可量在各指數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)重量最輕，也就是在密度一定的條件下體積最小。目標函數(shù)d1=d2=mz，b=φd×d1，因此上式可以改寫為。（2）約束條件模數(shù)在2≦x1≦10之間；齒數(shù)在35≦x2≦50之間；齒寬系數(shù)在0.8≦x3≦1.4之間；接觸疲勞強度：ZHZE-≦0，為接觸疲勞強度；查得材料的彈性系數(shù)=189.8；直齒輪包角α=20°時，區(qū)域系數(shù)=2.5；K為載荷系數(shù)，,為工作情況系數(shù)，電機和工作區(qū)域工作都平穩(wěn)，；為動載荷系數(shù)：（3-6）為小齒輪轉(zhuǎn)速，為系桿的轉(zhuǎn)速，為小齒輪節(jié)圓直徑；其中。將上述數(shù)據(jù)代入公式，解得；為載荷沿齒寬方向的不均勻系數(shù)，該系數(shù)取1.2658；為嚙合齒對間載荷分配系數(shù)取1.1；因此=1×1.06×1.2658×1.1=1.476；按齒面硬度和熱處理方法查得中心輪的接觸疲勞強度極限，每個行星齒輪的應力循環(huán)次數(shù)中心齒輪的應力循環(huán)次數(shù)；兩齒輪的許用接觸應力分別為：將較小的許用接觸應力帶入公式得彎曲疲勞強度:為彎曲疲勞強度（3-7）其中；荷系數(shù)K=1.476；T4=13314N.mm；查得兩齒輪的彎曲疲勞強度極限大小齒輪的安全系數(shù)S都取1.4兩齒輪的許用彎曲應力（3-8）則約束條件為：（3）用fmincon函數(shù)[6]計算后得[x1，x2，x3]’=[2，30，0.8],故中心輪模數(shù)，齒數(shù)，行星輪的模數(shù)，齒數(shù)，為了方便裝配時方便且有間隙，兩個齒輪寬度,中心輪、行星輪的齒頂圓直徑都比160mm小，因此都利用實體式結(jié)構(gòu)。3.2.4掃雪機構(gòu)V帶的設計（1）功率的計算圖7掃雪板齒輪受力分析如圖為掃雪板軸齒輪的受力分析，由前面計算可知×R=6657N.mm，其中R=40mm，故=163.93N，標準直齒圓柱齒輪的壓力角為20°，因此=×tan20°=163.93×tan20=59.67N?！芚=0++=0∑Y=0--=0解得=-230.5N=-59.67N所以方向相反。圖8中心齒輪受力分析對齒輪5進行受力分析，由之前計算可知，即,由之前計算’=’×=3328.5N.mm，=30mm，得=’=110.95N，=×tan（20°）=40.38N。173.52N。方向相同。對4、5齒輪的接觸點取矩解得，方向相同。圖9系桿受力分析,解得。根據(jù)。（2）低壓電機的選擇設主動軸的工作轉(zhuǎn)速為150r/min,在合適的傳動比的要求范圍內(nèi)，讓傳送帶的傳送比設置在i=2-4之間，為了讓零件的重量與尺寸盡量的小，取帶的傳動比i=2。所以將電機的轉(zhuǎn)速設定為300r/min。根據(jù)計算可以大概得出該裝置在工作時的功率為0.62kW，螺旋運輸機構(gòu)運輸雪時的功率約為0.88KW,所以讓整機完全正常工作所需要的總功率一定要大于0.62+0.88=1.5kW。（3）V帶的設計步驟[6]①考慮到運輸皮帶的傳動效率，故將皮帶的計算功率設為（3-9）②根據(jù)和電機轉(zhuǎn)速，確定為SPZ型。