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　　b体育app下载官网小型扫雪机设计doc目 录 摘要…………………………………………………………………………………………1 关键词………………………………………………………………………………………1 1 前言………………………………………………………………………………………1 1.1研究的目的与意义……………………………………………………2 1.2国内外研究现状………………………………………………………………………2 2 总体设计方案…………………………………………………………………3 2.1设计任务与要求……………………………………………………………………3 2.2系统工作原理与方案…………………………………………………………………3 2.3主要参数………………………………………………………………………3 3具体方案设计与计算………………………………………………………………………4 3.1动力参数……………………………………………………………4 2.2链轮与链条设计…………………………………………………………………………4 3.3传动轴的设计与校核…………………………………………………………………5 3.5滚刷轴的设计与校核………………………………………………………10 3.6 钢丝滚刷的设计……………………………………………………………………15 3.7涡轮蜗杆箱体的设计计算……………………………………………………………15 3.8排雪风扇的设计计算……………………………………………………15 3.9支架的设计计算…………………………………………………………………15 4创新之处与应用前景……………………………………………………………15 4.1创新之处…………………………………………………………………………15 4.2应用前景…………………………………………………………………16 5.整体效果图……………………………………………………………………17 参考文献………………………………………………………………………………18 致谢…………………………………………………………………………………………20 附录…………………………………………………………………………………………21  小型扫雪机设计 摘 要:随着全球气候的剧烈变化，我国遭受自然灾害越来越严重，特别是08年的冰雪灾害给人民群众带来巨大的损失与危害。我国一般除雪机均为大型机构，操作复杂，而应对广大农村道路和城市小区的扫雪工作一般依靠人力。为此设计一款针对小型地面的除雪机器很有必要。 本论文根据现实生活的实际需求，以国内除雪工作为研究对象，设计制造一款成本低，适用性广，操作方便的小型扫雪机。 关键词：扫雪机，传动轴，钢丝滚刷，链轮 The Design of Small Snow Removing Machine Abstract: As the global climate change,Chinas natural disasters are becoming more and more serious. Epecially the snow disaster bring great loss and damage to the masses of the people in 2008. Most of our country, the snow removing machine is large institutions and need complicated operation. But In the face of vast rural area road and city community，snow removal work rely on Human .So designing a snow removing maching for small ground is necessary. In this paper, according to the actual needs of the real life and take the snow removing work as a research object, we designed a low cost ，Wide applicability，Convenient operation small snow removing machineKeywords: Snow removing machine, Drive shaft, Steel wire rolling brush,Sprocket 1 前言 1.1 研究背景 我国北方地区每年冬季都有一段降雪期，新疆、内蒙古等省份的个别地区甚至长达8个月之久。为了清除公路上的积雪，公路养护部门必须配备一定数量的除雪机械。然而，专用的大型除雪机械价格较高、全年闲置期较长（一般为7～9个月）。