多功能清雪车总体布置设计（全套含CAD图纸）
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外文翻译资料 1 机电一体化技术及其应用研究 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 能化 即要求机电产品有一定的智能 ,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而 有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化 方向发展。 性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在外文翻译资料 2 色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(称 指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制 电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针， 1988 年美国加州大学 校研制出第一个微电机以来，国内外在艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程 中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 色化 技术的发展给人们的生活 带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数外文翻译资料 3 据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 能化控制技术 (由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量 诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢 连铸 轧钢综合调度系统、冷连轧等。 布式控制系统 ( 分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。 有特 点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。 监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 放式控制系统 (开放控制系统 (计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家 产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 算机集成制造系统 (钢铁企业的 将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控外文翻译资料 4 制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。 未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 。 场总线技术 ( 现场总线技术 ( 连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术 (如 4 20 C 直 流传输 )就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 现场就地控制站等的发展。 流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于 交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 外文资料翻译 1 n is on of of of a of a of of as NC of as of a of it is to in NC / O of as of up a As of of a is a If is to of 文资料翻译 2 as in we As of of is of to AN a to a as of so in be of of be no 1.5 of is to of is in to it so on of or a to as is of 1.6 is a in to to be by is of or 986 1988 at at of as . 外文资料翻译 3 a of of of in at In to of a be to of at be to 1.8 to as As on be to a of of in s in at of of in of is of In of be in of is to of is at of of 2 in of in In of at of as by of a 文资料翻译 4 in in in As a of it is to in as a of a be or to on of be of be as a of be is of is to a of Is of 外文资料翻译 5 is of by a of in be of so to to to is be to of to of of of of of is of of of In to of is to to of of in 980s is in of in to 0 C 外文资料翻译 6 it in in on be 6% or to of CS of as C in a of C C to of in C C of to AC C or be to or AC in of as a to 哈尔滨工业大学华德应用技术学院 毕业设计（论文） 题 目 多功能清雪车总体布置 专 业 汽车 车辆 工程 学 号 1089311220 学 生 许 彬 指导教师 郭新华 答辩日期 哈工大华德学院毕业设计（论文）任务书 姓 姓名： 许 彬 院（系）：汽车工程系 专业 专业：车辆工程专业 班 号： 0893112 任务 任务起止日期： 2011 年 10 月 9 日至 2011 年 12 月 30 日 毕业 毕业设计（论文）题目： 多功能路面清雪车整体布置设计 立题的目的和意义： 城市道路是城市重要基础设施，它构成城市的 骨架，我国北方冬季时间长，降雪量大，不及时清除积雪，将严重影响交通及安全，给生活、生产带来诸多问题，多功能清雪车的研制，改变环卫工作环境，减轻其劳动强度，提高其工作的效率和安全性，改善城市冬季交通和卫生环境，保障道路的畅通，减少交通事故，满足市区道路通行的需要，有重要的实用价值。 通过对多功能路面清雪车整体布置设计，巩固和加深所学的专业知识，扩大专业知识范围，培养我们在工作中能综合运用所学的知识解决实际问题的能力，通过自己的实际创作培养创新能力，提高论文的书写能力，树立认真的学习态度。 技术要求与主要内容： 1、 主要研究内容： （ 1） 调研分析机械清雪的重要性能及可行性。结合国内外目前的研究状况，明确清雪机械的发展趋势，确定研究方向。 （ 2） 研究积雪的物理机械性能。 （ 3） 铲车型号的选择及铲的设计。确定铲的参数，选择适合型号车。 （ 4） 整车受力及积雪的运动分析。计算清雪车在作业过程中整车的受力情况，分析各参数对清雪作业的影响；通过对雪单元体的研究，分析铲雪作业时的积 雪运动。 （ 5） 稳定性分析。铲的特殊位置决定了其在作业过程中突出的稳定性问题。铲对清雪车作业稳定性的影响较大，为保证清雪车安全作业。 2、 技术要求（研究方法） （ 1） 多功能路面清雪车实现铲推、传送冰雪功能； （ 2） 选择适合的型号车进行改装，将清除的雪直接装车； （ 3） 对铲进行结构参数设计，分析铲的工作阻力，并进行运动学分析。 进度安排： 1. 2011 年 10 月 9 日与指导教师见面并下达毕业设计（论文）任务书。 2. 2011 年 10 月 21 日开题，指导教师进行开题检查。 3. 2011 年 11 月 18 日草图 、 论文草稿，指导教师中期自检。 4. 2011 年 11 月 25 日完成草图 ，系中期检查。 5. 2011 年 12 月 9 日 完成 正式图 、 论文草稿，并经指导老师结题检查。 6. 2011 年 12 月 19 日上 交论文 、 图纸、毕业设计材料。 