手推式鏟雪車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),手推式鏟雪車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),手推式,雪車,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 大 連 大 學(xué) 本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告 論 文 題 目：手推式鏟雪車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 、班 級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 機(jī)英134 學(xué) 生 姓 名： 陳萬圣 指導(dǎo)教師（職稱）： 馬宗民（博士） 2016年 12月 29日填 5.6 1 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告要求 開題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。 一、選題依據(jù) 1.論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域； 2.論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值； 3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題； 2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）； 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。 四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述 學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通 過分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相 關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。 五、其他要求 1.開題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開始后的前四周內(nèi)完成； 2.開題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過； 3.開題報(bào)告不合格或沒有做開題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論 文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯； 4.開題報(bào)告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師； 5.開題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張 上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?2 一、選題依據(jù) 1論文（設(shè)計(jì)）題目： 手推式鏟雪車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析 2研究領(lǐng)域： 工程應(yīng)用、工程實(shí)際 3論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值： 我國(guó)北方大概有35個(gè)月的降雪期，道路積雪給交通運(yùn)輸和人民的生活帶來了許 多的不便，尤其是凍結(jié)在道路上的積冰造成了很多的交通事故，而這些積冰用傳統(tǒng)的 機(jī)械很不容易清除，為此不得耗費(fèi)大量的人力物力。因此設(shè)計(jì)制造一種新型機(jī)械顯得 尤為重要。 國(guó)內(nèi)一些研究所和道路養(yǎng)護(hù)部門在這方面也做過一些工作 ,如吉林交通科學(xué)研 究所曾成功研制SY -20型撒鹽機(jī)，使用效果良好。但使用融解法除雪，除所需費(fèi)用 較高外,還容易對(duì)環(huán)境造成污染，因此，這種方法的使用范圍受到一定的限制。 機(jī)械法是通過機(jī)械對(duì)冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一種方法,這是人類傳統(tǒng) 的除雪方法 ,也是迄今為止應(yīng)用最為廣泛的。研制性能優(yōu)越的除雪機(jī)械成為世界上冬 季降雪國(guó)家的一個(gè)重要課題。 4目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)在不論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，除雪機(jī)械的發(fā)展已經(jīng)有較高水平了，除雪的形式也有 多種，主要有溶解法和機(jī)械法，溶解法主要是利用化學(xué)物質(zhì)如氯化鈣等，機(jī)械法主要 是利用除雪機(jī)來進(jìn)行，除雪機(jī)械的形式主要有犁式除雪機(jī)和旋切式除雪機(jī)。 4.1 國(guó)內(nèi)除雪機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)除雪機(jī)械的研制起步較晚,真正的研制與開發(fā)是從 80年代以后，隨著改革 開放的不斷深入，道路的不斷升級(jí)與新建，各種機(jī)動(dòng)車輛猛增而開始的，這些研究單 位主要集中在中國(guó)的東北西北地區(qū)，先后有十幾種型號(hào)的樣機(jī)被生產(chǎn)出來，在除雪作 業(yè)中發(fā)揮了一定的作用。隨著這幾年我國(guó)的一系列經(jīng)濟(jì)政策，我國(guó)在除雪機(jī)的發(fā)展上 已經(jīng)卓有成效。現(xiàn)在主要制造的企業(yè)主要有中聯(lián)重科，吉林公路機(jī)械，恒潤(rùn)高科，沈 陽山河，常林股份等。其代表的機(jī)器主要有中聯(lián)重科的ZLJ5250TCXZE3/ZLJ5251 TCXZE4多功能除雪車（如圖1）、沈陽山河PX2000旋轉(zhuǎn)拋雪式除雪機(jī)、常林股份956 除雪機(jī)（如圖2）、恒潤(rùn)高科HHR5160TCX3EQ除雪撒布車 【15】 。 圖1 圖2 中聯(lián)重科ZLJ5250TCXZE3/ZLJ5251 TCXZE4多功能除雪車是一款集推雪、高速掃 雪、固體撒布、預(yù)濕撒布、刮冰等多種功能于一體的綜合除雪車。 該車功率大、效 率高， 在2011年初湖南和貴州等地山區(qū)公路抗擊冰雪災(zāi)害的工作中發(fā)揮了巨大作用。 3 沈陽山河PX2000旋轉(zhuǎn)拋雪式除雪機(jī)是為擁有各種裝載機(jī)的用戶研制的，主要用 于清除自然積雪、路邊堆積雪以及積雪的裝車作業(yè)，該機(jī)采用獨(dú)立動(dòng)力系統(tǒng)，采用電 氣控制，安裝簡(jiǎn)單、操縱方便，可以安裝在裝載機(jī)、拖拉機(jī)、拖車等車輛的底盤上。 常林股份956除雪機(jī)的鏟刃板采用高炭耐磨合金鋼，經(jīng)過中頻淬火處理， 具有 超強(qiáng)的耐磨特性；推雪板工作裝置可左右偏轉(zhuǎn)35 ，可越過最小50mm高的障礙物 （自動(dòng)越障），輕松實(shí)現(xiàn)堆雪作業(yè)，具有操作簡(jiǎn)單、機(jī)構(gòu)可靠的特點(diǎn)。 恒潤(rùn)高科HHR5160TCX3EQ除雪撒布車是專門針對(duì)交通、高速公路、市政、環(huán)衛(wèi)等 部門相關(guān)作業(yè)的需求而研發(fā)設(shè)計(jì)的，主要用于清除路面冰雪，保障車輛、 飛機(jī)和行 人安全，能夠迅速有效地清除道路上的積雪和冰，可以布置在各類載貨底盤和自卸車 底盤上，規(guī)格齊全、融雪撒布方便、可靠精確，操作簡(jiǎn)單、 靈活、高效；裝拆便捷， 無需清雪作業(yè)時(shí)可以便捷地拆掉專用裝置而從事運(yùn)輸作業(yè)；清除作業(yè)范圍廣、效率高、 效果好。 但是與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，除雪機(jī)械仍存在著一些不足 【13】 ： 1作業(yè)速度低 目前國(guó)外犁式除雪機(jī)最大除雪速度可 50 km /h,旋切式除雪機(jī)最大速度達(dá) 70 km /h。吉林省交通科學(xué)研究所研制的 CBX-1600型除雪機(jī)，是國(guó)內(nèi)技術(shù)水平較高的除雪 機(jī)械，但其最大除雪速度僅為2.15km/h,與國(guó)外同級(jí)別的除雪機(jī)械相比，作業(yè)速度較 低。 2整機(jī)利用率低，成本高 盡管中國(guó)的北方地區(qū)冬季降雪期可達(dá) 3 5個(gè)月 ,但據(jù)統(tǒng)計(jì)冬季降雪次數(shù)并不 太多 ,最多也只是十幾次而已 ,如果除雪機(jī)功能單一 ,只能用來除雪 ,那么機(jī)器一 年里大部分時(shí)間處于閑置狀態(tài) ,這就大大提高了除雪作業(yè)的成本 ,增加了公路養(yǎng)護(hù) 部門的負(fù)擔(dān)。 3避讓功能不理想 在除雪過程中 ,常常因遇路障而使主機(jī)或者除雪裝置損壞 ,國(guó)內(nèi)已有的犁式除 雪機(jī)械 ,大部分回避路障的能力較差。吉林省交通科學(xué)研究所與磐石縣公路管理段聯(lián) 合開發(fā)的 CL-2.4型公路除雪器 ,安裝了避讓裝置和防止過度避讓鎖鏈 ,可以保證在 除雪作業(yè)過程中避讓路障 ,防止主機(jī)或除雪器的損壞 ,還可同時(shí)防止過度避讓鎖 鏈 ,因過度避讓使避讓回位彈簧損壞。 4對(duì)路面保護(hù)能力差。 當(dāng)路面凹凸不平時(shí)，除雪機(jī)作業(yè)時(shí)會(huì)對(duì)路面造成破壞，雖然除雪機(jī)對(duì)路面的損壞 程度目前還沒有一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，但國(guó)內(nèi)的除雪機(jī)械在路面仿形能力、對(duì)路面保護(hù)等方 面，與國(guó)外相比還存在一定差距。 現(xiàn)在我國(guó)除雪機(jī)械總的發(fā)展方向是 【16】 ： 1加強(qiáng)雪的力學(xué)性質(zhì)研究，建立道路氣象系統(tǒng) 為設(shè)計(jì)出更好的除雪機(jī)，需要對(duì)雪的力學(xué)性質(zhì)做一個(gè)全面的分析，同時(shí)也應(yīng)該建 立道路氣象信息系統(tǒng)，對(duì)道路氣象系統(tǒng)做出更好的預(yù)測(cè)和判斷，以便靈活的、高效的 使用除雪機(jī)械。 