小型扫雪车结构创新设计

小型扫雪车结构创新设计

目录

摘要....................................................................1

Abstract.....................................................................................................................2

第一章前言.............................................................3

1.1小型扫雪车研制背景..............................................4

1.2小型扫雪车工作原理及关键技术...................................4

1.3小型扫雪车设计研究的目的和意义.................................5

1.2.1解决的问题................................................5

1.2.2能够带来更大的利润........................................5

1.2.3小型扫雪车械与人工的比较..................................5

1.4小型扫雪车项目可行性分析........................................7

第二章小型扫雪车结构设计..............................................8

2.1小型扫雪车功能分析..............................................8

2.1.1小型扫雪车的结构箱图.....................................8

2.1.2小型扫雪车的部分功能细化................................10

2.2功能方案设计评价..............................................11

2.2.1方...............................................11

第三章传动装置的设计..................................................15

3.1小型扫雪车的机相参数...........................................15

3.2减速装置的选择...............................................15

3.3电动机的选择..................................................16

3.4确定传动装置的总传动比和分配传动比............................17

3.5计算传动装置的运动和动力参数..................................17

第四章传动零件的设计计算...........................................19

4.1v带的计算.....................................................19

4.2主要部件（主轴）的强度校核....................................20

4.3整车的尺寸.....................................................21

4.4小车的清扫和移动...............................................21

4.4.1清扫.....................................................21

4.4.2移动......................................................21

4.5小型扫雪车结雪清理功能设计.....................................22

4.6小型扫雪车结雪压缩功能设计.....................................22

4.7小型扫雪车制动功能设计.........................................22

4.8小型扫雪车辅助功能构思、.........................................22

结论.................................................................24

参考文献...............................................................25

Abstract

Inviewofthepresentenvironmentalsanitation,cleaningpersonnellaborintensity

andlowefficiency,workinglongerhours,anddidnotappearonthemarketatpresent

relativelymatureandpracticalforthesanitationworkersuseproducts,wedesigneda

kindofpracticalandsimpleelectrichands-onpushtypesweepingcar.Thiscarcan

sweepofroad,square,etcarcflatareafbrrapid,efficientcleaning,anddon'tneedother

power,andhasstrongadaptability.Weinthecardesignamultibrushrollerwitha

shovelhalfaroundarccanbequicklysweepcase,justgarbageintothisactionsweep

frontonthegroundcanberealizedlittercollectioncleaningwork.Junkcaralsodesign

amovethethumbcanadjusttheheight,castorwheelsandthecontrolofrollerand

groundclutchtwoaction,canmakesweepingthefloorwhenthecarinthedrumisnot

cleaningoffthepowerfromthegroundandrealizethecylinderandthepulleysclutch,

soconvenientuserswhennotrelaxedshiftinsweepcar.Wheelandwanxiangluntuning

ishigh,canoptionalbackandnottowaste,realizerepeatedlysweep.Andwhenthe

garbagemuchmorespecial,thecompressiondevicescanincreasetheloadingcapacity,

sweepcarformorelastingsweep.

