雪是冬天的象征，瑞雪兆丰年，大雪纷飞，是世间美好而壮观的景象，最快乐的就属孩子们，他们在雪地里打雪仗，堆雪人，玩的不亦乐乎。可是雪对于国家来说，不仅仅只是美景而已，还是大自然带来的灾害。雪天路面湿滑，行人走在路面时常摔倒，也有很多车辆因为下雪发生交通事故，造成人员伤亡，家庭破裂。因此，扫雪机的发明，对人们的安全起到了至关重要的作用。

本设计主题是在分析了国内外各种扫雪机的发展现状后提出的，针对我国北方大量降雪的城市。此设计的运用范围主要是那些大型路面扫雪车所不能触及的街道。所以根据街道路面的宽窄，雪的厚度、硬度等因素，设计一种小型的路面扫雪机。

此次设计方案采用吸尘器的设计原理，由柴油机提供动力，风机叶轮在动力机的高速驱动下，将空气排出风机，同时，使吸雪口的空气不断补充进风机，形成较高的压强差，从而将雪吸入箱体，达到除雪效果。

关键词：扫雪机；吸尘器；压力差

Abstract

Snow is a symbol of winter, snow bumper harvest, heavy snow, how beautiful is spectacular. The most happiness to the children, they are in the snow snowball fights, a snowman, enjoy play. But snow for counties, also belong to natural disasters. Snow road surface is slippery, there are a lot of pedestrians on the road trip, and so there are a lot of vehicle a accidents, causing casualties, family apart. Therefore, the invention of the snow sweeper, played a crucial role in the safety of the people.

This design theme is after analyzing the present development situation of domestic and foreign various snow blowers, according to a lot of snow in the north of China city. The application range of this design is mainly the large tractor road can’t hit the streets. So according to the street pavement width, factors such as the thickness, hardness, designing a small road snow blowers.

The design adopts the design principle of vacuum cleaner, powered by diesel engines, driven by high speed blower impeller in the engine, the air exhaust fan, at the same time make the suction fan, air is added into the snow form high pressure difference, suction box to snow, snow removal effect.

Keywords: Snow blower; The vacuum cleaner; The pressure difference

1绪论1

1.1选题的目的与意义1

1.2 目前主要的除雪方法1

1.3 目前扫雪机种类及存在问题1

1.4 扫雪机国内外的发展现状2

1.5 小型路面扫雪机的结构原理3

2 总体方案设计4

2.1 雪的物理性质4

2.2 总体方案的设计4

2.3 传动方案的设计4

3 各系统的设计6

3.1 原动机的选择6

3.2 车体的设计6

3.3 扫雪机的设计参数7

4 扫雪机的设计计算与校核8

4.1 带传动的计算8

4.2 减速器的设计9

4.2.1 减速器的动力参数设计9

4.2.2 高速级齿轮传动的设计10

4.2.3 低速级齿轮传动的设计16

4.3 链传动1的设计21

4.4 变速器的设计计算22

4.4.1 高档位的齿轮传动设计计算22

4.4.2 低速档齿轮传动的设计28

4.5链传动2的设计29

4.6 锥齿轮的设计30

4.7 轴的设计计算34

4.8 叶片轴的计算校核36

5结论38

参考文献39

致谢40

1绪论

1.1选题的目的与意义

在北方的冬天，人们往往是天天盼雪，倘若这个冬天一场雪都没下，就好像这个冬天不完整。冬季的早晨，当一觉醒来，看见一片白茫茫，就像诗里写的那样“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”，这种景象是人间最美不过的画面。人们通常都喜欢出门玩耍，在雪地里拍照。然而也正是这种美景，给人们带来了无限的痛苦。

大雪过后，道路湿滑，摩擦阻力变小，车辆通行时很容易发生交通事故，就连行人也是时常滑倒，造成骨折。然而城市道路的清扫，大多是环卫工人。他们在雪停的那一瞬间，就扛起铁锹，扫帚赶到公路上开始工作，辛辛苦苦一整天却清扫不了几条街道。因此，雪越下越厚，道路越来越难通行，导致事故频繁发生。

人的力量是有限的，且工作效率低，现代社会，机械化代替了人工，解放了劳动力，因此，为了更加方便快捷的清扫雪路，提高工作效率，设计出一种小型路面扫雪机是很有必要的。机器可以代替人工，不仅工作效率高，且可以长时间持续工作，这样路面清扫速度快，事故发生也会减少。

1.2 目前主要的除雪方法

目前除雪采用的方法主要有：①传统的人工除雪；②利用融雪剂来清除；③利用各种除雪机器来除雪。

人工除雪工作效率低、浪费人力、作业成本高、占用路面的时间长且必须在白天工作，有很多不安全因素，容易发生交通事故，给来往的车辆，行人带来不便。

融雪剂除雪是一种依靠热的作用或化学药剂，使积雪融化的方法。主要用于机场、广场、停车场、城市道路等，可以起到除雪及防冻的作用，但是，同时也对周围环境造成危害。融雪剂的费用很高，且容易对道路和城市环境造成污染，损害人的身体健康。而且，当温度过低时，将失去其原有的作用，也不利于保护车辆的轮胎。所以，这种除雪方法的使用范围有一定的限制。

机械扫雪是通过机械直接对雪进行铲除或清扫，主要分为犁式扫雪机和螺旋转子扫雪机两大类。现如今，传统人工清雪法和融雪剂清雪法已经不能满足需要，所以需要性能良好、自动化程度高的机械设备来替代。但目前扫雪机种类并不是很多，且设备还不完善，存在着许多不足之处。

