畢業(yè)設計（論文）任務書姓名： 院（系）：汽車工程系專業(yè)：車輛工程專業(yè) 班 號： 任務起止日期： 畢業(yè)設計（論文）題目：小型手扶式清雪車設計立題的目的和意義：我國北方地區(qū)冬季漫長，每年都會有較大降雪過程，部分地區(qū)還會形成雪災，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)濟與社會的快速發(fā)展，高速公路和高等級公路里程與日俱增，冬季道路積雪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閉數(shù)天，嚴重影響交通并制約經(jīng)濟發(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注和重視，我認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務之急。通過對手扶拋揚式清雪車的設計，能夠鞏固和深入理解《機械設計》、《內(nèi)燃機原理》、《工程機械》等專業(yè)課程知識，掌握專用機械設計的原理和方法，培養(yǎng)綜合運用所學的知識解決實際問題得能力和創(chuàng)新能力。技術要求與主要內(nèi)容：設計手扶拋揚式清雪車，包括動力裝置、集雪裝置、拋揚裝置、操縱裝置等，進行測繪、計算、校核、繪制草圖和正式圖紙、撰寫設計說明書等工作。設計過程綜合運用調研、查閱資料、實體測繪、計算、參考設計等方法進行：（1）通過互聯(lián)網(wǎng)、圖書館等調研、查閱拋揚式清雪車的資料，熟悉其集雪裝置及拋揚裝置的工作原理和結構。（2）對小型清雪車進行實際勘查、測繪。（3）利用材料力學方法校核各主要零件的強度、剛度。（4）利用 AutoCAD 繪制各零件圖、部件圖和裝配圖。要求繪制圖紙總量≥2 張 0＃ 圖紙；設計說明書≥5000 字，其中參考文獻≥10 篇（含外文參考文獻≥2 篇）。進度安排：2010 年 10 月 11 日~10 月 21 日 調研，查閱小型拋揚式清雪車相關資料，撰寫《開題報告》 ，準備開題。2010 年 10 月 22 日 開題。2010 年 10 月 23 日~11 月 18 日 確定總體設計方案，進行初步計算，繪制草圖，撰寫設計說明書草稿。2010 年 11 月 19 日 接受階段性檢查。2010 年 11 月 20 日~11 月 25 日 完成設計草圖和設計說明書草稿。2010 年 11 月 26 日 接受中期檢查。2010 年 11 月 27 日~12 月 09 日 繪制并完成清雪車零件圖、裝配圖及設計說明書。2010 年 12 月 10 日 接受結題檢查。2010 年 12 月 11 日~12 月 15 日 修改設計、圖紙和說明書。2010 年 12 月 16 日 上交圖紙和設計說明書。2010 年 12 月 17 日~12 月 27 日 根據(jù)評審意見修改圖紙和設計說明書，并準備答辯提綱，制作答辯電子演示稿。2010 年 12 月 28 日~12 月 29 日 答辯。2010 年 12 月 30 日~12 月 31 日 整理上交畢業(yè)設計相關材料。同組設計者及分工：無無指導教師簽字 年 月 日系（教研室）主任意見：系（教研室）主任簽字 年 月 日 附 錄 1 譯 文本 文 依 托 “多 功 能 清 雪 車 研 發(fā) ”項 目 ， 設 計 了 以 裝 載 機 為 牽 引 主 機 的 多 功能 清 雪 車 ， 針 對 不 同 類 型 積 雪 清 除 方 法 及 其 屬 具 結 構 特 點 ， 以 除 雪 屬 具 技 術 參數(shù) 的 分 析 、 計 算 為 基 礎 ， 設 計 了 不 同 除 雪 屬 具 及 屬 具 組 合 形 式 以 達 到 清 除 不 同類 型 道 路 積 雪 、 一 機 多 用 的 目 的 ， 全 文 研 究 工 作 總 結 如 下 ：（ 1） 分 析 闡 述 雪 的 物 理 性 能 ， 包 括 ： 密 度 及 分 類 、 硬 度 、 抗 切 強 度 及 摩擦 性 質 等 。 通 過 分 析 路 面 與 積 雪 相 互 作 用 的 關 系 ， 為 清 雪 車 設 計 與 關 鍵 參 數(shù) 計算 奠 定 基 礎 。（ 2） 在 闡 述 清 雪 常 用 的 方 法 及 清 雪 車 的 主 要 分 類 的 基 礎 上 ， 分 析 介 紹 了以 裝 載 機 為 牽 引 主 機 的 多 功 能 清 雪 車 的 主 機 參 數(shù) 和 工 作 裝 置 ， 對 各 個 工 作 裝 置的 功 用 進 行 論 述 說 明 ， 并 進 行 了 整 機 牽 引 平 衡 和 功 率 平 衡 的 分 析 計 算 。（ 3） 設 計 螺 旋 集 雪 揚 雪 清 雪 裝 置 以 清 除 路 面 浮 雪 ， 闡 述 了 螺 旋 集 雪 揚 雪清 雪 裝 置 的 具 體 結 構 。 對 螺 旋 集 雪 揚 雪 清 雪 裝 置 的 螺 旋 集 雪 裝 置 功 率 、 集 雪 螺旋 轉 速 、 離 心 拋 雪 裝 置 功 率 及 轉 速 、 拋 雪 距 離 等 主 要 技 術 參 數(shù) 進 行 了 分 析 計 算 。（ 4） 結 合 所 依 托 的 “多 功 能 清 雪 車 研 發(fā) ”項 目 ， 說 明 螺 旋 集 雪 裝 置 的 安裝 及 工 作 方 式 ， 介 紹 螺 旋 集 雪 器 結 構 和 工 作 原 理 ， 給 出 螺 旋 集 雪 器 的 設 計 技 術參 數(shù) 要 求 以 及 裝 載 機 的 性 能 參 數(shù) ； 分 析 螺 旋 葉 片 形 式 及 其 展 開 方 式 ， 研 究 雪 的物 理 力 學 性 質 ， 為 之 后 的 相 關 分 析 計 算 奠 定 理 論 基 礎 。（ 5） 在 雪 顆 粒 的 運 動 力 學 分 析 基 礎 上 ， 分 析 了 螺 旋 集 雪 器 各 參 數(shù) 與 工 作性 能 之 間 的 關 系 ， 初 步 確 定 螺 旋 集 雪 器 的 螺 旋 外 徑 、 螺 距 和 螺 旋 角 ， 建 立 螺 旋集 雪 器 清 雪 效 率 和 螺 旋 集 雪 功 耗 的 數(shù) 學 模 型 ； 根 據(jù) 壓 力 、 排 量 和 功 率 選 擇 螺 旋集 雪 馬 達 型 號 ， 由 此 確 定 螺 旋 軸 直 徑 以 及 螺 旋 集 雪 器 的 轉 速 ； 對 螺 旋 集 雪 器 的振 動 特 性 進 行 模 態(tài) 分 析 ， 分 析 螺 旋 集 雪 器 在 此 轉 速 下 發(fā) 生 共 振 的 可 能 性 。（ 6） 對 螺 旋 集 雪 器 集 雪 功 耗 和 清 雪 效 率 進 行 數(shù) 值 分 析 。 借 助 MATLAB的 Simulink 工 具 箱 搭 建 系 統(tǒng) 框 圖 ， 根 據(jù) 相 關 技 術 參 數(shù) 并 參 考 相 關 文 獻 確 定 模 型基 本 參 數(shù) ， 分 析 螺 旋 葉 片 外 徑 D、 螺 旋 軸 直 徑 d、 螺 旋 螺 距 s 等 螺 旋 結 構 參數(shù) 以 及 螺 旋 集 雪 器 轉 速 n、 清 雪 車 行 進 速 度 V 等 工 藝 參 數(shù) 對 集 雪 功 耗 及 清 雪效 率 的 影 響 。 數(shù) 值 分 析 結 果 表 明 ： 螺 旋 葉 片 外 徑 D、 螺 旋 軸 直 徑 d、 螺 旋 螺距 s 對 螺 旋 集 雪 功 耗 影 響 很 小 ， 在 考 慮 參 數(shù) 對 集 雪 功 耗 的 影 響 時 基 本 上 可 以 忽略 不 計 ； 螺 旋 葉 片 外 徑 D、 螺 旋 螺 距 s 對 螺 旋 集 雪 器 清 雪 效 率 影 響 很 大 ， 清雪 效 率 隨 螺 旋 葉 片 外 徑 D 和 螺 距 s 的 增 大 而 增 大 ， 螺 旋 軸 直 徑 d 對 螺 旋 集 雪器 清 雪 效 率 的 影 響 不 大 ； 螺 旋 集 雪 器 轉 速 n 對 集 雪 功 耗 和 螺 旋 集 雪 器 清 雪 效率 的 影 響 都 很 大 ， 轉 速 增 大 ， 螺 旋 集 雪 器 集 雪 功 耗 增 大 ， 清 雪 效 率 增 加 ； 清 雪車 行 進 速 度 V 對 螺 旋 集 雪 功 耗 影 響 很 大 ， 螺 旋 集 雪 功 耗 隨 行 進 速 度 的 增 大 而顯 著 增 大 。（ 7） 結 合 數(shù) 值 仿 真 結 果 對 螺 旋 集 雪 器 進 行 結 構 優(yōu) 化 。 以 螺 旋 集 雪 器 集 雪功 耗 最 小 、 清 雪 效 率 最 高 為 目 標 函 數(shù) ， 以 剛 度 限 制 、 功 率 限 制 以 及 螺 旋 外 徑D、 螺 距 s、 轉 速 n、 螺 旋 角 α 的 限 定 條 件 為 約 束 條 件 ， 應 用 遺 傳 算 法 對 螺 旋集 雪 器 結 構 參 數(shù) 進 行 優(yōu) 化 分 析 ， 優(yōu) 化 結 果 為 ： 螺 旋 外 徑 D =0.6m， 螺 距 s =0.5m。清 雪 車 是 用 于 清 除 道 路 積 雪 ， 保 障 交 通 通 暢 、 行 車 安 全 的 冬 季 道 路 養(yǎng) 護 專用 機 械 設 備 。 