1、 学 号： 单击此处键入 XINJIANG INSTITUTE OF ENGINEERING 毕业设计（论文） 设计题目： 单击此处键入设计中文题名 单击此处继续键入副题名或删除此提示 学生姓名： 单击此处键入 专 业： 单击此处键入 班 级： 单击此处键入 系 部： 单击此处键入 指导教师： 导师姓名 职称 副导师姓名 职称 二 一六年五月三日 目 录 摘要 3 1 选题的意义 5 2 目前除雪作业的方式 5 3 国外清雪机的发展现状 5 4 国内清雪机的发展现状 6 5 小型清雪机的总体方案 6 5.1 总体方案的几种组合及比较 6 5.2 小型清雪机 工作原理简述 7 5.3 具体方案的
2、确定 7 5.4 传动方式的选择 8 6 小型清雪机的设计计算 12 6.1 传动装置的设计 12 6.2 各输出轴的转速 12 6.3 各轴的传递效率 13 6.4 各轴的输出扭矩 13 6.5 带传 动计 算 13 6.6 链传 动计 算 15 6.7 各轴的结构与尺寸设计 16 7 各 轴 强 度 校 核 18 8 总结 19 参考文献 20 谢词 20 小型清雪机的设计 作者 马文 指导教师 宋玲 摘要： 新疆地处西北，每年都有繁重的清雪任务，经测算，乌鲁木齐乃至全疆每年的清雪面积中， 2/3 的面积是各物业小区的空地，各机关单位门前的空地，这些地上的雪都是尚未压实的浮雪，是最容易清除
3、的，而城市道路清雪机主要用于清除压实的积雪和冰雪混合下的积雪，用于清除浮雪则大材小用，造成浪费。本文设计了一种小型的庭院式清雪机械，清理地面尚未压实的浮雪。通过清雪所需功率的计算，选定合适的原动机，确定小型清雪机的基本结构参数，并 对机械的传动部分的各个部件进行计算与校核。通过各项数据，完成小型清雪机的设计。 关键字： 小型清雪机；庭院式；传动；清雪机的设计 Small Snow Plowing Machine The author mawen teachers SongLing Abstract: Xinjiang is located in the northwest, every yea
4、r the arduous task of Kiyoshi estimates, Urumqi and even Xinjiang annual Kiyoshi area of 2/3 of the area is open space of residential property, open space in front of the various organs and units, the snow on the ground are not yet compacted floating snow, is the most easy to remove, and urban road
5、Kiyoshi machine is mainly used to clear the snow compacted snow and ice and snow mixed, and used to clear the floating snow is overkill, wastage. Designed a small courtyard Kiyoshi machinery to clean up the ground has not been compacted floating snow. Calculate the by Kiyoshi required power, and sel
6、ected a suitable prime mover, to determine the parameters of the basic structure of the small Kiyoshi, and the mechanical transmission part of the various components of the calculation and check. The data to complete the design of small Kiyoshi. Keywords: Small Snow Plowing Machine; courtyard; trans
7、mission; Kiyoshi machine design 目前我国清雪方法比较原始，主要是依靠人力，用铁锹和扫把清理积雪，这种方式不但浪费了较大的人力和物力，而且清雪的效率低，往往不能及时清除积雪，而积雪被车辆压实后更加难以清除。因此，寻找一种既有较高效率，成本又比较低的清雪方法就成为当务之急。 1 选题的意义 我国北方大部分地区普降大雪，造成大雪封路的灾害，甚至南方地区也出现被大雪围困的灾害，给人们的日常生活带来了极大地困难 。目前，我国除在有限的几条高速公路及飞机场配备有清雪机械外 ， 其它道路及城市居民生活区的积雪还主要依靠人力来清除，而由于人工除雪效率很低、耗时 费工，因而绝大部