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内容简介：: 中国地质大学长城学院本科毕业论文外文资料翻译系别：工程技术系专业：机械设计制造及其自动化姓名：郝晓蒂学号： 05211429 2015年 4 月 3 日中国地质大学长城学院本科毕业设计外文翻译History Of The SnowblowerSo who did invent the snowblower or snowthrower? We need to begin by qualifying that question since there are a number of answers depending on your interest. Some notable firsts would be:The first machine to clear snow by throwing or blowing itThe first fully mobile snow clearing machine?The first domestic walk-behind snow blowerThe latter is the one people generally think of and have the most interest in. It is also the one that has the most elusive answer.Chapter 1 So where did it all begin? Looking back in time we need to consider where would there be a need to remove snow while having a source of power available? The need and the enabling power were found on the railways of the U.S. snowbelt and in Canada. The earliest documented art belongs to a Toronto dentist known as J/W Elliot. His 1869 patent #390 design was never built.The story next takes us to Orangeville Ontario, Canada where we find Orange Jull, a gristmill operator and inventor. In 1884 he applied for a patent and was subsequently granted patent #18506. Jull did not have the means to build and commercialize his invention so he contracted the local Leslie brothers to build the machines.The Jull/Leslie machines were self powered but not self propelled. A locomotive was used to move the machine. The Jull design consisted of 2 large inline fans rotating in opposite directions. The lead fan chewed into and pulverized the snow while blowing it back into the discharge fan, which propelled it into the sky. Due to clogging problems it was simplified to a single fan. Further changes to effectively control the discharge were made including a movable deflector and pitching impeller blades. Production was moved to the Cook locomotive works in several locations. Additional machines were built under license. Finally 5 machines were home built by end users with the last one finished in 1971. In all 146 were built.Later work consisted of fortifying the design to deal with the hazards of the unknown. Tracks were often blocked with fallen trees and other debris that were concealed in the snow. Legend has it that in one case a herd of cattle were trapped and buried under the snow on the rail bed. As the rotary snowplow progressed forward beefsteaks were flying. They remained in production into the 1950s and a few are still in service today. Many survive as museum pieces with an occasional demonstration.Following his collaboration with the Leslie Brothers Orange Jull went on to create a next generation machine. This design utilized a screw auger to collect the snow. It was not as effective, especially in deep snow and only eleven were ever built. Sadly all have been scrapped.All of the available photos and drawings of these machines are on enthusiasts sites where they are best viewed. A Google search using Jull snowblower as keywords will deliver hours of reading and nostalgia. On You-tube you may be able to find The Return of Rotary #1 . A search for rotary snowplow found this video.Chapter 2Our next installment finds Arthur Sicard, circa 1894, an 18 year old working on the family dairy farm in Saint-Leonard-de-Port-Maurice, Quebec. Snowstorms being frequent and dairy products being perishable motivated him to find a better snow removal means.Motivation found inspiration one day when he saw a new piece of farm machinery called the thresher. If this machine could gather grain perhaps he could use the design to gather and move snow. It wasnt long before he had built and tested his first prototype however it bogged down in snow. His notion was dismissed by those around him and he went on unsupported in his pursuit. He went on to make a life for himself in Montreal until finally in 1925, 31 years later he astonished the people of that city with his Sicard Snow Remover Snowblower. The first sale was to the nearby town of Outremont, in 1927.The Sicard name has been synonymous with large snowblowers ever since. My hometown had a Sicard unit mounted to an old Michigan front end loader for several decades.Chapter 3The curious question then becomes when did the walk behind domestic snowblower emerge? The Toro website makes the claim that Toro introduced the first snowthrower, the Snowhound in 1951. Ariens entered snow moving the market in 1952 with an attachment for its Yardster series. The Ariens Sno-Thro series was launched in 1960. Simplicty followed in 1962. The earliest confirmed Gilson dates back to 1966. Meanwhile dozens of others launched product lines.This of course is in the context of domestic walk-behind units. If you have an early machine Id appreciate a picture and brief story. Of all of the archival material I have amassed nothing points to an earlier machine. The 1951 Toro was not the driveway behemoth than many of us use today as can be seen in the photo.In my Vintage Machine Showcase you can get a sense of the diversity found in the early machines and a search of patents will reveal even more radical designs.Machines of modern proportions began to emerge in the 1960s. The small-scale brands slowly disappeared and most were gone by the 1980s. The Gilson snow