小型手推式除雪機的設計【含23張CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有預覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 摘 要 我國的北方冬天時間比較長，降雪量很大，道路積雪堆積較多。一些不能使用大型除雪設備的路面，如果不及時的清除積雪，將會嚴重的影響交通安全，給人們的日常生活帶來很多的不便。因此，研發(fā)小型除雪機設備，有著很重要的實用、使用價值。 本論文首先進行分析研究了路面上積雪的機械性能，并且查閱參考了目前的國內外有關該設備的大量技術資料；設計了由汽油機提供動力，經輸出軸輸出動力，通過鏈傳動傳遞動力，帶動其他工作。該掃雪機的工程是利用攪龍旋轉將雪粉碎集中，通過拋雪葉輪高速旋轉，將雪高速推向彎管，再通過與彎管壁撞擊折射出去。從而達到清除積雪的目的和最佳效果。 本文對小型手推式除雪機進行了理論分析和實用結構設計分析，同時用UG8.0軟件繪制了三維實體造型效果圖和二維工程圖，為國內生產該種除雪機提供技術資料。 關鍵詞：小型除雪機；原理；三維造型；工程圖 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 equipment can not be used that is not promptly cleared , it will seriously affect traffic safety, and cause a lot of inconvenience to people`s daily life .Therefore ,the research and development of small snow blower , has a very important practical,and useful value. This paper firstly analyses the physical 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 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 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 snow throwers provide technical information for the domestic production . Key words：Small hand-push snow blower; The principle; 3D model; engineering drawing II 目錄 摘 要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 選題意義 1 1.2 國內外除雪機的發(fā)展現狀 1 1.2.1 國外除雪機的發(fā)展現狀 1 1.2.2 國內除雪機的發(fā)展現狀 2 1.3 除雪工具的分類 3 1.4 設計的任務 4 2 路面積雪特性的研究 5 2.1 積雪的物理性質 5 2.1.1 雪的密度 5 2.1.3 雪的摩擦系數 6 3 小型手推式除雪機設計方案 7 3.1 總體方案及其比較 7 3.2 小型手推式除雪機的工作原理 7 3.2.1 基本結構 7 3.2.2 工作原理 7 3.3 小型手推式除雪機基本結構的確定 9 3.3.1 原動機的選擇 9 3.3.2 傳動方式的選擇 10 3.3.3 集雪裝置的設計 10 4 小型掃雪機的設計計算和校核 11 4.1 鏈傳動的計算 11 4.1.1 傳動鏈的設計步驟 11 4.1.2 鏈輪基本數據計算 13 4.2 傳動軸的結構設計和校核 14 4.2.1 軸的結構設計 15 4.2.2 軸的校核 17 4.3 蝸輪蝸桿減速裝置設計 18 4.3.1 選擇材料 19 4.3.3 按齒面接觸強度驗算 20 4.3.4 計算傳動的主要尺寸 21 4.3.5 校核齒根彎曲疲勞強度 23 4.3.6 驗算效率 23 4.4 攪龍軸的設計 24 4.5 攪龍葉片的設計 25 4.6 拋雪葉輪簡述 26 4.7 二維CAD裝配圖 27 5 小型手推式除雪機的三維造型 29 5.1 主要部件的裝配圖 29 5.1.1 傳動軸的裝配 29 5.1.2 執(zhí)行軸和支架的部分裝配 30 5.1.3 鏈條的裝配 31 5.2 小型手推式除雪機的總體造型 32 結論 33 致謝 34 參考文獻 35 附錄A 英文原文 36 附錄B 外文翻譯 50 IV 1 緒論 1.1 選題意義 我國的東北、華北、西北等北部的部分地區(qū)，冬季的積雪和冰常常造成嚴重的交通障礙，在有些路段如坡道、轉彎、交叉路口、機場跑道等，路面有積雪和積冰則影響更為嚴重，常常引發(fā)交通事故。