XX 大學(xué) XX 學(xué)院全 日 制 普 通 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計小型旋轉(zhuǎn)式掃雪機(jī)設(shè)計學(xué)生姓名：學(xué) 號：年級專業(yè)及班級：指導(dǎo)老師及職稱：學(xué) 部：提交日期： 年 05 月XX 大學(xué)東方 XX 學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權(quán)由本人與 XX 大學(xué)東方 XX 學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計作者簽名：年 月 日 目 錄 摘要 …………………………………………………………………………………1關(guān)鍵詞 ………………………………………………………………………………11 引言………………………………………………………………………………21.1 研究的目的和意義………………………………………………………31.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀…………………………………………………………32 總體方案設(shè)計……………………………………………………………………42.1 設(shè)計任務(wù)與要求…………………………………………………………42.2 系統(tǒng)工作原理……………………………………………………………42.3 主要技術(shù)參數(shù)……………………………………………………………53 具體方案設(shè)計及加工……………………………………………………………53.1 動力參數(shù)…………………………………………………………………53.2 鏈與鏈輪…………………………………………………………………53.2.1 確定鏈條節(jié)數(shù)……………………………………………………63.2.2 確定節(jié)距…………………………………………………………63.2.3 確定中心距………………………………………………………63.2.4 驗算鏈速…………………………………………………………63.2.5 壓軸力……………………………………………………………64 傳動軸的設(shè)計與校核……………………………………………………………74.1 軸的設(shè)計計算……………………………………………………………74.2 確定各軸的直徑和長度…………………………………………………74.3 軸的校核…………………………………………………………………85 渦輪與蝸桿………………………………………………………………………85.1 按接觸強(qiáng)度計算…………………………………………………………85.1.1 確定蝸桿頭數(shù)、蝸桿齒數(shù)………………………………………85.1.2 確定渦輪轉(zhuǎn)矩……………………………………………………95.1.3 確定條件…………………………………………………………95.1.4 初定中心距、模數(shù)、倒程角……………………………………95.1.5 計算傳動效率……………………………………………………95.2 驗算齒面接觸強(qiáng)度………………………………………………………95.3 計算傳動的主要尺寸……………………………………………………105.4 彎曲強(qiáng)度驗算……………………………………………………………106 攪龍軸設(shè)計與校核………………………………………………………………116.1 軸的設(shè)計計算……………………………………………………………116.2 確定各軸段的直徑和長度………………………………………………126.3 軸的校核…………………………………………………………………127 鍵的選擇與校核…………………………………………………………………148 螺旋葉片的設(shè)計…………………………………………………………………149 結(jié)論 ……………………………………………………………………………159.1 設(shè)計完成情況……………………………………………………………159.2 結(jié)論………………………………………………………………………16參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………16致謝 …………………………………………………………………………………17摘 要：本文在分析了目前國內(nèi)外的主要除雪方法的基礎(chǔ)上，提出一種適合中國國情的小型機(jī)械旋轉(zhuǎn)式掃雪機(jī)的設(shè)計方案。本設(shè)計由汽油機(jī)提供動力。經(jīng)輸出軸輸出動力，通過鏈傳動傳遞動力，帶動其他工作。該掃雪機(jī)的工程是利用攪龍旋轉(zhuǎn)將雪集中并向后推送，通過攪龍的向后推力及螺旋槳產(chǎn)生的吸力使其到達(dá)螺旋槳。由于螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生巨大的作用力，雪被高速推向彎管，再通過與彎管壁撞擊折射出去。從而達(dá)到清除積雪的目的和最佳效果。關(guān)鍵詞：掃雪機(jī) ；攪龍 ；傳動軸Abstract: After analyzing the various means of snow-clearings in the world at present, the project of a sort of snow-blower fit for China is put forward in this paper. Based on the theory study and applied structural design.This designis provided power by the petrol machine. It is outputted power by outputaxis, anddelivering power though a chain transmission, and arousing other work piece operations. Should in addition to the operate process of mini snow bloweris take advantage of stir revolution dragon to concentrate snow and push it backward, pass stir a dragon bckeward the vacuum force of thrust and aerofoil generate make it arrive aerofoil. Because of aerofoil with the top speed revolution generate enormous action force, and snow with top speed is pushed to the conduit bend, then collide with conduit bend wall and project out the conduit bend after refracting, thus hit the purpose Keywords: Snow-blower; auger；transmission shaft1 引言中國有句古話叫做“瑞雪兆豐年” ，冬季一場大雪能帶來明年的好收成。但是積雪給城市交通帶來巨大的麻煩，尤其是在我國的東北，內(nèi)蒙古和一帶冬季道路積雪給車輛和行人帶來極大不便，甚至造成車禍，嚴(yán)重地影響了人們正常的生產(chǎn)和生活秩序，這已成為北方各個城市急需解決的問題。目前我國清雪方法比較原始，主要是依靠人力，用鐵鍬和掃把清理積雪，這種方式不但浪費了較大的人力和物力，而且清雪的效率低，往往不能及時清除積雪，而積雪被車輛壓實后更加難以清除。因此，尋找一種既有較高效率，成本又比較低的清雪方法就成為當(dāng)務(wù)之急。目前，各國普遍采用的除雪方法是機(jī)械除雪法和融雪法兩種基本方法。機(jī)械除雪法是通過機(jī)械對冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一種方法。積雪按狀態(tài)可分成三種類型：(1) 松散雪，即降雪不久且未經(jīng)人員和車輛碾壓的雪，質(zhì)地松散；，體積大，流動性好；(2)壓實雪，即降雪后經(jīng)人踩和車壓而形成的冰雪混合物，有不同程度的硬層，不易清除；(3)冰層，是積雪因陽光暴曬或車輛碾壓融化成水后又凍結(jié)成冰，冰層中除水分外還有大量塵土和泥沙，質(zhì)地堅硬，和地面粘接牢固。