我 國 東 北 、 西 北 的 大 部 分 地 區(qū) 冬 季 持 續(xù) 低 溫 ， 積 雪 數(shù) 月 不 化 的 路面 濕 滑 成 為 堵 塞 交 通 甚 至 引 發(fā) 惡 性 事 故 的 重 要 因 素 。 特 別 近 年 來 ， 隨 著 高 速 公路 建 設 的 飛 速 發(fā) 展 ， 公 路 和 城 市 道 路 清 雪 的 重 要 性 顯 得 尤 為 重 要 。 現(xiàn) 有 國 內(nèi) 清雪 機 械 的 生 產(chǎn) 研 發(fā) 不 能 滿 足 市 場 的 需 要 ， 而 國 外 進 口 的 清 雪 設 備 價 格 昂 貴 ， 服務 和 配 件 的 供 應 周 期 長 、 費 用 高 ， 不 能 完 全 適 應 我 國 的 路 況 。 因 此 設 計 制 造 適應 我 國 多 雪 地 區(qū) 的 高 效 清 雪 車 具 有 現(xiàn) 實 意 義 和 經(jīng) 濟 效 益 。清 雪 車 清 雪 能 力 的 強 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 構 和 性 能 是 非 常 必 要 的 。 目 前 許 多 國 家 都 采 用 機 械 化 “實時 除 雪 ”技 術 。 所 謂 機 械 化 “實 時 除 雪 ”技 術 就 是 使 用 浮 雪 清 雪 機 械 在 降 雪過 程 中 實 施 清 雪 ， 降 雪 過 程 也 就 是 清 雪 過 程 ， 雪 停 后 清 雪 工 作 也 基 本 完 成 。 針對 “實 時 除 雪 ”這 一 概 念 ， 就 需 要 效 率 高 、 省 時 、 省 力 的 浮 雪 清 除 設 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 的 風 機 、 拋 雪 筒 聯(lián) 合 使用 。 雪 被 螺 旋 集 雪 裝 置 收 集 并 通 過 風 機 旋 轉 帶 動 從 拋 雪 筒 拋 到 路 邊 或 者 運 雪 車上 ， 節(jié) 省 了 收 集 雪 的 時 間 ， 清 雪 效 率 較 高 。 但 目 前 我 國 螺 旋 集 雪 裝 置 的 清 雪 效率 和 發(fā) 達 國 家 相 比 還 有 一 定 差 距 ， 需 要 深 入 研 究 ， 提 高 清 雪 效 率 。附 錄 2 英 文 參 考 資 料The research was performed with the research project“the design of multifunction snow remover”.According to the clearance method of difference type snow,the multifunction snow remover was designed with the loader for traction host,which had multi operation tools.The operation tools was designed and assembled based on the analysis and computation of its parameters for the purpose of clearing difference type snow.The dissertation main includes the following:(1)The physical properties values of the snow,which included densit classification,hardness,anti-shear strength,friction property were analysis.The interactional relations between road and snow were analyzed,which is the foundation of the design of multifunction snow remover and the key parameters’ computation.(2) More comprehensive classification methods of the snow removers were provided.The classification methods were summarized referring to as many as relative materials.The parameters of loader and the tools of multifunction snow remover were analyzed and introduced.The functions of the snow tools were introduced detailed.The traction and power balance of the whole machine were computed and analyzed.(3) To clear fresh snow,the equipment of spiral snow collection and centrifugal snow cast was designed,and its structure was introduced.The power and rotate speed of spiral snow collection,the power and rotate speed of centrifugal snow cast,the distance of cast,et al,were computed and analyzed.(4)Combining with the project,the installation style and working system of spiral snow collection are illustrated,and the structure and working principle are introduced,then the design technical parameters of spiral snow collection and performance parameter of loader are given;the spiral blade is chose and its expansion form is illustrated,which lay a function for subsequent related analysis and calculation;the physical characteristics of snow is studied,lay a theoretical foundation for the mechanical analysis of snow later.(5)Base on the mechanical analysis and velocity analysis of snow,the relationship between various parameters of the spiral snow collection and the working properties was studied,and the helical vane,the pitch of helical vane and helix angle are determined preliminarily.The mathematical models of efficiency of cleaning snow and consumed power of the spiral snow collection were established.According to the press,displacement and power to choose the type of motor for snow plough, and the diameter of helical axis and the rotational speed of the spiral snow collection is determined.In order to avoiding sympathetic vibration,modal analysis of the spiral snow collection is made,the conclusion of which shows that resonance will not occurs to the spiral snow collection in the determined rotational speed.