冬季降雪覆蓋在路面上給人們的出行帶來諸多不便。 對于城市來說，積雪會給城市的道路交通帶來很大的麻煩，尤其是我國較寒冷的北方地區(qū)。我國北方氣候寒冷、溫差大、冬季時間持續(xù)較長，降雪量大，常常會引起滑車、交通事故、行人摔傷等一些不便，而環(huán)衛(wèi)工作人員在降大雪后都忙于清除主要路面的積雪，而對于一些小型機械行駛的路面，以及很少人行走的小區(qū)內很難有效清理，這給過往的路人，居民帶來不便。特別的是在一些學校里、工廠里、企業(yè)院內或居民小區(qū)內的窄小路面上的積雪得不到環(huán)衛(wèi)工作人員的及時清除，給過往的行人，居民的戶外生活帶來不便，甚至會發(fā)生安全事故。 就目前來說，我國對于小型的、較窄路面的清雪方式主要是依靠人力，通過用鐵鍬、掃帚等工具對積雪進行處理，清雪的效率很低，浪費人們的很多寶貴時間。所以，這次畢業(yè)設計將針對小型路面積雪掃雪機的設備，為提高道路積雪的清掃效率，為過往的行人帶來更多的方便，同時減少不必要的事故發(fā)生，還能夠在大雪后為緊張的環(huán)衛(wèi)部門減輕一定的壓力，而設計一款小型掃雪機。本設計的目的在于設計一種小型低成本的除雪設備，可以廣泛用于各種小面積的除雪需求環(huán)境。 1.2 國內外除雪機的發(fā)展現狀 1.2.1 國外除雪機的發(fā)展現狀 近幾十年來，國外的清雪機發(fā)展非常迅速，種類越來越多，各生產廠商在采用新技術、新材料、新工藝的同時，不斷提高產品的作業(yè)性能和操作性能，以適應冬季清雪提出的更高要求，增強產品的競爭力。 在國外，最初的清雪機械是采用推土機或裝載機，利用其推土板和裝載斗將積雪集中在一起，這后來便發(fā)展成犁式清雪機。早在1943年日本就開始把V型犁安裝在載重卡車上清雪。經過多年的發(fā)展，國外犁式清雪機已具有較高的技術水平。以俄羅斯新產品K0281222型犁式清雪機為例，這種清雪機基礎車采用MT328082型拖拉機，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。 圖1.1 美國Ariens掃雪機 1.2.2 國內除雪機的發(fā)展現狀 我國對除雪機械的開發(fā)、生產較晚，尚處于起步階段。目前，我國的公路和城市道路冬季除雪大部分仍沿用傳統(tǒng)的養(yǎng)護方式，及人工作業(yè)和小型除雪機械相結合的方式，高速公路和一級公路開始使用大型專用除雪機械進行冬季養(yǎng)護，但除雪機械在數量和品種規(guī)格上還很少，所用除雪設備基本上依賴進口，機械化程度和總體水平遠遠落后于發(fā)達國家。最近幾年，國內一些廠家參照國外先進技術研制了適合我國國情的各式清雪機。陜西高速公路管理局研制了FCX-1型清雪車；吉林省公路機械廠與原吉林工業(yè)大學共同開發(fā)了CB1500壓實冰雪清除車；重慶迪馬公司生產的DMT5160TYFl多功能清雪車配備有推雪鏟、滾刷、融雪劑散布機等裝置；哈爾濱雪狼清雪機械設備有限公司生產的CXL-ITID型清雪車可對雨雪薄冰具有很好的清除功能，對車輛碾壓過的2cm至8cm冰雪硬層能更有效的清除，是目前國內理想的環(huán)保清雪車。哈爾濱天達科技有限公司研制的P2400拋雪式清雪車，前置組裝式螺旋風扇拋揚結構，拋雪方向在足夠方位內任選，是厚雪清除、拓寬道路、搶險救災的理想設備。 圖1.2 破冰除雪機 1.3 除雪工具的分類 目前，各國普遍采用的除雪方法是機械除雪法和融雪法兩種基本方法。機械除雪法是通過機械對冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一種方法,除雪機械包括除雪機和除冰機兩種。 根據掃雪機工作原理的不同，可以將掃雪機分為推移式類型、拋雪式類型和吹雪式類型： 推移式掃雪機：推雪鏟刀，掃雪犁等裝置是安裝在大型的車輛上，如推土機，來將雪推走，留出行走的通道，然后再用其他的車輛將堆雪拉走。它的缺點是這種掃雪機只能夠將積雪推到路邊，而沒有集雪、拋雪的能力，只適合用于新鮮的雪或破碎之后的冰雪，清理的效率低，很容易劃傷地面，并且耗費時間較多。 拋雪式掃雪機：先收集積雪，再利用拋雪泵將積雪拋到路邊或拋上運輸車輛。其中最為常見的是螺旋式掃雪機類型。 吹雪式掃雪機：利用航空發(fā)動機來產生強大的高壓空氣流，再由噴口吹出來清除地面上的積雪。