所以除雪機(jī)械包括除雪機(jī)和除冰機(jī)兩種。根據(jù)工作原理的不同，除雪機(jī)可分為推移式、拋雪式和吹雪式三種。推移式除雪機(jī)是將推雪鏟刀，除雪犁等裝置安裝在推土機(jī)或其它車輛上，將雪推走，開出通道，然后用卡車將積雪運(yùn)走。這種方法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雪，效率較低，容易劃傷地面。拋雪式除雪機(jī)配有拋雪泵，將收集到的積雪拋到路邊或送入運(yùn)輸車輛。其中以螺旋式最為常見。吹雪式除雪機(jī)一般配備航空發(fā)動機(jī)，產(chǎn)生強(qiáng)大的高壓空氣流由噴口吹除地面積雪。吹雪式除雪機(jī)運(yùn)行速度較高，有很高的生產(chǎn)率，但它只適用于新鮮雪，只能在機(jī)場、橋梁和高速路上應(yīng)用，成本很高，不適合開發(fā)小型產(chǎn)品 。由以上兩種主要除雪方法的對比與分析，我們得出結(jié)論，除雪應(yīng)以機(jī)械除雪為主1.1 研究的目的和意義我國的東北、華北和內(nèi)蒙東北部的部分地區(qū)，冬季的積雪和積冰常常造成嚴(yán)重的交通障礙，在有些路段如坡道、轉(zhuǎn)彎、交叉路口、機(jī)場跑道等，路面有積雪和積冰則影響更為嚴(yán)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。傳統(tǒng)的人工除雪方式勞動強(qiáng)度大，工作效率低。北方城市往往采用專業(yè)的大型除雪機(jī)除雪，但是由于其購置及使用成本高、工作幅寬大，往往只適用于城市馬路的清掃。而在中部及南方部分城市，由于一年中降雪的天數(shù)不多，往往不會配置除雪設(shè)備。本設(shè)計的目的在于設(shè)計一種小型低成本的除雪設(shè)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)外研究現(xiàn)狀利用機(jī)械清雪是把人從繁重的掃雪工作中解放出來的一種最好的途徑，并大大提高了清雪效率和速度。因此，科學(xué)工作者一直在探索如何研制出安全、可靠和實用的清雪機(jī)械。在國外，最初的清雪機(jī)械是采用推土機(jī)或裝載機(jī)，利用其推土板和裝載斗將積雪集中在一起，這后來發(fā)展成犁式除雪機(jī)。早在 1943 年日本就開始把 V 型犁裝在載重卡車上用于除雪，經(jīng)過多年的發(fā)展，國外犁式除雪機(jī)已具有較高的技術(shù)水平。犁式除雪機(jī)出現(xiàn)以后，又出現(xiàn)了將用合成材料制成的指向圓周不同方向排列的棒裝在滾筒上作為清雪專用器械，但只對沒凍的積雪效果好，直到后來出現(xiàn)了連續(xù)快速的大型旋轉(zhuǎn)式清雪機(jī)后，清理積雪的工作才變得簡單。旋轉(zhuǎn)式除雪機(jī)一般具有切削、集中、推移和拋投的功能，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多的特點。俄羅斯和日本是生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)式除雪機(jī)的主要國家，技術(shù)成熟。其產(chǎn)品性能居世界領(lǐng)先水平。除雪機(jī)在國外已經(jīng)發(fā)展了幾十年，特別是在瑞典、芬蘭等北歐國家已經(jīng)相當(dāng)成熟。根據(jù)我國國情，國內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)雪的力學(xué)性質(zhì)研究，建立道路氣象系統(tǒng)，除雪機(jī)械應(yīng)向小型化、高速度的方向發(fā)展，向多功能、機(jī)電液一體化的方向發(fā)展，同時注意提高安全性和舒適性。簡言之，與其它類型的除雪機(jī)械相比，拋雪式除雪機(jī)一般具有對積雪的切削、集中、推移和拋投功能，其應(yīng)用較廣，是一種現(xiàn)代化、高效率的除雪機(jī)械。國內(nèi)有關(guān)這方面的研究很少，據(jù)了解目前國內(nèi)沒有廠家在生產(chǎn)小型拋投式清雪機(jī)。所以對這種小型的清雪機(jī)的研究、設(shè)計和開發(fā)必然有很大的現(xiàn)實意義 （1） 。2 總體設(shè)計方案2.1 設(shè)計任務(wù)與要求冬季降雪覆蓋在路面上給人們的出行帶來諸多不便。傳統(tǒng)的人工除雪方式勞動強(qiáng)度大，工作效率低。北方城市往往采用專業(yè)的大型除雪機(jī)除雪，但是由于其購置及使用成本高、工作幅寬大，往往只適用于城市馬路的清掃。而在中部及南方部分城市，由于一年中降雪的天數(shù)不多，往往不會配置除雪設(shè)備。本設(shè)計的目的在于設(shè)計一種小型低成本的除雪設(shè)備，可以廣泛用于各種小面積的除雪需求環(huán)境 （2） 。2.2 系統(tǒng)工作原理工作時由原動機(jī)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(jī)體，拋雪葉輪利用高速旋轉(zhuǎn)時的離心力將積雪拋出；風(fēng)機(jī)葉片利用氣流將積雪吹出。這樣在人力推動(手推式)下，清雪車不斷前進(jìn)，就能實現(xiàn)連續(xù)的清除積雪。機(jī)械式掃雪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如下：原動機(jī) 傳動裝置車架行走裝置拋雪裝置集雪裝置積雪圖 1 掃雪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig1 Snowplow structure schematic drawing本設(shè)計通過利用攪龍旋轉(zhuǎn)將雪集中向后推送，再利用離心式風(fēng)機(jī)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(yáng)出彎管，從而達(dá)到除雪目的。動力傳遞過程為：發(fā)動機(jī)→傳動軸→渦輪蝸桿減速器→驅(qū)動軸→攪龍結(jié)構(gòu)簡圖如下：1. 攪龍 2. 清雪鏟 3. 拋雪筒 4. 傳動系統(tǒng) 5. 發(fā)動機(jī)6. 操作裝置 7. 車輪 8. 車架 9. 拋雪輪圖 2 掃雪機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖Fig2 Total diagrammatic drawing2.3 主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計的基本參考數(shù)見表 1、表 2 表 1 技術(shù)參數(shù) Table1 Rechnnique parmeter型號 鏟雪寬（mm） 鏟雪高（mm） 拋雪距離（m） 驅(qū)動功（kw）1000 200~250 2~3 2 表 2 技術(shù)參數(shù)Tabe2 Rechnnique parmeter 自重（kg） 清除率（%） 攪龍直徑（ mm） ??hkm/作 業(yè) 時 間 ??m高寬長尺 寸 ?100kg 2~2.5 95 360 1200×1100×11003 具體方案設(shè)計及加工3.1 動力參數(shù)發(fā)動機(jī)型號：EM100發(fā)動機(jī)型式：單缸、風(fēng)冷、四沖程缸的容積：163cm 3排量：87最大輸出：2.2kw/2500凈重：27kg3.2 鏈輪、鏈鏈輪和鏈條將發(fā)動機(jī)的動力輸給傳動軸以實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。為了既能保證動力的平 穩(wěn)傳遞，又能保證轉(zhuǎn)速要求，鏈輪的設(shè)計和在整個機(jī)構(gòu)中的作用也就顯得尤為重要。暫選齒數(shù)為 21，傳動比 1:1 鏈輪，鏈條暫選型號 06B。功率 Pc=KAP=1.3×2=2.6kw(KA=1.3 根據(jù)查表得) （3） (1)3.2.1 定鏈條節(jié)數(shù)假定中心距 a=35p ,則鏈節(jié)數(shù)位apZZpaL??????????2211(2)9135352??p所以，L p 取 91 節(jié)3.2.2 確定節(jié)距 P單根鏈傳遞功率為 P0 （4） 。按照轉(zhuǎn)速估計，根據(jù)相應(yīng)條件和公式得出；?lpzCk(3),1.9218.8. ??????????????Zkz(4)75.0026.26.??plL單排鏈條排數(shù)系數(shù) =1 。則 P0 =2.4 kw (5)pk??lpzck975.01.62?