同组 同组设计者及分工： 无 无 指导 指导教师签字 年 月 日 系（ 系（教研室）主任意见： 系（ 系（教研室）主任签字 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 摘 要 本设计为多功能清雪车，能够清除浮雪、厚雪、薄冰、轧实的冰雪，可有效清除 0 25 10的轧实冰雪，达到见黑路面效果。可广泛用于市政道路、高速公路、普通公路、机场等地。 多功能清雪车以中国一汽生产的 一 汽 解 放 汽 车 有 限 公 司 无 锡 柴 油 机 厂 生 产 的 动机为作业系统的驱动装置，将除雪机构与其底盘车架连接，并对除雪车的雪铲、扫雪排、撒布机机构进行结构参数设计，分析了雪铲的工作阻力，通过对冰雪力 学性质、整车性能匹配的研究，提出设计方案。 本文的主要工作如下： （ 1） 调研分析机械清雪的重要性能及可行性。结合国内外目前的研究状况，明确清雪机械的发展趋势，确定研究方向。 （ 2） 研究积雪的物理机械性能。 （ 3） 铲车型号的选择及铲的设计。确定铲的参数，选择适合型号车。 （ 4） 整车受力及积雪的运动分析。计算清雪车在作业过程中整车的受力情况，分析各参数对清雪作业的影响；通过对雪单元体的研究，分析铲雪作业时的积雪运动。 （ 5） 稳定性分析。铲的特殊位置决定了其在作业过程中突出的稳定性问题。铲对清雪车作业稳定性的影响较大，为保证清雪车安全作业。 关键词 ： 除雪铲 ； 撒布机构 ； 扫雪排 ； 滚雪刷 ； 轨道升降机构 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 I 25cm to 10cm in as a as if a u xi as on to to 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 V 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 I 目 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 究的目的及意义 . 1 内外研究现状和发展趋势 . 2 面除冰技术的发展历程 . 2 外路面除冰设备的研究现状 . 4 内路面除冰设备的研究现状 . 5 面除冰雪技术的发展趋 势 . 7 章小结 . 8 第 2 章 路面压实冰雪物理力学性质 . 9 雪的成因与分类 . 9 面冰雪分类 . 9 面压实冰雪的成因 . 10 响因素 . 10 面压实冰雪力学性质 . 12 压强度 . 12 切强度 . 13 关系数 . 14 实冰雪破坏准则 . 15 章小结 . 18 第 3 章 清雪车分类及特点 . 19 雪车分类 . 19 工作装置特点分类 . 19 整车特点分类 . 22 章小结 . 22 第 4 章 前雪铲板空间曲面设计 . 23 雪铲前铲设计 . 23 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 雪铲铲板曲 面结构参数确定 . 26 雪铲设计 . 26 立壁障装置设计 . 29 章小结 . 31 第 5 章 清雪车部件设计 . 32 雪刷设计 . 32 式滚扫刷刷毛排布形式分类 . 32 滚刷安装位置不同分类 . 33 滚刷驱动分类 . 34 滚刷刷毛选择 . 35 雪排设计 . 36 布机设计 . 37 路设计 . 38 章小结 . 39 第 6 章 整车受力分析 . 41 雪铲受力分析 . 41 雪铲除雪阻力计算 . 41 雪铲行驶阻力计算 . 41 雪阻力、附着力和除雪功率的计算 . 42 论计算 . 42 制除雪铲功率计算条件 . 42 雪阻力计算 . 44 式阻力计算 . 46 雪阻力计算 . 47 雪功率计算 . 48 辆侧向稳定性分析 . 48 章小结 . 49 结 论 . 50 致 谢 . 51 参考文献 . 52 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 第 1章 绪论 究的目的及意义 城市道路是城市重要基础设施，它构成城市的骨架，我国北方冬季时间长，降雪量大，不及时清除积雪，将严重影响交通及安全，给生活、生产带来诸多问题，多功能清雪车的研制，改变环卫工作环境，减轻其劳动强度，提高其工作的效率和安全性，改善城市冬季交通和卫生环境，保障道路的畅通，减少交通事故，满足市区道路通行的需要，有重要的实用价值。 