Keywords:Electriccar,hands-onpushtypesweepingdrum,brush,universalwheel,clutch

.2-

第一章刖百

多功能清洁车到现在已经有三十多年的发展历史，清洁车从最开始的简单的

结雪装卸功能，到后来的实现结雪的自动收集功能，再到后来的车载式大型路面

扫雪刷地车，再到后来的小型场地的驾驶式或手推式柴电能源类的智能扫雪清洁

车，清洁车在体积上越来越小，功能上却越来越集中。可以说，在科技越来越发

达的现代社会，清洁车的功能和用途也是越来越广。

据我们调查，目前除小型室内吸尘器应用较广以外，一般的室内外打扫方式

仍然以最传统的扫帚和拖把为主。如果需要打扫的场地面积过大（比如室内体育

馆，室外广场等），若只采用这些传统的清扫工具（如扫把和拖把），不仅劳动强

度大，而且劳动效率低C本着节能、环保、高效、实用、经济的原则，我们设计

了这种体积小但功能齐全、节能环保、高效实用的清洁装置。

为了使减轻一般场地，特别是较大面积室内外场所的清扫劳动强度，提高清

扫效率，我们设想将扫雪与拖地功能有机的结合在一起，集成于一台小型手推式

清扫车上，并且可以通过调节来满足不同的清扫状况。最终制造出一台环保节能、

经济实用的手推式扫雪拖地车。

根据清洁装置的功能需求，该清扫车应该主要由电机、带轮、滚筒和附属组

件组成。根据一般想法，我们设想用滚刷和传送带实现将结雪扫入车内并送到结

雪箱的功能；整台机械采用纯机械结构，结构简单功能齐全，通过人工推动扫雪

车运动就可以实现扫雪功能，扫雪滚刷的动力来自前车轮，拖地滚筒的动力来自

后车轮，由人力推动整个扫雪车。

-3-

1.1小型扫雪车研制背景

当然国家也开始引进一些国外的清洁设备来提高环卫工人的工作效率，市场

上已有的进口设备，大多采用的是内燃机带动的真空泵来“吸取”结雪，这种方

法效率虽然很高，但是设备较大，需要额外的牵引力，并且化石燃料的使用，既

提高了成本，乂污染环境，不符合当前社会的发展趋势。

所以，开发出一种高效，简单，廉价的清扫机械以降低“城市美容师”的劳

动强度，就是一件十分必要的事。由于市场上的相关产品不完善，而城市清洁中

也确实需求此类产品，可以预见其市场前景广阔。

1.2小型扫雪车工作原理及关键技术

该小型扫雪车的工作原理：

该清扫装置为采用电动控制将动力通过带轮输入给滚筒，滚筒转动实现扫雪

功能，我们在车上设计一个多排刮雪器的滚筒配合一个大半个圆的弧形铲子可以

将结雪迅速扫起，只需扫雪车前进这一个动作即可实现对地面结雪的收集清扫工

作。结雪车上还设计有移动滑块可实现调节万向轮的高度，同时控制滚筒与地面

离合两个动作，可以使扫雪车在不清扫时使滚筒离地同时关闭电源实现滚筒和带

轮离合，这样方便使用者在不用的时候轻松移动扫雪车。车轮上还有万向轮的调

高，可随意的后退而不带到结雪，实现多次清扫。而在结雪特别多的时候，车上

的压缩装置可以增加扫雪车的装载量，进行更持久的清扫。

而且该清扫装置在功能上与市面现有设备基本相同，而且可以实现清洁主要

部件的拆换重复利用，对于体积较大的结雪也有一定的清除能力，拖地设备可以

实现及时清洗；在不需拖地的场合还可实现拖地设备的收起，仅进行扫雪操作。

1.3小型扫雪车设计研究的目的和意义

1.2.1解决的问题

1、人们生活在满是灰尘的环境中的健康问题；

2、国家法律或地方法规要求的环境指标；

-4-

3、由于灰尘或结雪而造成路面过早过度的破损问题;

4、生产车间的产品被灰尘污染的问题；

5、生产车间内固定或移动的机器被灰尘污染的问题;

