《小型除雪機(jī)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《小型除雪機(jī)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)（36頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程作業(yè)題 目： 小型便道除雪機(jī)的設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)目目 錄錄一一. .摘摘 要要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 3二二、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)目目的的意意義義：. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 42.1 課題研究目的： .42.2 課題研究的意義： .52.3 本課題國(guó)內(nèi)

2、外研究概況： .52.3.1 本課題國(guó)內(nèi)外研究概況：.52.3.2 國(guó)內(nèi)外在這個(gè)方面的發(fā)展方向：.62.2 路面冰雪清除機(jī)基本方案、原理 .10三三、原原理理方方案案設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)：. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 11 13.1 功能分析： .113.2 求功能元解： .113.3 方案組合： .123.4 總體方案的幾種組合及比較： .12四四、機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（包包括括方方案案的的原原理理以以及及基基本本機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖）：. . . . . . .1 13 31 基本結(jié)構(gòu) .1

3、32 工作原理 .143 具體方案的確定 .15設(shè)計(jì)車體.16故故本本小小型型便便道道除除雪雪機(jī)機(jī)的的最最優(yōu)優(yōu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方案案為為：A A1 1- -B B4 4- -C C2 2- -D D2 2- -E E2 2。即即為為電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)控控制制的的螺螺旋旋推推板板式式的的利利用用曲曲柄柄搖搖桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)倒倒雪雪的的便便道道除除雪雪機(jī)機(jī)。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 21 1鏟雪車的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).22五五、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)：. . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 24 4小型清雪車的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核.26帶傳動(dòng)計(jì)算.26軸承壽命計(jì)算和潤(rùn)滑方式的選擇.27壽命計(jì)算.27潤(rùn)滑方式的選擇.29軸的校核.29三維造型、人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用和有限元分析.31三維造型.31小型便道除雪機(jī)整體造型.31工作部分造型.31機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)行走部分造型.32謝謝 辭辭 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . .- - 1 1 - -參參考考文文獻(xiàn)獻(xiàn). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- - 2 2 - -附附 錄錄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- - 3 3 - -機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)一.摘 要我國(guó)北方冬季降

6、雪 量大, 給各城市、園林、賓館、別墅 、庭院的道路 , 機(jī)場(chǎng)跑道與場(chǎng)區(qū)路面, 林區(qū)運(yùn)材道路 , 以及高速公路等的交通運(yùn)愉工作造成了極大困難和不便, 交通事故屢屢發(fā)生。為了及時(shí)清除路面上的自然降雪 , 給交通運(yùn)愉創(chuàng)造良好的安全條件, 減少交通事故的發(fā)生, 在我國(guó)，傳統(tǒng)的除雪理念是雪停后才開(kāi)始除雪，由于路面積雪大多不能及時(shí)清理而被車輛碾壓成實(shí)雪或冰，因此除雪對(duì)象實(shí)際上是壓實(shí)雪。在這種理念影響下，過(guò)去除雪機(jī)械的設(shè)計(jì)也主要是針對(duì)清除壓實(shí)雪而開(kāi)展的，并研制出各種清除壓實(shí)雪的機(jī)械設(shè)備。壓實(shí)雪除雪機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)難度較大，設(shè)備制造成本較高，除凈率低，工作效率低，絕大多數(shù)壓實(shí)雪除雪機(jī)需要大功率車輛作為配套動(dòng)力，

7、燃油消耗大，整套設(shè)備資金投入大，動(dòng)輒數(shù)十萬(wàn)元，難以大量推廣應(yīng)用?？偨Y(jié)多年的除雪經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)及對(duì)各種除雪方式的比較，筆者認(rèn)為機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪 ”才是科學(xué)合理的除雪方式。從工程學(xué)的角度看，積雪被壓實(shí)的過(guò)程需要消耗大量能量，雪被壓實(shí)后再把它從地面上清除掉就要加倍消耗更大的能量和更多的時(shí)間，從而造成很大的浪費(fèi)。相比較而言，“實(shí)時(shí)除雪 ”所消耗的能量只有前者的幾十分之一，是效率最高最省時(shí)省力的除雪方法。目前歐、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家基本上都采用機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪 ”技術(shù)。機(jī)械化 “實(shí)時(shí)除雪 ”技術(shù)實(shí)際上就是使用散雪除雪機(jī)械在降雪過(guò)程中進(jìn)行除雪，邊下雪，邊清除，多臺(tái)除雪車保持一定距離成梯形隊(duì)伍排列循環(huán)清理路面，過(guò)往

8、車輛可在除雪車之間穿梭繞行而不影響交通，避免了積雪在路面停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而被碾壓成實(shí)雪或冰。開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的除雪機(jī)械, 探索與高速公路管理相適應(yīng)的作業(yè)方式, 將有著深遠(yuǎn)的意義。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的意義：二、設(shè)計(jì)目的意義：2.12.1 課題研究目的：課題研究目的：中國(guó)北方大部分地區(qū),每年有35個(gè)月的降雪期,道路積雪給交通運(yùn)輸及人民日常生活帶來(lái)許多困難,有時(shí)甚至阻斷交通。近幾年來(lái)高等級(jí)公路里程不斷增加,及時(shí)有效地清除路面積雪已成為亟待解決、刻不容緩的問(wèn)題,這對(duì)于提高車輛的運(yùn)輸效率、避免重大交通事故的發(fā)生,具有很大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。目前,國(guó)內(nèi)除雪作業(yè)

9、多由人工或其它代用機(jī)械完成,其勞動(dòng)強(qiáng)度大,作業(yè)效率低。進(jìn)口外國(guó)先進(jìn)的除雪設(shè)備,造價(jià)高且不適合中國(guó)國(guó)情;而用其它的代用機(jī)械如平地機(jī)進(jìn)行除雪作業(yè),則又浪費(fèi)實(shí)用設(shè)備且對(duì)路面具有破壞性。所以,盡快開(kāi)發(fā)出適合中國(guó)國(guó)情的低成本、高效率、且宜大面積推廣應(yīng)用的除雪設(shè)備,是一項(xiàng)艱巨而緊迫的任務(wù)。2.22.2 課題研究的意義：課題研究的意義：我國(guó)北方大部分地區(qū),每年有很長(zhǎng)的降雪期,道路積雪給交通運(yùn)輸及人民日常生活帶來(lái)許多不便。尤其凍結(jié)在道路上的積雪與薄冰,采用傳統(tǒng)除雪機(jī)用推刮的辦法無(wú)法清除,為此不得不耗費(fèi)大量人力物力進(jìn)行人工鏟除。采用機(jī)械方法清除是一項(xiàng)急需解決的難題。就目前國(guó)內(nèi)除雪機(jī)械來(lái)看,大多數(shù)功能單一,或只能

