本科毕业设计论文-小型手推式除雪机及论文

1、沈阳理工大学学士学位论文 III还有UG三维立体总装及零件图，有需要的请联系：QQ：1344052721摘 要我国的北方冬天时间比较长，降雪量很大，道路积雪堆积较多。一些不能使用大型除雪设备的路面，如果不及时的清除积雪，将会严重的影响交通安全，给人们的日常生活带来很多的不便。因此，研发小型除雪机设备，有着很重要的实用、使用价值。本论文首先进行分析研究了路面上积雪的机械性能，并且查阅参考了目前的国内外有关该设备的大量技术资料；设计了由汽油机提供动力，经输出轴输出动力，通过链传动传递动力，带动其他工作。该扫雪机的工程是利用搅龙旋转将雪粉碎集中，通过抛雪叶轮高速旋转，将雪高速推向弯管，再通过与弯管壁

2、撞击折射出去。从而达到清除积雪的目的和最佳效果。本文对小型手推式除雪机进行了理论分析和实用结构设计分析，同时用UG8.0软件绘制了三维实体造型效果图和二维工程图，为国内生产该种除雪机提供技术资料。 关键词：小型除雪机；原理；三维造型；工程图Abstract In the northern of China ,winter time is so long and the snow is very big ,the snow accumulation of the road is more .If the snow on the road of Some large snow removal eq

3、uipment can not be used that is not promptly cleared , it will seriously affect traffic safety, and cause a lot of inconvenience to peoples daily life .Therefore ,the research and development of small snow blower , has a very important practical,and useful value.This paper firstly analyses the physi

4、cal and mechanical properties of snow compaction on the road, then access to a lot of information about this equipment at home and abroad.This design is provided by the gasoline engine.and power by the output shaft turn to output power, power is transmitted via a chain drive to drive other work. The

5、 project use a snowplow auger rotation to focus on crushing snow and throw the snow through the high-speed rotation of the impeller, the use of high-speed centrifugal force will push the snow bends, then the snow will hit the wall with the curved and be refracted out. Clear aim and the best results

6、is cleaning snow is achieved.In this paper, a small hand-push snow throwers is considered about theoretical analysis and practical structural design analysis.At the same time, we draw some three-dimensional and two-dimensional solid modeling renderings with UG8.0 software engineering drawings .These

7、 snow throwers provide technical information for the domestic production .Key words：Small hand-push snow blower; The principle; 3D model; engineering drawing V目录 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc1281 摘 要 1 绪论1.1 选题意义我国的东北、华北、西北等北部的部分地区，冬季的积雪和冰常常造成严重的交通障碍，在有些路段如坡道、转弯、交叉路口、机场跑道等，路面有积雪和积冰则影响更为严重，常常引发交通事故。

8、冬季降雪覆盖在路面上给人们的出行带来诸多不便。对于城市来说，积雪会给城市的道路交通带来很大的麻烦，尤其是我国较寒冷的北方地区。我国北方气候寒冷、温差大、冬季时间持续较长，降雪量大，常常会引起滑车、交通事故、行人摔伤等一些不便，而环卫工作人员在降大雪后都忙于清除主要路面的积雪，而对于一些小型机械行驶的路面，以及很少人行走的小区内很难有效清理，这给过往的路人，居民带来不便。特别的是在一些学校里、工厂里、企业院内或居民小区内的窄小路面上的积雪得不到环卫工作人员的及时清除，给过往的行人，居民的户外生活带来不便，甚至会发生安全事故。 就目前来说，我国对于小型的、较窄路面的清雪方式主要是依靠人力，通过用铁

9、锹、扫帚等工具对积雪进行处理，清雪的效率很低，浪费人们的很多宝贵时间。所以，这次毕业设计将针对小型路面积雪扫雪机的设备，为提高道路积雪的清扫效率，为过往的行人带来更多的方便，同时减少不必要的事故发生，还能够在大雪后为紧张的环卫部门减轻一定的压力，而设计一款小型扫雪机。本设计的目的在于设计一种小型低成本的除雪设备，可以广泛用于各种小面积的除雪需求环境。1.2 国内外除雪机的发展现状1.2.1 国外除雪机的发展现状 近几十年来，国外的清雪机发展非常迅速，种类越来越多，各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，以适应冬季清雪提出的更高要求，增强产品的竞争力。 在

10、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清雪机。早在1943年日本就开始把V型犁安装在载重卡车上清雪。经过多年的发展，国外犁式清雪机已具有较高的技术水平。以俄罗斯新产品K0281222型犁式清雪机为例，这种清雪机基础车采用MT328082型拖拉机，其功能有清雪、清除垃圾和砂堆，既可以用于街道、人行道的垃圾清除，也可用于公路和建筑工地的清雪。图1.1 美国Ariens扫雪机1.2.2 国内除雪机的发展现状 我国对除雪机械的开发、生产较晚，尚处于起步阶段。目前，我国的公路和城市道路冬季除雪大部分仍沿用传统的养护方式，及人工作业和小型除雪机械

11、相结合的方式，高速公路和一级公路开始使用大型专用除雪机械进行冬季养护，但除雪机械在数量和品种规格上还很少，所用除雪设备基本上依赖进口，机械化程度和总体水平远远落后于发达国家。最近几年，国内一些厂家参照国外先进技术研制了适合我国国情的各式清雪机。陕西高速公路管理局研制了FCX-1型清雪车；吉林省公路机械厂与原吉林工业大学共同开发了CB1500压实冰雪清除车；重庆迪马公司生产的DMT5160TYFl多功能清雪车配备有推雪铲、滚刷、融雪剂散布机等装置；哈尔滨雪狼清雪机械设备有限公司生产的CXL-ITID型清雪车可对雨雪薄冰具有很好的清除功能，对车辆碾压过的2cm至8cm冰雪硬层能更有效的清除，是目前