1.2.2能够带来更大的利润（或节约开支）

1、扫路车的扫雪吸尘系统相当于640倍的人工；

2、减少灰尘对环境污染的程度（节约时间和财力，减少人工对产品外表的

清洁，对机械设备的清洁保养以及周期性的环境卫生工作等）

3、提高工作效率，同时提高操作者的工作积极性；

4、一个良好整洁的环境不仅提高城市形象，而且更有利于城市文化的建设

及市民工作的积极性。

1.2.3小型扫雪车械与人工的比较

1、工作效率，同样的作业面积时间上大大缩短；

2、清洁成本，可以肯定的是机械单位面积的清洁成本比人工还要低；

3、清洁效果，机械可以避免清洁剂使用不平均，清洁效果不统一的问题；

4、安全性能，让清洁工人身处安全环境（马路上的车辆太多，自身的安全

意识不强）

5、经济回报，以一辆车为例，它停止使用的那天共花费了多少钱，才是它

真正的价钱。除了投资成本外，还有运营成本和人力消费成本。

功能方面：

小型设备：进口设备在功能方面表现的较为优秀，刷地洗地及抽干等功能集

为一体，但设备休积偏大，且对能源的使用量较大；国产设备虽然体积减小，但

功能较为单一，完成同样任务往往需要调用多台不同功能的设备配合工作，工作

效率低，工作质量较低。

大型设备：以车载设备为主，功能较为全面，但噪音及能源消耗巨大，对于小面

积工作环境无法操作，只适合于道路或大面积开阔场馆，而且由于设备的重量过

大，所以也不适用于表面易损的工作环境。

-5-

而该清扫装置在功能上与市面现有设备基本相同，而且可以实现清洁主要部

件的拆换重复利用，对于体积较大的结雪也有一定的清除能力，拖地设备可以实

现及时清洗；在不需拖地的场合还可实现拖地设备的收起，仅进行扫雪操作。

驱动方面：

市面上现有以电力或柴油发动机驱动为主的设备大都采用前轮驱动,后轮为

支撑拖动轮，所以对设备的功率输入要求很高，前轮的使用老损情况容易发生。

而该清扫装置为人工动力输入，前轮为扫雪轮输入动力，后轮为拖地轮输入动力;

