本科畢業(yè)設(shè)計題目小型路面掃雪機的設(shè)計系別專業(yè)學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師職稱摘要雪是冬天的象征，瑞雪兆豐年，大雪紛飛，是世間美好而壯觀的景象，最快樂的就屬孩子們，他們在雪地里打雪仗，堆雪人，玩的不亦樂乎。可是雪對于國家來說，不僅僅只是美景而已，還是大自然帶來的災(zāi)害。雪天路面濕滑，行人走在路面時常摔倒，也有很多車輛因為下雪發(fā)生交通事故，造成人員傷亡，家庭破裂。因此，掃雪機的發(fā)明，對人們的安全起到了至關(guān)重要的作用。本設(shè)計主題是在分析了國內(nèi)外各種掃雪機的發(fā)展現(xiàn)狀后提出的，針對我國北方大量降雪的城市。此設(shè)計的運用范圍主要是那些大型路面掃雪車所不能觸及的街道。所以根據(jù)街道路面的寬窄，雪的厚度、硬度等因素，設(shè)計一種小型的路面掃雪機。此次設(shè)計方案采用吸塵器的設(shè)計原理，由柴油機提供動力，風(fēng)機葉輪在動力機的高速驅(qū)動下，將空氣排出風(fēng)機，同時，使吸雪口的空氣不斷補充進(jìn)風(fēng)機，形成較高的壓強差，從而將雪吸入箱體，達(dá)到除雪效果。關(guān)鍵詞：掃雪機；吸塵器；壓力差A(yù)bstractSnowisasymbolofwinter,snowbumperharvest,heavysnow,howbeautifulisspectacular.Themosthappinesstothechildren,theyareinthesnowsnowballfights,asnowman,enjoyplay.Butsnowforcounties,alsobelongtonaturaldisasters.Snowroadsurfaceisslippery,therearealotofpedestriansontheroadtrip,andsotherearealotofvehicleaaccidents,causingcasualties,familyapart.Therefore,theinventionofthesnowsweeper,playedacrucialroleinthesafetyofthepeople.Thisdesignthemeisafteranalyzingthepresentdevelopmentsituationofdomesticandforeignvarioussnowblowers,accordingtoalotofsnowinthenorthofChinacity.Theapplicationrangeofthisdesignismainlythelargetractorroadcan’thitthestreets.Soaccordingtothestreetpavementwidth,factorssuchasthethickness,hardness,designingasmallroadsnowblowers.Thedesignadoptsthedesignprincipleofvacuumcleaner,poweredbydieselengines,drivenbyhighspeedblowerimpellerintheengine,theairexhaustfan,atthesametimemakethesuctionfan,airisaddedintothesnowformhighpressuredifference,suctionboxtosnow,snowremovaleffect.Keywords:Snowblower;Thevacuumcleaner;Thepressuredifference目錄1緒論 緒論1.1選題的目的與意義在北方的冬天，人們往往是天天盼雪，倘若這個冬天一場雪都沒下，就好像這個冬天不完整。冬季的早晨，當(dāng)一覺醒來，看見一片白茫茫，就像詩里寫的那樣“忽如一夜春風(fēng)來，千樹萬樹梨花開”，這種景象是人間最美不過的畫面。人們通常都喜歡出門玩耍，在雪地里拍照。然而也正是這種美景，給人們帶來了無限的痛苦。大雪過后，道路濕滑，摩擦阻力變小，車輛通行時很容易發(fā)生交通事故，就連行人也是時?；?，造成骨折。然而城市道路的清掃，大多是環(huán)衛(wèi)工人。他們在雪停的那一瞬間，就扛起鐵鍬，掃帚趕到公路上開始工作，辛辛苦苦一整天卻清掃不了幾條街道。因此，雪越下越厚，道路越來越難通行，導(dǎo)致事故頻繁發(fā)生。人的力量是有限的，且工作效率低，現(xiàn)代社會，機械化代替了人工，解放了勞動力，因此，為了更加方便快捷的清掃雪路，提高工作效率，設(shè)計出一種小型路面掃雪機是很有必要的。機器可以代替人工，不僅工作效率高，且可以長時間持續(xù)工作，這樣路面清掃速度快，事故發(fā)生也會減少。1.2目前主要的除雪方法目前除雪采用的方法主要有：①傳統(tǒng)的人工除雪；②利用融雪劑來清除；③利用各種除雪機器來除雪。人工除雪工作效率低、浪費人力、作業(yè)成本高、占用路面的時間長且必須在白天工作，有很多不安全因素，容易發(fā)生交通事故，給來往的車輛，行人帶來不便。融雪劑除雪是一種依靠熱的作用或化學(xué)藥劑，使積雪融化的方法。主要用于機場、廣場、停車場、城市道路等，可以起到除雪及防凍的作用，但是，同時也對周圍環(huán)境造成危害。融雪劑的費用很高，且容易對道路和城市環(huán)境造成污染，損害人的身體健康。而且，當(dāng)溫度過低時，將失去其原有的作用，也不利于保護(hù)車輛的輪胎。所以，這種除雪方法的使用范圍有一定的限制。