12、国内理想的环保清雪车。哈尔滨天达科技有限公司研制的P2400抛雪式清雪车，前置组装式螺旋风扇抛扬结构，抛雪方向在足够方位内任选，是厚雪清除、拓宽道路、抢险救灾的理想设备。图1.2 破冰除雪机1.3 除雪工具的分类 目前，各国普遍采用的除雪方法是机械除雪法和融雪法两种基本方法。机械除雪法是通过机械对冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一种方法,除雪机械包括除雪机和除冰机两种。 根据扫雪机工作原理的不同，可以将扫雪机分为推移式类型、抛雪式类型和吹雪式类型： 推移式扫雪机：推雪铲刀，扫雪犁等装置是安装在大型的车辆上，如推土机，来将雪推走，留出行走的通道，然后再用其他的车辆将堆雪拉走。它的缺点是这种扫雪机只

13、能够将积雪推到路边，而没有集雪、抛雪的能力，只适合用于新鲜的雪或破碎之后的冰雪，清理的效率低，很容易划伤地面，并且耗费时间较多。 抛雪式扫雪机：先收集积雪，再利用抛雪泵将积雪抛到路边或抛上运输车辆。其中最为常见的是螺旋式扫雪机类型。 吹雪式扫雪机：利用航空发动机来产生强大的高压空气流，再由喷口吹出来清除地面上的积雪。吹雪式扫雪机的运行速度高，生产率高，成本也很高，它的缺点是只适用于新鲜的雪，只能够在机场、桥梁和高速路上使用，不适合于开发小型产品。 根据工作方法的不同，扫雪机有抛雪式、传送式类型：一、抛雪式扫雪机：叶片高速旋转时将雪旋进扫雪机里，再通过导管运送到储雪箱中。它的特点是：采用大功率的

14、主机，宽幅、高效，使用比较广。二、传送式扫雪机：先将积雪收集，再利用输送带向后传送、装车。这种扫雪机在俄罗斯内比较常见。1.4 设计的任务 本课题预设计一台小型路面积雪清扫机。工作原理是扫雪机在工人的推行操作下，沿积雪路面将雪收集到储雪筒中，雪在高速旋转的叶片下通过抛雪桶，在抛雪叶片的作用下作离心运动而离开抛雪桶，最后被抛到路边，完成清扫任务。这种清扫机主要适用于较窄的小路和工厂、学校、单位或住宅小区内路面积雪的清扫工作，能实现集雪、储雪、抛雪的功能，可以提高积雪的清扫效率。在完成预想设备的基础上进行合理的方案构想和主要的结构设计，并对其主要的零件进行计算和校核。 (1) 查阅相关除雪机的资料

15、，弄懂积雪的物理性质，根据查阅的数据，对不同地段不同时间不同温度路面上的积雪的物理特性进行研究与分析； (2) 查阅有关除雪机的国内外资料进行方案设计，和不同的方案进行比较，选择最优，最后确定除雪机的基本设计方案；(3) 详细地对除雪机的各个工作部分进行设计，并确定扫雪机的基本尺寸，以及各部件之间的连接方式。 （4）绘制该除雪机的三维模型以及二维装配图、零件图，完成后编写该手推式除雪机的设计论文。 令设计参数为：清扫幅宽为1m，清扫积雪的厚度最大为200mm，积雪扬程为3m。2 路面积雪特性的研究2.1 积雪的物理性质 要研究合适有效的除雪方法和装置，首先要掌握积雪的物理性质，再设计计算除雪机

16、械的除雪阻力、除雪功率等相关问题。随着天气温度的变化、积雪落下时间的长短，以及由于车辆行驶、除雪作业及水分介入等因素作用，积雪的物理性质发生复杂的变化。积雪的主要物理性质包括：雪的密度、雪的硬度、雪的摩擦系数等等。2.1.1 雪的密度雪的密度直接决定了扫雪车的设计和使用方法。因为雪是由水固化而来的，所以雪的密度值为积雪融化之后，雪水的质量和融化前积雪的体积的比值。雪的密度的变化范围为：007079gcm3。而其它的资料数据考察为：0019gcm3089gcm3之间。雪密度的不同，因其降落的条件、沉积的条件和测量的方法等等因素而有差异8。由于我国的降雪条件和俄罗斯比较相符，因此有关雪质的选择，较

17、多地选在0019gcm3089gcm3这个范围内。许多外国的学者对不同条件下积雪的密度进行了综合的测量与分析，得出以下的结论：雪的密度随着雪沉积的时间的增大而增大，并且平均每个月的增加量大约为：1020；表2.1 雪的密度与时间的关系雪的状态密度gcm-3新降雪01001530天后的雪020030多于30天后的雪034一042密实的雪040060冰雪混合060075冰090(2)雪的密度随着雪的沉积深度的增加而变大。对于沉积两个月之久的山坡上的积雪，深度为20cm的积雪的密度为030329gcm3，而相同的地点深度为0102cm的积雪的密度则变为060649gcm3；(3)新降下的雪的密度随着