吹雪式掃雪機的運行速度高，生產率高，成本也很高，它的缺點是只適用于新鮮的雪，只能夠在機場、橋梁和高速路上使用，不適合于開發(fā)小型產品。 根據工作方法的不同，掃雪機有拋雪式、傳送式類型： 一、拋雪式掃雪機：葉片高速旋轉時將雪旋進掃雪機里，再通過導管運送到儲雪箱中。它的特點是：采用大功率的主機，寬幅、高效，使用比較廣。 二、傳送式掃雪機：先將積雪收集，再利用輸送帶向后傳送、裝車。這種掃雪機在俄羅斯內比較常見。 1.4 設計的任務 本課題預設計一臺小型路面積雪清掃機。工作原理是掃雪機在工人的推行操作下，沿積雪路面將雪收集到儲雪筒中，雪在高速旋轉的葉片下通過拋雪桶，在拋雪葉片的作用下作離心運動而離開拋雪桶，最后被拋到路邊，完成清掃任務。這種清掃機主要適用于較窄的小路和工廠、學校、單位或住宅小區(qū)內路面積雪的清掃工作，能實現集雪、儲雪、拋雪的功能，可以提高積雪的清掃效率。 在完成預想設備的基礎上進行合理的方案構想和主要的結構設計，并對其主要的零件進行計算和校核。 (1) 查閱相關除雪機的資料，弄懂積雪的物理性質，根據查閱的數據，對不同地段不同時間不同溫度路面上的積雪的物理特性進行研究與分析； (2) 查閱有關除雪機的國內外資料進行方案設計，和不同的方案進行比較，選擇最優(yōu)，最后確定除雪機的基本設計方案； (3) 詳細地對除雪機的各個工作部分進行設計，并確定掃雪機的基本尺寸，以及各部件之間的連接方式。 （4）繪制該除雪機的三維模型以及二維裝配圖、零件圖，完成后編寫該手推式除雪機的設計論文。 重要sex： 令設計參數為：清掃幅寬為1m，清掃積雪的厚度最大為200mm，積雪揚程為3m。 38 2 路面積雪特性的研究 2.1 積雪的物理性質 要研究合適有效的除雪方法和裝置，首先要掌握積雪的物理性質，再設計計算除雪機械的除雪阻力、除雪功率等相關問題。 隨著天氣溫度的變化、積雪落下時間的長短，以及由于車輛行駛、除雪作業(yè)及水分介入等因素作用，積雪的物理性質發(fā)生復雜的變化。 積雪的主要物理性質包括：雪的密度、雪的硬度、雪的摩擦系數等等。 2.1.1 雪的密度 雪的密度直接決定了掃雪車的設計和使用方法。因為雪是由水固化而來的，所以雪的密度值為積雪融化之后，雪水的質量和融化前積雪的體積的比值。雪的密度的變化范圍為：0．07~~0．79g／cm3。而其它的資料數據考察為：0．019g／cm3~~0．89g／cm3之間。雪密度的不同，因其降落的條件、沉積的條件和測量的方法等等因素而有差異[8]。由于我國的降雪條件和俄羅斯比較相符，因此有關雪質的選擇，較多地選在0．019g／cm3~~0．89g／cm3這個范圍內。許多外國的學者對不同條件下積雪的密度進行了綜合的測量與分析，得出以下的結論： (1) 雪的密度隨著雪沉積的時間的增大而增大，并且平均每個月的增加量大約為：10％～20％； 表2.1 雪的密度與時間的關系 雪的狀態(tài) 密度／g·cm-3 新降雪 0．10—0．15 30天后的雪 0．20—0．30 多于30天后的雪 0．34一0．42 密實的雪 0．40—0．60 冰雪混合 0．60—0．75 冰 0．90 (2)雪的密度隨著雪的沉積深度的增加而變大。對于沉積兩個月之久的山坡上的積雪，深度為20cm的積雪的密度為0．3~~0．329g／cm3，而相同的地點深度為0．1～0．2cm的積雪的密度則變?yōu)?．6~~0．649g／cm3； (3)新降下的雪的密度隨著降落的時間長短的不同而不同，其測量的結果如表2.1所示； (4)新降下的雪的密度和當時的溫度也有一定的關系，其關系如表2.2所示。 表2.2 新降下的雪的密度和當時的溫度的關系 降雪時的氣溫／ o C 新降下的雪的密度／g．cm-3 最小值 最大值 平均值 -10～-5．1 0．011 0．295 0．087 -5．1～-2．1 0．035 0．258 0．104 -2．1～-0．1 0．043 0．455 0．128 0～+2．0 0．069 0．529 0．183 +2．0以上 0．158 0．588 0．196 2.1.2 雪的硬度 雪的硬度也可以稱為雪的抗壓強度，其意義是指積雪在抵抗其他的物體進入本身時的最大能力[9]。表示方法為：進入積雪內的剛體的單位面積上所受到的來自積雪的阻力。掃雪車設計時計算的重要參數包括雪的抗壓強度。由測量得知，雪的抗壓強度因環(huán)境的不同而不同。 積雪抗壓強度特征： (1) 一般情況下積雪的抗壓強度會隨著雪的密度的增大而增大。 (2) 雪的抗壓強度也與溫度有關，隨著溫度的降低而增大。 2.1.3 雪的摩擦系數 雪的摩擦系數有：雪的內外摩擦系數、輪胎與冰雪路面的附著系數[10]。