小型路面積雪清掃機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、濟(jì)濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)泉泉城城學(xué)學(xué)院院畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)題題 目目 小型路面積雪清掃機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專專 業(yè)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班班 級(jí)級(jí) 機(jī)設(shè) 09Q2 學(xué)學(xué) 生生 董曉曉 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 20093006023 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 蔡冬梅 二一三年 五 月 二十八 日濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)I摘摘 要要我國(guó)的北方冬天時(shí)間比較長(zhǎng)，降雪量很大，道路積雪堆積較多，尤其是車輛不經(jīng)常行走的小區(qū)內(nèi)，如果不及時(shí)的清除積雪，將會(huì)嚴(yán)重的影響交通安全，給人們的日常生活帶來(lái)很多的不便。因此，研發(fā)多功能的掃雪機(jī)設(shè)備，有著很重要的實(shí)用、使用價(jià)值，并且對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到不可估量的推動(dòng)作用。 本論文在分析了目前的國(guó)內(nèi)國(guó)

2、外的主要掃雪方法的基礎(chǔ)上，提出了一種較適合中國(guó)國(guó)情的小型路面機(jī)械清雪車的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行了深入的理論分析和具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析，為國(guó)內(nèi)以后生產(chǎn)該種掃雪車提供了完整的技術(shù)參考資料。 本論文首先進(jìn)行分析研究了路面上壓實(shí)積雪的機(jī)械性能，并且查閱參考了目前的國(guó)內(nèi)外有關(guān)該設(shè)備的大量技術(shù)資料；再次，在現(xiàn)有成品的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算以及機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新。此次掃雪車的設(shè)計(jì)原理是，由原動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)過(guò)鏈傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給輸出軸，輸出軸又帶動(dòng)拋雪葉輪高速旋轉(zhuǎn)，利用離心力將雪拋出。同時(shí)利用減速器來(lái)減速帶動(dòng)攪龍傳動(dòng)軸和螺旋攪龍葉片旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)集雪作業(yè)。而其他的動(dòng)力則由變速器傳輸給車輪軸來(lái)帶動(dòng)掃雪機(jī)前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)清雪工作。本論

3、文對(duì)小型路面機(jī)械清雪車進(jìn)行了深入的分析，并進(jìn)一步地完善了此機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)出此種掃雪設(shè)備。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：掃雪車；螺旋攪龍；離心力揚(yáng)雪；傳動(dòng)軸濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)IIABSTRACTIn the northern of China ,winter time is so long ,the snow is very big,and snow accumulation of the road is more ,especially the vehicles do not often walk inside the village .If not timely removal the snow ,it

4、will seriously affect the traffic safety ,and caused a lot of inconvenience to Peoples Daily life .Therefore ,the research and development of multi-function plow equipment, has a very important practical, use value, and play an immeasurable role in promoting to our countrys economic development.On t

5、he analysis of the current domestic and foreign main methods of snow, the papers on the basis of a suitable for Chinas national conditions of small road surface machinery and the design scheme of clear snow machines, and carried on the thorough analysis of the theoretical analysis and the design of

6、concrete structure, it provides a complete technology reference for the domestic production after the Snow-Remove Machine .Firstly this thesis analysis the pavement compacting on the mechanical properties of the snow, and refer to the current massive technical data related to the equipment at home a

7、nd abroad;Once again, on the basis of existing products, carried the design calculation and institutional innovation.The tractors design principle is that the engine power provided power, transfer power to the output shaft through the chain, output shaft driven snow rotating impeller high-speed , an

8、d throw the snow using centrifugal force. At the same time, using the reducer slowdown to drives the stirring shaft dragon and spiral snow dragon blade rotation to achieve the set operations. While other motivation shaft to drive the car snow blowers by gearbox transmission, pure snow works implemen

9、tation.This paper carried clear snow machines for small road surface machinery on the thorough analysis, and perfect the institutions further, to design this kind of snow equipment.Keywords: Snow-Remove Machine；helix mixing ；Community throwing snow ；transmission shaft濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)III目 錄摘要.IIABSTRACT.