10、清除積雪、或只能破除積冰1。國(guó)外的除雪機(jī)功能較全,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)昂貴,且大多不適合國(guó)內(nèi)的道路狀況。因此開(kāi)發(fā)研制適合我國(guó)道路情況的集破冰除雪于一機(jī)的設(shè)備,具有十分重大的意義。國(guó)外的除雪機(jī)功能較全,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)昂貴,且大多不適合國(guó)內(nèi)的道路狀況。因此開(kāi)發(fā)研制適合我國(guó)道路情況的集破冰除雪于一機(jī)的設(shè)備,同樣具有十分重大的意義。2.32.3 本課題國(guó)內(nèi)外研究概況：本課題國(guó)內(nèi)外研究概況：2.3.12.3.1 本課題國(guó)內(nèi)外研究概況：本課題國(guó)內(nèi)外研究概況：目前，世界各個(gè)國(guó)家除冰雪的方法中，應(yīng)用最普遍的是溶解法和機(jī)械法。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)溶解法是依靠熱作用或撒部化

11、學(xué)藥劑使冰雪融化。其優(yōu)點(diǎn)是除凈率高，但是它的成本很高。而且容易造成環(huán)境污染。雖然環(huán)保型融雪藥劑已經(jīng)問(wèn)世，對(duì)環(huán)境和植被的影響減少了，但是并未徹底根除。因此使用范圍受到一定限制。機(jī)械法是通過(guò)機(jī)械作用直接作用解除冰雪危害。雖然除凈率較低，但是對(duì)環(huán)境和植被無(wú)任何影響。能實(shí)現(xiàn)冰雪的異地轉(zhuǎn)移。應(yīng)用范圍比較廣。因此，筆者認(rèn)為：清除冰雪必須以機(jī)械法為主，以溶解法為輔助，才能達(dá)到快速和環(huán)保的除雪效果。我國(guó)對(duì)除雪機(jī)械的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)都比較晚，因此還處于起步階段。目前，我國(guó)的城市道路和公路冬季除雪大部分仍沿用傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方式，即人工作業(yè)和小型的除雪機(jī)械相結(jié)合的方式。高速公路和一級(jí)公路開(kāi)始使用大型專用除雪機(jī)械，進(jìn)行冬季養(yǎng)護(hù)

12、。但是，除雪機(jī)械在數(shù)量和品種規(guī)格上還很少，所以除雪設(shè)備大部分依賴進(jìn)口。機(jī)械化程度和總體水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。只是最近幾年國(guó)內(nèi)的廠家才參照國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)研制了適合我國(guó)國(guó)情的除雪機(jī)械。國(guó)內(nèi)的除雪機(jī)械雖然有了很大的發(fā)展，但其總體水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，產(chǎn)品品種及性能都還有很大差距。適應(yīng)不了我國(guó)高速公路的發(fā)展的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1)技術(shù)水平低，除雪機(jī)械在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、零部件供應(yīng)和使用管理等方面都存在技術(shù)水平低的問(wèn)題。致使除雪機(jī)械可靠性差、故障多、壽命短。2)功能單一。除雪機(jī)械具有明顯的季節(jié)性，如果功能單一，只能用做除雪和除冰專用，那么，機(jī)械一年中大部分時(shí)間處于閑置狀態(tài)，大大增加了除雪的

13、成本。加重了公路養(yǎng)護(hù)部門(mén)的負(fù)擔(dān)。3)品種類型不全。與國(guó)外相比，現(xiàn)在有不少除冰雪機(jī)械在國(guó)內(nèi)還是一片空白。現(xiàn)有的除冰雪機(jī)械無(wú)法滿足公路和大型機(jī)場(chǎng)的除冰雪的要求。2.3.2 國(guó)內(nèi)外在這個(gè)方面的發(fā)展方向：(1) 加強(qiáng)對(duì)雪質(zhì)、雪性的基礎(chǔ)研究。為了提高除冰雪機(jī)械的設(shè)計(jì)水平，需要對(duì)冰雪的力學(xué)性質(zhì)和物理特性進(jìn)行深入研究。特別是對(duì)壓實(shí)冰雪的理論研究。據(jù)有關(guān)資料研究：東北地區(qū)壓實(shí)冰雪占總的除雪任務(wù)的80%以上。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)(2) 向一機(jī)多能和機(jī)電液一體化方向發(fā)展。在現(xiàn)有的條件下，可以對(duì)汽車、拖拉機(jī)、裝載機(jī)和推土機(jī)等設(shè)備進(jìn)行改裝，冬季降雪時(shí)用來(lái)除冰雪作業(yè)，其余時(shí)間可

14、用來(lái)進(jìn)行公路養(yǎng)護(hù)和其他作業(yè)?？梢蕴岣咴O(shè)備的利用率。采用機(jī)械、電子、液壓等技術(shù)提高除雪機(jī)械的科技含量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。(3) 向大型、小型和高速方向發(fā)展。我國(guó)的地理環(huán)境復(fù)雜，各個(gè)城市道路建設(shè)布局各異，冬季降雪情況不同，在除雪設(shè)備的選取上也不盡相同，因此要開(kāi)發(fā)出大型、小型的各種除冰雪機(jī)械，以滿足不同地區(qū)和工況的除冰雪要求。同時(shí)要開(kāi)發(fā)出效率高的機(jī)械，避免除雪作業(yè)造成路面交通擁擠。例如，東北有些城市規(guī)定：對(duì)于市區(qū)內(nèi)主干道，雪停止24H后需運(yùn)出城市外。(4) 加強(qiáng)行業(yè)間的技術(shù)交流與合作。走共同研發(fā)之路。各個(gè)廠家根據(jù)自己的實(shí)際情況開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了加快除冰雪機(jī)械的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)間的合

15、作，集中財(cái)力、物力和人力走共同發(fā)展之路，實(shí)現(xiàn)除冰雪的機(jī)械化。冰雪的物理機(jī)械性質(zhì)冰雪的物理機(jī)械性質(zhì)路面冰雪清除機(jī)械的行走機(jī)構(gòu)以及清除冰雪的工作裝置與路面上的冰雪相接觸。冰雪的形成特性及其物理機(jī)械性質(zhì)在相當(dāng)大的程度上決定著清除路面上冰雪的方法，要研究行走機(jī)構(gòu)和工作裝置與冰雪的相互作用關(guān)系，首先要分析冰雪的物理機(jī)械性質(zhì)。冰雪的基本特征之一是它的密度，其變化范圍很大，如表 2.1 所示。硬度是雪的物理機(jī)械性質(zhì)的主要指標(biāo)之一，表示冰雪阻止其它物體壓入的特性，其數(shù)值是根據(jù)它的密度和狀態(tài)決定的，如表 2.2 所示。雪的硬度、密度和溫度之間存在著如圖 2.1 所示的關(guān)系，溫度愈低，硬度愈高；密度愈大，硬度愈高