四轮同时工作，保证动力输入充足；利用惯性轮将动力传递至前轮扫雪设备，保

证扫雪设备在车体返程运动中依然可以正向运转；后轮利用齿轮准确啮合传动,

拖地设备利用附加的装置进行轮换拖地或清洗工作，充分利用工作时间，提高整

体T作效率c

清扫方式方面：

市面上现有以电力或柴油发动机驱动为主的设备在工作时大都采用前置刷

地刷盘配合后置抽干机联合工作，清水由特定管道流至刷盘处，前置刷盘将地面

污垢刷起后，车体后有刮地挡刷，双层结构，通过抽干机将污水污渍抽干至污水

箱。而该清扫装置模拟人工打扫方式，前轮采用滚刷，将结雪卷入传送带并送至

结雪箱处；后轮采用绒布滚轮，和地面压紧接触，与车体前进方向反向转动，实

现拖地功能；拖地轮采用上下两组设计，工作轮与被清洗轮同时操作，又可以实

现位置转换。

价格方面：

市面上现有以电力或柴油发动机驱动为主的设备由于其结构及材料的复杂

性，进口产品成本大都在万元以上；国内单一功能的产品其价格也在千元左右。

而该清扫装置从设计结构以及材料运用方面都较简单，关键工作零件可以实现互

换性，经分析后其成本大致在三百元左右，便于普及推广。

L4小型扫雪车项目可行性分析

多功能扫雪清洁车到现在己经有大概三十年代发展历史，可以说，在科技

-6-

越来越发达的现代社会，扫雪清洁车的功能和用途也是越来越广。扫雪清洁车从

最开始的简单的结雪装卸功能，到后来的实现结雪的自动收集功能，再到后来的

车载式大型路面扫雪刷地车，再到后来的小型场地的驾驶式或手推式柴电能源类

的智能扫雪清洁车，清洁车在体积上越来越小，功能上却越来越集中。

目前，世界上大部分国家都有自己生产的高科技含量的扫雪清洁车，而我

国虽然起步较晚，但也设计制造出很多功能实惠的设备，并己广泛的投入到实践

生产中去。

车轮上还有棘轮配合上万向轮的调高，可随意的后退而不带到结雪，实现

多次清扫。而在结雪特别多的时候，车上的压缩装置可以增加扫雪车的装载量,

进行更持久的清扫。对于价格昂贵的进口设备来说，较便宜实惠的国产设备，在

技术上日趋完善，可以说将具有很大的市场前景空间。

-7-

第二章小型扫雪车结构设计

做产品设计最重要的一步就是产品的结构设计阶段，在这个阶段我们要在通

过市场调查分析和对设计对象的相关资料信息查询的基础上对产品的设计有个

结构的定案。在此过程中要对产品的功能、结构、外观色彩及人机工程方面进行

一定的分析在结构设计的过程中，我们往往不会是一下子就能做出最佳的设计

方案，而是在多种不同的方案中不断的分析比较取舍，以达到最佳的效果，最后

将其确定为最终设计方案。因此在方案实施以前，结构设计是极为重要的。

2.1小型扫雪车功能分析

所谓功能，就是产品（系统）所具有的特定用途、作用和使用价值的统称，

或者说是产品担当的职能，不同的产品具有不同的功能，同种产品功能也不尽相

同。产品的功能分析包括主要功能和附加功能的分析。

功能分析是价值工程活动的核心，决定着价值工程活动的有效程度.通过产

品的功能、成本的定性和定量分析，确定它们的相互关系，科学地确定产品的必