10、III1 前言.1 1.1 選題意義.1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .1 1.3 掃雪機(jī)的分類.1 1.4 設(shè)計(jì)的任務(wù).22 路面積雪特性的研究.3 2.1 積雪的物理性質(zhì).3 2.1.1 雪的密度.3 2.1.2 雪的硬度.4 2.1.3 雪的摩擦系數(shù).43 小型清雪機(jī)設(shè)計(jì)方案的分析比較.5 3.1 總體方案及其比較.5 3.2 小型清雪機(jī)的工作原理.5 3.3 原動(dòng)機(jī)的選擇和具體方案的實(shí)施.64 小型清雪機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核.10 4.1 鏈傳動(dòng)的計(jì)算.10 4.2 變速器齒輪的計(jì)算.12 4.3 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核.18 4.4 減速器的選擇.23 4.5 攪龍軸的設(shè)計(jì).27 4.6 攪

11、龍葉片的設(shè)計(jì).275 結(jié)論.306 參考文獻(xiàn).317 致謝.32濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)01、前言1.1 選題意義俗話說(shuō)“瑞雪兆豐年” ，對(duì)于農(nóng)地來(lái)說(shuō)，冬季的一場(chǎng)大雪能帶來(lái)明年的大豐收，農(nóng)民的喜悅。但是對(duì)于城市來(lái)說(shuō)，積雪會(huì)給城市的道路交通帶來(lái)很大的麻煩，尤其是我國(guó)較寒冷的北方地區(qū)。我國(guó)北方氣候寒冷、溫差大、冬季時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng)，降雪量大，常常會(huì)引起滑車、交通事故、行人摔傷等一些不便，而環(huán)衛(wèi)工作人員在降大雪后都忙于清除主要路面的積雪，而對(duì)于一些小型機(jī)械行駛的路面，以及很少人行走的小區(qū)內(nèi)很難有效清理，這給過(guò)往的路人，居民帶來(lái)不便。特別的是在一些學(xué)校里、工廠里、企業(yè)院內(nèi)或居民小區(qū)內(nèi)的窄小路面上的積雪得不

12、到環(huán)衛(wèi)工作人員的及時(shí)清除，給過(guò)往的行人，居民的戶外生活帶來(lái)不便，甚至?xí)l(fā)生安全事故。就目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)對(duì)于小型的、較窄路面的清雪方式主要是依靠人力，通過(guò)用鐵鍬、掃帚和簸箕等等工具對(duì)積雪進(jìn)行處理，清雪的效率很低，浪費(fèi)人們的很多寶貴時(shí)間1，所以，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)將針對(duì)小型路面積雪掃雪機(jī)的設(shè)備，為提高道路積雪的清掃效率，為過(guò)往的行人帶來(lái)更多的方便，同時(shí)減少不必要的事故發(fā)生，還能夠在大雪后為緊張的環(huán)衛(wèi)部門減輕一定的壓力，而設(shè)計(jì)一款小型掃雪機(jī)。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 機(jī)械清雪是把人從利用體力的掃雪工作中解放出來(lái)的一種最好的途徑。因此，科學(xué)設(shè)計(jì)者一直在探索如何研制出更加安全、更加可靠和更加實(shí)用的掃雪機(jī)器2。掃雪

