小型路面積雪清掃機的結構設計 畢業(yè)設計

1、<p><b>　　濟南大學機械學院</b></p><p>　　畢 業(yè) 設 計</p><p>　　題 目 小型路面積雪清掃機的結構設計 </p><p>　　專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　班 級 機設0902

2、 </p><p>　　學 生 大笨蛋 </p><p>　　學 號 200930062023 </p><p>　　指導教師 蔡笨鳥 </p><p>　　二〇一三年

3、 五 月 四 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　我國北方冬天時間較長，降雪量大，道路積雪堆積多，尤其是車輛不經(jīng)常行走的小區(qū)內，如果不及時的清除積雪，將嚴重影響交通安全，給人們日常生活帶來諸多不便。因此，研發(fā)多功能的掃雪機，有很重要的實用、使用價值，更對國民經(jīng)濟的發(fā)展起到推動作用。</p><p>　　本論

4、文在分析了目前國內國外的主要除雪方法的基礎上，提出了一種適合中國國情的小型路面機械清雪車的設計方案，并對其進行了理論分析和具體結構的設計分析，為國內以后生產(chǎn)該種掃雪車提供了完整的技術參考資料。</p><p>　　本論文首先進行分析研究了路面上壓實積雪的物理性能，并查閱參考了目前的國內外有關該設備的大量資料，再次，在已有成果的基礎上，進行設計計算以及機構創(chuàng)新。</p><p>　　此次設計

5、掃雪車的原理是，由原動機提供動力，經(jīng)過鏈傳動將動力傳遞給輸出軸，輸出軸帶動拋雪葉輪高速旋轉，利用離心力將雪拋出。同時利用減速器來減速帶動攪龍傳動軸和螺旋攪龍葉片旋轉實現(xiàn)集雪作業(yè)。其他的動力由變速器傳輸給車輪軸帶動掃雪機前進，實現(xiàn)清雪工作。</p><p>　　本論文對小型路面機械清雪車進行了深入的分析，并進一步完善了此機構，設計出此種掃雪設備。</p><p>　　關鍵詞：掃雪車 螺旋集雪

6、 離心揚雪 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Winter lasts for a long time in the cold areas of northern China．A great amount of snow falls there each year．Therefore．if the accumulated sn

7、ow cannot be removed and cleaned in time,it will severely affect the safety of the transportation and bring out a lot，of inconveniences to the people’s daily life．The manufacture of the multi—functional snow-moving machi

8、ne will be found of important and practical value in forming good transportation and hygiene environment in winter．</p><p>　　After analyzing the various means of snow-clearings in the world at present, the p

9、roject of a sort of mini snow-blower fit for China is put forward in this paper. Based on the theory study and applied structural design, the three-dimensional solid model , which can offer an entire technical data and e

10、ngineering drawings for producing factory. </p><p>　　This paper first analyse the physical and mechanical properties of snow compaction on the road, then access to a lot of information about this equipment a

11、t home and abroad. Design calculations and institutional innovation is based on the result which has been researched. All this information has provided an important theoretical basis for the design calculations and insti

12、tutional innovate in this paper.</p><p>　　Overpass the research and analysis of mini Snow-blower nowadays,we realize that the equipment nowadays can carry out the functions of collecting,carrying and throwin

13、g snow.But there are some disadvantages,for e example, the manipulation is discommodiousness,the efficiency of snow removing is low. Refering to the foundation of the academic researches nowadays, contraposing the defici

14、ency of mini Snow-blower , we devise a type of mini Snow-blower which with impeller and twist collect equipment.The</p><p>　　Snow-blower is deeply reseached and consummated in this paper. Mini Snow-blower is

15、 designed.</p><p>　　Keyword：Snow-Remove Machine Helix·-Collect snow Community throwing snow</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………..…….….………..........

16、.......……..... .....II</p><p>　　ABSTRACT…………….……………………..………......................................….…........III</p><p>　　1 前言……….……………………………………….................................………...….......1&l

17、t;/p><p>　　1.1 選題的意義.............................................................................................................1</p><p>　　1.2 國內外研究現(xiàn)狀 .............................................

18、......................................................1</p><p>　　1.3 掃雪機分類..........………………………….…....…..................…..………..........1</p><p>　　1.4 設計的任務.......................................

19、......................................................................2</p><p>　　2 路面積雪特性的研究...........….…..….………....….........................................................3</p><p>　　2.1積雪的物理

20、性質……………………….................……………..............................3</p><p>　　2.1.1 雪的密度…………………………….……….……….......…......................3</p><p>　　2.1.2 雪的硬度…………………………….…......……………................

21、...........4</p><p>　　2.1.3 雪的摩擦系數(shù)…………………………….……..………........….................4</p><p>　　3 小型清雪機設計方案的分析比較.……………....……...................................................5</p><p>　　3

22、.1總體方案及其比較..................................................................................................5</p><p>　　3.2小型清雪機的工作原理...........................................................................