4 2 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(gè)重要因素，機(jī)身 過大，除雪機(jī)占道影響交通；速度過低，影響車流通暢，同時(shí)狹窄路面的除雪也要求 機(jī)身體積不宜過大。為了不妨礙交通，今后中國(guó)的除雪機(jī)械要向小型化、高速度的方 向發(fā)展。 3 向多功能、機(jī) - 電 -液一體化的方向發(fā)展 為了提高機(jī)器的使用率 ,除雪機(jī)械應(yīng)向一機(jī)多用的方向發(fā)展。中國(guó)的除雪機(jī)械應(yīng) 該向兼用型的方向發(fā)展 ,可在冬季降雪時(shí)進(jìn)行除雪作業(yè) ,其余時(shí)間可進(jìn)行灑水、清掃 等多種路面養(yǎng)護(hù)作業(yè)及其它作業(yè)。除雪機(jī)械應(yīng)盡量采用機(jī) - 電 -液新技術(shù) ,實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)控制 ,提高除雪機(jī)械的科技含量。 4 要注意提高安全性、舒適性 部分除雪設(shè)備的駕駛室內(nèi)沒有增溫系統(tǒng)，駕駛員在工作狀態(tài)時(shí)處于寒冷的狀態(tài)， 而且有些除雪設(shè)備在使用過程中需要不斷的調(diào)試，可靠性不高。因此，提高除雪機(jī)械 的自動(dòng)化功能，加強(qiáng)除雪設(shè)備的安全性是今后發(fā)展的趨勢(shì)。 5 打破專利封鎖，加強(qiáng)技術(shù)合作 集中人力、物力優(yōu)勢(shì) ,聯(lián)合開發(fā)除雪機(jī)械 ,盡早研制出高速度、高性能的除雪設(shè) 備 ,減少人力除雪 ,實(shí)現(xiàn)除雪自動(dòng)化。這樣既可以大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度 ,把人們從惡劣 勞動(dòng)環(huán)境中解脫出來 ,又可以提高國(guó)內(nèi)城市建設(shè)機(jī)械化水平。 4.2 國(guó)外除雪機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 俄羅斯、日本是目前生產(chǎn)旋切式除雪機(jī)的主要國(guó)家，技術(shù)較成熟，其產(chǎn)品性能居 于全球領(lǐng)先水平。日本產(chǎn)高速行走旋切式除雪機(jī)，作業(yè)速度為70KM/h，該除雪機(jī)采用 四輪驅(qū)動(dòng)方式，利用盤式制動(dòng)，全長(zhǎng)為7 790 mm,機(jī)寬2 490 mm,最大除雪寬度2 490mm, 發(fā)動(dòng)機(jī)功率220 kW ,最大除雪速度70 km /h,最大除雪量3000t/h，其性能均優(yōu)于同 型機(jī)械。而俄羅斯現(xiàn)在的3403 型清雪車 【8】 （如圖3）居于世界領(lǐng)先地位，其功能 多樣化，具有除雪、清除垃圾、沙石等多種功能，能夠廣應(yīng)用。 3403 型清雪車具有以下特點(diǎn)： 1)機(jī)動(dòng)性強(qiáng), 適應(yīng)范圍大。該清雪車可對(duì)機(jī)場(chǎng)、高速公路、城市公路及人行道進(jìn) 行清雪及拋撒物料。行駛速度一般為5060 km/ h,作業(yè)速度為2530 km/h,拋撒寬 度為4.010.6 m。 2)工作效率高, 特別適用于平坦的高速公路、寬廣的機(jī)場(chǎng)新雪的清除,更顯出其 高效的優(yōu)越性。 3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 制造方便, 成本低 此外，還有德國(guó)施密特（SCHMIDT）、瑞士波雄（BOSCHUNG）、美國(guó)豪士卡 （OSHKOSH）和雪挪拉（Snoway）以及丹麥依波克（Epoke）等廠商制作的多功能 除雪車均處于世界領(lǐng)先地位。上述廠商都擁有完整的產(chǎn)品體系，因發(fā)展過程、市場(chǎng)及 研發(fā)重點(diǎn)的不同，各廠商的除雪機(jī)械產(chǎn)品又各有優(yōu)勢(shì)和特色。 5 1. 犁裝置 2. 底盤 3. 電氣裝置4. 液壓系統(tǒng) 5. 刷子裝置 6. 撒砂裝置 3403 型清雪車構(gòu)造 現(xiàn)在，國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾方面 【19】 ： 1 綜合的除排雪系統(tǒng) 要將除雪與排雪結(jié)合起來,除下的積雪堆在路側(cè)會(huì)占道并影響視野。所以一方面 要在道路結(jié)構(gòu)上充分確保堆雪帶的空間;另一方面要有效地利用(排)雪溝。此外建立 道路立體交叉特殊部的除排雪系統(tǒng)也是很必要的。 2安全性 在對(duì)于人行道除雪這樣的作業(yè)時(shí),行人的安全至關(guān)重要,因此除雪機(jī)械的安全性 非常重要。 3 信息化 只有根據(jù)氣象及路面狀況,才能靈活高效地使用除雪機(jī)械,確保24小時(shí)除雪體制。 因此,有必要建立一個(gè)能將氣象信息、道路管理者、除雪車有機(jī)結(jié)合的信息網(wǎng)絡(luò)化的冬 季道路管理保障體系。為了便于行車,該網(wǎng)絡(luò)還能為一般道路使用者提供除雪狀況和氣 象信息。 6 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題 1.1鏟雪車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該部分主要包含原動(dòng)件，傳動(dòng)裝置，車架，行走結(jié)構(gòu)，破冰裝置，升降裝置，集 雪裝置及排雪裝置。 傳動(dòng)裝置主要包含帶傳動(dòng)或鏈傳動(dòng)（需根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)選定），蝸輪蝸桿傳動(dòng)等。 破冰裝置與升降裝置為一體設(shè)計(jì)，可采用凸輪結(jié)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)。 1.2前鏟雪曲面和鏟體設(shè)計(jì) 前鏟雪曲面主要是雙螺旋曲面，在鏟體上分為左右兩部分，左邊左旋，右邊右旋。 1.3除雪裝置升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 升降機(jī)構(gòu)專用于破冰裝置，其結(jié)構(gòu)主要采用四桿機(jī)構(gòu)（為增加穩(wěn)定性和動(dòng)力輸出 的平穩(wěn)性，實(shí)際采用六桿機(jī)構(gòu)，但機(jī)構(gòu)自由度保持不變，可以確保機(jī)構(gòu)的可行性）， 利用四桿機(jī)構(gòu)可以靈活平穩(wěn)的將破冰裝置進(jìn)行升降。通過以前的機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì) 的學(xué)習(xí)，可以很好的完成這一部分的設(shè)計(jì)。 2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路） 2.1查閱相關(guān)文獻(xiàn) 2.2設(shè)計(jì)方案的確定 現(xiàn)初步構(gòu)想三個(gè)方案，方案一為利用吹風(fēng)方式，將雪吹到一邊；方案二為利用一 個(gè)至于車體前方的鏟子，隨著車體不斷前進(jìn)，將雪逐漸排到一邊；方案三為利用機(jī)械 裝置將雪攪碎、壓碎，將其拋棄一邊。具體方案設(shè)計(jì)須在后期設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)一步構(gòu)思選擇。 2.3原理設(shè)計(jì)和原型設(shè)計(jì) 升降機(jī)構(gòu)及破冰裝置均采用四桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)裝置采用鏈傳動(dòng)、蝸輪蝸桿等，動(dòng)力 輸入采用發(fā)動(dòng)機(jī)，集雪裝置采用雙曲面螺旋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的鏟體。 2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算校核 主要校核軸，鏈傳動(dòng)，蝸輪蝸桿，雙曲面螺旋葉的強(qiáng)度和剛度等參數(shù)。 2.5運(yùn)動(dòng)分析 利用solidworks進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，路徑規(guī)劃等 2.6圖紙繪制 圖紙主要包含機(jī)構(gòu)中的零件圖（如軸，蝸輪蝸桿等）、裝配圖等。 2.7總結(jié) 7 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 3.1設(shè)計(jì)原理說明書 3.2圖紙一套 3.3數(shù)據(jù)電子版光盤 8 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 1.1方案設(shè)計(jì)：機(jī)構(gòu)功能分析 可能的解決方案 決策及選定方案 1.2技術(shù)設(shè)計(jì)：零件設(shè)計(jì) 部件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 1.3設(shè)計(jì)要求：運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)，零件的工作能力設(shè)計(jì)，部件裝配草圖和總裝配圖的設(shè)計(jì)， 主要零件的校核 1.4技術(shù)文件編制：設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 使用說明書 標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第1周 研究相關(guān)課題內(nèi)容 第2周 查找中文文獻(xiàn) 第3周 查找英文文獻(xiàn) 第4周 開題報(bào)告撰寫及準(zhǔn)備開題答辯 第5周 小車結(jié)構(gòu)分析 第6周 鏟雪前爪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析 第7周 鏟雪前爪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析 第8周 除雪輥機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析 第9周 除雪輥機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析 第10周 中期檢查及文檔準(zhǔn)備 第11周 鏟雪前爪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 第12周 除雪輥機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 第13周 圖紙繪制與檢查 第14周 整體機(jī)構(gòu)調(diào)試 第15周 整體機(jī)構(gòu)調(diào)試 第16周 修改論文及準(zhǔn)備答辯 9 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) 1 王黎勤，陳鐵銘.