国KARCHER、意大利COMAC、以及德国MAHA系列Figure 1 System working principle diagram System working principle diagram 1---挡板 2-排雪风扇 3—可调排雪筒 4--链条 5--汽油机 6--车轮 7--车身 8-滚刷轴 9--蜗轮蜗杆 10—滚刷 11---车轮轴 12--链轮 2.3 主要技术参数 表1 Table 1 Main technical parameters 型号 铲雪宽度（mm） 铲雪高度（mm） 抛雪距离（m） 驱动功率（kw） 小型除雪机 600---660 400—600 3---5 1.75 自 重 （kg） 作业时速（km/h） 清除率 （%） 滚刷直径（mm） 尺寸（长×宽×高）mm 50 2—2.5 95 360 1100×660×1000 3 具体方案设计计算 3.1动力参数 发动机型号:1E34F发动机型式:单缸、风冷、两冲程缸径×行程:34×28排量:25.4最大输出功率:1.7/2500点火系统:磁电机无触点电感储能式启动方式:手拉净重:2.7kg尺寸:220×150×250 3.2链轮、链轮 链轮和链条将发动机的动力输给传动轴，以致实现整个机构的运转。为了既能保证动力的平稳传递，又能保证转速要求，链轮的设计和在整个机构中的作用也就显得尤为重要[2]。 3.2.1根据设计需求 暂选齿数为21，传动比为1:1链轮，链条暂选型号06B 功率P=KP=1.31.7=2.21 kw（K=1.3根据查表得） （1） 3.2.2确定链节数 假定中心距a=35p，则链节数为 Lp== （2） =91 所以，Lp取91节 3.2.3确定节距p 单根链传递功率为P。按照转速估计，根据相应条件和公式得出， ==1.11, ==0.975 （3） 单排链=1。则P==2.04 kw 根据链轮的转速和,查表选链号06B。得出节距p=9.525mm。 3.2.4确定中心距a 初定中心距，其最小中心距=0.2=8.4p，=35p。 = （4） =233.38mm（取整数234mm） 3.2.5验算链速 链的平均速度v=（p为链节距，z为齿数） （5） ==8.331m/s v小于12—15m/s，可用。 3.2.6压轴力 有效圆周力为 F==204.08N （6） 取=1.25,则轴压力 = F=1.25204.08=255.1N （7） 3.3传动轴的设计与校核 传动轴是整个机构传动的重点[3]，动力由汽油机输出后直接通过链轮将动力传向传动轴，带动传动轴上的螺旋桨高速转动的同时还要连接蜗杆转动并将动力传给蜗轮，以此实现方向的变化和动力的传输。传动轴如下图： 图2 传动轴示意图 Figure 2 Schematic diagram of transmission shaft 轴的设计过程如下： 轴的工作情况：无腐蚀条件 轴的转速n=2500r/min 轴的输入功率P=P0.9=1.53kW 转矩T=Td=9.55×106P/n =9.55×106×1.53/2500 =5844.6N·mm 所设计的轴是实心轴 材料牌号：45正火,回火 硬度(HB)：230MPa 抗拉强度：600MPa 3.3.1轴的设计计算 按扭矩初算轴径，轴选用45钢调质，硬度217-255HBS 根据机械设计基础P262（14-2）式，并查表14-3，取c=118 输入轴≥C=118=9.67mm （8） 3.3.2确定轴各段直径和长度（根据设计要求） 轴各段直径长度： 长度 直径 30mm 20mm （装配深沟球轴承） 5mm 24mm （轴肩） 185mm 20mm （装配链轮和深沟球轴承） 150mm 17mm （ 连接螺旋桨） 轴的总长：370mm 轴的段数：4 轴段的载荷信息如表2： 表2 载荷信息表 Table 2 Load information table 直径 距左端距离 垂直面剪力 垂直面弯矩 水平面剪力 水平面弯矩 轴向扭矩 24mm 32.5mm 0N 0N.mm 0N 0N.mm 6494N.mm 17mm 220mm 10N 0N.mm 0N 0N.mm 6494N.mm 轴所受支撑的信息： 直径 距左端距离 20mm 15mm 20mm 246mm 3.3.3、轴的校核 1、垂直支反力计算[5] 距左端距离15mm，垂直支反力，距左端距离290mm ，垂直支反力 , 又因=0,则有 =0,解之得，=183.8N,=71.3N 2、绘制垂直弯矩图：截面C左侧弯矩 =(N.mm） 截面C右侧弯矩 =（N.mm） 图3 当量弯矩图 Figure 3 Equivalent bending moment diagram 3、绘制当量弯矩图： C处有可能是危险截面，取0.6 C截面：==(N.mm） ==(N.mm） （9） 校核危险截面处的强度： ==19.13（MPa）=55（MPa） （10） 故轴的强度足够。 