根據(jù)鏈輪的轉(zhuǎn)速 和 ，查表選鏈號 06B。得出節(jié)距 p=9.525mm。1n03.2.3 確定中心距 a初定中心距，其最小中心距 0.2Z1 8.4p, 。?min0a??pi??pa350(6)?????? ??????????????????????? 212121 84 ?ZZLZLpaP=233.38mm（取整數(shù) 234） 3.2.4 驗算鏈速鏈的平均速度： (7)106??npzv=8.331m/sV 小于 12~15m/s, 可用。3.2.5 壓軸力 FQ有效圓周力為 (8)NVP1.2403.810???取 ,則壓軸力為 (9)25.1QK 3.5FKQ4 傳動軸的設(shè)計與校核傳動軸是整個機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動的重點，動力由汽油機(jī)輸出后直接通過鏈輪將動力向傳動軸，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)動并將動力傳給渦輪，以此實現(xiàn)方向的變化和動力的傳輸。軸的設(shè)計過程如下：軸的工作情況：無腐蝕條件軸的轉(zhuǎn)速：n 1=2500r/min軸的輸入功率： P1=P kW8.90??轉(zhuǎn)矩：T=T d (10) mNn??4.8225/7.5.6所設(shè)計的軸選用是實心軸，材料牌號： 45 正火，回火。硬度（HB）： 230MPa，抗拉強(qiáng)度：600MPa （5） 。4.1 傳動軸的設(shè)計計算按照扭矩初算軸徑，軸選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度 317-255HBS。根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) P262（14-2）式，并查表 14-3，取 c=118輸入軸 11.256mm (11) ????33112507.8nCd4.2 確定各軸段的直徑和長度(根據(jù)設(shè)計要求)軸的總長為 615mm，軸的段數(shù)位 4，各段的直徑及長度見表 3。 表 3 各軸段長度及直徑Table 3 Each shaft segment length and diameter長度 直徑 備注30mm 20mm 裝配深溝球軸承191mm 34mm 軸肩76mm 26mm 裝配鏈輪 243mm 20mm 深溝球軸承235mm 14mm 連接螺旋槳軸段的載荷信息見表 4：表 4 各軸段的載荷信息Table4 Carries a benelux information20mm 15mm -13.07 0N mm 0N 0N mm 6494N mm ? ??20mm 418.5mm -46.89N 0N mm 0N 0N mm 6494N mm軸所受支撐的信息如表所示：表 5 軸的支撐信息Table5 The backing infrmationof shaft直徑 距左端距離20mm 15mm20mm 418.5mm4.3 軸的校核4.3.1 垂直支反力計算距左端距離 15mm，垂直支反力 FA，距左端距離 418.5mm，垂直支反力 FBFQ=FA+FB , 又因 ，則有0??A解得，F(xiàn) B=183.8N， ， (12) ，5.418209?? NA8.13?4.3.2 截面 C 左側(cè)彎矩(13))(09.4mNMAV??直徑 距左端距離 垂直面剪力 垂直面彎矩 水平面剪力 水平面彎矩 軸向扭矩截面 C 右側(cè)彎矩(14))(10487.4' mNFMBV ???5 渦輪蝸桿由于動力在傳遞過程中其傳遞方向要發(fā)生改變，同時也需要將轉(zhuǎn)速降低，所以在設(shè)計中使用了渦輪蝸桿減速器。所選類型是蝸桿作為動力輸入端，安裝位置處于渦輪上方 （6） 。選擇材料：蝸桿用 45 鋼，表面硬度 45-50HCRC。渦輪材料采用 ZCuSn10Pb1，金屬型鑄造 （7） 。5.1 按接觸強(qiáng)度計算5.1.1 確定蝸桿頭數(shù)、蝸桿齒數(shù)查表， (15)1?Z3012??Zn5.1.2 確定渦輪轉(zhuǎn)矩??初 估 計,8.05.92162?PT= 9.55×106 (16)?5.1.3 確定條件確定載荷系數(shù) =1.1（8） ，確定彈性系數(shù) ZE =155AKMPa轉(zhuǎn)速系數(shù) (17)85.01212?????????????????nZ壽命系數(shù) 接觸系數(shù)查圖得,3.80356?n 85.2??Z接觸疲勞極限由表得， 接觸強(qiáng)度安全系數(shù),256limMPaH??3.1minHS5.1.4 初定中心距、模數(shù)、倒程角 (18)3253 2limn2 65.13.8014. ?????????????????HhnEASZTKa??=29.95 （a 取 35mm）M=（1.4~1.7 ） ， 取 m=1.6 .2~512(19)07.tan1?dZ?mN???51043.'154???5.1.5 計算傳動效率當(dāng)量摩擦角 ,'6?V?嚙合效率 ， (20)???91.06154tantan'''1 ??????v??傳動效率 （9） （取 ，因查 時考慮軸承的摩擦損耗，8.0321 2?v?，考慮蝸桿轉(zhuǎn)速較高）98.03?5.2 驗算齒面接觸強(qiáng)度 2162162 05.905.9nPnPT??????= (21)mN?564.3.8.(22)3253 2limn2 653.1.8019. ?????????????????HhnEASZTKa??=30.335mm ( 原參數(shù)強(qiáng)度足夠）5.3 計算傳動的主要尺寸中心距 (23)??mzda3806.128)(21??????蝸桿的分度園直徑 ，m1蝸桿齒頂圓直徑 ， (24)haa 2.蝸桿齒根圓直徑 ，(25)????mcdf 16.24.061821 ????????蝸桿軸向齒距 ， (26) mmpx04.56??蝸桿輪齒螺紋部分長度 (27)??281.73.取 為zb?渦輪分度圓直徑 ， (28)d43062?渦輪齒頂圓直徑 ， mhaa .516.??渦輪齒根圓直徑 ，????mchdaf 16.4.206.14822 ????????渦輪外圓直徑 ，mae 53.5.1渦輪輪齒寬度 ???????????? 16.8.0612.02b=15.36mm （取為 16mm）渦輪齒寬角 5.4 彎曲強(qiáng)度驗算齒形系數(shù)查表得， ，螺旋角系數(shù)124.?F? 89.014?????極限彎曲應(yīng)力查表得， MPa5lim?許用彎曲應(yīng)力 （取 SFmin=1.4）??SF824.1inl彎曲應(yīng)力 10) ?YdTKAF217.?(29)(滿 足 要 求 ）(82.1089.014.69.MPampA????6 攪龍軸設(shè)計與校核攪龍軸是整個系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心，通過連接渦輪和裝有螺旋葉片的圓筒來實現(xiàn)其功能。軸的中間與渦輪相連接，依次往兩邊在通過軸承固定在箱體上，然后連接圓筒，是整個機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)順暢。攪龍軸的加工，先車一根 長 670mm 材料，然后將左右兩端車到 ，再根25?17?據(jù)設(shè)計要求車出所需要的大小、長度以及精度，最后銑出花鍵。整個加工過程不算是很復(fù)雜，但是需要反復(fù)的加工以及把握好精度的控制 （11） 。軸的設(shè)計過程如下：軸的工作情況：無腐蝕條件軸的轉(zhuǎn)速 n2=83.3 mir軸輸入功率 kWP53.182.091???轉(zhuǎn)矩 T=9.55 6=9.55 ./53.?5.98arcsinarcsi2?d?=1.49 mN??510所設(shè)計的軸是實心軸，材料牌號為 45 正火、回火 （12） 。6.1 軸的設(shè)計計算按扭矩初算軸徑，軸選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度 217-255HBS。根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(14-2)式，并查表 14-3，取 c=11826P輸入軸 (30)mnPCd26.13.871322 ????考慮有鍵槽，將直徑增大 5%，則??m.6%50.16???