16、4。后面對(duì)路面冰雪清除機(jī)的工作阻力以及牽引力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要知道雪的機(jī)械性質(zhì)，表示雪的機(jī)械性質(zhì)的指標(biāo)通常是內(nèi)外滑動(dòng)摩擦系數(shù)、切削阻力系數(shù)、附著系數(shù)和行駛阻力系數(shù)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)2.22.2 雪的密度雪的密度雪 的 狀 態(tài)密 度（g/cm3）新下的雪落下 30 天的雪大于 30 天的雪密實(shí)的雪冰雪混合冰0.100.150.200.300.340.420.400.600.600.750.90雪的摩擦性質(zhì)決定于它的內(nèi)外摩擦系數(shù)。根據(jù)雪的狀態(tài)，它的內(nèi)外摩擦系數(shù)分別列于表 2.3 和表 2.4。表示雪的切削阻力的指標(biāo)，一般是用切削阻力系數(shù) k0，它是切斷橫

17、斷面等于 1的冰雪層所必需的力，k0的大小載入表 2.5 中。路面上積雪之后，大大地改變了路面的使用特性。對(duì)于冬季養(yǎng)護(hù)道路的機(jī)器進(jìn)行牽引計(jì)算時(shí)，必須知道機(jī)器沿著各種冰雪路面行走時(shí)的滾動(dòng)阻力系數(shù)和附著系數(shù)。輪胎與冰雪路面間的附著系數(shù)載入表 2.6。c行駛阻力系數(shù)，一般較外摩擦系數(shù)大，因?yàn)樗粌H產(chǎn)生摩擦，而且還擠壓雪。輪式和履帶式車輛的行駛阻力系數(shù)按表 2.7 選取。2.2 雪的硬度雪的狀態(tài)雪的密度（g/cm3）當(dāng)溫度由-1-20OC 時(shí)雪的硬度（kPa）松 軟 的弱密實(shí)的密 實(shí) 的很密實(shí)的小于 0.250.260.350.360.500.510.60小于 50601002102000380300

18、0機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)圖 2.1 雪的硬度與密度和溫度的關(guān)系2.2 路面冰雪清除機(jī)基本方案、原理對(duì)于路面冰雪的清除，人們?cè)鴩L試了各種清除原理和方案，這些原理和方案有的已在實(shí)際中使用，有的則還在探索和完善中。例如，對(duì)于清除未被壓實(shí)的浮雪，犁式清雪機(jī)和轉(zhuǎn)子式清雪機(jī)已在應(yīng)用中，二者分別采用了推移和旋切的原理。對(duì)于被壓實(shí)的雪、冰或冰雪混合物，采用的清除原理有鏟剁、錘擊、等，但這些方法經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明要么原理不完善，要么清除壓實(shí)冰雪的效果不，有待于進(jìn)一步完善。針對(duì)上述情況，本文嘗試提出了一種對(duì)路面上壓實(shí)的冰雪進(jìn)行擠壓、切削、破碎的技術(shù)原理。這一思想的來(lái)源可聯(lián)想到金屬切

19、削加工，如銑床的銑刀切削表 2.3 內(nèi)摩擦系數(shù) 2雪 的 溫 度（OC）雪的密度（g/3）0 附近-1 -6-10 以下0.120.200.300.400.470.560.240.300.350.400.420.450.290.330.390.440.470.500.340.360.460.500.530.57表 2.4 外摩擦系數(shù)（對(duì)鋼）1 雪 的 溫 度（OC）雪的密度（g/3）-2-4 -16 -30 -100.10.20.100.0850.140.0970.180.11機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)0.30.40.450.500.070.0550.048

20、0.0250.080.0650.0480.0330.090.0750.0560.040加工金屬件。根據(jù)這一思想，確定基本方案三、原理方案設(shè)計(jì)：三、原理方案設(shè)計(jì)：3.13.1 功能分析：功能分析：道路除雪道路除雪3.23.2 求功能元解：求功能元解：探索功能元解并列出形態(tài)學(xué)矩陣綜合表，如下表所示：小型便道除雪機(jī)的形態(tài)學(xué)矩陣綜合表小型便道除雪機(jī)的形態(tài)學(xué)矩陣綜合表功能元解功能元解功能元功能元1 12 23 34 45 5A A動(dòng)力源動(dòng)力源電動(dòng)機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)液動(dòng)機(jī)氣動(dòng)馬達(dá)B B尖端匯集雪尖端匯集雪直立推板曲形推板弧線推板螺旋推板前端鏟雪驅(qū)動(dòng)（尖端鏟雪、平板推雪）堆積（旋轉(zhuǎn)清掃）取放（融雪劑融化）后端存

21、雪和清除驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)移位復(fù)位機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)C C中端存雪中端存雪融雪劑融化收雪槽存儲(chǔ)燕尾槽收集D D移位移位齒輪傳動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)傳送帶傳動(dòng)拉桿傳動(dòng)E E放物放物傾斜倒出氣動(dòng)倒出液壓倒出3.3 方案組合：可能組合的方案數(shù) N 為N=5*4*3*4*3=720所以得出的五個(gè)方案為： A1-B1-C1-D1-E1；A2-B1-C3-D2-E2；A5-B3-C3-D2-E2；A4-B3-C1-D1-E3；A1-B4-C2-D2-E2。3.43.4 總體方案的幾種組合及比較：總體方案的幾種組合及比較：方案一：方案一：利用吹風(fēng)和融雪劑的方式，從鼓風(fēng)機(jī)里吹出的高速

22、氣流將積雪吹到路邊，將融雪劑噴灑到雪上，進(jìn)行雪的融化。吹雪式清雪車運(yùn)行速度較高，有很高的生產(chǎn)率，但它只適用于新鮮雪，對(duì)于壓實(shí)的積雪或冰層無(wú)能為力，只能在機(jī)場(chǎng)、橋梁和高速路上應(yīng)用，成本很高，不適合開(kāi)發(fā)小型產(chǎn)品。方案二：方案二：利用一個(gè)置于清雪車前部的鏟子，隨著清雪車的不斷前進(jìn)，將積雪推至路的一邊。推移式清雪車只能將積雪推到路邊，不具備集雪能力，且只適用于新鮮雪或破碎后的壓實(shí)雪，效率較低，容易劃傷地面。方案三：方案三：通過(guò)氣動(dòng)馬達(dá)裝置進(jìn)行動(dòng)力傳輸，利用弧線形推板將雪堆積起來(lái)，將雪通過(guò)傳輸裝置傳送到燕尾槽并且通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置將雪及時(shí)傳到相應(yīng)的便道機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除

23、雪機(jī)設(shè)計(jì)兩邊，并通過(guò)后續(xù)的推雪步驟進(jìn)行將余雪鏟除。由于本方案中的傳動(dòng)裝置以及積雪裝置無(wú)法及時(shí)使道路上的雪清除并且不能起到根本性的清雪。方案四：方案四：本方案通過(guò)采用液壓馬達(dá)進(jìn)行前端積雪的蓄積和積雪的融化和傳動(dòng)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，但其存在融雪劑釋放時(shí)間不同，以及續(xù)集積雪所產(chǎn)生的阻力和積雪處于半融化狀態(tài)的無(wú)法除盡的缺點(diǎn)，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是主要針對(duì)居家以及小型的道路設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔除雪機(jī)，需要考慮道路的寬度以及融雪劑是否能夠完全融化而不產(chǎn)生道路積水堵塞的現(xiàn)象。因?yàn)槿谘﹦┤诨瘯r(shí)會(huì)產(chǎn)生冰雪融化成水的過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生比較多的積水，本方案可能會(huì)產(chǎn)生銹蝕或者其他影響機(jī)器可用性的問(wèn)題。故此方案的某一結(jié)構(gòu)欠佳。方案五：方案五：利用機(jī)械