轴和蜗杆采用套筒连接 3.4蜗轮蜗杆 由于动力的传递方向需要变向，同时也需要将转速降低，所以我们在设计中使用了蜗轮蜗杆减速器。 选择材料：蜗杆用45钢，表面硬度45~50HRC。蜗轮材料采用ZCuSn10Pb1，金属型铸造。 3.4.1按接触强度计算 1、确定蜗杆头数、蜗轮齿数 查表知，Z=1 Z==30 2、确定蜗轮转矩 = （=0.82，初估计） ==N.mm 3、确定条件 确定载荷系数=1.1, 确定弹性系数 转速系数==0.85 寿命系数=1.13 ，接触系数查图得=2.85 接触疲劳极限由表得，=265MPa，接触强度安全系数=1.3 初定中心距、模数、导程角 = =29.95 （a取35mm） （11） m=（1.4~1.7）=1.5~2.4 取m=1.6 == 0.057 = 计算传动效率 当量摩擦角， 啮合效率==0.91, （12） 传动效率=0.98（取=1，因查时考虑轴承的摩擦损耗， =0.98，考虑蜗杆转速较高） 3.4.2 验算齿面接触强度 = ==N.mm = =30.335mm(原参数强度足够） （13） 3.4.3 计算传动的主要尺寸 中心距 ==38mm （14） 蜗杆的分度圆直径 =28mm， 蜗杆齿顶圆直径 =28+21.6=31.2mm， （15） 蜗杆齿根圆直径 ==24.16mm， 蜗杆轴向齿距 ==5.024mm， 蜗杆轮齿螺纹部分长度 = =17.81mm（取为20mm）， 蜗轮分度圆直径 =1.630=48mm， 蜗轮齿顶圆直径 =48+21.6=51.2mm， 蜗轮齿根圆直径 ==44.16mm， （16） 蜗轮外圆直径 =51.2+1.51.6=53.6mm， 蜗轮轮齿宽度 =15.36mm（取为16mm） 蜗轮齿宽角 ==69.5 3.4.4 弯曲强度验算 齿形系数查表得，=2.124，螺旋角系数==0.899（17） 极限弯曲应力查表得，=115MPa 许用弯曲应力 ==82MPa（取=1.4） （18） 弯曲应力= = =10.2MPa82MPa（满足要求） 3.5钢刷轴设计与校核 钢刷轴是整个系统运转的核心，通过连接蜗轮和装有钢刷滚筒来实现其功能。轴的中间与蜗轮相连接，依次往两边在通过轴承固定在箱体上，然后螺钉连接钢刷滚筒，使整个机构运转顺畅。 滚刷轴的加工，先车一根φ25长670mm的材料，然后将左右两端车到φ17，再根据设计要求车出所需要的大小、长度以及精度，最后铣出键槽[7]整个加工过程不算是很复杂，但是需要反复的加工以及把握好精度的控制。轴的结构图如下： 图4 滚刷轴 Figure 4 Rolling brush shaft 轴的设计过程如下： 轴的工作情况：无腐蚀条件 轴的转速=83.3r/min 轴的输入功率P=P0.90.85=1.3kW 转矩T==9.55×106P/n =9.55×106×1.3/83.3 =N·mm 所设计的轴是实心轴 材料牌号：45正火,回火 3.5.1轴的设计计算 按扭矩初算轴径，轴选用45钢调质，硬度217-255HBS 根据机械设计基础P262（14-2）式，并查表14-3，取c=118 输入轴≥C=118=16.02mm 考虑有键槽，将直径增大5%，则 d=16.02×(1+5%)mm=16.82mm ∴选d=17mm 3.5.2确定轴各段直径和长度 =30mm，=17mm （装配轴承） =252.5mm，=19.2mm（装配钢刷滚筒） =15mm，=20mm（装配轴承） =10mm，=24mm（轴肩） =40mm，=20mm（装配蜗轮和轴承） =252.5mm，=19.2mm（装配） =30mm，=17mm（装配轴承） 总长L=630mm。 3.5.3 轴的校核 1、求水平面支反力 根据蜗轮蜗杆传动的受力分析， 蜗杆径向力==N （19） 蜗轮受径向力=N （20） 蜗轮受轴向力==417.5N （21） 轴支撑的跨度为620mm所以， ==N 绘制水平弯矩图： ==(N.mm） （22） 求垂直面支反力，由得 =0 则有，()/L =(）/620=N 由得， =0 ==N 绘制垂直弯矩图：截面C左侧弯矩 =1140=(N.mm） （23） 截面右侧弯矩 =1110=(N.mm） 绘制合成弯矩图：根据得, ==(N.mm） ==(N.mm） 6、绘制转矩图： ==(N.mm） 7、绘制当量弯矩图： = （） 由当量弯矩图和轴的结构图可知，C和D处都有可能是危险截面，分别计算其当量弯矩。 C截面：= ==(N.mm) （24） = ==(N.mm) D截面：=×[620-(252.5+25)]= (N.mm) =×[620-(252.5+25)]= (N.mm) ==(N.mm) ==(N.mm) 8、校核危险截面处的强度： C截面：=12.85MPa﹤=55MPa （25） D截面：=16.17MPa﹤=55MPa 所以轴的强度足够。 图5 钢刷轴受力图 Figure Steel brush shaft force 3.5.4 键的选择与校核 已知蜗轮处的轴径=20mm，蜗轮齿宽16mm，需要传递扭矩为=149N.m。 