所以選擇 d=17mm6.2 確定各軸的直徑和長度軸的總長為 615mm， 軸的段數(shù)為 7，各段的直徑及長度見表 6表 6 各軸段長度及直徑T able6 Each shaft segment length and diameter長度 直徑 備注30mm 17mm 裝配軸承252.5mm 19.2mm 裝配攪龍滾筒15mm 20mm 裝配軸承10mm 24mm 軸肩252.5mm 19.2mm 裝配攪龍軸承30mm 17mm 裝配軸承6.3 軸的校核1、求水平面支反力根據(jù)渦輪蝸桿傳動的受力分析，蝸桿徑向力 NdTFt 352 102.6489.1????渦輪受徑向力 t 3.an??渦輪受軸向力 dTa 5.417286512??軸支撐的跨度為 620mm 所以；（13） (31)NFTBHA 332106???2、水平彎矩：(32))(6.9210.325mLMAC ??3、求垂直面支反力， 由 得： ???(33)21??FdAVa?則有：(34)NLaAV32104. 620/485.7652/??????????????由 得：?FMAVBVB3110.?????4、垂直彎矩：截面 C 左側(cè)彎矩 截面右側(cè)彎矩??mNLFMBV ????5' 104.326105、合成彎矩：根據(jù) 得 （14） ，2CVHM???????mNCVHC ??????? 625252'' 10.104.3106.946、轉(zhuǎn)矩：mNdFTt ?532 8.24.67、當(dāng)量彎矩：(35)??2TMe?????6.0???LFAVC ???5134214由當(dāng)量彎矩圖和軸的結(jié)構(gòu)圖可知，C 和 D 處都有可能是危險截面，分別計算其當(dāng)量彎矩 （15） 。C 截面：?????mNTMce ??????? 62526 108.1048.0104.?????ce ?625622'' 4.D 截面：????????mNTMFDVVHAV ????????622 56104.39.5.6010|?8、校核危險截面處的強(qiáng)度： C 截面： (36)??MPaPadWbceCceeb 585.120.1.01363 ???????D 截面： (37)MbDeee 94. 1363??所以軸的強(qiáng)度足夠。7 鍵的選擇與校核已知渦輪處的軸徑 d=20mm，渦輪齒寬 16mm，需要傳遞扭矩為 。1492?TmN?1、選擇鍵鏈接的類型和尺寸選用平鍵連接。且選用圓頭普通平鍵（A 型） 。根據(jù) d=20mm， 查表得鍵的截面尺寸，鍵寬=6mm ；鍵高 h=6mm。根據(jù)參考鍵長系列，選鍵長 L=18mm（16） 。2、校核鍵連接的強(qiáng)度鍵、軸的材料都是鋼，渦輪材料為 ZCuSn10Pb1，查表得鍵的許用應(yīng)力，取 。工作長度 ，鍵與輪??MPap120?????Pap10?? mbLl1268???轂鍵槽的高度 （17） 。于是可求得：mhk35.(38)??ppMPaT?????38.41203該鍵標(biāo)記為取件標(biāo)記為：鍵 6 19706/??TAGB8 螺旋葉片的設(shè)計攪龍的螺旋葉片是整個結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它的工作直接影響的除雪的效果。而且設(shè)計和安裝都比較困難，其動力輸入部分在中間，攪龍也要講雪向中間集中并向后輸送，所以，攪龍葉片左右旋向相反。螺旋葉片成型后的節(jié)距 P、葉片內(nèi)徑 d、葉片外徑 D（18） 。節(jié)距 P：相鄰兩葉片上對應(yīng)點間的軸向距離；葉片內(nèi)經(jīng) d：3 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(shè)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(cè)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(yùn)輸，嚴(yán)重影響運(yùn)轉(zhuǎn)效果 （19） 。再者，同一根軸上葉片的磨損速度也不一樣，旋轉(zhuǎn)無序狀態(tài)，對葉片的磨損最為嚴(yán)重（尤其是負(fù)載較大或使用次 6 數(shù)過多） 。往往一根軸上只有一端的三五篇葉片磨損需要更換，由此而廢棄整根軸很可惜，我們將葉片設(shè)計成可以互換的，這樣大大減少成本 （20） 。螺旋葉片的下料尺寸其尺寸可通過計算得，計算式：(39)??????)(14.23sin2.7360)(2.59)(165.3120475.1361204)(22mhCLlLhmdDPdlMDL??????????????????????????式中：L── 外螺旋線實長（mm） ； l ── 內(nèi)螺旋線實長（mm） ；h ── 葉片高（mm） ；r ── 葉 片展開里口徑（mm） ；── 切口角度（度）?C ── 切口弦長（mm）P ── 節(jié)距（ mm） 9 結(jié)論9.1 設(shè)計完成情況通過一個學(xué)期的努力，終于順利完成了掃雪機(jī)的設(shè)計工作，進(jìn)行了工程圖的繪制、傳動的計和重要零件的校核?；就瓿闪嗽O(shè)計要求。當(dāng)然其中還有些不足之處，在以后的學(xué)習(xí)工作中要注意。9.2 結(jié)論通過此次掃雪機(jī)的設(shè)計過程中的理論分析和設(shè)計得出以下結(jié)論：1．通過研究目前國內(nèi)外該種設(shè)備的發(fā)展情況提出了一種清雪設(shè)備的工作原理。2．設(shè)計出了該種清雪設(shè)備，并進(jìn)行了工程圖的繪制，確定了其基本參數(shù)。3．針對現(xiàn)有掃雪機(jī)的不足進(jìn)行改進(jìn)，完善了其中的一些細(xì)節(jié)，使設(shè)計出的產(chǎn)品更新穎、美觀、適用。4．通過對掃雪機(jī)的進(jìn)一步研究和完善，為以后生產(chǎn)出適合中國情的清雪設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1] 吾布利，小型清雪機(jī)研制[J]，農(nóng)機(jī)化，2000：6-12[2] 朱彩霞， 夏智武，QX700 型庭院清雪機(jī)的研制[J]，農(nóng)機(jī)化， 2002：31-32[3] 劉清，張宏光，陳玉清，DQX—1.2 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Hoerle, Snow removal machine with system for applying a surface treatment material[D], 2003:10-15致 謝本次設(shè)計能順利完成，首先要感謝 XX 教授和熊瑛老師的耐心指導(dǎo)。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對以前所學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行了鞏固，讓我學(xué)會了知識對實際的應(yīng)用。在半年多的畢業(yè)設(shè)計中，XX 副教授和 XX 老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的治學(xué)態(tài)度和豐富的專業(yè)知識令我受益非淺。并使我學(xué)到了許多進(jìn)行科學(xué)研究的有益方法。在畢業(yè)設(shè)計過程中，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。在完成設(shè)計的過程中，得到了很多關(guān)心、支持和幫助，再一次對各位老師同學(xué)表示感謝。 XX 大學(xué) XX 學(xué)院全 日 制 普 通 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計小型旋轉(zhuǎn)式掃雪機(jī)設(shè)計學(xué)生姓名：學(xué) 號：年級專業(yè)及班級：指導(dǎo)老師及職稱：學(xué) 部：提交日期： 年 05 月XX 大學(xué)東方 XX 學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權(quán)由本人與 XX 大學(xué)東方 XX 學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計作者簽名：年 月 日 目 錄 摘要 …………………………………………………………………………………1關(guān)鍵詞 ………………………………………………………………………………11 引言………………………………………………………………………………21.1 研究的目的和意義………………………………………………………31.