電動路面除雪機(jī)-清雪機(jī)掃雪機(jī)的設(shè)計【全套帶CAD圖紙和說明書】,全套帶CAD圖紙和說明書,電動,路面,除了,清雪機(jī),掃雪,設(shè)計,全套,cad,圖紙,以及,說明書,仿單 電動路面除雪機(jī)的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)老師 日 期 16 屆畢業(yè)設(shè)計 前 言 我 國 北 方 冬 季 時 間 長 降 雪 量 大 ， 如 果 不 及 時 清 除 積 雪 ， 將 嚴(yán) 重 影 響 交 通 安 全 ， 給 人 們 日 常 生 活 帶 來 諸 多 不 便 。 多 功 能 清 雪 車 的 研 制 ， 有 重 要 的 實(shí) 用 價 值 ， 對 國 民 經(jīng) 濟(jì) 的 發(fā) 展 有 重 要 意 義 。 除 雪 機(jī) 清 雪 能 力 的 強(qiáng) 弱 很 大 程 度 上 取 決 于 清 雪 裝 置 性 能 的 好 壞 ， 所 以 深 入 研 究 清 雪 裝 置 的 結(jié) 構(gòu) 和 性 能 是 非 常 必 要 的 。 用 于 清 除 浮 雪 的 裝 置 主 要 為 螺 旋 集 雪 裝 置 ， 一 般 與 高 速 旋 轉(zhuǎn) 的 風(fēng) 機(jī) 、 拋 雪 筒 聯(lián) 合 使 用 。 雪 被 螺 旋 集 雪 裝 置 收 集 并 通 過 風(fēng) 機(jī) 旋 轉(zhuǎn) 帶 動 從 拋 雪 筒 拋 到 路 邊 或 者 運(yùn) 雪 車 上 ， 節(jié) 省 了 收 集 雪 的 時 間 ， 清 雪 效 率 較 高 。 本 文 基 于 對 積 雪 的 物 理 機(jī) 械 特 性 分 析 ， 提 出 機(jī) 械 式 除 雪 的 幾 種 方 案 ， 并 針 對 除 雪 機(jī) 構(gòu) 中 的 螺 旋 集 雪 機(jī) 構(gòu) 的 工 作 原 理 進(jìn) 行 分 析 ， 在 理 論 分 析 的 基 礎(chǔ) 上 得 出 結(jié) 論 。 關(guān) 鍵 詞 ： 除 雪 機(jī) ； 螺 旋 集 雪 ； 手 扶 目 錄 1 概述 ................................................................................................................................1 1.1 電動路面除雪機(jī)設(shè)計的目的和意義 .....................................................................................1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ......................................................................................................................1 1.3 電動路面除雪機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理 ..............................................................................................3 1.4 本章小結(jié) ..................................................................................................................................3 2 總體方案設(shè)計 ................................................................................................................3 2.1 設(shè)計車體 .................................................................................................................................3 2.2 動力系統(tǒng)設(shè)計 .........................................................................................................................3 2.3 傳動系統(tǒng)設(shè)計 .........................................................................................................................3 2.4 本章小結(jié) .................................................................................................................................5 3 各系統(tǒng)設(shè)計 ....................................................................................................................5 3.1 電動機(jī)的選用 .........................................................................................................................5 3.2 集雪器的設(shè)計 .........................................................................................................................5 3.3 拋雪器的設(shè)計 .........................................................................................................................6 3.4 拋雪器性能參數(shù)的分析計算 .................................................................................................8 3.5 機(jī)器性能參數(shù)計算 .................................................................................................................9 3.6 本章小結(jié) .................................................................................................................................9 4 校核 ................................................................................................................................9 4.1 鏈輪校核 ..................................................................................................................................9 4.2 鍵的校核 ................................................................................................................................12 4.3 軸承校核 ................................................................................................................................12 4.4 軸的校核 ................................................................................................................................13 總 結(jié) ...............................................................................................................................16 致 謝 ...............................................................................................................................17 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................................................................................18 工程概況 本設(shè)計針對大型設(shè)備清理占路面積大、影響交通，窄小街道、小區(qū)、機(jī)關(guān)大院、公園等小道 大面積場所清雪費(fèi)工費(fèi)力的情況，經(jīng)過實(shí)地調(diào)查咨詢及嚴(yán)格思考，進(jìn)行小型電動路面除雪設(shè)備結(jié) 構(gòu)設(shè)計。 該設(shè)計結(jié)合吉林大學(xué)、大連鐵道學(xué)院多功能除雪車科研項(xiàng)目、德國凱馳的揚(yáng)雪機(jī)圖片信息， 對離心揚(yáng)雪式清雪車的設(shè)計理論進(jìn)行分析，得出相應(yīng)結(jié)論，在此基礎(chǔ)上揚(yáng)雪式清雪車進(jìn)行總體結(jié) 構(gòu)設(shè)計、動力學(xué)分析、傳動系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用 Solid works 實(shí)體繪圖。 1 1 概述 1.1 電動路面除雪機(jī)設(shè)計的目的和意義 （1）及時清除積雪的必要性 我國北方地區(qū)冬季較長，每年都會有較大降雪過程，部分地區(qū)還會形成雪災(zāi)，給社會生產(chǎn)生 活帶來很大影響，特別是近年來隨著國民經(jīng)濟(jì)與社會的快速展,高速公路和高等級公路里程與日俱 增，冬季道路積給人們出行帶來了諸多不便，尤其在大雪和雨夾雪天氣，大部分高速公路出于安 全考慮常采取限速行駛甚至不 得不關(guān)閉數(shù)天，嚴(yán)重影響交通并制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市道路的清雪 問題已經(jīng)越來越引起各級政府部門的關(guān)注和重視，我認(rèn)為如何快速高效清除道路積雪、保障道路 和社區(qū)群眾的正常出行、提高行車安全、行走方便成為目前冬季道路養(yǎng)護(hù)的主要問題。 