【畢業(yè)論文】小型手扶式清雪車設(shè)計(jì)【2014年汽車機(jī)械專業(yè)答辯資料】

哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -I- 摘 要 我國北方冬季時(shí)間長降雪量大，如果不及時(shí)清除積雪，將嚴(yán)重影響交通安全，給人們?nèi)粘Ｉ顜碇T多不便。多功能清雪車的研制，有重要的實(shí)用價(jià)值，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重要意義。 清雪車清雪能力的強(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(dòng)從拋雪筒拋到路邊或者運(yùn)雪車上，節(jié)省了收集雪的時(shí)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，并針對離心揚(yáng)雪式除雪機(jī)構(gòu)，分別對除雪機(jī)構(gòu)中的螺旋集雪機(jī)構(gòu)和離心排雪機(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 ： 清雪車 ； 螺旋集雪 ； 離心揚(yáng)雪 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -II- Abstract Winter 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 peoples 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. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -III- 目 錄 摘 要 . I Abstract . II 目 錄 . III 第 1 章 緒論 . 1 1.1 選題的意義 . 1 1.2 揚(yáng)雪機(jī)國內(nèi)外的發(fā)展 . 2 1.3 小型手扶式清雪車簡介 . 4 1.4 小型手扶式清雪車的結(jié)構(gòu)及原理 . 4 1.5 本章小結(jié) . 5 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) . 6 2.1 設(shè)計(jì)車體 . 6 2.2 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 6 2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 7 2.3.1 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) . 7 2.3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 8 2.4 本章小結(jié) . 10 第 3 章 各系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 11 3.1 原動(dòng)機(jī)的選用 . 11 3.2 變速箱的設(shè)計(jì) . 11 3.3 集雪器的設(shè)計(jì) . 12 3.4 拋雪器的設(shè)計(jì) . 14 3.5 拋雪器性能參數(shù)的分析計(jì)算 . 16 3.6 機(jī)器性能參數(shù)計(jì)算 . 19 3.7 本章小結(jié) . 20 第 4 章 三維造型設(shè)計(jì)和二維工程圖的繪制 . 21 4.1 ProE 簡介 . 21 4.2 proIE 參數(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) . 21 4.3 ProIE 零件的 3D 實(shí)體建模 . 22 4.4 pro-E 導(dǎo)件的裝配組合 . 25 4.5 二維工程圖的繪制 . 27 4.6 本章小結(jié) . 27 第 5 章 校 核 . 28 5.1 齒輪校核 . 28 5.2 鍵的校核 . 31 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -IV- 5.3 軸承校核 . 32 5.4 軸的校核 . 33 第 6 章 應(yīng)用前景分析 . 36 6.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 . 36 6.2 成本核算 . 36 致 謝 . 39 參考文獻(xiàn) . 40 結(jié) 論 . 41 附錄 1 譯文 . 42 附錄 2 英文參考資料 . 44 全套 資料 ， 扣扣 414951605 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -1- 第 1 章 緒論 1.1 選題的意義 (1)及時(shí)清除積雪的必要性 我國北方地區(qū)冬季較長，每年都會(huì)有較大降雪過程，部分地區(qū)還會(huì)形成雪災(zāi)，給社會(huì)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(huì)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(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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)、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 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -2- 過風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)從拋雪筒拋到路邊或者運(yùn)雪車上，節(jié)省了收集雪的時(shí)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(jì)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(jì)，也能夠進(jìn)一步理解機(jī)械設(shè)計(jì)、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(jì)的原理和方法。 1.2 揚(yáng)雪機(jī)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(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。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(shù)、新材料、新工藝的同時(shí)，不斷提高產(chǎn)品的作業(yè)性能和操作性能，以適應(yīng)冬季除雪提出的更高要求，增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力。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(jī)已具有較高的技術(shù)水平，如俄羅斯新產(chǎn)品 KO 一 812 一 2 型犁式除雪機(jī)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(jī)動(dòng)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(jī)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(jī)械目前還存在一些問題，如作業(yè)速度低，整機(jī)利用率低、成本高，避讓功能不理想，對路面保護(hù)能力差。當(dāng)路面凹凸不平時(shí)，除雪機(jī)作業(yè)會(huì)對路面造成損壞。雖然除雪機(jī)對路面的破壞程度目前還沒有一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，但國內(nèi)的除雪機(jī)械在路面的仿形能力、對路面保護(hù)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(cái)力研制、開發(fā)性能優(yōu)越的除雪機(jī)械，并大量推廣機(jī)械除雪以代替人工除雪，加快機(jī)械化的進(jìn)程。盡管中國的北方地區(qū)的冬季降雪期可達(dá) 3 4 個(gè)月，但有關(guān)資料表明冬季實(shí)際降雪次數(shù)并不太多，最多也僅為十幾次而已，如果除 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -3- 雪車的除雪功能單一，這就大大提高了除雪作業(yè)的成本，增加了公路養(yǎng)護(hù)部門的負(fù)擔(dān)。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(jī)或者除雪裝置損壞，國內(nèi)現(xiàn)有的犁式除雪機(jī)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(jìn)了德國產(chǎn)的烏尼莫克道路綜合養(yǎng)護(hù)車，輔機(jī)備有犁式除雪器。國內(nèi)犁式除雪機(jī)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(jī)，吉林交通科學(xué)研究所研制的 CL 一 3.6， CL 一 3.5 型系列除雪機(jī)，以及哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所研制的 CBX 一 216 綜合破冰除雪機(jī)等。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)。德國和日本是生產(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。 國內(nèi)己研制成功的旋轉(zhuǎn)式除雪機(jī)主要有吉林工業(yè)大學(xué)等單位研制的 CX一 30 型除雪機(jī)，哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所研制的 CBX 一 216 型城市道路破冰機(jī)，吉林交通科學(xué)研究所研制的 CBX 一 1600 型除雪機(jī)等等。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。