機械掃雪是通過機械直接對雪進(jìn)行鏟除或清掃，主要分為犁式掃雪機和螺旋轉(zhuǎn)子掃雪機兩大類?，F(xiàn)如今，傳統(tǒng)人工清雪法和融雪劑清雪法已經(jīng)不能滿足需要，所以需要性能良好、自動化程度高的機械設(shè)備來替代。但目前掃雪機種類并不是很多，且設(shè)備還不完善，存在著許多不足之處。1.3目前掃雪機種類及存在問題目前市場上的掃雪機按其工作原理分為以下幾種：一是推移式掃雪機：在大型車輛上（如推土機）安裝推雪鏟刀，掃雪犁等裝置，將雪推走，留出人們行走的通道，然后再利用其它車輛將雪拉走。這種形式的掃雪機，清理效率低，容易劃傷地面，且耗費時間。由于借助大型車輛，所以在路面的選擇上有一定的局限性。二是拋雪式掃雪機：市面上大多數(shù)掃雪機多為拋雪式，先利用攪龍收集積雪，再利用拋雪泵將雪拋出。這種掃雪機清掃效率高，速度快，是使用最廣泛的一種。三是吹雪式掃雪機：利用航空發(fā)動機來產(chǎn)生強大空氣流，再由噴口吹出來，從而清除地面積雪。這種掃雪機運行速度高，生產(chǎn)效率高，但同時成本也高，只能在機場、高速路等寬曠地區(qū)使用，不適合小型產(chǎn)品的生產(chǎn)。這幾種掃雪機大都是大型的設(shè)備，只適用于空曠無人的地區(qū)或者較寬的路面，在城市的交通道路上并不適用，且這幾種掃雪機采用的是鏟刀或者攪龍，容易劃傷路面，且對于凹凸不平的地面，起不到很好地清理效果。1.4掃雪機國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀據(jù)了解，國外掃雪機發(fā)展已有很長的歷史，近幾十年來，發(fā)展尤為迅速，種類也逐漸增多，各生產(chǎn)商在采用新技術(shù)的同時，還不斷提高產(chǎn)品的作業(yè)性能和操作性能，以便適應(yīng)冬季掃雪的各種要求。最早的掃雪機是利用推土機，后來逐漸發(fā)展為犁式掃雪機。早在1943年，日本就開始把V型犁式掃雪器裝載在卡車上，用來掃雪。經(jīng)過多年發(fā)展，國外的犁式掃雪機已有較高的技術(shù)水平。在國內(nèi)，掃雪機的研究較少，據(jù)資料顯示，國內(nèi)對掃雪機的真正研究和開發(fā)是在上世紀(jì)80年代以后，隨著改革開放的發(fā)展，開始不斷新建道路，各種機動車層出不窮。掃雪機也隨著時代發(fā)展的需求而出現(xiàn)，主要研究工作是在東北地區(qū)，那里下雪量大，需求高。通過深入研究，國內(nèi)也生產(chǎn)出了幾種機器，在除雪作業(yè)中，起到一定的作用，但是，工作效率低，成本高，對地面的保護(hù)能力差。90年代初，我國的沈大高速公路上引進(jìn)了德國產(chǎn)的“烏尼莫克道路綜合養(yǎng)護(hù)車”，輔助機械備有犁式除雪器。國內(nèi)犁式除雪機的研究也取得一定的成績，先后研制了一些成功的產(chǎn)品，如西安公路研究所所研制的L9280型掃雪機，吉林交通科學(xué)研究所研制的CL-3.6，CL-3.5型系列掃雪機，以及哈爾濱林業(yè)機械研究所研制的CBX-216綜合破冰機等。犁式掃雪機只對沒凍的積雪清理效果好，并不能解決積雪久的路面。旋轉(zhuǎn)式掃雪機的出現(xiàn)，使清理路面積雪變得簡單。旋轉(zhuǎn)式掃雪機一般具有切削、集中、推移和拋投的功能，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多的特點。德國和日本是生產(chǎn)此類掃雪機的主要國家，技術(shù)成熟，產(chǎn)品性能居世界領(lǐng)先水平。在除雪工作中，掃雪機機身的大小和掃雪速度是影響交通的重要因素，機體過大，會導(dǎo)致占道影響；速度過低，會影響車流量，造成交通堵塞。而適應(yīng)于企業(yè)單位、城市干道和環(huán)衛(wèi)工人的小型掃雪機幾乎不常見，且發(fā)展緩慢。所以小型掃雪機的設(shè)計對于國內(nèi)機械行業(yè)的發(fā)展起到一定作用。1.5小型路面掃雪機的結(jié)構(gòu)原理掃雪機由車體和安裝在它上面的柴油機（動力機）、變速箱、傳動裝置、吸雪器以及清雪裝置組成。此次設(shè)計方案，采用吸塵器的原理，利用動力機的高速旋轉(zhuǎn)，帶動風(fēng)機葉輪的轉(zhuǎn)動，將葉輪中的空氣高速排出風(fēng)機，同時外界空氣從吸雪口不斷地補充進(jìn)風(fēng)機，這樣箱體內(nèi)部與外界會形成較高的壓差，從而將雪吸入箱體。收集到箱體后，再由拋雪裝置將雪拋出。拋雪葉輪利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心率將雪拋出箱體。這樣在原動機的帶動下，掃雪車不斷前進(jìn)，就能實現(xiàn)掃雪的功能。

2總體方案設(shè)計2.1雪的物理性質(zhì)由于溫度的改變，下雪時間的長短，雪的密度、硬度均不同，且由于路面有車輛行駛，導(dǎo)致積雪的摩擦系數(shù)發(fā)生改變，所以在設(shè)計掃雪機之前，要先對道路上的積雪進(jìn)行研究了解。經(jīng)過多次調(diào)查取樣，新下的雪的密度在0.1-0.15g/cm32.2總體方案的設(shè)計方案一：利用摩托車，在車體前面安裝滾刀片，通過刀片軸的高速旋轉(zhuǎn)，碾壓積雪，破除積雪，并在車體后接掃帚，將破除積雪掃到道路兩旁。由于是利用刀片來除雪，所以對地面會有一定的損傷性，且遇凹凸不平的地面，不能很好地清理。方案二：利用傳統(tǒng)掃雪裝置，在車身前面安裝攪龍或鏟刀，將積雪收集到集雪箱內(nèi)，再通過車體內(nèi)的毛刷輪將收集的積雪散落到車體兩旁，從而清除出一條人行走的道路。