(6)According to the mathematics models established,by means of the tool box of Simulink of MATLAB,the system block diagrams are builded.Then according to the related technique parameters and the references and literatures,mathematical models of efficiency of cleaning snow and consumed power of the spiral snowcollection were simulated.Which analyzed the influence on the efficiency of cleaning snow and consumed power of the spiral snow collection of the structure parameters such as the helical vane D,the diameter of helical axis d,the pitch of helical vane s and technology parameters such as rotational speed of the spiral snow-collected n device and the marching speed of the snow-removing V.The conclusion of simulation shows that the influence of the structure parameters on the consumed power of the spiral snow-collected device is littile,which can be ignored,but the influence on the efficiency of cleaning snow of helical vane of the spiral snow collection D and the pitch of helical vane s of the spiral snow collection is great,along with the augment of the helical vane of the spiral snow collection D,the efficiency of cleaning snow of the spiral snow collection rises;along with the augment of the pitch of helical vane s of the spiral snow collection,the efficiency of cleaning snow of the spiral snow collection rises.And the influence of the diameter of helical axis d to the efficiency of cleaning snow of the spirial snow collection is not big.The influence of the technology parameters on efficiency of cleaning snow and consumed power of the spiral snow collection are both great,along with the augment of rotational speed of the spiral snow collection,the efficiency of cleaning snow and consumed power of the spiral snow collection both rise,along with the augment of the marching speed of the snow-removing,the consumed power of the spiral snow collection device rises.It has a certain reference value of the analysis above to the structure design and research on properties of the spiral snow collection and so on(7)Combined with the result of the simulation,the least power consumption and the largest productivity are taken synchronously as objective functions.The rigidity limitation,anti-torsion limitation,power limitation,and the boundary restraint of the helical vane D,the pitch of helical vane s,and helical angle of the spiral snow-collected deviceαare taken as constraints.Based on the genetic algorithm, the structure parameters of the spiral snow collection are optimized,and the structure optimized was obtained.The result of optimization is that the helical vane D equals to 0.83m,the pitch of helical vane s equals to 1.6m.Multifunctional snow-removing is the special mechanical equipment of road maintenance in winter which is used to eliminating snow,ensuring patency of traffic and safety of driving.It continuous low temperature in winter in most areas of the northeast and northwest in our country,the important factor to traffic jam and even malignant accident is the wet road surface owing to the snow which can not melt during many months.Especially,with the rapid development of expressway construction in recent years,it seems especially important of the snow-removing of highway and city road.It can not meet the market demand of the production development of snow removing machinery in China,while the price to the imported snow-removing equipment is high,the supply cycle of service and fittings is long,the cost is expensive,which can not completely meet the road condition of our country. So it has great practical significance and huge economic benefit to design and manufacture highly-efficient snow-removing adapted to the snowy district of our country.The snow clearing capacity of the snow-remover depends on the properties of snow clearing device,so it is necessary to study the structure and properties of snow clearing device deeply.At present,the mechanical“real-time snow removing” technology is adopted in many countries.Mechanical“real-time snow removing” technology is clearing by using floating snow clearing machinery while it snows,the process of snowing is just process of clearing,so the clearing work can be basically completed.Aiming at this conception,floating snow clearing device with high efficiency,time saving and force saving is needed.The device mainly used for clearing floating snow is spiral snow collection,which is generally used with highspeed rotating fan and snow throwing cylinder.Snow is collected by spiral snow collection and threw to roadside or snow truck through snow throwing cylinder driven by rotating fan,which can save time,and the efficiency is high.But the clearing efficiency also has a certain gap while being compared with developed countries,so deep research is needed to improve it.