中國除雪機(jī)械的研制起步較晚，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)一電一液一體化的方向發(fā)展，同時(shí)注 意提高安全性和舒適性，打破專利封鎖、加強(qiáng)技術(shù)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(jìn)水平之間的差距。 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。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(yīng)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(jìn)的拋投式少之又少，且是進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格昂貴，維修不便。 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。而相應(yīng)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(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 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -4- 投式清雪機(jī)。所以對這種小型的除雪機(jī)的研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)必然有很大的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)哈爾濱花園邨賓館新引進(jìn)的揚(yáng)雪車的用后調(diào)查，德國 凱馳（ karcher） 手推機(jī)依然很重，這就使推車人很費(fèi)力。雪車轉(zhuǎn)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(jī)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(shè)計(jì)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)行小型手扶清雪設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 該設(shè)計(jì)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（ Karcher） 的揚(yáng)雪機(jī)圖片信息、及哈爾濱花園邨賓館的實(shí)機(jī)參照，對離心揚(yáng)雪式清雪車的設(shè)計(jì)理論進(jìn)行分析，得出相應(yīng)結(jié)論，在此基礎(chǔ)上對離心揚(yáng)雪式清雪車進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)分析、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用 ProE 實(shí)體繪圖。 1.4 小型手扶式清雪車的結(jié)構(gòu)及原理 清雪車由車體和安裝在它上面的汽油機(jī) (原動(dòng)機(jī) )、變速箱、傳動(dòng)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(shí)，積雪從前方不斷進(jìn)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(zhuǎn)，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(zhuǎn)子室的入口處，隨車體的前進(jìn)而進(jìn)入轉(zhuǎn)子室，在轉(zhuǎn)子葉片的帶動(dòng)下，不斷沿拋雪筒拋到預(yù)定位置。所以要合理的設(shè)計(jì)計(jì)算集雪器、拋雪器等的參數(shù)。螺旋轉(zhuǎn)子式 (拋投式除雪機(jī)中最常見的一種 )除雪機(jī)是 利用前部安裝的螺旋式銑削集雪器進(jìn)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(zhuǎn)子拋雪器的入口處，由于除雪機(jī)向前運(yùn)動(dòng)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(zhuǎn)的拋雪轉(zhuǎn)子室內(nèi) (有些螺旋轉(zhuǎn)子式除雪機(jī)沒有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，只有拋雪筒 )，在轉(zhuǎn)子葉片的帶動(dòng)下，被不斷沿拋雪筒拋出。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -5- 1.5 本章小結(jié) 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(jié)構(gòu)及工作原理等情況進(jìn)行系統(tǒng)的分析與概括 ,通過我國實(shí)際情況來說明此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的可行性。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -6- 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)車體 車體的作用是固定連接集雪器、汽油機(jī)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(jī)座，各部分設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如何滿足簡單、實(shí)用、美觀、操縱靈便等要求，并且車體的寬度不應(yīng)超過集雪器的寬度。除此之外，考慮到實(shí)際應(yīng)用，還應(yīng)注意避免劃傷路面、減小自重、過載保護(hù)等問題。 2.2 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本車原動(dòng)機(jī)選用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，因其油損少，連續(xù)作業(yè)時(shí)間長，噪音低，更適合機(jī)關(guān)大院、居民區(qū)及人口流動(dòng)較大的地方使用?？紤]到本機(jī)器的整體性能及使用壽命等參數(shù) ，選用國產(chǎn)江動(dòng)系列汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)性能比較，初步選用型號 JF168 的發(fā)動(dòng)機(jī)。其尺寸、性能參數(shù)見表 2-1。 表 2-1 江動(dòng)牌系列微型發(fā)動(dòng)機(jī) JF168 型 型式 單缸 四沖程 最大輸出功率轉(zhuǎn)速（ kw/rmn） 5.5/3600 外形尺寸（ mm） 387 330 360 啟動(dòng)方式 反沖式手拉起動(dòng) /電起動(dòng) 潤滑方式 無鉛汽油 點(diǎn)火方式 晶體管點(diǎn)火 耗油量（ ml） 270 缸徑 /行徑（ mm） 6845/2.681.77 凈重（ kg） 15 主要特點(diǎn) 該機(jī)輸出方式靈活，配套用途廣泛。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -7- 2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.3.1 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案一 發(fā)動(dòng)機(jī) 鏈傳動(dòng) 中間軸 鏈傳動(dòng) 集雪器 考慮到車身突然遇到障礙物影響傳動(dòng)系統(tǒng)，甚至使集雪螺旋因受過大阻力，仍要繼續(xù)旋轉(zhuǎn)被破壞，所以傳動(dòng)系統(tǒng)中考慮有帶傳動(dòng)做過載保護(hù)。 傳動(dòng)方案二 發(fā)動(dòng)機(jī) 帶傳動(dòng) 中間軸 鏈傳動(dòng) 集雪器 本方案中盡管有過載保護(hù)，但是車整體單向受力并且積雪效率不如變速高，當(dāng)雪較大時(shí)，車行駛速度應(yīng)該低些；擋雪量較小時(shí)，車可以行駛快些，當(dāng)清雪不徹底時(shí)，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(dòng)方案三 車的傳動(dòng)路線如下 所示： 發(fā)動(dòng)機(jī) 帶傳動(dòng) 中間軸 錐齒輪 錐齒輪 集雪器 鏈傳動(dòng) 變速箱 鏈傳動(dòng) 車輪 圖 2-1 傳動(dòng)路線圖 與前兩種機(jī)型相比，車體體積適中，結(jié)構(gòu)也比較簡單。車體上部安裝汽油機(jī) :車體前面連接集雪器 :后面有推手 ；內(nèi)部有加強(qiáng)肋板?？倷C(jī)長約 1820mm， 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -8- 寬約 820mm，高約 1150mm，重約 102kg，輪子直徑選為 300mm，可見機(jī)型3 具有機(jī)型 2 優(yōu)越的除雪性能，還具備機(jī)型 1 輕便的優(yōu)點(diǎn)，的確優(yōu)于其它機(jī)型。 2.3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)選用第三方案，由于發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速 2500r/min,車由人推動(dòng)，基于人行走速度限制，車輪轉(zhuǎn)速要求在 50 轉(zhuǎn) /min 左右 ,而通常帶傳動(dòng)傳動(dòng)比要求不得大于 7，通常選擇 3 到 4 越小越好，齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比范圍同帶傳動(dòng)，這樣總體就要降速，傳動(dòng)比達(dá)到 50 左右。 總體傳動(dòng)方案： (2)帶傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)見表 2-2、表 2-3 表 2-2 帶傳動(dòng)尺寸參數(shù) 帶型 普通 A 型帶 彈性滑動(dòng)率 =0.02 直徑 80mm 大帶輪基準(zhǔn)直徑 )1(12 dd did 軸間距 A=476.5mm 基準(zhǔn)長度 1318mm 帶速 V V=8.37m/s 小帶輪包角 a 169.46。 