23、...............5</p><p>　　3.3 原動機的選擇和具體的實施方式.........................................................................6</p><p>　　4 小型清雪機的設計計算和校核...................................................

24、...................................10</p><p>　　4.1 鏈傳動的計算.......................................................................................................10</p><p>　　4.2 變速器的齒輪計算..........

25、.....................................................................................11</p><p>　　4.3 傳動軸的結構設計和校核...................................................................................17</p>

26、<p>　　4.4 減速器的選擇.......................................................................................................21</p><p>　　4.5 攪龍軸的設計...........................................................

27、............................................25</p><p>　　4.6 攪龍葉片的設計...................................................................................................25</p><p>　　5 結論............

28、..........……….………….…..……………..….……...…..….…....…….......27</p><p>　　6 參考文獻......................…………….…..………….…..……………….....………….....28</p><p>　　7 致謝..............................................

29、....................................................................................29</p><p><b>　　一、前言</b></p><p><b>　　1.1 選題的意義</b></p><p>　　俗話說“瑞雪兆豐年’，對于農

30、地來說，冬季的一場大雪能帶來明年的大豐收，農民的喜悅。但是對于城市來說，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)內很難有效清理，這給過往的路人，居民帶來不便。</p><p>　　特別的是在

31、一些學校里、工廠里、企業(yè)院內或居民小區(qū)內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，甚至發(fā)生安全事故。</p><p>　　就目前來說，我國對于小型的、較窄路面的清雪方式主要依靠人力，通過用鐵鍬、掃帚和簸箕等工具對積雪進行處理，清雪效率很低，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，為過往的行人帶來方便，同時減少不必要

32、的事故發(fā)生，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。</p><p>　　1.2 國內外研究現(xiàn)狀 </p><p>　　機械清雪是把人從利用體力的掃雪工作中解放出來的一種最好的途徑。因此，科學設計者一直在探索如何研制出更安全、更可靠和更實用的掃雪機器。</p><p>　　掃雪機在國外發(fā)展已有幾十年的歷史，技術先進。最初的掃雪機是采用推土機

33、或裝載機。而現(xiàn)在，隨著掃雪機的迅速發(fā)展，已經(jīng)在市場上流通的掃雪機主要有鏟刮式除雪機系列、拋揚式除雪機系列、刷掃式掃雪機系列、擊振式破冰除雪機系列等，但原理仍是以大型車輛帶動掃雪裝置來實現(xiàn)積雪清理的任務。掃雪機的性能穩(wěn)定，造價高，不適合較窄的小路、工廠、學校、單位或住宅小區(qū)內路面的積雪清掃。</p><p>　　而國內有關這方面的研究很少，據(jù)查閱資料，目前國內并沒有廠家在生產(chǎn)小型拋投式清雪機。對于我國來說，應根據(jù)國

34、情，加強對雪的力學性質研究，根據(jù)不同雪的特性，以及路面區(qū)別設計不同的掃雪機械，來提高清雪的效率。</p><p><b>　　1.3 掃雪機分類</b></p><p>　　根據(jù)掃雪機工作原理的不同，將掃雪機分為推移式類型、拋雪式類型和吹雪式類型：</p><p>　　推移式掃雪機：將推雪鏟刀，掃雪犁等裝置安裝在大型車輛上如推土機，將雪推走，留

35、出行走通道，然后用其他車輛將堆雪拉走。其缺點是這種掃雪機只能將雪推到路邊，而沒有集雪、拋雪能力，只適合于新鮮雪或破碎后的冰雪，清理效率低，很容易劃傷地面，并且耗費時間多。</p><p>　　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類型。</p><p>　　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，由噴口吹出來清除地面積雪。吹雪

36、式掃雪機運行速度高，生產(chǎn)率高，成本很高，其缺點是只適用于新鮮雪，只能在機場、橋梁和高速路上應用，不適合開發(fā)小型產(chǎn)品。</p><p>　　根據(jù)工作方法的不同，掃雪機有拋雪式、傳送式類型：</p><p>　　一、拋雪式掃雪機：葉片高速旋轉將雪旋進掃雪機里，再通過導管運到儲雪箱中。其特點是：采用大功率主機，寬幅、高效，使用較廣。</p><p>　　二、傳送式掃雪機：

37、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較為常見。</p><p>　　1.3 設計的任務</p><p>　　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，雪在高速旋轉的葉片下通過拋雪桶做離心運動，最后被拋到路邊，完成清掃任務。該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)內路面積雪的清掃工作，能實現(xiàn)

38、集雪、運雪、拋雪功能，可提高積雪的清掃效率。</p><p>　　在完成預想設備的基礎上進行合理的方案構想和主要結構設計，并對其主要零件進行計算校核。</p><p>　　(1) 查閱資料了解積雪的物理機械性質，根據(jù)數(shù)據(jù)對不同地段不同時間不同溫度路面上積雪的特性進行研究分析；</p><p>　　(2) 查閱國內外資料進行方案設計，對不同方案進行比較，選擇最優(yōu)，最后