近几十年来，国外除雪车发展非常迅速，种类越来越多，各种生产厂商在采用新技术、新材料、新工 艺的同时，不断提高产品的作业性能和操作性能，以适应冬季除雪提出的更高要求，增强产品的竞争力。 在国外，最初的清雪机械是采用推土机或装载机，利用其推土板和装载斗将积雪集中在一起，这后来便发展成犁式除雪车。早在 1943 年日本就开始把 经过多年的发展，国外犁式除雪车以具有较高的技术水平。以俄罗斯产品 种除雪车基础车采用 功用有除雪、清除垃圾和沙堆，既可以用于街道、人行道的垃圾清除，也可以用于公路和建筑工地的除雪。犁式除 雪车的工作装置有推土板、犁刀和圆盘刷，其除雪宽度为：推土板 刀 盘刷 着除雪技术的不断革新，在出现了连续快速的大型旋转式清雪机后，清理积雪的工作才变得简单。 我国的除雪机械开始于 20世纪 80年代后期，相关研究单位主要集中在东北、西北和华北地区，先后有十几种型号除雪车研制成功。 国内主要研发的有西安公路研究所研制的 除雪车、哈尔滨林业机械研究所研制的 合破冰除雪机、林省盘石县公路养路段研制的 西高速公路管理局研制的 林省公路机械厂与原吉林工业大学共同开发的 实冰雪清除机、重庆迪马公司生产的 功能除雪车，该除雪车装备有推雪铲、滚刷、融雪剂散布机等装置、哈尔滨雪狼除雪机械设备有限公司生产的用于清除硬冰雪的除雪机和北京永锋科技有限公司研制的雪豹 列的多功购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 能喷气式除雪车等。 目前，国内除雪车的开发研制工作还主要集中在铲式除雪车和融雪剂散布机这两种除雪车形式，但由于专业的除雪车，因其庞大的体积，降低 了操作灵便性和除雪效率，因而选择一款操作灵便、通用化的汽车来改装成一除雪车，来补充专业除雪车的不足。 国内外研究现状和发展趋势 面除冰技术的发展历程 在世界范围内，寒冷地区的国家冬季路面上都存在不同程度的积雪结冰。研究路面除冰技术具有十分广泛的重要意义。路面除冰技术的发展经历了人工清除、机械化清除和智能化清除三个阶段。 人工除冰法主要依靠人力用简单的劳动工具来完成路面冰雪的清除。人工除冰是最早期、最原始的除冰方法。虽然人工清除冰雪比较彻底，但是作业时间长、劳动强度大、效率低、耗费大量的人力、物力和时间， 作业时影响车辆通行和行车安全。目前，人工除冰法只适用于小范围冰雪的清除或重点路段冰雪的清除。 随着科技水平的不断提高，交通建设的飞速发展，机械化的除冰技术应运而生。目前，常用的机械化除冰技术主要包括化学除冰法、热力除冰法和机械除冰法三种。 （ 1）化学除冰法 化学除冰法是一种依靠撒布盐类除雪剂来降低冰雪危害的方法。其原理是降低冰雪的冰点。化学除冰法既可以用来清除路面结冰，也可以清除浮雪，是国际上比较常见的一种路面冰雪清除手段。 在一定环境条件下，化学除冰法可以有效的清除道路冰雪，改善道路安全状况，提高道路运输 效率。但是化学除冰法的负作用也比较明显，主要体现在： 除冰效果受环境温度影响较大，存在反复结冰现象； 造成沥青路面脱层，路面大面积破损； 对桥梁的结构存在着腐蚀性，使桥梁结构的耐久性下降； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 腐蚀机动车辆的轮胎及车辆底盘，大大降低其性能和使用寿命； 造成路边的土壤盐分增加，土壤板结硬化贫瘠； 造成城市绿地黄化，树木枯死，甚至影响道路附近农作物的生长； 造成水体污染，危害动物生命和人类健康。 近年来，虽然无毒性和无腐蚀性的环保型除雪剂，如生物降解型除雪剂等已经问世，对环境和植物的破坏减少了，但是并未彻底根除。因此化学除冰法的应用还是受到了一定的限制。 （ 2）热力除冰法 热力除 冰法利用热能使冰雪融化，消除冰雪危害，分为微波加热、红外线加热、喷气发动机加热等类型； 微波加热。利用微波穿透冰雪加热路面，使得贴近路面的冰雪融化，消除了路面和冰雪之间的结合力使二者分离，达到清除目的； 红外线加热。使用柴油作为燃料加热红外线加热板，利用其热辐射作用使路面上的冰雪迅速融化； 喷气发动机加热。利用喷气式 发动机排出的高温热气流对路面冰雪进行加热使其融化以达到清除目的。 虽然热力除冰法清除冰雪速度快，安全性好但该方法往往耗能较大，费用较高，所以其适用范围也受到很大限制。 （ 3）机械除雪法 机械除雪法通过机械装置对冰雪直接作用来消除冰雪危害，按其工作原理可以分以下几种形式。 