18、降落的时间长短的不同而不同，其测量的结果如表2.1所示；(4)新降下的雪的密度和当时的温度也有一定的关系，其关系如表2.2所示。 表2.2 新降下的雪的密度和当时的温度的关系降雪时的气温 o C新降下的雪的密度gcm-3最小值最大值平均值-10-51001102950087-51-21003502580104-21-010043045501280+20006905290183+20以上0158058801962.1.2 雪的硬度雪的硬度也可以称为雪的抗压强度，其意义是指积雪在抵抗其他的物体进入本身时的最大能力9。表示方法为：进入积雪内的刚体的单位面积上所受到的来自积雪的阻力。扫雪车设计时计算的

19、重要参数包括雪的抗压强度。由测量得知，雪的抗压强度因环境的不同而不同。积雪抗压强度特征：一般情况下积雪的抗压强度会随着雪的密度的增大而增大。雪的抗压强度也与温度有关，随着温度的降低而增大。2.1.3 雪的摩擦系数 雪的摩擦系数有：雪的内外摩擦系数、轮胎与冰雪路面的附着系数10。平常路面上在积雪之后，它的使用特性将会发生很大的改变。当对冬季养护的道路的机器进行计算时，必须得知道机器是沿着各种各样的冰雪路面行走的滚动阻力系数和附着系数。而行驶阻力系数，由于它不仅产生摩擦，而且还挤压雪，因此一般要比外摩擦系数大。 3 小型手推式除雪机设计方案3.1 总体方案及其比较方案一:利用吹风的方式。利用鼓风机

20、里吹出的高速气流将积雪吹到路边。吹雪式的清雪车的运行速度较高，生产率高，缺点是只适用于新鲜的雪，不能够对压实的积雪或冰雪进行清理，而且只能在机场、桥梁和高速路等等宽敞地上使用，成本价高，不适合用于小型地区。 方案二:随着清雪车发展技术的不断进步，可以利用清雪车前部的铲子，来将积雪推到路的旁边。推移式清雪车只能够将积雪推到路边，而不能储备积雪，只适合用于新鲜的雪或破碎之后的雪，效率很低，对地面有很大的损伤。方案三:依靠机械传动来清理积雪。先由集雪器将积雪打碎，再通过高速旋转的搅龙叶片运送到抛雪桶内，最后由抛雪叶轮将积雪抛出，抛到路边。螺旋转子式清雪车的适用范围比较广，无论是对于松散的雪还是压实的

21、雪，清雪效果和清雪效率都要比之前的两个方案好，而且这种方案设计，设计出的产品体积小、成本低，更适宜用于道路窄小的地方。综上，选用第三种方案。3.2 小型手推式除雪机的工作原理3.2.1 基本结构小型手推式除雪机主要包括：原动机、传动装置、集雪装置、抛雪装置、行走装置和操作装置等。原动机可以采用原动机机或发动机，而目前大多数采用的是汽油机或柴油机；集雪装置是用来收集积雪的，主要采用的是推雪铲和螺旋状的搅龙叶片；抛雪装置是将收集的积雪抛到路的一边，主要的方式有抛雪叶轮和鼓风机两种；行走装置是来实现机器的前进，为手推式；操作装置主要是通过人来控制设备的运转工作。3.2.2 工作原理工作时由原动机提供

22、动力，经由链传动将动力传递到工作部分。积雪由集雪装置收集到一个腔体内，再由抛雪装置清除出机体，抛雪叶轮利用高速旋转时的离心力将积雪抛出。这样在人力推动(手推式)下，清雪车不断前进，就能实现连续的清除积雪。小型机械清雪机的结构示意图如图3.1所示：图3.1 小型机械清雪机的结构示意图 本设计通过利用搅龙旋转将雪集中向后推送，再利用离心式叶片高速旋转产生的作用力将雪高速推向弯管，再通过和弯管壁撞击折射扬出弯管，从而达到除雪目的。动力传递过程为：发动机传动轴涡轮蜗杆减速器驱动轴搅龙 1. 搅龙 2. 清雪铲3. 抛雪筒 4. 传动系统 5. 发动机6. 操作装置 7. 车轮 8. 车架9. 抛雪轮图

23、3.2 扫雪机结构图3.3 小型手推式除雪机基本结构的确定3.3.1 原动机的选择因为扫雪机主要是用于较窄的小路和工厂、学校、单位或住宅小区内，所以动力机的体积不能过大，因此选用汽油机。本次设计的参数为：每小时的扫雪量1000 ，积雪的密度250kg/m，积雪的厚度20cm，因此每小时的扫雪量为： 1.0103m20.2m250/m35.0kg (3.1)利用抛雪叶轮抛雪，其数据为：抛雪扬程3m，雪排出的初速度4m/s，因此排雪消耗的功率为： mght5.010kg10N/kg3m/s3600=416.66w (3.2) 集雪搅龙叶片旋转时受到积雪的阻力作用，阻力矩m=20Nm，搅龙转速l2r

24、/s，因此集雪搅龙消耗的功率为： 20Nm23.141 r/s=251.2w (3.3) 扫雪机工作时要克服本身的重量200kg，路面的摩擦系数0.2，前进速度lm/s，因此前进时消耗的功率为： 200kg10N/kg0.2lm/s=400w (3.4)综上，扫雪机消耗的总功率为： 416.66w+251.2w+400w=1067.86w (3.5)根据以上的设计要求，对动力源选型。考虑到扫雪车在工作时可能遇到踏实的积雪，所以选用功率稍大的发动机，以来满足不同的工作状况下的需要。根据以上数据的分析以及考虑到功率的磨损消耗情况，选用EM100汽油机： 发动机型号：EM100 发动机型式：单缸、风