39、確定掃雪機的基本方案；</p><p>　　(3) 具體地對各個工作部分進行設計，確定掃雪機的基本尺寸，連接方式。</p><p>　　設計參數(shù)：清掃幅寬為1m，清掃積雪的厚度最大為200mm，積雪揚程為3m</p><p>　　二、路面積雪特性的研究</p><p>　　2.1 積雪的物理性質，</p><p>　　

40、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，再設計計算除雪機械的除雪阻力、除雪功率等相關問題。</p><p>　　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，積雪的物理性質發(fā)生復雜的變化。</p><p>　　雪的主要物理性質包括：密度、硬度、摩擦系數(shù)等。</p><p>　　2.1.1 雪的密度</

41、p><p>　　雪密度直接決定除雪車設計和使用方法。由于雪是水的固態(tài)形式，所以雪的密度值等于積雪在融化后雪水的質量與其融化前積雪體積的比值。雪的密度在0．07—0．79／cm3之間變化。而其它資料顯示在與空氣密度相近的0．019／cm3與冰密度相近的0．89／cm3之間變化。雪的密度因其降落條件、沉積條件和測量方法等因素的差異而不同。因為我國降雪條件與俄羅斯較為接近，所以關于雪質較多地選用了后者的研究結果。外國學者經(jīng)

42、過對不同條件下積雪密度進行綜合測量分析，得出了以下結論：</p><p>　　(1)雪密度隨其沉積時問的增大而增大，平均每個月要增加10％～20％；</p><p>　　(2)雪密度隨其沉積深度的增加而增大。對沉積兩個月的山坡積雪測量，20cm深處的積雪密度為0．3—0．329／cm3，相同地點0．1～0．2cm深處的積雪密度則為0．6一0．649／cm3；</p><

43、p>　　(3)新降雪的密度隨降落時間長短不同而變化，測量結果見表2—1；</p><p>　　(4)新降雪密度與當時溫度的關系見表2—2。</p><p><b>　　表2—1 雪的密度</b></p><p>　　表2—2 新降雪密度與當時溫度的關系</p><p>　　2.1.2 雪的硬度</p>

44、<p>　　雪的硬度也稱雪的抗壓強度，是指積雪抵抗其他物體進入的能力。用剛體進入積雪時單位面積上所受到的阻力表示。雪的抗壓強度是掃雪車設計計算的重要參數(shù)之一。雪的抗壓強度因環(huán)境的不同而不同。</p><p><b>　　積雪抗壓強度特征：</b></p><p>　　一般積雪的抗壓強度隨其密度的增大而增大。</p><p>　　雪

45、的抗壓強度隨溫度的降低而增大。</p><p>　　2.1.3 雪的摩擦系數(shù)</p><p>　　雪的摩擦系數(shù)包括雪的內外摩擦系數(shù)和輪胎與冰雪路面的附著系數(shù)。路面上積雪之后，其使用特性將大大改變。對于冬季養(yǎng)護道路的機器進行計算時，必須知道機器沿著各種冰雪路面行走時的滾動阻力系數(shù)和附著系數(shù)。行駛阻力系數(shù)，一般比外摩擦系數(shù)大，因為它不僅產(chǎn)生摩擦，而且還擠壓雪。</p><p

46、>　　三、小型清雪機設計方案的分析比較</p><p>　　3.1 總體方案及其比較</p><p>　　方案一:利用吹風的方式，從鼓風機里吹出的高速氣流將積雪吹到路邊。吹雪式清雪車運行速度較高，生產(chǎn)率高，缺點是只適用于新鮮雪，不能對壓實的積雪或冰雪進行清理，并且只能在機場、橋梁和高速路等寬敞地上應用，成本高，不適合用于小型地區(qū)。</p><p>　　方案二:

47、隨著清雪車的不斷前進，利用清雪車前部的鏟子，將積雪推到路的旁邊。推移式清雪車只能將積雪推到路邊，不能儲備積雪，只適用于新鮮雪或破碎后雪，效率低，對地面的損傷大。</p><p>　　方案三:機械傳動，由集雪器先將積雪攪碎，再通過高速旋轉的葉輪運到拋雪桶，最后被拋到路邊。螺旋轉子式清雪車適用范圍廣，無論是對松散雪還是壓實雪，清雪效果和效率都比前兩個方案好，而且這種方案設計，設計出的產(chǎn)品體積小、成本低，適用于道路窄小

48、的地方。</p><p>　　綜上，選用第三種方案。</p><p>　　3.2 小型清雪機的工作原理</p><p><b>　　3.2.1基本結構</b></p><p>　　小型路面機械掃雪車主要由原動機、傳動裝置、集雪裝置、拋雪裝置、行走裝置和操作裝置組成。原動機可以采用電機或發(fā)動機，目前大多采用汽油機或柴油機；