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀…………………………………………………………32 總體方案設(shè)計……………………………………………………………………42.1 設(shè)計任務(wù)與要求…………………………………………………………42.2 系統(tǒng)工作原理……………………………………………………………42.3 主要技術(shù)參數(shù)……………………………………………………………53 具體方案設(shè)計及加工……………………………………………………………53.1 動力參數(shù)…………………………………………………………………53.2 鏈與鏈輪…………………………………………………………………53.2.1 確定鏈條節(jié)數(shù)……………………………………………………63.2.2 確定節(jié)距…………………………………………………………63.2.3 確定中心距………………………………………………………63.2.4 驗算鏈速…………………………………………………………63.2.5 壓軸力……………………………………………………………64 傳動軸的設(shè)計與校核……………………………………………………………74.1 軸的設(shè)計計算……………………………………………………………74.2 確定各軸的直徑和長度…………………………………………………74.3 軸的校核…………………………………………………………………85 渦輪與蝸桿………………………………………………………………………85.1 按接觸強(qiáng)度計算…………………………………………………………85.1.1 確定蝸桿頭數(shù)、蝸桿齒數(shù)………………………………………85.1.2 確定渦輪轉(zhuǎn)矩……………………………………………………95.1.3 確定條件…………………………………………………………95.1.4 初定中心距、模數(shù)、倒程角……………………………………95.1.5 計算傳動效率……………………………………………………95.2 驗算齒面接觸強(qiáng)度………………………………………………………95.3 計算傳動的主要尺寸……………………………………………………105.4 彎曲強(qiáng)度驗算……………………………………………………………106 攪龍軸設(shè)計與校核………………………………………………………………116.1 軸的設(shè)計計算……………………………………………………………116.2 確定各軸段的直徑和長度………………………………………………126.3 軸的校核…………………………………………………………………127 鍵的選擇與校核…………………………………………………………………148 螺旋葉片的設(shè)計…………………………………………………………………149 結(jié)論 ……………………………………………………………………………159.1 設(shè)計完成情況……………………………………………………………159.2 結(jié)論………………………………………………………………………16參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………16致謝 …………………………………………………………………………………17摘 要：本文在分析了目前國內(nèi)外的主要除雪方法的基礎(chǔ)上，提出一種適合中國國情的小型機(jī)械旋轉(zhuǎn)式掃雪機(jī)的設(shè)計方案。本設(shè)計由汽油機(jī)提供動力。經(jīng)輸出軸輸出動力，通過鏈傳動傳遞動力，帶動其他工作。該掃雪機(jī)的工程是利用攪龍旋轉(zhuǎn)將雪集中并向后推送，通過攪龍的向后推力及螺旋槳產(chǎn)生的吸力使其到達(dá)螺旋槳。由于螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生巨大的作用力，雪被高速推向彎管，再通過與彎管壁撞擊折射出去。從而達(dá)到清除積雪的目的和最佳效果。關(guān)鍵詞：掃雪機(jī) ；攪龍 ；傳動軸Abstract: After analyzing the various means of snow-clearings in the world at present, the project of a sort of snow-blower fit for China is put forward in this paper. Based on the theory study and applied structural design.This designis provided power by the petrol machine. It is outputted power by outputaxis, anddelivering power though a chain transmission, and arousing other work piece operations. Should in addition to the operate process of mini snow bloweris take advantage of stir revolution dragon to concentrate snow and push it backward, pass stir a dragon bckeward the vacuum force of thrust and aerofoil generate make it arrive aerofoil. Because of aerofoil with the top speed revolution generate enormous action force, and snow with top speed is pushed to the conduit bend, then collide with conduit bend wall and project out the conduit bend after refracting, thus hit the purpose Keywords: Snow-blower; auger；transmission shaft1 引言中國有句古話叫做“瑞雪兆豐年” ，冬季一場大雪能帶來明年的好收成。但是積雪給城市交通帶來巨大的麻煩，尤其是在我國的東北，內(nèi)蒙古和一帶冬季道路積雪給車輛和行人帶來極大不便，甚至造成車禍，嚴(yán)重地影響了人們正常的生產(chǎn)和生活秩序，這已成為北方各個城市急需解決的問題。目前我國清雪方法比較原始，主要是依靠人力，用鐵鍬和掃把清理積雪，這種方式不但浪費了較大的人力和物力，而且清雪的效率低，往往不能及時清除積雪，而積雪被車輛壓實后更加難以清除。因此，尋找一種既有較高效率，成本又比較低的清雪方法就成為當(dāng)務(wù)之急。目前，各國普遍采用的除雪方法是機(jī)械除雪法和融雪法兩種基本方法。機(jī)械除雪法是通過機(jī)械對冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一種方法。積雪按狀態(tài)可分成三種類型：(1) 松散雪，即降雪不久且未經(jīng)人員和車輛碾壓的雪，質(zhì)地松散；，體積大，流動性好；(2)壓實雪，即降雪后經(jīng)人踩和車壓而形成的冰雪混合物，有不同程度的硬層，不易清除；(3)冰層，是積雪因陽光暴曬或車輛碾壓融化成水后又凍結(jié)成冰，冰層中除水分外還有大量塵土和泥沙，質(zhì)地堅硬，和地面粘接牢固。所以除雪機(jī)械包括除雪機(jī)和除冰機(jī)兩種。根據(jù)工作原理的不同，除雪機(jī)可分為推移式、拋雪式和吹雪式三種。推移式除雪機(jī)是將推雪鏟刀，除雪犁等裝置安裝在推土機(jī)或其它車輛上，將雪推走，開出通道，然后用卡車將積雪運(yùn)走。這種方法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雪，效率較低，容易劃傷地面。拋雪式除雪機(jī)配有拋雪泵，將收集到的積雪拋到路邊或送入運(yùn)輸車輛。其中以螺旋式最為常見。吹雪式除雪機(jī)一般配備航空發(fā)動機(jī)，產(chǎn)生強(qiáng)大的高壓空氣流由噴口吹除地面積雪。吹雪式除雪機(jī)運(yùn)行速度較高，有很高的生產(chǎn)率，但它只適用于新鮮雪，只能在機(jī)場、橋梁和高速路上應(yīng)用，成本很高，不適合開發(fā)小型產(chǎn)品 。