-I-摘 要我 國 北 方 冬 季 時 間 長 降 雪 量 大 ， 如 果 不 及 時 清 除 積 雪 ， 將 嚴 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 用 價 值 ，對 國 民 經(jīng) 濟 的 發(fā) 展 有 重 要 意 義 。清 雪 車 清 雪 能 力 的 強 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 構 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 的 風 機 、 拋 雪 筒 聯(lián) 合 使 用 。 雪 被 螺 旋 集 雪 裝 置 收 集 并通 過 風 機 旋 轉 帶 動 從 拋 雪 筒 拋 到 路 邊 或 者 運 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 械 特 性 分 析 ， 提 出 機 械 式 除 雪 的 幾 種 方 案 ， 并 針對 離 心 揚 雪 式 除 雪 機 構 ， 分 別 對 除 雪 機 構 中 的 螺 旋 集 雪 機 構 和 離 心 排 雪 機 構 的工 作 原 理 進 行 分 析 ， 在 理 論 分 析 的 基 礎 上 得 出 結 論 。關 鍵 詞 ： 清 雪 車 ； 螺 旋 集 雪 ； 離 心 揚 雪-II-AbstractWinter lasts for a long time in the cold areas of northern China.A great amount of snow falls there each year.Therefore,if the accumulated snow cannot be removed and cleaned in time,it will severely affect the safety of the transportation and bring out a lot of inconveniences to the people’s daily life.The manufacture of the multi-functional snow-moving machine will be found of important and practical value in forming good transportation and hygiene environment in winter.The snow clearing capacity of the snow-remover depends on the properties of snow clearing device,so it is necessary to study the structure and properties of snow clearing device deeply. The device mainly used for clearing floating snow is spiral snow collection,which is generally used with highspeed rotating fan and snow throwing cylinder.Snow is collected by spiral snow collection and threw to roadside or snow truck through snow throwing cylinder driven by rotating fan,which can save time,and the efficiency is high.The thesis works out a basic project on the multifunctional now-moving machine through the study of the physics mechanical haracters of the snow.It lays great emphasis on the study of Community throwing snow machine. Keywords: Snow-Remove Machine;Helix-Collect snow;Community throwing snow.-III-目 錄摘 要 .IAbstract .II目 錄 .III第 1 章 緒 論 11.1 選題的意義 11.2 揚雪機國內(nèi)外的發(fā)展 21.3 小型手扶式清雪車簡介 41.4 小型手扶式清雪車的結構及原理 41.5 本章小結 5第 2 章 總 體 方 案 設 計 .62.1 設計車體 62.2 動力系統(tǒng)設計 62.3 傳動系統(tǒng)設計 72.3.1 傳動方案的設計 72.3.2 傳動系統(tǒng)的設計 82.4 本章小結 10第 3 章 各 系 統(tǒng) 設 計 113.1 原動機的選用 113.2 變速箱的設計 113.3 集雪器的設計 123.4 拋雪器的設計 143.5 拋雪器性能參數(shù)的分析計算 163.6 機器性能參數(shù)計算 193.7 本章小結 20第 4 章 三 維 造 型 設 計 和 二 維 工 程 圖 的 繪 制 .214.1 ProE 簡介 214.2 proIE 參數(shù)設計的優(yōu)點 .214.3 ProIE 零件的 3D 實體建模 224.4 pro-E 導件的裝配組合 .254.5 二維工程圖的繪制 274.6 本章小結 27第 5 章 校 核 285.1 齒輪校核 28-IV-5.2 鍵的校核 315.3 軸承校核 325.4 軸的校核 33第 6 章 應 用 前 景 分 析 .366.1 技術經(jīng)濟分析 366.2 成本核算 36致 謝 39參 考 文 獻 40結 論 41附 錄 1 譯 文 .42附 錄 2 英 文 參 考 資 料 .44-1-第 1 章 緒 論1.1 選題的意義(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 ， 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 與 社 會 的 快 速發(fā) 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 閉 數(shù) 天 ， 嚴 重 影 響 交 通 并 制 約 經(jīng) 濟 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 注 和 重 視 ， 我 認 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 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 務 之 急 。(2)主 要 除 雪 方 法目 前 清 雪 采 用 的 主 要 方 式 有 :① 傳 統(tǒng) 的 人 工 清 雪 技 術 ； ② 在 道 路 上 撒 施 化學 物 質 融 化 冰 雪 ； ③ 靠 各 種 清 雪 機 械 清 除 積 雪 。人 工 清 雪 功 效 低 、 浪 費 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 藥 劑 使 冰 雪 融 化 的 方 法 。 主 要 用于 冬 季 機 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 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 車 輪 胎 ， 因此 ， 這 種 方 法 的 使 用 范 圍 受 到 一 定 影 響 。