25、冷、四冲程 缸的容积：163cm3 排量：87ml 最大输出：2.2kw/2500r/min净重：27kg3.3.2 传动方式的选择首先由汽油机提供扫雪机所需要的动力，经过链传动将动力传输给传动轴，传动轴将动力传输给抛雪叶轮，并通过蜗轮蜗杆减速将动力传输给搅龙叶片。行走动力来源于手推。3.3.3 集雪装置的设计 因为积雪要被运送到抛雪桶内再抛出，所以要把积雪往集雪桶的中央聚拢，因此螺旋集雪转子是由两个旋向相反的螺旋轴对接而成的，搅龙叶片随着螺旋轴来螺旋旋转，以达到集雪的目的。设计中采用的是带状螺旋集雪叶轮，这样的设计能够对积雪有很好的破碎作用，不至于再积雪较多的时候发生堵塞储雪桶的情况。螺旋轴

26、和搅龙叶片的基本机构如下图3.3所示：图3.3 螺旋轴和搅龙叶片的基本机构 由上所述形式的集雪装置把切雪、碎雪、集雪、抛雪、运雪几大功能于一身，具有有效的清雪效果。左右两边的搅龙旋向相反，能够将两边的积雪集中到中央，传递到抛雪轮下，在抛雪轮的高速旋转下将雪抛出。考虑到积雪具有一定的粘性且较易堆积，所以集雪螺旋使用的是绞龙式螺旋叶片。绞龙式螺旋叶片是螺旋式扫雪机的主要扫雪执行部件，它的主要参数有螺旋的外径、带宽、头数、螺距、螺旋的长度及转速等等，扫雪机的除雪效率和积雪的除净度与这些参数的选择有直接的关系。4 小型扫雪机的设计计算和校核4.1 链传动的计算4.1.1 传动链的设计步骤 与带传动、齿

27、轮传动相比，链传动的主要特点是：没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，传动效率较高（封闭式链传动传动效率=0.950.98）；链条不需要象带那样张得很紧，所以压轴力较小；传递功率大，过载能力强；能在低速重载下较好工作；能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。但链传动也有一些缺点：瞬时链速和瞬时传动比不为常数，工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。 通过各个传动方式优缺点的比较，在恶劣环境下工作的扫雪机上由汽油机到传动轴之间的传动方式选用链传动，在扫雪机的结构中占有很重要的份重，因此，要对其进行设计计算。1、选择链轮的齿数 和确定传动比i小链

28、轮齿数少，可减少外廓尺寸，但齿数过少，会增加运动的不均匀性和动载荷；链条在进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大；链传动的圆周增大，从整体上加速铰链和链轮的磨损。对于高速传动或承受冲击载荷的链传动，不少于25，且链轮齿应淬硬。链轮的齿数也不宜过多，通常限定链轮的最大齿数，一般不大于114。传动比过大，链条在小链轮上的包角就会过小，参与啮合的齿数减少，每个轮齿承受的载荷增大，加速轮齿的磨损，且易出现跳齿和脱链现象。一般链传动的传动比。 综上所述传动比设为，由于高速传动，z1 不小于25，由机械设计课本查得小链轮齿数z1=25，则大连轮齿数为： (4.1)符合要求2、计算当量的单排链的计算功率 因

29、为链传动工作平稳，由机械设计课本查表选择传动系数为 KA=1.3 ，齿数系数，多排链系数，计算功率为： (4.2)式中：工作系数； 主动链轮齿数系数； 多排链系数； P传递的功率，。3、确定链条的型号和节距p 链条型号根据当量的单排链的计算功率和主动链轮转速由机械设计 图9-11得到。然后由表9-1确定链条节距p。 根据链轮的转速和，查表选择： 链条的型号为链号06B，节距p=9.525mm计算链的节数和中心距 初选中心距为： 初选中心距 =（3050）p= 35p (4.3)确定的中心距为： =233.38mm (4.4) 其中 234 得链节数为： (4.5) 因此，链长节数为：L p =

30、94节最大中心距： （4.6）查机械设计表9-7得：经计算得：考虑总体装配时尺寸相互之间的配合，令中心距，链节数5、计算链速v,确定其润滑方式 链的平均速度为： m/s (4.7) 由于v小于1215m/s， 因此，可用。由v=9.922m/s和链号06B，查机械设计课本图9-14得应采用油池润滑或油盘飞溅润滑。6、计算压轴力Fp 有效的圆周力为 N (4.8) 链轮水平布置时的压轴力系数 ，则其压轴力为： N （4.9）式中：有效圆周力，； 压轴力系数，对于水平传动；对于垂直传动。4.1.2 链轮基本数据计算 链条型号为06B，查机械设计表9-1滚子链规格和主要参数得：节距，滚子直径，内链接

31、内宽，销轴直径，内链板高度，排距，单排抗拉载荷为8.9kN1、小链轮的主要尺寸 分度圆直径： （4.10） 齿顶圆直径： （4.11） （4.12） 齿根圆直径： （4.13） 2、大链轮的主要尺寸 分度圆直径： （4.14） 齿顶圆直径： （4.15） （4.16） 齿根圆直径： （4.17）4.2 传动轴的结构设计和校核轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件（如齿轮、涡轮等），都必须安装在轴上才能进行运动以及动力的传递。因此轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。传动轴是扫雪机构传动的重点，动力由汽油机输出后直接通过链轮将动力传向传动传动轴，带动传动轴上的螺旋桨高速转动的