blower line launched in 1966. The full sized gear drives continued to evolve through the decade and with the introduction of the Unitrol machines in 1970 Gilson had 2 full size formats that evolved into the 1980s. The small Gilson single stage models were discontinued after the 1970 model year.Just as the small scale models were fading away the industry was turned on its head with the introduction of personal sized 2 stroke machines. The models were easy to handle, store and pay for. They pack enough power to handle a significant storm if you are patient enough to let it eat the elephant one bite at a time. Gilson was an early player with some patent action and the Snow-Cannon was a hit.Horsepower grew over the years. Early machines were in the 3-4 horsepower range. In 1970 8HP was the big machine. By 1980 most brands included a 10 or even 11 HP machine. Today 13 HP models easy to find.The 21st century brought power accessories. Manufacturers are offering heated handles, motorized chute rotators and you can find machines that have onboard battery power to allow electric starting when away from household power. While engine powered lighting is nothing new it is becoming far more common.The other big story is consolidation. Where there used to be scores of suppliers there are now essentially 7. Promotional grade machines (Im being kind here) are made by MTD, Murray and AYP. Quality machine are built by Simplicity, Ariens, Toro and Honda. Virtually any machine you can find on the market, regardless of the brand is from one of these sources. The exceptions as small players such as attachments for BCS tillers. The age of the mass merchandiser has forced everyone to slash cost in pursuit of market share. The quality brands often sell machines in several tiers with one targeted at the promotional grade competition.What do the coming decades hold for snowblower users? The market moves slowly. While nearly every homeowner owns a lawn mower the snowblower market is confined to the snowbelt region and many property owners choose not to own such a machine. That being said it is a small piece of the pie that has a hard time attracting R&D money. The basic concepts have been quite stable for along time. Ecology has been a big driver of engine refinements and this is likely to continue. Much of the recent work has been value engineering with most of the benefit going to the manufacturers. The brute strength built into the machines of yesteryear is gone forever. We can only hope that future machines will not be overburdened with fragile accessories. Other than that we will all have to wait and see what blows in the future.扫雪机的历史所以谁发明了扫雪机？我们需要开始的排位赛，因为有许多问题的答案取决于你的兴趣。一些值得注意的第一次是：第一台通过投掷或吹雪清除雪的机器什么是第一个完全移动清理雪的机器?第一个国内手动除雪机后者通常是人们最感兴趣的一个，但是也是最难回答的一个。第1章那么这一切在哪里开始?回首往事时我们需要考虑在哪里有需要清除雪虽然有一个电源可用?这种需要和力量在美国多雪地带和在加拿大的铁路被发现。最早的记载艺术属于一个叫J / W埃利奥特的多伦多牙医。他1869年专利390号设计从来没有建造。接下来的故事发生在加拿大，奥兰治维尔安大略，是发现Orange Jull的地方。Orange Jull是磨坊的操作员和发明者。1884年他申请了专利，随后被授予专利18506号。Jull没有建立和推广他的发明，他承包了当地的莱斯利兄弟建造机器的装置。Jull/莱斯利机器可以自行供电但是却不能自己行走。所以利用火车头来移动机器。Jull设计有两大内联风扇在相反的方向旋转。风扇将雪粉碎成沫，再经由排风扇将其吹向天空。由于堵塞问题，所以将风扇简化成单扇。为了有效地控制放电，将其进一步改变成一个可移动的偏转和俯仰叶轮叶片。产品被转移到几个做机车厂的地方。额外的机器是建立在许可证下。最后5台“家庭建设”是在1971年通过最终用户的最后一个完成的。一共共建造146台机器。接下来的工作是设计处理未知的危险。通常是阻止倒下的树木和其他隐藏在雪地里的碎片。传说，有一次牛群被困，埋在雪下的床身导轨。旋转扫雪机前进过程中，牛排是飞行的。它们一直生产到上个世纪50年代，有一些甚至用到了今天。还有一些偶尔展示在博物馆。与莱斯利兄弟合作后Orange Jull继续创建了下一代机器。这次设计利用了螺旋钻来收集雪。但不是很有效，尤其是在积雪厚只有11厘米的地方，所以很遗憾的都被取消了。在图纸爱好者网站上这些所有可用的图片和绘画是这些机器最好的归宿。在谷歌上输入Jull扫雪机的关键字，那么你将花费几个小时的时间阅读和怀旧。在You-tube上，你可以找到“扶轮1号的回归”相关话题，还可以搜索发现“旋转扫雪机”的视频。第2章大约在1894年，我们进一步的发现亚瑟西卡德，一个18岁在圣伦纳德的毛里斯港的家庭农场努力工作。暴风雪的频繁发生和奶制品的腐烂使他找到了一个更好地除雪动力装置。这个动机的灵感来自于，有一天他发现一个叫做脱粒机的农场机械。如果这种机器可以收集粮食，那么或许他可以利用这种设计来收集和清除雪。不久之后，他完成了他的第一个原型，并进行测试，然而机器却陷在雪里。他的观点没有被周围的人理解，他的追求人们并不支持。他独自一人前往蒙特利尔生活，一直到1925年，31年后，他发明的“西卡德除雪机”令那些城市的人感到惊讶。他第一次卖出扫雪机，是在1927年，卖到了附近的外山镇。西卡德的名字因此成为了大型除雪机的代名词。我的家乡有一个西卡德机器安装到了旧密歇根，使用了几十年。第3章人们好奇的问题变成了国内可以行走的除雪机是什么时候发明的？托罗网站上说第一台行走扫雪机是托罗在1951年提出的。这种机器和其附件Yardster系列在1952年进入扫雪机市场。该产品的Sno-Thro系列在1960年问世。Simplicty也在1962年紧随其后生产出来。这最早的确认的Gilson产品要追溯到1966年。与此同时，其他许多公司也推出了生产线。这项发明当然是国内第一个行走单位。如果你有一个早期的机器，我可以欣赏它的图片和简短的故事。我积累了所有早期机器的档案资料。1951年托罗并不是我们今天看到的照片中的那样。在我的古董机展示中，你可以了解发现早期机器和搜索多样性的专利，从而显示更加激进的设计。现代机器的模型在20世纪60年代开始出现。小规模品牌慢慢消失，20世纪80年代之前的都成为了过去。Gilson除雪机成立于1966年，全尺寸齿轮驱动器通过十年的不断发展，在1970年引进Unitrol机器。20世纪80年代Gilson 2演变为全尺寸格式。小的Gilson单级模型在1970年停产。小规模模型消失后，这个行业推出了“个人型号”的冲程机器。模型很容易处理，存储和支付。如果你有足够的耐心让它吃一头大象，他们就有足够的权利来处理强大的风暴。Gilson是一个早期的专利行动的球员也是雪炮的打击。多年后马力增长。早期的机器是3-4的马力。1970年第8代惠普是大型机器。到1980年，包括第10代甚至第11代惠普机器在内的大多数品牌都已经出现。在今天，惠普13模型也很容易找到。21世纪是电力配件。制造商提供加热处理，电槽转子，你可以找到机器主板电池，可以在远离家庭的时候启动。而发动机动力照明就不是什么新鲜事情了。另一个故事是整理。那里曾经有许多供应商。促销级的机器是由MTD,Murray和AYP传达出来。质量好的机器制造是由Simplicity，Ariens，Toro和Honda。市场上几乎任何种机器你都可以找到，无论品牌是其中哪一个来源。作为BCS分蘖的小球员例外。大量商人的出现导致每个人不得不削减成本追求市场份额。质量品牌通常出售几个层次机器在针对促销级竞争。扫雪机用户的未来几十年将是什么样的呢？市场变换很慢。虽然几乎每家都拥有割草机的扫雪机市场，但扫雪机的使用仅限于多雪地区，许多业主选择不买这种机器。也就是说这是一小块蛋糕，很难吸引研发资金。随着时间的推移，基本概念已经相当稳定。生态环境是一个强大的推动力，且会一直延续下去。最近大多工作已经被大多数工厂利益去制造有价值的工程。昔日的制造机器的蛮力已经一去不复返了，我们只能希望，未来的机器不会配置过多的脆弱零件。除此之外，我们都将等待，看看未来的打击。中国地质大学长城学院毕业设计（论文）任务书学生姓名郝晓蒂学号05211429班级机械设计制造及其自动化四班指导教师牛博英职称讲师单位中国地质大学长城学院毕业设计（论文）题目小型路面扫雪机的设计毕业设计（论文）主要内容和要求：工作时，通过原动机提供动力，经带传动将工作动力传递到工作装置。积雪通过集雪装置收集到箱体内，再经出雪装置清出箱体。集雪箱内通过旋转叶片的旋转，产生吸力，从而将雪抛出箱体，来回往返，积雪从而得到很好地清理。要求扫雪机清除率95%，铲雪高：50100mm，铲雪宽：800mm，每小时的扫雪量为1000平方米。