8、分积雪只能靠自然融化，这样就使得我国北方大部分地区在下过一场大雪后，道路交通事故频频发生，造成巨大的经济损失和人员伤亡，有的地方的交通甚至还由于积雪而发生阻断现象，给这些地区的居民生活带来了极大的不便，也对这些地区的经济发展产生了不良的影响。 因此，实现清除冰雪的机械化尤为重要。 2 目前除雪作业的方式 冬季一场降雪后，湿润了空气，净化了环境，但路面的积雪给人们的出行带来很大的不便，造成交通堵塞，引发交通事故，机场跑道的积雪延误航班，大雪后，高速公路常被迫关闭，严重影响人们正常的生产生活。为减 少积雪造成的不利影响，人们做了不懈的努力，现有除雪方法基本上分为三大类 : 第一类为人工除雪，人工通
9、过推雪板、铁锹等清雪工具清扫积雪。这种方法浪费大量的人力物力，由于效率低，不能及时除雪，而使路面受到冻轧，路面既要受到冻轧又要受到除雪过程中的敲凿，大大缩短了道路的使用寿命。 第二类为融雪除雪法，通过融雪剂泼洒车将融雪剂均匀地撒布于雪面，使雪溶化成水，达到除雪的目的。这种技术除雪效果好、效率高、设备简单、易于实施，国内外的应用已相当普遍。其不足之处在于所使用的融雪剂主要是盐，冬季公路长期撒盐除雪，路面及 周边植被遭到破坏，尤其是对环境的影响是长期不可恢复的。此外，在环境温度低于 -10时多数融雪剂并不能将雪溶解成可流动的液态水。因而，融雪剂的环保和低温性能是其技术关键。 第三类为机械除雪法，是
10、利用机械装置将路面的积雪或冰与路面分离并移送出路面的方法，它应用范围广，适应性强。从工作原理和装置结构特点上可分成雪梨式除雪装置和抛雪机两大类。 在普通厂矿、学校、机关等小面积单位的积雪还是人工清扫，除雪的效率低、耗时长，不适用大型清雪机械清扫。 3 国外清雪机的发展现状 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
11、 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。 4 国内清雪机的发展现状 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
12、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
13、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。 5 小型清雪机的总体方案 5.1 总体方案的几种组合 及比较 方案一：利用吹风的方式，从鼓风机里吹出的高速气流将积雪吹到路边，吹雪式清雪车运行速度较高，有很高的生产率，但它只适用于新鲜雪，对于压实的积雪或冰层无能为力，只能在机场、桥梁和高速路上应用，成本很高，不适合开发小型产品。 方案二：利用一个置于清雪车前部的铲子，随着清雪车的不断前进，将积雪推至路的一边。推移式清雪车只能将积雪推到路边，不具备集雪能力，且只适用于新鲜雪或破碎后的压实雪，效率较低，容易划伤地面。 方案三：利用机械传动的方式，将雪花输送
14、至一个高速旋转的带有角度的刷子，将其抛到路边。螺旋转式清雪 车适用范围广，无论是松散雪、压实雪清雪效果和效率要比前两方案好，而且这种方案设计，设计出的产品体积小、成本低、操作方便灵活，适用于道路窄的地方。因此选用第三种方案。 5.2 小型转子式清雪机工作原理简述 5.2.1 基本结构 螺旋式清雪机的结构，主要由原动机、传动装置、和车体等三个部件组成 :(1)原动机，通常选用汽油机，提供动力 (2)传动装置，传递运动 (3)车体及行走装置，支撑连接其它部件，并具备行走功能。 5.2.2 工作原理 清雪车由车体和安装在它上面的原动机、传动装置。在雪地摩托的基础上进行改进， 链轮带动扫雪器，将雪扫到
15、路边上，达到扫雪的目的、 5.3 具体方案的确定 5.3.1 原动机的选择 除雪功率的计算 除雪机所消耗的功率包括两大部分：行走的装置和除雪装置所耗的功率。 21 NNNa 1N -推雪板作业所需功率 2N -扫雪刷子所需的功率 1. 1c= r f dN N N N N cN -推雪板切雪所需功率 rN -推雪板前雪堆运移所需功率 fN -克服雪与板面摩擦阻力功率 dN -与地面的摩擦阻力 fN 、 dN 忽略不计，所以 1c= rN N N 1) h B v = 5 2 2 0 3 0 5 5 3 0 w = 0 . 2 5 8 3 9 k wccNk 式中 : ck 单位面积的切削阻力，