清 雪 機 械 是 通 過 機 械 對 雪 的 直 接 作 用 進 行 推 掃 或 鏟 除 ， 主 要 分 為 犁 式 除雪 機 械 和 螺 旋 轉 子 機 械 兩 大 類 ， 二 者 之 和 占 發(fā) 達 家 清 雪 機 械 總 數(shù) 的 80%以上 。 現(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 械 來 替 代 。 即 雪 后 需 要 效率 高 、 省 時 、 省 力 的 浮 雪 清 除 設 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 的 風 機 、 拋 雪 筒 聯(lián) 合 使 用 。 雪 被 螺 旋 集 雪 裝 置 收 集 并 通 過 風 機-2-旋 轉 帶 動 從 拋 雪 筒 拋 到 路 邊 或 者 運 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 國 家 相 比 還 有 一 定 差 距 ， 需 要深 入 研 究 并 進 一 步 提 高 。 本 文 研 究 的 主 要 目 的 是 通 過 對 螺 旋 集 雪 裝 置 結 構 性 能的 研 究 ， 分 析 影 響 其 集 雪 性 能 的 結 構 參 數(shù) ， 設 計 一 種 小 型 手 扶 拋 揚 式 清 雪 車 ，進 一 步 優(yōu) 化 結 構 以 實 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 損 失 和 安 全 問 題 。 通過 本 題 目 設 計 ， 也 能 夠 進 一 步 理 解 《 機 械 設 計 》 、 《 內(nèi) 燃 機 原 理 》 、 《 工 程 機 械 》等 專 業(yè) 課 程 知 識 ， 掌 握 專 用 機 械 設 計 的 原 理 和 方 法 。1.2 揚雪機國內(nèi)外的發(fā)展據(jù) 了 解 ， 國 內(nèi) 外 的 研 究 概 況 及 發(fā) 展 趨 勢 ——利 用 機 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 工 作 者 一 直 在 探 索 如 何 研 制 出 安 全 、 可 靠 和 實 用 的 清 雪 機 械 。 近 幾 十年 來 ， 國 外 除 雪 車 發(fā) 展 非 常 迅 速 ， 種 類 越 來 越 多 ， 各 生 產(chǎn) 廠 商 在 采 用 新 技 術 、新 材 料 、 新 工 藝 的 同 時 ， 不 斷 提 高 產(chǎn) 品 的 作 業(yè) 性 能 和 操 作 性 能 ， 以 適 應 冬 季 除雪 提 出 的 更 高 要 求 ， 增 強 產(chǎn) 品 的 競 爭 力 。 最 初 的 清 雪 機 械 是 采 用 推 土 機 或 裝 載機 ， 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 。 早在 1943 年 日 本 就 開 始 把 V 型 犁 式 除 雪 器 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 已 具 有 較 高 的 技 術 水 平 ， 如 俄 羅 斯 新 產(chǎn) 品 KO一 812 一 2 型 犁 式 除 雪 機 便 是 其 中 的 優(yōu) 秀 產(chǎn) 品 之 一 。國 內(nèi) 小 型 清 雪 車 真 正 的 研 制 和 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 與 新 建 ， 各 種 機 動 車 輛 猛 增 而 開 始 的 ， 這 些 研 究 單位 集 中 在 中 國 的 東 北 地 區(qū) ， 先 后 有 十 幾 種 樣 機 被 生 產(chǎn) 出 來 ， 在 除 雪 作 業(yè) 中 發(fā) 揮了 一 定 作 用 。 但 國 內(nèi) 的 除 雪 機 械 目 前 還 存 在 一 些 問 題 ， 如 作 業(yè) 速 度 低 ， 整 機 利用 率 低 、 成 本 高 ， 避 讓 功 能 不 理 想 ， 對 路 面 保 護 能 力 差 。 當 路 面 凹 凸 不 平 時 ，除 雪 機 作 業(yè) 會 對 路 面 造 成 損 壞 。 雖 然 除 雪 機 對 路 面 的 破 壞 程 度 目 前 還 沒 有 一 個衡 量 標 準 ， 但 國 內(nèi) 的 除 雪 機 械 在 路 面 的 仿 形 能 力 、 對 路 面 保 護 等 方 面 ， 與 國 外相 比 還 存 在 一 定 的 差 距 。 為 此 ， 各 國 均 投 入 一 定 的 人 力 、 物 力 、 財 力 研 制 、 開發(fā) 性 能 優(yōu) 越 的 除 雪 機 械 ， 并 大 量 推 廣 機 械 除 雪 以 代 替 人 工 除 雪 ， 加 快 機 械 化 的進 程 。 盡 管 中 國 的 北 方 地 區(qū) 的 冬 季 降 雪 期 可 達 3～ 4 個 月 ， 但 有 關 資 料 表 明冬 季 實 際 降 雪 次 數(shù) 并 不 太 多 ， 最 多 也 僅 為 十 幾 次 而 已 ， 如 果 除 雪 車 的 除 雪 功 能-3-單 一 ， 這 就 大 大 提 高 了 除 雪 作 業(yè) 的 成 本 ， 增 加 了 公 路 養(yǎng) 護 部 門 的 負 擔 。 此 外 雪車 的 避 讓 功 能 不 理 想 。 在 除 雪 過 程 中 ， 常 常 因 遇 路 障 而 使 主 機 或 者 除 雪 裝 置 損壞 ， 國 內(nèi) 現(xiàn) 有 的 犁 式 除 雪 機 械 ， 大 部 分 在 回 避 路 障 方 面 的 能 力 較 差 。90 年 代 初 我 國 的 沈 大 高 速 公 路 上 也 引 進 了 德 國 產(chǎn) 的 烏 尼 莫 克 道 路 綜 合 養(yǎng)護 車 ， 輔 機 備 有 犁 式 除 雪 器 。 國 內(nèi) 犁 式 除 雪 機 的 研 究 也 取 得 一 定 的 成 績 ， 先 后研 制 了 一 些 成 功 的 產(chǎn) 品 ， 如 西 安 公 路 研 究 所 研 制 的 L9280 型 除 雪 機 ， 吉 林 交通 科 學 研 究 所 研 制 的 CL 一 3.6， CL 一 3.5 型 系 列 除 雪 機 ， 以 及 哈 爾 濱 林 業(yè)機 械 研 究 所 研 制 的 CBX 一 216 綜 合 破 冰 除 雪 機 等 。 犁 式 除 雪 機 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 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 式 清 雪 機后 ， 清 理 積 雪 的 工 作 才 變 得 簡 單 。旋 轉 式 除 雪 機 一 般 具 有 切 削 、 集 中 、 推 移 和 拋 投 的 功 能 ， 具 有 結 構 復 雜 、功 能 多 的 特 點 。 德 國 和 日 本 是 生 產(chǎn) 旋 轉 式 除 雪 機 的 主 要 國 家 ， 技 術 成 熟 ， 其 產(chǎn)品 性 能 居 世 界 領 先 水 平 。國 內(nèi) 己 研 制 成 功 的 旋 轉 式 除 雪 機 主 要 有 吉 林 工 業(yè) 大 學 等 單 位 研 制 的 CX一 30 型 除 雪 機 ， 哈 爾 濱 林 業(yè) 機 械 研 究 所 研 制 的 CBX 一 216 型 城 市 道 路 破 冰機 ， 吉 林 交 通 科 學 研 究 所 研 制 的 CBX 一 1600 型 除 雪 機 等 等 。 除 雪 機 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 成 熟 。 中 國 除 雪機 械 的 研 制 起 步 較 晚 ， 建 立 道 路 氣 象 系 統(tǒng) ， 除 雪 機 械 應 向 小 型 化 、 高 速 度 的 方向 發(fā) 展 ， 向 多 功 能 、 機 一 電 一 液 一 體 化 的 方 向 發(fā) 展 ， 同 時 注 意 提 高 安 全 性 和 舒適 性 ， 打 破 專 利 封 鎖 、 加 強 技 術 合 作 。 也 只 有 這 樣 我 國 才 能 加 快 發(fā) 展 速 度 ， 縮短 與 世 界 先 進 水 平 之 間 的 差 距 。與 其 它 類 型 的 除 雪 機 械 相 比 ， 拋 雪 式 除 雪 機 一 般 具 有 對 積 雪 的 切 削 、 集 中 、推 移 和 拋 投 功 能 ， 其 應 用 較 廣 ， 是 一 種 現(xiàn) 代 化 、 高 效 率 的 除 雪 機 械 。 自 80年 代 起 ， 逐 漸 在 北 美 ， 北 歐 和 日 本 北 海 道 地 區(qū) 得 到 廣 泛 的 應 用 。 在 我 國 大 型 清雪 車 在 部 分 地 區(qū) 還 可 以 見 到 ， 但 大 部 分 是 推 移 式 的 ， 先 進 的 拋 投 式 少 之 又 少 ，且 是 進 口 產(chǎn) 品 ， 價 格 昂 貴 ， 維 修 不 便 。