額定功率p1 1.01kw 額定功率增量 p1 0.24kw 帶根數(shù) z 5 單根帶的預(yù)緊力F0 99.66N 發(fā)動(dòng)機(jī) 帶傳動(dòng) 錐齒輪 錐齒輪 集雪器 鏈傳動(dòng) 變速箱 鏈傳動(dòng) 車輪 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -9- 表 2-3 帶傳動(dòng)的參數(shù) (2)鏈傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)見表 2-4 表 2-4 鏈傳動(dòng)參數(shù) 鏈型 08B 截距 12.7 傳動(dòng)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(dòng) 2 的設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)過程與鏈 1 相同，傳動(dòng)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(dòng)機(jī)等對傳動(dòng)裝置的要求，采用單排滾子鏈 (鏈號為 O6B)傳動(dòng)和帶 (普通 v 帶 A 型 )傳動(dòng)。在有轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)的機(jī)型中，因?yàn)槎嗔宿D(zhuǎn)子傳動(dòng)裝置比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮 到集雪器和拋雪器相互牽制，必要時(shí)可設(shè)計(jì)圓錐減速器或蝸輪蝸桿以滿足傳動(dòng)的要求。應(yīng)該注意的是，設(shè)計(jì)時(shí)要合理安排傳動(dòng)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(dòng)裝置帶動(dòng)集雪螺旋和拋雪帶型 普通 V 帶 設(shè)計(jì)功率 5.5KW 傳動(dòng)比 i 2 小帶輪基準(zhǔn)直徑 80 帶基準(zhǔn)長度 1180mm 大帶輪基準(zhǔn)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(zhǔn)寬度 B=11.0 單根 V 帶預(yù)緊力 F0=107.85N 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -10- 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。 (4)錐齒輪的設(shè)計(jì) 由于系統(tǒng)總體有傳動(dòng)比要求，此處錐齒輪傳動(dòng)分別取 1:1、 1:2,經(jīng)計(jì)算總結(jié)得錐齒輪參數(shù)如下表 2-5： 表 2- 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(shí)兩齒輪軸線垂直放置 2.4 本章小結(jié) 本章主要研究制定了小型手扶式清雪機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案 , 在此基礎(chǔ)上對清雪機(jī)的車體、動(dòng)力系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)并得出結(jié)論。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -11- 第 3 章 各系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 原動(dòng)機(jī)的選用 考慮到本機(jī)對動(dòng)力源的要求，這里采用江動(dòng)牌系列微型發(fā)動(dòng)機(jī)中的JF168 型，其尺寸、性能參數(shù)見表 2-1。 3.2 變速箱的設(shè)計(jì) 類型 :二級變速一級換向 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) :齒輪、軸及軸承組和設(shè)計(jì) :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(jié)構(gòu)見圖變速箱裝配圖。 輸入軸設(shè)為花鍵軸，其上有一二聯(lián)滑塊，當(dāng)撥快作用在其上時(shí)，其與輸出軸上齒輪分別嚙合，從而實(shí)現(xiàn)換擋換向功能。輸出軸端一端通過鏈傳動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，另一端通過另一鏈傳動(dòng)與車輪相連，其上有三個(gè)直齒輪，兩端齒輪靠軸肩和套筒定位，另一個(gè)齒輪軸肩和彈性擋圈定位。箱體壁上裝一齒輪軸 陏輪，當(dāng)其于二聯(lián)滑塊嚙合并且同時(shí)與輸出軸的輸出端嚙合時(shí)，實(shí)現(xiàn)換向功能。具體位置見圖 3-1。 圖 3-1 變速箱下箱體結(jié)構(gòu) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -12- 3.3 集雪器 的設(shè)計(jì) (1)集雪器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 集雪器亦稱為螺旋集雪器，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(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)。螺旋軸的結(jié)構(gòu)見圖 3-2， 3-3。 圖 3-2 帶葉輪的螺旋軸 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(dāng)集雪螺旋旋轉(zhuǎn)時(shí)，在雪層上切割出一條雪帶，并沿軸向移動(dòng)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(shí)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 3-2 結(jié) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -13- 構(gòu)。 jN = ZV dZV n g hdZg 110co ss in +lrnVhgSl 2602s in dr 其中 L 為螺旋沿軸向長度， 60V/n 考慮清雪機(jī)自行速度時(shí)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(jì)算時(shí)，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= l h V。那么集雪器所耗功率為 fQnVDs s i n60co ss i n1N 2j 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(shí)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(gè)除雪寬度上應(yīng)至少存在一個(gè)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 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(jì)算后， nj 要求大于 152.6r/n?？傊?，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nj 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 3-4 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(hù)集雪螺旋免受車體重的壓力。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -14- 圖 3-4 帶支撐板的集雪機(jī)構(gòu) 3.4 拋雪器的設(shè)計(jì) 1.無轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)拋雪器的設(shè)計(jì) 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(shí)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(dòng)時(shí)的阻力，拋雪筒的直筒部分與集雪器的上擋板制成一個(gè)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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)拋的距離最遠(yuǎn)，故揚(yáng)雪角取 45 度最合理。 2.有轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)拋雪器的設(shè)計(jì) 與無轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)的拋雪器相比，這種拋雪器在結(jié)構(gòu)上多了拋雪轉(zhuǎn)子，相應(yīng)的集雪器推雪板上在與拋雪器相對處增加了轉(zhuǎn)子室。因此，這種拋雪器較為復(fù)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(shí)，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，然后由于高速旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生內(nèi) 外氣流速度 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -15- 壓力差以及車體的繼續(xù)前進(jìn)雙重作用而進(jìn)入轉(zhuǎn)子殼體的風(fēng)扇室內(nèi)，并迅速充滿轉(zhuǎn)子室。拋雪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力使雪沿轉(zhuǎn)子徑向葉片端部移動(dòng)，并被推壓到轉(zhuǎn)子室內(nèi)的圓弧表面，隨轉(zhuǎn)子葉片作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到達(dá)拋雪口時(shí)便被拋出。 