③計算帶輪的計算直徑令主動輪的直徑方便計算，故取主動輪直徑為90mm，即，從動輪基準直徑為（3-10）（ε是彈性滑動比率）為方便計算并貼近實際，設從動輪的直徑為180mm。計算出從動輪的真正轉(zhuǎn)速為（3-11）驗算帶速為：（3-12）所以帶速合理。④確定帶的長度和中心距根據(jù)，即，令中心距為540mm（3-13）節(jié)線長度為。則實際中心距為⑤驗算主動輪上的包角主動輪上的包角合適⑥計算帶的根數(shù)（3-14）V帶的基本額定功率；V帶的額定功率的增量；V帶的帶長修正系數(shù)；V帶小帶輪的包角系數(shù)帶入得故一根帶即可。計算帶的初拉力（3-15）⑧計算軸承上的壓力。（3-16）⑨帶輪結(jié)構(gòu)帶輪使用實心輪。3.3主要部件的校核與計算3.3.1支撐軸的設計與校核（1）支撐軸材料的選擇與許用扭轉(zhuǎn)應力的計算[8]將材料設定為碳素結(jié)構(gòu)鋼Q255，當鋼材的直徑≦16mm時，取安全系數(shù)則取。（2）軸的扭矩圖圖10中心軸的扭矩圖（3-17）解得（3-18）取軸的最小直徑為15mm。校核軸的剛度（3-19）碳鋼的，代入上式得因此軸的剛度滿足要求。3.3.2支撐軸軸承的選擇[8]由于支撐軸只受徑向力，因此選用深溝球軸承。軸頸直徑為15mm，為了讓徑向尺寸盡量小，選擇深溝球軸承61002[8]。3.3.3除雪板軸的設計與校核（1）受力，扭矩，以及彎矩圖如圖11。（2）軸徑的計算位于C處截面等效彎矩為，B處截面的等效彎矩因此C截面為危險截面。圖11掃雪板軸的扭矩、彎矩圖3.3.4除雪機構(gòu)外部長軸的設計（1）確定該除雪裝置外部長軸的受力分析、扭矩與彎矩。（2）材料的選擇與校核將材料設定為鋼Q255,令它的許用應力=102Mpa。很明顯B截面為危險截面，根據(jù)強度理論（3-20）帶入數(shù)據(jù)3.4直流驅(qū)動電機的選擇[13]對于長度L＜80m的帶傳動式輸送機，主動軸的功率可根據(jù)以下公式進行簡易計算：（3-21）：輸送帶及支撐軸轉(zhuǎn)動部分運轉(zhuǎn)功率，KW；：物料水平提升功率，KW;：物料垂直提升功率，本裝置是水平的帶傳動，不涉及垂直的，所以該項為0。各符號意義及數(shù)值如下：v:為帶的運行速度,取0.3m/s；Q:運送的量，取46.44t/h；Ln:運送帶的水平分量，取0.6m；H:傳送帶的起點與終點的高度差；k1:無積雪空運轉(zhuǎn)時的傳動率系數(shù)，根據(jù)支撐輥的阻力系數(shù)，取：k1=0.0103；k2：積雪做水平運動的系數(shù)，根據(jù)支撐輥的阻力系數(shù)，??；k3：附加功率系數(shù)，根據(jù)傳送帶的水平分量Ln和傳送帶的傾角δ，取k3=3.472；k4：除雪車的功率系數(shù)，無儲雪箱時k4=1；P’：積雪超過規(guī)定數(shù)量時的附加功率，P’=0；將上述所有規(guī)定數(shù)值帶入公式的解得（3-22）K為備用功率系數(shù)取值為1，帶傳動軸的滾動效率η=0.88。