32、同时还要连接涡轮蜗杆转动并将动力传给搅龙轴，以此实现方向的转变和动力的传送。 轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸，其设计过程如下： 轴的工作情况：无腐蚀条件 汽油机轴的转速：n1=2500r/min轴的输入功率： P1=P=2.2kW （4.18）转矩： （4.19） 轴选用实心轴，材料：45，正火、回火 ； 硬度（HB）： 230MPa，抗拉强度：600MPa4.2.1 轴的结构设计按照扭矩初算轴径，轴选用45钢调质，硬度HBS317-255。根据机械设计基础查表得，c=118 1、求输出轴上的功率，转速和转矩输入功率：2.2kw，查课本机械设计课程设计，传动链为开式，取链传动的

33、传动效率为：，则 ： （4.20）同时又因为 （4.21） 所以 （4.22）2、求出作用在链轮上的力 因为已知链轮的分度圆直径为106mm 所以圆周力 （4.23）3、初步确定出轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。 查机械设计表15-3得， 取=112，于是得 （4.24） 因为要考虑到安装的链轮的内径，所以选取输出轴的最小直径为12mm，=12mm。4、根据轴向的定位要求来确定轴的各段直径和长度图4.1轴的各段直径和长度 各段的直径和长度见上图4.15、初步选择深沟球轴承因轴承主要承受径向载荷的作用，也可同时承受较小的轴向载荷的作用，故选用深沟球轴承6306，与蜗杆相连接部分的选

34、择6301 。4.2.2 轴的校核因为轴的转速较高所以要对该轴进行校核，以保证扫雪机的整体质量。由发动机传到传动轴，效率为0.92，转速为1786r/min。1、求轴上的功率p和转矩T 由公式（4.20）得，由公式（4.22）得2、求作用在轴端的力 已得轴端的分度圆直径为d=30mm f=1082.2N （4.25） F=f=1082.2= 394.496N （4.26） F=ftan=1082.2tan3.18=60.125N （4.27） 圆周力F 径向力 和轴向力F ： L =50 L=750 3、求轴上的载荷 （4.28） （4.29） （4.30） （4.31） 又因为 （4.32）

35、由计算可知，轴端位子是最危险的截面，计算其M，M，M，其数值如表4.1所示：表4.1 M，M，M的计算数值载荷水平面H垂直面V支反力F=1074N F=72NF=391N F=26N弯矩MM=46340NmmM=19582Nmm总弯矩M=50307Nmm扭距TT=11470N4、按弯矩合成应力校核轴的强度 取=0.6，轴上的应力计算 =1.4Mpa （4.33） 轴的材料为45号钢，调质处理，查的=60 M pa,因此，故安全。4.3 蜗轮蜗杆减速装置设计 由于汽油机传出的转速较高，而扫雪机的行走速度需要根据人正常行走速度而确定，所以需要减速器来减小传动轴传送的转速。因为所设计的扫雪机容积量有

36、限，所以需要一个小型的减速器来减速。结合着减速器的优缺点，选取涡轮蜗杆减速器。 涡轮蜗杆减速器因为传动比比较大，零件的数目少，因而结构紧凑。在涡轮蜗杆的传动中，因为蜗杆齿是连续着不断地螺旋的齿，它和涡轮齿是逐步进入及逐步的退出啮合的，而且同时啮合的齿对数又比较多，所以冲击载荷较小，传动平稳，噪声低。而当蜗杆的螺旋线升角不大于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性。设计的机构中蜗杆作为动力输入端，安装在涡轮的下方。4.3.1 选择材料 考虑到蜗杆传动功率不大，速度中等，故蜗杆采用45钢；因希望效率高些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，表面硬度4550HCRC。涡轮采用铸锡磷青铜ZCuSn10Pb1，

37、金属型铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜，而轮芯用灰铸铁HT100制造。4.3.2 按齿面接触疲劳强度计算 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，计算出蜗轮蜗杆的主要参数和几何尺寸 1、确定作用在涡轮上转矩 （4.34） = 9.55106 = 2、确定载荷系数K因为工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数，由机械设计表11-5选取使用系数，由于转速冲击不高，可取动载荷系数。则：3、确定弹性系数：因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故ZE =160确定接触系数 接触系数查机械设计图11-18得5、确定许用接触应力根据涡轮材料为铸锡磷青铜ZCu

38、Sn10Pb1，金属模铸造，螺杆螺旋齿面硬度大于45 HRC，可从机械设计表11-7中查得蜗轮的基本许用应力。设蜗轮蜗杆的寿命为120000 h应力循环次数 （4.35）寿命系数（4.44）则 （4.36）接触强度安全系数6、初定中心距、模数、倒程角 由闭式蜗杆传动的设计准则，代入数据到下面公式， （4.37） 计算得 取中心距，因为，故从机械设计表11-2中取模数，螺杆分度圆直径，这时，从机械设计课本图11-18中可查得接触系数，因为，因此以上计算结果可用。直径系数，分度圆导程角，变位系数4.3.3 按齿面接触强度验算 公式为： （4.38） = （4.39） =30.335mm ( 原参数

39、强度足够）4.3.4 计算传动的主要尺寸中心距 （4.40） 1、 蜗杆主要尺寸 蜗杆的分度园直径 图4.2 蜗杆三维图蜗杆齿顶圆直径 （4.41）蜗杆齿根圆直径 （4.42） 蜗杆轴向齿距 （4.43）蜗杆导程 （4.44） 蜗杆齿顶高 （4.45） 蜗杆齿顶圆 （4.46）蜗杆齿高 （4.47） 蜗杆轮齿螺纹部分长度 （4.48）得 ： =20mm2、涡轮主要尺寸 涡轮分度圆直径 (4.49) 图4.3蜗轮三维图 涡轮喉圆直径 (4.50) 涡轮齿根圆直径 (4.51) 涡轮外圆直径 (4.52) 涡轮轮齿宽度 (4.53) 取 涡轮齿宽 (4.54)4.3.5 校核齿根弯曲疲劳强度 （4