毕业设计（论文）主要参考资料：1 孙恒，陈作模机械原理M7版北京：高等教育出版社，20062 濮良贵机械设计M9版北京：高等教育出版社，20133 吴书琴，李春山城市道路散雪除雪机J工程机械，2007,38:14-174 吾布利小型清雪机研制J新疆农机化，2000:6-125 朱彩霞QX700型庭院清雪机的研制J新疆农机化，2002:31-32毕业设计（论文）应完成的主要工作：1、总体装配图一张，主要零件图，但不能少于3张0号图。2、完成不少于8000字的设计说明书一份（必要的计算）。3、针对小型扫雪机的整体进行设计，并针对小型扫雪机的动力系统，传动系统，工作部分进行设计和校核计算。毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1毕业设计相关事项动员会2014/12/012论文选题相关事项2014/12/022014/12/053相关资料的查询、收集2014/12/062014/12/204完成毕业设计任务书2014/12/212014/12/275完成毕业设计开题报告2014/12/282014/12/316准备开题PPT和完成开题2015/01/012015/01/077资料查询、课题分析和研究2015/01/082015/04/018毕业设计中期检查2015/04/022015/04/159毕业设计终稿确定2015/04/3010毕业设计答辩2015/05/23课题信息：课题性质：设计论文课题来源：教学科研生产其它发出任务书日期：指导教师签名：年月日教研室意见：教研室主任签名：年月日学生签名：中国地质大学长城学院毕业设计（论文）开题报告学生姓名郝晓蒂学号05211429专业班级机械设计制造及其自动化四班指导教师牛博英职称讲师单位中国地质大学长城学院课题性质设计论文课题来源科研教学生产其它毕业设计（论文）题目小型路面扫雪机的设计一、研究目的、意义雪是冬季的象征，到了冬天，人们最盼望的就是下雪，知识对于忙于工作的城市人来说，下雪不仅是美景，也是阻碍。因为下雪，道路会变得不在通畅，尤其是在北方地区。由于下雪造成的交通事故也是频繁发生，但是环卫工人一般都在交通要道上打扫清理，而较为偏僻的小道路就会被忽视，因此会对来往的行人，学生造成不便。所以设计小型路面扫雪机对于较窄路面的清扫很有必要，而且还可以家用，清扫院子或者学校校园，从而减少事故的发生。二、研究现状扫雪机在国内外已有几十年的历史，现在市面上扫雪机已经大批量生产。在国外，最初的清雪设备是利用推土机和装载机，后来发展成犁式扫雪机。犁式扫雪机只对没结冰的路面好用，因此出现了旋转式扫雪机。目前市面上流通的扫雪机大多为大型清雪装置，不适合学校、单位、家庭等的使用。目前市面上的扫雪机按工作方法可以分为两类：一种是抛雪式清雪机，利用抛雪叶片通过离心高速旋转将积雪抛出。另一种是先收集积雪再利用输送带向后传递、装车。三、研究内容本设计主要是根据抛雪机的工作原理及工作结构，进行的改进设计。小型路面扫雪机主要是由原动机、传动装置、集雪装置、出雪装置、行走系统和操作系统组成。原动机采用小型发动机，目前大多采用汽油机或柴油机。集雪装置用来收集积雪，主要采用吸雪口，利用高的气压差，将雪吸入箱体。出雪装置用来将收集的积雪清出扫雪机箱体。工作时，通过原动机提供动力，采用吸尘器的原理，利用动力机的高速旋转，带动风机叶轮的转动，将叶轮中的空气高速排出风机，同时使吸雪部分内空气不断地补充进风机，这样箱体内部与外界会形成较高的压差。吸雪口处的雪随空气一起进入箱体，从而将雪收集在集雪器内。再通过带传动带动箱体内叶片轮的转动，将雪从箱体内清到道路两旁。因此，达到道路清理的效果。四、研究方案小型路面扫雪机的主要装置：原动机、传动装置、行走装置、出雪装置、集雪装置市场上扫雪机大都是大型机械设备，只是用于空旷人稀的地区或者较宽的路面，在城市的交通道路上并不适用，且这几种扫雪机采用的是铲刀或者搅龙，对于一些凹凸不平的地面，起不到很好的清理效果。所以，要设计一种小型路面扫雪机，来清扫城市交通道路。五、进度安排2014/12/01 开毕业设计相关事项动员会2014/12/022014/12/05 论文选题相关事项2014/12/062014/12/20 相关资料的查询、收集2014/12/212014/12/27 完成毕业设计任务书2014/12/282014/12/31 完成毕业设计开题报告2015/01/012015/01/07 准备开题PPT和完成开题2015/01/082015/04/01 资料查询，课题分析和研究2015/04/022015/04/15 毕业设计中期检查2015/04/30 毕业设计定终稿2015/05/23 毕业设计答辩六、预期结果由于设计经验不足，所以可能对于扫雪机的改进还不够完美。通过对小型路面扫雪机的结构改进，从而使较窄路面得到更好地清扫，给周围行人或者学校师生带来方便。七、参考文献1 孙恒，陈作模机械原理M7版北京：高等教育出版社，20062 濮良贵机械设计M9版北京：高等教育出版社，20133 杨高峰本科毕业论文（设计）指导M1版武汉：中国地质大学出版社，20134 吴书琴，李春山城市道路散雪除雪机J工程机械，2007,38:14-175 吾布利小型清雪机研制J新疆农机化，2000:6-126 朱彩霞QX700型庭院清雪机的研制J新疆农机化，2002:31-32指导教师意见：指导教师签名：年月日教研室意见：审查结果：同意不同意教研室主任签名：年月日中中国国地地质质大大学学长长城城学学院院本本科科毕毕业业设设计计题目题目小型路面扫雪机的设计系系别别工程技术系专专业业机械设计制造及其自动化学学生生姓姓名名郝晓蒂学学号号 05211429 指指导导教教师师牛博英职职称称讲师 2015 年年 4 月月 23 日日摘要雪是冬天的象征，瑞雪兆丰年，大雪纷飞，是世间美好而壮观的景象，最快乐的就属孩子们，他们在雪地里打雪仗，堆雪人，玩的不亦乐乎。可是雪对于国家来说，不仅仅只是美景而已，还是大自然带来的灾害。雪天路面湿滑，行人走在路面时常摔倒，也有很多车辆因为下雪发生交通事故，造成人员伤亡，家庭破裂。因此，扫雪机的发明，对人们的安全起到了至关重要的作用。本设计主题是在分析了国内外各种扫雪机的发展现状后提出的，针对我国北方大量降雪的城市。此设计的运用范围主要是那些大型路面扫雪车所不能触及的街道。所以根据街道路面的宽窄，雪的厚度、硬度等因素，设计一种小型的路面扫雪机。此次设计方案采用吸尘器的设计原理，由柴油机提供动力，风机叶轮在动力机的高速驱动下，将空气排出风机，同时，使吸雪口的空气不断补充进风机，形成较高的压强差，从而将雪吸入箱体，达到除雪效果。关键词：扫雪机；吸尘器；压力差AbstractSnow is a symbol of winter, snow bumper harvest, heavy snow, how beautiful is spectacular. The most happiness to the children, they are in the snow snowball fights, a snowman, enjoy play. But snow for counties, also belong to natural disasters. Snow road surface is slippery, there are a lot of pedestrians on the road trip, and so there are a lot of vehicle a accidents, causing casualties, family apart. Therefore, the invention of the snow sweeper, played a crucial role in the safety of the people.This design theme is after analyzing the present development situation of domestic and foreign various snow blowers, according to a lot of snow in the north of China city. The application range of this design is mainly the large tractor road cant hit the streets. So according to the street pavement width, factors such as the thickness, hardness, designing a small road snow blowers.The design adopts the design principle of vacuum cleaner, powered by diesel engines, driven by high speed blower impeller in the engine, the air exhaust fan, at the same time make the suction fan, air is added into the snow form high pressure difference, suction box to snow, snow removal effect.Keywords: Snow blower; The vacuum cleaner; The pressure difference目录1 绪论 11.1 选题的目的与意义11.2 目前主要的除雪方法11.3 目前扫雪机种类及存在问题 11.4 扫雪机国内外的发展现状 21.5 小型路面扫雪机的结构原理 32 总体方案设计42.1 雪的物理性质42.2 总体方案的设计42.3 传动方案的设计43 各系统的设计63.1 原动机的选择63.2 车体的设计63.3 扫雪机的设计参数74 扫雪机的设计计算与校核84.1 带传动的计算84.2 减速器的设计94.2.1 减速器的动力参数设计 94.2.2 高速级齿轮传动的设计 104.2.3 低速级齿轮传动的设计 164.3 链传动 1 的设计214.4 变速器的设计计算224.4.1 高档位的齿轮传动设计计算 224.4.2 低速档齿轮传动的设计 284.5 链传动 2 的设计294.6 锥齿轮的设计304.7 轴的设计计算344.8 叶片轴的计算校核365 结论 38参考文献 39致谢 40中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计11 绪论1.1 选题的目的与意义在北方的冬天，人们往往是天天盼雪，倘若这个冬天一场雪都没下，就好像这个冬天不完整。冬季的早晨，当一觉醒来，看见一片白茫茫，就像诗里写的那样“忽如一夜春风来，千树万树梨花开” ，这种景象是人间最美不过的画面。人们通常都喜欢出门玩耍，在雪地里拍照。然而也正是这种美景，给人们带来了无限的痛苦。大雪过后，道路湿滑，摩擦阻力变小，车辆通行时很容易发生交通事故，就连行人也是时常滑倒，造成骨折。然而城市道路的清扫，大多是环卫工人。他们在雪停的那一瞬间，就扛起铁锹，扫帚赶到公路上开始工作，辛辛苦苦一整天却清扫不了几条街道。因此，雪越下越厚，道路越来越难通行，导致事故频繁发生。人的力量是有限的，且工作效率低，现代社会，机械化代替了人工，解放了劳动力，因此，为了更加方便快捷的清扫雪路，提高工作效率，设计出一种小型路面扫雪机是很有必要的。机器可以代替人工，不仅工作效率高，且可以长时间持续工作，这样路面清扫速度快，事故发生也会减少。1.2 目前主要的除雪方法目前除雪采用的方法主要有：传统的人工除雪；利用融雪剂来清除；利用各种除雪机器来除雪。人工除雪工作效率低、浪费人力、作业成本高、占用路面的时间长且必须在白天工作，有很多不安全因素，容易发生交通事故，给来往的车辆，行人带来不便。融雪剂除雪是一种依靠热的作用或化学药剂，使积雪融化的方法。主要用于机场、广场、停车场、城市道路等，可以起到除雪及防冻的作用，但是，同时也对周围环境造成危害。融雪剂的费用很高，且容易对道路和城市环境造成污染，损害人的身体健康。而且，当温度过低时，将失去其原有的作用，也不利于保护车辆的轮胎。所以，这种除雪方法的使用范围有一定的限制。机械扫雪是通过机械直接对雪进行铲除或清扫，主要分为犁式扫雪机和螺旋转子扫雪机两大类。