13、機(jī)在國(guó)外的發(fā)展已有幾十年的歷史，有著先進(jìn)的技術(shù)。最初的掃雪機(jī)是利用了推土機(jī)或裝載機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)掃雪。而現(xiàn)在，隨著研發(fā)掃雪機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，已經(jīng)在市場(chǎng)上廣泛流通的掃雪機(jī)類型主要有鏟刮式除雪機(jī)系列、拋揚(yáng)式除雪機(jī)系列、刷掃式掃雪機(jī)系列、擊振式破冰除雪機(jī)系列等等3，但是其原理仍然是以大型的車輛來(lái)帶動(dòng)掃雪裝置實(shí)現(xiàn)積雪的清理任務(wù)。由于這種掃雪機(jī)的性能穩(wěn)定，造價(jià)很高，不適合于較窄的小路、工廠、學(xué)校、單位或住宅小區(qū)內(nèi)路面的積雪清掃。而對(duì)于國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，有關(guān)這方面的研究少之又少，根據(jù)查閱的資料看，目前國(guó)內(nèi)并沒有任何廠家在生產(chǎn)小型的拋投式清雪機(jī)4。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，應(yīng)根據(jù)國(guó)情，加強(qiáng)對(duì)雪的力學(xué)性質(zhì)的研究，根據(jù)不同的雪的特性，以及

14、路面的區(qū)別來(lái)設(shè)計(jì)不同的掃雪機(jī)械，以便提高清雪的效率。1.3 掃雪機(jī)的分類根據(jù)掃雪機(jī)工作原理的不同，可以將掃雪機(jī)分為推移式類型、拋雪式類型和吹雪濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1式類型5：推移式掃雪機(jī)：推雪鏟刀，掃雪犁等裝置是安裝在大型的車輛上，如推土機(jī)，來(lái)將雪推走，留出行走的通道，然后再用其他的車輛將堆雪拉走。它的缺點(diǎn)是這種掃雪機(jī)只能夠?qū)⒎e雪推到路邊，而沒有集雪、拋雪的能力，只適合用于新鮮的雪或破碎之后的冰雪，清理的效率低，很容易劃傷地面，并且耗費(fèi)時(shí)間較多。拋雪式掃雪機(jī)：先收集積雪，再利用拋雪泵將積雪拋到路邊或拋上運(yùn)輸車輛。其中最為常見的是螺旋式掃雪機(jī)類型。吹雪式掃雪機(jī)：利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)產(chǎn)生強(qiáng)大的高壓

15、空氣流，再由噴口吹出來(lái)清除地面上的積雪。吹雪式掃雪機(jī)的運(yùn)行速度高，生產(chǎn)率高，成本也很高，它的缺點(diǎn)是只適用于新鮮的雪，只能夠在機(jī)場(chǎng)、橋梁和高速路上使用，不適合于開發(fā)小型產(chǎn)品。 根據(jù)工作方法的不同，掃雪機(jī)有拋雪式、傳送式類型：一、拋雪式掃雪機(jī)：葉片高速旋轉(zhuǎn)時(shí)將雪旋進(jìn)掃雪機(jī)里，再通過(guò)導(dǎo)管運(yùn)送到儲(chǔ)雪箱中。它的特點(diǎn)是：采用大功率的主機(jī)，寬幅、高效，使用比較廣。二、傳送式掃雪機(jī)：先將積雪收集，再利用輸送帶向后傳送、裝車。這種掃雪機(jī)在俄羅斯內(nèi)比較常見。1.4 設(shè)計(jì)的任務(wù)本課題預(yù)設(shè)計(jì)一臺(tái)小型路面積雪清掃機(jī)。工作原理是掃雪機(jī)在工人的推行操作下，沿積雪路面將雪收集到儲(chǔ)雪筒中，雪在高速旋轉(zhuǎn)的葉片下通過(guò)拋雪桶，在拋雪

16、葉片的作用下作離心運(yùn)動(dòng)而離開拋雪桶，最后被拋到路邊，完成清掃任務(wù)。這種清掃機(jī)主要適用于較窄的小路和工廠、學(xué)校、單位或住宅小區(qū)內(nèi)路面積雪的清掃工作，能實(shí)現(xiàn)集雪、儲(chǔ)雪、拋雪的功能，可以提高積雪的清掃效率。在完成預(yù)想設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的方案構(gòu)想和主要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其主要的零件進(jìn)行計(jì)算和校核。 (1) 查閱相關(guān)掃雪機(jī)的資料，弄懂積雪的物理性質(zhì)，根據(jù)查閱的數(shù)據(jù)，對(duì)不同地段不同時(shí)間不同溫度路面上的積雪的物理特性進(jìn)行研究與分析；(2) 查閱有關(guān)掃雪機(jī)的國(guó)內(nèi)外資料進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，和不同的方案進(jìn)行比較，選擇最優(yōu)，最后確定掃雪機(jī)的基本設(shè)計(jì)方案；(3) 最后，詳細(xì)地對(duì)掃雪機(jī)的各個(gè)工作部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，并確定掃雪機(jī)的基