振动式。振动式主要利用冰雪在振动作用下，小变形可以引发脆性断裂的特点。振动轮在振动马达带动下振动，使其表面的刀具切入、挤压冰雪。振动式的工作效率高，清除冰雪效果比较好，能够有效的 避免路面的损坏。但是显而易见，振动式的结构复杂，制造成本高。 铲剁式。铲剁式模仿人工除冰，利用压实冰雪硬而脆，不耐冲击的物理性质。由多种刀具组成的工作铲在曲轴的带动下上下往复运动，对路面的压实冰雪进行周期性的剁击。铲剁式工作效率较低，容易损伤路面，应用范购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 围受到限制。 推切式。除冰铲是推切式除冰装置常用的结构。铲刃在压力作用下切入冰雪层，在牵引主机推动下清除冰雪。除冰铲结构比较简单，技术 比较成熟，工作效率比较高。但是由于工作阻力大，除冰铲清除冰雪的硬度受到很大限制，需要大功率的牵引主机。此外，铲刃的磨损比较严重，对路面有一定的损伤，当路面起伏波动较大时除冰铲的清除效果受到影响。 碾压式。碾压式利用压实冰雪脆性高，易断裂的特点，通过滚筒上面的组合刀片，依靠自重和主机的协调压力使楔形刀具切入冰雪层。随着切入深度的增加，楔形刀具对冰雪层产生挤压作用，使冰雪层脆性断裂、破碎，并与路面剥离。碾压式结构简单，工作性能更好。 机械除冰易于实现 一机多用，不使用化学药剂，无污染，能够很好的保护环境和植被，公路两侧的农田或者绿化带内是天然的堆放场所，还利于春季土壤保墒，所以它在国内应用最为广泛。 随着人们对路面除冰技术研究的不断深入，出现了一类更为先进的除冰技术 能化除冰技术着眼于借助路面的某些特殊功能阻止路面积雪形成或者融冰除冰，目前主要包括自应力弹性路面技术、导电铺面融冰技术、太阳能 土壤蓄热融冰雪技术。 自应力弹性路面技术利用弹性材料局部变形能力较强的特性，通过在路面铺装材料内掺入一定量的橡胶颗粒，改变路面的变形特性。路面在 外载荷作用下产生的自应力从而有效地抑制路面积雪结冰。 导电铺面融冰雪技术是指在普通沥青或者混凝土中添加聚合物类、炭类或金属类导电组分材料，使之具有良好导电性能。冬季将电能转变为热能使路面温度升高，冰雪自动融化，从而保障交通畅通和行车安全。 太阳能 土壤蓄热融冰技术是指在道路中铺设太阳能采集系统，在地下土壤中设置能量储存系统，将太阳能收集并储存。降雪时将能量提取至路面，提高路面的温度融化冰雪 外路面除冰设备的研究现状 国外降雪频繁的国家都很重视清雪机的研制和使用，机械清雪技术较为先进，已经进入专业化的时代， 产品在技术、工艺和性能上都较为成熟。目购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 前，国外针对路面积雪结冰的清除技术还是以撒布除雪剂为主，设备既有综合式的多功能专用除雪车，也有以工程车辆底盘为主机的一机多用型清雪车。国外清雪除冰设备主要生产厂家有瑞士 司、丹麦的 国的 司、英国的 司、美国的 S&S、 本和俄罗斯的生产厂家更是不胜枚举。 瑞士 图 1a）所示。该机存放除雪剂的料斗容积可达 12 立 方米，除雪剂的撒布量连续可调，撒布宽度与撒布剂量自动同步，并配有自动装卸装置。 日本冬季降雪频繁、其清雪机械的技术水平处于世界领先地位。 清雪卡车、清雪推土机、清雪平地铲、防冻剂撒布车等清雪机械设备在日本普遍应用。防冻剂撒布车通过喷洒防冻剂来防止路面积雪碾压冻结，撒布性能和行驶速度的协调性较好，是保证道路安全的重要工具。高速压雪清除机如图 1b）所示，采用 4300据压实积雪的性状，开发了振动式和压力信号综合自动化监测系统，有效地控制清雪铲的推力和角度，极大的提高了清雪作业能力。 清雪卡车是日产柴油工业株式会社生产的大型多功能清雪车，可以通过配置刮雪刀清除压实冰雪。刮雪刀安装在车辆前后轮中间，高度有 50070种。清雪卡车的主机采用 10 档位变速箱，变速操作容易在清除压实雪，车辆反复前进、后退、变速时，车辆的舒适性、操作性、安全性有很大提高。 图 1内路面除冰设备的研究现状 我国清雪技术的研发起步较晚，始于 20世纪 80年代后期，相关研究单购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 位主要集中在东北、西北、华北地区，先后有几十种型号的清雪车研制成功。