所以，過多的降雪常常來不及得到及時有效的清除，給城市交通和人民生活帶來了許多不便。 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。 （2）主要除雪方法 目前清雪采用的主要方式有：傳統(tǒng)的人工清雪技術(shù)；在道路上撒施化學(xué)物質(zhì)融化冰雪； 靠各種清雪機(jī)械清除積雪。 人工清雪功效低、浪費(fèi)人力、作業(yè)成本高、占有路面時間長且必須在白天工作，不安全因素 多，易發(fā)生交通事故，給過往車輛、行人帶來極大不便。 融雪劑清雪是一種靠熱作用或撒布化學(xué)藥劑使冰雪融化的方法。主要用于冬季機(jī)場、公路、 廣場、停車場、鐵路、城市街道等，起到清雪及防凍作用，但同時也對城市環(huán)境產(chǎn)生了不可忽視 的危害，融雪劑所需費(fèi)用較高，易對道路和周圍環(huán)境造成污染，而且氣溫過低時將失去作用，也 不利于保護(hù)車輪胎，因此，這種方法的使用范圍受到一定影響。 清雪機(jī)械是通過機(jī)械對雪的直接作用進(jìn)行推掃或鏟除，主要分為犁式除雪機(jī)械和螺旋轉(zhuǎn)子機(jī) 械兩大類，二者之和占發(fā)達(dá)家清雪機(jī)械總數(shù)的 80%以上?，F(xiàn)今，傳統(tǒng)人工清雪法和污染較大的融 雪劑清雪法已經(jīng)不能滿足需要，迫切需要性能良好、自動化程度較高以及方便靈活的機(jī)械來替代。 即雪后需要效率高、省時、省力的浮雪清除設(shè)備。用于清除浮雪的裝置主要為螺旋集雪裝置，一 般與高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)、拋雪筒聯(lián)合使用。雪被螺旋集雪裝置收集并通過風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動從拋雪筒拋 到路邊或者運(yùn)雪車上，節(jié)省了收集雪的時間，清雪效率很高。但目前我國螺旋集雪裝置的清雪效 率和發(fā)達(dá)國家相比還有一定差距，需要深入研究并進(jìn)一步提高。本文研究的主要目的是通過對螺 旋集雪裝置結(jié)構(gòu)性能的研究，分析影響其集雪性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計一種小型手扶拋揚(yáng)式清雪車， 進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)螺旋集雪裝置快速高效的清雪作業(yè)，用于單位、家庭或社區(qū)道路、庭院積 雪的清除，從而減少因積雪引起的經(jīng)濟(jì)損失和安全問題。通過本題目設(shè)計，也能夠進(jìn)一步理解 機(jī)械設(shè)計 、 內(nèi)燃機(jī)原理 、 工程機(jī)械等專業(yè)課程知識，掌握專用機(jī)械設(shè)計的原理和方法。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在我國大多數(shù)公路在冬季受到降雪的影響，大部分公路一年的降雪期能達(dá)到十多天，東北、 2 西北的一些地區(qū)，其降雪期甚至能達(dá)到 3 到 4 個月，積雪厚度能達(dá)到幾百毫米。我國除雪機(jī)械正 在向小型化、高速度的方向發(fā)展。在除雪作業(yè)中，除雪機(jī)機(jī)身的大小及除雪速度是影響交通的兩 個重要因素，車身過大和行駛速度過低，除雪機(jī)都會占道影響交通。 目前國內(nèi)公路管理部門雖然在一定程度上改善了除雪方式，從原始人工除雪方式到機(jī)械除雪 方式，除雪效果和除雪效率得到加強(qiáng)，但是除雪設(shè)備老舊，技術(shù)落后，有的甚至是臨時改裝的除 雪設(shè)備，因此除雪效果和除雪效率也并不是很理想。在高速公路上，人工除冰雪功效低、浪費(fèi)人 力、作業(yè)成本高、占有路面時間長,且不安全因素多,易發(fā)生交通事故,不能適應(yīng)高速公路清除冰雪 的要求。因此現(xiàn)在一些公路管理部門的除雪設(shè)備已經(jīng)無法滿足要求。除雪設(shè)備急需改善。國內(nèi)的 除雪車研究起步較歐美發(fā)達(dá)國家晚，是從改革開放以后才慢慢開始的?，F(xiàn)在各個公路開始使用專 用的除雪車進(jìn)行除雪，除雪效果和除雪效率令人滿意。但相比于歐美發(fā)達(dá)國家而言，我國的除雪 車的種類和數(shù)量偏少，除雪車沒有形成完整系列，同時除雪車的技術(shù)水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后發(fā)達(dá)國家。 近幾年來，一部分公路管理部門開始慢慢引進(jìn)國外先進(jìn)的除雪車，雖然在一定程度上保障了道路 的通暢，但是除雪車有較強(qiáng)的地域性，國外的除雪車也是根據(jù)國外的環(huán)境氣候、路面狀況、社會 經(jīng)濟(jì)等方面來設(shè)計的，因此除雪的綜合經(jīng)濟(jì)效益不是很理想。 同時國外的先進(jìn)除雪車價格昂貴，這也無形之中增加了除雪成本。因此迫切需要開發(fā)出符合 我國地域特性的除雪車。我國除雪車在制造工藝、技術(shù)、智能化等方面與歐美發(fā)達(dá)國家相比，還 有一定的差距。目前國內(nèi)很多公路管理部門直接引進(jìn)國外先進(jìn)的除雪車，比如引進(jìn)一輛德國產(chǎn)的 Jetbroom 除雪車要 60 萬歐元，其價格昂貴，且使用成本和維護(hù)成本也偏高，因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了除 雪預(yù)算成本。