要功能，合理地分配成本，为创造和改善方案提供依据。通过功能分析可以去掉

不合理的功能，调整功能间的比值，使产品的功能结构更趋合理。

2.1.1小型扫雪车的结构箱图

手推式扫雪车启动电源后，通过人工推动扫雪车来清扫道路结雪，从而达到

高效、环保。扫雪车的黑箱分析图如图2.1所示：

-8-

启动电源.....＞关闭电源

手

推

储雪存放箱

式

扫

结雪雪清洁的地面

车

人工推动

发热、噪声

图2.1手推式扫雪车结构分析图

根据结构分析可以看出，小型扫雪车在T作的时候清洁「人只需要启动电

源，推动扫雪车清扫道路，在电力的作用下，扫雪车的运作，可以将道路清扫的

十分清洁，并且大大的节约了人力资源和劳动力！

1.扫雪功能：对于多功能小型扫雪车来说，吸尘功能就是其最主要的功能

之一。小型扫雪车可以高效的吸收道路的尘土，清洁度非常高。并且清扫时不可

以避免像人工清扫时二次扬尘的情况，所以更加健康环保。

我们设计了一个曲柄摇杆机构来实现压缩功能。将压结雪的挡板与连杆相

连。这样可以使压缩时挡板按下面的轨迹运动，将下部的结雪推走。当需要压缩

时就只需将手柄转动一圈，结雪压缩的过程就实现了。

2.升降功能：当扫雪车不清扫而又需要将扫雪车移动时，就要求使滚筒与

地面脱离。很自然的，我们首先想到是让滚筒相对于车体向上运动，但这样会大

大增加链传动及滚筒自身机构的复杂程度，且整体的稳定性也将大打折扣。

使滚筒升高还可选择变化轮子的位置，由丁滚筒和万向轮相距较近，而且移

动主轮会使动力的稳定性降低，所以我们选择万向轮的升降来调节滚筒的高度。

抬升方法可以选择万向轮与有一个有固定轴的杆相连,转动杆就可以将万向

轮抬高，但是这样的话不能保证万向轮总是水平的，在转过一定角度后，万向轮

与水平线成一个隹度，影响其工作。

3.离合功能：在扫雪车不清扫时，为了让使用者能够轻松推动它，除

-9-

了让滚筒离地外，还应该让其停止转动，于是考虑到用离合装置。

(1)牙嵌式离合器

牙嵌式离合器结构简单，安装方便，承载力较大，从功能上讲基本上可以满

足使用要求。离合器的活动端与固定端自然对正的几率非常小，操纵时需要反复

调整，很不方便。而且牙嵌式离合器工作行程长，使得链轮与轴承的距离较远,

所以会产生较大的弯矩。

(2)电磁离合器

由于考虑到实用性，用电磁式还要求有电源，蓄电池需要经常充电很不方便,

电磁离合器安装精度要求很高，尤其是活动端和固定端同轴度要求非常高，对加

工和装配都提出了很高的要求。

(3)齿式离合器

齿式离合器与牙签式离合器比较相似，不同的是齿式离合器的齿数可以根据

情况自己设计，可以取较多齿数。齿式离合器承载能力很大，根据我们的使用要

求，可以取较小的模数和较多的齿数，齿端面倒成尖角，这样以来结合起来非常

容易，操纵时不需要太多的调整。

4.控制功能：考虑到节能环保及简便性，选择电机带动推动车前进时转动

的车轮作为动力源;考虑到传输的可靠性和安装的方便性，我们使用链轮传动。

由于清扫车后退时滚筒是不工作的，所以在车轮中心装有棘轮，使它只能单向传

动，这样更加符合实际需求。