螺旋機構(gòu)的設計4.1螺旋運輸機構(gòu)的設計4.1.1螺旋運輸機構(gòu)的運動簡圖圖12螺旋運輸機構(gòu)運動簡圖1、2為螺旋運輸軸3、4為皮帶輪、5、6為直齒圓錐齒輪4.1.2機構(gòu)自由度的計算[11]1、3、5、6組成的螺旋運輸機構(gòu)中：活動構(gòu)件的總數(shù)低副總數(shù)高副總數(shù)局部自由度虛約束F=14.1.3螺旋運輸軸軸承的選擇由于螺旋運輸軸在工作時受到軸向力和徑向力作用，將其內(nèi)徑設為d=60mm，為了讓徑向尺寸盡量的小，選擇70012C角接觸球軸承。4.2運輸帶機構(gòu)V帶的設計4.2.1設計要求通過之前計算可知電機功率為4.5KW,所需的傳遞功率為0.88Kw,要保證輸出的工作速度為300r/min,那么輸入軸提供的轉(zhuǎn)速為450r/min,工作時產(chǎn)生的細小震動為正常情況。4.2.2設計步驟（1）確定計算功率。由于載荷平穩(wěn)工作情況系數(shù)（4-1）（2）選擇V帶的型號根據(jù)，令V帶的型號為SPZ型。（3）確定帶輪的計算直徑經(jīng)過之前計算可以確定主動輪的直徑為，從動輪基準直徑為（ε為彈性滑動率）（4-2）另從動輪的直徑設置為63mm。則從動輪的真實轉(zhuǎn)速為（4-3）驗算小帶輪帶速為：（4-4）所以帶速合理。（4）確定帶的長度和中心距根據(jù)（4-5）即，初定中心距為255mm（4-6）選節(jié)線長度為。則實際中心距為（4-7）（5）驗算主動輪上的包角（4-8）主動輪上的包角合適。（6）計算帶的初拉力（4-9）（7）計算軸承上的壓力。（4-10）（8）帶輪的結(jié)構(gòu)令所有的帶輪都是實體輪結(jié)構(gòu)。4.3螺旋主動軸的設計與校核4.3.1螺旋主動軸的扭矩材料選擇與計算屋頂除雪機構(gòu)運送積雪時可簡化為如下模型：圖13運輸雪時的受力模型掃上來的學在裝置給定的水平力F的牽引下沿斜面向斜上運動，主動軸裝滿雪時總重量（4-11）主動力矩（4-12）θ為中徑處的螺旋升角（4-13）為斜面的摩擦角，可求得：（4-14）兩個螺旋運輸軸所需的總扭矩為（4-15）初步選用鎂鋁合金軸，2AlMg5Si[12]。4.3.2許用應力的計算和扭轉(zhuǎn)強度的校核的拉伸強度極限，，安全系數(shù)（4-16）（4-17）因此扭轉(zhuǎn)強度足夠。部分組件的三維造型設計5.1帶擋圈單軸承型軸承座組件設計首先打開SolidWorks軟件，先建立一個基準面以繪制草圖，然后點擊【草圖】，繪制如下草圖。圖14整體形狀再點擊【拉伸凸臺】拉伸10mm，為主體軸承座。圖15拉伸接著在中間建立【基準面】并在基準面上繪制如下【草圖】為部件中心軸孔。圖16中心軸孔進行【拉伸切除】的操作形成上端孔。圖17拉伸切除圖18中心軸孔草圖在同樣基準面上繪制【草圖】，并【給定深度】進行【切除】圖19建立新的【基準面】，并在基準面上繪制【草圖】，【旋轉(zhuǎn)】并進行【切除】，并進行【鏡像】處理，選擇中間新建的【基準面】為鏡像面，最終繪制如下圖。圖20圖21圖22在上端面繪制兩個【通孔】圖23 進行【倒角】操作，尺寸如圖。圖24最終三維零件圖如圖所示。圖255.2掃雪輪的三維造型設計首先打開SolidWorks，新建【草圖】，繪制如下草圖，作為一個掃雪板圖26進行【切除-拉伸】的操作圖27繪制軸的【草圖】圖28進行【凸臺-拉伸】操作在軸的兩端分別繪制直徑為5和2.5的通孔圖29圖30運用【陣列】以軸為旋轉(zhuǎn)中心完成6個除雪板圖31掃雪輪的繪制完成。5.3鈑金的三維設計首先建立一個【基準面】并在該【基準面】上繪制【草圖】如下圖32圖33

