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1、摘 要我国北方冬季时间长降雪量大，如果不及时清除积雪，将严重影响交通安全，给人们日常生活带来诸多不便。多功能清雪车的研制，有重要的实用价值，对国民经济的发展有重要意义。清雪车清雪能力的强弱很大程度上取决于清雪装置性能的好坏，所以深入研究清雪装置的结构和性能是非常必要的。用于清除浮雪的装置主要为螺旋集雪装置，一般与高速旋转的风机、抛雪筒联合使用。雪被螺旋集雪装置收集并通过风机旋转带动从抛雪筒抛到路边或者运雪车上，节省了收集雪的时间，清雪效率较高。本文基于对积雪的物理机械特性分析，提出机械式除雪的几种方案，并针对离心扬雪式除雪机构，分别对除雪机构中的螺旋集雪机构和离心排雪机构的工作原理进行分析，在
2、理论分析的基础上得出结论。关键词：清雪车；螺旋集雪；离心扬雪全套图纸，加153893706AbstractWinter lasts for a long time in the cold areas of northern China.A great amount of snow falls there each year.Therefore,if the accumulated snow cannot be removed and cleaned in time,it will severely affect the safety of the transportation and brin
3、g out a lot of inconveniences to the peoples daily life.The manufacture of the multi-functional snow-moving machine will be found of important and practical value in forming good transportation and hygiene environment in winter.The snow clearing capacity of the snow-remover depends on the properties
4、 of snow clearing device,so it is necessary to study the structure and properties of snow clearing device deeply. The device mainly used for clearing floating snow is spiral snow collection,which is generally used with highspeed rotating fan and snow throwing cylinder.Snow is collected by spiral sno
5、w collection and threw to roadside or snow truck through snow throwing cylinder driven by rotating fan,which can save time,and the efficiency is high.The thesis works out a basic project on the multifunctional now-moving machine through the study of the physics mechanical haracters of the snow.It la
6、ys great emphasis on the study of Community throwing snow machine. Keywords: Snow-Remove Machine;Helix-Collect snow;Community throwing snow.目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 选题的意义11.2 扬雪机国内外的发展21.3 小型手扶式清雪车简介41.4 小型手扶式清雪车的结构及原理41.5 本章小结5第2章 总体方案设计62.1 设计车体62.2 动力系统设计62.3 传动系统设计72.3.1 传动方案的设计72.3.2 传
7、动系统的设计82.4 本章小结10第3章 各系统设计113.1 原动机的选用113.2 变速箱的设计113.3 集雪器的设计123.4 抛雪器的设计143.5 抛雪器性能参数的分析计算163.6 机器性能参数计算193.7 本章小结20第4章 三维造型设计和二维工程图的绘制214.1 ProE简介214.2 proIE参数设计的优点214.3 ProIE零件的3D实体建模224.4 pro-E导件的装配组合254.5 二维工程图的绘制274.6 本章小结27第5章校 核285.1 齿轮校核285.2 键的校核315.3 轴承校核325.4 轴的校核33第6章 应用前景分析366.1 技术经济分