向前推车，转动的车轮通过链轮及链条带动滚筒转桶。车向后运动时，由于

棘轮的单向传动特性，车轮链轮不转动，因而滚筒不转动。

2.1.2小型扫雪车的部分功能细化

1.结雪清扫功能乂细化为结雪清扫、结雪压缩、结雪储存、结雪清理4个

功能。

结雪清扫功能：小型扫雪车工作时，只有推动车经过的地方结雪全部被清扫,

并且没有二次扬尘，快速而且环保。

压缩结雪功能：由于结雪车的容量是有限的，考虑到有些情况下结雪较多，

-10-

而结雪又是很松散的，这就需要压缩，使扫雪车可以连续清扫更大的范围。并且

该装置能防止结雪在入口处堆积。

结雪储存功能：小型扫雪车也自备了结雪储存装置，可以通过压缩功能将松

散的结雪压缩后储存在结雪储存箱里，不仅可以回收结雪，也可以减少劳动力.

结雪清理功能：小型扫雪车具有结雪储备箱，在清扫结束或者结雪填充满后,

可一次行将结雪放到结雪回收站，避免了结雪四处堆放对环境的污染。

2.控制功能：可以细化为小车转向和小车制动2个功能。

小车转向功能：道路上的结雪四处都有，可能并不集中，因此就必须考虑到

小型扫雪车的灵活性，不然达不到理想的效果。

小车制动功能：小型扫雪车主要是通过电动控制，但是考虑到不清扫时切断

电源，不用电动控制节约电源，直接用手推动扫雪车运动。

2.2功能方案设计评价

根据小型扫雪车功能要求，将其功能分解为吸尘功能、压缩结雪功能、升降

功能、离合功能、控制功能，每个功能的实现方式都有多种。

2.2.1方案评估

在选择小型扫雪车功能实现的系统方案可根据以上方式进行任意组合，可选

的方案种类共有3X2X2X3X3=108种，现在要在多种方案中选出一种最佳方

案来实现所有的功能。

1、扫雪方式分析：

1）产品特点结构简单，占地面积小，制造、安装容易；操作维护简便，压

力损失中小，运转维护费用低；性能稳定，不受含尘气体浓度、温度影响，对粉

尘其它物理性质无特殊要求，除尘率达75-80%。

2）随后含尘气体高速通过S型通道，激起大量水滴，使粉尘可水滴充

分接触。在正常情况下，除尘器阻力为1500Pa左右，对5pm的粉尘，效率为

93%。冲激式除尘器下部装有刮板运输机自动刮泥，也可以人工定期排放。

3）（滚筒式）方式：我们采用滚筒来实现我们的功能主体，主要原因是滚

-11-

筒的清扫效果好、效率高、结构相对简单，安装也十分方便，再配合链轮的动力

传输，所以运行稳定可靠。

在刮雪器长度的选择上，应为考虑到结雪的相关参数，在参考一些的滚筒输

送雪板的长度后，我们选择输送雪板的有效长度为5cm,与地面干涉是2.5个cm

这样会有较大的压力，产生较大的摩擦力确保能将结雪扫起。

在滚筒圆周上均分这10排输送雪板，在滚筒转动时这些输送雪板将交替的

进行清扫保证清扫质量。10排输送雪板是分别安装的，输送雪板基底为梯形长

条，装在圆筒的梯形槽内，保证不会在工作中出现松动现象，这样的安装也给输

送雪板的更换带来很大的方便。

综合考虑除尘方式的洁净度、效率、简单实用、环保因素以价格实惠的特

点，采用干式除尘（滚筒式）方式是最合理的，所以本设计中洗涤方式主要采用

干式除尘（滚筒式）洗涤.