這種方案只會清理出一條很窄的道路，且清理的積雪需要環(huán)衛(wèi)工人再進(jìn)行整體清理，工作效率低。方案三：利用手推車的方式，采用吸塵器的原理，利用葉片輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力差，積雪會隨吸入的空氣一同吸入箱體，并隨排除空氣一同排出機體，拋到道路兩側(cè)的綠化帶內(nèi)。這種方案利用的是手推車，體積小，成本低，行走方便，適用于道路較窄的地方。大雪過后，及時清理積雪，會減少很多事故，所以本次設(shè)計主要是針對新鮮積雪，所以掃雪機要求輕便，快捷，工作效率高，可以在積雪凍住或碾壓結(jié)實之前清理干凈。根據(jù)對掃雪機的要求，還有公路保護(hù)的考慮，選擇第三種方案。2.3傳動方案的設(shè)計發(fā)動機提供動力，通過帶傳動帶動中間軸的旋轉(zhuǎn)，從而帶動錐齒輪的轉(zhuǎn)動，錐齒輪連接葉片輪，使葉片輪高速旋轉(zhuǎn)，將箱體內(nèi)的空氣高速排出風(fēng)機，與外界形成壓力差。吸雪口處的雪會隨空氣一同進(jìn)入箱體，進(jìn)而再隨排出空氣一同排出機體。行走裝置主要是由發(fā)動機提供動力，通過帶傳動連接減速器減速，從減速器出來，通過鏈傳動連接變速器，改變行走速度，再通過鏈傳動帶動車輪軸，從而實現(xiàn)行走。主要傳動結(jié)構(gòu)如下：帶傳動錐齒輪錐齒輪葉片輪發(fā)動機帶傳動減速器鏈傳動1變速器鏈傳動2車輪3各系統(tǒng)的設(shè)計3.1原動機的選擇由于在戶外作業(yè)，電動機儲電量有限，所以選擇汽油機或柴油機來充當(dāng)發(fā)動機。但因為汽油價格昂貴，考慮到成本問題，因此采用柴油機，其油損少，連續(xù)工作時間長，更能適應(yīng)對掃雪機性能的要求。經(jīng)考慮機體的整體性能和使用壽命，這里選用F系列常柴186F型單缸柴油機，其性能尺寸見表3-1.表3-1常柴186F型單缸柴油機型式單缸，四沖程，風(fēng)冷，立式燃燒室型式直噴缸徑（mm）86行程（mm）70排量（L）0.406標(biāo)定功率/轉(zhuǎn)速（kw/r/min）6.3/3600標(biāo)定點燃油耗（g/kw·h）≤280怠速（r/min）≤1300壓縮比19啟動方式反沖式手拉起動或電起動凈重（kg）47外形尺寸（mm）420×440×4953.2車體的設(shè)計車體是固定連接機械部件，且具備行走功能。主要采用低碳鋼焊接而成，包括車架，箱體等。車體前段為集雪器，中間為傳動裝置，后邊是柴油機座，各部分設(shè)計應(yīng)考慮如何滿足簡單、實用、美觀、操作方便等要求，且車體的寬度不能超過集雪器的寬度。此外，還要考慮實際生活，應(yīng)注意避免劃傷路面。集雪器采用低碳鋼焊接制成，拋雪口與集雪器相連，位于集雪器擋板的中間。風(fēng)機葉輪在電動機高速旋轉(zhuǎn)的帶動下轉(zhuǎn)動，將集雪器內(nèi)空氣從拋雪口排出，因此箱體內(nèi)與外界形成較高壓差，外界空氣會從吸雪口進(jìn)入箱體，中和壓強。由于主要清掃新鮮的積雪，雪比較松軟，無需安裝螺旋滾輪粉碎，積雪進(jìn)入箱體后，會隨高速排出的空氣一同排出。3.3掃雪機的設(shè)計參數(shù)根據(jù)任務(wù)要求，掃雪機每小時掃雪量為1000m2，積雪密度為150kg1000m2×0.1m×150kgm3=1.5利用拋雪葉輪拋雪，拋出的距離為2m，雪拋出的速度為3m/s，所以拋雪消耗的功率為：m?g?ht成年人行走平均速度為5-7km/h，所以車輪的轉(zhuǎn)速為88r/min--124r/min，變速器的輸出速度為264r/min—372r/min，減速器的輸出速度為744r/min，車體的大概尺寸為1402mm×900mm×1317mm。

4掃雪機的設(shè)計計算與校核4.1帶傳動的計算⑴確定計算功率P由表3-1可知，發(fā)動機功率P=6.3KW，轉(zhuǎn)速n1=3600rPca=⑵選擇V帶的帶型根據(jù)Pca⑶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd①初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1。由表查得，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑d②驗算帶速v。v=π因為5m/s<v<30m/s，故帶速合適。③計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。d取標(biāo)準(zhǔn)值為dd2⑷確定v帶的中心距a和基準(zhǔn)長度L①根據(jù)式0.7（dd1②根據(jù)公式計算帶所需的基準(zhǔn)長度Ld0=[2×300+查表選帶的基準(zhǔn)長度Ld③計算實際中心距a。a≈a由公式計算中心距變化范圍為：amin=a-0.015L⑸驗算小帶輪上的包角αα1⑹計算帶的根數(shù)z①計算單根V帶的額定功率Pr由dd1=90mm和n1根據(jù)n1=3600rmin，查表得Kα=0.98，Pr=②計算V帶的根數(shù)z。z=取4根。⑺計算單根V帶的初拉力F由表得Z型帶的單位長度質(zhì)量q=0.105kg/m，所以F⑻計算壓軸力FFp=⑼主要設(shè)計結(jié)論選用A型普通V帶4根，帶基準(zhǔn)長度990mm。帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=90mm，dd2=132mm，中心距控制在4.2減速器的設(shè)計4.2.1減速器的動力參數(shù)設(shè)計采用二級圓柱直齒輪減速器，減速器的輸入軸速度n1=2400rmin，輸出軸速度⑴分配各級傳動比取兩級齒輪減速器高速級的傳動比i則低速級的傳動比i⑵傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算皮帶的傳動效率η帶=0.95，齒輪嚙合效率η減速器高速軸：PnT減速器中間軸：PnT減速器低速軸：PnT4.2.2高速級齒輪傳動的設(shè)計⑴選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)①按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，壓力角取為20o。②變速器為一般工作機器，選用8級精度。③材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240HBS。④選小齒輪齒數(shù)z1=24，大齒輪齒數(shù)z2⑵按齒面接觸疲勞強度設(shè)計1)由公式d1t①試選KHt②計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T③查表選取齒寬系數(shù)?d=1，區(qū)域系數(shù)ZH④計算接觸疲勞強度用重合度系數(shù)Zααεα=Z⑤計算接觸疲勞許用應(yīng)力[σH查圖表得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為σ計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：NN2=查取接觸疲勞壽命系數(shù)K取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1，由公式得[σ[取[σσ試算小齒輪分度圓直徑d1t==39.8052)調(diào)整小齒輪分度圓直徑計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備①圓周速度v。v=②齒寬b。b=計算實際載荷系數(shù)K①由表查得使用系數(shù)KA②根據(jù)v=5m/s、8級精度，查得動載系數(shù)Kv③齒輪的圓周力。Ft1=K查表得齒間載荷分配系數(shù)KHα④用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，得齒向載荷分布系數(shù)KHβKH=按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d1=及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=⑶按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計1)試算模數(shù)，即mt≥確定公式中的各參數(shù)值①試選K②計算彎曲疲勞強度用重合度數(shù)Y③計算YFa查圖表得齒形系數(shù)YFa1=2.65、YFa2=2.40[σF[YY因為大齒輪的YFaY試算模數(shù)m2)調(diào)整齒輪模數(shù)計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備①圓周速度v。dv=②齒寬b。b=③寬高比bhh=b計算實際載荷系數(shù)KF①根據(jù)v=3.25m/s，8級精度，查得動載系數(shù)Kv②由Ft1=查表得齒間載荷分配系數(shù)KFα③用插值法查得KHβ=1.443，結(jié)合bh則載荷系數(shù)為KF=按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)m=mt對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù)1.44mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5mm，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=46.354mm，算出小齒輪齒數(shù)取z1=31，則大齒輪齒數(shù)z2=uz這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。⑷幾何尺寸計算計算分度圓直徑dd計算中心距a=計算齒輪寬度b=考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略微加寬（5~10）mm，即b取b1=53mm，而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計齒寬，即⑸圓整中心距后的強度校核上述齒輪副的中心距不便于相關(guān)零件的設(shè)計制造。為此，可以通過調(diào)整傳動比，改變齒數(shù)或變位法進(jìn)行圓整。采用變位法將中心距就近圓整至a’=65mm。齒輪變位后，齒輪副幾何尺寸發(fā)生變化。應(yīng)重新校核齒輪強度，以明確齒輪的工作能力。1)計算變位系數(shù)和計算嚙合角、齒數(shù)和、變位系數(shù)和、中心距變動系數(shù)和齒頂高降低系數(shù)。α'=arczxy=?y=查圖表可知，當(dāng)前的變位系數(shù)和降低了齒輪強度，但重合度有所提高。2)齒面接觸疲勞強度校核按前面類似做法，得出計算結(jié)果：KH=1.91，T1=2.38×104N?mmααεZ將計算所得結(jié)果代入公式，得到σH=齒面接觸疲勞強度滿足要求，并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降。