8、析366.2 成本核算36致 谢39参考文献40结 论41附录1 译文42附录2 英文参考资料44第1章 绪论1.1 选题的意义(1)及时清除积雪的必要性我国北方地区冬季较长，每年都会有较大降雪过程，部分地区还会形成雪灾，给社会生产生活带来很大影响，特别是近年来随着国民经济与社会的快速发展，高速公路和高等级公路里程与日俱增，冬季道路积给人们出行带来了诸多不便，尤其在大雪和雨夹雪天气，大部分高速公路出于安全考虑常采取限速行驶甚至不得不关闭数天，严重影响交通并制约经济发展，城市道路的清雪问题已经越来越引起各级政府部门的关注和重视，我认为如何快速高效清除道路积雪、保障道路和社区群众的正常出行、提高行
9、车安全、行走方便成为目前冬季道路养护的主要问题。所以，过多的降雪常常来不及得到及时有效的清除，给城市交通和人民生活带来了许多不便。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。(2)主要除雪方法目前清雪采用的主要方式有:传统的人工清雪技术；在道路上撒施化学物质融化冰雪；靠各种清雪机械清除积雪。人工清雪功效低、浪费人力、作业成本高、占有路面时间长且必须在白天工作，不安全因素多，易发生交通事故，给过往车辆、行人带来极大不便。 融雪剂清雪是一种靠热作用或撒布化学药剂使冰雪融化的方法。主要用于冬季机场、公路、广场、停车场、铁路、城市街道等，起到清雪及防冻作用，但同时也对城市环境产生
10、了不可忽视的危害，融雪剂所需费用较高，易对道路和周围环境造成污染，而且气温过低时将失去作用，也不利于保护车轮胎，因此，这种方法的使用范围受到一定影响。清雪机械是通过机械对雪的直接作用进行推扫或铲除，主要分为犁式除雪机械和螺旋转子机械两大类，二者之和占发达家清雪机械总数的80%以上。现今，传统人工清雪法和污染较大的融雪剂清雪法已经不能满足需要，迫切需要性能良好、自动化程度较高以及方便灵活的机械来替代。即雪后需要效率高、省时、省力的浮雪清除设备。用于清除浮雪的装置主要为螺旋集雪装置，一般与高速旋转的风机、抛雪筒联合使用。雪被螺旋集雪装置收集并通过风机旋转带动从抛雪筒抛到路边或者运雪车上，节省了收集
11、雪的时间，清雪效率很高。但目前我国螺旋集雪装置的清雪效率和发达国家相比还有一定差距，需要深入研究并进一步提高。本文研究的主要目的是通过对螺旋集雪装置结构性能的研究，分析影响其集雪性能的结构参数，设计一种小型手扶抛扬式清雪车，进一步优化结构以实现螺旋集雪装置快速高效的清雪作业，用于单位、家庭或社区道路、庭院积雪的清除，从而减少因积雪引起的经济损失和安全问题。通过本题目设计，也能够进一步理解机械设计、内燃机原理、工程机械等专业课程知识，掌握专用机械设计的原理和方法。1.2 扬雪机国内外的发展据了解，国内外的研究概况及发展趋势利用机械清雪是把人从繁重的扫雪工作中解放出来的一种最好的途径，并大大提高了
12、清雪效率和速度。因此，科学工作者一直在探索如何研制出安全、可靠和实用的清雪机械。近几十年来，国外除雪车发展非常迅速，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，以适应冬季除雪提出的更高要求，增强产品的竞争力。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，这后来发展成犁式除雪机。早在1943年日本就开始把V型犁式除雪器装在载重卡车上用于除雪，经过多年的发展，国外犁式除雪机已具有较高的技术水平，如俄罗斯新产品KO一812一2型犁式除雪机便是其中的优秀产品之一。国内小型清雪车真正的研制和开发是从80年代以后，随着改革开放的
13、不断深入，道路的不断升级与新建，各种机动车辆猛增而开始的，这些研究单位集中在中国的东北地区，先后有十几种样机被生产出来，在除雪作业中发挥了一定作用。但国内的除雪机械目前还存在一些问题，如作业速度低，整机利用率低、成本高，避让功能不理想，对路面保护能力差。当路面凹凸不平时，除雪机作业会对路面造成损坏。虽然除雪机对路面的破坏程度目前还没有一个衡量标准，但国内的除雪机械在路面的仿形能力、对路面保护等方面，与国外相比还存在一定的差距。为此，各国均投入一定的人力、物力、财力研制、开发性能优越的除雪机械，并大量推广机械除雪以代替人工除雪，加快机械化的进程。尽管中国的北方地区的冬季降雪期可达34个月，但有关
14、资料表明冬季实际降雪次数并不太多，最多也仅为十几次而已，如果除雪车的除雪功能单一，这就大大提高了除雪作业的成本，增加了公路养护部门的负担。此外雪车的避让功能不理想。在除雪过程中，常常因遇路障而使主机或者除雪装置损坏，国内现有的犁式除雪机械，大部分在回避路障方面的能力较差。90年代初我国的沈大高速公路上也引进了德国产的乌尼莫克道路综合养护车，辅机备有犁式除雪器。国内犁式除雪机的研究也取得一定的成绩，先后研制了一些成功的产品，如西安公路研究所研制的L9280型除雪机，吉林交通科学研究所研制的CL一3.6，CL一3.5型系列除雪机，以及哈尔滨林业机械研究所研制的CBX一216综合破冰除雪机等。犁式除