因此開發(fā)出符合我國地域特性的先進(jìn)除雪車成為必需。 在國外除雪車技術(shù)較國內(nèi)成熟，種類、規(guī)格都很齊全，除雪車能形成一個完整系列。除雪時， 能根據(jù)實(shí)際的路面情況，選擇相應(yīng)的除雪車，除雪效果很好，在一定程度上推動了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā) 展，創(chuàng)造了較大的社會效益。目前除雪主要以機(jī)械除雪為主過一些車輛底盤改裝而成的，拆卸和 安裝都很方便，能達(dá)到“即裝即用”的效果，不僅實(shí)現(xiàn)了車輛的多用途，而且還提高了車輛的經(jīng) 濟(jì)性。美國的公路一般采用美國 S內(nèi) 部 有 加 強(qiáng) 肋 板 。 總 機(jī) 長 約 1820mm， 寬 約 820mm， 高 約 1150mm， 重 約 102kg， 輪 子 直 徑 選 為 300mm， 可 見 方 案 2 具 有 方 案 1 優(yōu) 越 的 除 雪 性 能 ， 還 具 備 輕 便 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 的 確 優(yōu) 于 方 案 1。 （2） 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 傳 動 系 統(tǒng) 選 用 第 三 方 案 ， 由 于 電 動 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 960r/min， 車 由 人 推 動 ， 基 于 人 行 走 速 度 限 制 ， 而 通 常 帶 傳 動 傳 動 比 要 求 不 得 大 于 7， 通 常 選 擇 3 到 4 越 小 越 好 ， 齒 輪 傳 動 傳 動 比 范 圍 同 帶 傳 動 ， 這 樣 總 體 就 要 降 速 ， 傳 動 比 達(dá) 到 50 左 右 。 帶 傳 動 的 參 數(shù) 設(shè) 計 見 表 2-1、 表 2-2 表 2-1 帶 傳 動 尺 寸 參 數(shù) 帶型 普通 A 型帶 彈性滑動率 直徑 軸間距 帶速 V 額定功率 p1 帶根數(shù) z 80mm A=476.5mm V=8.37m/s 1.01kw 5 大帶輪基準(zhǔn)直徑 基準(zhǔn)長度 小帶輪包角 a 額定功率增量 單根帶的預(yù)緊力 F0 )1(2ddi 1318mm 169.46 0.24kw 99.66N 表 2-2 帶 傳 動 的 參 數(shù) 帶 型 普 通 V 帶 設(shè) 計 功 率 5.5KW 傳 動 比 i 帶 基 準(zhǔn) 長 度 帶 速 小 帶 輪 包 角 帶 的 根 數(shù) 單 根 V 帶 預(yù) 緊 力 2 1180mm V=8.37m/s a=169.46 Z=6 F0=107.85N 小 帶 輪 基 準(zhǔn) 直 徑 大 帶 輪 基 準(zhǔn) 直 徑 單 根 帶 輪 傳 遞 功 率 額 定 功 率 增 量 帶 輪 基 準(zhǔn) 寬 度 80 156.8 P=1.01kw p=0.24 B=11.0 5 鏈傳動 2 的設(shè)計過程與鏈傳動 1 相同，傳動比 i=4，截距 P=9.525，型號 06B，大鏈輪分度圓 直徑 d2=254.74mm，齒頂圓直徑 da2=260mm，齒根圓直徑 df2=248.39；小鏈輪分度圓直徑 d1=63.92mm，齒頂圓直徑 da1=68，齒根圓直徑 df1=57.57mm。 考慮到緩沖、減震、過載保護(hù)、原動機(jī)等對傳動裝置的要求，采用單排滾子鏈(鏈號為 O6B) 傳動和帶( 普通 v 帶 A 型)傳動。在有轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)的機(jī)型中，因?yàn)槎嗔宿D(zhuǎn)子傳動裝置比較復(fù)雜，設(shè)計 時應(yīng)考慮到集雪器和拋雪器相互牽制，必要時可設(shè)計圓錐減速器或蝸輪蝸桿以滿足傳動的要求。 應(yīng)該注意的是，設(shè)計時要合理安排傳動路線，考慮調(diào)整重心的位置，盡量使重心位于輪子略前方 附近。汽油機(jī)應(yīng)置于整機(jī)中央位置，通過傳動裝置帶動集雪螺旋和拋雪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。 2.4 本章小結(jié) 本章主要研究制定了小型電動路面機(jī)的總體設(shè)計方案, 在此基礎(chǔ)上對清雪機(jī)的車體、動力系 統(tǒng)和傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計并得出結(jié)論。 3 各系統(tǒng)設(shè)計 3.1 電動機(jī)的選用 考慮到本機(jī)對動力源的要求，這里采用型號 1.1-6 三相異步電動機(jī)。 3.2 集雪器的設(shè)計 (1)集雪器結(jié)構(gòu)設(shè)計 集雪器亦配置在整機(jī)前方，左右對稱旋向相反，是對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。它由三部分組成:雙向螺旋軸(集雪螺旋)、軸承 結(jié)構(gòu)、擋板及推雪板等。雙向螺旋軸是一根安裝兩段反向螺旋的軸，安裝在擋板中形成半封閉， 由原動機(jī)通過傳動裝置帶動高速旋轉(zhuǎn)。螺旋軸的結(jié)構(gòu)見圖 3-2。 圖 3-1 不 帶 葉 輪 的 螺 旋 軸 螺旋集雪器的工作原理是，雪在螺旋葉片推力作用下受擠壓到一定程度，當(dāng)集雪螺旋旋轉(zhuǎn)時， 在雪層上切割出一條雪帶，并沿軸向移動至轉(zhuǎn)子前方。