24、傳動(dòng)的方式，由集雪器先將積雪攪碎，并輸送至一個(gè)方形積雪槽，將其收集好，等到一次或積雪槽已經(jīng)積滿雪時(shí)，利用氣動(dòng)傳動(dòng)裝置將裝雪裝置彈出并把雪堆放到合理的地方。螺旋轉(zhuǎn)子式清雪車適用范圍廣，無(wú)論是松散雪、壓實(shí)雪清雪效果和效率要比前四種方案好，而且通過(guò)螺旋轉(zhuǎn)子的清雪將清除的雪通過(guò)內(nèi)部的曲柄搖桿急回機(jī)構(gòu)將存雪槽通過(guò)移動(dòng)副快速且穩(wěn)定地將雪倒出，并且一次性將雪移動(dòng)到指定地點(diǎn)。避免了以往除雪機(jī)只是將雪從當(dāng)前位置吹到兩邊，那種除雪機(jī)僅僅適用于大型道路以及對(duì)道路兩邊路面質(zhì)量系數(shù)要求不高的地方，而我們現(xiàn)在是針對(duì)與小型道路的除雪機(jī)應(yīng)該更加袖珍化，實(shí)用化，節(jié)省資源為主。而且這種方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品體積小、成本低、操作方

25、便靈活，適用于道路窄的地方。因此選用第五種方案。故本小型便道除雪機(jī)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案為：故本小型便道除雪機(jī)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案為：A1-B4-C2-D2-E2A1-B4-C2-D2-E2。即為電動(dòng)機(jī)控制的。即為電動(dòng)機(jī)控制的螺旋推板式的利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)倒雪的便道除雪機(jī)。螺旋推板式的利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)倒雪的便道除雪機(jī)。四、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括方案的原理以及基本機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖）：四、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括方案的原理以及基本機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖）：最優(yōu)方案的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：小型機(jī)械轉(zhuǎn)子式清雪機(jī)工作原理簡(jiǎn)述最優(yōu)方案的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：小型機(jī)械轉(zhuǎn)子式清雪機(jī)工作原理簡(jiǎn)述1 1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)螺旋轉(zhuǎn)子式清雪機(jī)的結(jié)構(gòu)，主要由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、拋雪器、集雪器和車體等五

26、個(gè)部件組成:(1)原動(dòng)機(jī)，通常選用汽油機(jī)，提供動(dòng)力(2)傳動(dòng)裝置，傳機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)遞運(yùn)動(dòng)（3）集雪器，由集雪螺旋、擋板和推雪板等組成(4)拋雪器，由拋雪筒、拋雪轉(zhuǎn)子等組成;(5)車體及行走裝置，支撐連接其它部件，并具備行走功能。集雪器收集切削積雪，并將處理后的積雪送入拋雪器。拋雪器將積雪沿拋雪筒拋擲到指定位置。圖 1 清雪機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖2 2 工作原理工作原理清雪車由車體和安裝在它上面的原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、集雪器以及安裝在集雪器上的拋雪器組成。當(dāng)人以一定速度推動(dòng)小車時(shí)，積雪從前方不斷進(jìn)入集雪器中，集雪器由反向安裝的雙向螺旋軸、推雪板和擋板組成，由于

27、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集雪器中部拋雪轉(zhuǎn)子室的入口處，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)下，被不斷沿拋雪筒拋出到指定位置。機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)原理圖：采用曲柄搖桿急回機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)積雪傳動(dòng)方案：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)考慮了機(jī)械原理中很多種移動(dòng)副，最終結(jié)合除雪機(jī)中內(nèi)部裝置應(yīng)簡(jiǎn)化給存雪保證大量的空間，故選擇了低運(yùn)動(dòng)副即搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。3 3 具體方案的確定具體方案的確定原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇動(dòng)力采用微型發(fā)動(dòng)機(jī)，根據(jù)除雪所消耗的功率選用汽油機(jī)，詳細(xì)參數(shù)如下：表一 KM178F（A）汽油機(jī)型號(hào)KM178F（A）型式立式

28、、單缸、四沖程、風(fēng)冷、直噴式缸徑*行程 mm7862活塞排量 L0.296功率 Kw3.68起動(dòng)方式反沖式手拉起動(dòng)或電起動(dòng)油箱容量 L3.5凈重 kg33發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min3000外形尺寸 mm385420450傳動(dòng)方式的選擇傳動(dòng)方式的選擇首先由一個(gè)帶傳動(dòng)將汽油機(jī)輸出，傳遞到中間傳動(dòng)軸。傳動(dòng)軸一部分通過(guò)同級(jí)帶傳動(dòng)傳動(dòng)到單級(jí)圓錐齒輪減速器處，通過(guò)聯(lián)軸器與拋雪轉(zhuǎn)子相連。另一機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)部分通過(guò)鏈傳動(dòng)與集雪絞龍連接。人推動(dòng)清雪機(jī)向前運(yùn)動(dòng)清雪。圖 2 小型清雪機(jī)的結(jié)構(gòu)視圖1.清雪鏟 2.拋雪筒 3.傳動(dòng)系統(tǒng) 4.發(fā)動(dòng)機(jī)5.扶手 6.機(jī)架 7.小車輪

29、 8.大車輪設(shè)計(jì)車體車體的作用是固定連接集雪器、汽油機(jī)等零部件，并具備行走功能。其主體采用 r=5mm 的角鋼焊制而成，并包括扶手，車輪等附件。車體前段用螺栓固定連接集雪器，汽油機(jī)和減速器直接固定在機(jī)架上，汽油機(jī)后置減少自重。機(jī)架由車輪軸載重，前部設(shè)計(jì)兩個(gè)小車輪分擔(dān)一部分重量。集雪器的設(shè)計(jì)集雪器的設(shè)計(jì)集雪器亦稱為螺旋集雪器，配置在整機(jī)前方，左右對(duì)稱旋向相反，是對(duì)路面積雪的切削元件和將積雪向中央集攏的傳送工具，使雪從集雪器中部流入拋雪轉(zhuǎn)子。 圖 3 小型清雪機(jī)螺旋絞龍機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)拋雪轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)拋雪轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)螺旋集雪器配置在整機(jī)前方, 左右對(duì)稱旋向