49、集雪裝置用來收集積雪，主要采用推雪鏟或螺旋狀攪龍葉片；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，有手推式和自走式兩種;操作裝置主要是通過人來控制設備的運轉工作。</p><p><b>　　3.2.2工作原理</b></p><p>　　工作時原動機提供動力，經(jīng)鏈傳動傳到行走裝置和工作部分。積雪由集雪裝置收集到集

50、雪桶內，再由拋雪葉輪利用高速旋轉時的離心力將積雪拋出。這樣在原動機的帶動下，掃雪車不斷的前進，能實現(xiàn)連續(xù)的除雪工作。小型機械清雪機的結構示意圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 小型機械清雪機的結構示意圖</p><p>　　3.3 原動機的選擇和具體的實施方式</p><p>　　3.3.1原動機的選擇</p><p>　　由于

51、掃雪機主要用于較窄的小路和工廠、學校、單位或住宅小區(qū)內，所以動力機體積不能太大，因此選用汽油機。</p><p>　　本次設計的參數(shù)：每小時掃雪量1000 ，積雪密度250kg/m，積雪厚度20cm，因此每小時的掃雪量為：</p><p>　　1.0×㎡×0.2m×250㎏/＝5.0×kg</p><p>　　利用拋雪葉輪拋雪

52、，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：</p><p>　　m·g·h／t＝5.0×10kg×10N/kg×3m/s÷3600=416.66w</p><p>　　集雪攪龍旋轉時受到積雪的阻力作用，阻力矩m=20Nm，攪龍轉速l0r/s，因此集雪攪龍消耗的功率為：</p><p

53、>　　20N·m×2×3.14×10r/s=1256w </p><p>　　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：</p><p>　　200kg×10N/kg×0.2×lm/s=400w</p><p>　　綜上，掃雪

54、機消耗的總功率為：416.66w+1256w+400w=2072.66w</p><p>　　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，故選用功率稍大的發(fā)動機，以滿足不同工作狀況下的需要。根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析以及考慮到功率的磨損消耗，選用EM100汽油機：</p><p>　　表2.1 EM100 汽油機參數(shù)</p><p>　　3.3

55、.2 傳動方式的選擇</p><p>　　首先由汽油機提供動力，經(jīng)鏈傳動將動力傳給傳動軸，經(jīng)過一個減速器和變速器分別將動力傳給拋雪葉輪和攪龍、行走裝置。結構簡圖如下：</p><p>　　圖 2.2 小型清雪機的傳動原理圖</p><p>　　1 攪龍葉片 2 集雪斗 3 拋雪筒 4 拋雪葉輪 5 鏈傳動 6 變速器 </p>&

56、lt;p>　　7 行走裝置 8 原動機 9 減速器 </p><p>　　3.3.3 集雪裝置的設計</p><p>　　積雪要被運輸?shù)綊佈┩皟?，所以要把積雪往積雪桶中央聚攏，因此螺旋集雪轉子由兩個旋向相反的螺旋軸對接而成，攪龍葉片螺旋旋轉，達到集雪的目的。設計中采用帶狀螺旋集雪輪，這樣的設計能對積雪有很好的破碎作用，不至于發(fā)生堵塞的情況?；緳C構如下：</p>&

57、lt;p>　　以上形式的集雪裝置將切雪，碎雪，集雪，運雪幾大功能于一身，具有很好的清雪效果。左右兩邊的攪龍旋向相反，能夠將兩邊的雪集中到中央，傳遞到拋雪輪下，在拋雪輪的高速旋轉下將雪拋出。考慮到積雪具有一定的粘性且較易堆積，所以集雪螺旋考慮使用帶式螺旋。帶式螺旋為螺旋式除雪機的主要除雪執(zhí)行元件，其主要參數(shù)包括螺旋外徑、帶寬、頭數(shù)、螺距、螺旋長度及轉速等，這些參數(shù)的選擇直接關系到除雪機的除雪效率及積雪的除凈度。除雪機的除雪效率是指單

58、位時間內清除積雪的面積，具體表現(xiàn)在所能輸送積雪的體積上，它與螺旋的各參數(shù)間存在著某種函數(shù)關系；積雪除凈度是機器所清掃過的地面上，無雪面積占整個清掃面積的比例。由于積雪的性質及除雪的特殊要求，積雪除凈度取決于螺旋對底層與路面凍結在一起的積雪的清除程度，它與螺旋的頭數(shù)及轉速成正比，與機器的行走速度成反比。</p><p>　?。?）螺旋葉片對雪的推動作用</p><p>　　左右旋螺葉片加工時