15、雪机出现以后，又出现了将用合成材料制成的指向圆周不同方向的棒装在滚筒上作为清雪专用器械，但只对没冻的积雪效果好，直到后来出现了连续快速的大型旋转式清雪机后，清理积雪的工作才变得简单。旋转式除雪机一般具有切削、集中、推移和抛投的功能，具有结构复杂、功能多的特点。德国和日本是生产旋转式除雪机的主要国家，技术成熟，其产品性能居世界领先水平。国内己研制成功的旋转式除雪机主要有吉林工业大学等单位研制的CX一30型除雪机，哈尔滨林业机械研究所研制的CBX一216型城市道路破冰机，吉林交通科学研究所研制的CBX一1600型除雪机等等。除雪机在国外已经发展了几十年，特别是在瑞典、芬兰等北欧国家已经相当成熟。中
16、国除雪机械的研制起步较晚，建立道路气象系统，除雪机械应向小型化、高速度的方向发展，向多功能、机一电一液一体化的方向发展，同时注意提高安全性和舒适性，打破专利封锁、加强技术合作。也只有这样我国才能加快发展速度，缩短与世界先进水平之间的差距。与其它类型的除雪机械相比，抛雪式除雪机一般具有对积雪的切削、集中、推移和抛投功能，其应用较广，是一种现代化、高效率的除雪机械。自80年代起，逐渐在北美，北欧和日本北海道地区得到广泛的应用。在我国大型清雪车在部分地区还可以见到，但大部分是推移式的，先进的抛投式少之又少，且是进口产品，价格昂贵，维修不便。在除雪作业中，除雪机机身的大小及除雪速度是影响交通的两个重要
17、因素，机身过大，除雪机占道影响交通；速度过低，影响车流通畅，同时狭窄路面的除雪也要求机身体积不宜过大。而相应的适用于中国国情的企事业单位清雪、城市次干道以下各级道路清雪和环卫人员用的小型产品更是几乎见不到。国内有关这方面的研究很少，据了解目前国内没有厂家在生产小型抛投式清雪机。所以对这种小型的除雪机的研究、设计和开发必然有很大的现实意义。根据哈尔滨花园邨宾馆新引进的扬雪车的用后调查，德国凯驰（karcher）手推机依然很重，这就使推车人很费力。雪车转向不是十分灵便，拐角处依然操作不便。为了快速、高效、方便地清理及不妨碍交通，今后的除雪机械必然要向小型化、高速度而又更人性化的方向发展。1.3 小
18、型手扶式清雪车简介本设计针对，大型设备清理占路面积大、影响交通，窄小街道、小区、机关大院、公园等小道大面积场所清雪费工费力的情况，经过实地调查咨询及严格思考，进行小型手扶清雪设备结构设计。该设计结合吉林大学、大连铁道学院多功能除雪车科研项目、德国凯驰（Karcher）的扬雪机图片信息、及哈尔滨花园邨宾馆的实机参照，对离心扬雪式清雪车的设计理论进行分析，得出相应结论，在此基础上对离心扬雪式清雪车进行总体结构设计、动力学分析、传动系统设计及应用ProE 实体绘图。 1.4小型手扶式清雪车的结构及原理清雪车由车体和安装在它上面的汽油机(原动机)、变速箱、传动装置、集雪器以及安装在集雪器上的抛雪器组成
19、。小车以一定速度行走时，积雪从前方不断进入集雪器中，集雪器由反向安装的双向螺旋轴、推雪板和挡板组成，由于螺旋轴的高速旋转，积雪被切碎并通过双向螺旋的横向位移迅速集中于集雪器中部抛雪转子室的入口处，随车体的前进而进入转子室，在转子叶片的带动下，不断沿抛雪筒抛到预定位置。所以要合理的设计计算集雪器、抛雪器等的参数。螺旋转子式(抛投式除雪机中最常见的一种)除雪机是利用前部安装的螺旋式铣削集雪器进行切削，然后将切削下的雪屑靠两端反向安装的集雪螺旋输送并集中于推雪板中部的转子抛雪器的入口处，由于除雪机向前运动使积雪不断增加，在压差的作用下，雪屑被连续送入高速旋转的抛雪转子室内(有些螺旋转子式除雪机没有转
20、子结构，只有抛雪筒)，在转子叶片的带动下，被不断沿抛雪筒抛出。1.5本章小结本章主要针对小型手扶式清雪车的国内外发展情况，自身的结构及工作原理等情况进行系统的分析与概括,通过我国实际情况来说明此次毕业设计的可行性。第2章 总体方案设计2.1 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。其主体采用IOmm的低碳钢板焊制而成，并包括扶手，车轮等附件。车体前段连接集雪器，中间固定汽油机座，各部分设计应考虑如何满足简单、实用、美观、操纵灵便等要求，并且车体的宽度不应超过集雪器的宽度。除此之外，考虑到实际应用，还应注意避免划伤路面、减小自重、过载保护等问题。2.2 动力系统设计本
21、车原动机选用汽油发动机，因其油损少，连续作业时间长，噪音低，更适合机关大院、居民区及人口流动较大的地方使用。考虑到本机器的整体性能及使用寿命等参数，选用国产江动系列汽油发动机，经性能比较，初步选用型号JF168的发动机。其尺寸、性能参数见表2-1。表2-1 江动牌系列微型发动机JF168型型式单缸 四冲程最大输出功率转速（kw/rmn）5.5/3600外形尺寸（mm）387330360启动方式反冲式手拉起动/电起动润滑方式无铅汽油点火方式晶体管点火耗油量（ml）270缸径/行径（mm）6845/2.681.77净重（kg）15主要特点该机输出方式灵活，配套用途广泛。2.3 传动系统设计2.3.