由以上兩種主要除雪方法的對比與分析，我們得出結(jié)論，除雪應(yīng)以機(jī)械除雪為主1.1 研究的目的和意義我國的東北、華北和內(nèi)蒙東北部的部分地區(qū)，冬季的積雪和積冰常常造成嚴(yán)重的交通障礙，在有些路段如坡道、轉(zhuǎn)彎、交叉路口、機(jī)場跑道等，路面有積雪和積冰則影響更為嚴(yán)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。傳統(tǒng)的人工除雪方式勞動強(qiáng)度大，工作效率低。北方城市往往采用專業(yè)的大型除雪機(jī)除雪，但是由于其購置及使用成本高、工作幅寬大，往往只適用于城市馬路的清掃。而在中部及南方部分城市，由于一年中降雪的天數(shù)不多，往往不會配置除雪設(shè)備。本設(shè)計的目的在于設(shè)計一種小型低成本的除雪設(shè)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)外研究現(xiàn)狀利用機(jī)械清雪是把人從繁重的掃雪工作中解放出來的一種最好的途徑，并大大提高了清雪效率和速度。因此，科學(xué)工作者一直在探索如何研制出安全、可靠和實用的清雪機(jī)械。在國外，最初的清雪機(jī)械是采用推土機(jī)或裝載機(jī)，利用其推土板和裝載斗將積雪集中在一起，這后來發(fā)展成犁式除雪機(jī)。早在 1943 年日本就開始把 V 型犁裝在載重卡車上用于除雪，經(jīng)過多年的發(fā)展，國外犁式除雪機(jī)已具有較高的技術(shù)水平。犁式除雪機(jī)出現(xiàn)以后，又出現(xiàn)了將用合成材料制成的指向圓周不同方向排列的棒裝在滾筒上作為清雪專用器械，但只對沒凍的積雪效果好，直到后來出現(xiàn)了連續(xù)快速的大型旋轉(zhuǎn)式清雪機(jī)后，清理積雪的工作才變得簡單。旋轉(zhuǎn)式除雪機(jī)一般具有切削、集中、推移和拋投的功能，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多的特點。俄羅斯和日本是生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)式除雪機(jī)的主要國家，技術(shù)成熟。其產(chǎn)品性能居世界領(lǐng)先水平。除雪機(jī)在國外已經(jīng)發(fā)展了幾十年，特別是在瑞典、芬蘭等北歐國家已經(jīng)相當(dāng)成熟。根據(jù)我國國情，國內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)雪的力學(xué)性質(zhì)研究，建立道路氣象系統(tǒng)，除雪機(jī)械應(yīng)向小型化、高速度的方向發(fā)展，向多功能、機(jī)電液一體化的方向發(fā)展，同時注意提高安全性和舒適性。簡言之，與其它類型的除雪機(jī)械相比，拋雪式除雪機(jī)一般具有對積雪的切削、集中、推移和拋投功能，其應(yīng)用較廣，是一種現(xiàn)代化、高效率的除雪機(jī)械。國內(nèi)有關(guān)這方面的研究很少，據(jù)了解目前國內(nèi)沒有廠家在生產(chǎn)小型拋投式清雪機(jī)。所以對這種小型的清雪機(jī)的研究、設(shè)計和開發(fā)必然有很大的現(xiàn)實意義 （1） 。2 總體設(shè)計方案2.1 設(shè)計任務(wù)與要求冬季降雪覆蓋在路面上給人們的出行帶來諸多不便。傳統(tǒng)的人工除雪方式勞動強(qiáng)度大，工作效率低。北方城市往往采用專業(yè)的大型除雪機(jī)除雪，但是由于其購置及使用成本高、工作幅寬大，往往只適用于城市馬路的清掃。而在中部及南方部分城市，由于一年中降雪的天數(shù)不多，往往不會配置除雪設(shè)備。本設(shè)計的目的在于設(shè)計一種小型低成本的除雪設(shè)備，可以廣泛用于各種小面積的除雪需求環(huán)境 （2） 。2.2 系統(tǒng)工作原理工作時由原動機(jī)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(jī)體，拋雪葉輪利用高速旋轉(zhuǎn)時的離心力將積雪拋出；風(fēng)機(jī)葉片利用氣流將積雪吹出。這樣在人力推動(手推式)下，清雪車不斷前進(jìn)，就能實現(xiàn)連續(xù)的清除積雪。機(jī)械式掃雪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如下：原動機(jī) 傳動裝置車架行走裝置拋雪裝置集雪裝置積雪圖 1 掃雪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig1 Snowplow structure schematic drawing本設(shè)計通過利用攪龍旋轉(zhuǎn)將雪集中向后推送，再利用離心式風(fēng)機(jī)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(yáng)出彎管，從而達(dá)到除雪目的。動力傳遞過程為：發(fā)動機(jī)→傳動軸→渦輪蝸桿減速器→驅(qū)動軸→攪龍結(jié)構(gòu)簡圖如下：1. 攪龍 2. 清雪鏟 3. 拋雪筒 4. 傳動系統(tǒng) 5. 發(fā)動機(jī)6. 操作裝置 7. 車輪 8. 車架 9. 拋雪輪圖 2 掃雪機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖Fig2 Total diagrammatic drawing2.3 主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計的基本參考數(shù)見表 1、表 2 表 1 技術(shù)參數(shù) Table1 Rechnnique parmeter型號 鏟雪寬（mm） 鏟雪高（mm） 拋雪距離（m） 驅(qū)動功（kw）1000 200~250 2~3 2 表 2 技術(shù)參數(shù)Tabe2 Rechnnique parmeter 自重（kg） 清除率（%） 攪龍直徑（ mm） ??hkm/作 業(yè) 時 間 ??m高寬長尺 寸 ?100kg 2~2.5 95 360 1200×1100×11003 具體方案設(shè)計及加工3.1 動力參數(shù)發(fā)動機(jī)型號：EM100發(fā)動機(jī)型式：單缸、風(fēng)冷、四沖程缸的容積：163cm 3排量：87最大輸出：2.2kw/2500凈重：27kg3.2 鏈輪、鏈鏈輪和鏈條將發(fā)動機(jī)的動力輸給傳動軸以實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。為了既能保證動力的平 穩(wěn)傳遞，又能保證轉(zhuǎn)速要求，鏈輪的設(shè)計和在整個機(jī)構(gòu)中的作用也就顯得尤為重要。暫選齒數(shù)為 21，傳動比 1:1 鏈輪，鏈條暫選型號 06B。功率 Pc=KAP=1.3×2=2.6kw(KA=1.3 根據(jù)查表得) （3） (1)3.2.1 定鏈條節(jié)數(shù)假定中心距 a=35p ,則鏈節(jié)數(shù)位apZZpaL??????????2211(2)9135352??p所以，L p 取 91 節(jié)3.2.2 確定節(jié)距 P單根鏈傳遞功率為 P0 （4） 。按照轉(zhuǎn)速估計，根據(jù)相應(yīng)條件和公式得出；?lpzCk(3),1.9218.8. ??????????????Zkz(4)75.0026.26.??plL單排鏈條排數(shù)系數(shù) =1 。則 P0 =2.4 kw (5)pk??lpzck975.01.62?根據(jù)鏈輪的轉(zhuǎn)速 和 ，查表選鏈號 06B。得出節(jié)距 p=9.525mm。1n03.2.3 確定中心距 a初定中心距，其最小中心距 0.2Z1 8.4p, 。?min0a??pi??pa350(6)?????? ??????????????????????? 212121 84 ?ZZLZLpaP=233.38mm（取整數(shù) 234） 3.2.4 驗算鏈速鏈的平均速度： (7)106??npzv=8.331m/sV 小于 12~15m/s, 可用。3.2.5 壓軸力 FQ有效圓周力為 (8)NVP1.2403.810???取 ,則壓軸力為 (9)25.1QK 3.5FKQ4 傳動軸的設(shè)計與校核傳動軸是整個機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動的重點，動力由汽油機(jī)輸出后直接通過鏈輪將動力向傳動軸，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)動并將動力傳給渦輪，以此實現(xiàn)方向的變化和動力的傳輸。