在 除 雪 作 業(yè) 中 ， 除 雪 機 機 身 的 大 小 及 除 雪 速 度 是 影 響 交 通 的 兩 個 重 要 因 素 ，機 身 過 大 ， 除 雪 機 占 道 影 響 交 通 ； 速 度 過 低 ， 影 響 車 流 通 暢 ， 同 時 狹 窄 路 面 的除 雪 也 要 求 機 身 體 積 不 宜 過 大 。 而 相 應 的 適 用 于 中 國 國 情 的 企 事 業(yè) 單 位 清 雪 、城 市 次 干 道 以 下 各 級 道 路 清 雪 和 環(huán) 衛(wèi) 人 員 用 的 小 型 產(chǎn) 品 更 是 幾 乎 見 不 到 。 國 內(nèi)有 關 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 。所 以 對 這 種 小 型 的 除 雪 機 的 研 究 、 設 計 和 開 發(fā) 必 然 有 很 大 的 現(xiàn) 實 意 義 。 根 據(jù) 哈-4-爾 濱 花 園 邨 賓 館 新 引 進 的 揚 雪 車 的 用 后 調 查 ， 德 國 凱 馳 （ karcher） 手 推 機 依然 很 重 ， 這 就 使 推 車 人 很 費 力 。 雪 車 轉 向 不 是 十 分 靈 便 ， 拐 角 處 依 然 操 作 不 便 。為 了 快 速 、 高 效 、 方 便 地 清 理 及 不 妨 礙 交 通 ， 今 后 的 除 雪 機 械 必 然 要 向 小 型 化 、高 速 度 而 又 更 人 性 化 的 方 向 發(fā) 展 。1.3 小型手扶式清雪車簡介本 設 計 針 對 ， 大 型 設 備 清 理 占 路 面 積 大 、 影 響 交 通 ， 窄 小 街 道 、 小 區(qū) 、 機關 大 院 、 公 園 等 小 道 大 面 積 場 所 清 雪 費 工 費 力 的 情 況 ， 經(jīng) 過 實 地 調 查 咨 詢 及 嚴格 思 考 ， 進 行 小 型 手 扶 清 雪 設 備 結 構 設 計 。該 設 計 結 合 吉 林 大 學 、 大 連 鐵 道 學 院 多 功 能 除 雪 車 科 研 項 目 、 德 國 凱 馳（ Karcher） 的 揚 雪 機 圖 片 信 息 、 及 哈 爾 濱 花 園 邨 賓 館 的 實 機 參 照 ， 對 離 心 揚雪 式 清 雪 車 的 設 計 理 論 進 行 分 析 ， 得 出 相 應 結 論 ， 在 此 基 礎 上 對 離 心 揚 雪 式 清雪 車 進 行 總 體 結 構 設 計 、 動 力 學 分 析 、 傳 動 系 統(tǒng) 設 計 及 應 用 ProE 實 體 繪 圖 。1.4 小型手扶式清雪車的結構及原理清 雪 車 由 車 體 和 安 裝 在 它 上 面 的 汽 油 機 (原 動 機 )、 變 速 箱 、 傳 動 裝 置 、集 雪 器 以 及 安 裝 在 集 雪 器 上 的 拋 雪 器 組 成 。 小 車 以 一 定 速 度 行 走 時 ， 積 雪 從 前方 不 斷 進 入 集 雪 器 中 ， 集 雪 器 由 反 向 安 裝 的 雙 向 螺 旋 軸 、 推 雪 板 和 擋 板 組 成 ，由 于 螺 旋 軸 的 高 速 旋 轉 ， 積 雪 被 切 碎 并 通 過 雙 向 螺 旋 的 橫 向 位 移 迅 速 集 中 于 集雪 器 中 部 拋 雪 轉 子 室 的 入 口 處 ， 隨 車 體 的 前 進 而 進 入 轉 子 室 ， 在 轉 子 葉 片 的 帶動 下 ， 不 斷 沿 拋 雪 筒 拋 到 預 定 位 置 。 所 以 要 合 理 的 設 計 計 算 集 雪 器 、 拋 雪 器 等的 參 數(shù) 。 螺 旋 轉 子 式 (拋 投 式 除 雪 機 中 最 常 見 的 一 種 )除 雪 機 是 利 用 前 部 安 裝的 螺 旋 式 銑 削 集 雪 器 進 行 切 削 ， 然 后 將 切 削 下 的 雪 屑 靠 兩 端 反 向 安 裝 的 集 雪 螺旋 輸 送 并 集 中 于 推 雪 板 中 部 的 轉 子 拋 雪 器 的 入 口 處 ， 由 于 除 雪 機 向 前 運 動 使 積雪 不 斷 增 加 ， 在 壓 差 的 作 用 下 ， 雪 屑 被 連 續(xù) 送 入 高 速 旋 轉 的 拋 雪 轉 子 室 內(nèi)(有 些 螺 旋 轉 子 式 除 雪 機 沒 有 轉 子 結 構 ， 只 有 拋 雪 筒 )， 在 轉 子 葉 片 的 帶 動 下 ，被 不 斷 沿 拋 雪 筒 拋 出 。-5-1.5 本章小結本 章 主 要 針 對 小 型 手 扶 式 清 雪 車 的 國 內(nèi) 外 發(fā) 展 情 況 ， 自 身 的 結 構 及 工 作 原理 等 情 況 進 行 系 統(tǒng) 的 分 析 與 概 括 ,通 過 我 國 實 際 情 況 來 說 明 此 次 畢 業(yè) 設 計 的 可行 性 。-6-第 2 章 總 體 方 案 設 計2.1 設計車體車 體 的 作 用 是 固 定 連 接 集 雪 器 、 汽 油 機 等 零 部 件 ， 并 具 備 行 走 功 能 。 其 主體 采 用 IOmm 的 低 碳 鋼 板 焊 制 而 成 ， 并 包 括 扶 手 ， 車 輪 等 附 件 。 車 體 前 段 連接 集 雪 器 ， 中 間 固 定 汽 油 機 座 ， 各 部 分 設 計 應 考 慮 如 何 滿 足 簡 單 、 實 用 、 美 觀 、操 縱 靈 便 等 要 求 ， 并 且 車 體 的 寬 度 不 應 超 過 集 雪 器 的 寬 度 。 除 此 之 外 ， 考 慮 到實 際 應 用 ， 還 應 注 意 避 免 劃 傷 路 面 、 減 小 自 重 、 過 載 保 護 等 問 題 。2.2 動力系統(tǒng)設計本 車 原 動 機 選 用 汽 油 發(fā) 動 機 ， 因 其 油 損 少 ， 連 續(xù) 作 業(yè) 時 間 長 ， 噪 音 低 ， 更適 合 機 關 大 院 、 居 民 區(qū) 及 人 口 流 動 較 大 的 地 方 使 用 。 考 慮 到 本 機 器 的 整 體 性 能及 使 用 壽 命 等 參 數(shù) ， 選 用 國 產(chǎn) 江 動 系 列 汽 油 發(fā) 動 機 ， 經(jīng) 性 能 比 較 ， 初 步 選 用 型號 JF168 的 發(fā) 動 機 。 其 尺 寸 、 性 能 參 數(shù) 見 表 2-1。表 2-1 江 動 牌 系 列 微 型 發(fā) 動 機 JF168 型型 式 單 缸 四 沖 程最 大 輸 出 功 率 轉 速（ kw/rmn）5.5/3600外 形 尺 寸 （ mm） 387×330×360啟 動 方 式 反 沖 式 手 拉 起 動 /電 起 動潤 滑 方 式 無 鉛 汽 油點 火 方 式 晶 體 管 點 火耗 油 量 （ ml） 270缸 徑 /行 徑 （ mm） 68×45/2.68×1.77凈 重 （ kg） 15主 要 特 點 該 機 輸 出 方 式 靈 活 ， 配 套 用 途 廣 泛 。-7-2.3 傳動 系統(tǒng)設計2.3.1 傳動方案的設計傳 動 方 案 一發(fā) 動 機 ——鏈 傳 動 ——中 間 軸 ——鏈 傳 動 ——集 雪 器考 慮 到 車 身 突 然 遇 到 障 礙 物 影 響 傳 動 系 統(tǒng) ， 甚 至 使 集 雪 螺 旋 因 受 過 大 阻 力 ，仍 要 繼 續(xù) 旋 轉 被 破 壞 ， 所 以 傳 動 系 統(tǒng) 中 考 慮 有 帶 傳 動 做 過 載 保 護 。傳 動 方 案 二發(fā) 動 機 ——帶 傳 動 ——中 間 軸 ——鏈 傳 動 ——集 雪 器本 方 案 中 盡 管 有 過 載 保 護 ， 但 是 車 整 體 單 向 受 力 并 且 積 雪 效 率 不 如 變 速 高 ，當 雪 較 大 時 ， 車 行 駛 速 度 應 該 低 些 ； 擋 雪 量 較 小 時 ， 車 可 以 行 駛 快 些 ， 當 清 雪不 徹 底 時 ， 就 要 發(fā) 回 重 新 清 掃 一 遍 ， 所 以 考 慮 第 三 方 案 ， 加 變 速 箱 。傳 動 方 案 三車 的 傳 動 路 線 如 下 所 示 ：發(fā) 動 機 —— 帶 傳 動 ——中 間 軸 ——錐 齒 輪 ——錐 齒 輪 ——集 雪 器 鏈 傳 動 ——變 速 箱 ——鏈 傳 動 ——車 輪 圖 2-1 傳 動 路 線 圖與 前 兩 種 機 型 相 比 ， 車 體 體 積 適 中 ， 結 構 也 比 較 簡 單 。 車 體 上 部 安 裝 汽 油機 :車 體 前 面 連 接 集 雪 器 :后 面 有 推 手 ;內(nèi) 部 有 加 強 肋 板 。 總 機 長 約 1820mm，-8-寬 約 820mm， 高 約 1150mm， 重 約 102kg， 輪 子 直 徑 選 為 300mm， 可 見 機 型3 具 有 機 型 2 優(yōu) 越 的 除 雪 性 能 ， 還 具 備 機 型 1 輕 便 的 優(yōu) 點 ， 的 確 優(yōu) 于 其 它 機型 。2.3.2 傳動系統(tǒng)的設計傳 動 系 統(tǒng) 選 用 第 三 方 案 ， 由 于 發(fā) 動 機 轉 速 2500r/min,車 由 人 推 動 ， 基 于人 行 走 速 度 限 制 ， 車 輪 轉 速 要 求 在 50 轉 /min 左 右 ,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 到 50 左 右 ?？?