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道路照明將率先使用低能耗的發(fā)光二極管照明技術(shù)
英國的一所大學(xué)的研究人員和一個(gè)發(fā)光二極管（LED）專門企業(yè)合作，期望能夠開發(fā)出將LED技術(shù)優(yōu)勢利用在道路照明中的最佳方法。LED最先于上世紀(jì)70年代出現(xiàn)在數(shù)字手表和計(jì)算機(jī)中。今天，這項(xiàng)技術(shù)取得了進(jìn)步，可以用來制造耐用、低能耗且對社區(qū)友好型的道路照明設(shè)備。 其好處有：預(yù)期壽命長（可達(dá)100,000小時(shí)），根據(jù)型號大小以及能量消耗率逐漸增加高亮度輸出，對于普通照明和指示燈來說，可以用LED來實(shí)際替代傳統(tǒng)的鈉蒸汽單元。而且，由于LED體積是如此之小，所以制造商用它來制造更加圓滑、體積更小、輕量級的發(fā)光體的可能性就大大增加了。重要的是，LED對環(huán)境友好，而且還安全。它不含玻璃、燈絲或汞，所以不會發(fā)生由于鹵素或高強(qiáng)度電流（HID）而導(dǎo)致燈具爆炸的情況。同時(shí)，它成本低，也不會受到由于鈉蒸汽單元而帶來的汞處理限制。低壓直電流操作可以完全保證消費(fèi)者的安全。彩色的LED模塊可以使顏色非常逼真，而且比白熾燈單元更具能源有效性。
LED照明專門公司Dialight Lumidrives的創(chuàng)立者是曼徹斯特大學(xué)校友，該公司最近和這所英格蘭北部的大學(xué)開展了合作計(jì)劃。來自大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的研究人員正在利用他們的專業(yè)知識，研究如何使緊密壓縮在一起的一組LED能夠安全、可靠地工作。用LED來提供照明解決方案的方式如果得到應(yīng)用的話，可以使能源消耗量減少25－50％。但是當(dāng)需要12,000流明（一只典型的60瓦家用照明是800流明）或以上的照明時(shí)，發(fā)熱和其它與電相關(guān)的問題將成為采用LED技術(shù)的障礙。曼徹斯特大學(xué)的工程師們將會和位于約克郡的Dialight Lumidrives公司一道，解決一些比較難攻克的問題，如緊密壓縮在一起的一組LED所產(chǎn)生的熱量。由于LED模塊會被用在戶外，所以需要考慮實(shí)際的環(huán)境因素，如關(guān)鍵的散熱片上被鳥筑巢的可能性。
還有一項(xiàng)需要克服的困難就是規(guī)章問題。規(guī)章中規(guī)定了燈的刺眼程度和光污染限制；明確規(guī)定了LED光源可以安裝的區(qū)域。這些都造成了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。這項(xiàng)為期一年的計(jì)劃得到了來自英國政府175,000英鎊的資助，Dialigh公司也提供了同等數(shù)量的資金。計(jì)劃的一個(gè)主要目標(biāo)就是，開發(fā)出一種十分可靠而低廉的解決方案。 曼徹斯特大學(xué)電能轉(zhuǎn)換部（Power Conversion Group）的Roger Shuttleworth博士說：“發(fā)光二極管技術(shù)首次顯示出其卓越性是在上世紀(jì)70年代的器具顯示上，隨后我們越來越多地看到發(fā)光二極管被用在諸如交通信號燈和汽車燈這樣的事物上?！薄暗?0世紀(jì)時(shí)，讓所有東西看起來都呈桔色的老式鈉路燈逐漸被高壓鈉燈所取代。這些高壓鈉燈發(fā)光更明亮，而且符合視覺審美，還能幫助解決街頭犯罪和反社會行為，同時(shí)耗能低?！彼盅a(bǔ)充說：“隨著環(huán)境問題被提到了國家和政府日程的首要位置，節(jié)省能源成了一個(gè)重要的問題。如果你能想想光英國就有多少路燈，那么你就會清楚在能源和費(fèi)用節(jié)省上存在著多大的機(jī)會?！?