17、本尺寸，以及各部件之間的連接方式。 設(shè)計(jì)參數(shù)為：清掃幅寬為 1m，清掃積雪的厚度最大為 200mm，積雪揚(yáng)程為 3m。濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)22 2、路面積雪特性的研究、路面積雪特性的研究2.1 積雪的物理性質(zhì) 要研究合適有效的除雪方法和裝置，首先要掌握積雪的物理性質(zhì)，再設(shè)計(jì)計(jì)算除雪機(jī)械的除雪阻力、除雪功率等相關(guān)問(wèn)題。隨著天氣溫度的變化、積雪落下時(shí)間的長(zhǎng)短，以及由于車輛行駛、除雪作業(yè)及水分介入等因素作用，積雪的物理性質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的變化。積雪的主要物理性質(zhì)包括：雪的密度、雪的硬度、雪的摩擦系數(shù)等等6。2.1.1 雪的密度雪的密度直接決定了掃雪車的設(shè)計(jì)和使用方法7。因?yàn)檠┦怯伤袒鴣?lái)的，所以雪的

18、密度值為積雪融化之后，雪水的質(zhì)量和融化前積雪的體積的比值。雪的密度的變化范圍為：007079gcm3。而其它的資料數(shù)據(jù)考察為：0019gcm3089gcm3之間。雪密度的不同，因其降落的條件、沉積的條件和測(cè)量的方法等等因素而有差異8。由于我國(guó)的降雪條件和俄羅斯比較相符，因此有關(guān)雪質(zhì)的選擇，較多地選在0019gcm3089gcm3這個(gè)范圍內(nèi)。許多外國(guó)的學(xué)者對(duì)不同條件下積雪的密度進(jìn)行了綜合的測(cè)量與分析，得出以下的結(jié)論：(1)雪的密度隨著雪沉積的時(shí)間的增大而增大，并且平均每個(gè)月的增加量大約為：1020；(2)雪的密度隨著雪的沉積深度的增加而變大。對(duì)于沉積兩個(gè)月之久的山坡上的積雪，深度為20cm的積雪

19、的密度為030329gcm3，而相同的地點(diǎn)深度為0102cm的積雪的密度則變?yōu)?60649gcm3；(3)新降下的雪的密度隨著降落的時(shí)間長(zhǎng)短的不同而不同，其測(cè)量的結(jié)果如表2.1所示；(4)新降下的雪的密度和當(dāng)時(shí)的溫度也有一定的關(guān)系，其關(guān)系如表 2.2 所示。 表 2.1 雪的密度與時(shí)間的關(guān)系雪的狀態(tài)密度gcm-3新降雪01001530 天后的雪020030多于 30 天后的雪034 一 042密實(shí)的雪040060冰雪混合060075冰090濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3表 2.2 新降下的雪的密度和當(dāng)時(shí)的溫度的關(guān)系降雪時(shí)的氣溫 o C新降下的雪的密度gcm-3最小值最大值平均值-10-510011