機(jī)械設(shè)計(jì)M.西安：哈爾冰工業(yè)大學(xué)出版社，1995. 2 劉鴻文.材料力學(xué)IM.北京：高等教育出版社，2004. 3 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社，2009. 4 哈爾冰工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)M.北京：高等教育出版社，2013. 5 王曉方. 除雪車功能及主要參數(shù)設(shè)計(jì)J. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2006,12:24 29. 6 鄧洪超，馬文星. DQX路面除雪車浮雪鏟除雪作業(yè)模型J.吉林:吉林大學(xué)機(jī)械 學(xué)院,2005，35（4）:381385. 7 徐東明，劉莉莉. 除雪車的設(shè)計(jì)計(jì)算J. 哈爾濱拖拉機(jī)廠研究所,2004，4:9 10. 8 張建國(guó). 多功能清雪車前雪鏟仿真分析與改進(jìn)研究D.吉林:吉林大學(xué)機(jī)械學(xué) 院,2006. 9 楊有為. 軍用機(jī)場(chǎng)除雪車工作裝置設(shè)計(jì)方案研究D.哈爾濱:哈爾濱大 學(xué),2010. 10 楊陽. 除雪機(jī)組合除雪裝置的設(shè)計(jì)D.哈爾濱:東北石油大學(xué),2012. 11 劉繼德. 多功能清雪車清雪裝置研究D.吉林:吉林大學(xué),2008,（4）. 12 薛洪麗, 冉玉梅等.手推式清雪車的設(shè)計(jì)J.德州學(xué)院,2016，29（145）:142 147. 13 王智明，張連富等.中國(guó)除雪機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 長(zhǎng)春：吉林省交通科學(xué) 研究所,2016，16（83）:45. 14 張佳，張宇濤等. 除雪機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 機(jī)械工程師,2014，4:3132. 15 姚繼蔚,孫 寬. 路面除雪機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 天津機(jī)械工程研究 院,2013，6:6873. 16 張佳，馬博等. 除雪機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 機(jī)械工程研究院,2014， （7）:3132. 17 卜小明，田靜除雪機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J.黑龍江交通科技，2006，（8）： 78-79. 18 胡雅靈.道路除雪設(shè)備技術(shù)與創(chuàng)新研究J.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2010（18）： 64 19 王濤,張永梅.國(guó)內(nèi)外路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì)J.建設(shè)機(jī)械技術(shù) 與管理,1997,(3) 20 Bob Tracinski,Snow removal safety,Cleaning Maintenance Management J,2001,(9):36-38 21 Dosn，Take special precaution to keep snow removal equipment efficient and safe,Cleaning & Maintenance ManagementJ,2001,(9):37-40. 22 ANON，Small-sized Rotary Snow-removing EquipmentJ.Stroitelnye i Dorozhnye Mashiny,2005(1):19 23 Tan H-S,Bougler B,Steinfeld A.Snowplow Steering Guidance with Gain StabilizationJ .Vehicle System Dynamics:2001,(36):279305 附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告 10 文獻(xiàn)綜述 一、 引言 我國(guó)北方大概有35個(gè)月的降雪期，道路積雪給交通運(yùn)輸和人民的生活帶來了許 多的不便，尤其是凍結(jié)在道路上的積冰造成了很多的交通事故，而這些積冰用傳統(tǒng)的 機(jī)械很不容易清除，為此不得耗費(fèi)大量的人力物力。因此設(shè)計(jì)制造一種新型機(jī)械顯得 尤為重要。 二、 除雪方式及特點(diǎn) 路面上的積雪主要有冰雪層、壓實(shí)積雪和新降浮雪三種形式，早期多采用人力除 雪。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為提高除雪效率、 降低人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，根據(jù)不同的雪 層厚度和不同的積雪類型，先后出現(xiàn)了多種除雪方法，如機(jī)械、 化學(xué)、 熱能、 風(fēng) 能、 波能等方式除雪，除雪效果比較好，目前應(yīng)用比較廣泛的除雪方式主要有人工 除雪、機(jī)械除雪、 融雪除雪和綜合式除雪，現(xiàn)介紹如下： 1、人工除雪 人工除雪是通過人力運(yùn)用掃雪工具清除積雪，主要適用于中小雪的小型區(qū)域場(chǎng) 所。 由于除雪機(jī)械的誕生，人工除雪主要清除一些除雪機(jī)械無法清除或清除不徹底 的區(qū)域，另外對(duì)于校園、社區(qū)等一些場(chǎng)所，由于沒有合適的除雪機(jī)械，目前也采用人 工除雪。人工除雪費(fèi)用較高，效率低且勞動(dòng)強(qiáng)度大，占有路面時(shí)間長(zhǎng)，不宜進(jìn)行大面 積除雪工作。 2、機(jī)械除雪 機(jī)械除雪是通過機(jī)械裝備對(duì)冰雪的直接作用從而達(dá)到除雪的目的。 目前世界上 除雪機(jī)械的分類方式很多，如底盤的不同、 使用區(qū)域、 工作原理的差異等。面對(duì)雪 情除雪作業(yè)時(shí)要因地制宜，針對(duì)不同路況、 不同雪情選擇適合的除雪機(jī)械，按照除 雪機(jī)械的工作原理和使用范圍可歸納為：旋切式除雪機(jī)、犁式除雪機(jī)、刷掃式除雪機(jī)、 推移式除雪機(jī)、 鏟刮式除雪機(jī)等。 1）旋切式除雪機(jī)。 旋切式除雪機(jī)是在驅(qū)動(dòng)車輛的前端安裝有旋轉(zhuǎn)的鉸籠，通過鉸籠的旋轉(zhuǎn)，將地面 的積雪隨鉸籠葉片銑削輸送至拋送口，經(jīng)過風(fēng)機(jī)或拋雪裝置將積雪拋送到車輛一側(cè)， 旋切式除雪適用于平整路面具有一定厚度的新降雪、 壓實(shí)積雪和冰雪混合積雪，與 其他除雪機(jī)械相比，對(duì)于較厚降雪的清理效果最好。 按鉸籠的結(jié)構(gòu)不同可分為兩種： 單級(jí)式鉸籠和多級(jí)式鉸籠，其中單級(jí)式鉸籠分為風(fēng)扇型和銑刀型兩種；多級(jí)式分為單 軸螺旋風(fēng)扇型和多軸螺旋風(fēng)扇型兩種。采用旋切式除雪機(jī)進(jìn)行除雪作業(yè)除雪效果好、 效率高，缺點(diǎn)是鉸籠內(nèi)的機(jī)械鏟刃容易磨損，并且對(duì)凸起的路面會(huì)有一定的破壞作用。 2）刷掃式除雪機(jī)。 刷掃式除雪機(jī)是利用在車輛前端、中端或尾端安裝滾筒或立式圓盤，滾筒或立式 圓盤上安裝有毛刷，毛刷材料多為含有防凍添加劑的尼龍、 聚丙烯等，也有采用金 屬絲材料的，驅(qū)動(dòng)滾筒或立式毛刷旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向?yàn)閳A周線速度與前行方向相反，從而清 除積雪。 該設(shè)備的作業(yè)幅寬為 1.03.0 m，功率范圍多為 30150 kW，作業(yè)時(shí)速 一般為 330 km/h，適用于雪層中厚度以下積雪的掃除，除雪效率高且不破壞地面。 3）推移式除雪機(jī)。 推移式除雪機(jī)是利用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛前端安裝的推板或雪鏟，推板與車輛行走方向 有一定傾角，推板通常采用優(yōu)化的弧形設(shè)計(jì)，車輛前進(jìn)即可把前方的積雪沿推板內(nèi)表 11 面上升，從一側(cè)拋出，達(dá)到除雪目的。推移式除雪機(jī)適用于清除平整路面上具一定厚 度且未被壓實(shí)的新降雪，按推板的機(jī)構(gòu)不同又可分為刮雪板式、 V 型犁式、 單向犁 式、 側(cè)翼板式和犁板式綜合除雪車，推移式除雪機(jī)費(fèi)用低廉、 效率高、 使用范圍 廣，缺點(diǎn)是對(duì)于凹凸不平的路面，除雪效果不好且容易對(duì)地面造成破壞。 3 融雪除雪 融雪除雪是依靠熱能或融雪劑潑灑車將融雪劑均勻地撒在路面上，從而達(dá)到降低 結(jié)凍溫度或融化雪。熱能主要有地?zé)帷?電熱和海水熱等，融雪劑主要成份為氯化物 及尿素等，融雪除雪主要適用于開春時(shí)期或者入冬不久的新降雪，此時(shí)室外氣溫較高， 除雪作業(yè)效果較為明顯，效率高，適用范圍廣，但對(duì)道路和環(huán)境有一定程度上的污染， 尤其是鈉鹽融雪劑，對(duì)路面表層進(jìn)行侵蝕破壞，就未來發(fā)展趨勢(shì)看，研究融雪劑的環(huán) 保和低溫性能將是融雪除雪技術(shù)的關(guān)鍵。 4 綜合式除雪 綜合式除雪是將融雪除雪和機(jī)械除雪兩種方式配合使用，一般是在除雪機(jī)具的前 端裝有推移式等除雪裝置、旋切式除雪機(jī)或碾壓式除雪機(jī)，在機(jī)具的后端裝有潑撒融 雪劑的裝置，根據(jù)路面積雪狀況的不同，可以選擇單一的融雪除雪或者機(jī)械除雪，也 可一起使用兩種方式。 