平常路面上在積雪之后，它的使用特性將會發(fā)生很大的改變。當對冬季養(yǎng)護的道路的機器進行計算時，必須得知道機器是沿著各種各樣的冰雪路面行走的滾動阻力系數和附著系數。而行駛阻力系數，由于它不僅產生摩擦，而且還擠壓雪，因此一般要比外摩擦系數大。 3 小型手推式除雪機設計方案 3.1 總體方案及其比較 方案一:利用吹風的方式。利用鼓風機里吹出的高速氣流將積雪吹到路邊。吹雪式的清雪車的運行速度較高，生產率高，缺點是只適用于新鮮的雪，不能夠對壓實的積雪或冰雪進行清理，而且只能在機場、橋梁和高速路等等寬敞地上使用，成本價高，不適合用于小型地區(qū)。 方案二:隨著清雪車發(fā)展技術的不斷進步，可以利用清雪車前部的鏟子，來將積雪推到路的旁邊。推移式清雪車只能夠將積雪推到路邊，而不能儲備積雪，只適合用于新鮮的雪或破碎之后的雪，效率很低，對地面有很大的損傷。 方案三:依靠機械傳動來清理積雪。先由集雪器將積雪打碎，再通過高速旋轉的攪龍葉片運送到拋雪桶內，最后由拋雪葉輪將積雪拋出，拋到路邊。螺旋轉子式清雪車的適用范圍比較廣，無論是對于松散的雪還是壓實的雪，清雪效果和清雪效率都要比之前的兩個方案好，而且這種方案設計，設計出的產品體積小、成本低，更適宜用于道路窄小的地方。 綜上，選用第三種方案。 3.2 小型手推式除雪機的工作原理 3.2.1 基本結構 小型手推式除雪機主要包括：原動機、傳動裝置、集雪裝置、拋雪裝置、行走裝置和操作裝置等。原動機可以采用原動機機或發(fā)動機，而目前大多數采用的是汽油機或柴油機；集雪裝置是用來收集積雪的，主要采用的是推雪鏟和螺旋狀的攪龍葉片；拋雪裝置是將收集的積雪拋到路的一邊，主要的方式有拋雪葉輪和鼓風機兩種；行走裝置是來實現機器的前進，為手推式；操作裝置主要是通過人來控制設備的運轉工作。 3.2.2 工作原理 工作時由原動機提供動力，經由鏈傳動將動力傳遞到工作部分。積雪由集雪裝置收集到一個腔體內，再由拋雪裝置清除出機體，拋雪葉輪利用高速旋轉時的離心力將積雪拋出。這樣在人力推動(手推式)下，清雪車不斷前進，就能實現連續(xù)的清除積雪。小型機械清雪機的結構示意圖如圖3.1所示： 圖3.1 小型機械清雪機的結構示意圖 本設計通過利用攪龍旋轉將雪集中向后推送，再利用離心式葉片高速旋轉產生的作用力將雪高速推向彎管，再通過和彎管壁撞擊折射揚出彎管，從而達到除雪目的。 動力傳遞過程為：發(fā)動機→傳動軸→渦輪蝸桿減速器→驅動軸→攪龍 1. 攪龍 2. 清雪鏟3. 拋雪筒 4. 傳動系統(tǒng) 5. 發(fā)動機 6. 操作裝置 7. 車輪 8. 車架9. 拋雪輪 圖3.2 掃雪機結構圖 3.3 小型手推式除雪機基本結構的確定 3.3.1 原動機的選擇 因為掃雪機主要是用于較窄的小路和工廠、學校、單位或住宅小區(qū)內，所以動力機的體積不能過大，因此選用汽油機。 本次設計的參數為：每小時的掃雪量1000 ，積雪的密度250kg/m，積雪的厚度20cm，因此每小時的掃雪量為： 1.0×103m2×0.2m×250㎏/m3＝5.0×kg (3.1) 利用拋雪葉輪拋雪，其數據為：拋雪揚程3m，雪排出的初速度4m/s，因此排雪消耗的功率為： m·g·h／t＝5.0×10kg×10N/kg×3m/s÷3600=416.66w (3.2) 集雪攪龍葉片旋轉時受到積雪的阻力作用，阻力矩m=20N·m，攪龍轉速l2r/s，因此集雪攪龍消耗的功率為： 20N·m×2×3.14×1 r/s=251.2w (3.3) 掃雪機工作時要克服本身的重量200kg，路面的摩擦系數0.2，前進速度lm/s，因此前進時消耗的功率為： 200kg×10N/kg×0.2×lm/s=400w (3.4) 綜上，掃雪機消耗的總功率為： 416.66w+251.2w+400w=1067.86w (3.5) 根據以上的設計要求，對動力源選型。考慮到掃雪車在工作時可能遇到踏實的積雪，所以選用功率稍大的發(fā)動機，以來滿足不同的工作狀況下的需要。根據以上數據的分析以及考慮到功率的磨損消耗情況，選用EM100汽油機： 發(fā)動機型號：EM100 發(fā)動機型式：單缸、風冷、四沖程 缸的容積：163cm3 排量：87ml 最大輸出：2.2kw/2500r/min 凈重：27kg 3.3.2 傳動方式的選擇 首先由汽油機提供掃雪機所需要的動力，經過鏈傳動將動力傳輸給傳動軸，傳動軸將動力傳輸給拋雪葉輪，并通過蝸輪蝸桿減速將動力傳輸給攪龍葉片。行走動力來源于手推。 3.3.3 集雪裝置的設計 因為積雪要被運送到拋雪桶內再拋出，所以要把積雪往集雪桶的中央聚攏，因此螺旋集雪轉子是由兩個旋向相反的螺旋軸對接而成的，攪龍葉片隨著螺旋軸來螺旋旋轉，以達到集雪的目的。