某除雪車的關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)及計(jì)算校核 1 1 1 2 4 5 6 6 71.6.1傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì) 7 11.9輪胎的選型 2零件的強(qiáng)度校核 1.1.1通用除雪裝置的分析在進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，市面上較為常見的除雪車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有鏟式、碾切式、旋切式以及滾掃式。其工作運(yùn)行效率不同，對(duì)路面環(huán)境的適應(yīng)性也各不相同，為了設(shè)計(jì)的除雪車可以適應(yīng)復(fù)雜路面環(huán)境，分別對(duì)以上四種除雪裝置進(jìn)行分析與研究。鏟式裝置，如圖1.1所示。在車前進(jìn)行鏟車除雪準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)，車前的車輛犁板與除雪車輛達(dá)到前進(jìn)方向犁刀呈一定的垂直角度，鏟車?yán)绲吨苯油苿?dòng)作用于這塊地面，這樣隨著除雪車輛達(dá)到前進(jìn)方向犁刀后就會(huì)用力推動(dòng)地上積雪，沿著車前犁板的底層表面把所有積雪全部拋向路邊。這種自動(dòng)除雪除塵裝置適合清除未壓實(shí)的新降積雪。碾切式除雪裝置，顧名思義，其除雪裝置上安裝有滾片，滾片在滾動(dòng)以及震動(dòng)的作用下對(duì)積雪或者冰面進(jìn)行破碎作業(yè)，以此實(shí)現(xiàn)除雪；但是這種方式存在一定的缺陷，即其在實(shí)際運(yùn)行中由于震動(dòng)以及滾動(dòng)無法達(dá)到精準(zhǔn)控制，因此會(huì)對(duì)路面造成一定的損傷，在運(yùn)行中很可能對(duì)滾刀造成反破壞，此外，碾切式除雪裝置只能對(duì)雪進(jìn)行破壞而無法實(shí)現(xiàn)排雪，這也是其運(yùn)行時(shí)存在的一大缺陷錯(cuò)誤!未找到引用源。滾掃型除雪裝置，如圖1.3所示。其材料一般采用尼柔性材質(zhì)，滾掃型除雪機(jī)在實(shí)際作業(yè)中具備多種優(yōu)勢(shì)，對(duì)于不同的路段以及不同形狀的積雪都有著較好的清除作用，在除雪機(jī)實(shí)際進(jìn)行工作后，基本不會(huì)對(duì)路面造成損傷，得到了人們的廣泛好評(píng)，但是其不適用于積雪較厚且較硬的場(chǎng)合。圖1.4給出了旋切式除雪設(shè)備的實(shí)物圖，旋切式除雪裝置的工作原理與螺旋輸送機(jī)輸送物料的原理類似，它是由可移動(dòng)式除雪筒、攪龍中部螺旋片以及雪筒葉片三部分構(gòu)成，螺旋葉片可將積雪破碎并輸送至攪龍中部，排雪則通過攪龍中由于本文設(shè)計(jì)是基于中小路面的小型除雪車，所選取的是旋切式除雪裝置。1.1.2攪龍葉片的設(shè)計(jì)旋切式除雪機(jī)構(gòu)由攪龍軸、攪龍葉片和拋雪機(jī)構(gòu)組成。積雪通過被攪龍軸帶動(dòng)的兩個(gè)旋向相反的攪龍葉片旋轉(zhuǎn)，將積雪送往拋雪機(jī)構(gòu)。攪龍葉片旋轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)積雪進(jìn)行了切割粉碎，將雪渣送到儲(chǔ)雪筒，再通過拋雪筒拋出。攪龍葉片起到輸送作用，其結(jié)構(gòu)與功能與螺旋輸送機(jī)類似，是否可以將積雪快速高效的運(yùn)輸至雪筒，對(duì)于除雪機(jī)整機(jī)的性能有著重要影響。為了保證傳輸效果，本文所設(shè)計(jì)的攪龍葉片靠左的左旋、靠右的右旋，材料選擇耐腐蝕性能較好的材料。圖1.5攪龍葉片三維示意圖根據(jù)參考文獻(xiàn)[10]可知，攪龍葉片中較為重要的參數(shù)為內(nèi)外徑與節(jié)距。葉片外徑葉片內(nèi)徑外螺旋線內(nèi)螺旋線葉片高葉片展開里口徑切口角度D=360mmP=70mm1.2攪龍軸的設(shè)計(jì)1.確定積雪作用在攪龍軸上的扭矩T?Fm=pS?v2/cos(β-90)βx一拋雪角度，單位°;兩端固定式結(jié)構(gòu)，選用軸承32106(2個(gè))d=30mm,D=55mm,B=1.3減速器的選型P?=1.57kW選擇FC-80不帶電機(jī)法蘭型蝸輪蝸桿減速器，其參數(shù)如下表所示：A公稱傳動(dòng)比2中心距1.4傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得A?=103～126,取A?=112,將數(shù)據(jù)代入可知將計(jì)算數(shù)據(jù)圓整并考慮鍵槽對(duì)軸的削弱，取dmin=10mm,取d?=軸其他參數(shù)，諸如軸徑與軸的長度通過軸系1.5拋雪裝置的設(shè)計(jì)到儲(chǔ)雪箱中，再通過拋雪筒拋出。拋雪裝置高度380mm,寬200mm采用2mm的鋼板制作拋雪裝置所需功率v?