22、1 传动方案的设计传动方案一发动机链传动中间轴链传动集雪器考虑到车身突然遇到障碍物影响传动系统，甚至使集雪螺旋因受过大阻力，仍要继续旋转被破坏，所以传动系统中考虑有带传动做过载保护。传动方案二发动机带传动中间轴链传动集雪器本方案中尽管有过载保护，但是车整体单向受力并且积雪效率不如变速高，当雪较大时，车行驶速度应该低些；挡雪量较小时，车可以行驶快些，当清雪不彻底时，就要发回重新清扫一遍，所以考虑第三方案，加变速箱。传动方案三车的传动路线如下所示：发动机 带传动中间轴锥齿轮锥齿轮集雪器 链传动变速箱链传动车轮 图2-1 传动路线图与前两种机型相比，车体体积适中，结构也比较简单。车体上部安装汽油机:
23、车体前面连接集雪器:后面有推手;内部有加强肋板。总机长约1820mm，宽约820mm，高约1150mm，重约102kg，轮子直径选为300mm，可见机型3具有机型2优越的除雪性能，还具备机型1轻便的优点，的确优于其它机型。2.3.2 传动系统的设计传动系统选用第三方案，由于发动机转速2500r/min,车由人推动，基于人行走速度限制，车轮转速要求在50转/min左右,而通常带传动传动比要求不得大于7，通常选择3到4越小越好，齿轮传动传动比范围同带传动，这样总体就要降速，传动比达到50左右。总体传动方案：集雪器锥齿轮锥齿轮带传动发动机变速箱链传动车轮链传动 (2)带传动的参数设计见表2-2、表2
24、-3 表2-2 带传动尺寸参数带型普通A型带弹性滑动率=0.02直径80mm大带轮基准直径轴间距A=476.5mm基准长度1318mm带速VV=8.37m/s小带轮包角a169.46额定功率p11.01kw额定功率增量p10.24kw带根数z5单根带的预紧力F099.66N表2-3 带传动的参数带型普通V带设计功率5.5KW传动比i2小带轮基准直径80带基准长度1180mm大带轮基准直径156.8带速V=8.37m/s单根带轮传递功率P=1.01kw小带轮包角a=169.46额定功率增量p=0.24带的根数Z=6带轮基准宽度B=11.0单根V带预紧力F0=107.85N(2)链传动的参数设计见
25、表2-4表2-4 链传动参数链型08B截距12.7传动比4链节数256小链轮齿数25大链轮齿数100小链轮分度圆直径101.33大轮分度圆直径404.32小链轮齿顶圆直径108.37齿顶圆直径412.26 (3)链传动2的设计参数设计过程与链1相同，传动比i=4，截距P=9.525,型号06B，大链轮分度圆直径d2=254.74mm,齿顶圆直径da2=260mm,齿根圆直径df2=248.39;小链轮分度圆直径d1=63.92mm,齿顶圆直径da1=68,齿根圆直径df1=57.57mm。考虑到缓冲、减震、过载保护、原动机等对传动装置的要求，采用单排滚子链(链号为O6B)传动和带(普通v带A型
26、)传动。在有转子机构的机型中，因为多了转子传动装置比较复杂，设计时应考虑到集雪器和抛雪器相互牵制，必要时可设计圆锥减速器或蜗轮蜗杆以满足传动的要求。应该注意的是，设计时要合理安排传动路线，考虑调整重心的位置，尽量使重心位于轮子略前方附近。汽油机应置于整机中央位置，通过传动装置带动集雪螺旋和抛雪转子旋转，实现预定功能。(4)锥齿轮的设计由于系统总体有传动比要求，此处锥齿轮传动分别取1:1、1:2,经计算总结得锥齿轮参数如下表2-5：表2-锥齿轮参数参数名称齿轮1齿轮2齿轮3轮4齿数Z20202040模数m 3 3注：啮合时两齿轮轴线垂直放置2.4 本章小结本章主要研究制定了小型手扶式清雪机的总体