設計中采用的是帶狀螺旋集雪葉輪，這樣的設計能夠對積雪有很好的破碎作用，不至于再積雪較多的時候發(fā)生堵塞儲雪桶的情況。螺旋軸和攪龍葉片的基本機構如下圖3.3所示： 圖3.3 螺旋軸和攪龍葉片的基本機構 由上所述形式的集雪裝置把切雪、碎雪、集雪、拋雪、運雪幾大功能于一身， 具有有效的清雪效果。左右兩邊的攪龍旋向相反，能夠將兩邊的積雪集中到中央，傳遞到拋雪輪下，在拋雪輪的高速旋轉下將雪拋出?？紤]到積雪具有一定的粘性且較易堆積，所以集雪螺旋使用的是絞龍式螺旋葉片。絞龍式螺旋葉片是螺旋式掃雪機的主要掃雪執(zhí)行部件，它的主要參數有螺旋的外徑、帶寬、頭數、螺距、螺旋的長度及轉速等等，掃雪機的除雪效率和積雪的除凈度與這些參數的選擇有直接的關系。 4 小型掃雪機的設計計算和校核 4.1 鏈傳動的計算 4.1.1 傳動鏈的設計步驟 與帶傳動、齒輪傳動相比，鏈傳動的主要特點是：沒有彈性滑動和打滑，能保持準確的平均傳動比，傳動效率較高（封閉式鏈傳動傳動效率=0.95～0.98）；鏈條不需要象帶那樣張得很緊，所以壓軸力較小；傳遞功率大，過載能力強；能在低速重載下較好工作；能適應惡劣環(huán)境如多塵、油污、腐蝕和高強度場合。但鏈傳動也有一些缺點：瞬時鏈速和瞬時傳動比不為常數，工作中有沖擊和噪聲，磨損后易發(fā)生跳齒，不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應用。 通過各個傳動方式優(yōu)缺點的比較，在惡劣環(huán)境下工作的掃雪機上由汽油機到傳動軸之間的傳動方式選用鏈傳動，在掃雪機的結構中占有很重要的份重，因此，要對其進行設計計算。 1、選擇鏈輪的齒數 和確定傳動比i 小鏈輪齒數少，可減少外廓尺寸，但齒數過少，會增加運動的不均勻性和動載荷；鏈條在進入和退出嚙合時，鏈節(jié)間的相對轉角增大；鏈傳動的圓周增大，從整體上加速鉸鏈和鏈輪的磨損。對于高速傳動或承受沖擊載荷的鏈傳動，不少于25，且鏈輪齒應淬硬。鏈輪的齒數也不宜過多，通常限定鏈輪的最大齒數，一般不大于114。 傳動比過大，鏈條在小鏈輪上的包角就會過小，參與嚙合的齒數減少，每個輪齒承受的載荷增大，加速輪齒的磨損，且易出現跳齒和脫鏈現象。一般鏈傳動的傳動比。 綜上所述傳動比設為，由于高速傳動，z1 不小于25，由《機械設計》課本查得小鏈輪齒數z1=25， 則大連輪齒數為： (4.1) 符合要求 2、計算當量的單排鏈的計算功率 因為鏈傳動工作平穩(wěn)，由《機械設計》課本查表選擇傳動系數為 KA=1.3 ，齒數系數，多排鏈系數，計算功率為： (4.2) 式中：——工作系數； ——主動鏈輪齒數系數； ——多排鏈系數； P——傳遞的功率，。 3、確定鏈條的型號和節(jié)距p 鏈條型號根據當量的單排鏈的計算功率和主動鏈輪轉速由《機械設計》 圖9-11得到。然后由表9-1確定鏈條節(jié)距p。 根據鏈輪的轉速和，查表選擇： 鏈條的型號為鏈號06B，節(jié)距p=9.525mm 4、 計算鏈的節(jié)數和中心距 初選中心距為： 初選中心距 =（30~50）p= 35p (4.3) 確定的中心距為： =233.38mm (4.4) 其中 ≈234㎜ 得鏈節(jié)數為： (4.5) 因此，鏈長節(jié)數為：L p =94節(jié) 最大中心距： （4.6） 查《機械設計》表9-7得： 經計算得：㎜ 考慮總體裝配時尺寸相互之間的配合，令中心距，鏈節(jié)數 5、計算鏈速v,確定其潤滑方式 鏈的平均速度為： m/s (4.7) 由于v小于12~15m/s， 因此，可用。 由v=9.922m/s和鏈號06B，查《機械設計》課本圖9-14得應采用油池潤滑或油盤飛濺潤滑。 6、計算壓軸力Fp 有效的圓周力為 N (4.8) 鏈輪水平布置時的壓軸力系數 ，則其壓軸力為： N （4.9） 式中：——有效圓周力，； ——壓軸力系數，對于水平傳動；對于垂直傳動。 4.1.2 鏈輪基本數據計算 鏈條型號為06B，查《機械設計》表9-1滾子鏈規(guī)格和主要參數得：節(jié)距，滾子直徑，內鏈接內寬，銷軸直徑，內鏈板高度，排距，單排抗拉載荷為8.9kN 1、小鏈輪的主要尺寸 分度圓直徑： （4.10） 齒頂圓直徑： （4.11） （4.12） 齒根圓直徑： （4.13） 2、大鏈輪的主要尺寸 分度圓直徑： （4.14） 齒頂圓直徑： （4.15） （4.16） 齒根圓直徑： （4.17） 4.2 傳動軸的結構設計和校核 軸是組成機器的主要零件之一。