现如今，传统人工清雪法和融雪剂清雪法已经不能满足需要，所以需要性能良好、自动化程度高的机械设备来替代。但目前扫雪机种类并不是很多，且设备还不完善，存在着许多不足之处。1.3 目前扫雪机种类及存在问题目前市场上的扫雪机按其工作原理分为以下几种：中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计2一是推移式扫雪机：在大型车辆上（如推土机）安装推雪铲刀，扫雪犁等装置，将雪推走，留出人们行走的通道，然后再利用其它车辆将雪拉走。这种形式的扫雪机，清理效率低，容易划伤地面，且耗费时间。由于借助大型车辆，所以在路面的选择上有一定的局限性。二是抛雪式扫雪机：市面上大多数扫雪机多为抛雪式，先利用搅龙收集积雪，再利用抛雪泵将雪抛出。这种扫雪机清扫效率高，速度快，是使用最广泛的一种。三是吹雪式扫雪机：利用航空发动机来产生强大空气流，再由喷口吹出来，从而清除地面积雪。这种扫雪机运行速度高，生产效率高，但同时成本也高，只能在机场、高速路等宽旷地区使用，不适合小型产品的生产。这几种扫雪机大都是大型的设备，只适用于空旷无人的地区或者较宽的路面，在城市的交通道路上并不适用，且这几种扫雪机采用的是铲刀或者搅龙，容易划伤路面，且对于凹凸不平的地面，起不到很好地清理效果。1.4 扫雪机国内外的发展现状据了解，国外扫雪机发展已有很长的历史，近几十年来，发展尤为迅速，种类也逐渐增多，各生产商在采用新技术的同时，还不断提高产品的作业性能和操作性能，以便适应冬季扫雪的各种要求。最早的扫雪机是利用推土机，后来逐渐发展为犁式扫雪机。早在 1943 年，日本就开始把 V 型犁式扫雪器装载在卡车上，用来扫雪。经过多年发展，国外的犁式扫雪机已有较高的技术水平。在国内，扫雪机的研究较少，据资料显示，国内对扫雪机的真正研究和开发是在上世纪 80 年代以后，随着改革开放的发展，开始不断新建道路，各种机动车层出不穷。扫雪机也随着时代发展的需求而出现，主要研究工作是在东北地区，那里下雪量大，需求高。通过深入研究，国内也生产出了几种机器，在除雪作业中，起到一定的作用，但是，工作效率低，成本高，对地面的保护能力差。90 年代初，我国的沈大高速公路上引进了德国产的“乌尼莫克道路综合养护车” ，辅助机械备有犁式除雪器。国内犁式除雪机的研究也取得一定的成绩，先后研制了一些成功的产品，如西安公路研究所所研制的 L9280 型扫雪机，吉林交通科学研究所研制的 CL-3.6，CL-3.5 型系列扫雪机，以及哈尔滨林业机械研究所研制的 CBX-216 综合破冰机等。犁式扫雪机只对没冻的积雪清理效果好，并不能解决积雪久的路面。旋转式扫雪机的出现，使清理路面积雪变得简单。旋转式扫雪机一般具有切削、集中、推移和抛投的功能，具有结构复杂、功能多的特点。德国和日本是生产此类扫雪机的主要国家，技术成熟，产品性能居世界领先水平。在除雪工作中，扫雪机机身的大小和扫雪速度是影响交通的重要因素，机体过大，会导致占道影响；速度过低，会影响车流量，造成交通堵塞。而适应于企业单位、城市干道和环卫工人的小型扫雪机几乎不常见，且发展缓慢。所以小型扫雪机的设计对于国内机械行业的发展起到一定作用。中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计31.5 小型路面扫雪机的结构原理扫雪机由车体和安装在它上面的柴油机（动力机）、变速箱、传动装置、吸雪器以及清雪装置组成。此次设计方案，采用吸尘器的原理，利用动力机的高速旋转，带动风机叶轮的转动，将叶轮中的空气高速排出风机，同时外界空气从吸雪口不断地补充进风机，这样箱体内部与外界会形成较高的压差，从而将雪吸入箱体。收集到箱体后，再由抛雪装置将雪抛出。抛雪叶轮利用高速旋转产生的离心率将雪抛出箱体。这样在原动机的带动下，扫雪车不断前进，就能实现扫雪的功能。中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计42 总体方案设计2.1 雪的物理性质由于温度的改变，下雪时间的长短，雪的密度、硬度均不同，且由于路面有车辆行驶，导致积雪的摩擦系数发生改变，所以在设计扫雪机之前，要先对道路上的积雪进行研究了解。经过多次调查取样，新下的雪的密度在 0.1-0.15g/。不同道路，雪的性质不同，3所以雪的密度，厚度是设计计算的重要参数。2.2 总体方案的设计方案一：利用摩托车，在车体前面安装滚刀片，通过刀片轴的高速旋转，碾压积雪，破除积雪，并在车体后接扫帚，将破除积雪扫到道路两旁。由于是利用刀片来除雪，所以对地面会有一定的损伤性，且遇凹凸不平的地面，不能很好地清理。方案二：利用传统扫雪装置，在车身前面安装搅龙或铲刀，将积雪收集到集雪箱内，再通过车体内的毛刷轮将收集的积雪散落到车体两旁，从而清除出一条人行走的道路。这种方案只会清理出一条很窄的道路，且清理的积雪需要环卫工人再进行整体清理，工作效率低。方案三：利用手推车的方式，采用吸尘器的原理，利用叶片轮高速旋转产生的压力差，积雪会随吸入的空气一同吸入箱体，并随排除空气一同排出机体，抛到道路两侧的绿化带内。这种方案利用的是手推车，体积小，成本低，行走方便，适用于道路较窄的地方。大雪过后，及时清理积雪，会减少很多事故，所以本次设计主要是针对新鲜积雪，所以扫雪机要求轻便，快捷，工作效率高，可以在积雪冻住或碾压结实之前清理干净。根据对扫雪机的要求，还有公路保护的考虑，选择第三种方案。2.3 传动方案的设计发动机提供动力，通过带传动带动中间轴的旋转，从而带动锥齿轮的转动，锥齿轮连接叶片轮，使叶片轮高速旋转，将箱体内的空气高速排出风机，与外界形成压力差。吸雪口处的雪会随空气一同进入箱体，进而再随排出空气一同排出机体。行走装置主要是由发动机提供动力，通过带传动连接减速器减速，从减速器出来，通过链传动连接变速器，改变行走速度，再通过链传动带动车轮轴，从而实现行走。中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计5主要传动结构如下：带传动锥齿轮锥齿轮叶片轮发动机带传动减速器链传动 1 变速器链传动 2 车轮中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计63 各系统的设计3.1 原动机的选择由于在户外作业，电动机储电量有限，所以选择汽油机或柴油机来充当发动机。但因为汽油价格昂贵，考虑到成本问题，因此采用柴油机，其油损少，连续工作时间长，更能适应对扫雪机性能的要求。经考虑机体的整体性能和使用寿命，这里选用 F 系列常柴 186F 型单缸柴油机，其性能尺寸见表 3-1.表 3-1 常柴 186F 型单缸柴油机型式型式单缸，四冲程，风冷，立式单缸，四冲程，风冷，立式燃烧室型式燃烧室型式直喷缸径（缸径（mmmm）86行程（行程（mmmm）70排量（排量（L L）0.406标定功率标定功率/ /转速（转速（kw/r/minkw/r/min）6.3/3600标定点燃油耗（标定点燃油耗（g/kwhg/kwh）280怠速（怠速（r/minr/min）1300压缩比压缩比19启动方式启动方式反冲式手拉起动或电起动净重（净重（kgkg）47外形尺寸（外形尺寸（mmmm）4204404953.2 车体的设计车体是固定连接机械部件，且具备行走功能。主要采用低碳钢焊接而成，包括车架，箱体等。车体前段为集雪器，中间为传动装置，后边是柴油机座，各部分设计应考虑如何满足简单、实用、美观、操作方便等要求，且车体的宽度不能超过集雪器的宽度。此外，还要考虑实际生活，应注意避免划伤路面。中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计7集雪器采用低碳钢焊接制成，抛雪口与集雪器相连，位于集雪器挡板的中间。风机叶轮在电动机高速旋转的带动下转动，将集雪器内空气从抛雪口排出，因此箱体内与外界形成较高压差，外界空气会从吸雪口进入箱体，中和压强。由于主要清扫新鲜的积雪，雪比较松软，无需安装螺旋滚轮粉碎，积雪进入箱体后，会随高速排出的空气一同排出。3.3 扫雪机的设计参数根据任务要求，扫雪机每小时扫雪量为 1000，积雪密度为 150，积雪厚度为2 30.1m，因此每小时的扫雪量为：10000.1m150=1.5kg2 3104利用抛雪叶轮抛雪，抛出的距离为 2m，雪抛出的速度为 3m/s，所以抛雪消耗的功率为：（公式 1） = 1.5 104 10 2 3600 = 83成年人行走平均速度为 5-7km/h，所以车轮的转速为 88r/min-124r/min，变速器的输出速度为 264r/min372r/min，减速器的输出速度为 744r/min，车体的大概尺寸为1402mm900mm1317mm。中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计84 扫雪机的设计计算与校核4.1 带传动的计算确定计算功率由表 3-1 可知，发动机功率 P=6.3KW，转速，设每天工作 8 小时，那1= 3600 么查得工作情况系数，故= 1.1 （公式 2）= = 1.1 6.3 = 6.93选择 V 带的带型根据，选择 A 型带。、1确定带轮的基准直径并验算带速 v初选小带轮的基准直径。由表查得，取小带轮的基准直径。11= 90验算带速 v。（公式 3） =1160 1000= 90 360060 1000 = 16.96 因为 5m/sv 120计算带的根数 z计算单根 V 带的额定功率。由和，查表得。1= 901= 3600 0= 1.64根据，和 A 型带，查表得。1= 3600 = 1.50= 0.26查表得，于是= 0.98= 0.89 （公式 7）= （0+ 0） = (1.64 + 0.26) 0.98 0.89 = 1.66计算 V 带的根数 z。 =6.931.66= 4.2取 4 根。计算单根 V 带的初拉力0由表得 Z 型带的单位长度质量 q=0.105kg/m，所以0= 500(2.5 )+ 2=500 (2.5 0.98) 6.930.98 4 16.96+ 0.105 16.962 = 109计算压轴力（公式 8）= 20sin12= 2 4 109 sin 86 = 870主要设计结论选用 A 型普通 V 带 4 根，带基准长度 990mm。带轮基准直径，1= 90，中心距控制在。单根带初拉力。2= 132 = 305.15349.70= 1094.2 减速器的设计4.2.1 减速器的动力参数设计采用二级圆柱直齿轮减速器，减速器的输入轴速度，输出轴速度1= 2400 ,总传动比。3= 1116 减=13=24001116= 2.15分配各级传动比取两级齿轮减速器高速级的传动比1=1.35减=1.35 2.15 = 1.7则低速级的传动比中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计102=减1=2.151.7= 1.26传动装置的运动和动力参数计算皮带的传动效率，齿轮啮合效率，滚动轴承效带= 0.95齿= 0.97(齿轮精度为8级)率承= 0.99减速器高速轴：1= 0 带= 6.3 0.95 = 5.9851=0带=36001.5= 2400 1= 9.5511= 9.55 5.985 1032400= 23.8( )减速器中间轴：2= 1 齿承= 5.985 0.97 0.99 = 5.752=11=24001.7= 1412 2= 9.5522= 9.55 5.75 1031412= 38.89( )减速器低速轴：3= 2 齿承= 5.75 0.97 0.99 = 5.523=22=14121.26= 1121 3= 9.5533= 9.55 5.52 1031121= 47( )4.2.2 高速级齿轮传动的设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为 20。变速器为一般工作机器，选用 8 级精度。材料选择。选择小齿轮材料为 40Cr（调质），齿面硬度 280HBS，大齿轮材料为 45钢（调质），齿面硬度 240HBS。选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。1= 242= 1= 1.7 24 = 40.82= 41 按齿面接触疲劳强度设计中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计111) 由公式，试算小齿轮分度圆的直径1321 + 1 ()2试选。