Dialight Lumidrives公司總經(jīng)理曾在曼徹斯特大學(xué)科技學(xué)院學(xué)習(xí)電氣和電子工程，1996年畢業(yè)。他解釋說：“未來10年，發(fā)光二極管要成為主要的照明來源，現(xiàn)在正在朝這個(gè)方向前進(jìn)。雖然大量的資金正在注入發(fā)光二極管的核心研究中，但是，由于沒有什么電子學(xué)或發(fā)光二極管知識，制造商們忽略了相關(guān)技術(shù)的同步開發(fā)?！彼又f：“能和曼徹斯特大學(xué)合作開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，我們感到很驕傲。技術(shù)開發(fā)成功后，這個(gè)具有革命性的光源就可以進(jìn)行日常使用了?！?
雖然在歐洲非常普遍的高壓鈉蒸汽路燈每消耗一瓦電，可以產(chǎn)生85流明的照明量，但是他認(rèn)為LED技術(shù)已經(jīng)能使每瓦電產(chǎn)生的流明量超過了150，而且隨著新半導(dǎo)體的出現(xiàn)發(fā)展，預(yù)計(jì)這個(gè)數(shù)字還要更高。研究人員表明，在降低能源消耗以及整體操作成本的同時(shí)， LED路燈還有助于減少光污染，大城市向天空排放熱量的時(shí)代可能就要成為過去了。還有建議說，LED路燈應(yīng)該可以根據(jù)需要來調(diào)節(jié)亮度。LED路燈的長壽命意味著不需要經(jīng)常進(jìn)行更換，從而減少了交通中斷的潛在性，降低了政府為此而支付的維修費(fèi)用。雙方正在合作研究的路燈LED模塊壽命超過了10年，是普通路燈壽命的四倍多。在正常操作下，LED必需要經(jīng)歷光輸出逐漸減少的過程，而這個(gè)過程是會一直持續(xù)著的。導(dǎo)致光輸出減少的原因可能是由于LED產(chǎn)生光的效率在降低，或者是由于LED壓縮包內(nèi)的光徑在減少。不過，只要沒有超負(fù)荷使用，Dialigh的 LED路燈在工作50,000小時(shí)或10年后，還可以達(dá)到70％原始光輸出的能力。這并不像聽起來那樣重要，因?yàn)橄鄬碚f，人類的眼睛對光輸出的變化并不是很敏感，只有減少量達(dá)到50％的時(shí)候才會有明顯的感覺。
該公司表示，將現(xiàn)有的路燈換成LED的路燈應(yīng)該很簡單，因?yàn)椴恍枰魏蔚碾娮訉W(xué)技術(shù)。在照明方面，公司已經(jīng)進(jìn)行了五年的LED技術(shù)開發(fā)和使用，擁有一系列的產(chǎn)品，成功地供應(yīng)著許多世界著名的設(shè)備制造商。
Low-Energy LED Lighting Is “Streets Ahead”
BER ways to exploit the advantages of LED (light-emitting diode) technology in street lighting aTTEre expected to emerge from collaboration between university researchers and an LED lighting specialist company, both in the UK.LEDs first appeared in digital watches and calculators in the 1970s. Today, the technology has progressed to the point where it can be used to create durable and community-friendly, low-energy street lighting. The benefits include long-life expectancy (up to 100,000 hours) together with increasingly high-light output in relation to their size and energy consumption, making LEDs a realistic alternative to conventional sodium vapour units for general and directional lighting. And because LEDs are so small, the possibilities for manufacturers to create sleeker, smaller, lightweight luminaries are greatly extended.Importantly, LEDs are also environmentally friendly and safe. They contain no glass, filaments or mercury and so can experience none of the exploding failures associated with halogen and HID (high intensity discharge) lamps. And they are free from the cost and restrictions of mercury disposal that is involved with sodium vapour units. Operating at low-voltage direct current ensures complete consumer safety. Coloured LED modules are very vivid and even more energy-efficient than white light units.
In the latest joint project between the University of Manchester, northern England, and LED lighting specialist Dialight Lumidrives - a company founded by a successful former student of the university - researchers in the School of Electrical & Electronic Engineering are using their expertise to investigate how tightly packed groups of LEDs can be made to work safely and reliably.Lighting solutions that use LEDs in this way have the potential to reduce energy consumption by 25-50 per cent, depending on the application. But thermal and electrical issues at lighting levels of 12,000 lumens and above (a typical 60whousehold light bulb produces 800 lumens) are barriers to the wider adoption of LED technology.The university engineers will be working with the York-based Dialight Lumidrives to tackle tough issues such as the amount of heat generated by LEDs packed closely together. Because the LED modules will be used outside, they will need to consider practical environmental factors, such as the possibility of birds nesting over a vital heatsink.