一吸雪□積雪吸入速度1.6鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算由于除雪車運(yùn)行速度較低，運(yùn)行時(shí)所需力較大，因此采用鏈傳動(dòng)較為合適，通過鏈傳動(dòng)將動(dòng)力源提供的動(dòng)力傳遞來實(shí)現(xiàn)除雪車的除雪功能。1.6.1傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)鏈傳動(dòng)中傳動(dòng)鏈進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算：1.鏈輪齒數(shù)與傳動(dòng)比的確定一般來說，鏈輪齒數(shù)不宜過多或過少，鏈輪齒數(shù)過少則動(dòng)載荷較大，齒數(shù)過多則縮短鏈的使用壽命；傳動(dòng)比對(duì)鏈傳動(dòng)的包角有一定的影響，傳動(dòng)比過大則包角小，容易發(fā)生爬高和跳齒的現(xiàn)象，且鏈傳動(dòng)包角一般不小于120°。根據(jù)除雪機(jī)實(shí)際工作狀況，初定傳動(dòng)比為1.4,小鏈輪齒數(shù)25,則大鏈輪齒數(shù)計(jì)算如下：Z?=i×z?=1.4×25=35≤1142.鏈的計(jì)算功率根據(jù)除雪機(jī)的實(shí)際工作狀況可知鏈傳動(dòng)所受沖擊為中等，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知KA=1.3,kp=1,則計(jì)算功率為：P?—一功率(輸入),kW;Pca—一功率(輸出),kW。3.鏈型號(hào)與節(jié)距的確定由上文的計(jì)算并根據(jù)鏈的選型表可知其型號(hào)為06B,節(jié)距為9.525毫米。相應(yīng)的鏈節(jié)數(shù)Lpo為：取鏈節(jié)為100節(jié)，將其代入下式：得a≈296mm,根據(jù)除雪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，中心距取300毫米為宜。5.鏈速、壓軸力與潤滑的確定鏈輪選擇水平布置，其壓軸力系數(shù)查表知KFp=1.151.6.2鏈輪參數(shù)的確定序號(hào)名稱123內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬45內(nèi)鏈板高度67單排抗拉載荷1.小鏈輪相關(guān)參數(shù)的確定分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑小鏈輪選用15號(hào)鋼，熱處理方式采用淬火與回火，其硬度應(yīng)在50-60HRC。1.大鏈輪相關(guān)參數(shù)的確定分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑材料選?。?0,對(duì)其滲碳、淬火、回?zé)峄鹛幚?，使硬度達(dá)到50-60HRC。發(fā)動(dòng)機(jī)是除雪車的動(dòng)力來源。為了保證除雪車的輕量化、便捷化，同時(shí)考慮到環(huán)境溫度、使用壽命、除雪面積、作業(yè)持續(xù)性、可靠性等因素，本次選用機(jī)動(dòng)靈活的小型汽油機(jī)作為輪式機(jī)動(dòng)除雪車的動(dòng)力源。1.發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：2.除雪車整車所需要的總功率：P?=fvf=2×F?·μP?一鏈輪的輸入功率P?一除雪車行走的功率P?一拋雪裝置消耗功率通過上述公式計(jì)算參考，總功率約為1.8kW,為防止過載，保證駕駛員安全，選擇型號(hào)BS170F的航天巴山發(fā)動(dòng)機(jī)。技術(shù)參數(shù)如參數(shù)名稱數(shù)值/介紹品牌航天巴山型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)最大功率燃油容量凈重1.8車架的設(shè)計(jì)車架是除雪車各個(gè)裝置的基體，它應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度。為了使除雪車簡單輕便，車架由Q235方鋼焊接而成。車架長1170mm,寬1084mm,高150mm。1.9輪胎的選型本文所設(shè)計(jì)的輪式機(jī)動(dòng)除雪車在進(jìn)行除雪作業(yè)時(shí)可能會(huì)遇到多種多樣的發(fā)雜路輪胎。萬向輪選用108FS參數(shù)如表所示。充氣輪胎選用280-4型充氣實(shí)心胎，其單輪運(yùn)載表4-4輪胎280-4型參數(shù)材質(zhì)軸承型號(hào)橡膠2零件的強(qiáng)度校核2.1傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速比較高，故應(yīng)進(jìn)行校核計(jì)算。初定其效率為80%,轉(zhuǎn)速為15002、軸端力的計(jì)算由上文可知分度圓直徑為30毫米3、軸上載荷的計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知軸上載荷的計(jì)算公