20、02950087-51-21003502580104-21-010043045501280+20006905290183+20 以上0158058801962.1.2 雪的硬度雪的硬度也可以稱為雪的抗壓強(qiáng)度，其意義是指積雪在抵抗其他的物體進(jìn)入本身時(shí)的最大能力9。表示方法為：進(jìn)入積雪內(nèi)的剛體的單位面積上所受到的來(lái)自積雪的阻力。掃雪車設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算的重要參數(shù)包括雪的抗壓強(qiáng)度。由測(cè)量得知，雪的抗壓強(qiáng)度因環(huán)境的不同而不同。積雪抗壓強(qiáng)度特征：(1)一般情況下積雪的抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著雪的密度的增大而增大。(2)雪的抗壓強(qiáng)度也與溫度有關(guān)，隨著溫度的降低而增大。2.1.3 雪的摩擦系數(shù)雪的摩擦系數(shù)有：雪的內(nèi)外摩擦系數(shù)

21、、輪胎與冰雪路面的附著系數(shù)10。平常路面上在積雪之后，它的使用特性將會(huì)發(fā)生很大的改變。當(dāng)對(duì)冬季養(yǎng)護(hù)的道路的機(jī)器進(jìn)行計(jì)算時(shí)，必須得知道機(jī)器是沿著各種各樣的冰雪路面行走的滾動(dòng)阻力系數(shù)和附著系數(shù)。而行駛阻力系數(shù)，由于它不僅產(chǎn)生摩擦，而且還擠壓雪，因此一般要比外摩擦系數(shù)大。濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)43、小型清雪機(jī)設(shè)計(jì)方案的分析比較3.1 總體方案及其比較方案一:利用吹風(fēng)的方式。利用鼓風(fēng)機(jī)里吹出的高速氣流將積雪吹到路邊。吹雪式的清雪車的運(yùn)行速度較高，生產(chǎn)率高，缺點(diǎn)是只適用于新鮮的雪，不能夠?qū)簩?shí)的積雪或冰雪進(jìn)行清理，而且只能在機(jī)場(chǎng)、橋梁和高速路等等寬敞地上使用，成本價(jià)高，不適合用于小型地區(qū)。 方案二:隨

22、著清雪車發(fā)展技術(shù)的不斷進(jìn)步，可以利用清雪車前部的鏟子，來(lái)將積雪推到路的旁邊。推移式清雪車只能夠?qū)⒎e雪推到路邊，而不能儲(chǔ)備積雪，只適合用于新鮮的雪或破碎之后的雪，效率很低，對(duì)地面有很大的損傷。方案三:依靠機(jī)械傳動(dòng)來(lái)清理積雪。先由集雪器將積雪打碎，再通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的攪龍葉片運(yùn)送到拋雪桶內(nèi)，最后由拋雪葉輪將積雪拋出，拋到路邊。螺旋轉(zhuǎn)子式清雪車的適用范圍比較廣，無(wú)論是對(duì)于松散的雪還是壓實(shí)的雪，清雪效果和清雪效率都要比之前的兩個(gè)方案好，而且這種方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品體積小、成本低，更適宜用于道路窄小的地方。綜上，選用第三種方案。3.2 小型清雪機(jī)的工作原理3.2.1 基本結(jié)構(gòu)小型路面機(jī)械掃雪車主要包括：原

23、動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、集雪裝置、拋雪裝置、行走裝置和操作裝置等。原動(dòng)機(jī)可以采用原動(dòng)機(jī)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)，而目前大多數(shù)采用的是汽油機(jī)或柴油機(jī)；集雪裝置是用來(lái)收集積雪的，主要采用的是推雪鏟和螺旋狀的攪龍葉片；拋雪裝置是將收集的積雪拋到路的一邊，主要的方式有拋雪葉輪和鼓風(fēng)機(jī)兩種；行走裝置是來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的前進(jìn)，有手推式和自走式兩種；操作裝置主要是通過(guò)人來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)工作。3.2.2 工作原理工作時(shí)原動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)鏈傳動(dòng)傳到行走裝置和工作部分。積雪由集雪裝置收集到集雪桶內(nèi)，再由拋雪葉輪利用高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力將積雪拋出。這樣在原動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，掃雪車逐漸地前進(jìn)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的除雪作業(yè)。小型機(jī)械清雪機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖

24、 3.1 所示：濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5積雪集雪裝置拋雪裝置動(dòng)力機(jī)傳動(dòng)裝置行 走 裝 置 圖 3.1 小型機(jī)械清雪機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖3.3 原動(dòng)機(jī)的選擇和具體方案的實(shí)施3.3.1 原動(dòng)機(jī)的選擇因?yàn)閽哐C(jī)主要是用于較窄的小路和工廠、學(xué)校、單位或住宅小區(qū)內(nèi)，所以動(dòng)力機(jī)的體積不能過(guò)大，因此選用汽油機(jī)。本次設(shè)計(jì)的參數(shù)為：每小時(shí)的掃雪量 1000 ，積雪的密度 250kg/m ，積雪的2m3厚度 20cm，因此每小時(shí)的掃雪量為： 1.0103m20.2m250/m35.0kg (3.1)410利用拋雪葉輪拋雪，其數(shù)據(jù)為：拋雪揚(yáng)程 3m，雪排出的初速度 4m/s，因此排雪消耗的功率為： mght5.010

25、kg10N/kg3m/s3600=416.66w (3.2)4 集雪攪龍葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)受到積雪的阻力作用，阻力矩 m=20Nm，攪龍轉(zhuǎn)速l0r/s，因此集雪攪龍消耗的功率為： 20Nm23.1410r/s=1256w (3.3) 掃雪機(jī)工作時(shí)要克服本身的重量 200kg，路面的摩擦系數(shù) 0.2，前進(jìn)速度 lm/s，因此前進(jìn)時(shí)消耗的功率為： 200kg10N/kg0.2lm/s=400w (3.4)濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6 綜上，掃雪機(jī)消耗的總功率為：416.66w+1256w+400w=2072.66w (3.5)根據(jù)以上的設(shè)計(jì)要求，對(duì)動(dòng)力源選型。考慮到掃雪車在工作時(shí)可能遇到踏實(shí)的積雪，所以選用

26、功率稍大的發(fā)動(dòng)機(jī)，以來(lái)滿足不同的工作狀況下的需要。根據(jù)以上數(shù)據(jù)的分析以及考慮到功率的磨損消耗情況，選用 EM100 汽油機(jī)，其參數(shù)如表 2.1所示：表 2.1 EM100 汽油機(jī)參數(shù)型號(hào)EM100名稱單缸立式風(fēng)冷四沖程直噴式汽油機(jī)排量（ml）87發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）3600/3000燃油推薦7#號(hào)汽油機(jī)油容量（cm3）163啟動(dòng)方式反沖手拉啟動(dòng)/電啟動(dòng)重量（kg）27功率 Kw2.2 3.3.2 傳動(dòng)方式的選擇首先由汽油機(jī)提供掃雪機(jī)所需要的動(dòng)力，經(jīng)過(guò)鏈傳動(dòng)將動(dòng)力傳輸給傳動(dòng)軸，經(jīng)過(guò)一個(gè)減速器和變速器分別將動(dòng)力傳輸給拋雪葉輪和攪龍葉片、行走裝置。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 3.2 下：濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)

27、計(jì)7 圖 3.2 小型清雪機(jī)的傳動(dòng)原理圖1 攪龍葉片 2 集雪斗 3 拋雪筒 4 拋雪葉輪 5 鏈傳動(dòng) 6 變速器 7 行走裝置 8 原動(dòng)機(jī) 9 減速器 3.3.3 集雪裝置的設(shè)計(jì)因?yàn)榉e雪要被運(yùn)送到拋雪桶內(nèi)再拋出，所以要把積雪往集雪桶的中央聚攏，因此螺旋集雪轉(zhuǎn)子是由兩個(gè)旋向相反的螺旋軸對(duì)接而成的，攪龍葉片隨著螺旋軸來(lái)螺旋旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到集雪的目的。設(shè)計(jì)中采用的是帶狀螺旋集雪葉輪，這樣的設(shè)計(jì)能夠?qū)Ψe雪有很好的破碎作用，不至于再積雪較多的時(shí)候發(fā)生堵塞儲(chǔ)雪桶的情況。螺旋軸和攪龍葉片的基本機(jī)構(gòu)如下圖3.3所示：圖 3.3 螺旋軸和攪龍葉片的基本機(jī)構(gòu) 由上所述形式的集雪裝置把切雪、碎雪、集雪、拋雪、運(yùn)雪幾大