圖 3-5 擋雪板 -拋雪器 圖 3-6 帶轉(zhuǎn)子葉片的集雪 -拋雪器 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -16- 圖 3-7 拋雪轉(zhuǎn)子計(jì)算簡圖 拋雪轉(zhuǎn)子的計(jì)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(zhuǎn)子拋雪生產(chǎn)能力 (生產(chǎn)率 )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(dòng)，從轉(zhuǎn)子拋 出的絕對速度等于其出口時(shí)的徑向速度和葉片頂部的圓周速度的矢量和。 轉(zhuǎn)子卸載角然 (弧度 ) 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(dòng)到 A點(diǎn) )時(shí)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 m ar ct a n1 1142m ）（ 3.5 拋雪器性能參數(shù)的分析計(jì)算 1.無轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)拋雪器的參數(shù)分析計(jì)算 (l)雪由集雪器進(jìn)入拋雪筒時(shí)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(shí)的速度。 tgnStgS 602 260n2DV oy ， 可見 Voy 與 ， n, S 有關(guān) (2)雪離開拋雪筒時(shí)的速度 雪塊以速度心脫離集雪螺旋經(jīng)過拋雪器出口時(shí)的速度為 u。，則 21020 )1(2u gHV oy 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(shí)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(jì)算 拋雪距離是清雪機(jī)的主要性能指標(biāo)， u。值的大小很大程度上決定了清雪機(jī)拋雪距離。當(dāng)拋雪速度一定時(shí) ，拋雪距離與雪的壓實(shí)程度、雪的自然加密度、清雪生產(chǎn)率、轉(zhuǎn)子拋出的雪流密度、轉(zhuǎn)子外徑及雪的物理機(jī)械性能等因素有關(guān)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -17- 雪屬于輕飄物，在計(jì)算時(shí)，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(dòng)，因速度不是很快，運(yùn)動(dòng)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： 以拋雪筒出口時(shí)計(jì)，當(dāng) t=0， x。 =y。 =O， .x =u。 cos， .y =u。 sin其中為拋雪筒揚(yáng)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(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(jì)算，即球體在粘滯流體以一定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受到的阻力 f 是： f=6 au 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(shí)，可取值為 0.00016 泊。 設(shè) F=f，即 mgu=6 au，解之有 : c=4.5 21 ar ，顯然 cg 值較小。因而可將公式 (2.13)展成級數(shù)，有下列近似關(guān)系： 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(shí)間是： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -18- t 帶入 x 的表達(dá)式，求出最大拋雪距離為： 空氣對雪塊運(yùn)動(dòng)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(shí)，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 X=Xmax (1 土 0.1Vf)單位 m 計(jì)算有風(fēng)時(shí)的拋雪距離 X。式中 :Xmax 無風(fēng)時(shí)的拋雪距離單位 m，稱風(fēng)速單位 sm 。 2.有轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)拋雪器的參數(shù)分析計(jì)算 (l)拋雪轉(zhuǎn)子所需功率 公式中各符號的意義是 V0 雪塊進(jìn)入轉(zhuǎn)子葉片時(shí)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(zhuǎn)子葉片時(shí)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(zhuǎn)子中心的距離 ； 0、 1 速度 V0、 V1 與圓周分速 度之間的夾角 ； 轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)的角速度 ； 設(shè) m 為每秒通過拋雪轉(zhuǎn)子雪的質(zhì)量，則 m=r.Q， Q=Q 為每秒通過拋雪轉(zhuǎn)子的流量，那么單位時(shí)間內(nèi)雪的動(dòng)量矩變化為 : 這動(dòng)量矩的變化應(yīng)等于施加與轉(zhuǎn)子軸上的驅(qū)動(dòng)力矩。因此拋雪轉(zhuǎn)子需用的功率 : 由于集雪螺旋所帶起雪的速度方向近于是轉(zhuǎn)子葉片的徑向， 0= 2 因此轉(zhuǎn)子需功率為 : 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -19- 考慮雪進(jìn)入轉(zhuǎn)子時(shí)，雪對葉片的沖擊和摩擦等使功率有損失，設(shè) f 為拋轉(zhuǎn)子功率，則實(shí)際拋雪轉(zhuǎn)子消耗的功率為 : (2)速度及距離的計(jì)算 雪塊離開拋雪轉(zhuǎn)子葉片時(shí)的速度 (即速度 K)就是雪進(jìn)入 拋雪筒時(shí)的速度。在拋雪速度和距離的設(shè)計(jì)計(jì)算中，這是唯一不同于無轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)拋雪器的地方。 值得注意的是，由于雪受氣溫影響很大，在嚴(yán)冬季節(jié)雪呈松散顆粒狀，初冬和初春氣溫在零度左右降雪，氣溫在零度以上時(shí)雪的粒度很大，掃雪最困難，易堵塞轉(zhuǎn)子體，掃雪效率顯著降低。 3.6 機(jī)器性能參數(shù)計(jì)算 1.消耗功率的計(jì)算 (1)集雪器消耗的功率 由公式 fQnVDs s i n60co ss i n1N 2j 知：帶入數(shù)據(jù) :Nj =1.753kw (2)拋雪器消耗的功率 由公式知 : 帶入數(shù)據(jù) :Nf=1.54kw 2性能分 析 機(jī)器的除雪生產(chǎn)率是 2.24x10 2 m3 /s。由 Q=hlv 即生產(chǎn)率等于雪層厚度。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -20- 3.7 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(jì)方案。 （ 2）、在此基礎(chǔ)上對清雪車的幾個(gè)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(jì)方向。 （ 3）、經(jīng)過實(shí)地考察和設(shè)計(jì)計(jì)算，最終確定車體尺寸 1820mm X 820mm X 1155mm。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -21- 第 4 章 三維造型設(shè)計(jì)和二維工程圖的繪制 4.1 ProE 簡介 Pro E 自 1988 年問世以來， 10 年間已成為全世界及中國地區(qū)最普及的3DCAD/CAM 系統(tǒng)。 Pro/ENG 創(chuàng) EER 在今日儼然成為世界 3DCAD/CAM 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、航天、家電、玩具等行業(yè)。 Pro 尼 NG 州 EER 可謂是個(gè)全方位的 3D 產(chǎn)品開發(fā)軟件，它支持同步設(shè)計(jì)，可讓使用者同時(shí)完成工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、功能模擬、加工制造、縮短產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間與流程。 Pro 壓 NGINEER 主要的功能是進(jìn)行參數(shù)化的造型設(shè)計(jì)，提供的功能包 括造型設(shè)計(jì)、曲面設(shè)計(jì)、建立工程圖、零件組合、簡單的有限元素分析、模具設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、裝配零件設(shè)計(jì)、加工制造、逆向工程等等。 4.2 proIE 參數(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) Pro 尼 NG 取 EER 獨(dú)特的參數(shù)化設(shè)計(jì)概念，采用單一數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，有支持同步設(shè)計(jì)的功能，它包括了下面的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 (1) 3D 實(shí)體模型 (Solidmodel) 3D 實(shí)體模型可以將用戶的設(shè)計(jì)思想以最真實(shí)的模型在計(jì)算機(jī)上表現(xiàn)出來，而且借助于其系統(tǒng)參數(shù) (systempters)，還可隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品的真實(shí)性。這樣在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，可以減少許多人為計(jì)算時(shí)間。 (2) 單一數(shù)據(jù)庫 (singleda1Labase) Pro/ENG 取 EER 可隨時(shí)由 3D 實(shí)體模型產(chǎn)生 ZD 工程圖，而且自動(dòng)標(biāo)示工程圖尺寸。