體 傳 動 方 案 ：(2)帶 傳 動 的 參 數(shù) 設 計 見 表 2-2、 表 2-3表 2-2 帶 傳 動 尺 寸 參 數(shù)帶 型 普 通 A 型 帶 彈 性 滑 動 率 =0.02直 徑 80mm 大 帶 輪 基 準 直 徑 )1(2????ddi軸 間 距 A=476.5mm 基 準 長 度 1318mm帶 速 V V=8.37m/s 小 帶 輪 包 角 a 169.46。額 定 功 率p11.01kw 額 定 功 率 增 量△ p10.24kw帶 根 數(shù) z 5 單 根 帶 的 預 緊 力F099.66N發(fā)動機帶傳動 錐齒輪 錐齒輪 集雪器鏈傳動 變速箱 鏈傳動 車輪-9-表 2-3 帶 傳 動 的 參 數(shù)(2)鏈 傳 動 的 參 數(shù) 設 計 見 表 2-4表 2-4 鏈 傳 動 參 數(shù)鏈 型 08B 截 距 12.7傳 動 比 4 鏈 節(jié) 數(shù) 256小 鏈 輪 齒 數(shù) 25 大 鏈 輪 齒 數(shù) 100小 鏈 輪 分 度 圓 直 徑 101.33 大 輪 分 度 圓 直 徑 404.32小 鏈 輪 齒 頂 圓 直 徑 108.37 齒 頂 圓 直 徑 412.26(3)鏈 傳 動 2 的 設 計 參 數(shù)設 計 過 程 與 鏈 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 、 原 動 機 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 子 機 構 的 機 型 中 ，因 為 多 了 轉 子 傳 動 裝 置 比 較 復 雜 ， 設 計 時 應 考 慮 到 集 雪 器 和 拋 雪 器 相 互 牽 制 ，必 要 時 可 設 計 圓 錐 減 速 器 或 蝸 輪 蝸 桿 以 滿 足 傳 動 的 要 求 。 應 該 注 意 的 是 ， 設 計時 要 合 理 安 排 傳 動 路 線 ， 考 慮 調 整 重 心 的 位 置 ， 盡 量 使 重 心 位 于 輪 子 略 前 方 附帶 型 普 通 V 帶 設 計 功 率 5.5KW傳 動 比 i 2 小 帶 輪 基 準 直 徑 80帶 基 準 長 度 1180mm 大 帶 輪 基 準 直 徑 156.8帶 速 V=8.37m/s 單 根 帶 輪 傳 遞 功 率 P=1.01kw小 帶 輪 包 角 a=169.46 額 定 功 率 增 量 △ p=0.24帶 的 根 數(shù) Z=6 帶 輪 基 準 寬 度 B=11.0單 根 V 帶 預 緊 力 F0=107.85N-10-近 。 汽 油 機 應 置 于 整 機 中 央 位 置 ， 通 過 傳 動 裝 置 帶 動 集 雪 螺 旋 和 拋 雪 轉 子 旋 轉 ，實 現(xiàn) 預 定 功 能 。(4)錐 齒 輪 的 設 計由 于 系 統(tǒng) 總 體 有 傳 動 比 要 求 ， 此 處 錐 齒 輪 傳 動 分 別 取 1:1、 1:2,經(jīng) 計 算總 結 得 錐 齒 輪 參 數(shù) 如 下 表 2-5：表 2-５ 錐 齒 輪 參 數(shù)參 數(shù) 名 稱 齒 輪 1 齒 輪 2 齒 輪 3 輪 4齒 數(shù) Z 20 20 20 40模 數(shù) m 3 3注 ： 嚙 合 時 兩 齒 輪 軸 線 垂 直 放 置2.4 本章小結本 章 主 要 研 究 制 定 了 小 型 手 扶 式 清 雪 機 的 總 體 設 計 方 案 , 在 此 基 礎 上 對清 雪 機 的 車 體 、 動 力 系 統(tǒng) 和 傳 動 系 統(tǒng) 進 行 設 計 并 得 出 結 論 。-11-第 3 章 各 系 統(tǒng) 設 計3.1 原動機的選用考 慮 到 本 機 對 動 力 源 的 要 求 ， 這 里 采 用 江 動 牌 系 列 微 型 發(fā) 動 機 中 的JF168 型 ， 其 尺 寸 、 性 能 參 數(shù) 見 表 2-1。3.2 變速箱的設計類 型 :二 級 變 速 一 級 換 向結 構 設 計 :① 齒 輪 、 軸 及 軸 承 組 和 設 計 :小 齒 輪 、 大 齒 輪 和 低 速 軸 分 開 制 造 ，利 用 平 鍵 作 周 向 固 定 。 軸 上 零 件 利 用 軸 肩 、 軸 套 和 軸 承 作 軸 向 固 定 。 兩 軸 均 采用 深 溝 球 軸 承 ， 承 受 軸 向 載 荷 的 作 用 。 軸 承 利 用 齒 輪 浸 入 油 池 濺 起 的 稀 油 潤 滑 。結 構 見 圖 變 速 箱 裝 配 圖 。輸 入 軸 設 為 花 鍵 軸 ， 其 上 有 一 二 聯(lián) 滑 塊 ， 當 撥 快 作 用 在 其 上 時 ， 其 與 輸 出軸 上 齒 輪 分 別 嚙 合 ， 從 而 實 現(xiàn) 換 擋 換 向 功 能 。 輸 出 軸 端 一 端 通 過 鏈 傳 動 與 發(fā) 動機 相 連 ， 另 一 端 通 過 另 一 鏈 傳 動 與 車 輪 相 連 ， 其 上 有 三 個 直 齒 輪 ， 兩 端 齒 輪 靠軸 肩 和 套 筒 定 位 ， 另 一 個 齒 輪 軸 肩 和 彈 性 擋 圈 定 位 。 箱 體 壁 上 裝 一 齒 輪 軸——陏 輪 ， 當 其 于 二 聯(lián) 滑 塊 嚙 合 并 且 同 時 與 輸 出 軸 的 輸 出 端 嚙 合 時 ， 實 現(xiàn) 換向 功 能 。 具 體 位 置 見 圖 3-1。-12-圖 3-1 變 速 箱 下 箱 體 結 構3.3 集雪器的設計(1)集 雪 器 結 構 設 計集 雪 器 亦 稱 為 螺 旋 集 雪 器 ， 配 置 在 整 機 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 子 。 它 由 三 部 分 組 成 :雙 向 螺 旋 軸 (集 雪 螺 旋 )、 軸 承 結 構 、 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 通 過 傳 動 裝 置 帶 動 高 速 旋 轉 。 螺 旋 軸 的 結 構 見 圖 3-2， 3-3。圖 3-2 帶 葉 輪 的 螺 旋 軸-13-圖 3-3 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 集 雪 螺 旋 旋 轉 時 ， 在 雪 層 上 切 割 出 一 條 雪 帶 ， 并 沿 軸 向 移 動 至 轉 子 前 方 。 螺旋 集 雪 器 的 帶 式 刀 片 一 般 雙 向 對 稱 式 ， 在 螺 旋 中 部 留 有 一 定 空 間 ， 以 減 小 雪 流入 轉 子 時 的 阻 力 。 在 無 轉 子 結 構 的 機 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 構 ;在 有 轉 子 結 構 的 機 型 中 ， 集 雪 螺 旋 只 完成 切 雪 、 集 雪 功 能 ， 由 拋 雪 轉 子 完 成 拋 雪 功 能 ， 故 多 采 用 圖 3-2 結 構 。= +l dr jNZVdZVnghg?????10cosin?? nVhgS???602si???其 中 L 為 螺 旋 沿 軸 向 長 度 ， 60V/n 考 慮 清 雪 機 自 行 速 度 時 雪 進 入 集 雪 器每 秒 轉 過 的 弧 長 ， V 清 雪 機 自 行 速 度 （ m/s） ,n 螺 旋 軸 轉 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 際 計 算 時 ， 可 設 雪 對 單 位 面 積 上 的 壓力 與 雪 的 變 形 阻 力 f 相 平 衡 。 并 假 設 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= l·h·V。 那 么 集 雪 器 所 耗 功 率 為fQnDs]si60cosin1[N2j ????????????????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 度 )可 由 實 驗 求 出 ， 它 和 積 雪 的 密 度 和 抗壓 強 度 有 關 。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 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 的 調 整 螺 旋 直 徑 和 螺 距 的 值 ， 直 到 合 理 為 止 )。 除 此 之 外 ， 集 雪 螺-14-旋 的 轉 速 Nj 必 須 滿 足 生 產(chǎn) 率 的 要 求 ， 換 言 之 巧 必 須 滿 足 nj4x60lhV 帶 入 數(shù)據(jù) 計 算 后 ， nj 要 求 大 于 152.6r/n。 總 之 ， 集 雪 螺 旋 轉 數(shù) 越 大 ， 集 雪 能 力 越強 ， 但 轉 速 也 不 宜 過 大 ， 所 以 綜 合 結 構 、 功 率 、 集 雪 能 力 等 方 面 的 要 求 適 當選 取 nj 的 值 。 