40、.55）当量齿数 根据，从机械设计课本图11-19中可查的齿形系数螺旋角系数齿形系数查表得， 螺旋角系数极限弯曲应力查表得，许用弯曲应力 (4.56) 从机械设计表11-8中查得由铸锡磷青铜ZCuSn10Pb1制造的涡轮的基本许用弯曲应力寿命系数 弯曲应力： 弯曲强度满足设计要求4.3.6 验算效率 （4.57）已知；与相对滑动速度有关 （4.58） 从机械设计课本，表11-18中用插值法查得、；代入式（4.57）得，大于原估计值，因此不用重算。4.4 搅龙轴的设计搅龙轴是扫雪机集雪时运转的中心，在机构设计中不可小视。通过连接涡轮和装有旋向不同的螺旋叶片的圆筒来实现其功能。轴的中间与涡轮相连接

41、，依次往两边通过轴承固定在箱体上，最后连接圆筒，使整个机构运转顺畅。轴的设计：轴的工作情况：无腐蚀条件轴的转速 图4.4执行轴各段分布 轴输入功率 （4.59) 转矩 T=9.55106 （4.60） =9.55106 =2.37 轴是实心轴，材料：45 ，正火、回火。 轴上各部分具体数值分布见图4.4所示。4.5 搅龙叶片的设计 搅龙叶片是扫雪机结构的重要组成部分，对集雪工作有很大的影响效果。实际中搅龙叶片的设计和安装都比较困难，因为动力输入到搅龙轴的中间部分，同时搅龙也要将积雪向中间收拢并向后输送，所以，左右两边的搅龙叶片旋向相反，且叶片要选用耐磨耐腐材料。 螺旋叶片的设计参数：节距P、叶

42、片内径d、叶片外径D。节距P：相邻两叶片上对应点间的轴向距离；叶片内经d：等于空心圆筒的外径，可从圆筒上直接量取；叶片外径D：根据设计尺寸来定。一般情况下，叶片是搅龙上易损的部分。开始阶段，叶片的外侧被磨成刃口状，这时并不会影响其工作性能。但慢慢地叶片的外径越磨越小，直至无法运输，严重影响运转以及集雪效果。再者，同一根轴上叶片的磨损速度和程度也不一样，旋转处于无序状态时，对叶片的磨损最为严重（尤其是负载较大或使用次数过多时）。根据调查得知，往往一根轴上只有一端的三五片叶片需要更换，而由此废弃整根轴很可惜，因此，我们将搅龙叶片设计成可以互换的，就可以不用弃掉整个完好的轴，从而大大减少成本。 搅龙

43、叶片的尺寸可通过计算得出：通过设计，已知，。通过以下公式计算绞龙螺旋叶片的尺寸。外螺旋线实长 （4.61）内螺旋线实长 （4.62）叶片高 （4.63）叶片展开里口径 （4.64）图4.5 绞龙螺旋叶片正视图切口角度 （4.65）切口弦长 （4.66） 4.6 抛雪叶轮简述 离心叶轮的叶片形状有单板型、圆弧型和机翼型等几种。机翼型叶片具有良好的HYPERLINK /view/78138.htm空气动力学特性，效率高、强度好、刚度大。其缺点是，制造工艺复杂，并且当输送含尘浓度高的气体时，叶片容易磨损，叶片磨穿后，杂质进入叶片内部，使叶轮失去平衡而产生振动。平板型直叶片制造简单，但流动特性较差，而

44、平板HYPERLINK /view/400.htm曲线后向叶片与翼型叶片相比，除高最效率点附近效率低些外，其它工况点的效率是相当接近的。 采用平板型叶片的离心叶轮较多。 叶轮的常用材料HYPERLINK /view/110458.htm铸铁，青铜，不锈钢，锰青铜，HYPERLINK /view/933822.htm蒙乃尔合金，INCONEL, 及非金属材料。本零件材料选择铸铁。 由于该叶轮要长期与空气水等相接处，需要在其表层涂上防腐蚀涂镀。非晶镀镍磷(Ni-P)合金是近几年比较成功的一种表面防腐涂镀方法。由于理想的非晶态结构和镀层的合金特性,避免了晶界腐蚀和晶界缺陷,镀层硬度为HRC5070的

45、Ni-P合金镀层耐腐蚀、耐磨损及对盐酸、硫酸、磷酸和烧碱的耐蚀性强。4.7 二维CAD装配图 HYPERLINK /search?word=装配图&fr=qb_search_exp&ie=utf8装配图是表达机器或部件的HYPERLINK /search?word=图样&fr=qb_search_exp&ie=utf8图样，主要表达其工作原理和装配关系。在机器设计过程中，HYPERLINK /search?word=装配图&fr=qb_search_exp&ie=utf8装配图的绘制位于HYPERLINK /search?word=零件图&fr=qb_search_exp&ie=utf8零件图

