小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)【排版】

資源目錄里展示的全都有預(yù)覽可以查看的噢，，下載就有,,請(qǐng)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(qǐng)放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 目錄摘要 .1第 1 章 緒論 .21.1 本次設(shè)計(jì)來源、目的、意義、國內(nèi)外概況.21.1.1 本次設(shè)計(jì)的來源 .21.1.2 本次設(shè)計(jì)研究目的 .21.1.3 本次設(shè)計(jì)研究的意義 .21.1.4 有關(guān)清雪機(jī)國內(nèi)外研究概況.21.2 本設(shè)計(jì)預(yù)期達(dá)到的目標(biāo).51.3 本設(shè)計(jì)研究內(nèi)容、研究方法及技術(shù)路線.51.3.1 斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機(jī)的整體方案構(gòu)想.51.3.2 結(jié)構(gòu)原理和計(jì)算要點(diǎn) .51.4 本課題實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)有條件.61.5 研究的主要內(nèi)容和方法.61.5.1 冰雪切削擠壓破碎技術(shù)、總體方案.61.5.2 碾壓滾型式和結(jié)構(gòu) .71.5.3 滾齒排列方式及刀刃幾何參數(shù).71.5.4 各主要零件的校核驗(yàn)算.7第 2 章 路面冰雪清除機(jī)機(jī)理研究.82.1 冰雪的物理機(jī)械性質(zhì).82.2 路面冰雪清除機(jī)基本方案、原理.102.3 整機(jī)分析及裝置重量的確定.122.3.1 整機(jī)的組成 .122.3.2 清除冰雪裝置重量 .13第 3 章 碾壓滾結(jié)構(gòu)及參數(shù).153.1 碾壓滾結(jié)構(gòu)形式.153.2 碾壓滾參數(shù).153.3 工作阻力的計(jì)算.15第 4 章 齒刀的研究.174.1 齒刀在碾壓滾上的排列數(shù)量間距.174.2 齒刀幾何參數(shù).184.3 切削力計(jì)算.18第 5 章 主要零件校核計(jì)算.195.1 軸承的校核計(jì)算.195.1.1 當(dāng)量動(dòng)載荷的校核 .195.1.2 滾動(dòng)軸承壽命的計(jì)算.205.2 齒刀強(qiáng)度的校核分析.205.3 銷軸的校核計(jì)算.205.4 軸的校核計(jì)算.215.4.1 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算.215.4.2 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算.21結(jié)論 .23致謝 .24參考文獻(xiàn) .24黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)1小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)摘要摘要摘要：我國北方地區(qū)冬季降雪時(shí)間長，雪量大，氣溫低，積雪數(shù)日經(jīng)車輛、行人碾壓而被壓實(shí)。路面上壓實(shí)冰雪的清除問題關(guān)系到社會(huì)生產(chǎn)、人民生活、交通安全、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)方面。目前國內(nèi)外對(duì)壓實(shí)冰雪的清除還缺少行之有效的辦法。本文結(jié)合我國北方地區(qū)降雪后的特點(diǎn)及我國國情，主要針對(duì)路面上被壓實(shí)的冰雪研究了路面冰雪清除機(jī)械。本文提出了對(duì)路面壓實(shí)冰雪進(jìn)行擠壓、切削、破碎的技術(shù)原理。根據(jù)這一原理確定了路面冰雪清除機(jī)械基本方案并分析了其工作機(jī)理。提出利用裝載機(jī)為動(dòng)力機(jī)，只需更換上清除冰雪裝置，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。