28、功能于一身，具有有效的清雪效果。左右兩邊的攪龍旋向相反，能夠?qū)蛇叺姆e雪集中到中央，濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8傳遞到拋雪輪下，在拋雪輪的高速旋轉(zhuǎn)下將雪拋出?？紤]到積雪具有一定的粘性且較易堆積，所以集雪螺旋使用的是帶式螺旋。帶式螺旋是螺旋式掃雪機(jī)的主要掃雪執(zhí)行部件，它的主要參數(shù)有螺旋的外徑、帶寬、頭數(shù)、螺距、螺旋的長(zhǎng)度及轉(zhuǎn)速等等，掃雪機(jī)的除雪效率和積雪的除凈度與這些參數(shù)的選擇有直接的關(guān)系11。濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)94、小型掃雪機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核4.1 鏈傳動(dòng)的計(jì)算相比于齒輪傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)的制造和安裝精度要求較低，成本也低，因此在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用鏈輪傳動(dòng)。 掃雪機(jī)上由汽油機(jī)到傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)

29、方式選用鏈傳動(dòng)，在掃雪機(jī)的結(jié)構(gòu)中占有很重要的份重，因此，要對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。（1）選擇鏈輪的齒數(shù) 傳動(dòng)比 i=1.4 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本查得小鏈輪齒數(shù) z1=21， 則大連輪齒數(shù)為 z2=z1i=211.4=29120 (4.1) 符合要求（2）確定額定功率 因?yàn)殒渹鲃?dòng)工作平穩(wěn)，由機(jī)械設(shè)計(jì)課本查表選擇傳動(dòng)系數(shù)為 KA=1.3 ，計(jì)算功率為 Pc=KAP=1.32=2.6kw (4.2)（3）選擇鏈條的型號(hào)和節(jié)距 根據(jù) Pc=2.6kw 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本查得 鏈條型號(hào)為 06B單根鏈傳遞的功率為 P0 ，按照估計(jì)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)相應(yīng)的條件和公式得lpzCkkkP出： (4.3) 11. 119211908

30、. 108. 11Zkz (4.4)975. 01009110026. 026. 0plLk 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10 單排鏈條的排數(shù)系數(shù) =1 則P0=2.4 kw (4.5) pklpzckkkP975. 0111. 16 . 2根據(jù)鏈輪的轉(zhuǎn)速和，查表選則的鏈條的型號(hào)為：鏈號(hào) 06B 節(jié)距1n0Pp=9.525mm（4）計(jì)算鏈的節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距為： =（3050）p= 35p (4.6)0a確定的中心距為： 2122212128224ZZZZLZZLpaPp =233.38mm (4.7) 其中 a=234 得鏈節(jié)數(shù)為： (4.8) apZZZZpaLp2221221 9135

31、22121221213522pppp 因此，鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為：L p =91 節(jié)(5)計(jì)算鏈速 v,確定其潤(rùn)滑方式 鏈的平均速度為： (4.9) 10006011npzv=8.331m/s濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)11由于 V 小于 1215m/s， 因此，可用由 v=8.331m/s 和鏈號(hào) 06B，查機(jī)械設(shè)計(jì)課本得應(yīng)采用油池潤(rùn)滑或油盤飛濺潤(rùn)滑。(6)計(jì)算壓軸力 Fp有效的圓周力為 (4.10)NVPF1 .24033. 8210001000 鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù) Kfp=1.25 ，則其壓軸力為： Fp=FpF=1.25240.1=300.13 (4.11)4.2 變速器齒輪的計(jì)算在許多情況