30、相反, 是對(duì)路面集雪的切削元件和將積雪向中央集攏的傳送工具, 使雪從集雪器中部流人拋雪轉(zhuǎn)子。拋雪轉(zhuǎn)子的工作過(guò)程, 可比作葉片式鼓風(fēng)機(jī), 而將雪看作小顆粒工質(zhì)。積雪經(jīng)螺旋集雪器傳送到轉(zhuǎn)子前方, 由于高速旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生內(nèi)外氣流速度壓力差的作用, 使積雪進(jìn)人高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中, 并迅速充滿轉(zhuǎn)子葉片間的空間。進(jìn)入轉(zhuǎn)子的雪在離心力的作用下, 沿轉(zhuǎn)子徑向葉片端部運(yùn)動(dòng), 并被推壓到轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)的圓弧表面, 隨轉(zhuǎn)子葉片作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 到達(dá)拋雪口時(shí)便被拋出。轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)表面上的雪拋出速度, 等于葉片頂部的圓周速度。其他雪粒沿徑向移動(dòng), 從轉(zhuǎn)子拋出的絕對(duì)速度等于其出口時(shí)的徑向速度和葉片頂部圓周速度的矢量和。主要參數(shù)有葉

31、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 Qt 和拋雪距離xgtL。圖 4 拋雪轉(zhuǎn)子示意圖轉(zhuǎn)子卸載角，=1.1,21(1)41Xmmarctgaa式中 -系數(shù)，考慮雪的重量及雪與葉片間的摩擦力的影響，可近似取ma=0.8-0.9，取=0.9111ma ma表 2 外摩擦阻力系數(shù)1機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)+2-1-4-16-300.10.30.50.550.180.090.040.030.10.070.0250.0150.140.080.330.21轉(zhuǎn)子外徑 R 取決于給定的生產(chǎn)率和轉(zhuǎn)子葉片頂部的圓周速度, 也要考慮雪在葉片間的充填程度。機(jī)架機(jī)架

32、本次設(shè)計(jì)中，機(jī)架的設(shè)計(jì)主要是配合著其他部件的裝配尺寸，通過(guò)用角鋼焊接而成的。其外形結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖 5 機(jī)架基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)方案五：利用機(jī)械傳動(dòng)的方式方案五：利用機(jī)械傳動(dòng)的方式目前小型機(jī)械式清雪車主要由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、集雪裝置、拋雪裝置、行走系統(tǒng)和操作系統(tǒng)組成。原動(dòng)機(jī)可以采用電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)，目前大多采用汽油機(jī)或柴油機(jī)；集雪裝置用來(lái)收集積雪，主要采用推雪鏟或螺旋狀攪龍；拋雪裝置是將收集的積雪拋到路的一側(cè)或收集裝置中。主要的方式有拋雪葉輪和鼓風(fēng)機(jī)兩種；行走裝置是來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的前進(jìn)，有手推式和自走式兩種；操作裝置主要控制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和行進(jìn)方向。 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪

33、機(jī)設(shè)計(jì)工作原理工作原理工作時(shí)由原動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)由蝸輪蝸桿傳動(dòng)或帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞到工作部分和行走系統(tǒng)。積雪由集雪裝置收集到一個(gè)腔體內(nèi)，再由拋雪裝置清除出機(jī)體，拋雪葉輪利用高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力將積雪拋出；鼓風(fēng)機(jī)利用氣流將積雪吹出。這樣在人力推動(dòng)(手推式)或原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)(自走式)下，清雪車不斷前進(jìn)，就能實(shí)現(xiàn)連續(xù)的清除積雪。小型機(jī)械式清雪車結(jié)構(gòu)示意圖如下：原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置車架車架行走裝置行走裝置拋雪拋雪裝置裝置集雪集雪裝置裝置積雪積雪圖 2-1 小型旋轉(zhuǎn)式清雪車結(jié)構(gòu)示意圖具體方案的確定以及機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：功能求解列出功能元解形態(tài)學(xué)矩陣功能求解列出功能元解形態(tài)學(xué)矩陣形形 態(tài)態(tài)因因 素素12

34、3A集雪器的材料鐵片鋼片合金B(yǎng)集雪器的形狀螺旋狀攪龍推雪鏟單向犁C集雪器的大小大中小D工人人在空間的狀態(tài)坐車駕駛駕駛站這推E將雪拋出拋雪葉輪鼓風(fēng)機(jī)輸送帶F除雪機(jī)的動(dòng)力柴油電動(dòng)人力加電動(dòng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇動(dòng)力采用微型發(fā)動(dòng)機(jī)，本課題的設(shè)計(jì)需求大約是每小時(shí)掃雪量為 1000，以積雪平均密度為 250/,積雪厚度以 30cm 計(jì)算，那么每小時(shí)掃雪量為：3m1.00.3m250/7.5kg3103m410在拋雪輪的作用下，設(shè)計(jì)最大拋雪高度為 4m，那么排雪消耗的功率為：mght7.5 kg10N/kg4m3600s=833w410集雪攪

35、龍?jiān)诜e雪的作用下阻力矩 m=20Nm,那么集雪攪龍消耗的功率為：20Nm23.1410r/s=1256w,其中 10r/s 是攪龍轉(zhuǎn)速。估計(jì)整機(jī)重量為 200kg，與路面的摩擦系數(shù)取 0.2,前進(jìn)速度約為 1m/s, 那么前進(jìn)消耗的功率為：200 kg10N/kg0.21m/s=400w整機(jī)消耗的功率為：833w+1256w+400w=2.49Kw在這一設(shè)計(jì)要求下，對(duì)動(dòng)力源選型，考慮到清雪車在工作時(shí)可能遇到踏實(shí)的積雪，故選用功率稍大的發(fā)動(dòng)機(jī)，以滿足不同工作狀況下需要。選用無(wú)錫凱馬動(dòng)力有限公司生產(chǎn)的 KM170F 汽油機(jī)，詳細(xì)參數(shù)如下：型號(hào)KM170F型式單缸立式四沖程風(fēng)冷直噴式柴油機(jī)缸徑*行程

36、 mm7055活塞排量 cc211機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min3600功率 Kw3.6起動(dòng)方式手拉起動(dòng)/電起動(dòng)油箱容量 L2.5 凈重 kg27外形尺寸 mm332384416表 2-1 KM170F 汽油機(jī)參數(shù)傳動(dòng)方式的選擇傳動(dòng)方式的選擇首先由一個(gè)帶傳動(dòng)將動(dòng)力由汽油機(jī)傳出，向前通過(guò)一個(gè)蝸輪蝸桿傳到工作裝置，向后通過(guò)一個(gè)蝸輪蝸桿傳到行走系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下： 圖 2-2 小型清雪車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1. 攪龍 2. 清雪鏟 3. 拋雪筒 4. 傳動(dòng)系統(tǒng) 5. 發(fā)動(dòng)機(jī)6. 操作裝置 7. 車輪 8. 車架 9. 拋雪輪集雪裝置設(shè)計(jì)集雪裝置設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用