螺旋集雪器的帶式刀片一般雙向?qū)ΨQ式， 在螺旋中部留有一定空間，以減小雪流入轉(zhuǎn)子時的阻力。在無轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的機(jī)型中，集雪螺旋集切 雪、集雪、拋雪三大功能于一體，因此多采用圖 3-3 結(jié)構(gòu) ;在有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的機(jī)型中，集雪螺旋只完 成切雪、集雪功能，由拋雪轉(zhuǎn)子完成拋雪功能，故多采用圖 3-1 結(jié)構(gòu)。 6 jN = ZVdZVnghg10cosin+l rnVhgS260si （ 3-1） 其中 L 為螺旋沿軸向長度，60V/n 考慮清雪機(jī)自行速度時雪進(jìn)入集雪器每秒轉(zhuǎn)過的弧長，V 清雪機(jī)自行速度（m/s）,n 螺旋軸轉(zhuǎn)數(shù)。經(jīng)螺旋軸推移并擠壓的雪，將對螺旋葉片產(chǎn)生阻力。實(shí)際 計算時，可設(shè)雪對單位面積上的壓力與雪的變形阻力 f 相平衡。并假設(shè)雪為連續(xù)流體媒介，各方 向變化速度相同且均勻。則除雪生產(chǎn)率 Q= lhV。那么集雪器所耗功率為 fQnDssi60cosin1N2j （ 3-2） 公式中 D 為螺旋直徑，其它符號如前所述。 注:雪的變形阻力 f(即雪的抗壓強(qiáng)度)可由實(shí)驗(yàn)求出，它和積雪的密度和抗壓強(qiáng)度有關(guān)。 為增加集雪能力，同時也為了加工更加方便，集雪螺旋軸采用一條薄鋼板焊在軸上。除雪寬 度要求不小于 500 毫米，這里可取 600 毫米左右;螺旋最大直徑通常約為它的一半左右; 在整個除雪 寬度上應(yīng)至少存在一個螺距; 由螺旋直徑和螺距可確定螺旋角的值(確定后可觀察螺旋角的值是否合 理，如不合理可適當(dāng)?shù)恼{(diào)整螺旋直徑和螺距的值，直到合理為止)。除此之外，集雪螺旋的轉(zhuǎn)速 N 必須滿足生產(chǎn)率的要求，換言之巧必須滿足 n4x60lhV 帶入數(shù)據(jù)計算后， n 要求大于 152.6r/n。 總之，集雪螺旋轉(zhuǎn)數(shù)越大，集雪能力越強(qiáng)，但轉(zhuǎn)速也不宜過大，所以綜合結(jié)構(gòu)、功率、集雪能力 等方面的要求適當(dāng)選取 n 的值。根據(jù)結(jié)構(gòu)選取螺旋，螺距為 500 毫米，軸徑為 30 毫米，鋼板寬 50 毫米，厚 5 毫米，以及其它參數(shù)的值。 如圖 3-2 所示，集雪器的擋板底部安有支撐板，以防集雪螺旋劃傷地面及保護(hù)集雪螺旋免受 車體重的壓力。 圖 3-2 帶 支 撐 板 的 集 雪 機(jī) 構(gòu) 3.3 拋雪器的設(shè)計 無轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)拋雪器的設(shè)計，小型機(jī)型通常沒有轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)，拋雪器只起對雪的導(dǎo)向作用，此時 7 拋雪器簡稱為拋雪筒。如圖 3-3 所示，為減小雪在其中運(yùn)動時的阻力，拋雪筒的直筒部分與集雪 器的上擋板制成一個零件，連接處以圓角光滑過渡，且材料選用高光潔度、高韌性的玻璃鋼。拋 雪筒處于集雪器中部，方向應(yīng)與擋板的半封閉圓筒相切，這個方向雪可以得到充分的初速度后從 此拋出。拋雪筒軸線應(yīng)處于集雪螺旋軸螺旋面中部，這樣雪在離開集雪器進(jìn)入拋雪筒時可少受阻 力。為提高拋雪距離，拋雪筒出口處有橢圓狀的光滑開口以保證雪在離開拋雪筒轉(zhuǎn)彎時少受阻力。 根據(jù)力學(xué)原理，相同的初速度只有在 45 度斜上拋時拋的距離最遠(yuǎn)，故揚(yáng)雪角取 45 度最合理。速 度只有在 45 度斜上拋時拋的距離最遠(yuǎn)，故揚(yáng)雪角取 45 度最合理。 工作原理：如圖 3-3 所示工作時，雪隨著機(jī)體的前進(jìn)和集雪器的自身旋轉(zhuǎn)被粉碎并從左右向 中間集中，加上車體向前運(yùn)動是雪迅速到達(dá)拋雪口時便被拋出。 圖 3-3 擋 雪 板 -拋 雪 器 圖 3-4 拋 雪 轉(zhuǎn) 子 計 算 簡 圖 拋雪轉(zhuǎn)子的計算見圖 3-4，主要參數(shù)有葉片卸載角、葉片外徑 R、和工作長度、轉(zhuǎn)子拋雪生產(chǎn) 能力和最大拋雪距離。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。其它雪塊沿 徑向移動，從轉(zhuǎn)子拋出的絕對速度等于其出口時的徑向速度和葉片頂部的圓周速度的矢量和。 8 轉(zhuǎn)子卸載角然 x，指從葉片頂端開始拋雪到兩葉片間存雪完全拋完(即雪塊從 A 點(diǎn)運(yùn)動到 A 點(diǎn)時間內(nèi)，葉片轉(zhuǎn)過的角度。按雪塊為無粘合力的散狀小顆粒的最有利輸送條件，來確定 x marctn142m）（ （ 3-3） 3.4 拋雪器性能參數(shù)的分析計算 （1）無轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)拋雪器的參數(shù)分析計算 雪由集雪器進(jìn)入拋雪筒時的速度，雪的圓周速度可近似地認(rèn)為是雪進(jìn)入拋雪筒時的速度。 tgnSt60260nDVoy （3-4 ） 可見 V oy與 ，n, S 有關(guān)。 （2）雪離開拋雪筒時的速度 雪塊以速度心脫離集雪螺旋經(jīng)過拋雪器出口時的速度為 u0，則 21020)(ugHVoy （3-5 ） 公式中， H。為拋雪筒出口到集雪器中心軸的垂直距離， 為雪經(jīng)過拋時因與筒壁摩擦和沖 擊而產(chǎn)生的能量損失系數(shù)。 