三、 國(guó)內(nèi)外除雪機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1、國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 處于嚴(yán)寒地區(qū)的發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)在的除雪機(jī)械的技術(shù)已經(jīng)非常成熟了，針對(duì)不同路面 條件與氣候條件可選擇不同類型的設(shè)備，使用起來高效、可靠、安全，可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的 “即時(shí)除雪”。 多功能除雪機(jī)械的國(guó)際著名廠商包括德國(guó)施密特（SCHMIDT）、瑞士波雄 （BOSCHUNG）、美國(guó)豪士卡（OSHKOSH）和雪挪拉（Snoway）、丹麥依波克（Epoke）以 及日本除雪機(jī)制作所等。上述廠商都擁有完整的產(chǎn)品體系，但因發(fā)展過程、市場(chǎng)及研 發(fā)重點(diǎn)的不同，各廠商的除雪機(jī)械產(chǎn)品又各有優(yōu)勢(shì)和特色。 德國(guó)施密特：主要有三種類型，一種是Super 緊湊型掃雪車，見圖1，另一種 是TJS系列拖掛式掃雪車，見圖2；4001/5001自行式切雪拋雪機(jī)，見圖3。 12 瑞士波雄：主要有三種類型，一種是多片式推雪鏟，見圖4，另一種是Snowbooster， 見圖5；波雄捷特朗姆，見圖6。 2、國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 上述高性能的國(guó)外除雪機(jī)械雖然已在我國(guó)得到部分應(yīng)用，但因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、售價(jià)高、 使用維修成本大等一系列問題，推廣和普及應(yīng)用困難。為此，開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的除 雪機(jī)械顯得十分必要。 隨著這幾年我國(guó)的一系列經(jīng)濟(jì)政策，我國(guó)在除雪機(jī)的發(fā)展上已經(jīng)卓有成效?，F(xiàn) 在我國(guó)開始快速發(fā)展，但大部分產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用中無論是機(jī)械本身質(zhì)量還是除雪效果， 與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備相比，尚有一定差距?，F(xiàn)在主要制造的企業(yè)主要有中聯(lián)重科，吉林公 路機(jī)械，恒潤(rùn)高科，沈陽山河，常林股份等，其主要生產(chǎn)的產(chǎn)品現(xiàn)介紹如下： 中聯(lián)重科ZLJ5250TCXZE3/ZLJ5251 TCXZE4 多功能除雪車（見圖七）是一款集推 雪、高速掃雪、固體撒布、預(yù)濕撒布、刮冰等多種功能于一體的綜合除雪車。 該車 功率大、效率高， 在2011年初湖南和貴州等地山區(qū)公路抗擊冰雪災(zāi)害的工作中發(fā)揮 了巨大作用。 沈陽山河PX2000旋轉(zhuǎn)拋雪式除雪機(jī)是為擁有各種裝載機(jī)的用戶研制的， 主要用 于清除自然積雪、路邊堆積雪以及積雪的裝車作業(yè)， 該機(jī)采用獨(dú)立動(dòng)力系統(tǒng)，采用 電氣控制，安裝簡(jiǎn)單、操縱方便，可以安裝在裝載機(jī)、拖拉機(jī)、拖車等車輛的底盤上。 常林股份956除雪機(jī)的鏟刃板采用高炭耐磨合金鋼，經(jīng)過中頻淬火處理， 具有 超強(qiáng)的耐磨特性；推雪板工作裝置可左右偏轉(zhuǎn)35 ，可越過最小50mm高的障礙物 （自動(dòng)越障），輕松實(shí)現(xiàn)堆雪作業(yè)，具有操作簡(jiǎn)單、機(jī)構(gòu)可靠的特點(diǎn)。 恒潤(rùn)高科HHR5160TCX3EQ除雪撒布車是專門針對(duì)交通、高速公路、市政、環(huán)衛(wèi)等 部門相關(guān)作業(yè)的需求而研發(fā)設(shè)計(jì)的，主要用于清除路面冰雪，保障車輛、 飛機(jī)和行 人安全，能夠迅速有效地清除道路上的積雪和冰，可以布置在各類載貨底盤和自卸車 底盤上，規(guī)格齊全、融雪撒布方便、可靠精確，操作簡(jiǎn)單、 靈活、高效；裝拆便捷， 無需清雪作業(yè)時(shí)可以便捷地拆掉專用裝置而從事運(yùn)輸作業(yè)；清除作業(yè)范圍廣、效率高、 效果好。 13 3、國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì) （1） 多功能化。 除雪設(shè)備的專業(yè)性很強(qiáng)，但如果一車專用無疑是一種浪費(fèi)。今后除雪機(jī)械應(yīng)該向 多功能方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，提高設(shè)備利用率。 （2） 小型化。 為了不妨礙交通，除雪機(jī)械要向小型化方向發(fā)展，若機(jī)身過大，除雪機(jī)械會(huì)占道 影響交通，同時(shí)不適合狹窄路面的除雪。小型化除雪機(jī)械還要保證較高的除雪效率和 較好的除雪效果，以保障道路暢通和安全。 （3） 高性能、高效率 設(shè)計(jì)高精度調(diào)平系統(tǒng)及自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，保護(hù)路面。利用加熱裝置在除冰雪之 前給凍結(jié)的冰雪加熱，降低冰雪層的強(qiáng)度，提高除冰雪速度。開發(fā)多功能附屬裝置， 增加設(shè)備功能、提高設(shè)備利用率。提高除雪機(jī)械的信息化、自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)機(jī)群作 業(yè)時(shí)的智能控制，協(xié)調(diào)調(diào)度。 （4） 節(jié)能環(huán)保 滿足各項(xiàng)排放法規(guī)要求，減振降噪。節(jié)能減排，綠色環(huán)保也是未來除雪機(jī)械的一 個(gè)重要發(fā)展方向。 四、 總結(jié) 在我國(guó)當(dāng)前國(guó)情之下，除雪技術(shù)還需要不斷發(fā)展。國(guó)內(nèi)專家應(yīng)加強(qiáng)對(duì)積雪物理特 性的研究并對(duì)積雪的形式進(jìn)行細(xì)化分類，建立積雪道路氣象觀測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)不同路況、 不同的積雪形式和不同的除雪環(huán)境，選擇合適的除雪機(jī)械，改進(jìn)當(dāng)前的除雪機(jī)械，根 據(jù)積雪的物理特性，研制出更全面、更可靠的除雪設(shè)備，這樣才能高效、靈活地應(yīng)用 除雪機(jī)械并加快除雪技術(shù)的快速發(fā)展。 14 審 核 意 見 指導(dǎo)教師評(píng)閱意見（對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng) 閱） 簽字： 年 月 日 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見 簽字： 年 月 日 公章： 15 手推式鏟雪車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 我國(guó)北方地區(qū)年降雪量比較大，并且周期長(zhǎng)，導(dǎo)致高速公路及鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路積雪量過大，導(dǎo)致交通事故屢見不鮮，同時(shí)，在很大程度上給人們帶來了不便。除此之外，在生活領(lǐng)域中也造成了很大的困擾。在我國(guó)對(duì)大型鏟雪車的研究日趨成熟，但是大型鏟雪車也有許多不便，諸如大型鏟雪車對(duì)于邊角的積雪的處理不是很好，同時(shí)也不能很好的鏟除已結(jié)冰的積雪，因此研究設(shè)計(jì)手推式鏟雪車具有很好的實(shí)用價(jià)值。 本文先通過研究積雪的物理性質(zhì)，分析其機(jī)械性能和分析對(duì)比國(guó)內(nèi)外對(duì)于鏟雪車的研究現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出以汽油機(jī)帶動(dòng)，蛟龍機(jī)構(gòu)破冰除雪的機(jī)構(gòu)，很好的實(shí)現(xiàn)了破冰和初雪這兩大問題。 本文的主要內(nèi)容是對(duì)手推式鏟雪車進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析是通過UG和SolidWorks三維繪圖軟件及AUTOCAD二維繪圖軟件結(jié)合設(shè)計(jì)的。同時(shí)，本次設(shè)計(jì)的材料將為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)此類鏟雪車提供必要的技術(shù)支持。 關(guān)鍵詞：鏟雪；手推式；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； Abstract In northern China ,the annual snowfall is relatively large, and the period is very long, resulting in excessive snow on the expressway and township roads, leading to traffic acdients, at the same time, it brings great inconvenience to people. In our country, the large snow blower’s technology has achieved higher result. But it also have many drawback. For example, it can’t cleaning completely in the corner. In addition, it also prove the function about break the ice and so on. So, the research on the design of hand push type plow has practical value. In this paper. Through the research on mechanical properties of snow, comparative analysis of domestic and foreign research status for the snowplow. This