37、帶狀螺旋集雪輪，這樣的設(shè)計(jì)能對(duì)集雪有很好的破碎作用，同時(shí)又不容易發(fā)生堵塞?；窘Y(jié)構(gòu)如下：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)圖 2-3 帶狀螺旋集雪輪簡(jiǎn)圖以上形式的集雪裝置把切雪、集雪、運(yùn)雪三大功能于一身，具有很好的效果。其中左邊攪龍左旋，右邊攪龍右旋，這樣積雪所受的力指向兩個(gè)攪龍的中間部位，使積雪較容易的進(jìn)入后面比清雪鏟要窄的拋雪室內(nèi)。故本小型便道除雪機(jī)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案為：故本小型便道除雪機(jī)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案為：A1-B4-C2-D2-E2A1-B4-C2-D2-E2。即為電動(dòng)機(jī)控制的。即為電動(dòng)機(jī)控制的螺旋推板式的利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)倒雪的便道除雪機(jī)。螺旋推板式的利用曲柄搖桿

38、機(jī)構(gòu)倒雪的便道除雪機(jī)。鏟雪車的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鏟雪車的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4. 1 1 破冰輥的設(shè)計(jì)破冰輥的設(shè)計(jì)鏟刀前面作用在冰雪層上的力有法向力和摩擦阻力 ,該二力的合力在 x、y方向分解為兩個(gè)力,x 方向的力與鏟刀前進(jìn)方向一致，起擠壓路面冰雪層的作用，y 方向的力起使其與路面剪切分離的作用，與鏟刀前進(jìn)方向垂直，使與路面分離的冰雪產(chǎn)生張力，并在內(nèi)部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力而脆斷。圖 3 為鏟刀受力圖。 設(shè)計(jì)鏟刀時(shí)，必須使其滿足一定的切削性能和力學(xué)性能的要求，減少切削阻力和鏟刃磨損，降低能量消耗，延長(zhǎng)鏟刃的使用壽命，并有利于提高清除率。 為了提高除雪機(jī)對(duì)雪層厚度的適應(yīng)能力，破冰輥上的刀片設(shè)計(jì)為能進(jìn)行機(jī)械調(diào)節(jié)，以便

39、改變與地面的接觸高度，在破冰的同時(shí)不損傷地面。 破冰輥的作用是將雪層從路面上剝離，其結(jié)構(gòu)形式為：一系列的刀片沿徑向均布于主軸圓周上，并與主軸上的輻板鉸接;在軸向上，并排地分布著多排這樣的與輻板鉸接的刀片，以形成一定的除雪幅寬。工作時(shí)刀片除與主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)外，還可繞鉸鏈在一定角度內(nèi)擺動(dòng)，刀片靠扭力彈簧保持其徑向固定位置。除雪作業(yè)時(shí)，刀輥主軸以一機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)以速煌度:。前進(jìn)，這就使分布在主軸圓周上的刀片依次敲擊雪層然后刮擦，使雪層與路面剝離。當(dāng)遇有路面凸起或阻力過(guò)大時(shí)，刀片就克服彈簧阻力繞鉸鏈擺動(dòng)一定的角度，實(shí)現(xiàn)避讓障礙的動(dòng)作，從而

40、自動(dòng)適應(yīng)路面，起到保護(hù)路面的作用。圖 4 為破冰輥結(jié)構(gòu)示意圖。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)4.4. 2 2 主要參數(shù)的確定及計(jì)算實(shí)例主要參數(shù)的確定及計(jì)算實(shí)例 (1)取車速:。=10 km/ h 。 ( 2)刀具所在圓周直徑取 D= 500 mm 時(shí)，結(jié)構(gòu)上允許其圓上分布 Z= 14 個(gè)刀片。 ( 3)據(jù)人工除雪經(jīng)驗(yàn)，兩次敲擊的間距小于 40 mm 時(shí)才能保證除雪質(zhì)量。 ( 4)據(jù)上述條件可計(jì)算出刀輥所應(yīng)具備的轉(zhuǎn)速 n= 297. 6 r/ min。 ( 5)刀具對(duì)地面的敲擊力度可用動(dòng)量來(lái)表示: P 刀=m X v 經(jīng)計(jì)算 v= 5 m/ s，代入式(2)，則

41、P 刀=2X5=10 kgm/ s ( 6)人力除雪時(shí)，設(shè)鐵鍬對(duì)地面的作用力 F= 100N, m= 2 kg 的鐵鍬經(jīng) s=250 mm 距離撞擊地面，其加速度和作用時(shí)間分別為 a= 50 m/ sZ, t= 0. 1 s，則撞擊速度:=at= 5 m/ s。那么人工除雪鐵鍬對(duì)路面的作用力度為: P 人=m X v =10 kgm/ s 經(jīng)上述計(jì)算說(shuō)明輥刀對(duì)地面作用力與人力相仿實(shí)際工作時(shí)我們可通過(guò)控制刀片質(zhì)量、彈簧扭力、刀輥轉(zhuǎn)速、行車速度等因素來(lái)保證刀片對(duì)路面的作用力度小于或等于人工除雪，或者使其在某一合適的范圍。五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)第四部分對(duì)除雪機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以及曲柄

42、搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最終根據(jù)以上兩個(gè)能夠真正實(shí)現(xiàn)的方案進(jìn)行進(jìn)一步的比較，得出最優(yōu)方案的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)此進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核以及其他參數(shù)的計(jì)算和二維內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖、三維模擬圖形的繪制。首先由一個(gè)帶傳動(dòng)將動(dòng)力由汽油機(jī)傳出，向前通過(guò)一個(gè)蝸輪蝸桿傳到工作裝置，向后通過(guò)一個(gè)蝸輪蝸桿傳到行走系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)-小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì) 小型清雪車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1. 攪龍 2. 清雪鏟 3. 拋雪筒 4. 傳動(dòng)系統(tǒng) 5. 發(fā)動(dòng)機(jī)6. 操作裝置 7. 車輪 8. 車架 9. 拋雪輪集雪裝置設(shè)計(jì)集雪裝置設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用帶狀螺旋集雪輪，這樣的設(shè)計(jì)能對(duì)集雪有很好的破碎作用，同時(shí)又不容易發(fā)生堵

43、塞?；窘Y(jié)構(gòu)如下：帶狀螺旋集雪輪簡(jiǎn)圖以上形式的集雪裝置把切雪、集雪、運(yùn)雪三大功能于一身，具有很好的效果。其中左邊攪龍左旋，右邊攪龍右旋，這樣積雪所受的力指向兩個(gè)攪龍的中間部位，使積雪較容易的進(jìn)入后面比清雪鏟要窄的拋雪室內(nèi)。小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型清雪車的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核小型清雪車的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核帶傳動(dòng)計(jì)算帶傳動(dòng)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率 P=3.6Kw, i=1.81確定計(jì)算功率caP由于載荷變動(dòng)微小，因此取=1.0 則=P=1.03.6Kw=3.6KwAKcaPAK式中計(jì)算功率，單位為 Kw；caP工作情況系數(shù)；AKP傳遞的額定功率。2選擇帶型由=3.6Kw,小帶輪轉(zhuǎn)速=3600r/m