3)齒根彎曲疲勞強度校核按前面類似的做法，得出計算結(jié)果：KF=1.85，T1=2.38×104N?mm，YFa1=2.54，Ysa1=1.63，Yσσ齒根彎曲疲勞強度滿足要求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大齒輪。⑹主要設(shè)計結(jié)論齒數(shù)z1=31、z2=53，模數(shù)m=1.5mm，壓力角α=20°，中心距a=145mm，齒寬4.2.3低速級齒輪傳動的設(shè)計⒈選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)⑴根據(jù)傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，壓力角取為20o。選用7級精度。⑵材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240HBS。⑶選小齒輪齒數(shù)z1=30，大齒輪齒數(shù)z2⒉按齒面接觸疲勞強度設(shè)計⑴確定計算分度圓直徑中的參數(shù)①選KHt=1.3，齒寬系數(shù)?d=1，區(qū)域系數(shù)②計算接觸疲勞強度用的重合度系數(shù)Zεααε=Z③計算接觸疲勞許用應(yīng)力查資料得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為σHlim1=600MPa、計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60N查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1，由公式得[[取[σH]σ④小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T試算小齒輪分度圓直徑d1t==48.719mm⑵調(diào)整小齒輪分度圓直徑1)計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備①圓周速度v。v=②齒寬b。b=2)計算實際載荷系數(shù)KH①使用系數(shù)KA=1.5。根據(jù)v=3.6m/s、7級精度，查得動載系數(shù)②齒輪的圓周力。FK齒間載荷分配系數(shù)KHα③用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，得齒向載荷分布系數(shù)KHβK3)按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=⒊按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計⑴試算模數(shù)，即m1)確定公式中的各參數(shù)值①選KFt=1.3。齒形系數(shù)YFa1=2.54、YFa2=2.45，應(yīng)力修正系數(shù)Ysa1=1.63、[[YY因為大齒輪的YFaY②計算彎曲疲勞強度用重合度系數(shù)Y2)試算模數(shù)m⑵調(diào)整齒輪模數(shù)1)計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備①圓周速度v。dv=②齒寬b。b=③寬高比bhh=b2)計算實際載荷系數(shù)KF①根據(jù)v=2.44m/s，7級精度，查圖表得動載系數(shù)Kv②由Ft1=2T查表得齒間載荷分配系數(shù)KFα③用插值法查得KHβ=1.415，結(jié)合bh則載荷系數(shù)為K3)按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)m=對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù)1.32mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5mm，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=62.992mm，算出小齒輪齒數(shù)取z1=42，則大齒輪齒數(shù)z2=uz這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。⒋幾何尺寸計算⑴計算分度圓直徑dd⑵計算中心距a=⑶計算齒輪寬度b=考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略微加寬（5~10）mm，即b取b1=70mm，而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計齒寬，即⒌圓整中心距后的強度校核采用變位法將中心距就近圓整至a’=70mm。⑴計算變位系數(shù)和①計算嚙合角、齒數(shù)和、變位系數(shù)和、中心距變動系數(shù)和齒頂高降低系數(shù)。αzxy=?y=當(dāng)前的變位系數(shù)和提高了齒輪強度，但重合度有所下降。②分配變位系數(shù)x1有圖表知，坐標(biāo)點(z∑2，x∑⑵齒面接觸疲勞強度校核按前述類似做法，給出計算結(jié)果KH=1.91將它們代入公式，得到σ=462MPa<[齒面接觸疲勞強度滿足要求，并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降。