軸的設(shè)計過程如下：軸的工作情況：無腐蝕條件軸的轉(zhuǎn)速：n 1=2500r/min軸的輸入功率： P1=P kW8.90??轉(zhuǎn)矩：T=T d (10) mNn??4.8225/7.5.6所設(shè)計的軸選用是實心軸，材料牌號： 45 正火，回火。硬度（HB）： 230MPa，抗拉強(qiáng)度：600MPa （5） 。4.1 傳動軸的設(shè)計計算按照扭矩初算軸徑，軸選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度 317-255HBS。根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) P262（14-2）式，并查表 14-3，取 c=118輸入軸 11.256mm (11) ????33112507.8nCd4.2 確定各軸段的直徑和長度(根據(jù)設(shè)計要求)軸的總長為 615mm，軸的段數(shù)位 4，各段的直徑及長度見表 3。 表 3 各軸段長度及直徑Table 3 Each shaft segment length and diameter長度 直徑 備注30mm 20mm 裝配深溝球軸承191mm 34mm 軸肩76mm 26mm 裝配鏈輪 243mm 20mm 深溝球軸承235mm 14mm 連接螺旋槳軸段的載荷信息見表 4：表 4 各軸段的載荷信息Table4 Carries a benelux information20mm 15mm -13.07 0N mm 0N 0N mm 6494N mm ? ??20mm 418.5mm -46.89N 0N mm 0N 0N mm 6494N mm軸所受支撐的信息如表所示：表 5 軸的支撐信息Table5 The backing infrmationof shaft直徑 距左端距離20mm 15mm20mm 418.5mm4.3 軸的校核4.3.1 垂直支反力計算距左端距離 15mm，垂直支反力 FA，距左端距離 418.5mm，垂直支反力 FBFQ=FA+FB , 又因 ，則有0??A解得，F(xiàn) B=183.8N， ， (12) ，5.418209?? NA8.13?4.3.2 截面 C 左側(cè)彎矩(13))(09.4mNMAV??直徑 距左端距離 垂直面剪力 垂直面彎矩 水平面剪力 水平面彎矩 軸向扭矩截面 C 右側(cè)彎矩(14))(10487.4' mNFMBV ???5 渦輪蝸桿由于動力在傳遞過程中其傳遞方向要發(fā)生改變，同時也需要將轉(zhuǎn)速降低，所以在設(shè)計中使用了渦輪蝸桿減速器。所選類型是蝸桿作為動力輸入端，安裝位置處于渦輪上方 （6） 。選擇材料：蝸桿用 45 鋼，表面硬度 45-50HCRC。渦輪材料采用 ZCuSn10Pb1，金屬型鑄造 （7） 。5.1 按接觸強(qiáng)度計算5.1.1 確定蝸桿頭數(shù)、蝸桿齒數(shù)查表， (15)1?Z3012??Zn5.1.2 確定渦輪轉(zhuǎn)矩??初 估 計,8.05.92162?PT= 9.55×106 (16)?5.1.3 確定條件確定載荷系數(shù) =1.1（8） ，確定彈性系數(shù) ZE =155AKMPa轉(zhuǎn)速系數(shù) (17)85.01212?????????????????nZ壽命系數(shù) 接觸系數(shù)查圖得,3.80356?n 85.2??Z接觸疲勞極限由表得， 接觸強(qiáng)度安全系數(shù),256limMPaH??3.1minHS5.1.4 初定中心距、模數(shù)、倒程角 (18)3253 2limn2 65.13.8014. ?????????????????HhnEASZTKa??=29.95 （a 取 35mm）M=（1.4~1.7 ） ， 取 m=1.6 .2~512(19)07.tan1?dZ?mN???51043.'154???5.1.5 計算傳動效率當(dāng)量摩擦角 ,'6?V?嚙合效率 ， (20)???91.06154tantan'''1 ??????v??傳動效率 （9） （取 ，因查 時考慮軸承的摩擦損耗，8.0321 2?v?，考慮蝸桿轉(zhuǎn)速較高）98.03?5.2 驗算齒面接觸強(qiáng)度 2162162 05.905.9nPnPT??????= (21)mN?564.3.8.(22)3253 2limn2 653.1.8019. ?????????????????HhnEASZTKa??=30.335mm ( 原參數(shù)強(qiáng)度足夠）5.3 計算傳動的主要尺寸中心距 (23)??mzda3806.128)(21??????蝸桿的分度園直徑 ，m1蝸桿齒頂圓直徑 ， (24)haa 2.蝸桿齒根圓直徑 ，(25)????mcdf 16.24.061821 ????????蝸桿軸向齒距 ， (26) mmpx04.56??蝸桿輪齒螺紋部分長度 (27)??281.73.取 為zb?渦輪分度圓直徑 ， (28)d43062?渦輪齒頂圓直徑 ， mhaa .516.??渦輪齒根圓直徑 ，????mchdaf 16.4.206.14822 ????????渦輪外圓直徑 ，mae 53.5.1渦輪輪齒寬度 ???????????? 16.8.0612.02b=15.36mm （取為 16mm）渦輪齒寬角 5.4 彎曲強(qiáng)度驗算齒形系數(shù)查表得， ，螺旋角系數(shù)124.?F? 89.014?????極限彎曲應(yīng)力查表得， MPa5lim?許用彎曲應(yīng)力 （取 SFmin=1.4）??SF824.1inl彎曲應(yīng)力 10) ?YdTKAF217.?(29)(滿 足 要 求 ）(82.1089.014.69.MPampA????6 攪龍軸設(shè)計與校核攪龍軸是整個系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心，通過連接渦輪和裝有螺旋葉片的圓筒來實現(xiàn)其功能。軸的中間與渦輪相連接，依次往兩邊在通過軸承固定在箱體上，然后連接圓筒，是整個機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)順暢。攪龍軸的加工，先車一根 長 670mm 材料，然后將左右兩端車到 ，再根25?17?據(jù)設(shè)計要求車出所需要的大小、長度以及精度，最后銑出花鍵。整個加工過程不算是很復(fù)雜，但是需要反復(fù)的加工以及把握好精度的控制 （11） 。軸的設(shè)計過程如下：軸的工作情況：無腐蝕條件軸的轉(zhuǎn)速 n2=83.3 mir軸輸入功率 kWP53.182.091???轉(zhuǎn)矩 T=9.55 6=9.55 ./53.?5.98arcsinarcsi2?d?=1.49 mN??510所設(shè)計的軸是實心軸，材料牌號為 45 正火、回火 （12） 。6.1 軸的設(shè)計計算按扭矩初算軸徑，軸選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度 217-255HBS。根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(14-2)式，并查表 14-3，取 c=11826P輸入軸 (30)mnPCd26.13.871322 ????考慮有鍵槽，將直徑增大 5%，則??m.6%50.16???所以選擇 d=17mm6.2 確定各軸的直徑和長度軸的總長為 615mm， 軸的段數(shù)為 7，各段的直徑及長度見表 6表 6 各軸段長度及直徑T able6 Each shaft segment length and diameter長度 直徑 備注30mm 17mm 裝配軸承252.5mm 19.2mm 裝配攪龍滾筒15mm 20mm 裝配軸承10mm 24mm 軸肩252.5mm 19.2mm 裝配攪龍軸承30mm 17mm 裝配軸承6.3 軸的校核1、求水平面支反力根據(jù)渦輪蝸桿傳動的受力分析，蝸桿徑向力 NdTFt 352 102.6489.1????渦輪受徑向力 t 3.an??渦輪受軸向力 dTa 5.417286512??軸支撐的跨度為 620mm 所以；（13） (31)NFTBHA 332106???2、水平彎矩：(32))(6.9210.325mLMAC ??3、求垂直面支反力， 由 得： ???(33)21??FdAVa?則有：(34)NLaAV32104. 620/485.7652/??????????????由 得：?FMAVBVB3110.?????4、垂直彎矩：截面 C 左側(cè)彎矩 截面右側(cè)彎矩??mNLFMBV ????5' 104.326105、合成彎矩：根據(jù) 得 （14） ，2CVHM???????mNCVHC ??????? 