1、选择键联接的类型和尺寸 选用用平键连接。且选用圆头普通平键（A型）。 根据=20mm，查表得键的截面尺寸： 键宽 b=6mm 键高h=6 mm 根据参考键长系列 选键长=18mm 2、校和键联接的强度 键、轴的材料都是钢，蜗轮材料为ZCuSn10Pb1，查表得键的许用应力[]=110-120MP，取[]=110 MP。工作长度18-6=12mm，键与轮毂键槽的接触高度=0.5=3mm。于是可求得 ==41.38MPa﹤ 该键标记为取键标记为：键618A GB/T1096-1979 3.6.钢丝滚刷的设计 扫雪钢丝采用304不锈钢钢丝。滚筒采用橡胶制作，橡胶滚筒，钻孔纹络假象（展开橡胶滚筒外表面）如下所示 图6 滚刷展开图 Figure 6 Rolling brush picture 钻孔密度为64个每平方厘米。 每相邻两孔安装一根钢丝，然后对称拉出。详细尺寸见11号零件图 3．7.涡轮蜗杆箱体设计 涡轮蜗杆安装在箱体内,里面装专用润滑油,箱体采用钢板焊接而成,通过线切割获得加工形状,详情尺寸见9号零件图 3．8.拍雪风扇的设计计算 因为排雪风扇受力不大,没有特别的受力要求,故采用铸造件,通过攻罗纹孔安装在传动轴上,详情尺寸见12号零件图 3．9.支架的设计计算 支架采用4mm厚方钢管焊接而成,详细尺寸见2号零件图 4.创新之处和应用前景 4.1 创新处 4.1.1适合于小型通用环境应用的除雪机械 针对国内缺乏小型化、通用化除雪设备的现状，研制了该小型除雪机，该机具有体积小、重量轻、操作灵活、使用方便等优点，一定程度填补了国内空白。 4.1.2侧向排雪的工作方式 改变了传统的铲运除雪方式，利用钢丝滚刷左旋与右旋的相互配合，成功的实现了把两边的积雪往中间集中，再通过拍雪风扇产生的强大作用力往预定方向排雪。再者在无雪季节，可通过简单调整清扫地面 4.1.3避免雪中障碍物对传统除雪机的损坏 传统除雪机均采用绞龙往中间集雪的目的，一旦雪中有坚硬障碍物则很容易导致绞龙损坏，本机采用钢丝滚刷，其韧性有效的避免了这种情况 4.2 应用前景 随着全球气候变化的日益剧烈，环境问题带给我们的灾害更是纷至沓来。新世纪以来，我国遭受的好几场雪灾b体育登录入口app下载安装、冰灾更广大群众的生产生活带来的严重的不便，为了解决这日益突出的问题，营造出舒适的生活与和谐的社会，新世纪的科研工作者必须承担此项重任。 4.2.1前景广阔 据资料表明，我国上海、江苏、浙江、安徽、江西、山东、河南、湖北、湖南、广西、重庆、四川、贵州、云南、陕西等15省（区、市）在2008年南方雪灾中积雪覆盖总面积为128.21万平方公里[18] 中上海、江苏、安徽、河南、湖北、陕西积雪覆盖面积均占其省面积90％以上，贵州、湖南、重庆占40％－75％。在1月29日的积雪观测中，安徽中部、江苏南部等地出现了30~45厘米的积雪，其中安徽的滁县为47厘米，霍山达50厘米。南方尚且如此，何况是北方，可见小型除雪机一定会和大型除雪机械一样备受亲睐，成为除雪队伍中的主力军。 4.2.2 经济实惠 现在的大型机械价格相对昂贵，而且需要专业的人士进行操作。本产品相对便宜，有较强的经济型和实用性，不仅在高速路和城市道路上能有大型机械铲雪，哪怕是在自家的小院也能够轻易铲除积雪，方便行走。 5 整体效果图 图7效果图 Figure 7 Effect diagram 6 参考文献 [1] 张淑娟，全腊珍 画法几何与机械制图.中国农业出版社，2007,136-138 [2] 孙志礼，冷兴聚，魏严刚等. 机械设计[M]. 沈阳：东北大学出版社, 2000,87-88 [3] 屈维德，唐恒龄. 机械振动手册[M]. 机械工业出版社，2000.4,63-65 [4] 刘世平，李喜秋，赵轶. 基于Pro/Engineer的设计与制造[M]. 华中科技大学出版社，2010.9,234-235 [5] 哈尔滨工业大学理论力学教研组编. 理论力学[M]. 北京：高等教育出版社, 1997,90-92 [6] 徐跃民，丁勇等. 叠层橡胶隔振系统应用实例及效果分析[J]. 浙江建筑出版社，1998,168-169 [7] 周旭. 现代电子设备设计制造手册[M]. 电子工业出版社，2001,204-205 [8] 互换性与测量技术基础[M]. 北京：机械工业出版社,，2001,226-227 [9] 高泽远，王金. 机械设计基础课程设计[M]. 沈阳：东北工学院出版社, 1987,38-39 [10] 成大先. 机械振动·机架设计[M]. 化学工业出版社，2004,145-149 [11] 巩云鹏，田万禄等. 机械设计课程设计[M]. 沈阳：东北大学出版社，2000,66-72 [12] 林孔勇[13] 张 玉，刘 平. 几何量公差与测量技术[M]. 沈阳：东北大学出版社, 1999,107-109 [14] Brown, H. 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