46、之前，并且装配图与HYPERLINK /search?word=零件图&fr=qb_search_exp&ie=utf8零件图的表HYPERLINK /search?word=达内&fr=qb_search_exp&ie=utf8达内容不同，它主要用于机器或部件的装配、调试、安装、维修等场合，也是生产中的一种重要的HYPERLINK /search?word=技术文件&fr=qb_search_exp&ie=utf8技术文件。 图4.6 小型手推式除雪机二维总装图 装配图一般应包括以下几方面内容：（1）心要的视图：用于正确、完整、清晰地表达装配体的工作原理、零件的结构形状及零件之羊的装配关系；

47、（2）必要的尺寸：根据装配图的作用表明，在装配图中只需标准机器或部件的性能（规格）尺寸、装配尺寸、安装尺寸、整体外形尺寸等；（3）技术要求：指在用视图难于表达清楚的技术要求，通常采用文字和符号等补充说明机器或部件的加式、装配方法、检验要点和安装调试手段表面油漆包装运输等技术要求，技术要求应该工整地注写在视图的右方或下方；（4）零部件的编号（序号）明细表和标题栏：为便于查找零件，装配图中每一种零部件均应编一序号，并将其零件名称图号、材料、数量等情况填写在明细表和标题栏的规定栏目中，同时要填写好标题栏，方便于生产图样的管理。 HYPERLINK /search?word=在产品&fr=qb_sea

48、rch_exp&ie=utf8在产品或部件的设计过程中，一般是先设计画出装配图，然后再根据装配图进行零件设计，画出HYPERLINK /search?word=零件图&fr=qb_search_exp&ie=utf8零件图；HYPERLINK /search?word=在产品&fr=qb_search_exp&ie=utf8在产品或部件的制造过程中，先根据零件图进行零件加工和检验，再按照依据装配图所制定的HYPERLINK /search?word=装配工艺规程&fr=qb_search_exp&ie=utf8装配工艺规程将零件装配成机器或部件；HYPERLINK /search?word=在

49、产品&fr=qb_search_exp&ie=utf8在产品或部件的使用、维护及维修过程中，也经常要通过装配图来了解产品或部件的工作原理及构造。5 小型手推式除雪机的三维造型通过UG8.0对小型手推式除雪机进行三维造型，首先根据CAD零件图标出的数据画出所对应的三维零件图，将所有零件三维图全部画出，然后对三维零件图进行装配约束。装配设计是UG NX 8中集成的一个重要的应用模块。装配表达机器或部件的工作原理及零件、部件间的装配关系，是机械设计和生产中的重要技术文件之一，并且在产品制造中装配图是指定装配工艺流程、进行装配和检验的技术依据。可在UG NX 8装配模块中模拟真实的装配操作，并可创建装

50、配工程图，通过装配图来了解机器的工作原理和构造。5.1 主要部件的装配图5.1.1 传动轴的装配首先将传动轴上的平键依次与之相对应的键槽相约束，然后依次装配轴承，大链轮，抛雪叶片，联轴器，通过“接触对齐”，“距离约束”，“同心”等约束工具对零件进行相应的约束。完成后装配见图5.1：图5.1传动轴的零部件装配5.1.2 执行轴和支架的部分装配 按照相应的步骤分别对执行轴，支架进行装配约束，装配完图形详见图5.2和图5.35.2 执行轴零部件装配图5.3 支架部分零件的组装5.1.3 链条的装配链传动由两个链轮和绕在两轮上的中间挠性件链条所组成。靠链条与链轮之间的啮合来传递两平行轴之间的运动和动力

51、，属于具有啮合性质的强迫传动。其中，应用最广泛的是滚子链传动。滚子链的结构由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。在UG ，分别将这几个零件单独建立模型，然后再进行装配，装配成内链节和外链节两种形式。链条的装配在整个装配过程中是个难点，因为链条是由单个链条按一定轮廓相互连接而成。在装配链条过程中，首先要确定链条在两链轮之间的运动轨迹，并将链条轨迹线已草图的形式画出；然后将确定好的轨迹线进行分割，直线轨迹部分分割成长度为节距p的线段，将弯曲弧线部分转变为单位为节距的小线段组合，要求每个小线段的端点都在轮廓线上，完成草图；最后在装配体中导入所有的“链节”，将单节内、外链节按积偶顺序依次约束在小线段

52、上，且必须保证小线段的端点在销轴的中心线上。装配结束后，隐藏装配轮廓线以及约束符号。此装配过程必须要严谨，以防出错。装配完成图形见图5.4图5.4链条的装配链条的整体装配关系较为复杂，本装配中采取了导入全部链节进行装配，这种方式要求计算机具有较高的硬件配置，且操作比较繁复。容易出现装配关系过定义的情况。因此，在装配过程中应采取边保存，边装配的方法。用此方法进行装配，当出现过约束导致系统运算量过大出现死机情况时，保证不会丢失数据，节约时间。，同时还能让自己认清装配过程中出现的错误。5.2 小型手推式除雪机的总体造型 将各个零部件以及部分零部件装配图按照由里到外的装配顺序依次装配到机架组装图上，并

53、施加约束。在装配过程中将妨碍正常零件装配的零件进行隐藏，待装配完成后再将隐藏的文件显示出来。将所画的全部零件全部装配完成后，进行保存；再从重用库里将装配图中所欲要的标准紧固件依次装配约束到相对应的位置。最后确定所有紧固件都已装配完成后，进行保存。完成的总体装配见图5.5图5.5小型手推式除雪机 特别注意，每次打开装配图之前，先打开菜单“文件”中“选项”里的“装配加载选项”，加载选择“按照保存的”，单击确定后，再打开总体的装配图。如果按照系统默认的加载方式打开总体装配图后，会出现之前从重用库中调出来的标准件全部被卸载而无法显示。结论通过一个学期的努力，终于顺利完成了小型手推式除雪机的设计工作，进