根 據(jù) 結 構 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 3-4 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 集 雪 螺 旋 免 受 車 體 重 的 壓 力 。圖 3-4 帶 支 撐 板 的 集 雪 機 構3.4 拋雪器的設計1.無 轉 子 機 構 拋 雪 器 的 設 計小 型 機 型 通 常 沒 有 轉 子 機 構 ， 拋 雪 器 只 起 對 雪 的 導 向 作 用 ， 此 時 拋 雪 器 簡稱 為 拋 雪 筒 。 如 圖 3-3 所 示 ， 為 減 小 雪 在 其 中 運 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 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 處 于 集-15-雪 螺 旋 軸 螺 旋 面 中 部 ， 這 樣 雪 在 離 開 集 雪 器 進 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 彎 時 少受 阻 力 。 根 據(jù) 力 學 原 理 ， 相 同 的 初 速 度 只 有 在 45 度 斜 上 拋 時 拋 的 距 離 最 遠 ，故 揚 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 ， 故 揚 雪角 取 45 度 最 合 理 。2.有 轉 子 機 構 拋 雪 器 的 設 計與 無 轉 子 機 構 的 拋 雪 器 相 比 ， 這 種 拋 雪 器 在 結 構 上 多 了 拋 雪 轉 子 ， 相 應 的集 雪 器 推 雪 板 上 在 與 拋 雪 器 相 對 處 增 加 了 轉 子 室 。 因 此 ， 這 種 拋 雪 器 較 為 復 雜 ，但 它 的 拋 雪 功 能 更 優(yōu) 越 。工 作 原 理 :如 圖 3-6 所 示 工 作 時 ， 雪 隨 著 機 體 的 前 進 和 集 雪 器 的 自 身 旋 轉被 粉 碎 并 從 左 右 向 中 間 集 中 ， 然 后 由 于 高 速 旋 轉 著 的 轉 子 產(chǎn) 生 內(nèi) 外 氣 流 速 度 壓力 差 以 及 車 體 的 繼 續(xù) 前 進 雙 重 作 用 而 進 入 轉 子 殼 體 的 風 扇 室 內(nèi) ， 并 迅 速 充 滿 轉子 室 。 拋 雪 轉 子 旋 轉 產(chǎn) 生 離 心 力 使 雪 沿 轉 子 徑 向 葉 片 端 部 移 動 ， 并 被 推 壓 到 轉子 室 內(nèi) 的 圓 弧 表 面 ， 隨 轉 子 葉 片 作 旋 轉 運 動 到 達 拋 雪 口 時 便 被 拋 出 。圖 3-5 擋 雪 板 -拋 雪 器-16-圖 3-6 帶 轉 子 葉 片 的 集 雪 -拋 雪 器圖 3-7 拋 雪 轉 子 計 算 簡 圖拋 雪 轉 子 的 計 算 見 圖 3-7， 主 要 參 數(shù) 有 葉 片 卸 載 角 、 葉 片 外 徑 R、 和 工作 長 度 、 轉 子 拋 雪 生 產(chǎn) 能 力 (生 產(chǎn) 率 )和 最 大 拋 雪 距 離 。 轉 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 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 。轉 子 卸 載 角 然 (弧 度 ) ， 指 從 葉 片 頂 端 開 始 拋 雪 到 兩 葉 片 間 存 雪 完 全 拋x?完 (即 雪 塊 從 A 點 運 動 到 A’點 )時 間 內(nèi) ， 葉 片 轉 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?m??arctn142m???）（3.5 拋雪器性能參數(shù)的分析計算1.無 轉 子 機 構 拋 雪 器 的 參 數(shù) 分 析 計 算(l)雪 由 集 雪 器 進 入 拋 雪 筒 時 的 速 度雪 的 圓 周 速 度 可 近 似 地 認 為 是 雪 進 入 拋 雪 筒 時 的 速 度 。，???tgnSt60260nDVoy???可 見 V 與 α ， n, S 有 關oy-17-(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 u。 ， 則21020)]([u????gHVoy公 式 中 ， H。 為 拋 雪 筒 出 口 到 集 雪 器 中 心 軸 的 垂 直 距 離 ， ψ 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) 。(3)拋 雪 距 離 的 計 算拋 雪 距 離 是 清 雪 機 的 主 要 性 能 指 標 ， u。 值 的 大 小 很 大 程 度 上 決 定 了 清 雪機 拋 雪 距 離 。 當 拋 雪 速 度 一 定 時 ， 拋 雪 距 離 與 雪 的 壓 實 程 度 、 雪 的 自 然 加 密 度 、清 雪 生 產(chǎn) 率 、 轉 子 拋 出 的 雪 流 密 度 、 轉 子 外 徑 及 雪 的 物 理 機 械 性 能 等 因 素 有 關 。雪 屬 于 輕 飄 物 ， 在 計 算 時 ， 最 大 拋 雪 距 離 是 指 排 除 風 力 的 影 響 。 經(jīng) 轉 子 拋出 的 雪 由 于 受 到 機 械 對 其 的 加 密 作 用 ， 呈 團 狀 或 顆 粒 狀 。 在 空 氣 流 體 中 運 動 ，因 速 度 不 是 很 快 ， 運 動 阻 力 可 以 認 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 阻 力 F=m.g.c.u， c 為 阻 力 系 數(shù) 。 以 拋 雪 筒 出 口 為 原 點 ，采 用 直 角 坐 標 。 在 X、 Y、 Z 坐 標 中 ， 按 牛 頓 定 律 ：以 拋 雪 筒 出 口 時 計 ， 當 t=0， x。 =y。 =O， =u。 cosβ ， =u。 sinβ 其?.x?.y中 β 為 拋 雪 筒 揚 雪 角 ， 則 公 式 的 解 為公 式 中 e 為 自 然 對 數(shù) 底 。 系 數(shù) c 的 取 值 由 實 驗 確 定 。 但 一 般 在 無 大 量 實驗 數(shù) 據(jù) 情 況 下 ， 將 清 雪 機 處 理 后 的 雪 團 和 顆 粒 認 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 動 時 ， 所 受 到 的 阻 力 f 是 ：f=6π ξ au-18-式 中 a 為 雪 塊 半 徑 ; ξ 為 空 氣 粘 滯 系 數(shù) 。 ξ 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 F=f， 即 mgu=6π ξ au， 解 之 有 : c=4.5 ， 顯 然 cg 值 較 小 。 因 而21?ar?可 將 公 式 (2.13)展 成 級 數(shù) ， 有 下 列 近 似 關 系 ： 令 公 式 中 的 y= 0， 并 將 式 中 第 三 項 略 去 ， 解 得 到 達 地 面 時 間 是 ：t 帶 入 x 的 表 達 式 ， 求 出 最 大 拋 雪 距 離 為 ：空 氣 對 雪 塊 運 動 有 較 大 阻 力 ， 使 實 際 拋 雪 距 離 大 大 小 于 理 論 值 。 實 踐 證 明 ，轉 子 的 圓 周 速 度 越 高 ， 這 一 差 異 越 大 。 順 風 拋 雪 可 以 提 高 拋 雪 距 離 ， 當 風 速 不大 時 ， 也 可 逆 風 拋 雪 。 由 文 獻 可 知 :考 慮 到 風 速 對 拋 雪 距 離 的 影 響 ， 可 采 用 經(jīng)驗 公 式 X=Xmax (1 土 0.1Vf)單 位 m 計 算 有 風 時 的 拋 雪 距 離 X。 式 中 :Xmax無 風 時 的 拋 雪 距 離 單 位 m， 稱 風 速 單 位 。s2.有 轉 子 機 構 拋 雪 器 的 參 數(shù) 分 析 計 算(l)拋 雪 轉 子 所 需 功 率公 式 中 各 符 號 的 意 義 是V0——雪 塊 進 入 轉 子 葉 片 時 的 速 度Vor、 Vot——分 別 為 V0 的 沿 葉 片 徑 向 和 圓 周 切 向 的 分 速 度 :V1——雪 塊 離 開 轉 子 葉 片 時 的 速 度 ;V0、 V1——分 別 為 K 的 沿 葉 片 徑 向 和 圓 周 切 向 的 分 速 度 ;R0、 R1——分 別 為 速 度 V0、 V1， 為 K 處 到 轉 子 中 心 的 距 離 ;-19-φ 0、 φ 1——速 度 V0、 V1 與 圓 周 分 速 度 之 間 的 夾 角 ;ω ?——轉 子 軸 旋 轉 的 角 速 度 ;設 m 為 每 秒 通 過 拋 雪 轉 子 雪 的 質 量 ， 則 m=r.Q?， Q?=Q 為 每 秒 通 過 拋雪 轉 子 的 流 量 ， 那 么 單 位 時 間 內(nèi) 雪 的 動 量 矩 變 化 為 :這 動 量 矩 的 變 化 應 等 于 施 加 與 轉 子 軸 上 的 驅 動 力 矩 。 因 此 拋 雪 轉 子 需 用 的功 率 :