625252'' 10.104.3106.946、轉(zhuǎn)矩：mNdFTt ?532 8.24.67、當(dāng)量彎矩：(35)??2TMe?????6.0???LFAVC ???5134214由當(dāng)量彎矩圖和軸的結(jié)構(gòu)圖可知，C 和 D 處都有可能是危險截面，分別計算其當(dāng)量彎矩 （15） 。C 截面：?????mNTMce ??????? 62526 108.1048.0104.?????ce ?625622'' 4.D 截面：????????mNTMFDVVHAV ????????622 56104.39.5.6010|?8、校核危險截面處的強(qiáng)度： C 截面： (36)??MPaPadWbceCceeb 585.120.1.01363 ???????D 截面： (37)MbDeee 94. 1363??所以軸的強(qiáng)度足夠。7 鍵的選擇與校核已知渦輪處的軸徑 d=20mm，渦輪齒寬 16mm，需要傳遞扭矩為 。1492?TmN?1、選擇鍵鏈接的類型和尺寸選用平鍵連接。且選用圓頭普通平鍵（A 型） 。根據(jù) d=20mm， 查表得鍵的截面尺寸，鍵寬=6mm ；鍵高 h=6mm。根據(jù)參考鍵長系列，選鍵長 L=18mm（16） 。2、校核鍵連接的強(qiáng)度鍵、軸的材料都是鋼，渦輪材料為 ZCuSn10Pb1，查表得鍵的許用應(yīng)力，取 。工作長度 ，鍵與輪??MPap120?????Pap10?? mbLl1268???轂鍵槽的高度 （17） 。于是可求得：mhk35.(38)??ppMPaT?????38.41203該鍵標(biāo)記為取件標(biāo)記為：鍵 6 19706/??TAGB8 螺旋葉片的設(shè)計攪龍的螺旋葉片是整個結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它的工作直接影響的除雪的效果。而且設(shè)計和安裝都比較困難，其動力輸入部分在中間，攪龍也要講雪向中間集中并向后輸送，所以，攪龍葉片左右旋向相反。螺旋葉片成型后的節(jié)距 P、葉片內(nèi)徑 d、葉片外徑 D（18） 。節(jié)距 P：相鄰兩葉片上對應(yīng)點間的軸向距離；葉片內(nèi)經(jīng) d：3 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(shè)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(cè)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(yùn)輸，嚴(yán)重影響運(yùn)轉(zhuǎn)效果 （19） 。再者，同一根軸上葉片的磨損速度也不一樣，旋轉(zhuǎn)無序狀態(tài)，對葉片的磨損最為嚴(yán)重（尤其是負(fù)載較大或使用次 6 數(shù)過多） 。往往一根軸上只有一端的三五篇葉片磨損需要更換，由此而廢棄整根軸很可惜，我們將葉片設(shè)計成可以互換的，這樣大大減少成本 （20） 。螺旋葉片的下料尺寸其尺寸可通過計算得，計算式：(39)??????)(14.23sin2.7360)(2.59)(165.3120475.1361204)(22mhCLlLhmdDPdlMDL??????????????????????????式中：L── 外螺旋線實長（mm） ； l ── 內(nèi)螺旋線實長（mm） ；h ── 葉片高（mm） ；r ── 葉 片展開里口徑（mm） ；── 切口角度（度）?C ── 切口弦長（mm）P ── 節(jié)距（ mm） 9 結(jié)論9.1 設(shè)計完成情況通過一個學(xué)期的努力，終于順利完成了掃雪機(jī)的設(shè)計工作，進(jìn)行了工程圖的繪制、傳動的計和重要零件的校核?；就瓿闪嗽O(shè)計要求。當(dāng)然其中還有些不足之處，在以后的學(xué)習(xí)工作中要注意。9.2 結(jié)論通過此次掃雪機(jī)的設(shè)計過程中的理論分析和設(shè)計得出以下結(jié)論：1．通過研究目前國內(nèi)外該種設(shè)備的發(fā)展情況提出了一種清雪設(shè)備的工作原理。2．設(shè)計出了該種清雪設(shè)備，并進(jìn)行了工程圖的繪制，確定了其基本參數(shù)。3．針對現(xiàn)有掃雪機(jī)的不足進(jìn)行改進(jìn)，完善了其中的一些細(xì)節(jié)，使設(shè)計出的產(chǎn)品更新穎、美觀、適用。4．通過對掃雪機(jī)的進(jìn)一步研究和完善，為以后生產(chǎn)出適合中國情的清雪設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1] 吾布利，小型清雪機(jī)研制[J]，農(nóng)機(jī)化，2000：6-12[2] 朱彩霞， 夏智武，QX700 型庭院清雪機(jī)的研制[J]，農(nóng)機(jī)化， 2002：31-32[3] 劉清，張宏光，陳玉清，DQX—1.2 型道路積雪清除機(jī)的實驗研究[J]，農(nóng)機(jī)化研究，1995：23-25[4] 杜明清，小型螺桿式清雪車研究[D]，南京理工大學(xué)，2004：68-81[5] 李晶，小型旋轉(zhuǎn)式清雪車的總體設(shè)計和三維繪圖[D]，大連鐵道學(xué)院，2003：45-52 [6] 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，2006：60-61[7] 朱志堅，凌波，多功能道路剁冰清雪機(jī)液壓系統(tǒng)抗沖擊措施[J]，液壓與氣動，2001：33-34[8] 凌波,朱志堅，多功能道路清雪機(jī)的液機(jī)聯(lián)合傳動[J]，液壓與氣動，2003：43-44[9] 朱志堅, 吳金強(qiáng), 凌波，多泵分級調(diào)速回路在多功能道路剁冰清雪機(jī)液壓系統(tǒng)[J]，機(jī)床與液 壓，2001：81-82[10] 荊寶德，趙剛，馬文星，殷涌光，多功能路面清雪車電液比例閥系統(tǒng)的模糊-PID 控制[J]，建筑機(jī)械，2005：94-97[11] 王承惠，經(jīng)濟(jì)實用的永江牌清雪除冰車[J]，商用汽車，2001：28-29[12] 魏東，精巧的秀靈 R_600 揚(yáng)雪車[J]，商用汽車,2001：32-33[13]翁杰，多功能的 AM 除雪車[J]，商用汽車,2001-12 ：34[14]李建功.機(jī)械設(shè)計[M].4 版.北京工業(yè)出版社，2007：15-22[15]張淑娟，全臘珍.畫法幾何與機(jī)械制圖[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2007：5-8[16 趙韓.機(jī)械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2005：89-92[17]黃建求.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：108-121[18]孫建益.機(jī)械原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：74-88[19]Kuroiwa.et al ，Overload prevention device for a snow removing machine[D], 2006：22-24[20]Michael Hoerle, Snow removal machine with system for applying a surface treatment material[D], 2003:10-15致 謝本次設(shè)計能順利完成，首先要感謝 XX 教授和熊瑛老師的耐心指導(dǎo)。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對以前所學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行了鞏固，讓我學(xué)會了知識對實際的應(yīng)用。在半年多的畢業(yè)設(shè)計中，XX 副教授和 XX 老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的治學(xué)態(tài)度和豐富的專業(yè)知識令我受益非淺。并使我學(xué)到了許多進(jìn)行科學(xué)研究的有益方法。在畢業(yè)設(shè)計過程中，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。在完成設(shè)計的過程中，得到了很多關(guān)心、支持和幫助，再一次對各位老師同學(xué)表示感謝。