雪屬于輕飄物，在計算時，最大拋雪距離是指排除風(fēng)力的影響。經(jīng)轉(zhuǎn)子拋出的雪由于受到機(jī) 械對其的加密作用，呈團(tuán)狀或顆粒狀。在空氣流體中運(yùn)動，因速度不是很快，運(yùn)動阻力可以認(rèn)為 主要是流體粘滯性引起且阻力的量值和速度的一次方呈正比，設(shè)阻力 F=m.g.c.u，c 為阻力系數(shù)。 以拋雪筒出口為原點(diǎn)，采用直角坐標(biāo)。在 X、Y 、Z 坐標(biāo)中，按牛頓定律： （3-6 ）gcteu1cosx0 （3-7 ）tcygcin20 以拋雪筒出口時計，當(dāng) t=0， ， 。 ， 其中 為拋雪筒揚(yáng)雪0 x0u0ossin 角，則公式的解為 。o45 公式中 e 為自然對數(shù)底。系數(shù) c 的取值由實(shí)驗(yàn)確定。但一般在無大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)情況下，將清 雪機(jī)處理后的雪團(tuán)和顆粒認(rèn)為是類球體，而按斯托克斯阻力定律來計算，即球體在粘滯流體以一 定速度運(yùn)動時，所受到的阻力 f 是：f=6au 式中 a 為雪塊半徑； 為空氣粘滯系數(shù)。 的數(shù)值系空氣的內(nèi)在屬性。在零度以下時，可取 值為 0.00016 泊。 設(shè) F=f，即 m=6au，解之有: c=4.5 21ar ，顯然 cg 值較小。因而可將公式展成級數(shù)，有 下列近似關(guān)系： 9 （3-8 ） 200cos21costgutux （3-9 ） sin31insin0200 ugttty 令公式中的 y= 0，并將式中第三項(xiàng)略去，解得到達(dá)地面時間是： （3-10 ）gutsi20 t 帶入 x 的表達(dá)式，求出最大拋雪距離為： （3-11 ）cuxsin1sin0 20ma 空氣對雪塊運(yùn)動有較大阻力，使實(shí)際拋雪距離大大小于理論值。實(shí)踐證明，轉(zhuǎn)子的圓周速度 越高，這一差異越大。順風(fēng)拋雪可以提高拋雪距離，當(dāng)風(fēng)速不大時，也可逆風(fēng)拋雪。由文獻(xiàn)可知: 考慮到風(fēng)速對拋雪距離的影響，可采用經(jīng)驗(yàn)公式 單位 m 計算有風(fēng)時的拋雪距VfxX1.0ma 離 X。式中: 無風(fēng)時的拋雪距離單位 m，稱風(fēng)速單位 m/s。max 3.5 機(jī)器性能參數(shù)計算 消耗功率的計算 拋雪器消耗的功率 由公式知： （3-12 ）ffRVrQN11cos 帶入數(shù)據(jù): =1.54kwfN 由公式 （3-13 ）fwfsN41 帶入數(shù)據(jù)： kwNs601.3 （2）性能分析 機(jī)器的除雪生產(chǎn)率是 。由 即生產(chǎn)率等于雪層厚度。sm/24.3-vhQ1 3.6 本章小結(jié) （1）本章主要研究制定了小型手扶式清雪車的各系統(tǒng)設(shè)計方案。 （2）在此基礎(chǔ)上對清雪車的幾個主要部件(如集雪器、拋雪器等) 的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行 分析，確定主體設(shè)計方向。 （3）經(jīng)過實(shí)地考察和設(shè)計計算，最終確定車體尺寸 。mm158201 10 4 校核 4.1 鏈輪校核 軸 上 的 鏈 輪 校 核 ， 輪 的 輸 入 功 率 是 2.88KW， 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 速 ， 齒 輪 材 料 為min/120rn 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 241HB286HB，平均取為 260HB。Z1=78，Z2= 78,b=20，m=2.5 =195mm1d 接觸疲勞極限：由機(jī)械零件設(shè)計手冊第 12 章得知 MPalH1502im 精度等級選取 6 級精度 使用系數(shù) KA：由機(jī)械零件設(shè)計手冊表 12.9 得 KA=1.5 動轉(zhuǎn)系數(shù) KV：由機(jī)械零件設(shè)計手冊圖 12.9 得 KV=1.2 齒間載荷分配系數(shù) HaK （4-1 ）79.182.3812.3-8121 Z （4-2 ）6.079.4a 由此得： 221.3.8HKZ 齒向載荷分布系數(shù) H231()0HbABCbd （4-3 ） =1.17+0.160.12+0.6110-320 =1.17 A=1.17， B=0.16，C=0.61 載荷系數(shù) K： AVHKK (4-4) =1.51.21.361.17 =2.86 彈性系數(shù) ：EZMPa8.19 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH：由機(jī)械零件設(shè)計手冊 4 圖 12.16 ZH=2.2 接觸最小安全系數(shù) ：由機(jī)械零件設(shè)計手冊4表 12.14 =1.05limHS limHS 總工作時間： =530080.5=6000hht 11 預(yù)期使用壽命為 10 年，每年 300 天，單班制，工作時間占 50%。 應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 由機(jī)械零件設(shè)計手冊表 12.151N 估計 107 107 則指數(shù) m=8.78 （ 4-5）7max1121 109.560 ninihivll TtrN 原 估 計 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) 正 確 。 