几年来一些厂家参照国外先进技术，研 发出适合我国清雪作业急需的梨板式和转子式清雪车以及拖式撒盐车等车型，但与世界先进国家清雪车发展相比，产品数量及性能差距较大，远不能满足道路清雪需求。目前，国内主要的清雪设备有沈阳路泰达除雪机械生产的 击振破冰清雪机、 图 1（ a）（ b）所示；北京银海除雪机械有限公司生产的 图 1c）所示；雪狼除雪机械生产的雪狼 图 1（ d）所示；哈尔滨林业机械研究所研制的 合破冰清雪机；徐州装载机厂生产的公路养护用轮式震 动除冰车。 （ a） （ b） （ c） （ d）雪狼 图 1内道路除雪设备 经过二十多年来的探索和研究，我国的路面除冰技术和设备取得了和大的进步，但是从总体上看来，我国对路面除冰设备的研发和生产尚处于起步购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 阶段，除冰设备的技术水平还比较落后，主要体现在以下几个方面： （ 1） 技术水平低。除冰设备在结构设计、制造、设备使用管理 和维护等方面都存在问题。 （ 2） 品种类型不全。目前，不少种类的路面除冰设备在我国还是一片空白，尤其是用于路面压实冰雪的大型设备。 （ 3） 避让功能不理想。我国现有的除冰设备大部分避障能力较差在除冰作业中，常常因为避障不及时导致作业属具或者牵引主机的损坏。 （ 4） 对路面养护能力差。在作业路面凹凸不平时，除冰设备容易对路面造成破坏。 面除冰雪技术的发展趋 势 目前，路面除冰技术的主要发展趋势 (1)高效化 。 高效化的发展趋势包括两个方面，一是作业效率高效化，二是冰雪清除程度的高效化。只有高的作业效率和高的清除效率，才能保证路面冰雪在 最短的时间内得到及时和有效的清除，保障道路畅通和安全。 (2)低耗化 。 统计资料表明，冰雪清除设备在清除路面冰雪时的能量消耗成本占总成本的 80%以上。降低能量消耗，是降低冰雪清除成本的直接和有效的方法。 (3)智能化 。 由于路面形式的多样性，尤其是城市道路路面的复杂性，要求冰雪清除设备能够及时准确地识别路面情况并作出相应的判断和动作，防止作业属具损伤路面，保护冰雪清除设备，有效地清除路面冰雪。 (4)多功能化 。 工作性质的多功能性，可以实现一台设备清除各类冰雪，降低设备的投入资金，减轻企业负担； 工作范围的多功能性，可以在冰雪清除的非作业期间，拆除冰雪作业属具，使主机从事其它作业，问接降低设备投入成本，提高企业经济收益。 (5)环保化 。 冰雪清除设备的环境保护，包括设备主机对环境的影响和冰雪清除方法对环境的影响两个方面。设备主机对环境的影响，通常包括噪声和尾气，因此，选取符合环保标准的主机是关键。 着重 多功能小型化 ，同时 中国的除雪机械 还 应该着重向兼用型的方向发展，可对多种机械如卡车、推土机、建筑机械等实施改造，或配备雪犁等除雪装置，只是在冬季降雪时进行除雪作业，其余时间可进行洒水、清扫等多种路面 养护作业及其他常规作业。除雪机械应尽量采用机、电、液新技术，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 实现自动控制，提高除雪机械的科技含量，减轻工人的劳动强度，提高扫雪除冰的效率。 本章小结 本文结合哈尔滨市城市道路情况，参照吉林北欧多功能清雪机进行设计，主要研究以下几个方面内容： （ 1）副发动机和除冰装置的结构形式；分析路面压实冰雪的物理力学性能和破坏准则，为清雪车的相关设计、分析计算奠定基础。 （ 2）研究清雪车的结构和整车性能。确定本文选用牵引装置。 （ 3）研究清雪车 清雪铲 工作机理。对 清雪铲 结构和参数进行设计；对 清雪铲 的切线阻力进行分析计算 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 第 2章 路面压实冰雪物理力学性质 冰雪的成因与分类 面冰雪分类 日本冰雪协会雪质分类委员会经过对道路雪质调查，得出路面冰雪分类 ,本文节选出一部分，如表 表 面压实冰雪分类表 分类 状态 特征 雪粒状态 密度 / 2m 新雪 结晶状 刚下的雪 100左右 粉雪 粉状 车辆带起的由新雪雪 片分裂而成的小颗粒雪粉积存物 直径为 270 410 压雪 板状 被压过的积雪 雪 粒 直 径 450 750 冰雪 板状 压雪渗进水以后又冻结，厚度在 1雪 粒 直 径 2气泡 750 900 冰膜 薄 冰 膜 冻结的水膜在地面或积雪上，厚度在 1雪 粒 直 径 多结晶冰，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 面压实冰雪的成因 根据我国气候及交通状况，结合表 路面压实冰雪的形成原因归纳为以下三个方面： （ 1）碾压。