不論在 3D 還是 ZD 圖形上作尺寸修正，其相關(guān)的 ZD 圖形或3D 實(shí)體模型均自動(dòng)修改，同時(shí)組合、制造等相關(guān)設(shè)計(jì)也會(huì)自動(dòng)修改，這樣可確保數(shù)據(jù)的正確性，并避免反復(fù)修正的耗時(shí)性。 (3)以特征作為設(shè)計(jì)的單位任 eature 一 baseddesign) Pro/ENG 創(chuàng) EER 以特征作為產(chǎn)品幾何構(gòu)建及數(shù)據(jù)存取的基礎(chǔ)，這些特征的名稱都是一般機(jī)械設(shè)計(jì)上常用的名稱，如外殼 (Shen)、圓角 (Round)、倒角(Chamfer)、拔模斜度 (Draft)等均被視為零件設(shè)計(jì)的基本特征，除了充分掌握 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -22- 設(shè)計(jì)思想之外，還在設(shè)計(jì)過程中導(dǎo)入實(shí)際的制造思想。 (4) 參數(shù)式設(shè)計(jì) (Petricdesign)配合單一數(shù)據(jù)庫，所有設(shè)計(jì)過程中所使用的尺寸 (參數(shù) )都存在數(shù)據(jù)庫中，修改 CAD 模型及工程圖不再是一件難事，設(shè)計(jì)者只需更改 3D 零件伊 art)的尺寸，則 ZD 工程圖 (Drawing)、 3D 組合(Assembly)、模具 (Mold)等就會(huì)相應(yīng)地變化。 4.3 ProIE 零件的 3D 實(shí)體建模 旋轉(zhuǎn)式清雪車通常由下述零部件組成 :車體、輪子 、汽油機(jī)、集雪器 (由擋板、推雪板、集雪螺旋等零件裝配而成、拋雪器 (由轉(zhuǎn)子、拋雪筒等零件裝配而成 )、變速箱直齒輪減速器由上下箱體、直齒輪、軸承、軸套、鍵、軸承蓋等零件裝配而成、帶輪、鏈輪、中間軸等。其中以機(jī)器的錐齒輪、集雪螺旋、車體底盤等實(shí)體造型較為復(fù)雜。下面分別介紹它們的建模過程。 (1). 錐齒輪的建模過程 :Create、 Datum、 Plane 建立基準(zhǔn)平面 Create、Protrusion、 Revofve 旋轉(zhuǎn)生成錐齒輪立體雛形 Create、 Datum、 Curve、FromEquation 通過漸開 線方程生成錐齒輪齒形曲線一通過該曲線，建立錐齒輪一個(gè)齒廓 Pattem 陣列生成全部錐齒輪齒廓 CreateCutExtrude 切割生成錐齒輪軸孔一 CreateCutExtrude 切割生成錐齒輪鍵槽孔一 CreateChamfer建立倒角特征一完成。 圖 4-1 直齒錐齒輪 （ 2） .清雪螺旋右旋的繪制 草繪 1 畫圓 拉伸成中軸 草繪軸上圓孔 拉伸圓孔 草繪螺 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -23- 旋 拉伸成單葉螺旋 陣列成三葉螺旋 繪制連接桿陣列成三桿 添加中軸面 DTM2 陣列連接桿 上色 模型見下圖： （ 3） 、清雪螺旋左旋的繪制過程同上，模型見下圖： 圖 4-2 螺旋右旋 圖 4-3 螺旋左旋 （ 4）葉輪的繪制 草繪軸圓面 拉伸成中空軸 草繪葉片 拉伸實(shí)體 陣列成四葉 草繪鍵槽 拉伸鍵槽實(shí)體 上色 模型見下圖： 圖 4-4 葉輪 （ 5）擋雪板繪制 草繪槽型面 拉伸實(shí)體 殼特征 草繪殼上軸孔 拉伸成孔 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -24- 添加面 DTM1 草繪葉輪外壁并拉伸 添加面 DTM2 草繪雪筒并拉伸 上色 模型見下圖： 圖 4-5 擋雪板 （ 6） 清雪螺旋的 軸的繪制 草繪軸最大階梯并拉伸 草繪螺旋軸段并拉伸 草繪軸承軸段并拉伸 草繪銷孔拉伸 添加面 DTM1 鏡像螺旋軸段 鏡像銷孔 上色 模型見下圖： 圖 4-6 螺旋的軸 （ 7）車體底盤的繪制 草繪外框并拉伸 殼體命令 草繪底盤邊緣并拉伸 草繪輸入、輸出軸軸承座并拉伸 軸承座打孔 陣列孔 草繪擋桿座并拉伸 草繪錐齒輪軸軸承座 拉伸 打螺紋孔 陣列螺紋孔 草繪變速箱座突臺(tái) 拉伸 草繪鏈輪口并拉伸 倒圓角 上色 模型見下圖： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -25- 圖 4-7 車體底盤 4.4 pro-E 導(dǎo)件的裝配組合 進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，若所有零件的三維模型都已建立完成，則可以進(jìn)一步通過指定零件之間的配合關(guān)系 (ConstraintType)來進(jìn)行零件的組合，并且裝配后也可將零件再分解開來，以查看組合產(chǎn)品的零件分解情況。零件的配合關(guān)系的種類如下 : 1.Mate:兩平面相密合，且兩平面呈反向 (即兩平面的垂直方向?yàn)榉聪?)。 2.Mateoffset:兩平面面對面，中間間隔一段距離 (Offset)。 3.Align:兩平面互相對齊或使兩圓弧或圓的中心線成一直線。當(dāng)兩平面互相對齊時(shí)，兩平面為同向 (即兩平面的垂 直方向?yàn)橄嘞?)。 4.Align Offset:兩平面對齊后隔開一段距離。 5.Insert:軸與孔的配合。 6.Orient:兩平面互相平行，且兩平面的正法線方向同向。 7.Coordsys:利用坐標(biāo)系組合。 8.Tangent:兩曲面以相切方式組合。 9.Pntons 價(jià)兩曲面上某一點(diǎn)相接。 10.EdgeS 派兩曲面上某一邊相接。 組合后，如果想將所有零件分解開來，選擇 view/ExPlode 即可。如要恢復(fù)原始的、未分解開的組合件，則選 view/UnexPlode 命令。如果要更改零件分開的距離，選擇 Modify ModE exld 命令即可。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -26- 圖 4-8 車體變速箱裝配體 圖 4-9 變速箱內(nèi)部結(jié)構(gòu) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -27- 4.5 二維工程圖的繪制 圖 4-10 變速箱工程 工程圖與零件或組合件之間相互關(guān)聯(lián)，任何其中之一有更改，另一個(gè)也自動(dòng)更改。 Pro -E 工程圖主要的類型有五種 :投影視圖 (Projeetion)、輔助視圖(Auxiliary)、三維參考視圖 (Generai)、細(xì)節(jié)放大視圖 (Detailed)和旋轉(zhuǎn)剖視圖(Revolved)。當(dāng) 3D 零件或組合件完成后，便可以利用這些零件或組合件來產(chǎn)生各種 ZD 工程而投影 視圖、輔助視圖及三維視圖又有四種類型 :全視圖伊ullView)、半視圖 (Halfview)、斷裂視圖 (BrokenView)和局部視圖 partialview)，各類型均可制作為剖面 (Seetion)或非剖面 (NO Xsee)視圖。圖 4.5.1 就是由此繪制的變速箱二維工程圖的主體。 4.6 本章小結(jié) 針對第一方案型樣機(jī)的不足，本文相繼介紹了帶有拋雪轉(zhuǎn)子型清雪車和帶式集雪螺旋裝置的方案三兩種清雪車，確定了傳動(dòng)方案和結(jié)構(gòu)形式。特別是方案 3 機(jī)，由于設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了各種因素，并對關(guān)鍵部件如集雪器和拋雪器等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì) ，簡要地介紹了當(dāng)今最流行的 3DCAD/CAM 系統(tǒng) ProE及其特點(diǎn)。通過舉例的方法簡單講解了用該軟件建摸、組裝及繪制工程圖的方法步驟。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -28- 第 5 章 校 核 5.1 齒輪校核 主軸 上的 齒輪 校 核 。齒 輪的 輸入 功 率 是 2.88KW ， 齒輪 的轉(zhuǎn) 速1n =1200r/min，齒輪材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 241HB 286HB,平均取為260HB。 Z1=78， Z2= 78,b=20， m=2.51d=195mm 接觸疲勞極 限：由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 4第 12 章得知 Hlim1=1200MPa Hlim2=1150MPa 初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 H H1 0.9 Hlim1=0.9 1200=1080MPa H 0.9 Hlim2=0.9 1150=1035MPa 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(jì)手冊 4表 12.9 得 KA=1.5 動(dòng)轉(zhuǎn)系數(shù) KV：由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 4圖 12.9 得 KV=1.2 齒間載荷分配系數(shù) KH 1T=9550000 p/1n=95.5 510 2.88/1200=0.23 510 Nmm 5112 2 0 . 2 3 1 0 2 3 5 . 9195tTFNd 121 1 1 11 . 8 8 3 . 2 ( ) 1 . 8 8 3 . 2 ( ) 1 . 7 97 8 7 8a ZZ 4 4 1 . 7 9 0 . 8 633aZ 由此得 ：2211 1 . 3 60 . 8 6HK Z 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -29- 齒向載荷分布系數(shù) KH 231( ) 1 0H bK A B C bd =1.17+0.16 0.12+0.61 10-3 20 =1.17 A=1.17， B=0.16， C=0.61 載荷系數(shù) K： A V H HK K K K K =1.5 1.2 1.36 1.17 =2.86 彈性系數(shù) ZE： 1 8 9 .8EZ M P a 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH：由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 4圖 12.16 ZH=2.2 接觸最小安全系數(shù) SHlim：由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 4表 12.14 SHlim=1.05 總工作時(shí)間 ： th=5 300 8 0.5=6000h 預(yù)期使用壽命為 10 年，每年 300 天，單班制，工作時(shí)間占 50%。 