design is provided by the gasoline engine and this project use the curved hit the ice. Therefore, clear goals and the best results is cleaning snow is achieved. This paper analyzes the structure design and motion of the plow, the structure design and the movement through the drawing software UG and Solidworks 3D graphics software and AUTOCAD combined with two-dimensional design, and this design will provide the necessary reference for the domestic production of such a plow. Key words：Hit the ice; Hand-push; Structure design; III 目錄 Abstract II 目錄 I 1 緒論 1 1.1 選題意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外鏟雪車的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3 除雪工具的分類 5 1.4 設(shè)計(jì)的任務(wù) 5 2 路面積雪特性的研究 6 3 小型手推式鏟雪車設(shè)計(jì)方案 8 3.1 總體方案及其比較 8 3.2 小型手推式鏟雪車的工作原理 8 3.3 小型手推式鏟雪車基本結(jié)構(gòu)的確定 10 4 小型鏟雪車的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核 12 4.1 鏈傳動(dòng)的計(jì)算 12 4.2 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核 16 4.3 蝸輪蝸桿減速裝置設(shè)計(jì) 20 4.4 攪龍軸的設(shè)計(jì) 25 4.5 攪龍葉片的設(shè)計(jì) 26 4.6 拋雪葉輪簡(jiǎn)述 27 4.7 二維CAD裝配圖 27 5 小型手推式鏟雪車的三維造型 29 5.1 主要部件的裝配圖 29 5.2 小型手推式鏟雪車的總體造型 31 6 環(huán)保評(píng)估 32 結(jié)論 33 參考文獻(xiàn) 34 致謝 62 1 緒論 1.1 選題意義 我國(guó)北方的許多地方，一般有3~5月的降雪期，在此期間，積雪和冰經(jīng)常會(huì)造成很嚴(yán)重的事故，尤其在一些比較特殊的路段，路面上的積雪和積冰的影響甚為嚴(yán)重，經(jīng)常會(huì)引發(fā)許多的交通事故。因此，設(shè)計(jì)制造一種新型的鏟雪機(jī)械很是必要。 國(guó)內(nèi)一些研究所和道路養(yǎng)護(hù)部門在這方面也做過一些工作 ,如吉林交通科學(xué)研究所曾成功研制SY -20型撒鹽機(jī)，使用效果良好。但使用融解法除雪，除所需費(fèi)用較高外,還容易對(duì)環(huán)境造成污染，故這種方法的使用范圍受到了一定限制[1]。 機(jī)械法的主要原理是通過機(jī)械對(duì)冰雪的直接作用導(dǎo)致其分解來解決冰雪的危害,這種方法是人類最原始的一種除雪方法 ,同時(shí)也是迄今為止使用最廣的除雪方法之一。當(dāng)下，對(duì)于改造和研制性能比原始機(jī)械優(yōu)越的鏟雪設(shè)備已成為各降雪周期長(zhǎng)的國(guó)家的一個(gè)重要議題。 目前，在我國(guó)，較窄的路面和日常生活中所用的除雪方式主要是人力通過傳統(tǒng)工具，如鐵鍬、掃帚來進(jìn)行的，此種方法效率低下，很浪費(fèi)時(shí)間。所以，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)針對(duì)較窄的路面和日常生活所需要的鏟雪設(shè)備，以便提高較窄路面的清掃效率，以便有效降低交通事故的發(fā)生概率，同時(shí)，也為人們的生活提供諸多便利，除此之外，也能為鏟雪的環(huán)衛(wèi)部門減輕一定的壓力。 1.2 國(guó)內(nèi)外鏟雪車的發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 國(guó)外鏟雪車的發(fā)展現(xiàn)狀 目前，俄羅斯、日本是生產(chǎn)旋切式除雪機(jī)的主要國(guó)家，且技術(shù)較成熟，生產(chǎn)的產(chǎn)品性能也是出于世界領(lǐng)先水平行列。日本生產(chǎn)的高速行走旋切式除雪機(jī)，作業(yè)速度為70KM/h，該除雪機(jī)采用四輪驅(qū)動(dòng)方式，利用盤式制動(dòng)，全長(zhǎng)為7 790 mm,機(jī)寬2 490 mm,最大除雪寬度2 490mm,發(fā)動(dòng)機(jī)功率220 kW ,最大除雪速度70 km /h,最大除雪量3000t/h，其性能均優(yōu)于同型機(jī)械。而俄羅斯現(xiàn)在的3Д403 型清雪車（如圖3）居于世界領(lǐng)先地位，其功能多樣化，具有除雪、清除垃圾、沙石等多種功能，能夠廣應(yīng)用[2]。 3Д403 型清雪車具有以下特點(diǎn)： 1)機(jī)動(dòng)性強(qiáng), 適應(yīng)范圍大。該清雪車可對(duì)機(jī)場(chǎng)、高速公路、城市公路及人行道進(jìn)行清雪及拋撒物料。行駛速度一般為50～60 km/ h,作業(yè)速度為25～30 km/h,拋撒寬度為4.0～10.6 m。 2)工作效率高, 特別適用于平坦的高速公路、寬廣的機(jī)場(chǎng)新雪的清除,更顯出其高效的優(yōu)越性。 3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 制造方便, 成本低 此外，還有德國(guó)施密特（SCHMIDT）、瑞士波雄（BOSCHUNG）、美國(guó)豪士卡（OSHKOSH）和雪挪拉（Snoway）以及丹麥依波克（Epoke）等廠商制作的多功能鏟雪車均處于世界領(lǐng)先地位[3]。上述廠商都擁有完整的產(chǎn)品體系，因發(fā)展過程、市場(chǎng)及研發(fā)重點(diǎn)的不同，各廠商的除雪機(jī)械產(chǎn)品又各有優(yōu)勢(shì)和特色。 1. 犁裝置 2. 底盤 3. 電氣裝置4. 液壓系統(tǒng) 5. 刷子裝置 6. 撒砂裝置 圖1.1 3Д403 型清雪車構(gòu)造 當(dāng)今，國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾方面[4]： (1) 綜合的除排雪系統(tǒng) 要將除雪與排雪結(jié)合起來,除下的積雪堆在路側(cè)會(huì)占道并影響視野。所以一方面要在道路結(jié)構(gòu)上充分確保堆雪帶的空間;另一方面要有效地利用(排)雪溝。此外建立道路立體交叉特殊部的除排雪系統(tǒng)也是很必要的。 (2) 安全性 在對(duì)于人行道除雪這樣的作業(yè)時(shí),行人的安全至關(guān)重要,因此除雪機(jī)械的安全性非常重要。 (3) 信息化 只有根據(jù)氣象及路面狀況,才能靈活高效地使用除雪機(jī)械,確保24小時(shí)除雪體制。因此,有必要建立一個(gè)能將氣象信息、道路管理者、鏟雪車有機(jī)結(jié)合的信息網(wǎng)絡(luò)化的冬季道路管理保障體系。為了便于行車,該網(wǎng)絡(luò)還能為一般道路使用者提供除雪狀況和氣象信息。 1.2.2 國(guó)內(nèi)除雪機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)鏟雪機(jī)械發(fā)展較晚,在80年代以后，改革開放的不斷發(fā)展下，道路的改造和新建，一些研究單位也開始研制相關(guān)的鏟雪車。隨著這幾年我國(guó)的一系列經(jīng)濟(jì)政策，我國(guó)在除雪機(jī)的發(fā)展上已經(jīng)卓有成效?，F(xiàn)在主要制造的企業(yè)主要有中聯(lián)重科，吉林公路機(jī)械，恒潤(rùn)高科，沈陽山河，常林股份等。其代表的機(jī)器主要有中聯(lián)重科（ZLJ5250TCXZE3/ZLJ5251 TCXZE4）多功能鏟雪車（如圖1）、沈陽山河PX2000旋轉(zhuǎn)拋雪式除雪機(jī)、常林股份956除雪機(jī)（如圖2）、恒潤(rùn)高科HHR5160TCX3EQ除雪撒布車[4]。 圖1.2.1 中聯(lián)重科 圖1.2.2 常林股份956 中聯(lián)重科ZLJ5250TCXZE3/ZLJ5251 TCXZE4多功能鏟雪車是一款集推雪、高速掃雪、固體撒布、預(yù)濕撒布、刮冰等多種功能于一體的綜合鏟雪車。 該車功率大、效率高， 在2011年初湖南和貴州等地山區(qū)公路抗擊冰雪災(zāi)害的工作中發(fā)揮了巨大作用[4]。 沈陽山河PX2000旋轉(zhuǎn)拋雪式除雪機(jī)是為擁有各種裝載機(jī)的用戶研制的，主要用于清除自然積雪、路邊堆積雪以及積雪的裝車作業(yè)，該機(jī)采用獨(dú)立動(dòng)力系統(tǒng)，采用電氣控制，安裝簡(jiǎn)單、操縱方便，可以安裝在裝載機(jī)、拖拉機(jī)、拖車等車輛的底盤上[4]。 常林股份956除雪機(jī)的鏟刃板采用高炭耐磨合金鋼，經(jīng)過中頻淬火處理， 具有超強(qiáng)的耐磨特性；推雪板工作裝置可左右偏轉(zhuǎn)±35° ，可越過最小50mm高的障礙物（自動(dòng)越障），輕松實(shí)現(xiàn)堆雪作業(yè)，具有操作簡(jiǎn)單、機(jī)構(gòu)可靠的特點(diǎn)[4]。 恒潤(rùn)高科HHR5160TCX3EQ除雪撒布車是專門針對(duì)交通、高速公路、市政、環(huán)衛(wèi)等部門相關(guān)作業(yè)的需求而研發(fā)設(shè)計(jì)的，主要用于清除路面冰雪，保障車輛、 飛機(jī)和行人安全，能夠迅速有效地清除道路上的積雪和冰，可以布置在各類載貨底盤和自卸車底盤上，規(guī)格齊全、融雪撒布方便、可靠精確，操作簡(jiǎn)單、 靈活、高效；裝拆便捷，無需清雪作業(yè)時(shí)可以便捷地拆掉專用裝置而從事運(yùn)輸作業(yè)；清除作業(yè)范圍廣、效率高、效果好[4]。 但是與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，除雪機(jī)械仍存在著一些不足[5]： 作業(yè)速度低 目前國(guó)外犁式除雪機(jī)最大除雪速度可 50 km /h,旋切式除雪機(jī)最大速度達(dá) 70 km /h。