2、压缩结雪方式分析：

1）曲柄摇杆方式：由于结雪车的容量是有限的，考虑到有些情况下结雪较

多，而结雪又是很松散的，这就需要压缩，使扫雪车可以连续清扫更大的范围。

并且该装置能防止结雪在入口处堆积。

我们设计了一个曲柄摇杆机构来实现压缩功能。将压结雪的挡板与连杆相

连。这样可以使压缩时挡板按下面的轨迹运动，将下部的结雪推走。当需要压缩

时就只需将手柄转动一圈，结雪压缩的过程就实现了。

2）液压方式：采用机电液一体化技术，借助机一电一液联合控制系统，通

过车厢填装器等专用装置，实现结雪压缩功能，该方式作业比较适合大型结雪压

缩装填。

综合考虑压缩方式的合理性，采用曲柄摇杆方式是最合理的，所以本设计中

洗涤方式主耍采用曲柄摇杆方式压缩结雪。

3、升降方式分析：

当扫雪车不清扫而乂需要将扫雪车移动时，就要求使滚筒与地面脱离。很自

然的，我们首先想到是让滚筒相对于车体向上运动，但这样会大大增加链传动及

滚筒自身机构的复杂程度，且整体的稳定性也将大打折扣。

使滚筒升高还可选择变化轮子的位置，由于滚筒和万向轮相距较近，而且移动

-12-

主轮会使动力的稳定性降低，这样可以选择液压升降方式和万向轮升降2种方

式，考虑到小型扫雪车的结构简单、成本低、合理性，所以我们选择万向轮的升

降来调节滚筒的高度。

4、离合方式分析：

1）牙嵌式离合器

牙嵌式离合器结构简单，安装方便，承载力较大，从功能上讲基本上可以满

足使用要求。离合器的活动端与固定端自然对正的几率非常小，操纵时需要反复

调整，很不方便。而且牙嵌式离合器工作行程长，使得链轮与轴承的距离较远,

所以会产生较大的弯矩。

2）电磁离合器

由于考虑到实用性，用电磁式还要求有电源，蓄电池需要经常充电很不方便,

电磁离合器安装精度要求很高，尤其是活动端和固定端同轴度要求非常高，对加

工和装配都提出了很高的要求。

3）齿式离合器

齿式离合器与牙签式离合器比较相似，不同的是齿式离合器的齿数可以根据

情况自己设计，可以取较多齿数。齿式离合器承载能力很大，根据我们的使用要

求，可以取较小的模数和较多的齿数，齿端面倒成尖角，这样以来结合起来非常

容易，操纵时不需要太多的调整。

综合分析比较，我们最终选择了齿式离合器，其结构紧凑，体积小，重量轻,

操纵方便，安全可靠。

因为我们控制离合的距离较远，就需要用钢丝绳来控制，而钢丝绳只能够提

供拉力，所以我们用一根弹簧提供离合器的回复力。如图，滚筒需要工作时，离

合器受弹簧压力而啮合，车轮的转动传给链轮，继而使滚筒转动。滚筒不需要工

作时，掰动手柄，则钢丝绳使离合器分离，只需将手柄卡在此位置，则车运动时

能保持滚筒不转动。

5、控制方式分析：

控制方式有电动控制、汽油发动机动力控制、人力控制3种方式，电动控制

简单实用，并且无污染可以节约人力，汽油发动机动力控制作业强度更高，但是

会造成一定的污染，人力控制比较经济但是对人的体力消耗较大。

综合考虑，该次电动手推车扫雪车采用电动控制是最合理的。

-13-

综上所述：本次小型扫雪车采用干式除尘（滚筒式）方式+曲柄摇杆压缩方式

+万向轮升降方式+齿式离合方式+电动控制方式组合。

-14-

第三章传动装置的设计

传动装置图如图4.1

轴承

滚筒轴

图4.1

3.1小型扫雪车的机相参数

电动手推车满载M=150KG滑动摩擦系数W=0.06静摩擦系数ri=0.2

滚筒运动速度V=1.5m/s滚筒最大直径D=150mm

F为滚筒与地面的摩擦力N=MG=1500N

FI=0.5NW=750XO.06=45N

F2=().5Ng=750X0.2=150N

3.2减速装置的选择

组成：传动装置由电机、V带、工作机组成。

选用V带传动，可以减少成本，并且可以达到传动效果。

-15-

3.3电动机的选择

1、选择电动机的类型

电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源，

结构复杂，价格较高，维护比较不便，故不选用。生产单位一般用三相交流电源。

交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和绕线性。其中

普通笼型异步电动应用最多。

综上要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压12V。

2、选择电动机的容量

有电动机至运输带的传动总效率为：

7、%、%分别是滚动轴承、带传动和滚筒轴的传动效率

小滚动轴承的传动效率（每对），其范围是0.97-0.99,此处取0.98。

生带轮的传动效率为99。

%滚筒的传动效率，其范围是0.94-0.97,臼于工作条件比较差，此处取0.94。

代入各数据：

%=0.982x0.992x0.94=0.8848

所以P”=

lOOOx/1000x0.8848

P=-------=---=0.0675KW

“10001000

滚筒在200转每分钟时可以取得较好的效果

卷筒轴的工作转速为

综合选择GA16Y050-30电机。

-16-

3.4确定传动装置的总传动比和分配传动比

电动机型号为GA16Y050-30nm=400%1kl

1、总传动比，・=区="2=2

“n2(X)

2、分配传动装置传动比

初选v带的传动比i°=2。

3.5计算传动装置的运动和动力参数

1、计算转速

2、计算输入功率

67加=0.076x0.94=0.07144kW

滚筒轴优=《*72=0.0612x0.97x0.98=0.05812kW

3、计算各轴输入转矩

po7

电动机输出转矩/.=9550x」=9550x——=16.71N•机

/400

输入转矩

7；=7；*io*/i=16.74x2x0.94=31.41N•小

卷筒轴输入转矩

7；=7；”2=3141x0.98=30.787•加

运动和动力参数计算结果整理与下

轴名效率P(W)转矩T(N*m)转速

n(r/min)