一切作回轉運動的傳動零件（如齒輪、渦輪等），都必須安裝在軸上才能進行運動以及動力的傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉零件及傳遞運動和動力。 傳動軸是掃雪機構傳動的重點，動力由汽油機輸出后直接通過鏈輪將動力傳向傳動傳動軸，帶動傳動軸上的螺旋槳高速轉動的同時還要連接渦輪蝸桿轉動并將動力傳給攪龍軸，以此實現方向的轉變和動力的傳送。 軸的結構設計包括定出軸的合理外形和全部結構尺寸，其設計過程如下： 軸的工作情況：無腐蝕條件 汽油機軸的轉速：n1=2500r/min 軸的輸入功率： P1=P=2.2kW （4.18） 轉矩： （4.19） 軸選用實心軸，材料：45，正火、回火 ； 硬度（HB）： 230MPa，抗拉強度：600MPa 4.2.1 軸的結構設計 按照扭矩初算軸徑，軸選用45鋼調質，硬度HBS317-255。 根據《機械設計基礎》查表得，c=118 1、求輸出軸上的功率，轉速和轉矩 輸入功率：2.2kw，查課本《機械設計課程設計》，傳動鏈為開式，取鏈傳動的傳動效率為：， 則 ： （4.20） 同時又因為 （4.21） 所以 （4.22） 2、求出作用在鏈輪上的力 因為已知鏈輪的分度圓直徑為106mm 所以圓周力 （4.23） 3、初步確定出軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調質處理。 查《機械設計》表15-3得， 取=112，于是得 （4.24） 因為要考慮到安裝的鏈輪的內徑，所以選取輸出軸的最小直徑為12mm，=12mm。 4、根據軸向的定位要求來確定軸的各段直徑和長度 圖4.1軸的各段直徑和長度 各段的直徑和長度見上圖4.1 5、初步選擇深溝球軸承 因軸承主要承受徑向載荷的作用，也可同時承受較小的軸向載荷的作用，故選用深溝球軸承6306，與蝸桿相連接部分的選擇6301 。 4.2.2 軸的校核 因為軸的轉速較高所以要對該軸進行校核，以保證掃雪機的整體質量。由發(fā)動機傳到傳動軸，效率為0.92，轉速為1786r/min。 1、求軸上的功率p和轉矩T 由公式（4.20）得，由公式（4.22）得 2、求作用在軸端的力 已得軸端的分度圓直徑為d=30mm f===1082.2N （4.25） F=f=1082.2×= 394.496N （4.26） F=ftan=1082.2×tan3.18=60.125N （4.27） 圓周力F 徑向力 和軸向力F ： L =50㎜ L=750㎜ 3、求軸上的載荷 （4.28） （4.29） （4.30） （4.31） 又因為 （4.32） 由計算可知，軸端位子是最危險的截面，計算其M，M，M，其數值如表4.1所示： 表4.1 M，M，M的計算數值 載荷 水平面H 垂直面V 支反力 F=1074N F=72N F=391N F=26N 彎矩M M=46340N·mm M=19582N·mm 總彎矩 M==50307N·mm 扭距T T=11470N 4、按彎矩合成應力校核軸的強度 取=0.6，軸上的應力計算 ===1.4Mpa （4.33） 軸的材料為45號鋼，調質處理，查的[]=60 M pa,因此＜[]，故安全。 4.3 蝸輪蝸桿減速裝置設計 由于汽油機傳出的轉速較高，而掃雪機的行走速度需要根據人正常行走速度而確定，所以需要減速器來減小傳動軸傳送的轉速。因為所設計的掃雪機容積量有限，所以需要一個小型的減速器來減速。結合著減速器的優(yōu)缺點，選取渦輪蝸桿減速器。 渦輪蝸桿減速器因為傳動比比較大，零件的數目少，因而結構緊湊。在渦輪蝸桿的傳動中，因為蝸桿齒是連續(xù)著不斷地螺旋的齒，它和渦輪齒是逐步進入及逐步的退出嚙合的，而且同時嚙合的齒對數又比較多，所以沖擊載荷較小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。而當蝸桿的螺旋線升角不大于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿傳動便具有自鎖性。 設計的機構中蝸桿作為動力輸入端，安裝在渦輪的下方。 4.3.1 選擇材料 考慮到蝸桿傳動功率不大，速度中等，故蝸桿采用45鋼；因希望效率高些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，表面硬度45~50HCRC。渦輪采用鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1，金屬型鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。 