54、行了三维建模、二维工程图的绘制、传动的设计和重要零件的校核。基本完成了设计要求。当然其中还有些不足之处，在以后的学习工作中要注意。本论文对国内外扫雪机的发展现状和研究目的与意义进行了研究，同时分析了积雪的物理性质，根据不同积雪的特性和清雪地点的不同，确立了小型抛雪式扫雪车的设计方案，并对抛雪式扫雪装置的结构原理进行了研究、阐述、设计、计算与校核。本次所设计的小型路面积雪清扫雪机结构，在通过三个月的设计计算之后得出以下结论：通过国内外扫雪机设备的发展情况提出了扫雪机设备的工作原理。针对现有扫雪机的不足提出改进方案，完善了一些细节，使设计出的产品更新颖、美观、使用。设计出该种设备，并且绘制出工程图

55、纸，和确定其基本参数。通过对扫雪机进一步的研究与完善，为以后生产出适合国情的扫雪机设备奠定了基础。综合结果来看，设计的扫雪机构整体合理，与动力机连接方便，动力匹配合理，抛雪式扫雪车的工作机理分析正确，方案确定合理，理论分析和计算正确，集雪螺旋和扬雪机构参数设计合理，除雪效果良好，有广泛的应用前景。致谢本论文是在我的导师杨永清副教授的悉心指导下完成的。在半年多的毕业设计中，杨老师认真负责的治学态度和丰富的专业知识令我受益非浅。并使我学到了许多进行科学研究的有益方法。在毕业设计过程中，机械学院机械设计教研组的其他老师也给予我很多帮助，在此向各位老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。感谢沈阳理工大学机械工

56、程学院的老师们在我四年的大学生活中，对我学习生活上的关怀和帮助。在论文进行过程中本设计小组的同学们也给予我多方面的支持和帮助。在此，谨向以上给与我指导和帮助的老师、同学们表示诚挚的谢意。参考文献1 杜明清. 小型螺杆式清雪车研究D. 南京理工大学，2004；2 李晶. 小型旋转式清雪车的总体设计和三维绘图D. 大连铁道学院，2003；3董晓晓. 小型路面积雪清扫机的结构设计. 济南大学，2013，3-5 、18-28；4 吾布利. 小型清雪机研制J. 新疆农机化，2000；5 郭维外. 小型扫雪机J. 国外工程机械额集粹，1994；6 万国安. 除雪机械结构原理和设计要点J. 建筑机械化，19

57、95；7 魏东. 精巧的秀灵R_600扬雪车J. 商用汽车，2001；8 徐海芝. JX-1400扫雪机的设计及应用. 工程机械 2009年；9 濮良贵、纪名刚. 机械设计. 北京：高等教育出版社，2006；10巩云鹏，田万禄张伟华. 机械设计课程设计. 北京：科学出版社，2008；11 Kuroiwa Etal . Overload prevention device for a snow removing machineD，2006；12 Michael Hoerle . Snow removal machine with system for applying a surface tre

58、atment materialD，2003。附录A 英文原文附录B 外文翻译在寒冷下雪地区的道路除雪成本管理方法的发展 摘 要 在日本，政府减少除雪的支出是一个紧迫的需要。而减少除雪支出需要国家政府从不同角度分析：1)成本结构的分析，2)地区之间开发方法的成本比较，3)开成本降低标准的发展。我们研究的方法客观地确定除雪的成本效益是通过跨区域比较，这样做相对比较困难。为此，我们开发了一个模型：使用一个线性回归的“除雪的单位成本”(UCSR)，这是基于除雪成本和累积降雪之间的关系。本研究建立模型并讨论了如何使用实际适用性除雪记录。我们还检查其适用性。关 键 词: 除雪；减少支出;预算；UCSR；降

59、低成本的标准B.1 介绍 在日本的许多下雪大城市的地区里,除雪扮演重要的角色，确保在冬季道路交通图B1在日本和海外主要城市的降雪量的顺利(图B1)。道路除雪的研究已经深入各个方面。作为关于日本道路除雪的经济效益的第一个研究，Igarashi等人评估了它的效益。他们进一步建议部署的方法是除雪总成本最小化。酒井法子等人通过划分由除雪所减少的经济损失来评估其效益。 最近通过关注受益者对除雪的服务水平的意识的研究，来寻求降低成本的解决方案。从这个角度看，问题包括：对除雪的需求,居民的支付意愿和居民对除雪的满意度水平的讨论。大多数的这些研究解决经济利益的方法是使用问卷调查、公共参与或客户满意度调查。很少

60、有人深入研究解决日本政府除雪方法的成本结构。对于降低成本的基础设施管理，包括美国和其他国家提出的衡量绩效服务，水平使用预算和资源分配。Lindsey和R.K.等人专注于工作条件的研究，包括地理和气候，实现高效资源分配来除雪。除了除雪本身以外，也需要努力创建合理的管理系统来降低除雪成本。在国家层面上需要以下几个方面：1)分析除雪架构的成本，2)开发一种在地区间比较除雪成本的方法，3)降低成本的标准。随着发展的程度和对雪的控制要求的增加，包括道路使用者的除雪习惯，地区间的比较除雪成本被认为是非常复杂的，因为成本随降雪、气温、雪纹理和其他自然现象的发展而变化。本文通过找到除雪成本和累计降雪之间的关系