= 1.3计算小齿轮传递的转矩1= 9.55 1061= 9.55 106 5.985 2400 = 2.38 104 查表选取齿宽系数，区域系数，材料的弹性影响系数189.8MPa= 1= 2.5=计算接触疲劳强度用重合度系数1= cos 1cos(1+ 2) = cos 24 cos 20 (24 + 2 1) = 29.8412= cos 2cos(2+ 2) = cos 41 cos 20 (41 + 2 1) = 26.365 （公= 1(tan 1 tan )+ 2(tan 2 tan ) 2 式 9）= 24 (tan 29.841 tan 20) + 41 (tan 26.365 tan 20) 2 = 1.66=4 3=4 1.663= 0.883计算接触疲劳许用应力查图表得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为1= 600、2= 550计算应力循环次数：1= 601= 60 2400 1 (8 300 15) = 5.184 109 （公式 10）2= 1 = 5.184 1091.7 = 3.049 109查取接触疲劳寿命系数1= 0.9、2= 0.95取失效概率为 1%、安全系数 S=1，由公式得（公式1=11=0.9 6001 = 54011）2=22=0.95 5501 = 523取中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即1和2= 2= 523试算小齿轮分度圆直径 1321 + 1()2 中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计12（公式 12）=32 1.3 2.38 10411.7 + 11.7 (2.5 189.8 0.883523)2= 39.805 2) 调整小齿轮分度圆直径计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 v。 =1160 1000= 39.805 240060 1000/ = 5/齿宽 b。 = 1= 1 39.805 = 39.805计算实际载荷系数由表查得使用系数。= 1根据 v=5m/s、8 级精度，查得动载系数。= 1.18齿轮的圆周力。（公式 13）1=211= 2 2.38 10439.805 = 1.1958 1031 = 1 1.1958 10339.805/ = 30.04/ 100/查表得齿间载荷分配系数。= 1.2用插值法查得 8 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分布系数由此，得出实际载荷系数= 1.450 （公式= = 1 1.18 1.2 1.450 = 2.05314）按实际载荷系数算得的分度圆直径（公式1= 13= 39.805 32.0531.3= 46.35415）及相应的齿轮模数 =11= 46.354 24 = 1.931按齿根弯曲疲劳强度设计1)试算模数，即（公式 16）32112 ()确定公式中的各参数值试选= 1.3中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计13计算弯曲疲劳强度用重合度数= 0.25 +0.75= 0.25 +0.751.66= 0.7计算。查图表得齿形系数，应力修正系数。1= 2.65、2= 2.401= 1.58、2= 1.68小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为。弯曲疲1= 500、2= 380劳寿命系数。取弯曲疲劳安全系数 S=1.4。由公式得1= 0.85，2= 0.88 （公式 17）1=11=0.85 5001.4 = 303.572=22=0.88 3801.4= 238.86111=2.65 1.58303.57= 0.0138222=2.4 1.68238.86= 0.0169因为大齿轮的大于小齿轮，所以取=222= 0.0169试算模数32112()=32 1.3 2.38 104 0.6881 242 0.0169 = 1.0772)调整齿轮模数计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 v。1= 1= 1.077 24 = 25.848 =1160 1000= 25.848 240060 1000/ = 3.25/齿宽 b。 = 1= 1 25.848 = 25.848宽高比。 =(2+ )= (2 1 + 0.25) 1.077 = 2.423中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计14 = 25.848 2.423 = 10.67计算实际载荷系数。根据 v=3.25m/s，8 级精度，查得动载系数。= 1.15由1=211= 2 2.38 10425.848 = 1.842 103，1 = 1 1.842 10325.848/ = 71.26/ 100 查表得齿间载荷分配系数。= 1.2用插值法查得，结合，查得。= 1.443 = 10.67= 1.36则载荷系数为（公式 18）= = 1 1.15 1.2 1.36 = 1.88按实际载荷系数算得的齿轮模数（公式 19） = 3= 1.212 31.881.3 = 1.44对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.44mm 并就近圆整为标准值 m=1.5mm，按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。1= 46.3541= 1 = 46.354 1.5 = 30.9取，则大齿轮齿数，取,互为质数。1= 312= 1= 1.7 31 = 52.72= 53 1与2这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。几何尺寸计算计算分度圆直径1= 1 = 31 1.5 = 46.52= 2 = 53 1.5 = 79.5计算中心距 = (1+ 2) 2 = (46.5 + 79.5) 2 = 63计算齿轮宽度 = 1= 1 46.5 = 46.5考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽 b 和节省材料，一般将小齿轮略微加宽（5 10）mm，即1= + (510) = 46.5 + (510) = 51.556.5取，而使大齿轮的齿宽等于设计齿宽，即。1= 532= = 46.5圆整中心距后的强度校核上述齿轮副的中心距不便于相关零件的设计制造。为此，可以通过调整传动比，改变齿数或变位法进行圆整。采用变位法将中心距就近圆整至 a=65mm。齿轮变位后，齿轮副几何尺寸发生变化。应重新校核齿轮强度，以明确齿轮的工作中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计15能力。1)计算变位系数和计算啮合角、齿数和、变位系数和、中心距变动系数和齿顶高降低系数。（公式 20）= cos(cos ) = cos (63 cos 20) 65 = 24.356= 1+ 2= 31 + 53 = 84= 1+ 2= ( )(2tan ) = (24.356 20) 84 (2 tan 20) = 0.005 = ( ) = (65 63) 1.5 = 1.3 = = 0.005 1.3 = 1.295查图表可知，当前的变位系数和降低了齿轮强度，但重合度有所提高。2) 齿面接触疲劳强度校核按前面类似做法，得出计算结果：，= 1.911= 2.38 104 ，。= 1，1= 46.5， = 1.7= 2.36= 189.81 21= cos 31 cos 20 (31 + 2 1) = 28.0252= cos 53 cos 20 (53 + 2 1) = 25.107= 31 (tan 28.025 tan 20) + 53 (tan 25.107 tan 20) 2 = 1.713=4 1.7133= 0.873将计算所得结果代入公式，得到=2113 + 1 =2 1.91 2.38 1041 46.531.7 + 11.7 2.36 189.8 0.873 =468.467 （公式21）齿面接触疲劳强度满足要求，并且齿面接触应力比标准齿轮有所下降。3) 齿根弯曲疲劳强度校核按前面类似的做法，得出计算结果：，= 1.851= 2.38 104 ，1= 2.541= 1.632= 2.342= 1.71= 0.25 +0.75= 0.7= 1，。将它们代入公式得到1= 31 = 1.51=2111312=2 1.85 2.38 104 2.54 1.63 0.71 1.53 312 = 79 1中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计162=2122312=2 1.85 2.38 104 2.34 1.71 0.71 1.53 312 = 76 2齿根弯曲疲劳强度满足要求，并且小齿轮抵抗弯曲疲劳破坏的能力大于大齿轮。主要设计结论齿数、，模数 m=1.5mm，压力角，中心距 a=145mm，齿宽1= 312= 53 = 20、。小齿轮选用 40Cr（调质），大齿轮选用 45 钢（调质）。齿轮按1= 752= 688 级精度设计。4.2.3 低速级齿轮传动的设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为 20。选用 7 级精度。材料选择。选择小齿轮材料为 40Cr（调质），齿面硬度 280HBS，大齿轮材料为 45钢（调质），齿面硬度 240HBS。选小齿轮齿数，大齿轮齿数,取。1= 302= 1= 1.26 30 = 37.82= 38按齿面接触疲劳强度设计确定计算分度圆直径中的参数选，齿宽系数，区域系数，材料的弹性影响系数= 1.3= 1= 2.5。= 189.81 2计算接触疲劳强度用的重合度系数。1= cos 1cos 20(1+ 2) = cos 30 cos 20 (30 + 2 1) = 28.2422= cos 2cos 20(2+ 2) = cos 38 cos 20 (38 + 2 1) = 26.785= 1(tan 1 tan )+ 2(tan 2 tan ) 2 = 30 (tan 28.242 tan 20) + 36 (tan 26.785 tan 20) 2 = 1.679=4 3=4 1.6793= 0.88计算接触疲劳许用应力查资料得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为、1= 600。2= 550计算应力循环次数：（公式 22）1= 601= 60 1412 (8 300 15) = 3.05 1092= 1 = 3.05 1091.26 = 2.42 109查取接触疲劳寿命系数、。1= 0.902= 0.95取失效概率为 1%、安全系数 S=1，由公式得1=11=0.9 6001 = 540中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计172=22=0.95 5501 = 523取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即12= 2= 523小齿轮传递的转矩1= 9.55 106 1= 9.55 106 5.75 1412 = 3.89 104 试算小齿轮分度圆直径（公式 23）1321 + 1()2 =32 1.3 3.89 10411.26 + 11.26 (2.5 189.8 0.88523)2= 48.719 调整小齿轮分度圆直径1) 计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 v。 =1160 1000= 48.719 141260 1000 = 3.6/齿宽 b。 = 1= 1 48.719 = 48.7192) 计算实际载荷系数。