4.3.2 按齒面接觸疲勞強度計算 根據閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度，計算出蝸輪蝸桿的主要參數和幾何尺寸 1、確定作用在渦輪上轉矩 （4.34） = 9.55×106 = 2、確定載荷系數K 因為工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數，由《機械設計》表11-5選取使用系數，由于轉速沖擊不高，可取動載荷系數。 則： 3、確定彈性系數： 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE =160 4、 確定接觸系數 接觸系數查《機械設計》圖11-18得 5、確定許用接觸應力 根據渦輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1，金屬模鑄造，螺桿螺旋齒面硬度大于45 HRC，可從《機械設計》表11-7中查得蝸輪的基本許用應力。 設蝸輪蝸桿的壽命為120000 h 應力循環(huán)次數 （4.35） 壽命系數（4.44） 則 （4.36） 接觸強度安全系數 6、初定中心距、模數、倒程角 由閉式蝸桿傳動的設計準則，代入數據到下面公式， （4.37） 計算得 取中心距，因為，故從《機械設計》表11-2中取模數，螺桿分度圓直徑，這時，從《機械設計》課本圖11-18中可查得接觸系數，因為，因此以上計算結果可用。 直徑系數，分度圓導程角，變位系數 4.3.3 按齒面接觸強度驗算 公式為： （4.38） = （4.39） =30.3<35mm ( 原參數強度足夠） 4.3.4 計算傳動的主要尺寸 中心距 （4.40） 1、 蝸桿主要尺寸 蝸桿的分度園直徑 圖4.2 蝸桿三維圖 蝸桿齒頂圓直徑 （4.41） 蝸桿齒根圓直徑 （4.42） 蝸桿軸向齒距 （4.43） 蝸桿導程 （4.44） 蝸桿齒頂高 （4.45） 蝸桿齒頂圓 （4.46） 蝸桿齒高 （4.47） 蝸桿輪齒螺紋部分長度 （4.48） 得 ： =20mm 2、渦輪主要尺寸 渦輪分度圓直徑 (4.49) 圖4.3蝸輪三維圖 渦輪喉圓直徑 (4.50) 渦輪齒根圓直徑 (4.51) 渦輪外圓直徑 (4.52) 渦輪輪齒寬度 (4.53) 取 渦輪齒寬 (4.54) 4.3.5 校核齒根彎曲疲勞強度 （4.55） 當量齒數 根據，，從《機械設計》課本圖11-19中可查的齒形系數 螺旋角系數 齒形系數查表得， 螺旋角系數 極限彎曲應力查表得， 許用彎曲應力 (4.56) 從《機械設計》表11-8中查得由鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1制造的渦輪的基本許用彎曲應力 壽命系數 彎曲應力： 彎曲強度滿足設計要求 4.3.6 驗算效率 （4.57） 已知；；與相對滑動速度有關 （4.58） 從《機械設計》課本，表11-18中用插值法查得、；代入式（4.57）得，大于原估計值，因此不用重算。 4.4 攪龍軸的設計 攪龍軸是掃雪機集雪時運轉的中心，在機構設計中不可小視。通過連接渦輪和裝有旋向不同的螺旋葉片的圓筒來實現其功能。軸的中間與渦輪相連接，依次往兩邊通過軸承固定在箱體上，最后連接圓筒，使整個機構運轉順暢。 軸的設計： 軸的工作情況：無腐蝕條件 軸的轉速 圖4.4執(zhí)行軸各段分布 軸輸入功率 （4.59) 轉矩 T=9.55106 （4.60） =9.55106 =2.37 軸是實心軸，材料：45 ，正火、回火。 軸上各部分具體數值分布見圖4.4所示。 4.5 攪龍葉片的設計 攪龍葉片是掃雪機結構的重要組成部分，對集雪工作有很大的影響效果。 實際中攪龍葉片的設計和安裝都比較困難，因為動力輸入到攪龍軸的中間部分，同時攪龍也要將積雪向中間收攏并向后輸送，所以，左右兩邊的攪龍葉片旋向相反，且葉片要選用耐磨耐腐材料。 螺旋葉片的設計參數：節(jié)距P、葉片內徑d、葉片外徑D。 節(jié)距P：相鄰兩葉片上對應點間的軸向距離； 葉片內經d：等于空心圓筒的外徑，可從圓筒上直接量?。? 葉片外徑D：根據設計尺寸來定。 一般情況下，葉片是攪龍上易損的部分。開始階段，葉片的外側被磨成刃口狀，這時并不會影響其工作性能。但慢慢地葉片的外徑越磨越小，直至無法運輸，嚴重影響運轉以及集雪效果。 再者，同一根軸上葉片的磨損速度和程度也不一樣，旋轉處于無序狀態(tài)時，對葉片的磨損最為嚴重（尤其是負載較大或使用次數過多時）。