進行【凸臺-拉伸】處理，并在拉伸后的面上建立另一個【基準面】圖34

并在該【基準面】上建立【草圖】如下圖35

進行【切除-拉伸】處理，形成薄壁系統(tǒng)圖36進行倒【圓角】操作，一邊一次圖37并在第二個【基準面】上繪制【草圖】如下圖38最后進行【切除-拉伸】操作，完成鈑金件圖39結(jié)論通過這次對屋頂除雪裝置機構(gòu)的設計，使得我對曾經(jīng)在大學生涯書本上面所學習到的理論知識以及專業(yè)知識還有實際運用的技能都得到了一次全新的鍛煉，深刻而全面，不僅增強了我的專業(yè)知識，更加培養(yǎng)了我對待科學研究的認真嚴謹?shù)膽B(tài)度，增強了我獨立分析思考問題和解決問題的個人能力以及不畏艱辛勇敢創(chuàng)新的精神。在整個設計的過程當中，經(jīng)過我對零件圖的系統(tǒng)分析過后，經(jīng)過與老師的探討研究，對數(shù)據(jù)的整理分析，制定了一套合計的設計方案，設計理念為了讓其可行，在畫圖的時候?qū)垙埖拇植诙群臀恢贸叽缍际强梢院芎玫臐M足限制的所需，在制作的時候就會在經(jīng)濟方面，成本低，能夠更好地還原加工的要求，本人對模具的制作也是使用專門的方法。保證了整體的結(jié)構(gòu)性和完整性。經(jīng)過這次的畢業(yè)設計，我真正的意識到了學習好軟件的重要性，在完成這個過程中，老師和同學給了我很多的幫助。設計理念為了讓其可行，在畫圖的時候?qū)垙埖拇植诙群臀恢贸叽缍际强梢院芎玫臐M足限制的所需，在制作的時候就會在經(jīng)濟方面，成本低，能夠更好地還原加工的要求，本人對模具的制作也是使用專門的方法。保證了整體的結(jié)構(gòu)性和完整性。經(jīng)過這次的畢業(yè)設計，我真正的意識到了學習好軟件的重要性，在完成這個過程中，老師和同學給了我很多的幫助。特別是我的畢業(yè)導師在論文說明和方案分析上面都給了我很多的指導和鼓勵，很多次停滯不前使得我沒有信心也都是老師同學們的鼓勵使我不斷進步，老師身上對待教學認真嚴謹?shù)膽B(tài)度也是我今后工作學習的榜樣，在老師的幫助下，我順利的完成了本次畢業(yè)設計。在最后畢業(yè)論文的編寫過程中，本人的專業(yè)水平有限，在制作的過程當中，我深深地意識到了自己的不足之處，希望老師們能夠加以批評指正。在完成這個畢業(yè)設計的課程中，遇到了很多的困難和問題，我也深深地意識到以自己在學習生活中做的不周到的地方，在今后的學習工作中，我一定會更加努力認真，努力提高個人的個人能力。本次課題的主要研究內(nèi)容和論文的說明完成都是在老師的悉心教導和與同學們的幫助討論下完成的。畢業(yè)導師在自己百忙之中，還給我們指導修改論文說明中的很多細節(jié)和論文當中涉及到的工藝分析，她的教學態(tài)度嚴謹，在學術(shù)研究方面也細心認真，是我們每個人學習的好榜樣。通過這次幾個月完成畢業(yè)設計的整個過程中，我對機械專業(yè)有了更深的認識，在今后的學習生活甚至是工作中也提升了個人能力。致謝本文的完成需要特別感謝指導老師真誠的關(guān)懷和細心的幫助，在完成畢業(yè)設計的過程中,老師的嚴謹態(tài)度,奉獻和開放的生活態(tài)度使我受益一生，在這篇論文完成之際，我要向老師致以崇高的敬意和最衷心的感謝。在研究的過程中，我們也得到了許多學生無私的幫助和熱情。在此，我們向您表示最衷心的感謝!感謝所有審閱過論文并提出寶貴意見的老師。感謝大家在精神上給予我的支持，在學術(shù)生活中，給予我熱情的老師，朋友和家人，他們是我生命中繼續(xù)奮斗的動力源泉，也是我人生經(jīng)歷中最寶貴的精神財富，因為他們無私的幫助，我將永遠不會成功。總之，這篇論文可以成功地完成，凝聚了許多老師、朋友和親戚的期望和努力。在此，我真誠地感謝那些在我的寫作過程中給予無私幫助和支持的人們。參考文獻王國安，除雪機械結(jié)構(gòu)原理和計算要點[J].1995