44、in,選擇 A 型帶。caP1n3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和1dd2dd1 ) 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑=80mm，1dd則大帶輪的基準(zhǔn)直徑=i=1.880=144mm 查表取=140mm2dd1dd2dd2 ) 驗(yàn)算帶速V=3.1480mm3600r/min=15.072m/s35m/s,11ndd4確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度dL根據(jù) o.7(+)2(+)得1dd2dd0a1dd2dd初步確定 a=300mm,基準(zhǔn)長(zhǎng)度 =948.4mm 公式（3-1） 取=900mmdL實(shí)際中心距 a=+ 0a=275.8mm5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角1=180-157.5=167.49120 包角合適。6確定帶的數(shù)

45、z Z= 公式（3-2）取=1.64；=0.5；=0.98；=0.87, 則 z=1.820P0PKLKadddd)(1202222104)(2)(2addddaLddddd2ddLL LKKPPcaP)(00小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)取 z=2式中考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)；K考慮帶的長(zhǎng)度不同時(shí)的影響系數(shù)；LK單根 A 帶的基本額定功率；0P計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根 A 型帶額定功率的增量。0P7確定帶的預(yù)緊力0F 公式（3-3） 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得=115.33N0F8計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力pF=2zcos=2zcos(/2/2)pF0F2/0F1=22115.33Nsin(167.

46、49/2)=458.59N式中 z帶的根數(shù)；單根帶是預(yù)緊力；0F主帶輪上的包角。1軸承壽命計(jì)算和潤(rùn)滑方式的選擇軸承壽命計(jì)算和潤(rùn)滑方式的選擇壽命計(jì)算壽命計(jì)算輸入功率 P=3.6Kw，帶傳動(dòng)效率=0.97,傳動(dòng)比 i=1.8由于軸 1 上的一對(duì)深溝球軸承轉(zhuǎn)速最高，故要對(duì)其進(jìn)行壽命計(jì)算,設(shè)計(jì)壽命。所受的徑向力為帶輪作用在軸上的力=458.59N。hLh10000rFpFNnPT3 .166748 . 1360097. 06 . 31055. 91055. 966圓周力NdTFt59.2311443 .16674222圖 3-120) 15 . 2(500qvKzvPFca小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除

47、雪機(jī)設(shè)計(jì)圖 3-21求兩軸承受到的徑向載荷和1rF2rF將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面（圖 3-1）和水平面（圖 3-2）兩個(gè)平面力系，帶輪安裝于兩軸承的中心位置。其中=229.3NvrF1vrF22rF2458.59=115.8NHrF1HrF22tF259.231則=1rFNFFHrvr88.2561212=2rFNFFHrvr8 .2562222軸向上沒(méi)有受力，所以021aaFF2求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷和1P2P因?yàn)?011raFF1e022raFF2e式中、為判斷系數(shù)，其值大于 0。1e2e則對(duì)軸承 1 =011X1Y 對(duì)軸承 2 =012X2Y3驗(yàn)算軸承壽命由于輕微沖擊，取=1.1

48、pfNFYFXfParp88.256)(11111NFYFXfParp88.256)(22222由于=，所以兩個(gè)軸承的壽命一樣。只需計(jì)算其中一個(gè)，深溝球軸承1P2P=，查得深溝球軸承的基本額定動(dòng)載荷 C=19.5kN,則軸承壽命為：310hPCnLh7310616105 . 1)88.25619500(20006010)(6010hLh10000故滿足要求。小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)潤(rùn)滑方式的選擇潤(rùn)滑方式的選擇在本設(shè)計(jì)所應(yīng)用的軸承中，蝸桿傳動(dòng)箱體內(nèi)的圓錐滾子軸承 30203 和圓錐滾子軸承 30206 采用油潤(rùn)滑。對(duì)于其它軸承由于轉(zhuǎn)速不高，故采用脂潤(rùn)滑。其中傳動(dòng)軸軸 1（見(jiàn)小型清雪車

49、裝配圖）上的兩個(gè)深溝球軸承 60206 的轉(zhuǎn)速最高，因此只計(jì)算此對(duì)軸承的 dn 值。一般用滾動(dòng)軸承的 dn 值（d 為滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑，單位為 mm；n 為軸承轉(zhuǎn)速，單位為 r/min）來(lái)選擇軸承的潤(rùn)滑方式。查得深溝球軸承 60206 的內(nèi)徑 d=30mm，軸 1 的轉(zhuǎn)速 n=2000r/min，適用于深溝球軸承脂潤(rùn)滑的 dn 值界限是 16。410對(duì)于此對(duì)軸承 dn=30mm2000r/min=616。410410故可以采用脂潤(rùn)滑。軸的校核軸的校核由于工作裝置中蝸桿軸（見(jiàn)小型清雪車裝配圖）直徑最小，而且跨度最大，因此要進(jìn)行必要的校核計(jì)算。由發(fā)動(dòng)機(jī)傳向工作部分的功率 P=3Kw,效率=0.8，轉(zhuǎn)

50、速 n=2000r/min。1求蝸桿軸上的功率和轉(zhuǎn)距2P2T=P=3Kw0.8=2.4Kw2PNmmnPT1146020004 . 21055. 91055. 962622求作用在蝸桿上的力已知蝸桿的分度圓直徑=22.4mm1d而 =122dTFtN6 .5114 .2211460NFFntr5 .18618. 3cos20tan6 .511costanNFFta4 .2818. 3tan6 .511tan圓周力、徑向力和軸向力的方向如下圖所示：tFrFaF圖 3-3 蝸桿受力示意圖小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)其中=50mm , =465mm。1L2L3初步確定軸的最小直徑軸的材料是

51、45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。取=112，于是得0AmmnPAd9 .1120004 . 2112230min軸上直徑最小的地方是左端安裝軸承處，其直徑為 17mm。4求軸上載荷從軸的結(jié)構(gòu)圖上可以看出蝸桿部分中間位置是最危險(xiǎn)的截面，計(jì)算其 M、和列于下表。HMVM載荷水平面 H垂直面 V支反力 F=462N =50N1NHF2NHF=169N =18N1NVF2NVF彎矩 M=23100NmmHM=8450Nmm =8132Nmm1VM2VM總彎矩=24597Nmm1M22845023100 =244902M22813223100 扭矩 T=11460N2T表 3-15.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度取=0

52、.6,軸上的計(jì)算應(yīng)力MpaWTMca45. 7701 . 0)114606 . 0(24597)(3222212軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得=60MPa。1因此，故安全。ca1小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)三維造型、人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用和有限元分析三維造型、人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用和有限元分析三維造型三維造型小型便道除雪機(jī)整體造型小型便道除雪機(jī)整體造型整體造型圖工作部分造型工作部分造型螺旋滾子圖小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)行走部分造型行走部分造型輪子三維圖人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用根據(jù)人機(jī)學(xué)原理，人要在各種環(huán)境中，使用工具、操作機(jī)器。人和機(jī)器及周圍的環(huán)境句構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)，人機(jī)學(xué)就是從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)來(lái)