Another hurdle is presented by the regulations that govern aspects such as glare and light pollution; directing the LED light sources specifically on to the required area will form a serious challenge.The one-year project has been funded by a grant of 175,000 pounds from the UK government, matched by a similar amount contributed by Dialight. A key aim of the project is to develop a solution that is very reliable but not prohibitively expensive.Dr Roger Shuttleworth, from the Power Conversion Group at Manchester University, said: “LED technology first came to prominence in instrument displays in the 1970s, but we are increasingly seeing it used in things like traffic signals and car lights. “Towards the end of the 20th century, the old-fashioned sodium street lights that made everything look orange were gradually replaced by high-pressure sodium lamps. While these are brighter and more aesthetically pleasing, and can help tackle street crime and anti-social behaviour, they are also less energy efficient.“With the environment at the top of the public and political agenda, energy saving has become a very important issue. When you consider how many street lights there are in the UK alone, it is clear there are some big opportunities for energy and cost savings,” he added.
Dialight Lumidrives’ managing director Gordon Routledge studied electrical and electronic engineering at the University of Manchester Institute of Science & Technology (UMIST), graduating in 1996. He explained: “LEDs are on track to become a major source of lighting over the next decade. Although significant investment is on-going in the core development of the LEDs, the surrounding technology development is being left to manufacturers who have little knowledge of electronics or LEDs.“We are proud to be working with the University of Manchester to develop technology which will drive the adoption of this revolutionary lighting source in everyday applications,” he added.Although high-pressure sodium vapour street lighting - common across much of Europe - gives an efficiency of about 85 lumens per watt, he claimed that LED technology was already on track to exceed 150 lumens per watt and predicted this figure would rise further as new semiconductor developments occur. As well as cutting energy consumption and overall running costs, researchers say that LED street lighting helps reduce light pollution; the sky glow that radiates from big cities could become a thing of the past. It is also proposed that LED street lighting could be controlled and dimmed when necessary.Their longer lifespan means that LED street lights need to be replaced less often, reducing potential traffic disruption and council repair bills. The lifetime of the LED module that the collaborators are working on is in excess of 10 years in a road lighting application, some four times longer than a conventional street light. Although LEDs do experience a gradual and permanent reduction in light output during their normal operating life - caused either by a reduction in the light-generating efficiency of the LED die, or a reduction of the optical path within the LED package - the Dialight street LEDs are expected to provide about 70 per cent of their original light output after 50,000 hours or 10 years, provided that they are not overdriven. This is not as significant as it sounds because the human eye is relatively insensitive to changes in light output, and a reduction to about 50 per cent is necessary to create a noticeable change.
It is, says the company, easy to convert existing street lighting to an LED source because no electronics skills are required. It has been developing and exploiting LED technology for lighting applications for almost five years, with a successful produce range supplied to many of the world’s leading equipment manufacturers.