應(yīng)力循環(huán)系數(shù) Nl 由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 4表 12.15 估計(jì) 107 Nl 107 則指數(shù) m=8.78 Nl1=2lN=Nv1=71 m a x6 0 ( ) 5 . 7 9 1 0n nii h iiTr n tT 原估計(jì)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(jì)手冊 4圖 12.18 ZN1=ZN2=1.18 l i m 112l i m7 1 0 1 . 1 8 7 9 81 . 0 5HNHH HZ M P aS 許用接觸應(yīng)力 H： 驗(yàn)算：1212 1H E HKT uZ Z Zb d u 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -30- 22 3 . 2 2 3 0 0 0 1 . 6 7 11 8 9 . 8 2 . 2 0 . 8 62 0 1 9 5 1 . 6 7 =223.42MPa H=798MPa 被校核齒輪安全。 重合度系數(shù)： Y ： 0 .7 50 .2 5Y 0.750.251.79 =0.66 齒間載荷分配系數(shù) KF： 由 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 4表 12.10 知 11 1 . 5 10 . 6 6FK Y 齒間載荷分布系數(shù) KF： 查 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 4圖 12.14 得 KF=1.4 載荷系數(shù) K： A V F FK K K K K =1.5 1.2 1.51 1.4 =3.80 齒形系數(shù) YF： 查 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 412.21 YF=2.8 應(yīng)力修正系數(shù) Ysa： 查 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 412.22 Ysa1=1.56 Ysa2=1.72 彎曲疲勞極限： 由 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 4圖 12.23c Flim=600MPa 彎曲最小安全系數(shù) SFlim 由 機(jī) 械零件設(shè)計(jì)手冊 4表 12.14 SFlim=1.25 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) Nl 由 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 4表 12.15 估計(jì)， 3 106 Nl 1010 則指數(shù) m=49.91 4 9 . 9 1 11 2 11 m a x6 0 ( )n ihl l i hi hTtN N N r n t 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -31- 4 9 . 9 1 4 9 . 9 1 4 9 . 9 16 0 1 1 2 0 0 4 8 0 0 ( 1 0 . 2 0 . 5 0 . 5 0 . 2 0 . 3 ) =6.91 107 原估計(jì)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(jì)手冊 4圖 12.24 YN1=0.95，YN2=0.97 尺寸系數(shù) YX： 由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 4圖 12.25 YX=1.0 許用彎曲應(yīng)力 F： l i m 1 112m i n7 1 0 0 . 9 5 1 5 3 91 . 2 5NXFF FH Y Y M P aS 驗(yàn)算 ：11 2 1 112F F F a S aKT Y Y Yb d m 2 3 . 8 2 3 0 0 0 2 . 8 1 . 5 6 0 . 6 62 0 1 9 5 2 . 5 =1 4 5 1 5 3 9M P a F M P a 傳動(dòng)無嚴(yán)重過載，故不作靜強(qiáng)度校核。 5.2 鍵的校核 車輪軸上帶動(dòng)車輪的普通平鍵。軸徑 40mm，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 1.879106 N mm，整個(gè)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 b h l 12x8x80 3)擠壓強(qiáng)度：取 k=h/2 l=L-b,則工件表面的擠壓應(yīng)力為 8.355803.340 25/92.4955020002000p xxxxd k l T 1 . 8 4 1 2 0 2 0 0 ,pp M P a M P a 故 連 接 能 滿 足 擠 壓 強(qiáng) 度 要 求 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -32- ,2 0 01 2 08.3 5 5 ap lM P 所以此處用鍵連接不滿足強(qiáng)度要求，需用花鍵連結(jié)。 5.3 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 6305 進(jìn)行校核 軸徑 d=25mm，軸承預(yù)期使用壽命 hL =5000h，可靠度為 50%。脂潤滑。 校核步驟： 00 4 2 . 5 0 . 0 0 411200aaFFC r C r 查 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 第 18 章表 18.7 得 e=0.081 4 2 . 5 2 4 2 . 8aarFFF r F =0.18e 表 5-1 軸承參數(shù) 軸承代號 基本尺寸 mm 基本額定負(fù)載 KN 極限轉(zhuǎn)速 r/min d D B C Cr 脂潤滑 油潤滑 61905 25 42 9 5.65 3.68 14000 18000 16005 25 47 8 6.48 4.18 13000 17000 6005 25 47 12 7.75 4.95 13000 17000 6205 25 52 15 10.8 4.95 12000 16000 6305 25 62 17 17.2 11.2 10000 14000 6405 25 80 21 29.5 21.2 8500 11000 X， Y 沖擊載荷 據(jù) 5 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計(jì) 手 冊 查表 13 2 可得： X=0.50， Y=2.0 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -33- 331 . 1()166705 0 0 0 1 4 8 0 522716670ddd r ahfff X F Y FLnP 5r系 數(shù) 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計(jì) 手 冊 查 表 13-3 可 得當(dāng) 量 動(dòng) 載 荷 P= =1.1 （ 0 . 5 0 2 4 2 . 8 + 2 . 0 4 2 . 5 ） =227N 計(jì) 算 額 定 動(dòng) 載 荷 C = =29 61N 基本額定動(dòng)載荷 rC 17200N rC 2961N 則選用該軸承可以滿足壽命要求。 5.4 軸的校核 校核主軸。 軸上的功率為 P=2.88kw，轉(zhuǎn)速 n=1200r/min 轉(zhuǎn)矩 2 . 8 89 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 0 2 2 9 2 01200PT N m mn 作用在齒輪上的力 Ft， Fr 齒輪分度圓直徑 d=195mm 112 2 2 2 9 2 0 2 3 5 . 0 8195tTFNd t a n 2 3 5 . 0 8 t a n 2 0 7 6 . 6rtF F N 在水平面 H 上： 0BM 故有 2202 3 5 . 0 8 4 3 4 3 . 5 76 0 1 7 2t B C N H B Dt B CNHBDF L F LFLFNL 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -34- 彎矩 M： 1 9 1 . 5 1 6 0 1 1 4 9 0 . 6HM N m m 在垂直面 V 上： 0BM 故有：227 6 . 6 6 00 1 9 . 8 16 0 1 7 2r B Cr B C N V B D N V BDFLF L F L F NL 則有：12 7 6 . 6 1 9 . 8 1 5 6 . 7 9N V r N VF F F N 11 5 6 . 7 9 6 0 3 4 0 7 . 3 7V N V B CM F L N m m 22 1 9 . 8 1 1 7 2 3 4 0 7 . 3 2V N V C DM F L N m m 總彎矩： 12 2 2 21 1 1 4 9 0 . 6 3 4 0 7 . 3 7 1 1 9 8 5 . 1 6HVM M M N m m 22 2 2 22 1 1 4 9 0 . 6 3 4 0 7 . 3 2 1 1 9 8 5 . 1 4HVM M M N m m 作出軸的彎矩圖扭矩圖如下圖 5 1 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面（即危險(xiǎn)截面 C）的強(qiáng)度，根據(jù) 5 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計(jì) 手 冊 式（ 15-5）及上表中的數(shù)值，并取 0.6 ，軸的計(jì)算應(yīng)力： 22 22133() 5 7 6 8 . 4 5 ( 0 . 6 2 2 9 2 0 ) 1 1 . 50 . 1 3 6c a a aMT M P M PW 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，已知 1 60 aMP ，因此 1ca ，故安全。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -35- FABCDM HM 2M 166 172TNH1FrFtFNV1 FNV2FNH1F NH2FtFrFNV1FNV2TF NH2= =水 平 面 H 的 彎 矩垂 直 面 V 的 彎 矩合成的彎矩扭矩M V 1 M V 2 3407N mm22920N mm=11985N mm11490N mm 圖 51 彎矩圖扭矩圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -36- 第 6 章 應(yīng)用前景分析 6.