59、有一定的螺旋升角，安裝在螺旋軸上，在動力的作用下以一定的轉速旋轉。當掃雪機向前行走時，積雪被收集在位于攪龍葉片后側的清雪鏟內。積雪在動力作用下產(chǎn)生相反旋向的螺旋線運動，即周向運動與軸向運動的合成運動。積雪的軸向運動是除雪機工作的有用功，而周向運動是無用功，因此，使得軸向運動取較大值，同時使周向運動為較小值，才能夠最大限度地降低動力消耗，達到清除積雪的目的。</p><p>　?。?）拋雪機構的原理</p&g

60、t;<p>　　離心拋雪機構工作時，設質量為m的物體，被拋雪葉片以初速度v0拋扔出去，則該物體從葉片那里獲得的動能為1/2mv02。根據(jù)對除雪車揚雪的要求：即要把積雪拋送到一定的高度H，又要把積雪拋到最高處離開拋雪筒時還應該有一定的末速度，以便將積雪拋向路邊邊緣化地帶或拋向運雪車將積雪運走。</p><p>　　(3)離心排雪泵的原理</p><p>　　離心拋雪葉片的功用是

61、在管路中造成壓差，形成強烈的氣流，來進行所需的工作。工作時，由于拋雪葉片向管路中壓氣或吸氣，促使空氣在管路中流動，從而帶動積雪拋出。因此要使氣流在管路中流動，就必須在管路中制定一定的壓差，使氣流具有一定的壓力和速度，以克服氣流在流動過程中的阻力。</p><p>　　四、小型掃雪機的設計計算和校核</p><p>　　4.1 鏈傳動的計算</p><p>　　鏈傳動

62、是一種撓性傳動，它由鏈條和鏈輪（大鏈輪和小鏈輪）組成。通過鏈輪輪齒與鏈鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。鏈傳動在機械制造中應用廣泛。</p><p>　　與摩擦型的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準確的平均傳動比，傳動效率高；有因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動的整體尺寸較小，結構較為緊湊；同時，鏈傳動能在高溫下和潮濕的

63、環(huán)境中工作。</p><p>　　與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低。</p><p>　　掃雪機上由汽油機到傳動軸之間的傳動方式選用鏈傳動，在掃雪機結構中占有很重要的份重，因此，要對其進行設計計算。</p><p><b>　　選擇鏈輪齒數(shù)</b></p><p>　　傳動比i=1.4由《機械設計

64、》課本查得小鏈輪齒數(shù)z1=21，</p><p>　　則大連輪齒數(shù)為 z2=z1×i=21×1.4=29＜120 符合要求</p><p><b>　?。?）確定計算功率</b></p><p>　　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 ，計算功率為</p><p>

65、　　Pc=KAP=1.3×2=2.6kw</p><p><b>　　選擇鏈條型號和節(jié)距</b></p><p>　　根據(jù)Pc=2.6kw由《機械設計》課本查得 鏈條型號為06B</p><p>　　單根鏈傳遞功率為P0 ，按照估計轉速，根據(jù)相應條件和公式得出：</p><p>　　單排鏈條排數(shù)系數(shù)=1 則P

66、0=2.4 kw </p><p>　　根據(jù)鏈輪的轉速和，查表選鏈號06B 節(jié)距p=9.525mm</p><p><b>　　計算鏈節(jié)數(shù)和中心距</b></p><p>　　初選中心距=（30~50）p= 35p</p><p>　　確定中心距 </p><p><

67、;b>　　=233.38mm</b></p><p>　　取 a=234 </p><p><b>　　則鏈節(jié)數(shù)：</b></p><p>　　所以，鏈長節(jié)數(shù)L p =91節(jié)</p><p>　　計算鏈速v,確定潤滑方式 </p><p><b

68、>　　鏈的平均速度：</b></p><p><b>　　=8.331m/s</b></p><p>　　V小于12~15m/s， 可用</p><p>　　由v=8.331m/s和鏈號06B，查《機械設計》課本得應采用油池潤滑或油盤飛濺潤滑。</p><p>　　(6)計算壓軸力Fp</p>

69、;<p><b>　　有效圓周力為 </b></p><p>　　鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)Kfp=1.25 則壓軸力為</p><p>　　Fp=Fp×F=1.25×240.1=300.13</p><p>　　4.2 變速器的齒輪計算</p><p>　　在許多情況下，掃雪機機器需

70、要在工作過程中根據(jù)不同的要求隨時改變速度。變速器就是能隨時改變傳動比的傳動機構。它一般是一臺機器整個傳動系統(tǒng)的一部分，很少作為獨立的傳動裝置使用，所以也常稱為變速機構。變速器可分為有級變速器和無級變速器兩大類，前者的傳動比只能按既定的設計要求通過操縱機構分級進行改變；而后者的傳動比則可在設計預訂的范圍內無級的進行改變。</p><p>　　本次設計采用錐齒輪變速器，該種變速器最大的特點是傳動平穩(wěn)。</p&g