接 觸 壽 命 系 數(shù) ZN 由 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計 手 冊 圖 12.18 ZN1=ZN2=1.18lim1270. 95HH MPaS (4-6) 許 用 接 觸 應(yīng) 力 ： 驗(yàn) 算 ： 12HEKTuZbd (4-7) =223.42MPa =798MPaH 被 校 核 輪 安 全 。 重 合 度 系 數(shù) ： ： 0.5.2Y (4-8) Y .7.19 =0.66 齒 間 載 荷 分 配 系 數(shù) ： 由 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計 手 冊 表 12.10 知FK.5.FKY (4-9) 齒 間 載 荷 分 布 系 數(shù) ： F 查 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計 手 冊 圖 12.14 得 =1.4F 載 荷 系 數(shù) K： AVFKK (4-10) =1.51.21.511.4 =3.80 齒形系數(shù) ：查機(jī)械零件設(shè)計手冊12.21， =2.8。FYFY 應(yīng)力修正系數(shù) Ysa1：查機(jī)械零件設(shè)計手冊 12.22 ，Ysa1=1.56 ，Ysa2=1.72。 12 彎曲疲勞極限：由機(jī)械零件設(shè)計手冊圖 12.23c ， =600MPa。mFli 彎曲最小安全系數(shù) 由機(jī)械零件設(shè)計手冊表 12.14 =1.25。limFS liS 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) N1 由 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計 手 冊 表 12.15 估 計 ， 3106 N1 1010 則 指 數(shù) m=49.91 49.121max60()nihllihiTtrt (4-11) 49. .49.1608205203) = 6.91107 原 估 計 應(yīng) 力 循 環(huán) 正 確 軸 承 壽 命 系 數(shù) YN： 由 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計 手 冊 圖 12.24 ， YN1=0.95， YN2=0.97。 尺 寸 系 數(shù) YX： 由 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計 手 冊 圖 12.25， YX=1.0 許 用 彎 曲 應(yīng) 力 ：Flim112n7.95 3NFFHMPaS (4-12) 驗(yàn) 算 ： 112aSKTYbd 3.802.8560.95 = 4139MPFP 傳 動 無 嚴(yán) 重 過 載 ， 故 不 作 靜 強(qiáng) 度 校 核 。 4.2 鍵的校核 車 輪 軸 上 帶 動 車 輪 的 普 通 平 鍵 。 軸 徑 40mm， 傳 動 轉(zhuǎn) 矩 為 1.87910 6Nmm， 整 個 車 輪 的 寬 度 B50mm， 載 荷 穩(wěn) 定 。 (1)選 擇 鍵 的 類 型 ： 選 A 型 普 通 平 鍵 (2)確 定 鍵 的 尺 寸 ： 查 的 可 選 鍵 的 尺 寸 為 34lhb (3)擠 壓 強(qiáng) 度 ： 取 ， 則 工 件 表 面 的 擠 壓 應(yīng) 力 為2hk （ 4-13） 8.1920dkiTp ， 所 以 此 處 用 鍵 連 接 可 以 滿 足 強(qiáng) 度 要 求 。MPap018.19 4.3 軸承校核 選用軸承代號如軸承參數(shù)下表 5-1：選縱向絲杠左側(cè)深溝球軸承 6004 進(jìn)行校核，軸徑 d=25， 軸承預(yù)期使用壽命 ，可靠度為 50%。脂潤滑。hLh50 13tancos 211atrFdTt 校 核 步 驟 ： （ 4-14） 04.1250rCF 查 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計 手 冊 第 18 章 表 18.7 得 e=0.081 =0.18e （ 4-15）0r 表 5-1 軸 承 參 數(shù) X， Y 沖 擊 載 荷 ， 據(jù) 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計 手 冊 查 表 132 可 得 ： X=0.50， Y=2.0 系 數(shù) 由 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計 手 冊 查 表 13-3 可 得df .df 當(dāng) 量 動 載 荷 （ 4-16） NyFxfPrd275.4208.5.0 計 算 額 定 動 載 荷 （ 4-17）nLPChr296103 基 本 額 定 動 載 荷 。Crr 29611720 則 選 用 該 軸 承 可 以 滿 足 壽 命 要 求 。 