冬 季路面降雪经过车辆和行人的碾压，密度较小的新雪被压实，形成高密度的压实雪。 （ 2）反复融冻。冬季由于昼夜温差变化，路面降雪在一段时间内出现反复的融化、冻结，在路面上形成坚硬的冰雪层。 （ 3）冻雨。冻雨是初冬或冬末春初时节的一种灾害性天气现象。冻雨落在路面上，随即冻结成光滑的冰层。随着雨量的增大，冰层也越结越厚。 以上三方面原因往往同时存在并相互作用，因此本文把压雪、冰雪和冰层统称为路面压实冰雪。压实冰雪在路面上的存在形式如图 2图中可以看出，压实冰雪通过粘结层和路面固结在一起。通常情况下，粘结层的 厚度仅有几毫米。 图 2响因素 由压实冰雪形成原因可以看出，压实冰雪的性能不仅受温度、水分的影响，还与外界压力、路面杂质、路面表面特性因素有关。 （ 1） 温度 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 温度影响积雪中水分的析出和冻结 当温度高于 0时，路面积雪开始融化，水分不断增多。水分是冻结不可缺少的重要因素。当路面温度接近 0时，压实冰雪内部、压实冰雪与路面之间的水分开始凝结，由液态向固态转变。温度持续下降，路面与压实冰雪界面处的水分凝固加剧，两者之间的粘结层强度不断增大，并将压实冰雪和路面牢牢地连接在一起。当温度降到一 定界限后，温度的降低再不能从压实冰雪内部得到更多的水分，界面间的粘结层强度不再增大，界面处于系统平衡状态。 温度影响冻结速度 温度变化的快慢会影响冰雪的冻结速度，而冻结速度的变化影响冻结压实冰雪的结晶形态。不同结晶形态的冰雪，其性能变化很大。 由此可见，温度是影响路面压实冰雪性能的重要因素，对压实冰雪与路面的粘结起着关键作用。路面压实冰雪和粘结层的性能是随温度不断变化的。 （ 2）压力 压力是形成路面压实冰雪的重要条件，冰雪受到的压力情况与被压实后的冰雪的性能有直接关系。压力作用的效果直接体现在压实冰雪的密度 和硬度上。 压力影响水分的析出 降雪在压力作用下，会有一定的雪花转化为水。压力作用的次数越频发，降雪转化为水的数量就越多。 压力影响压实冰雪的密度和强度 压力会使路面冰雪的密度和强度大大增加，这是因为所施加的压力一方面使积雪被压实，另一方面压力会集中在界面上，使界面处冰雪层与路面的接触更加紧密，水分向界面渗透加剧。渗透到路面的水分冻胀，大大增加了冰雪对路面的“抓固”作用，增加了整体的强 度。 在现实情况中，冰雪受到的压力大小和次数均无法准确衡量，所以压实冰雪的性能仍有很大的随机性。 （ 3） 冻结时间 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 在特定温度下系统的平衡依赖于冻结时间。在系统未进入热量平衡之前，冻结时间与压实冰雪的强度呈线性增长关系，冻结时间越长，压实冰雪的强度就越大。当系统进入热量平衡后，强度趋于平衡不再发生变化。 由此可见，路面压实冰雪的形成过程是系统散失热量，水分凝固结冰的过程。冻结时间与压实冰雪的强度有直接的关系。 （ 4） 路面表面特性与杂质 路面表面特 性 压实冰雪性能受到路面表面特性的影响，主要包括路面的粗糙度和表面湿润性等表面特性与导热性、热膨胀性等材料热特性。 我国等级路面分为沥青类路面和水泥混凝土类路面两种。北方地区路面以沥青类路面为主。较小的空隙率使沥青混凝土路面具有透水性小、水稳定性好、耐久性高、有较大的抗自然因素的能力，使用年限可达 15 20 年以上。沥青混凝土路面表面粗糙度大、抗水性好、比热小、热膨胀系数小，压实冰雪与沥青路面的冻结十分坚固。 路面杂质 在各种 公路的路面上，不可避免的存在各种杂质，比如粉尘、泥沙、碎石颗粒物等。这些杂质的存在对路面压实冰雪的性能也有重要影响。 当路面与压实冰雪之间存在杂质时，杂质起到了凝结粘合的作用，水的结合冻不均匀，增大粘结层强度。一般情况下，粘结层的强度高于压实冰雪的强度不同的路面的表面特征及路面杂质的存在情况各不相同，所以路面压实冰雪的性能是随着路面杂质不断变化的。 面压实冰雪力学性质 压强度 压实冰雪的抗压强度是清雪车设计的重要参数之一，指压实冰雪抵抗其他物体进入的能力，用物体进入冰雪时单位面积上所受到的阻力表示。