根據調查得知，往往一根軸上只有一端的三五片葉片需要更換，而由此廢棄整根軸很可惜，因此，我們將攪龍葉片設計成可以互換的，就可以不用棄掉整個完好的軸，從而大大減少成本。 攪龍葉片的尺寸可通過計算得出： 通過設計，已知，，。通過以下公式計算絞龍螺旋葉片的尺寸。 外螺旋線實長 （4.61） 內螺旋線實長 （4.62） 葉片高 （4.63） 葉片展開里口徑 （4.64） 圖4.5 絞龍螺旋葉片正視圖 切口角度 （4.65） 切口弦長 （4.66） 4.6 拋雪葉輪簡述 離心葉輪的葉片形狀有單板型、圓弧型和機翼型等幾種。機翼型葉片具有良好的空氣動力學特性，效率高、強度好、剛度大。其缺點是，制造工藝復雜，并且當輸送含塵濃度高的氣體時，葉片容易磨損，葉片磨穿后，雜質進入葉片內部，使葉輪失去平衡而產生振動。平板型直葉片制造簡單，但流動特性較差，而平板曲線后向葉片與翼型葉片相比，除高最效率點附近效率低些外，其它工況點的效率是相當接近的。 采用平板型葉片的離心葉輪較多。 葉輪的常用材料鑄鐵，青銅，不銹鋼，錳青銅，蒙乃爾合金，INCONEL, 及非金屬材料。本零件材料選擇鑄鐵。 由于該葉輪要長期與空氣水等相接處，需要在其表層涂上防腐蝕涂鍍。非晶鍍鎳—磷(Ni-P)合金是近幾年比較成功的一種表面防腐涂鍍方法。由于理想的非晶態(tài)結構和鍍層的合金特性,避免了晶界腐蝕和晶界缺陷,鍍層硬度為HRC50～70的Ni-P合金鍍層耐腐蝕、耐磨損及對鹽酸、硫酸、磷酸和燒堿的耐蝕性強。 4.7 二維CAD裝配圖 裝配圖是表達機器或部件的圖樣，主要表達其工作原理和裝配關系。在機器設計過程中，裝配圖的繪制位于零件圖之前，并且裝配圖與零件圖的表達內容不同，它主要用于機器或部件的裝配、調試、安裝、維修等場合，也是生產中的一種重要的技術文件。 圖4.6 小型手推式除雪機二維總裝圖 裝配圖一般應包括以下幾方面內容：（1）心要的視圖：用于正確、完整、清晰地表達裝配體的工作原理、零件的結構形狀及零件之羊的裝配關系；?（2）必要的尺寸：根據裝配圖的作用表明，在裝配圖中只需標準機器或部件的性能（規(guī)格）尺寸、裝配尺寸、安裝尺寸、整體外形尺寸等；?（3）技術要求：指在用視圖難于表達清楚的技術要求，通常采用文字和符號等補充說明機器或部件的加式、裝配方法、檢驗要點和安裝調試手段表面油漆包裝運輸等技術要求，技術要求應該工整地注寫在視圖的右方或下方；（4）零部件的編號（序號）明細表和標題欄：為便于查找零件，裝配圖中每一種零部件均應編一序號，并將其零件名稱圖號、材料、數量等情況填寫在明細表和標題欄的規(guī)定欄目中，同時要填寫好標題欄，方便于生產圖樣的管理。 在產品或部件的設計過程中，一般是先設計畫出裝配圖，然后再根據裝配圖進行零件設計，畫出零件圖；在產品或部件的制造過程中，先根據零件圖進行零件加工和檢驗，再按照依據裝配圖所制定的裝配工藝規(guī)程將零件裝配成機器或部件；在產品或部件的使用、維護及維修過程中，也經常要通過裝配圖來了解產品或部件的工作原理及構造。 5 小型手推式除雪機的三維造型 通過UG8.0對小型手推式除雪機進行三維造型，首先根據CAD零件圖標出的數據畫出所對應的三維零件圖，將所有零件三維圖全部畫出，然后對三維零件圖進行裝配約束。 　　裝配設計是UG NX 8中集成的一個重要的應用模塊。裝配表達機器或部件的工作原理及零件、部件間的裝配關系，是機械設計和生產中的重要技術文件之一，并且在產品制造中裝配圖是指定裝配工藝流程、進行裝配和檢驗的技術依據?？稍赨G NX 8裝配模塊中模擬真實的裝配操作，并可創(chuàng)建裝配工程圖，通過裝配圖來了解機器的工作原理和構造。 5.1 主要部件的裝配圖 5.1.1 傳動軸的裝配 首先將傳動軸上的平鍵依次與之相對應的鍵槽相約束，然后依次裝配軸承，大鏈輪，拋雪葉片，聯軸器，通過“接觸對齊”，“距離約束”，“同心”等約束工具對零件進行相應的約束。完成后裝配見圖5.1： 圖5.1傳動軸的零部件裝配 5.1.2 執(zhí)行軸和支架的部分裝配 按照相應的步驟分別對執(zhí)行軸，支架進行裝配約束，裝配完圖形詳見圖5.2和圖5.3 5.2 執(zhí)行軸零部件裝配 圖5.3 支架部分零件的組裝 5.1.3 鏈條的裝配 鏈傳動由兩個鏈輪和繞在兩輪上的中間撓性件——鏈條所組成?？挎湕l與鏈輪之間的嚙合來傳遞兩平行軸之間的運動和動力，屬于具有嚙合性質的強迫傳動。其中，應用最廣泛的是滾子鏈傳動。 滾子鏈的結構由內鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。在UG ，分別將這幾個零件單獨建立模型，然后再進行裝配，裝配成內鏈節(jié)和外鏈節(jié)兩種形式。 鏈條的裝配在整個裝配過程中是個難點，因為鏈條是由單個