⑶齒根彎曲疲勞強度校核按前述類似做法，計算出結(jié)果：KF=1.85σσ齒根彎曲疲勞強度滿足要求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大齒輪。⒍主要設(shè)計結(jié)論z1=42、4.3鏈傳動1的設(shè)計因為鏈傳動連接減速器與變速器，所以減速器會消耗功率，減速器的輸出功率P=5.52kw。鏈傳動的傳動比i=2。⑴選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)z1=21，大鏈輪的齒數(shù)為z⑵確定計算功率由表查得工況系數(shù)KA=1.0，主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)P⑶選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)Pca=6.73kw，n1⑷計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距a0=30~50L取鏈長節(jié)數(shù)Lp采用線性插值查表，計算得到中心距計算系數(shù)f1a⑸計算鏈速v，確定潤滑方式v=由v=6.23m/s和鏈條型號10A，查圖表可知采用油池潤滑或油盤飛濺潤滑。⑹計算壓軸力F有效圓周力為：F鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)KFp=1.15⑺主要設(shè)計結(jié)論鏈條型號為10A；鏈輪齒數(shù)z1=21，4.4變速器的設(shè)計計算通過鏈傳動，變速器的輸入轉(zhuǎn)速n1=560.5rP=4.4.1高檔位的齒輪傳動設(shè)計計算⒈選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)⑴選用直齒圓柱齒輪傳動，壓力角取20°。精度等級為7級。⑵小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240HBS。⑶選小齒輪齒數(shù)z1=21，大齒輪齒數(shù)z2⒉按齒面接觸疲勞強度設(shè)計⑴計算小齒輪分度圓直徑①試選KHt=1.3。齒寬系數(shù)?d=1，區(qū)域系數(shù)②計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T③計算接觸疲勞強度用重合度系數(shù)Zεααε=Z④計算接觸疲勞許用應(yīng)力[σH查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為σHlim1計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：NN查取接觸疲勞壽命系數(shù)KH取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1，有公式得：[[取[σσ試算小齒輪分度圓直徑d==64.325mm⑵調(diào)整小齒輪分度圓直徑1)計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備①圓周速度v。v=②齒寬b。b=2)計算實際載荷系數(shù)KH①查表得使用系數(shù)KA=1，根據(jù)v=1.888m/s、7級精度，查得動載系數(shù)②齒輪的圓周力。FK查表得齒間載荷分配系數(shù)KHα③用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，得齒向載荷分布系數(shù)KHβK3)按實際載荷系數(shù)算得分度圓直徑d及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=⒊按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計⑴試算模數(shù)1)確定計算參數(shù)①試選KFt②計算彎曲疲勞強度用重合度系數(shù)。Y③計算YFa查得齒形系數(shù)YFa1=2.78、YFa2=2.65；應(yīng)力修正系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由公式得[σYY因為大齒輪的YFaY2)試算模數(shù)m⑵調(diào)整齒輪模數(shù)1)計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。①圓周速度v。dv=②齒寬b。b=③寬高比bhh=b2)計算實際載荷系數(shù)KF①根據(jù)v=1.14m/s，7級精度，查得動載系數(shù)Kv②由Ft1=2T1d1=2×8.465×104查得齒間載荷分配系數(shù)KFα③用插值法查得KHβ=1.417，結(jié)合bh則載荷系數(shù)為K3)按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)m=對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù)1.89mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=70.876mm，算出小齒輪齒數(shù)取z1=35，則大齒輪齒數(shù)z2這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。