71、t;<p>　　4.2.1按齒面接觸疲勞強度進行計算</p><p>　　直齒錐齒輪的齒面接觸疲勞強度，按平均分度圓處的當量圓柱齒輪計算，工作齒寬即為錐齒輪的齒寬b。</p><p><b>　　設計計算公式是：</b></p><p>　?。?）確定公式內的各計算數(shù)值</p><p>　　1) 初選載荷系

72、數(shù)： K=2.0</p><p>　　2）小齒輪傳遞轉矩： T1=9550×833/2000=3977.6 (N·mm)</p><p>　　3）選取齒寬系數(shù)： ΦR=1/3</p><p>　　4)查得材料的彈性影響系數(shù) ：ZE=189.8MPa</p><p>　　5)查得齒輪的接觸疲勞強度極限： σHli

73、m1=σHlim2=550MPa</p><p><b>　　6)應力循環(huán)次數(shù)：</b></p><p>　　N1=60n1jLh=60×2000×1×(8×365×10)=3.5×109 </p><p>　　N2=N1/2=1.75×109</p>&l

74、t;p>　　7)查得接觸疲勞壽命系數(shù)：KHN1=0.90，KHN2=0.95 </p><p>　　8)計算接觸疲勞許用應力,取失效概率1％，安全系數(shù)S=1</p><p><b>　　[σH]1= </b></p><p><b>　　[σH]2=</b></p><p><b>

75、　?。?）計算</b></p><p>　　1)計算小齒輪最小分度圓直徑</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=73.54(mm)</p><p>　　2）計算圓周速度υm</p><p><b>　　3）計算載荷系數(shù)</b></p&

76、gt;<p>　　1×1.15×1×(1.5×1.25)=2.156</p><p>　　4)按實際載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑</p><p><b>　　5)計算模數(shù)</b></p><p>　　4.2.2 按齒根彎曲強度設計</p><p>　　直齒錐齒輪的彎曲

77、疲勞強度，按平均分度圓處的當量圓柱齒輪進行計算。</p><p><b>　　設計公式：</b></p><p>　?。?）確定公式內的各計算數(shù)值</p><p>　　1)查得彎曲疲勞極限</p><p>　　2)彎曲疲勞壽命系數(shù)</p><p>　　3)計算彎曲疲勞許用應力</p>

78、<p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4</p><p><b>　　4)載荷系數(shù)K</b></p><p>　　5)齒形系數(shù)、應力校正系數(shù)</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　

79、6)計算大小齒輪的并加以比較</p><p><b>　　（2）計算</b></p><p><b>　　1.89mm</b></p><p>　　對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒

80、輪直徑（模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關，可取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù)1.89并就近圓整為標準值m=2，按接觸強度算得的分度圓直徑d1=73.54mm，算出小齒輪齒數(shù)</p><p>　　為使做成獨立的齒輪，便于加工，取小齒輪齒數(shù)40，大齒輪齒數(shù)</p><p><b>　　2×40=80</b></p><p>　　既滿足了齒面接觸疲勞強度，

81、又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。</p><p>　　4.2.3 幾何尺寸計算 </p><p>　　（1）計算分度圓直徑</p><p><b>　?。?）計算錐距</b></p><p>　?。?）計算齒輪寬度等各個數(shù)據(jù)參數(shù)</p><p>　　B≤R/3=24.03(mm

82、)</p><p><b>　　取B=24mm</b></p><p><b>　　分錐角</b></p><p><b>　　齒頂高</b></p><p><b>　　齒根高</b></p><p><b>　　齒頂圓

83、直徑</b></p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p><b>　　齒根角</b></p><p><b>　　頂錐角</b></p><p>　　=26.565+1.39=27.955</p><p>　　=63.43

84、50+1.390=64.5250</p><p><b>　　根錐角</b></p><p>　　=26.565－1.39=25.175</p><p>　　=63.435－1.39=62.045</p><p>　　4.3 傳動軸的結構設計和校核</p><p>　　軸是組成機器的主要零件之一。

85、一切作回轉運動的傳動零件（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零件及傳遞運動和動力。</p><p>　　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動的同時還要連接渦輪蝸桿轉動并將動力傳給攪龍軸，以此實現(xiàn)方向的轉變和動力的傳送。</p><p>　　軸的結構設計包括定出軸的合

86、理外形和全部結構尺寸，其設計過程如下：</p><p>　　軸的工作情況：無腐蝕條件</p><p>　　軸的轉速：n1=2500r/min</p><p>　　軸的輸入功率： P1=P</p><p>　　轉矩：T=Td

87、 </p><p>　　軸選用實心軸，材料： 45 正火、回火</p><p>　　硬度（HB）： 230MPa，抗拉強度：600MPa</p><p>　　4.3.1 軸的結構設計</p><p>　　按照扭矩初算軸徑，軸選用45鋼調質，硬度317-255HBS。</p><p>　　根據(jù)《機械設計基礎》查表得，c

88、=118 </p><p>　　求輸出軸上的功率，轉速和轉矩</p><p>　　輸入功率為3.0kw，取鏈傳動的傳動效率=0.97，則 </p><p><b>　　又因為 </b></p><p><b>　　于是得到</b></p><p>　　(2) 求作用在鏈輪上的