吉林省交通科學(xué)研究所研制的 CBX-1600型除雪機(jī)，是國(guó)內(nèi)技術(shù)水平較高的除雪機(jī)械，但其最大除雪速度僅為2.15km/h,與國(guó)外同級(jí)別的除雪機(jī)械相比，作業(yè)速度較低。 整機(jī)利用率低，成本高 盡管中國(guó)的北方地區(qū)冬季降雪期可達(dá) 3～ 5個(gè)月 ,但據(jù)統(tǒng)計(jì)冬季降雪次數(shù)并不太多 ,最多也只是十幾次而已 ,如果除雪機(jī)功能單一 ,只能用來除雪 ,那么機(jī)器一年里大部分時(shí)間處于閑置狀態(tài) ,這就大大提高了除雪作業(yè)的成本 ,增加了公路養(yǎng)護(hù)部門的負(fù)擔(dān)。 避讓功能不理想 在除雪過程中 ,常常因遇路障而使主機(jī)或者除雪裝置損壞 ,國(guó)內(nèi)已有的犁式除雪機(jī)械 ,大部分回避路障的能力較差。吉林省交通科學(xué)研究所與磐石縣公路管理段聯(lián)合開發(fā)的 CL-2.4型公路除雪器 ,安裝了避讓裝置和防止過度避讓鎖鏈 ,可以保證在除雪作業(yè)過程中避讓路障 ,防止主機(jī)或除雪器的損壞 ,還可同時(shí)防止過度避讓鎖鏈 ,因過度避讓使避讓回位彈簧損壞。 對(duì)路面保護(hù)能力差。 當(dāng)路面凹凸不平時(shí)，除雪機(jī)作業(yè)時(shí)會(huì)對(duì)路面造成破壞，雖然除雪機(jī)對(duì)路面的損壞程度目前還沒有一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，但國(guó)內(nèi)的除雪機(jī)械在路面仿形能力、對(duì)路面保護(hù)等方面，與國(guó)外相比還存在一定差距。 現(xiàn)在我國(guó)除雪機(jī)械總的發(fā)展方向是[16]： 加強(qiáng)雪的力學(xué)性質(zhì)研究，建立道路氣象系統(tǒng) 為設(shè)計(jì)出更好的除雪機(jī)，需要對(duì)雪的力學(xué)性質(zhì)做一個(gè)全面的分析，同時(shí)也應(yīng)該建立道路氣象信息系統(tǒng)，對(duì)道路氣象系統(tǒng)做出更好的預(yù)測(cè)和判斷，以便靈活的、高效的使用除雪機(jī)械。 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(gè)重要因素，機(jī)身過大，除雪機(jī)占道影響交通；速度過低，影響車流通暢，同時(shí)狹窄路面的除雪也要求機(jī)身體積不宜過大。為了不妨礙交通，今后中國(guó)的除雪機(jī)械要向小型化、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 為了提高機(jī)器的使用率 ,除雪機(jī)械應(yīng)向一機(jī)多用的方向發(fā)展。中國(guó)的除雪機(jī)械應(yīng)該向兼用型的方向發(fā)展 ,可在冬季降雪時(shí)進(jìn)行除雪作業(yè) ,其余時(shí)間可進(jìn)行灑水、清掃等多種路面養(yǎng)護(hù)作業(yè)及其它作業(yè)。除雪機(jī)械應(yīng)盡量采用機(jī) - 電 -液新技術(shù) ,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 ,提高除雪機(jī)械的科技含量。 要注意提高安全性、舒適性 部分除雪設(shè)備的駕駛室內(nèi)沒有增溫系統(tǒng)，駕駛員在工作狀態(tài)時(shí)處于寒冷的狀態(tài)，而且有些除雪設(shè)備在使用過程中需要不斷的調(diào)試，可靠性不高。因此，提高除雪機(jī)械的自動(dòng)化功能，加強(qiáng)除雪設(shè)備的安全性是今后發(fā)展的趨勢(shì)。 打破專利封鎖，加強(qiáng)技術(shù)合作 集中人力、物力優(yōu)勢(shì) ,聯(lián)合開發(fā)除雪機(jī)械 ,盡早研制出高速度、高性能的除雪設(shè)備 ,減少人力除雪 ,實(shí)現(xiàn)除雪自動(dòng)化。這樣既可以大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度 ,把人們從惡劣勞動(dòng)環(huán)境中解脫出來 ,又可以提高國(guó)內(nèi)城市建設(shè)機(jī)械化水平。 1.3 除雪工具的分類 目前，各國(guó)采用的除雪的基本方法主要有兩種，分別是機(jī)械法和化學(xué)法。其中機(jī)械法是直接利用機(jī)械設(shè)備來除雪，它有兩種形式，一種是除雪機(jī)，一種是除冰機(jī) 就鏟雪車的工作原理來說，可將鏟雪車分為推移式鏟雪車、拋雪式鏟雪車和吹雪式鏟雪車；就工作方法的不同，也可將鏟雪車分為拋雪式鏟雪車和傳送式鏟雪車； 1.4 設(shè)計(jì)的任務(wù) 本次設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)一臺(tái)手推式鏟雪車，其工作原理是鏟雪車在工人的推動(dòng)下，由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，將路面上的雪收集到儲(chǔ)雪桶中，再有螺旋拋雪葉輪將其拋向道路兩側(cè)，完成鏟雪任務(wù)。這次設(shè)計(jì)的要求主要有以下四點(diǎn)： (1) 查閱相關(guān)資料，完成對(duì)積雪的機(jī)械性能的認(rèn)知； (2) 查閱相關(guān)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)并確定可行的方案； (3) 詳細(xì)設(shè)計(jì)各個(gè)工作機(jī)構(gòu)，并確定其相關(guān)尺寸及圖紙； （4）繪制鏟雪車的零件圖和裝配圖，編寫設(shè)計(jì)說明書； 42 2 路面積雪特性的研究 只有充分的掌握積雪的物理性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)才能更好的設(shè)計(jì)該設(shè)備，這些性質(zhì)主要有：機(jī)械設(shè)備在除雪過程所受阻力、所用功率等。其物理性質(zhì)主要包含、、。 2.1.1 積雪的密度 在鏟雪車的設(shè)計(jì)過程中和使用工程中，雪的密度有至關(guān)重要的影響，其變化幅度為：0.019~0.89g/cm3。在眾多學(xué)者的研究下得出結(jié)論： (1) 降雪時(shí)間變長(zhǎng)，雪的密度將變得越大，其兩者關(guān)系如下表2.1所示； 表2.1 學(xué)的密度與時(shí)間的關(guān)系表 (2)隨降落過程的時(shí)間延長(zhǎng)而增大的，同上表2.1所示； (3)隨降落時(shí)環(huán)境溫度的不同而不同，其關(guān)系如下表2.2所示； 降雪時(shí)的氣溫／ o C 新降下的雪的密度／g．cm-3 最小值 最大值 平均值 表2.2 雪的密度與環(huán)境溫度的關(guān)系 2.1.2 積雪的硬度 積雪的硬度也是抗壓強(qiáng)度，其表示方法是在單位面積上的阻力大小。其抗壓強(qiáng)度有如下特征： (1) 與雪的密度呈正比。 (2) 與溫度呈反比。 2.1.3 積雪的摩擦系數(shù) 本設(shè)備在鏟雪工作中所受的摩擦系數(shù)主要有內(nèi)摩擦系數(shù)、外摩擦系數(shù)、輪胎的附著系數(shù)。在本次設(shè)計(jì)中主要考慮輪胎與冰雪路面的附著系數(shù)。 3 小型手推式鏟雪車設(shè)計(jì)方案 3.1 總體方案及其比較 方案一:利用類似于吹雪式鏟雪車的原理，即使用高速旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將積雪吹像路的兩邊，但只適用于剛下的雪，對(duì)踩實(shí)的雪不能有效的清理，且生產(chǎn)成本較高。 方案二:利用推土機(jī)的前部的鏟子將雪推向一邊，但這種方法對(duì)于窄路不適用，且對(duì)路面有一定的損傷，違背設(shè)計(jì)初衷。 方案三:采用新型機(jī)械設(shè)備除雪。其除雪設(shè)備鏟雪步驟如下： 第一步，利用特定設(shè)備將踩實(shí)的積雪變得松弛；第二步，松弛的雪被螺旋機(jī)構(gòu)輸送到儲(chǔ)雪桶中；第三步，將雪拋向路的側(cè)邊。此種方案，可以對(duì)松弛的雪或踩實(shí)的雪做到很好的鏟雪效果。而且也能適用于較窄路面，符合設(shè)計(jì)初衷。 綜上，選用第三種方案。 3.2 小型手推式鏟雪車的工作原理 3.2.1 基本結(jié)構(gòu) 小型手推式鏟雪車主要包括六大主體結(jié)構(gòu)，中心主體結(jié)構(gòu)是傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和集雪結(jié)構(gòu)。其他結(jié)構(gòu)有原動(dòng)機(jī)、拋雪裝置、操作裝置、行走裝置；其中原動(dòng)機(jī)采用的是汽油機(jī)；螺旋狀的攪龍葉片是集雪裝置的主要結(jié)構(gòu)；拋雪裝置主要是經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的葉輪將雪拋出；行走裝置為人工手推式；操作裝置主要指扶手。 3.2.2 工作原理 工作原理如圖3.1所示，為：在人工的推動(dòng)下車體向前進(jìn)，鏟雪機(jī)構(gòu)主要由原動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)過鏈傳動(dòng)或帶傳動(dòng)將其動(dòng)力輸送給傳動(dòng)軸，通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)各個(gè)工作機(jī)構(gòu)的工作，最后將其輸送到攪龍軸上，帶動(dòng)蛟龍葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)，完成鏟雪的任務(wù)。其動(dòng)力傳遞過程為：發(fā)動(dòng)機(jī)→傳動(dòng)軸→渦輪蝸桿減速器→驅(qū)動(dòng)軸→攪龍。 圖3.1 小型機(jī)械鏟雪車的結(jié)構(gòu)示意圖 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 圖3.2 鏟雪車結(jié)構(gòu)圖 3.3 小型手推式鏟雪車基本結(jié)構(gòu)的確定 3.3.1 原動(dòng)機(jī)的選擇 因?yàn)殓P雪車主要在較窄路面工作，所以宜選用體積較為小的汽油機(jī)作為動(dòng)力輸入。 