27、设计方案, 在此基础上对清雪机的车体、动力系统和传动系统进行设计并得出结论。第3章 各系统设计3.1 原动机的选用考虑到本机对动力源的要求，这里采用江动牌系列微型发动机中的JF168型，其尺寸、性能参数见表2-1。3.2 变速箱的设计类型:二级变速一级换向结构设计:齿轮、轴及轴承组和设计:小齿轮、大齿轮和低速轴分开制造，利用平键作周向固定。轴上零件利用轴肩、轴套和轴承作轴向固定。两轴均采用深沟球轴承，承受轴向载荷的作用。轴承利用齿轮浸入油池溅起的稀油润滑。结构见图变速箱装配图。输入轴设为花键轴，其上有一二联滑块，当拨快作用在其上时，其与输出轴上齿轮分别啮合，从而实现换挡换向功能。输出轴端一端通
28、过链传动与发动机相连，另一端通过另一链传动与车轮相连，其上有三个直齿轮，两端齿轮靠轴肩和套筒定位，另一个齿轮轴肩和弹性挡圈定位。箱体壁上装一齿轮轴陏轮，当其于二联滑块啮合并且同时与输出轴的输出端啮合时，实现换向功能。具体位置见图3-1。图3-1 变速箱下箱体结构3.3 集雪器的设计(1)集雪器结构设计集雪器亦称为螺旋集雪器，配置在整机前方，左右对称旋向相反，是对路面积雪的切削元件和将积雪向中央集拢的传送工具，使雪从集雪器中部流入抛雪转子。它由三部分组成:双向螺旋轴(集雪螺旋)、轴承结构、挡板及推雪板等。双向螺旋轴是一根安装两段反向螺旋的轴，安装在挡板中形成半封闭，由原动机通过传动装置带动高速旋
29、转。螺旋轴的结构见图3-2，3-3。 图3-2 带叶轮的螺旋轴图3-3 不带叶轮的螺旋轴螺旋集雪器的工作原理是，雪在螺旋叶片推力作用下受挤压到一定程度，当集雪螺旋旋转时，在雪层上切割出一条雪带，并沿轴向移动至转子前方。螺旋集雪器的带式刀片一般双向对称式，在螺旋中部留有一定空间，以减小雪流入转子时的阻力。在无转子结构的机型中，集雪螺旋集切雪、集雪、抛雪三大功能于一体，因此多采用图3-3结构;在有转子结构的机型中，集雪螺旋只完成切雪、集雪功能，由抛雪转子完成抛雪功能，故多采用图3-2结构。 =+ldr 其中L为螺旋沿轴向长度，60V/n考虑清雪机自行速度时雪进入集雪器每秒转过的弧长，V清雪机自行速
30、度（m/s）,n螺旋轴转数。经螺旋轴推移并挤压的雪，将对螺旋叶片产生阻力。实际计算时，可设雪对单位面积上的压力与雪的变形阻力f相平衡。并假设雪为连续流体媒介，各方向变化速度相同且均匀。则除雪生产率Q= lhV。那么集雪器所耗功率为公式中D为螺旋直径，其它符号如前所述。注:雪的变形阻力f(即雪的抗压强度)可由实验求出，它和积雪的密度和抗压强度有关。为增加集雪能力，同时也为了加工更加方便，集雪螺旋轴采用一条薄钢板焊在轴上。除雪宽度要求不小于500毫米，这里可取600毫米左右;螺旋最大直径通常约为它的一半左右;在整个除雪宽度上应至少存在一个螺距;由螺旋直径和螺距可确定螺旋角的值(确定后可观察螺旋角的
31、值是否合理，如不合理可适当的调整螺旋直径和螺距的值，直到合理为止)。除此之外，集雪螺旋的转速Nj必须满足生产率的要求，换言之巧必须满足nj4x60lhV带入数据计算后， nj要求大于152.6r/n。总之，集雪螺旋转数越大，集雪能力越强，但转速也不宜过大，所以综合结构、功率、集雪能力等方面的要求适当选取nj的值。根据结构选取螺旋，螺距为500毫米，轴径为30毫米，钢板宽50毫米，厚5毫米，以及其它参数的值。如图3-4所示，集雪器的挡板底部安有支撑板，以防集雪螺旋划伤地面及保护集雪螺旋免受车体重的压力。图3-4 带支撑板的集雪机构3.4 抛雪器的设计1.无转子机构抛雪器的设计小型机型通常没有转子