89、力</p><p>　　因為已知鏈輪的分度圓直徑為140mm</p><p><b>　　所以圓周力</b></p><p>　　(3) 初步確定軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為45鋼，調質處理。</p><p><b>　　取=118，于是得</b><

90、/p><p>　　考慮到安裝鏈輪的內徑，故取輸出軸最小直徑為12mm，即=12mm。</p><p>　　(4) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　1段要安裝深溝球軸承，根據(jù)鏈輪的直徑取其長度為30mm，2段安裝鏈輪，取其長度為76mm，4段安裝深溝球軸承，取其長度為243mm，軸端安裝的是螺旋槳，取軸端段長度為235mm。其余長度則根據(jù)分配

91、需要來確定。</p><p>　　(5) 初步選擇深溝球軸承</p><p>　　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6004。 </p><p>　　4.3.2 軸的校核</p><p>　　因此軸的轉速較高所以要對該軸進行校核，以保證掃雪機的整體質量由發(fā)動機傳到軸上的功率為p=3kw，效率為0

92、.8，轉速為2500r/min。</p><p>　　求軸上的功率p和轉矩T</p><p>　　P=P=3 ×0.8=2.4(kw)</p><p>　　T=9.55×10=9.55×10×=11460(N)</p><p>　　（2）求作用在軸端的力</p><p>　　已得

93、軸端的分度圓直徑為d=20mm</p><p><b>　　f===1146N</b></p><p>　　F=f=1146×=417.75N</p><p>　　F=ftan=1146×tan3.18=63.67N</p><p>　　圓周力F 徑向力F 和軸向力F L =50㎜ L=750㎜

94、</p><p><b>　　（3）求軸上的載荷</b></p><p><b>　　又因為</b></p><p>　　從軸所在的位置來看，軸端位子是最危險的截面，計算其M, M,M，列于下表。</p><p>　?。?） 按彎矩合成應力校核軸的強度</p><p>　　取

95、=0.6，軸上的應力計算</p><p><b>　　===1.4Mpa</b></p><p>　　軸的材料為45號鋼，調質處理，查的[]=60 M pa,因此＜[]，故安全。</p><p>　　4.4 減速器的選擇</p><p>　　減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉速和增大轉矩以滿足各種

96、工作機的需要。</p><p>　　由于汽油機傳出的轉速較高，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。結合減速器的優(yōu)缺點，選取渦輪蝸桿減速器。</p><p>　　渦輪蝸桿減速器由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結構緊湊。在蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷地螺旋齒，它和渦輪齒是逐步進入

97、及退出嚙合的，同時嚙合的齒數(shù)又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。當蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿傳動具有自鎖性。</p><p>　　設計的機構中蝸桿作為動力輸入端，安裝在渦輪的上方。</p><p>　　選擇材料：蝸桿采用45鋼，表面硬度45-50HCRC。渦輪采用ZCuSn10Pb1，金屬型鑄造。</p><p>　　4.4.1 按接觸強度計

98、算</p><p>　?。?） 確定蝸桿頭數(shù)、蝸桿齒數(shù)</p><p>　　由《機械設計》課本查表得</p><p>　　（2） 確定渦輪轉矩</p><p>　　= 9.55×106 </p><p>　　=1.44 ×105 N·mm </p><

99、;p><b>　　(3) 確定條件</b></p><p>　　確定載荷系數(shù)=1.1</p><p>　　確定彈性系數(shù)ZE =155</p><p>　　轉速系數(shù) </p><p><b>　　壽命系數(shù)</b></p><p><b>　　接

100、觸系數(shù)查圖得</b></p><p>　　接觸疲勞極限由表得，</p><p><b>　　接觸強度安全系數(shù)</b></p><p>　　(4) 初定中心距、模數(shù)、倒程角 </p><p>　　=29.95 （a取35mm）</p><p>　　M=（1.4~1.7）， 取m=1.6

101、 </p><p>　　(5) 計算傳動效率</p><p><b>　　當量摩擦角</b></p><p><b>　　嚙合效率</b></p><p>　　傳動效率 （取，因查時考慮軸承的摩擦損耗，</p><p>　　，考慮蝸桿轉速較高）<

102、;/p><p>　　4.4.2 按齒面接觸強度驗算</p><p><b>　　公式為： </b></p><p>　　= </p><p>　　=30.3<35mm ( 原參數(shù)強度足夠）&l

103、t;/p><p>　　4.4.3 計算傳動的主要尺寸</p><p><b>　　中心距 </b></p><p><b>　　蝸桿的分度園直徑 </b></p><p>　　蝸桿齒頂圓直徑 </p><p><b>　　蝸桿齒根圓直徑 </b&g