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目：
學(xué)生姓名：
學(xué) 號：
班 級:
專 業(yè)：
指導(dǎo)教師：
2014年 xx 月
目 錄
摘要 …………………………………………………………………………………1
關(guān)鍵詞 ………………………………………………………………………………1
1 引言………………………………………………………………………………2
1.1 研究的目的和意義………………………………………………………3
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀…………………………………………………………3
2 總體方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………………4
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求…………………………………………………………4
2.2 系統(tǒng)工作原理……………………………………………………………4
2.3 主要技術(shù)參數(shù)……………………………………………………………5
3 具體方案設(shè)計(jì)及加工……………………………………………………………5
3.1 動力參數(shù)…………………………………………………………………5
3.2 鏈與鏈輪…………………………………………………………………5
3.2.1 確定鏈條節(jié)數(shù)……………………………………………………6
3.2.2 確定節(jié)距…………………………………………………………6
3.2.3 確定中心距………………………………………………………6
3.2.4 驗(yàn)算鏈速…………………………………………………………6
3.2.5 壓軸力……………………………………………………………6
4 傳動軸的設(shè)計(jì)與校核……………………………………………………………7
4.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………7
4.2 確定各軸的直徑和長度…………………………………………………7
4.3 軸的校核…………………………………………………………………8
5 渦輪與蝸桿………………………………………………………………………8
5.1 按接觸強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………8
5.1.1 確定蝸桿頭數(shù)、蝸桿齒數(shù)………………………………………8
5.1.2 確定渦輪轉(zhuǎn)矩……………………………………………………9
5.1.3 確定條件…………………………………………………………9
5.1.4 初定中心距、模數(shù)、倒程角……………………………………9
5.1.5 計(jì)算傳動效率……………………………………………………9
5.2 驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度………………………………………………………9
5.3 計(jì)算傳動的主要尺寸……………………………………………………10
5.4 彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算……………………………………………………………10
6 攪龍軸設(shè)計(jì)與校核………………………………………………………………11
6.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………11
6.2 確定各軸段的直徑和長度………………………………………………12
6.3 軸的校核…………………………………………………………………12
7 鍵的選擇與校核…………………………………………………………………14
8 螺旋葉片的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………14
9 結(jié)論 ……………………………………………………………………………15
9.1 設(shè)計(jì)完成情況……………………………………………………………15
9.2 結(jié)論………………………………………………………………………16
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………16
致謝 …………………………………………………………………………………17
掃雪機(jī)的設(shè)計(jì)
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(jì)方案。本設(shè)計(jì)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
The Design of The Snow-blower
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 shaft
1 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(gè)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(fèi)了較大的人力和物力，而且清雪的效率低，往往不能及時(shí)清除積雪，而積雪被車輛壓實(shí)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(shí)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(jiān)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(shí)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(jì)的目的在于設(shè)計(jì)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(shí)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(diǎn)。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(shí)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(jì)和開發(fā)必然有很大的現(xiàn)實(shí)意義（1）。
2 總體設(shè)計(jì)方案
2.1 設(shè)計(jì)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(jì)的目的在于設(shè)計(jì)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(shí)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(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；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(shí)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(jì)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 drawing
2.3 主要技術(shù)參數(shù)
設(shè)計(jì)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）
100kg 2~2.5 95 360 1200×1100×1100
3 具體方案設(shè)計(jì)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：163cm3
排量：87
最大輸出：2.2kw/2500
凈重：27kg
3.2 鏈輪、鏈
鏈輪和鏈條將發(fā)動機(jī)的動力輸給傳動軸以實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(jì)和在整個(gè)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
(2)
所以，Lp 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(jì)，根據(jù)相應(yīng)條件和公式得出；
(3)
(4)
單排鏈條排數(shù)系數(shù)=1 。則P0=2.4 kw (5)
根據(jù)鏈輪的轉(zhuǎn)速和，查表選鏈號06B。得出節(jié)距p=9.525mm。
3.2.3 確定中心距a
初定中心距，其最小中心距0.2Z18.4p, 。
(6)
=233.38mm（取整數(shù)234）
3.2.4 驗(yàn)算鏈速
鏈的平均速度： (7)
=8.331m/s
V小于12~15m/s, 可用。
3.2.5 壓軸力FQ
有效圓周力為 (8)
取,則壓軸力為 (9)
4 傳動軸的設(shè)計(jì)與校核