⒋幾何尺寸計算⑴計算分度圓直徑dd⑵計算中心距a=⑶計算齒輪寬度b=考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略微加寬（5~10）mm，即b取b1=77mm，而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計齒寬，即⒌圓整中心距后的強度校核采用變位法將中心距就近圓整至a’=80mm。⑴計算變位系數(shù)和①計算嚙合角、齒數(shù)和、變位系數(shù)和、中心距變動系數(shù)和齒頂高降低系數(shù)。αzxy=?y=當(dāng)前的變位系數(shù)和提高了齒輪強度，但重合度有所下降。②分配變位系數(shù)x1坐標(biāo)點（z∑2，x∑⑵齒面接觸疲勞強度校核按前述類似做法，計算出各參數(shù)結(jié)果：KHσ=471MPa<齒面接觸疲勞強度滿足要求，并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降。⑶齒根彎曲疲勞強度校核按前面類似做法，計算出各參數(shù)值，KFσσ齒根彎曲疲勞強度滿足要求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大齒輪。⒍主要設(shè)計結(jié)論齒數(shù)z1=35、z2=42，4.4.2低速檔齒輪傳動的設(shè)計因為大齒輪與高速檔的大齒輪為一個齒輪，即低速擋的大齒輪z2=42,則小齒輪齒數(shù)z1=z⒈幾何尺寸計算⑴計算分度圓直徑已知大齒輪分度圓直徑d2m=小齒輪分度圓直徑d⑵計算中心距a=⑶計算齒輪寬度b=考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略微加寬（5~10）mm，即b取b1⒉圓整中心距后的強度校核采用變位法將中心距就近圓整至a’=70mm。⑴計算變位系數(shù)和①計算嚙合角、齒數(shù)和、變位系數(shù)和、中心距變動系數(shù)和齒頂高降低系數(shù)。αzxy=?y=②分配變位系數(shù)x1坐標(biāo)點（z∑2，x∑⒊主要設(shè)計結(jié)論齒數(shù)z1=25、z2=424.5鏈傳動2的設(shè)計變速器的輸出功率P=P變?⒈選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)z1=22，大鏈輪的齒數(shù)為⒉確定計算功率工況系數(shù)KA=1.0，主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)P⒊選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)Pca⒋計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距a0=30~50L取鏈長節(jié)數(shù)LP采用線性插值，計算得到中心距計算系數(shù)f1a⒌計算鏈速v，確定潤滑方式v=由v=3.07m/s和鏈號16A，可知采用油池潤滑或油盤飛濺潤滑。⒍計算壓軸力F有效圓周力為：F鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)KFp=1.15⒎主要設(shè)計結(jié)論鏈條型號16A；鏈輪齒數(shù)z1=22，4.6錐齒輪的設(shè)計⒈選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)⑴選用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪齒輪傳動，壓力角取為20°。選用7級精度，材料與直齒圓柱齒輪傳動材料相同。⑵選小齒輪齒數(shù)z1=24，大齒輪齒數(shù)z2⒉按齒面接觸疲勞強度設(shè)計⑴確定計算參數(shù)①試選KHt=1.3，齒寬系數(shù)?R=0.3，區(qū)域系數(shù)②小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T③計算接觸疲勞許用應(yīng)力[σH查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為σHlim1計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：NN查取接觸疲勞壽命系數(shù)K取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由公式得[[取[σσ計算小齒輪分度圓直徑d==65.16mm⑵調(diào)整小齒輪分度圓直徑1)計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。①圓周速度v。dv②當(dāng)量齒輪的齒寬系數(shù)?db=?2)計算實際載荷系數(shù)KH①查表得使用系數(shù)KA②根據(jù)vm=6.96m③直齒錐齒輪精度較低，取齒間載荷分配系數(shù)KH④用插值法查得7級精度、小齒輪懸臂時，得齒向載荷分布系數(shù)KHβ由此，得到實際載荷系數(shù)K3)按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑為d及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=⒊按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計⑴計算公式中的參數(shù)值。①試選KFt②計算Y由分錐角δ1可得當(dāng)量齒數(shù)zv1查得齒形系數(shù)YFa1=2.58、YFa2=2.23，應(yīng)力修正系數(shù)[[YY因為大齒輪的YFaY試算模數(shù)。