53、研究人（操作者和使用者）機(jī)器（包括人操作和使用的機(jī)器工具，設(shè)備幾工程系統(tǒng)）環(huán)境（人操作和機(jī)器工作的環(huán)境）所組成的系統(tǒng)，組成三要素及其相互關(guān)系。它研究的重點(diǎn)是人，從人的生理和心理特征來(lái)考慮，使系統(tǒng)中的三要素相協(xié)調(diào)，以便促進(jìn)人的身心健康，提高人的工作效率。圖 5-4 在本設(shè)計(jì)中，由于人的身高不同，所以在操作本清雪車時(shí)，對(duì)扶手的高度要求也不一樣，因此要考慮扶手要能調(diào)節(jié)，而且結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。本設(shè)計(jì)中采用一種簡(jiǎn)單易行的辦法對(duì)扶手進(jìn)行調(diào)節(jié)。如上圖所示。通過(guò)扶手末端和車架相連，調(diào)節(jié)高度時(shí)，先松開(kāi)螺栓，進(jìn)行調(diào)節(jié)到合適的高度，再擰緊螺栓，這種方小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)法簡(jiǎn)潔方便，而且成本低。成年人的

54、身高大約從 1.5m 到 2m 不等?？烧{(diào)節(jié)的最大高度從 1.2m 到 0.8m，方便一般人的操作。有限元分析Solid Edge 是十分實(shí)用的三維設(shè)計(jì)軟件，應(yīng)用此軟件可以對(duì)零件進(jìn)行有限元分析，并導(dǎo)出分析報(bào)告。方便設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行校核檢驗(yàn)。本設(shè)計(jì)中對(duì)拋雪輪進(jìn)行了有限元分析，并導(dǎo)出分析報(bào)告，結(jié)果如下：1. 材料屬性材料名稱鋼質(zhì)量密度7833.000 kg/m3楊氏模量199947953.000 kPa泊松比.290熱膨脹系數(shù).0000 /C導(dǎo)熱率.032 kW/m-C屈服強(qiáng)度262000.766 kPa極限強(qiáng)度358527.364 kPa2. 載荷和約束信息載荷集名稱載荷 1載荷類型力載

55、荷元素?cái)?shù)量8載荷值250000.000 mN受約束面的數(shù)量13. 研究屬性網(wǎng)格類型Tetrahedral 單元網(wǎng)格元素?cái)?shù)量8,747節(jié)點(diǎn)數(shù)量18,013求解器類型Nastran4. 應(yīng)力結(jié)果類型范圍值XYZ最小值1.166e+001 kPa50.00 mm.00 mm-25.00 mmVon Mises 應(yīng)力最大值2.028e+005 kPa4.42 mm32.42 mm-34.54 mm5. 位移結(jié)果類型范圍值XYZ最小值0.00e+000 mm -8.96 mm1.50 mm103.68 mm所得位移最大值3.72e+000 mm -16.67 mm8.54 mm39.08 mm小型便道除

56、雪機(jī)設(shè)計(jì)小型便道除雪機(jī)設(shè)計(jì)6. 安全系數(shù)安全系數(shù)值1.292圖 5-6課題名稱- 1 -謝 辭本文是在指導(dǎo)教師馬愛(ài)梅老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文選題、課題調(diào)研、試驗(yàn)指導(dǎo)、理論分析到論文撰寫(xiě)，無(wú)不傾注了老師的心血和汗水。向所有曾經(jīng)關(guān)心和幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和朋友致以誠(chéng)摯的謝意！在整個(gè)設(shè)計(jì)即將完成之際，我要真誠(chéng)地感謝馬愛(ài)梅老師，在她的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)得以順利的完成。在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)這門(mén)課的學(xué)習(xí)過(guò)程中，馬老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的給我們講解這么課程和豐富的專業(yè)知識(shí)令我受益非淺。并使我學(xué)到了許多進(jìn)行科學(xué)研究的有益方法。在這里，我要感謝他在設(shè)計(jì)中給我的幫助，也感謝她使我學(xué)到了知識(shí)。值此論文脫稿之際，謹(jǐn)向馬老師表示衷心的

57、感謝，并致以崇高的敬意！這次設(shè)計(jì)是我第一次將自己所學(xué)的知識(shí)轉(zhuǎn)化為一項(xiàng)產(chǎn)品，而這次的設(shè)計(jì)的量大且較為復(fù)雜，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了不少的阻力。另外整個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)間又很有限，很多地方不能去深入探討、研究。由于本組的設(shè)計(jì)水平有限，設(shè)計(jì)過(guò)程中存在一些不足或錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。課題名稱- 2 -參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M. 第五版.北京：高等教育出版社,2005 年 10 月.2孫恒，陳作模，葛文杰；機(jī)械原理M. 第七版.北京：高等教育出版社, 2005 年 12 月.3高志，黃純穎.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)M. 第二版.北京：高等教育出版社,2013 年 12月.4王萬(wàn)鈞，胡

58、中.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)M.機(jī)械工業(yè)出版社,1988 年.5單輝祖；材料力學(xué).北京：高等教育出版社,2004 年 5 月.74866龔溎義，羅圣國(guó)，李平林.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)M.北京：高等教育出版社,1990 年4 月.7吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：高等教育出版社,2006 年 4 月.8韓進(jìn)宏.互換性與技術(shù)測(cè)量M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004 年 7 月.65789周健.AutoCAD 2007 中文版應(yīng)用教程M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007 年 1 月.748110王忠.機(jī)械工程材料M.北京：清華大學(xué)出版社,2005 年 10 月.19623211王擇，程靳.理論

59、力學(xué)M.北京：高等教育出版社,2002 年 8 月.12嚴(yán)紹華.熱加工工藝基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社,1990 年 6 月.336513吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)M.北京：高等教育出版社,1998 年 7 月.14胡海英.國(guó)內(nèi)除雪機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J.工程機(jī)械與維修,2011 年第 8 期.15張啟君.國(guó)內(nèi)除雪機(jī)械探討J.建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理,2008 年第 4 期.16胡海英.國(guó)內(nèi)除雪方式探討及除雪機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)J.林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2011 年第5 期.17崔憲江.拋揚(yáng)式除雪機(jī)的應(yīng)用J.；建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理,2007 年第9 期.18田集躍.國(guó)外產(chǎn)品與技術(shù)J.江蘇理工大學(xué),國(guó)外道路除雪機(jī)械發(fā)展概況，2001.19彭冬生, 劉富 ,王震.多功能除雪機(jī)的設(shè)計(jì)J.湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2011 年第 2 期.20孟艷秋，巴吾東.一種小型破冰除雪機(jī)的設(shè)計(jì)J.機(jī)械工程與自動(dòng)化,2009 年第4 期.21李國(guó)燦，郎慧明.城市道路破冰除雪機(jī)的設(shè)計(jì)淺論J.工程機(jī)械,1999 年第 4 期._課題名稱- 3 -附 錄除雪機(jī)的二維內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)圖和三維實(shí)體設(shè)計(jì)圖除雪機(jī)的二維內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)圖和三維實(shí)體設(shè)計(jì)圖