32、机构，抛雪器只起对雪的导向作用，此时抛雪器简称为抛雪筒。如图3-3所示，为减小雪在其中运动时的阻力，抛雪筒的直筒部分与集雪器的上挡板制成一个零件，连接处以圆角光滑过渡，且材料选用高光洁度、高韧性的玻璃钢。抛雪筒处于集雪器中部，方向应与挡板的半封闭圆筒相切，这个方向雪可以得到充分的初速度后从此抛出。抛雪筒轴线应处于集雪螺旋轴螺旋面中部，这样雪在离开集雪器进入抛雪筒时可少受阻力。为提高抛雪距离，抛雪筒出口处有椭圆状的光滑开口以保证雪在离开抛雪筒转弯时少受阻力。根据力学原理，相同的初速度只有在45度斜上抛时抛的距离最远，故扬雪角取45度最合理。速度只有在45度斜上抛时抛的距离最远，故扬雪角取45度最
33、合理。2.有转子机构抛雪器的设计与无转子机构的抛雪器相比，这种抛雪器在结构上多了抛雪转子，相应的集雪器推雪板上在与抛雪器相对处增加了转子室。因此，这种抛雪器较为复杂，但它的抛雪功能更优越。工作原理:如图3-6所示工作时，雪随着机体的前进和集雪器的自身旋转被粉碎并从左右向中间集中，然后由于高速旋转着的转子产生内外气流速度压力差以及车体的继续前进双重作用而进入转子壳体的风扇室内，并迅速充满转子室。抛雪转子旋转产生离心力使雪沿转子径向叶片端部移动，并被推压到转子室内的圆弧表面，随转子叶片作旋转运动到达抛雪口时便被抛出。图3-5 挡雪板-抛雪器图3-6 带转子叶片的集雪-抛雪器图3-7 抛雪转子计算简
34、图抛雪转子的计算见图3-7，主要参数有叶片卸载角、叶片外径R、和工作长度、转子抛雪生产能力(生产率)和最大抛雪距离。转子壳体内表面上的雪抛出速度，等于叶片顶部的圆周速度。其它雪块沿径向移动，从转子抛出的绝对速度等于其出口时的径向速度和叶片顶部的圆周速度的矢量和。转子卸载角然(弧度)，指从叶片顶端开始抛雪到两叶片间存雪完全抛完(即雪块从A点运动到A点)时间内，叶片转过的角度。按雪块为无粘合力的散状小颗粒的最有利输送条件，来确定3.5 抛雪器性能参数的分析计算1.无转子机构抛雪器的参数分析计算(l)雪由集雪器进入抛雪筒时的速度雪的圆周速度可近似地认为是雪进入抛雪筒时的速度。，可见V与，n, S有关
35、(2)雪离开抛雪筒时的速度雪块以速度心脱离集雪螺旋经过抛雪器出口时的速度为u。，则公式中， H。为抛雪筒出口到集雪器中心轴的垂直距离，为雪经过抛时因与筒壁摩擦和冲击而产生的能量损失系数。(3)抛雪距离的计算抛雪距离是清雪机的主要性能指标，u。值的大小很大程度上决定了清雪机抛雪距离。当抛雪速度一定时，抛雪距离与雪的压实程度、雪的自然加密度、清雪生产率、转子抛出的雪流密度、转子外径及雪的物理机械性能等因素有关。雪属于轻飘物，在计算时，最大抛雪距离是指排除风力的影响。经转子抛出的雪由于受到机械对其的加密作用，呈团状或颗粒状。在空气流体中运动，因速度不是很快，运动阻力可以认为主要是流体粘滞性引起且阻力
36、的量值和速度的一次方呈正比，设阻力F=m.g.c.u，c为阻力系数。以抛雪筒出口为原点，采用直角坐标。在X、Y、Z坐标中，按牛顿定律：以抛雪筒出口时计，当t=0，x。=y。=O，=u。cos，=u。sin其中为抛雪筒扬雪角，则公式的解为公式中e为自然对数底。系数c的取值由实验确定。但一般在无大量实验数据情况下，将清雪机处理后的雪团和颗粒认为是类球体，而按斯托克斯阻力定律来计算，即球体在粘滞流体以一定速度运动时，所受到的阻力f是：f=6au式中a为雪块半径; 为空气粘滞系数。的数值系空气的内在属性。在零度以下时，可取值为0.00016泊。设F=f，即mgu=6au，解之有: c=4.5，显然cg