使用系数。根据 v=3.6m/s、7 级精度，查得动载系数。= 1.5= 1.1齿轮的圆周力。1=211= 2 3.89 10448.719 = 1.597 1031 = 1.5 1.597 10348.719 = 49.17 100 查表得齿间载荷分配系数。= 1用插值法查得，结合，查图得。= 1.415 = 13.33= 1.4则载荷系数为= = 1.5 1.08 1 1.4 = 2.2683) 按实际载荷系数算得的齿轮模数 = 3= 1.1 32.2681.3 = 1.32对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.32mm 并就近圆整为标准值 m=1.5mm，按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。1= 62.9921= 1 = 62.992 1.5 = 41.995取，则大齿轮齿数，取，互为质数。1= 422= 1= 1.26 42 = 52.922= 531与2这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。几何尺寸计算计算分度圆直径1= 1 = 42 1.5 = 632= 2 = 53 1.5 = 79.5计算中心距 = (1+ 2) 2 = (63 + 79.5) 2 = 71.25计算齿轮宽度 = 1= 1 63 = 63考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽 b 和节省材料，一般将小齿轮略微加宽（5 10）mm，即1= + (510) = 63 + (510) = 6873取，而使大齿轮的齿宽等于设计齿宽，即。1= 702= = 63圆整中心距后的强度校核采用变位法将中心距就近圆整至 a=70mm。计算变位系数和计算啮合角、齿数和、变位系数和、中心距变动系数和齿顶高降低系数。中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计20= cos (cos ) = cos (71.25 cos 20) 70 = 16.968= 1+ 2= 42 + 53 = 95= 1+ 2= ( )(2tan ) = (16.968 20) 95 (2 tan 20) = 0.7761 = ( ) = (70 71.25) 1.5 = 0.83 = = 0.7761 ( 0.83) = 0.0539当前的变位系数和提高了齿轮强度，但重合度有所下降。分配变位系数。1、2有图表知，坐标点()=(47.5，-0.388)位于 L6 线和 L7 线之间。按这两条线2，2作射线，再从横坐标的处作垂直线，与射线交点的纵坐标分别是1、2。1= 0.38、2= 0.4齿面接触疲劳强度校核按前述类似做法，给出计算结果= 1.91，1= 3.89 104 ，= 1，1= 63， = 1.26。= 2.72，= 189.81 2，= 0.867将它们代入公式，得到=2113 + 1 =2 1.91 3.89 1041 6331.26 + 11.26 2.27 189.8 0.867= 462 齿面接触疲劳强度满足要求，并且齿面接触应力比标准齿轮有所下降。齿根弯曲疲劳强度校核按前述类似做法，计算出结果：= 1.85，1= 3.89 104 ，1= 2.4，2= 2.33，1= 1.68，2= 1.72，= 0.68，= 1，1= 42， = 1.5 将它们代入公式，得到1=2111312=2 1.85 3.89 104 2.4 1.68 0.681 422 1.53 = 66.28 12=2122312=2 1.85 3.89 104 2.33 1.72 0.681 1.53 422 = 65.88 2中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计21齿根弯曲疲劳强度满足要求，并且小齿轮抵抗弯曲疲劳破坏的能力大于大齿轮。主要设计结论1= 42、2= 53，模数 = 1.5，压力角 = 20，变位系数1= 0.38、2= 0.4，中心距 a=70mm，齿宽。小齿轮选用 40Cr(调质)，大齿轮选1= 70、2= 63用 45 钢（调质）。齿轮按 7 级精度设计。4.3 链传动 1 的设计因为链传动连接减速器与变速器，所以减速器会消耗功率，减速器的输出功率P=5.52kw。链传动的传动比 i=2。选择链轮齿数取小链轮齿数=21，大链轮的齿数为。12= 1= 2 21 = 42确定计算功率由表查得工况系数，主动链轮齿数系数，单排链，则计算功率为= 1.0= 1.22= = 1.0 1.22 5.52 = 6.73选择链条型号和节距根据，和（单排链额定功率），查图表，可选= 6.731= 1121 10A。由此查表得，链条节距为 p=15.875mm。计算链节数和中心距初选中心距。取0= (3050) = （3050） 15.875 = 476.25793.75。相应的链长节数为0= 6500= 20+1+ 22+ (2 12)20= 2 65015.875+21 + 422+ (42 212)215.875650= 113.66取链长节数。= 114采用线性插值查表，计算得到中心距计算系数，则链传动的最大中心距1= 0.24917为= 12(1+ 2)= 0.24917 15.875 2 114 (21 + 42) = 653计算链速 v，确定润滑方式 =1160 1000=1121 21 15.87560 1000 = 6.23 由 v=6.23m/s 和链条型号 10A，查图表可知采用油池润滑或油盘飞溅润滑。计算压轴力有效圆周力为：= 1000 = 1000 5.52 6.23 = 886链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力为= 1.15 = 1.15 886 = 1018.9中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计22主要设计结论链条型号为 10A；链轮齿数；链节数，中心距 a=650mm。1= 21，2= 42= 1144.4 变速器的设计计算通过链传动，变速器的输入转速，链传动的机械效率，因此变1= 560.5 链= 0.9速器的输入功率为 = 链链= 5.52 0.9 = 4.9684.4.1 高档位的齿轮传动设计计算选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取 20 。精度等级为 7 级。小齿轮材料为 40Cr（调质），齿面硬度 280HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质），齿面硬度 240HBS。选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。1= 212= 1= 1.2 21 = 25.22= 25按齿面接触疲劳强度设计计算小齿轮分度圆直径试选。齿宽系数，区域系数，材料的弹性影响系数= 1.3= 1= 2.5。= 189.81 2计算小齿轮传递的转矩1= 9.55 1061= 9.55 106 4.968 560.5 = 8.465 104 计算接触疲劳强度用重合度系数。1= cos 1cos 20(1+ 2) = cos 21 cos 20 (21 + 2 1) = 30.912= cos 2cos 20(2+ 2) = cos 25 cos 20 (25 + 2 1) = 29.532= 1(tan 1 tan 20)+ 2(tan 2 tan 20) 2 = 21 (tan 30.91 tan 20) + 25 (tan 29.532 tan 20) 2 = 1.591=4 3=4 1.6263= 0.896计算接触疲劳许用应力。查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为。1= 600、2= 550计算应力循环次数：1= 601= 60 560.5 1 (8 300 15) = 1.21 1092= 1 = 1.21 1091.2 = 1.008 109中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计23查取接触疲劳寿命系数。1= 0.9、2= 0.95取失效概率为 1%、安全系数 S=1，有公式得：1=11=0.90 6001 = 5402=22=0.95 5501 = 523取中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即1和2= 2= 523试算小齿轮分度圆直径1321 + 1()2 =32 1.3 8.465 10411.2 + 11.2 (2.5 189.8 0.896523)2= 64.325 调整小齿轮分度圆直径1) 计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 v。 =1160 1000= 64.325 560.560 1000 = 1.888 齿宽 b。 = 1= 1 64.325 = 64.3252) 计算实际载荷系数。查表得使用系数，根据 v=1.888m/s、7 级精度，查得动载系数。= 1= 1.02齿轮的圆周力。1=211= 2 8.465 10464.325 = 2.632 1031 = 1 2.632 10364.325 = 40.917 100 查得齿间载荷分配系数。= 1.0用插值法查得，结合，查图得。= 1.417 = 9.34= 1.35则载荷系数为= = 1 1.02 1.0 1.35 = 1.3773) 按实际载荷系数算得的齿轮模数 = 3= 1.85 31.3771.3 = 1.89对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.89mm 并就近圆整为标准值 m=2mm，按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。1= 70.8761= 1 = 70.876 2 = 35.438取，则大齿轮齿数，互为质数。1= 352= 1= 1.2 35 = 421与2这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。几何尺寸计算计算分度圆直径1= 1 = 35 2 = 702= 2 = 42 2 = 84计算中心距 = (1+ 2) 2 = (70 + 84) 2 = 77计算齿轮宽度 = 1= 1 70 = 70考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽 b 和节省材料，一般将小齿轮略微加宽（5 10）mm，即1= + (510) = 70 + (510) = 7580中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计26取，而使大齿轮的齿宽等于设计齿宽，即。1= 772= = 70圆整中心距后的强度校核采用变位法将中心距就近圆整至 a=80mm。计算变位系数和计算啮合角、齿数和、变位系数和、中心距变动系数和齿顶高降低系数。= cos (cos ) = cos (77 cos 20) 80 = 25.25= 1+ 2= 35 + 42 = 77= 1+ 2= ( )(2tan ) = (25.25 20) 77 (2 tan 20) = 1.76 = ( ) = (80 77) 2 = 1.5 = = 1.76 1.5 = 0.26当前的变位系数和提高了齿轮强度，但重合度有所下降。分配变位系数。1、2坐标点（）=（38.5,0.88）位于 L17 和 L18 之间。按这两条线作射线，再2，2从横坐标的处作垂直线，与射线交点的纵坐标分别是。1、21= 0.82，2= 1.0齿面接触疲劳强度校核按前述类似做法，计算出各参数结果：= 1.91，1= 8.465 104 ，= 1，1= 70， = 1.2，= 2.16，= 189.81 2，= 0.874。