104、t;</p><p><b>　　蝸桿軸向齒距 </b></p><p>　　蝸桿輪齒螺紋部分長度 </p><p><b>　　渦輪分度圓直徑 </b></p><p><b>　　渦輪齒頂圓直徑 </b></p><p><b>

105、　　渦輪齒根圓直徑 </b></p><p><b>　　渦輪外圓直徑 </b></p><p><b>　　渦輪輪齒寬度 </b></p><p>　　=15.36mm （取為16mm）</p><p><b>　　渦輪齒寬角 </b></p>

106、<p>　　4.4.3 彎曲強度驗算</p><p>　　齒形系數(shù)查表得， 螺旋角系數(shù)</p><p>　　極限彎曲應力查表得，</p><p>　　許用彎曲應力 （取S Fmin=1.4）</p><p><b>　　彎曲應力：</b></p><p><b>　　(

107、</b></p><p>　　4.5 攪龍軸的設計</p><p>　　攪龍軸是掃雪機集雪時運轉的中心，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，使整個機構運轉順暢。</p><p><b>　　軸的設計：</b></p&g

108、t;<p>　　軸的工作情況：無腐蝕條件</p><p>　　軸的轉速n2=83.3</p><p><b>　　軸輸入功率</b></p><p>　　轉矩T=9.55106</p><p><b>　　=9.55106</b></p><p><b&g

109、t;　　=1.49</b></p><p>　　軸是實心軸，材料：45 正火、回火</p><p>　　4.6 攪龍葉片的設計</p><p>　　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。</p><p>　　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

110、攏并向后輸送，所以，左右兩邊的攪龍葉片旋向相反。 </p><p>　　螺旋葉片的設計參數(shù)：節(jié)距P、葉片內徑d、葉片外徑D。</p><p>　　節(jié)距P：相鄰兩葉片上對應點間的軸向距離；</p><p>　　葉片內經(jīng)d：等于空心圓筒的外徑，可從圓筒上直接量?。?lt;/p><p>　　葉片外徑D：根據(jù)設計尺寸來定。</p>&

111、lt;p>　　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，嚴重影響運轉以及集雪效果。</p><p>　　再者，同一根軸上葉片的磨損速度和程度也不一樣，旋轉處于無序狀態(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

112、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。</p><p>　　攪龍葉片的尺寸可通過計算得出，計算式為：</p><p>　　式中：L── 外螺旋線實長（mm） </p><p>　　l ── 內螺旋線實長（mm）</p><p>　　h ── 葉片高（mm）</p><p>　　r

113、── 葉 片展開里口徑（mm）</p><p>　　── 切口角度（度）</p><p>　　C ── 切口弦長（mm）</p><p>　　P ── 節(jié)距（mm） </p><p><b>　　五、 結 論</b></p><p>　　本論文對國內外掃雪機的發(fā)展現(xiàn)狀和研究目的與意義進行了

114、研究，同時分析了積雪的物理性質，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。</p><p>　　本次設計的小型路面積雪掃雪機機構，在通過理論分析和實驗后得出以下結論：</p><p>　　通過國內外掃雪機設備的發(fā)展情況提出了掃雪機設備的工作原理。</p><p>　　針對現(xiàn)有

115、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。</p><p>　　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)。</p><p>　　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。</p><p>　　實驗研究結果表明，掃雪機構整體設計合理，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

116、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。</p><p><b>　　六、參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 吳書琴，李喬非，劉春山. 城市道路散雪除雪機[J]. 工程機械，2007，38：14-17</p><p>　　[2] 李盛林, 張宏文. 公路快速清雪裝

117、置的設計[J]. 筑路機械和施工機械化，2002，19(96)：3-4 </p><p>　　[3] 凌波，朱志堅. 多功能道路清雪機的液機聯(lián)合傳動[J]. 液壓與氣動，2003，(10)：43-44</p><p>　　[4] 魏東. 精巧的秀靈R_600揚雪車[J]. 商用汽車，2001，(12)：32-33</p><p>　　[5] 吳書琴，李喬非，劉學斌，

118、劉春山. 鋼絲排刷式掃雪機的研制[J]. 機械工程師，2010(3)：43-44</p><p>　　[6] 李喬非，吳書琴. 推掃一體式散雪除雪機制[J]. 工程機械，2010，41：4-7</p><p>　　[7] 郭維外. 小型掃雪機[J]. 國外工程機械額集粹，1994，(1)：48</p><p>　　[8] 朱彩霞，夏智武. QX700庭院式清雪機的研

119、制[J]. 新疆農機化，2002(5)：31-32</p><p>　　[9] 杜明清. 小型螺桿式清雪車研究[D]. 南京理工大學，2004</p><p>　　[10] 耿志凌，鮑俠. 吉爾133除雪車增加救援裝置的研究[J ]. 黑龍江交通科技，2006，(7): 61</p><p>　　[11] 顧維億．臥式螺旋攪拌葉片的螺旋參數(shù)探討. 漁業(yè)機械儀器，19