37、值较小。因而可将公式(2.13)展成级数，有下列近似关系： 令公式中的y= 0，并将式中第三项略去，解得到达地面时间是：t带入x的表达式，求出最大抛雪距离为：空气对雪块运动有较大阻力，使实际抛雪距离大大小于理论值。实践证明，转子的圆周速度越高，这一差异越大。顺风抛雪可以提高抛雪距离，当风速不大时，也可逆风抛雪。由文献可知:考虑到风速对抛雪距离的影响，可采用经验公式X=Xmax (1土0.1Vf)单位m计算有风时的抛雪距离X。式中:Xmax无风时的抛雪距离单位m，称风速单位。2.有转子机构抛雪器的参数分析计算(l)抛雪转子所需功率公式中各符号的意义是V0雪块进入转子叶片时的速度Vor、Vot分别
38、为V0的沿叶片径向和圆周切向的分速度:V1雪块离开转子叶片时的速度;V0、V1分别为K的沿叶片径向和圆周切向的分速度;R0、R1分别为速度V0、V1，为K处到转子中心的距离;0、1速度V0、V1与圆周分速度之间的夹角;转子轴旋转的角速度;设m为每秒通过抛雪转子雪的质量，则m=r.Q，Q=Q为每秒通过抛雪转子的流量，那么单位时间内雪的动量矩变化为:这动量矩的变化应等于施加与转子轴上的驱动力矩。因此抛雪转子需用的功率:由于集雪螺旋所带起雪的速度方向近于是转子叶片的径向，0=2因此转子需功率为:考虑雪进入转子时，雪对叶片的冲击和摩擦等使功率有损失，设f为抛转子功率，则实际抛雪转子消耗的功率为:(2)
39、速度及距离的计算雪块离开抛雪转子叶片时的速度(即速度K)就是雪进入抛雪筒时的速度。在抛雪速度和距离的设计计算中，这是唯一不同于无转子机构抛雪器的地方。值得注意的是，由于雪受气温影响很大，在严冬季节雪呈松散颗粒状，初冬和初春气温在零度左右降雪，气温在零度以上时雪的粒度很大，扫雪最困难，易堵塞转子体，扫雪效率显著降低。3.6 机器性能参数计算1.消耗功率的计算 (1)集雪器消耗的功率由公式知：带入数据:Nj =1.753kw (2)抛雪器消耗的功率由公式知: 带入数据:Nf=1.54kw2性能分析机器的除雪生产率是2.24x10m/s。由Q=hlv即生产率等于雪层厚度。3.7 本章小结（1）、本章
40、主要研究制定了小型手扶式清雪车的各系统设计方案。（2）、在此基础上对清雪车的几个主要部件(如集雪器、抛雪器等)的结构和关键性能参数进行分析，确定主体设计方向。（3）、经过实地考察和设计计算，最终确定车体尺寸1820mm X 820mm X 1155mm。第4章 三维造型设计和二维工程图的绘制4.1 ProE简介Pro E自1988年问世以来，10年间已成为全世界及中国地区最普及的3DCAD/CAM系统。Pro/ENG创EER在今日俨然成为世界3DCAD/CAM系统的标准软件，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、航天、家电、玩具等行业。Pro尼NG州EER可谓是个全方位的3D产品开发软件，它支