16、 KN h -平均切雪厚度， cm B-切雪板厚度， cm V-行走速度， cm/s 2) = = 7 0 .1 0 .3 0 .3 5 1 = 0 .1 8 3 7 3rN V r v tg tg 式中 :V-推雪板前雪堆的体积， cm3 r-雪的密度， g/cm3 -雪的内摩擦角 扫雪器螺旋线和受力是一个空间三维体系。设雪堆单位面积上的压力与雪的变 形阻力相平衡，并且雪为连续流体介质，更方面变化速度均匀，流量 Q=l h v 2.扫雪器消耗的功率计算 22 1 1 1N = 0 . 7 3 5 0 . 0 1 3 3 + 0 . 0 4 2 ( d - 4 0 v n ) c o s a
17、+ 0 . 0 1 3 3 s i n a c o s a K F q p -雪与钢板间的动摩擦系数。 V-机械行走速度。 P-螺距 s=0.27m, 1d 螺旋直径 1d =0.45m 1n -螺旋转速， f-冰雪压缩破坏阻力 Q-除雪量 224 - 20 .0 8 0 .3N = 0 .7 3 5 0 .0 1 3 3 + 0 .0 4 2 ( 0 .4 5 - 4 0 ) c o s 3 1 + 0 .0 1 3 3 0 .0 8 sin 3 1 c o s3 1 0 .60 .2 7 9 07 .5 1 0 6 .3 1 0= 0 . 9 9 0 7 3) 3 1 1 f= c o s
18、2rQN V Rg -20 . 0 3 6 . 3 1 0= 1 6 0 .1 4 5 c o s 6 3 1 72 1 0 故整机消耗的总功率 1 2 3N a = N + N + N = 0 . 2 5 8 3 9 + 0 . 1 8 3 7 3 + 0 . 9 9 0 7 + 1 . 6 9 = 3 . 1 2282kw 原动机的选择 动力采用微型发动机，根据除雪所消耗的功率选用无锡凯马动力有限公司生产的 KM178F（ A）汽油机，详细参数如下： 表一 KM178F（ A）汽油机 型号 KM178F（ A） 型式 立式、单缸、四冲程、风冷、直喷式 缸径 *行程 mm 78 62 活塞排
19、量 L 0.296 功率 Kw 3.68 起动方式 反冲式 手拉起动或电起动 油箱容量 L 3.5 净重 kg 33 发动机转速 r/min 3000 外形尺寸 mm 385 420 450 5.4 传动方式的选择 采用现场的雪地摩托加以改造，安装电机的齿轮将其连接，带动滚刷移动。 图 2 小型清雪机的结构视图 1.车体 2.连杆 3.方铁 4.传动机构 5.除雪器 5.4.1 设计车体 车体的作用是固定连接集雪器、汽油机等零部件，并具备行走功能。直接在市场购买。 5.4.2 机架 本次设计中，机架的设计主要是配合着其他部件的装配尺寸，通过用方钢焊接而成的。其外形结构如下图所示： 6 小型清雪
20、机的设计计算 6.1 传动装置的设计 由于清雪机的动力源来自于发动机曲轴的输出动力，经过带传动传输到中间传动轴上，传动轴一部分同级带轮与减速器相连，减速器输出端与抛雪转子相连，使转子减速。另一部分用链与蛟龙螺旋轴相连。因为链传动对制造和安装的精度要求较低，能适用中心距较大的传动。 发动机曲轴转速 n=3000r/min 6.2 各输出轴的转速 中间传动轴转速 1n = 2n =1500r/min 抛雪转子的转速 2n = 15n =300r/min 蛟龙螺旋轴的转速 3n =240r/min 6.3 各轴的传递效率 拖拉机的标定功率是 3.68kw，考虑到传动过程中存在功率的损失，查机械设计手
21、册锥齿轮的效率 1 0.97 ，链条的传递效率为 2 0.95 ，轴承的传动效率为 3 0.97 （一对），带传动的效率 4 0.95 套筒联轴器的效率 5 0.99 。 中间传动轴的输入功率； 14 3 . 6 8 0 . 9 5 3 . 4 9 6p p k w 抛雪转子的功率； 222 1 4 5 3.68 0.97 0.95 0.86 2.771p p k w 积雪搅拢轴的功率 ； 3 2 3 4 3.68 0.95 0.97 0.95 3.125p p k w 小链轮轴的功率； 4 2 3 4 3 .2 2 2p p kw 6.4 各轴的输出扭矩 中间传动轴输入轴的扭矩； 11 3 . 4 9 69 5 5 0 9 5 5 0 2 2 . 2 61500pT N mn 抛雪转子输入轴的扭矩 22 2 . 7 79 5 5 0 9 5 5 0 8 8 . 1 8300pT N mn 积雪螺旋轴的扭矩 23 3 .1 2 59 5 5 0 9 5 5 0 1 2 4 .3 5240pT N mn