本次設(shè)計(jì)的參數(shù)為：?jiǎn)挝粫r(shí)間掃雪量，積雪密度和厚度分別是 、，因此單位時(shí)間的掃雪量為： kg (3.1) 本裝置的設(shè)計(jì)要求為揚(yáng)程，排雪的初始速度為，則計(jì)算得在排雪工作過程： (3.2) 集雪裝置為攪龍葉片，在運(yùn)行過程中將受到雪的阻力，用表示，則為，，故集雪過程中攪龍所消耗的功率為： (3.3) 鏟雪車工作時(shí)的自重，路面摩擦系數(shù)，移動(dòng)速度，故移動(dòng)時(shí)消耗功率為： (3.4) 由上算得鏟雪車消耗的總功率為： (3.5) 通過上述設(shè)計(jì)，且按照設(shè)計(jì)要求需清理踩實(shí)的積雪，故所需的汽油機(jī)： 3.3.2 傳動(dòng)方式的選擇 鏟雪車的動(dòng)力由汽油機(jī)提供，經(jīng)由鏈或帶傳動(dòng)將動(dòng)力輸出給傳動(dòng)軸，但由于鏟雪車在工作時(shí)處于潮濕環(huán)境，如果選用帶傳動(dòng)將會(huì)出現(xiàn)彈性打滑和整體打滑，所以選用鏈傳動(dòng)較為合理。再把傳動(dòng)軸與渦輪蝸桿減速器相連接，將動(dòng)力傳達(dá)到渦輪蝸桿減速器上，緊接著傳達(dá)到攪龍軸上。 3.3.3 集雪裝置的設(shè)計(jì) 因積雪是從集雪桶的中心經(jīng)由彎管排向道路的側(cè)邊，故需先設(shè)計(jì)攪龍葉片將雪匯集到儲(chǔ)雪桶中部，所以將轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成由聯(lián)軸器鏈接的兩個(gè)旋向相反的螺旋軸。其中攪龍機(jī)構(gòu)將設(shè)計(jì)為帶狀螺旋葉片，這樣設(shè)計(jì)的好處在于有效的緩解儲(chǔ)雪桶的壓力，減輕發(fā)生堵塞的情況。攪龍軸和葉片的示意圖如下所示： 3.3 攪龍軸和攪龍葉片的基本結(jié)構(gòu) 上述集雪裝置有很好的破、集、拋這三大功用。其中，攪龍機(jī)構(gòu)的旋向設(shè)計(jì)為左邊，，這樣將有效的將兩邊的積雪運(yùn)送到中心，然后將雪拋出。 4 小型鏟雪車的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核 4.1 鏈傳動(dòng)的計(jì)算 4.1.1 傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)步驟 鏈傳動(dòng)叫帶傳動(dòng)來說有很明顯的優(yōu)勢(shì)，即它受到的壓軸力較小，過載能力較強(qiáng)，無彈性打滑及整體打滑，具有良好的傳動(dòng)效率，對(duì)于封閉鏈傳動(dòng)一般在，適應(yīng)極端的環(huán)境等。參照本次設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)所處的環(huán)境選擇鏈傳動(dòng)較為合適?，F(xiàn)對(duì)鏈傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如下： 1、選擇鏈輪的齒數(shù) 和確定傳動(dòng)比i 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》所學(xué)，當(dāng)小鏈輪齒數(shù)少，可減小外廓的尺寸，但齒數(shù)過少，會(huì)增加運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷；鏈條在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)，鏈節(jié)間的相對(duì)轉(zhuǎn)角會(huì)增大；鏈傳動(dòng)的圓周力增大，從整體上加速鉸鏈和鏈輪的磨損[5]。故鏈輪的齒數(shù)不應(yīng)該過少，一般選取大于。同時(shí)，若其承受較大的沖擊載荷且處于高速傳動(dòng)中，則應(yīng)將齒數(shù)選擇大于，初次之外，還應(yīng)對(duì)鏈輪輪齒進(jìn)行淬硬處理。但也不能選擇過大的齒數(shù)，一般要選擇小于114一下的系列。 對(duì)于傳動(dòng)比的選擇，應(yīng)保證，若，鏈條與鏈輪之間的嚙合數(shù)將減少，使得嚙合輪齒加速磨損，同時(shí)也會(huì)發(fā)生跳齒、脫鏈。 綜上所述，現(xiàn)選擇,則大鏈輪齒數(shù)為： (4.1) 符合設(shè)計(jì)要求 2、計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率 因?yàn)殒渹鲃?dòng)屬于平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)且屬于中等沖擊，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知，由表9-13知，，則計(jì)算功率為： (4.2) 式中：——工況系數(shù)； ——主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)； ——多排鏈系數(shù)； P——傳遞的功率，。 3、確定鏈條的型號(hào)和節(jié)距p 結(jié)合上述計(jì)算綜上查得 4、 計(jì)算鏈的節(jié)數(shù)和中心距 ： 初選中心距： =35p (一般選取應(yīng)在（30—50)p之間) (4.3) 則鏈節(jié)數(shù)Lp0為： (4.4) 為防止使用過渡鏈節(jié)，先將其圓整為L(zhǎng)P0=100 故最大中心距為： (4.5) 得：㎜ 其中，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-7查得f1=0.24974。但考慮到實(shí)際尺寸，選取鏈節(jié)數(shù)為L(zhǎng) p =94節(jié)。則中心距為： =233.38mm (4.6) 得 ≈234㎜ 考慮，，。 5、計(jì)算鏈速v,并確定其潤(rùn)滑方式 鏈的平均速度為： (4.7) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知v<12~15m/s，所以符合設(shè)計(jì)要求 由上述所選參數(shù)及查得《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9-14和結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)情況現(xiàn)采用定期人工潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式。 6、計(jì)算壓軸力Fp 有效圓周力為 N (4.8) 鏈輪選擇，其查表知 則壓軸力為： N （4.9） 其中：：有效圓周力； ：壓軸力系數(shù)； 4.1.2 鏈輪基本數(shù)據(jù)計(jì)算 由上述設(shè)計(jì)并結(jié)合《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得滾子鏈的重要參數(shù)如下表： 1、小鏈輪的主要尺寸 分度圓的直徑為： （4.10） 齒頂圓直徑分別為： （4.11） （4.12） 齒根圓的直徑為df1為： （4.13） 材料選?。?5，對(duì)其進(jìn)行滲碳、淬火、回火，使。 2、大鏈輪的主要尺寸 分度圓的直徑為： （4.14） 齒頂圓直徑分別為： （4.15） （4.16） 齒根圓的直徑為df2為： （4.17） 材料選?。?。 4.1.3 鏈輪基本運(yùn)動(dòng)的分析 本次設(shè)計(jì)中采用SolidWorks motion做運(yùn)動(dòng)分析，主要分析大鏈輪和小鏈輪之間的運(yùn)動(dòng)，具體數(shù)據(jù)展現(xiàn)在角位移圖中，有角位移圖知從動(dòng)鏈輪是隨著主動(dòng)鏈輪的線性運(yùn)動(dòng)。 大鏈輪與小鏈輪之間的角位移曲線如下： 圖6.1 大鏈輪與小鏈輪之間的數(shù)據(jù)分析 圖6.2 大鏈輪與小鏈輪之間的角位移圖 4.2 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核 地位，它的存在為其他作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)零件提供了支撐位置。除此之外，它還可以傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 本次設(shè)計(jì)中軸是主要的傳動(dòng)部件，汽油機(jī)的動(dòng)力是通過鏈傳動(dòng)傳動(dòng)到傳動(dòng)軸上的，以此帶動(dòng)傳動(dòng)軸上其他零件的運(yùn)轉(zhuǎn)，并將動(dòng)力傳動(dòng)到攪龍軸上。 本次設(shè)計(jì)主要包括外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算。 現(xiàn)設(shè)計(jì)過程如下： 由上設(shè)計(jì)知，汽油機(jī)軸的轉(zhuǎn)速為2500r/min 其輸入功率P1=P=2.2kW （4.18） 轉(zhuǎn)矩： （4.19） 材料選擇：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1查得選用45，對(duì)其進(jìn)行正火、回火熱處理。 4.2.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、求輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由前述原動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)知，選用，則： （4.20） 又知： （4.21） 所以 （4.22） 2、求作用在鏈輪上的力： 由于鏈輪分度圓直徑，則圓周力為： （4.23） 3、初步確定出軸的最小直徑 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3知，現(xiàn)取=112，則 （4.24） 圓整后取軸直徑=12mm。 4、根據(jù)軸向的定位要求以確定各段直徑及長(zhǎng)度 各軸段的直徑和長(zhǎng)度見下圖4.1 圖4.1軸的各段直徑和長(zhǎng)度 5、軸承的選擇 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇，對(duì)于和軸承選擇。 4.2.2 軸的校核 傳動(dòng)軸的，故對(duì)其校核。由之前設(shè)計(jì)知，從動(dòng)鏈的效率，轉(zhuǎn)速為。 1、求軸上的功率p和轉(zhuǎn)矩T 由前述計(jì)算得， 2、求作用在軸端的力 已得軸端分度圓直徑為d=30mm 故： 圓周力 ==1.082kN （4.25） 徑向力Fr=f=1082.2×= 3.9449kN （4.26） 軸向力F=ftan=1082.2×tan3.18=0.0601kN （4.27） 且L =50mm，L=75mm； 3、求軸上的載荷 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知： （4.28） （4.29） （4.30） （4.31） 又知： （4.32） 由上述計(jì)算可知，危險(xiǎn)截面在軸端，故需對(duì)其進(jìn)行校核計(jì)算，如下： 載荷 水平面（H） 垂直面（V） F F 表4.1 M，M，M的值 4、使用彎矩應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 取=0.6，軸上的應(yīng)力計(jì)算 ===14.8034Mpa （4.33） 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選取45號(hào)鋼作為軸的材料，正火、回火處理，同時(shí)查的，由上知 ＜，故合格。 