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論文的研究方法和手段有哪些

（1）調(diào)查法

調(diào)查法是科學研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計劃、有系統(tǒng)地搜集有關(guān)研究對象現(xiàn)實狀況或歷史狀況的材料的方法。一般是通過書面或口頭回答問題的方式獲得大量數(shù)據(jù)，進而對調(diào)查中收集的大量數(shù)據(jù)進行分析、比較、總結(jié)歸納，為人們提供規(guī)律性的知識。

（一）典型例子

調(diào)查法中最典型的例子是問卷調(diào)查法。它是通過書面提問收集信息的一種方法，即調(diào)查人員編制調(diào)查項目表，分發(fā)或郵寄給相關(guān)人員，詢問答案，然后收集、整理、統(tǒng)計和研究。

（二）研究步驟

1.確定調(diào)查課題

確定題目時要注意選題是否具有研究的必要性和可能性，同時要注意選題切忌太大，也要避免無意義的重復勞動。

2.制定調(diào)查計劃

要明確調(diào)查課題、調(diào)查目的、調(diào)查對象、調(diào)查范圍、調(diào)查手段、調(diào)查步驟、時間安排。

3.收集材料

收集材料時要盡可能保持材料的客觀性，盡可能采取多種手段或途徑。

4.整理材料

將收集到的材料進行整理，以便后續(xù)總結(jié)歸納、形成結(jié)論。

5.總結(jié)研究

對整理完的材料進行分析、總結(jié)、歸納，得出一般性的結(jié)論。

（三）特點

調(diào)查法相對其他研究方法來說較為耗時耗力，但也有其優(yōu)勢，即獲得的一手資料信息真實具體，能夠?qū)ρ芯繉ο笥懈訙蚀_、清晰的認識。

（2）觀察法

觀察法是指人們有目的、有計劃地通過感官和輔助儀器，對處于自然狀態(tài)下的客觀事物進行系統(tǒng)考察，從而獲取經(jīng)驗事實的一種科學研究方法。

（一）典型例子

皮亞杰的兒童認知發(fā)展理論就是通過觀察法提煉總結(jié)出來的；兒童心理學創(chuàng)始人——普萊爾，也是在一次次地使用觀察法后，提出了兒童心理學領(lǐng)域中的諸多理論。

（二）研究步驟

1.明確觀察對象

在選擇和確定研究問題的基礎(chǔ)上確定觀察者與觀察對象。

2.制定觀察計劃

在觀察計劃中要規(guī)定明確的觀察目的、重點、范圍以及要搜集的材料。

3.做好觀察準備

觀察準備是否充分，往往影響觀察的成敗。

4.做好記錄

在觀察過程中要時時記錄，不放掉任何一個關(guān)鍵信息。

（三）特點

觀察法具有拓展人們的感性知識、啟發(fā)思想等優(yōu)點，但是由于其強調(diào)研究要在自然環(huán)境下進行，且不允許摻雜個人的偏見，確為實際操作帶來了一定困難。

（3）實驗法

實驗法是指經(jīng)過精心設計，在高度控制的條件下，通過操縱某些因素，從而發(fā)現(xiàn)變量間因果關(guān)系以驗證預定假設的研究方法。核心在于對所要研究的對象在條件方面加以適當?shù)目刂疲懦匀粻顟B(tài)下無關(guān)因素的干擾。

（一）典型例子

采取實驗法的一個典例是羅森塔爾效應的提出，美國心理學家羅森塔爾和L.雅各布森通過對小學生進行“未來發(fā)展趨勢測驗”，發(fā)現(xiàn)人們對他人行為的期望通常可以導致他人向期望方向改變。

（二）研究步驟

1.發(fā)現(xiàn)并提出問題

2.收集與問題相關(guān)的信息

3.作出假設

4.設計實驗方案

5.實施實驗并記錄

6.分析實驗現(xiàn)象

7.得出結(jié)論

（三）特點

1、主動變革性