输入输出输入输出

电机轴0.07616.71400

-17-

滚筒轴0.071440.0581231.4130.78200

-18-

第四章传动零件的设计计算

4.1v带的计算

1、确定计算功率

查课本46表8-7得：KA=1.2

匕=心乂。=1.2x0.1=0.12,式中心为工作情况系数，p为传递的额定功率,

既电机的额定功率。

2、选择v带型号

根据&=0.12,n,,查课本心|表8-10先用带型为Z型带。

3、选取带轮基准直径，

查课本七5表8-6和匕57表8-8得小带轮基准直径4“=50〃〃〃，则大带轮基

准直彳至4/2='()X4八=2X50=1OO/777HO

4、验算带速v

“X50x400

V二乃=\.05m/s<1.5m/s

-60x100060x1000

5、确定中心距a和带的基准长度4

由于,所以结构选取中心用&：

%=1.25(〃+向2)=1.25(50+100)=187.5，初定中心距%=187.5加加，所以带长,

Ld=2a{}+—(dd+dd)+—@~=613.8"?用.查课本户26表8-2选取基准长度

2,244

Ld=800/2/W得实际中心距

a=4)+—~~—=280.6〃〃〃

02

6、验算小带轮包角电

%=180X—^169.79，包角合适。

a71

7、确定v带根数z

-19-

因ddX-50〃〃〃»带转速n0=400/7min,传动比i()=2。

查课本PI52表8-4a得p()=0.06kW。

根据%=400*min,传动比％=2和Z型带，查表8-4b得=0.0MW。

查课本几‘表8-5得K,=0.926,表8-2得KL=0.99,于是

巳=(4+M)*K「KL=0.064

故选Z=2带。

8、计算预紧力用

查课本《49表8-3可得q=0.1版/〃2,故：

单根普通V带张紧后的初拉力为

u八八P,2.51、0.12x500.2.5..._

—500x—a(----1)+civ2----------(------1)+0n.1x1.A052—48.66N

°zvka2x1.050.926

9、计算作用在轴上的压轴力々

利用45公式8-24可得：

K，=2zx/；sin£=2x2x48.66xsin誓=173.6N

10、圆整

查课本%7表8-8大带轮的基准直径100mm，贝打=%=儿2=2。

分50

4.2主要部件(主轴)的强度校核

弯矩最大值M,和扭矩最大值T都出现在带轮所在截面,此截面为危险截面，

取此截面直径d=40mm.带轮半径R=100mm,所收拉力F2不大于100N,现取

F2=100,据此有M<100x0.3=30Nm,T=F2xR=1ONm

综上所述，校核危险截面B、C,根据式(15-5)及商标所给数据，并取

a=0.6

J"+(a7)

W

-20-

其中w=Qbt(d-t)2

2d

d=40mm,b=60nHli,t=5mm

代入数据得归10961加3

所以5^39.528MPa

得o=39.528Mpa,小于45号钢的许用应力⑹=60Mpa.

4.3整车的尺寸

整车的尺寸我们参照了相关的结雪小车，并且考虑到清扫的实际需要，车体

我们设置为，长X宽X高：1X0.785X0.5米，这样整车的容积有90L既可以满

足实际需要又使得整车比较紧凑。车前部设计成有倾角，方便结雪的倾倒，而且

还使小车更加美观。

因车的重心在车的中部，我们将主轮放在此位置，使的车主要的重力落在主

轮上，一方面可以增加车轮的摩擦力，防止车轮打滑。另一方面可以使万向轮上

的受力很小，这样万向轮的升降就容易得多.

万向轮升降使得滚筒离地有5cm,保证车行走的一般的路面上不会碰到地

面。

4.4小车的清扫和移动

4.4.1清扫

小车的主要功能就是清扫结雪，小车在工作时将控制手柄置入工作档，此时

滚筒与地面接触，人推小车前进主轮带动滚筒做快速旋转将结雪扫入车内，达到

清扫的目的。

考虑到一些特殊的情况，有些地方难以完全清扫干净，我们在车的后面设置

有一工具箱，可以处理一些特殊的情况。这样使小车的适应性也更广，方便操作

者。

4.4.2移动

-21-

当小车需要移动时，这时不需要清扫，需要将滚筒离地并且使它停止旋转，这样

使小车能够轻松的移动，如图4.2所示，当操作者将手柄松开然后踩脚踏板可以

将滚筒离地到想要的位置。然后将手柄夹紧，并且关闭电机，这时滚筒不再旋转，

而且万向轮也立起使滚筒离地，这样操作者就能十分轻松的移动小车了。

4.5小型扫雪车结雪清理功能设计

车门设计

电动扫雪车清扫完结雪后，就涉及到结雪处理的问题，本次设计，采用机构，

当要到结雪时候，踩脚踏板车门便弹出来，然后进行结雪清理功能。当结雪清理

完毕后，直接推动车门，机构上的楔形快受力压缩弹簧，便会往下运动，当车门

上的楔形快与锁紧楔形块如图5.4接触时，弹簧自动伸长，然后锁紧。

4.6小型扫雪车结雪压缩