4.4 軸的校核 軸上的功率為 P=2.88kw，轉(zhuǎn)速 n=1200r/min 轉(zhuǎn)矩 2.8950950901PTNm （4-18 ） (1)求垂直面的支承反力 (4-19) 軸承代號 基本尺寸 mm 基本額定負(fù)載 KW 極限轉(zhuǎn)速 r/min 6004 6000 d D B 20 42 12 10 26 8 C Cr 9.38 5.02 4.58 1.98 脂潤滑 油潤滑 15000 19000 20000 28000 14 (4-20) (4-21) (4-22)NLFrv02.391 (4-23)r52 (2)求水平面的支承反力（圖 c） (4-24)FtH46.1221 (3)繪垂直面的彎矩圖（圖 b） (4-25)mNLMav5.83 (4-26)Fvd4.6021 (4)繪水平面的彎矩圖（圖 c） (4-27)mNLHa5.931 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（圖 f） (4-29)dFTt 6.021 求危險截面的當(dāng)量彎矩 (4-30)6.01a (4-31)8.49.6.0T (7)從圖可見，a-a 截面最危險，其當(dāng)量彎矩為 (4-32)07.262Ma 計算危險截面處軸的直徑 軸材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 141 查得 ，由表 143 查的許用彎曲應(yīng)PaB5 力 ，則MPab51- （4-33 ） mdb31.03 考慮到鍵槽對軸的削弱，將 d 值加大 5，故取 d=50 mm 軸徑，合適，安全。 15 圖 5.1 軸 圖 5.2 彎矩扭矩圖 16 總 結(jié) 本次設(shè)計總計大該有零件 20 個左右，經(jīng)過這兩個月的畢業(yè)設(shè)計實(shí)踐，使我對專業(yè)知識有了更 深層次的理解，對基礎(chǔ)知識有了更深的鞏固，對 WORD、 SOLIDWORKS、CAD 軟件有了進(jìn)一步 了解和熟練應(yīng)用。本次設(shè)計針對國內(nèi)除雪的特點(diǎn)，在分析國內(nèi)外相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，提出一種小 型手扶式清雪車的工作原理。針對在具體了解與實(shí)際觀察中發(fā)現(xiàn)的不足，如拋雪筒口徑太小、車 體輪子直徑小行走困難等，設(shè)計帶有帶式集雪螺旋兩種機(jī)型的總體設(shè)計和尺寸確定。采用工程軟 件 Auto-CAD，繪制了小型手扶式清雪車二維工程圖。通過對小型手扶式清雪車的進(jìn)一步研究， 為以后生產(chǎn)出適合中國國情的清雪機(jī)奠定基礎(chǔ)。 總之，這次畢業(yè)設(shè)計將會如期完成，并能達(dá)到預(yù)期效果。利用畢業(yè)前的這段時間充分學(xué)習(xí)鞏 固專業(yè)知識，與老師溝通，與同學(xué)交流，順利完成本科畢業(yè)設(shè)計。 17 致 謝 值此畢業(yè)論文定稿之際，不由感慨萬千，雖只是寥寥數(shù)萬字，但卻傾注了許多人的操勞與心 血。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師周嶺，正是她在論文選題、課題研究及論文撰寫過程中，給予的 細(xì)心指導(dǎo)與點(diǎn)撥，才有了我今天的成績。周老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏銳的科研洞察 力、豁達(dá)的性格都給了我深深的影響，我將永遠(yuǎn)銘記在心并受益終身，能成為周老師的學(xué)生，也 將是我一生的榮幸。感謝我的導(dǎo)師，在繪圖期間及答辯準(zhǔn)備階段給予的無私幫助和長期的指導(dǎo)， 她兢兢業(yè)業(yè)的工作精神、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度、以誠待人的品格令我十分敬佩。 同時，還要感謝教育和幫助過我的各位老師們，正是你們的辛勤工作，才使我在基礎(chǔ)知識和 畫圖能力方面有了長足的進(jìn)步。在即將畢業(yè)之時，請?jiān)试S我獻(xiàn)上對各位老師最誠摯的感激和謝意! 沒有他們默默的支持和幫助，我無法在有限的時間內(nèi)完成畢設(shè)計的研究和畢業(yè)論文的撰寫工作。 在此，向他們表達(dá)我深深的謝意! 感謝在百忙中閱讀和評審本文的各位老師。 18 參 考 文 獻(xiàn) 1李 靜. 新型組合式滾刷除雪機(jī)研究與設(shè)計D.長安大學(xué),2013. 2楊 陽. 除雪機(jī)組合除雪裝置的設(shè)計D.東北石油大學(xué),2012. 3劉繼德. 多功能清雪車清雪裝置研究D.吉林大學(xué),2008. 4楊有為.軍用機(jī)場除雪車工作裝置設(shè)計方案研究D.哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)論文.2010.7 5郭榮春，周進(jìn).除雪機(jī)械的現(xiàn)狀和發(fā)展方向分析J. 山東交通科技 .2010 (6):61-63. 6胡天明.俄羅斯清雪車的性能分析與探討J. 交通科技與經(jīng)濟(jì) .2008 (2):66-67. 7王 振.國內(nèi)除雪除冰機(jī)械現(xiàn)狀自議J. 工程機(jī)械.2002(7): 46-47 8郭子儀，羅茂盛，范振華.道路除雪化冰技術(shù)研究J. 交通科技 .2011 (5):71-73. 9吳春篤等.大功率微波快速除雪車的研制J. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程 .2008 (11):8-10. 10汪小平.淺析機(jī)械制造技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展J. 中國科技博覽 .2011 (32).619-620. 11張啟君，夏磐夫.國內(nèi)外除雪機(jī)械的探討J. 筑路機(jī)械與施工機(jī)械化 ,2005 (11):1-5 12蔡春源.機(jī)械零件設(shè)計手冊（第三版上）M. 冶金工業(yè)出版社 .1994 年 4 月. 13王少懷.機(jī)械設(shè)計師手冊（中冊）M. 電子工業(yè)出版社 .2006 年 8 月. 14邱宣懷.機(jī)械設(shè)計（第四版）M. 北京.高等教育出版社 .2007 年 12 月. 15王少懷.機(jī)械設(shè)計師手冊（下冊）M. 電子工業(yè)出版社 .2006 年 8 月.