傳動軸是整個(gè)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動的重點(diǎn)，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(shí)還要連接渦輪蝸桿轉(zhuǎn)動并將動力傳給渦輪，以此實(shí)現(xiàn)方向的變化和動力的傳輸。
軸的設(shè)計(jì)過程如下：
軸的工作情況：無腐蝕條件
軸的轉(zhuǎn)速：n1=2500r/min
軸的輸入功率： P1=P
轉(zhuǎn)矩：T=Td (10)
所設(shè)計(jì)的軸選用是實(shí)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(jì)計(jì)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(jì)基礎(chǔ)P262（14-2）式，并查表14-3，取c=118
輸入軸 11.256mm (11)
4.2 確定各軸段的直徑和長度(根據(jù)設(shè)計(jì)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 information
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
20mm 15mm -13.07 0Nmm 0N 0Nmm 6494Nmm
20mm 418.5mm -46.89N 0Nmm 0N 0Nmm 6494Nmm
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 15mm
20mm 418.5mm
4.3 軸的校核
4.3.1 垂直支反力計(jì)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FB
FQ=FA+FB , 又因，則有
解得，F(xiàn)B=183.8N，， (12)
4.3.2 截面C左側(cè)彎矩
(13)
截面C右側(cè)彎矩
(14)
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(shí)也需要將轉(zhuǎn)速降低，所以在設(shè)計(jì)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(jì)算
5.1.1 確定蝸桿頭數(shù)、蝸桿齒數(shù)
查表， (15)
5.1.2 確定渦輪轉(zhuǎn)矩
= 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 =155
轉(zhuǎn)速系數(shù) (17)
壽命系數(shù) 接觸系數(shù)查圖得
接觸疲勞極限由表得，接觸強(qiáng)度安全系數(shù)
5.1.4 初定中心距、模數(shù)、倒程角
(18)
=29.95 （a取35mm）
M=（1.4~1.7）， 取m=1.6
(19)
5.1.5 計(jì)算傳動效率
當(dāng)量摩擦角,
嚙合效率， (20)
傳動效率 （9）（取，因查時(shí)考慮軸承的摩擦損耗，
，考慮蝸桿轉(zhuǎn)速較高）
5.2 驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度
= (21)
(22)
=30.3<35mm ( 原參數(shù)強(qiáng)度足夠）
5.3 計(jì)算傳動的主要尺寸
中心距 (23)
蝸桿的分度園直徑 ，
蝸桿齒頂圓直徑 ， (24)
蝸桿齒根圓直徑 ，(25)
蝸桿軸向齒距 ， (26)
蝸桿輪齒螺紋部分長度 (27)
渦輪分度圓直徑 ， (28)
渦輪齒頂圓直徑 ，
渦輪齒根圓直徑 ，
渦輪外圓直徑 ，
渦輪輪齒寬度
=15.36mm （取為16mm）
渦輪齒寬角
5.4 彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算
齒形系數(shù)查表得， ，螺旋角系數(shù)
極限彎曲應(yīng)力查表得，
許用彎曲應(yīng)力 （取SFmin=1.4）
彎曲應(yīng)力10) (29)
(
6 攪龍軸設(shè)計(jì)與校核
攪龍軸是整個(gè)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(shí)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(gè)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，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求車出所需要的大小、長度以及精度，最后銑出花鍵。整個(gè)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(jì)過程如下：
軸的工作情況：無腐蝕條件
軸的轉(zhuǎn)速n2=83.3
軸輸入功率
轉(zhuǎn)矩T=9.55
=9.55
=1.49
所設(shè)計(jì)的軸是實(shí)心軸，材料牌號為45正火、回火（12）。
6.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)基礎(chǔ)
(14-2)式，并查表14-3，取c=118
輸入軸 (30)
考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則
所以選擇d=17mm
6.2 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
渦輪受徑向力
渦輪受軸向力
軸支撐的跨度為620mm所以；
（13） (31)
2、水平彎矩：
(32)
3、 求垂直面支反力， 由 得：
(33)
則有：
(34)
由得：
4、 垂直彎矩：
截面C左側(cè)彎矩
截面右側(cè)彎矩
5、 合成彎矩：根據(jù)得（14），
6、 轉(zhuǎn)矩：
7、 當(dāng)量彎矩：
(35)
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(xiǎn)截面，分別計(jì)算其當(dāng)量彎矩（15）。
C截面：
D截面：
8、 校核危險(xiǎn)截面處的強(qiáng)度：
C截面： (36)
D截面： (37)
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。
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(yuǎn)=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，鍵與輪轂鍵槽的高度（17）。于是可求得：
(38)
該鍵標(biāo)記為取件標(biāo)記為：鍵6
8 螺旋葉片的設(shè)計(jì)
攪龍的螺旋葉片是整個(gè)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(jì)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(diǎn)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(jì)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(shí)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(jì)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(jì)算得，計(jì)算式：
(39)
式中：L── 外螺旋線實(shí)長（mm）；
l ── 內(nèi)螺旋線實(shí)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(jì)完成情況
通過一個(gè)學(xué)期的努力，終于順利完成了掃雪機(jī)的設(shè)計(jì)工作，進(jìn)行了工程圖的繪制、傳動的計(jì)和重要零件的校核?；就瓿闪嗽O(shè)計(jì)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(jì)過程中的理論分析和設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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)。
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致 謝
本次設(shè)計(jì)能順利完成，首先要感謝xx老師的耐心指導(dǎo)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，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(shí)際的應(yīng)用。
在半年多的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，向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(jì)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(jì)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。