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 市場競爭規(guī)律要求產(chǎn)品不僅應(yīng)具有高性能，而且要有低價(jià)格，從而給新技術(shù)的設(shè)計(jì)提出了越來越高的要求，因此， 提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值可以從以下四個(gè)方面著手： 1 進(jìn)一步改善和簡化設(shè)計(jì)，減少零件數(shù)目，提高標(biāo)準(zhǔn)化、通 用化程度； 2 采用廉價(jià)材料； 3 改善毛坯、零件加工、裝配等工藝性，合理選擇精度、公差和配合以及其他技術(shù)條件； 4 改善生產(chǎn)、經(jīng)營管理制度。 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)在人類進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)，交換活動(dòng)中始終并存，是不可分割的兩個(gè)方面。兩者相互促進(jìn)又相互制約。技術(shù)具有強(qiáng)烈的應(yīng)用性和明顯的經(jīng)濟(jì)目的性，沒有應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)是沒有生命力的。而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必須依賴于一定的技術(shù)手段，世界上不存在沒有技術(shù)基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的這種特性使得它們之間有著密切而不可分割的聯(lián)系，所以有必要對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。對工程技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評價(jià) ，其核心內(nèi)容是經(jīng)濟(jì)效果的評價(jià)。為了確保經(jīng)濟(jì)決策的正確性和科學(xué)性，研究經(jīng)濟(jì)效果評價(jià)的指標(biāo)和方法是十分必要的。經(jīng)濟(jì)效果評價(jià)的指標(biāo)和方法是多種多樣的，它們從不同程度反映工程技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)性，這些指標(biāo)主要可以分為三大類：第一類是以時(shí)間作為計(jì)量單位的時(shí)間型指標(biāo)，如投資回收期，貸款償還期等；第二類是以貨幣單位計(jì)量的價(jià)值型指標(biāo)，如凈現(xiàn)值，費(fèi)用現(xiàn)值等；第三類是反映資源利用效率型指標(biāo)，如投資利潤率，內(nèi)部收益率等。 6.2 成本核算 本篇設(shè)計(jì)的小型靈便式清雪車機(jī)身凈重 150kg，本車的 3/4 為鑄鐵， 1/4為普通鋼材。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -37- 表 71 原材料成本 序 號 名 稱 單 價(jià) 每臺(tái)所用量 每臺(tái)成本 1 普通碳素結(jié) 構(gòu)鋼 3200(元 /噸 ) 100(kg） 320(元 ) 2 鑄鐵 HT200 2500(元 /噸 ) 70(kg） 175(元 ) 3 不銹鋼 14000(元 /噸 ) 5(kg） 70(元 ) 4 鐵皮 5(元 /平方米 ) 0(平方米 ) 0(元 ) 綜述上表原材料總成本大約為 P1=565 元 表 72 外購件成本 序 號 名 稱 單 價(jià) 每臺(tái)所用量 每臺(tái)成本 1 發(fā)動(dòng)機(jī) 750(元 /臺(tái) ) 1(臺(tái) ) 750(元 ) 2 V 帶 10(元 /根 ) 5(根 ) 50(元 ) 3 軸承 15(元 /個(gè) ) 14(個(gè) ) 190(元 ) 4 螺栓 0.8(元 /個(gè) ) 80(個(gè) ) 64(元 ) 綜述上表外購件總成本大約為 P2 =1154 元 表 73 工時(shí)成本 序號 工種 工時(shí)費(fèi) (元 /時(shí) ) 工時(shí) (時(shí) ) 每臺(tái)成本 (元 ) 1 車 20 5 100 2 銑 30 3 90 3 磨 50 1 50 4 鏜 80 0.5 40 5 鑄造 80 24 1920 由表 7 3 可得工時(shí)總費(fèi)用大約為 P3=1300 元，所有的電費(fèi)和水費(fèi)大約 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -38- 為 P4=360 元有銷售和管 理人員的工資和運(yùn)輸費(fèi)用大約為 P5=1000 元。 故成本為 565+1154+1300+1=4080 元 外購件除去增值稅后得： 78941.17P=?=990 元 設(shè)增值稅率為 17%，所以所有成本大約 P= 4080+990=5070 元， 地稅的稅率為 5%所以要交的地稅為 5070 5%=253.5 元。 故總的成本為 P=5070+253.5=5323.5 元。 小 型 手 扶 式 清 雪 車 每 臺(tái) 的 價(jià) 格 大 約 為 25000 元 ， 利 潤 為25000-5323.5=19676.5 元。要上交的企業(yè)所得稅率為 33%，則要上交的企業(yè)所得稅為 19676.5 33%=6493.3 元。每臺(tái)機(jī)器企業(yè)的凈利潤為19676.5-6493.3=13183.2 元。 預(yù)計(jì)企業(yè)的生產(chǎn)能力為每年生產(chǎn) 50 臺(tái)車床車，則企業(yè)的年利潤為13183.2 50=659160 元。所以利潤肯定在 20% 30%以上，而且該機(jī)的生產(chǎn)屬于批量生產(chǎn)，成本會(huì)相應(yīng)降低，所以該機(jī)的生產(chǎn)是有利潤的。 該清雪車總體設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它涉及到多種學(xué)科技術(shù)知識，要求設(shè)計(jì)者充分掌握有關(guān)市場、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、設(shè)計(jì)、制造和使用等 多方面資料。一個(gè)理智的總體設(shè)計(jì)方案，需要經(jīng)過性能指標(biāo)分析、功能分析、可行方案選擇、功能及性能指標(biāo)分配、總體優(yōu)化決策等多個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)才能獲得，而且設(shè)計(jì)過程中始終貫穿著各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題的提出，分析和解決，能夠帶來最大經(jīng)濟(jì)效益的方案。 清雪車總體設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)總體技術(shù)。從整體目標(biāo)出發(fā)，統(tǒng)一分析產(chǎn)品的性能要求及各機(jī)組成單元組合方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)的過程。因此，這一過程也是始終貫穿著技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與決策過程。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -39- 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)師丁柏群，正是他在論文選題、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。丁老師淵博的知識、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，能成為丁老師的學(xué)生，也將是我一生的榮幸。感謝我的導(dǎo)師，在論文寫作及答辯準(zhǔn)備階段給予的無私幫助和日夜的指導(dǎo)，他兢兢業(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(shí)，還要感謝教育和幫助過我的各位老師，郭新華教授、李長威講師、于洪超老師，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(shí)，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(shí)間內(nèi)完成畢設(shè)計(jì)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、專家。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -40- 參考文獻(xiàn) 1 濮良貴 . 紀(jì)名剛 . 機(jī)械設(shè)計(jì) M. 北京 : 高等教育出版社 . 2001. 2 成大先 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 M. 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 . 2004. 3 吉林工學(xué)院 . 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) M. 上海 : 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 . 1979. 4 蔡春源 . 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 S. 北京 : 冶金出版社 . 1996. 5 張新義 . 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床 M. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 . 1993. 6 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊編寫組 . 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊 S. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 . 1980. 7 孫恒 . 機(jī)械原理（第五版） M. 北京 : 高等教育出版社 . 1996. 8 侯博文 . 離心揚(yáng)雪式楊雪機(jī)構(gòu)的研究 D. 長春 : 長春理工大學(xué) . 2008. 9 劉繼德 . 多功能清雪車清雪裝置研究 D. 長春 : 吉林大學(xué) . 2008. 10 李文峰 . 多功能清雪車碾壓滾工作機(jī)理及參數(shù)優(yōu)化研究 D. 長春 : 吉林大學(xué) . 2009. 11 齊曉杰 . 楔韌振動(dòng)式道路冰雪清除機(jī)理和除雪機(jī)械研究 D. 哈爾濱 : 哈爾濱理 工大學(xué) . 2007. 11 張汝鵬 . 臥式螺旋滾掃型清雪車結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化研究 D. 長春 : 吉林大學(xué) . 2009. 13 王國安 . 清雪車拋雪離心風(fēng)機(jī)特性與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究 D. 長春 : 吉林大學(xué) . 1983. 14 張恒奇 . 轉(zhuǎn)子式掃雪機(jī)工作裝置動(dòng)力特性的初步討論 . 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -41- 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)總計(jì)大該有零件 70 左右，經(jīng)過這兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)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、PREO、 CAD 軟件有了進(jìn)一步了解和熟練應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)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，如拋雪筒直徑太小、車體輪子直徑小行走困難等，設(shè)計(jì)出增加了拋雪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和帶有帶式集雪螺旋兩種機(jī)型的總體設(shè)計(jì)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 并應(yīng)用工程軟件 Pro-ENGINEER 建立了相應(yīng)的三維實(shí)體模型。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(jì)將會(huì)如期完成，并能達(dá)到預(yù)期效果。利用畢業(yè)前的這段時(shí)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(jì)。由于設(shè)計(jì)者知識能力有限，目前只能做到如此，還希望以后學(xué)習(xí)期間能進(jìn)一步完善該設(shè)計(jì)，為國家為人民做些實(shí)實(shí)在在的東西，減輕我國一方的勞動(dòng)力，也為“利國利民”出份力。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -42- 附錄 1 譯文 本文依托“多功能清雪車研發(fā)”項(xiàng)目，設(shè)計(jì)了以 裝載機(jī)為牽引主機(jī)的多功能清雪車，針對不同類型積雪清除方法及其屬具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以除雪屬具技術(shù)參數(shù)的分析、計(jì)算為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了不同除雪屬具及屬具組合形式以達(dá)到清除不同類型道路積雪、一機(jī)多用的目的，全文研究工作總結(jié)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(qiáng)度及摩擦性質(zhì)等。通過分析路面與積雪相互作用的關(guān)系，為清雪車設(shè)計(jì)與關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算奠定基礎(chǔ)。 （ 2）在闡述清雪常用的方法及清雪車的主要分類的基礎(chǔ)上，分析介紹了以裝載機(jī)為牽引主機(jī)的多功能清雪車的主機(jī)參數(shù)和工作裝置，對各個(gè)工作裝置的功用進(jìn)行論述說明，并 進(jìn)行了整機(jī)牽引平衡和功率平衡的分析計(jì)算。 （ 3）設(shè)計(jì)螺旋集雪揚(yáng)雪清雪裝置以清除路面浮雪，闡述了螺旋集雪揚(yáng)雪清雪裝置的具體結(jié)構(gòu)。對螺旋集雪揚(yáng)雪清雪裝置的螺旋集雪裝置功率、集雪螺旋轉(zhuǎn)速、離心拋雪裝置功率及轉(zhuǎn)速、拋雪距離等主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算。 （ 4）結(jié)合所依托的“多功能清雪車研發(fā)”項(xiàng)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(jié)構(gòu)和工作原理，給出螺旋集雪器的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)要求以及裝載機(jī)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(xué)性質(zhì)，為之后的相關(guān)分析計(jì)算奠定理論基礎(chǔ)。 （ 5）在雪顆粒的 運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ)上，分析了螺旋集雪器各參數(shù)與工作性能之間的關(guān)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(xué)模型；根據(jù)壓力、排量和功率選擇螺旋集雪馬達(dá)型號，由此確定螺旋軸直徑以及螺旋集雪器的轉(zhuǎn)速；對螺旋集雪器的振動(dòng)特性進(jìn)行模態(tài)分析，分析螺旋集雪器在此轉(zhuǎn)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(jìn)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(guān)技術(shù)參數(shù)并參考相關(guān)文獻(xiàn)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(jié)構(gòu)參數(shù)以及螺旋集雪器轉(zhuǎn)速 n、清雪車行進(jìn)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(jié)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(shí)基本上可 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -43- 以忽略不計(jì)；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(zhuǎn)速 n 對集雪功耗和螺旋集雪器清雪效率的影響都很大，轉(zhuǎn)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(jìn)速度 V 對螺旋集雪功耗影響很 大，螺旋集雪功耗隨行進(jìn)速度的增大而顯著增大。 （ 7）結(jié)合數(shù)值仿真結(jié)果對螺旋集雪器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。以螺旋集雪器集雪功耗最小、清雪效率最高為目標(biāo)函數(shù)，以剛度限制、功率限制以及螺旋外徑 D、螺距 s、轉(zhuǎn)速 n、螺旋角的限定條件為約束條件，應(yīng)用遺傳算法對螺旋集雪器結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，優(yōu)化結(jié)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(hù)專用機(jī)械設(shè)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(shè)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(jī)械的生產(chǎn)研發(fā)不能滿足市場的需要，而國外進(jìn)口的清雪設(shè)備價(jià)格昂貴，服務(wù)和配件的供應(yīng)周期長、費(fèi)用高，不能完全適應(yīng)我國的路況。因此設(shè)計(jì)制造適應(yīng)我國多雪地區(qū)的高效清雪車具有現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。 清雪車清雪能力的強(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。目前許多國家都采用機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪”技術(shù)。所謂機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪”技術(shù)就是使用浮雪清雪機(jī)械在降雪過程中實(shí)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(shí)時(shí)除雪”這一概念，就需要效率高、省時(shí)、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(dòng)從拋雪筒拋到路邊或者運(yùn)雪車上，節(jié)省了收集雪的時(shí)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(dá)國家相比還有一定差距，需要深入研究，提高清雪效率。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -44- 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 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -45- 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 helica