41、持同步设计，可让使用者同时完成工业设计、机械设计、功能模拟、加工制造、缩短产品开发的时间与流程。Pro压NGINEER主要的功能是进行参数化的造型设计，提供的功能包括造型设计、曲面设计、建立工程图、零件组合、简单的有限元素分析、模具设计、电路设计、装配零件设计、加工制造、逆向工程等等。4.2 proIE参数设计的优点Pro尼NG取EER独特的参数化设计概念，采用单一数据库的设计，有支持同步设计的功能，它包括了下面的几个优点。(1) 3D实体模型(Solidmodel)3D实体模型可以将用户的设计思想以最真实的模型在计算机上表现出来，而且借助于其系统参数(systempters)，还可随时计算出
42、产品的真实性。这样在产品设计过程中，可以减少许多人为计算时间。(2) 单一数据库(singleda1Labase)Pro/ENG取EER可随时由3D实体模型产生ZD工程图，而且自动标示工程图尺寸。不论在3D还是ZD图形上作尺寸修正，其相关的ZD图形或3D实体模型均自动修改，同时组合、制造等相关设计也会自动修改，这样可确保数据的正确性，并避免反复修正的耗时性。(3)以特征作为设计的单位任eature一baseddesign)Pro/ENG创EER以特征作为产品几何构建及数据存取的基础，这些特征的名称都是一般机械设计上常用的名称，如外壳(Shen)、圆角(Round)、倒角(Chamfer)、拔模
43、斜度(Draft)等均被视为零件设计的基本特征，除了充分掌握设计思想之外，还在设计过程中导入实际的制造思想。(4) 参数式设计(Petricdesign)配合单一数据库，所有设计过程中所使用的尺寸(参数)都存在数据库中，修改CAD模型及工程图不再是一件难事，设计者只需更改3D零件伊art)的尺寸，则ZD工程图(Drawing)、3D组合(Assembly)、模具(Mold)等就会相应地变化。4.3 ProIE零件的3D实体建模旋转式清雪车通常由下述零部件组成:车体、轮子、汽油机、集雪器(由挡板、推雪板、集雪螺旋等零件装配而成、抛雪器(由转子、抛雪筒等零件装配而成)、变速箱直齿轮减速器由上下箱体
44、、直齿轮、轴承、轴套、键、轴承盖等零件装配而成、带轮、链轮、中间轴等。其中以机器的锥齿轮、集雪螺旋、车体底盘等实体造型较为复杂。下面分别介绍它们的建模过程。(1). 锥齿轮的建模过程:Create、Datum、Plane建立基准平面Create、Protrusion、Revofve旋转生成锥齿轮立体雏形Create、Datum、Curve、FromEquation通过渐开线方程生成锥齿轮齿形曲线一通过该曲线，建立锥齿轮一个齿廓Pattem阵列生成全部锥齿轮齿廓CreateCutExtrude切割生成锥齿轮轴孔一CreateCutExtrude切割生成锥齿轮键槽孔一CreateChamfer建立
45、倒角特征一完成。图4-1 直齿锥齿轮（2）.清雪螺旋右旋的绘制草绘1画圆拉伸成中轴草绘轴上圆孔拉伸圆孔草绘螺旋拉伸成单叶螺旋阵列成三叶螺旋绘制连接杆阵列成三杆添加中轴面DTM2阵列连接杆上色模型见下图：（3）、清雪螺旋左旋的绘制过程同上，模型见下图：图4-2 螺旋右旋 图4-3 螺旋左旋（4）叶轮的绘制草绘轴圆面拉伸成中空轴草绘叶片拉伸实体阵列成四叶草绘键槽拉伸键槽实体上色模型见下图：图4-4 叶轮（5）挡雪板绘制草绘槽型面拉伸实体壳特征草绘壳上轴孔拉伸成孔添加面DTM1草绘叶轮外壁并拉伸添加面DTM2草绘雪筒并拉伸上色模型见下图：图4-5 挡雪板（6） 清雪螺旋的轴的绘制草绘轴最大阶梯并拉伸草绘螺旋轴段并拉伸草绘轴承轴段并拉伸草绘销孔拉伸添加面DTM1镜像螺旋轴段镜像销孔上色模型见下图：图4-6 螺旋的轴（7）车体底盘的绘制草绘外框并拉伸壳体命令草绘底盘边缘并拉伸草绘输入、输出轴轴承座并拉伸轴承座打孔阵列孔