4.3 蝸輪蝸桿減速裝置設(shè)計(jì) 在前述設(shè)計(jì)中選用的動(dòng)力輸出是汽油機(jī)，所以通過減速器降低轉(zhuǎn)速，以便配合攪龍軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，且攪龍軸和傳動(dòng)軸的安放方式為相互垂直，故綜合選取渦輪蝸桿減速器。 4.3.1 選擇材料 本次設(shè)計(jì)中，蝸桿傳動(dòng)的功率較小且速度一般，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得蝸桿應(yīng)采用45鋼制造；并對(duì)齒面進(jìn)行淬火處理。選取作為渦輪的材料。 4.3.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知，蝸桿副一般會(huì)發(fā)生齒面膠合或點(diǎn)蝕，并對(duì)蝸輪副齒根進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度校核[5]。 1、確定作用在渦輪上轉(zhuǎn)矩 （4.34） 2、確定載荷系數(shù)K 已知載荷分?jǐn)?shù)（因?yàn)楣ぷ鬏d荷較穩(wěn)定），由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得， 。 所以 3、確定彈性系數(shù)： 對(duì)于輪和鋼蝸桿相配對(duì)時(shí)，取 4、 確定接觸系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖11-18知 5、確定許用接觸應(yīng)力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知許用應(yīng)力。設(shè)蝸輪蝸桿的壽命=120000 h，則： 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （4.35） 壽命系數(shù) （4.44） 則 （4.36） 其接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 6、初步確定中心距、模數(shù)及倒程角 由前述數(shù)據(jù)知： （4.37） 計(jì)算得=89.6 現(xiàn)根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11-2及圖11-8選取如下參數(shù)： 由上述數(shù)據(jù)知：，因此以上參數(shù)合理。 4.3.3 按齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算 公式為： （4.38） （4.39） =30.26<35mm 故以上設(shè)計(jì)合理 4.3.4 計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸 中心距 （4.40） 1、 蝸桿主要參數(shù) 蝸桿的分度圓直徑 本次設(shè)計(jì)中蝸桿三維圖如下： 圖4.2 蝸桿三維圖 蝸桿各項(xiàng)尺寸如下表： 蝸輪的分度圓直徑 項(xiàng)目 公式 數(shù)值 ，圓整取20mm 2、渦輪主要尺寸 圖4.3蝸輪三維圖 蝸輪各項(xiàng)尺寸如下表： 項(xiàng)目 公式 數(shù)值 4.3.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 為判斷蝸桿副的彎曲斷裂的可能性及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性精度，現(xiàn)近似將其當(dāng)作校核，由下式知： （4.41） 當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù)，，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖11-19知齒形系數(shù) 螺旋角系數(shù) 齒形系數(shù)，螺旋角系數(shù) 極限彎曲應(yīng)力為 許用彎曲應(yīng)力 (4.42) 從《機(jī)械設(shè)計(jì)》表知 壽命系數(shù) 彎曲應(yīng)力為： 彎曲強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求 4.3.6 驗(yàn)算效率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知： （4.43） 由前述設(shè)計(jì)知：；；則： （4.44） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11-18知、；將其代入公式得，故合適。 4.4 攪龍軸的設(shè)計(jì) 鏟雪機(jī)構(gòu)的中心運(yùn)轉(zhuǎn)部件是攪龍軸，它的中部與渦輪相連接，兩邊都是使用軸承端蓋固定的，這樣有利于整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 現(xiàn)將攪龍軸的設(shè)計(jì)過程陳述于下： 根據(jù)上述要求軸的材料選擇45鋼制造。 熱處理方式、即可完成所需要求。 軸的轉(zhuǎn)速： （4.45) 軸的輸入功率為： （4.46) 軸的轉(zhuǎn)矩為： （4.47） 軸端分布圖如下所示： 圖4.4攪龍軸各段分布 4.5 攪龍葉片的設(shè)計(jì) 攪龍葉片是本次設(shè)計(jì)中的核心裝置，它的設(shè)計(jì)將影響整體產(chǎn)品的成效。 本次設(shè)計(jì)中，為更好的實(shí)現(xiàn)將雪輸送到中間部分的功能，將其設(shè)計(jì)為攪龍葉片在右邊的右旋，在，且才采用耐腐性材料。 是攪龍葉片的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，現(xiàn)初步設(shè)計(jì)攪龍葉片的參數(shù)如下： 葉片外徑 （4.48） 葉片內(nèi)徑 （4.49） 節(jié)距 （4.50） 外螺旋線實(shí)長(zhǎng) （4.51） 內(nèi)螺旋線實(shí)長(zhǎng) （4.52） 葉片高 （4.53） 葉片展開里口徑 （4.54） 切口角度 （4.55） 切口弦長(zhǎng) （4.56） 4.6 拋雪葉輪簡(jiǎn)述 本次設(shè)計(jì)中離心葉輪將作為拋雪葉輪，在工業(yè)設(shè)計(jì)中常采用平板型葉片，因?yàn)樗圃烊菀?，工況點(diǎn)的效率與機(jī)翼型葉片相接近，所本次設(shè)計(jì)中采取平板型葉片就能保證所需的功能。同時(shí)，選擇葉輪此料為鑄鐵，并對(duì)其表面做防腐蝕涂鍍。 4.7 二維CAD裝配圖 二維裝配圖如下圖所示： 圖4.6 二維總裝圖 5 小型手推式鏟雪車的三維造型 本次設(shè)計(jì)全面使用建模，現(xiàn)將建模配圖列于下： 5.1 主要部件的裝配圖 5.1.1 傳動(dòng)軸的裝配 傳動(dòng)軸裝配如下： 圖5.1傳動(dòng)軸的零部件裝配 5.1.2 執(zhí)行軸和支架的部分裝配 執(zhí)行軸與支架的部分裝配圖如下圖所示： 5.2 傳動(dòng)軸零部件裝配 圖5.3 支架部分零件的組裝 5.2 小型手推式鏟雪車的總體造型 總體裝配見圖5.5 圖5.5小型手推式鏟雪車 6 環(huán)保評(píng)估 目前，世界公眾對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，各國(guó)也在制定嚴(yán)格的保護(hù)法和標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)境保護(hù)直接約束企業(yè)的經(jīng)營(yíng)行為，有無良好的環(huán)境保護(hù)性已成為國(guó)際市場(chǎng)上產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 本次設(shè)計(jì)的手推式鏟雪車中沒有采用任何具有對(duì)環(huán)境有污染的零部件，齒輪主要采用人工潤(rùn)滑方式，不會(huì)造成很大的環(huán)境污染，同時(shí)設(shè)計(jì)采用的是EM100的汽油機(jī)作為動(dòng)力源，其外殼加護(hù)橡膠材料，減少了汽油機(jī)的震動(dòng)污染和噪音污染。 此次設(shè)計(jì)中所選用的材料均為標(biāo)準(zhǔn)件和可回收資源，當(dāng)鏟雪車不能使用時(shí)可將其零件回收重復(fù)利用，加大了材料的再利用率。 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)在一個(gè)學(xué)期的努力下終于完成設(shè)計(jì)、繪圖、校核。在這一過程中，學(xué)到了很多，比如在SolidWorks中如何進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，如何去設(shè)計(jì)校核產(chǎn)品的零部件，如何對(duì)比分析方案的優(yōu)劣，進(jìn)而確定出合適的方案。實(shí)踐出真理，只有通過長(zhǎng)期的做設(shè)計(jì)才能真正意義上的掌握理論知識(shí)。以前對(duì)渦輪蝸桿的認(rèn)知過少，過于感性，通過這次的設(shè)計(jì)，讓我從理性的思維上認(rèn)識(shí)了它。 本次所設(shè)計(jì)的手推式鏟雪車主要包含以下幾方面： （1） 對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，提出有效合理的方案及工作原理； （2） 完成對(duì)各工作機(jī)構(gòu)的尺寸、結(jié)構(gòu)； （3） 繪制出各個(gè)結(jié)構(gòu)的二維、三維圖。 （4） 做出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)分析。 參考文獻(xiàn) [1] 王黎勤，陳鐵銘.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].西安：哈爾冰工業(yè)大學(xué)出版社，1995. 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