压实冰雪的抗压强度因环境不同而不同，强度值随密度的增加而增大，随温度的降低而增大，统计数值如表 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 表 压实冰雪的抗压强度 冰雪类型 冰雪的密度 (m ) 范围（ 压雪 450 750 雪 750 900 层 900左右 抗切强度 抗切强度 义为切割每单位横截面积压实冰雪所需的力，包括压实冰雪各种形式的变化强度。目前，抗切强度的计算大多利用经验公式 =（ 2 式中 抗切强度， 作用在刀刃上的 切削阻力， N； b 切削刃宽度， m； h 切削层厚度， m。 利用抗切强度 以很简便地进行压实冰雪清除装置阻力计算和清雪车的牵引特性分析，压实冰雪的抗切强度如表 表 实冰雪的抗切强度 冰雪厚度 （ 3m ） 抗切强度 （ 310 温度（） 0 2 10以下 300 400 50 750 50 900 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 关系数 压实冰雪清除装置设计、清雪车的工作阻力计算和牵引性能分析涉及到冰雪的摩擦系数、冰雪路面的附着系数、冰雪路面的行驶阻力系数的选取。 冰雪的摩擦系数包括外摩擦系数 和内摩擦系数，外摩擦系数是指冰雪与其他物体之间的摩擦系数，内摩擦系数是指冰雪内部之间的摩擦系数。本文的外冰雪摩擦系数具体指冰雪和钢铁之间的摩擦系数，取值表 雪内摩擦系数取值如表 外摩擦系数都与温度和冰雪的密度有关。 表 冰雪和钢铁的摩擦系数 摩擦系数 冰雪密度 （ 3m ） 温度（） 0 2 16 50 550 50 650 50 750 50以上 雪的内摩擦系数 摩擦系数 冰雪密度 （ 3m ） 温度（） 0 2 10以下 450 750 50 900 00 面压实冰雪的存在很大程度上降低了路面原来的使用性能，具体路况下轮胎的附着系数和行驶阻力系数取值分别如表 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 表 冰雪路面的附着系数 压实冰雪状态 轮胎类型 附着系数 密实冻结 低压胎 实冻结 高压胎 实解冻 低压胎 实解冻 高压胎 实冻结 高压胎 实解冻 高压胎 冰雪路面的行驶阻力系数 冰雪状态 冰 雪密度 （ 3m ） 行驶阻力系数 轮胎 履带 松软 150 250 软潮湿 150 250 度压实 250 350 压 450 750 雪 750 900 实冰雪破坏准则 由材料力学可知，当材料处于简单受力情况时，材料的危险点处于简单应力状态，破坏 可以由简单试验来确定。但是，压实冰雪在外载荷的作用下常常处于复杂的应力状态，压实冰雪的强度及其在载荷作用下的性状和冰的应力状态有很大关系。目前，材料力学中的多种破坏理论都可以用来解释压实冰雪在复杂应力状态下的破坏。 （ 1）最大拉应力准则 该理论认为最大拉应力是引起压实冰雪断裂的主要因素。当最大拉应力达到与压实冰雪有关的材料性质的某一极限值时，压实冰雪就发生断裂破坏。最大拉应力理论的破坏准则为 1 将极限应力 以安全系数 n，可以得到许用应力 ，则最大拉应力购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 理论的强度条件 1 最大拉应力准则只适用于单向应力状态及某些应力状态中的受拉的情况。对于复杂的应力状态，该准则有不足之处。 （ 2）最大正应变准则 该理论认为材料的破坏取决于最大正应变，只要材料 内任一方向的正应变达到单向压缩或单向拉伸中的破坏数值，材料就发生破坏，破坏准则为 （ 2 由广义胡克定律 11m 1E=- )( 32 +，代入式（ 2 1 ( 32 =+（ 2 将极限应力n，可以得到许用应力 ,则最大正应变理论的强度条件为 1 - )(32 + （ 2 3）莫尔强度理论及莫尔 库仑准则 莫尔强度理论是莫尔在 1900年提出的，是目前工程中应用最多的强度理论之一。该理论认为材料内有一点的破坏与中间主应力无关，主要决定于主应力 1 和 3 。在 面上，可以绘制一系列的极限应力圆，每一个极限应力圆都反映一种达到破坏极限的应力状态。这一系列极限应力
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