32、下，掃雪機(jī)設(shè)備需要在工作過(guò)程中根據(jù)不同的要求隨時(shí)可以改變速度。變速器就是能隨時(shí)改變傳動(dòng)比的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它一般是由一臺(tái)機(jī)器的整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的一部分，很少作為獨(dú)立的傳動(dòng)裝置使用，所以也常稱為變速機(jī)構(gòu)。變速器可分為有級(jí)變速器和無(wú)級(jí)變速器兩大類，前者的傳動(dòng)比只能按既定的設(shè)計(jì)要求通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)分級(jí)進(jìn)行改變；而后者的傳動(dòng)比則可在設(shè)計(jì)預(yù)訂的范圍內(nèi)無(wú)級(jí)的進(jìn)行改變15。本次設(shè)計(jì)采用錐齒輪變速器，該種變速器最大的特點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)。4.2.1 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算 直齒錐齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，按平均分度圓處的當(dāng)量圓柱齒輪計(jì)算，工作齒寬即為錐齒輪的齒寬 b。 設(shè)計(jì)計(jì)算公式為： (4.12)321215 . 01)(9

33、2. 2uKTZdRRHEt濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)12（1）確定公式中計(jì)算的數(shù)值1) 初選載荷系數(shù)為： KA=1.02）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為： T1=9550833/2000=3977.6 (Nmm)3）選取的齒寬系數(shù)為： R=1/34) 由課本查得材料的彈性影響系數(shù)：ZE=189.8MPa 5) 由課本查得的齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限是：Hlim1=Hlim2=550MPa6) 計(jì)算出應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1=60n1jLh=6020001(836510)=3.5109 (4.13) N2=N1/2=1.75109 (4.14)7) 由機(jī)械課本查得齒面的接觸疲勞壽命系數(shù)：KHN1=0.90，KHN2=

34、0.95 8) 齒面的接觸疲勞許用應(yīng)力，失效概率為 1，安全系數(shù) S=1 H1= (4.15) MPaSKimHN4955509 . 01l1 H2= (4.16)MPaSKimHN5 .52255095. 02l2（2）計(jì)算其它數(shù)值 1) 小齒輪的最小分度圓直徑 321215 . 01)(92. 2uKTZdRRHEt (4.17)濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)13 =73.54(mm) 2）小齒輪的圓周速度 m (4.18)1000601mndm)/m6 . 7100060200054.73s（ 3）載荷系數(shù) 11.151(1.51.25)=2.156 (4.19)HHVAKKKKK 4) 按實(shí)

35、際載荷系數(shù)校正分度圓的直徑 (4.20)(35.762156. 254.73d3311mmkkdtt=5) 模數(shù) (4.21)11mzd)(69. 14535.76mm=4.2.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 直齒錐齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，按平均分度圓處的當(dāng)量圓柱齒輪進(jìn)行計(jì)算。 設(shè)計(jì)公式： (4.22)32212115 . 014mFSFRRaaYYuZKT（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)141) 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本查得齒根的彎曲疲勞極限為： (4.23)a38021MPFEFE2) 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本查得齒根的彎曲疲勞壽命系數(shù)為： (4.24)85. 021FNFNKK3) 齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本查得，齒輪的彎曲疲勞安全系數(shù)為：S=1.4 (4.25)）a(71.2304 . 138085. 01121MPSKFEFNFF4) 由查得的數(shù)據(jù)代入公式得出載荷系數(shù) K 為： (4.26)156. 225. 15 . 1115. 11FFVAKKKKK5) 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本查得，齒形系數(shù)、應(yīng)力校正系數(shù)為： ， (4.27)91. 21aFY53. 11SaY ， (4.28)45. 22aFY65. 12SaY6) 代入查得的數(shù)據(jù)得出大小齒輪的值，然后加以比較得：FSaFaYY (4.29)01930. 071.23053. 191. 211