m==2.5mm⑵調(diào)整齒輪模數(shù)1)計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。①圓周速度v。ddv=②齒寬b。b=2)計算實際載荷系數(shù)KF①根據(jù)v=6.4m/s，8級精度，查得動載系數(shù)Kv②直齒錐齒輪精度較低，取齒間載荷分配系數(shù)KFα③用插值法查得KHβ=1.157，于是則載荷系數(shù)為K3)按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)為m=按照齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，就近選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5mm，按照接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=66.594mm，算出小齒輪齒數(shù)取z1=27，則大齒輪齒數(shù)z2⒋幾何尺寸計算⑴計算分度圓直徑dd⑵計算分錐角δδ⑶計算齒輪寬度b=取b1⒌主要設(shè)計結(jié)論齒數(shù)z1=27、z2=46，模數(shù)m=2.5mm，壓力角α=20°4.7軸的設(shè)計計算ⅨⅠⅡⅧⅦⅥⅨⅠⅡⅧⅦⅥⅤⅣⅢⅤⅣⅢ⒈求軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T發(fā)動機的輸出功率P0=6.3kw，帶傳動的機械效率為P=又n=于是T=9.55×⒉求作用在帶輪上的力因已知皮帶輪的分度圓直徑為d而Ft⒊求作用在齒輪上的力因已知齒輪的分度圓直徑為d而FtFrFa=⒋初步確定軸的最小直徑選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取A0dmin=軸的最小直徑處安裝滾動軸承和軸承端蓋，所以選dⅠ-Ⅱ⒌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計⑴確定軸的各段直徑和長度1)初步選擇滾動軸承。根據(jù)dⅠ-Ⅱ=24mm，選擇(0)2尺寸系列深溝球軸承6204，其尺寸為d×D×B=20mm×47mm×14mm。2)Ⅱ-Ⅲ段安裝帶輪，考慮到皮帶輪的內(nèi)徑，故取dⅡ-Ⅲ3)取安裝齒輪處的軸段Ⅵ-Ⅶ的直徑dⅥ-Ⅶ=30mm；齒輪左端與帶輪之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為20mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取lⅣ-Ⅴ=18mm。齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度h=(24)由于車體內(nèi)寬為800mm，故取lⅢ-Ⅳ=100mm,dⅢ-Ⅳ=26mm；至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。5)軸上零件的周向定位齒輪、帶輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。按dⅥ-Ⅶ由表查得平鍵截面b×h=8mm×7mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為12mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7n6；同樣，帶輪與軸的連接，選用平鍵為6)確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為C1，各軸肩處的圓角半徑為R1。6.軸的校核軸上功率為P=5.985kw，轉(zhuǎn)速n=2400r/min轉(zhuǎn)矩T=9.55×作用在齒輪上的力Ft，F(xiàn)FF根據(jù)平衡條件，列出軸上的平衡方程：FF解得：FNH1水平面上：MV=M總彎矩M=M彎矩、扭矩合成：Mca=150167N?mm軸所受的應(yīng)力為σca=應(yīng)力σca4.8葉片軸的計算校核1.求軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T圓柱錐齒輪的傳動效率η齒=0.97，軸承的傳動效率P=n=T=95500002.求作用在齒輪上的力已知齒輪分度圓直徑為d=115mmFF3.初算軸的最小直徑選取材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取A0d葉片軸最小直徑顯然是安裝錐齒輪處軸的直徑d1。錐齒輪孔徑為24mm，故取d1=4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計⑴根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1)為了滿足錐齒輪的軸向定位要求，第一段軸左端需制出一軸肩，故取第二段的直徑d2=38mm，長度為2)初步選滾動軸承。選用深溝球軸承，根據(jù)箱體內(nèi)徑大小選用6211型號，其尺寸為d×D×B=55mm×100mm×21mm，故d3=d5=55mm，定其長度為l3=20mm3)取葉輪處直徑d6=30mm，葉片輪左側(cè)采用軸端擋圈定位，右側(cè)采用軸肩定位。此段長度取至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。4)軸上零件的周向定位齒輪和葉片輪均采用平鍵與軸連接。按第一段