将它们代入公式，得=2113 + 1 =2 1.91 8.465 1041 7031.2 + 11.2 2.16 189.8 0.874= 471 齿面接触疲劳强度满足要求，并且齿面接触应力比标准齿轮有所下降。齿根弯曲疲劳强度校核按前面类似做法，计算出各参数值，= 1.85，1= 8.465 104 ，1= 2.46，2= 2.4，1= 1.65，2= 1.68，= 0.69，= 1，1= 35， = 2将它们代入公式得1=2111312=2 1.85 8.465 104 2.46 1.65 0.691 23 352 = 90 1中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计272=2122312=2 1.85 8.465 104 2.4 1.68 0.691 23 352 = 89 2齿根弯曲疲劳强度满足要求，并且小齿轮抵抗弯曲疲劳破坏的能力大于大齿轮。主要设计结论齿数模数 m=2mm，压力角，变位系数，1= 35、2= 42， = 201= 0.82、2= 1.0中心距 a=80mm，齿宽。小齿轮选用 40Cr（调质），大齿轮选用1= 77、2= 7045 钢（调质）。齿轮按 7 级精度设计。4.4.2 低速档齿轮传动的设计因为大齿轮与高速档的大齿轮为一个齿轮，即低速挡的大齿轮,则小齿轮齿数2= 42，取小齿轮齿数为，互为质数。1= 2 = 42 1.7 = 24.71= 251与2几何尺寸计算计算分度圆直径已知大齿轮分度圆直径，计算模数2= 84 =22= 84 42 = 2小齿轮分度圆直径1= 1 = 25 2 = 50计算中心距 = (1+ 2) 2 = (50 + 84) 2 = 67计算齿轮宽度 = 1= 1 50 = 50考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽 b 和节省材料，一般将小齿轮略微加宽（）mm，即5101= + (510) = 50 + (510) = 5560取。1= 60圆整中心距后的强度校核采用变位法将中心距就近圆整至 a=70mm。计算变位系数和计算啮合角、齿数和、变位系数和、中心距变动系数和齿顶高降低系数。= cos (cos ) = cos (67 cos 20) 70 = 25.918= 1+ 2= 25 + 42 = 67= 1+ 2= ( )(2tan ) = 1.722 = ( ) = (70 67) 2 = 1.5 = = 1.722 1.5 = 0.222分配变位系数。1、2坐标点（）=（33.5，0.861）位于 L17 和 L18 线之间。按这两条线作射线，2，2中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计28再从横坐标的处作垂直线，与射线交点的纵坐标分别是。1、21= 0.78、2= 1.0主要设计结论齿数，模数 m=2mm，压力角，变位系数，1= 25、2= 42 = 201= 0.78、2= 1.0中心距 a=70mm，齿宽。小齿轮选用 40Cr（调质），大齿轮选用1= 60、2= 7045 钢（调质）。齿轮按 7 级精度设计。4.5 链传动 2 的设计变速器的输出功率，转速 = 变齿承= 4.968 0.97 0.99 = 4.77，传动比 i=1.2，传动平稳。1= 330 选择链轮齿数取小链轮齿数，大链轮的齿数为。1= 222= 1= 1.2 22 = 26.4 26确定计算功率工况系数，主动链轮齿数系数，单排链，则计算功率为= 1.0= 1.18= = 1.0 1.18 4.77 = 5.63选择链条型号和节距根据，可选 16A 型带。链条节距为= 5.63，1= 330 和 p=25.4mm。计算链节数和中心距初选中心距。取。0= （3050） = (3050) 25.4 = 76212700= 770相应的链长节数为0= 20+1+ 22+ (2 12)20= 2 77025.4+22 + 262+ (26 222)225.4770= 84.64取链长节数。= 85采用线性插值，计算得到中心距计算系数，则链传动的最大中心距为1= 0.25034= 12(1+ 2)= 0.25034 25.4 2 85 (22 + 26) = 776计算链速 v，确定润滑方式 =1160 1000=330 22 25.460 1000 = 3.07 由 v=3.07m/s 和链号 16A，可知采用油池润滑或油盘飞溅润滑。计算压轴力有效圆周力为：= 1000 = 1000 4.77 3.07 = 1554链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力为= 1.15 = 1.15 1554 = 1787主要设计结论链条型号 16A；链轮齿数；链节数，中心距 a=776mm。1= 22，2= 26= 85中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计294.6 锥齿轮的设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选用标准直齿锥齿轮齿轮传动，压力角取为 20 。选用 7 级精度，材料与直齿圆柱齿轮传动材料相同。选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。1= 242= 1= 1.7 24 = 40.82= 41按齿面接触疲劳强度设计确定计算参数试选，齿宽系数，区域系数，材料的弹性影响系数= 1.3= 0.3= 2.5。= 189.81 2小齿轮传递的转矩1= 9.55 1061= 9.55 106 5.985 2400 = 23815.3 计算接触疲劳许用应力。查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为。1= 600，2= 550计算应力循环次数：1= 601= 60 2400 1 (8 300 15) = 5.184 1092= 1 = 5.184 1091.7 = 3.049 109查取接触疲劳寿命系数1= 0.90，2= 0.95取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由公式得1=11=0.9 6001 = 5402=22=0.95 5501 = 523取中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即1和2= 2= 523计算小齿轮分度圆直径1341(1 0.5)2()2 =34 1.3 23815.30.3 (1 0.5 0.3)2 1.7 (2.5 189.8523)2= 65.16 调整小齿轮分度圆直径1) 计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度 v。中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计301= 1(1 0.5)= 65.16 (1 0.5 0.3) = 55.386=1160 1000= 55.386 240060 1000 = 6.96 当量齿轮的齿宽系数。 = 12+ 12 = 0.3 65.16 1.72+ 12 = 19.277=1= 19.277 55.386 = 0.3482) 计算实际载荷系数。查表得使用系数。= 1根据、8 级精度（降低了一级精度），查得动载系数。= 6.96 = 1.2直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数。= 1用插值法查得 7 级精度、小齿轮悬臂时，得齿向载荷分布系数。= 1.157由此，得到实际载荷系数= = 1 1.2 1 1.157 = 1.3883) 按实际载荷系数算得的分度圆直径为1= 13= 65.16 31.3881.3 = 66.594及相应的齿轮模数 =11= 66.594 24 = 2.775按齿根弯曲疲劳强度设计计算公式中的参数值。试选。= 1.3计算由分锥角，1= tan (1 ) = tan (24 41) = 30.328和2= 90 30.328 = 59.672可得当量齿数。1=1cos 1= 24 0.86315 = 27.81，2=2cos 2= 41 cos 59.672 = 81.2查得齿形系数，应力修正系数，小1= 2.58、2= 2.231= 1.62、2= 1.77齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为，取弯曲疲1= 500、2= 380劳寿命系数。取弯曲疲劳安全系数 S=1.7，由公式得1= 0.85、2= 0.881=11=0.85 5001.7 = 2502=22=0.88 3801.7 = 197中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计31111=2.58 1.62250= 0.0167222=2.23 1.77197= 0.02因为大齿轮的大于小齿轮，所以取=222= 0.02试算模数。31(1 0.5)2122+ 1() =31.3 23815.30.3 (1 0.5 0.3)2 242(41 24)2+ 1 0.02= 2.5 调整齿轮模数1) 计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度 v。1= 1= 2.5 24 = 601= 1(1 0.5)= 60 (1 0.5 0.3) = 51 =1160 1000= 51 240060 1000 = 6.4 齿宽 b。 = 12+ 12 = 0.3 60 1.72+ 12 = 17.752) 计算实际载荷系数。根据 v=6.4m/s，8 级精度，查得动载系数。= 1.2直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数。= 1用插值法查得，于是。= 1.157= 1.087则载荷系数为= = 1 1.2 1 1.087 = 1.33) 按实际载荷系数算得的齿轮模数为 = 3= 2.5 31.31.3 = 2.5按照齿根弯曲疲劳强度计算的模数，就近选择标准模数 m=2.5mm，按照接触疲劳强中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计32度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。1= 66.5941= 1 = 66.594 2.5 = 26.64取，则大齿轮齿数。为了使两齿轮的齿数互质，取1= 272= 1= 1.7 27 = 45.9。2= 46几何尺寸计算计算分度圆直径1= 1 = 27 2.5 = 67.52= 2 = 46 2.5 = 115 计算分锥角1= tan (1 ) = tan (27 46) = 3024402= 90 302440= 593520 计算齿轮宽度 = 12+ 12 = 0.3 67.5 (46 27)2+ 12 = 20取。1= 2= 20主要设计结论齿数，模数，压力角，变位系数，1= 27、2= 46 = 2.5 = 201= 0、2= 0分锥角，齿宽。小齿轮选用 40Cr（调质），1= 302440、2= 5935201= 2= 20大齿轮选用 45 钢（调质）。齿轮按 7 级精度设计。4.7 轴的设计计算求轴上的功率 P、转速 n 和转矩 T发动机的输出功率，带传动的机械效率为，则0= 6.3 = 0.95 = 0= 6.3 0.95 = 5.985又 = 01= 3600 11.5 = 2400 于是 = 9.55 106= 9.55 1065.9852400 2.38 104 求作用在带轮上的力因已知皮带轮的分度圆直径为2= 132中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计33而（公式 =22=2 2.38 104132 = 360.624）求作用在齿轮上的力因已知齿轮的分度圆直径为1= 1= 2.506 27 = 67.662而（公式 =21=2 2.38 10467.662 = 7032

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