研究了傳動(dòng)系統(tǒng)各部件的匹配以及冰雪清除裝置與整機(jī)的匹配，進(jìn)行了匹配計(jì)算和整機(jī)牽引性能分析。根據(jù)整機(jī)方案及相關(guān)條件確定了清除冰雪裝置中關(guān)鍵部件碾壓滾的構(gòu)造、重量和有關(guān)技術(shù)參數(shù)；分析研究了碾壓滾上刀齒的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵幾何參數(shù)，確定了刀齒在碾壓滾上的排列方式、數(shù)量和間距，并根據(jù)冰雪的物理機(jī)械性質(zhì)計(jì)算了刀齒切削力。關(guān)鍵詞：冰雪清除；切削；破碎；路面江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）2第第 1 章章 緒論緒論1.1 本次設(shè)計(jì)來源、目的、意義、國內(nèi)外概況本次設(shè)計(jì)來源、目的、意義、國內(nèi)外概況1.1.1 本次設(shè)計(jì)的來源本課題屬于吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院科研項(xiàng)目（國家經(jīng)貿(mào)委“國家重點(diǎn)技術(shù)改造項(xiàng)目200386”）。是根據(jù)國際和國內(nèi)的最新形勢(shì)和市場(chǎng)需求而確定的研究課題。對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)和生活有很大的實(shí)際意義。是隸屬于國家攻關(guān)課題-多功能鏟雪車研制的一部分。1.1.2 本次設(shè)計(jì)研究目的中國北方大部分地區(qū),每年有 35 個(gè)月的降雪期,道路積雪給交通運(yùn)輸及人民日常生活帶來許多困難,有時(shí)甚至阻斷交通。近幾年來高等級(jí)公路里程不斷增加,及時(shí)有效地清除路面積雪已成為亟待解決、刻不容緩的問題,這對(duì)于提高車輛的運(yùn)輸效率、避免重大交通事故的發(fā)生,具有很大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。目前,國內(nèi)除雪作業(yè)多由人工或其它代用機(jī)械完成,其勞動(dòng)強(qiáng)度大,作業(yè)效率低。進(jìn)口外國先進(jìn)的除雪設(shè)備,造價(jià)高且不適合中國國情;而用其它的代用機(jī)械如平地機(jī)進(jìn)行除雪作業(yè),則又浪費(fèi)實(shí)用設(shè)備且對(duì)路面具有破壞性。所以,盡快開發(fā)出適合中國國情的低成本、高效率、且宜大面積推廣應(yīng)用的除雪設(shè)備,是一項(xiàng)艱巨而緊迫的任務(wù)。1.1.3 本次設(shè)計(jì)研究的意義我國北方大部分地區(qū),每年有很長的降雪期,道路積雪給交通運(yùn)輸及人民日常生活帶來許多不便。尤其凍結(jié)在道路上的積雪與薄冰,采用傳統(tǒng)除雪機(jī)用推刮的辦法無法清除,為此不得不耗費(fèi)大量人力物力進(jìn)行人工鏟除。采用機(jī)械方法清除是一項(xiàng)急需解決的難題。就目前國內(nèi)除雪機(jī)械來看,大多數(shù)功能單一,或只能清除積雪、或只能破除積冰1。國外的除雪機(jī)功能較全,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)昂貴,且大多不適合國內(nèi)的道路狀況。因此開發(fā)研制適合我國道路情況的集破冰除雪于一機(jī)的設(shè)備,具有十分重大的意義。國外的除雪機(jī)功能較全,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)昂貴,且大多不適合國內(nèi)的道路狀況。因此開發(fā)研制適合我國道路情況的集破冰除雪于一機(jī)的設(shè)備,同樣具有十分重大的意義。1.1.4 有關(guān)清雪機(jī)國內(nèi)外研究概況（1）有關(guān)清雪機(jī)國內(nèi)外研究概況目前，世界各個(gè)國家除冰雪的方法中，應(yīng)用最普遍的是溶解法和機(jī)械法。溶解法是依靠熱作用或撒部化學(xué)藥劑使冰雪融化。其優(yōu)點(diǎn)是除凈率高，但是它的成本很高。而且容易造成環(huán)境污染。雖然環(huán)保型融雪藥劑已經(jīng)問世，對(duì)環(huán)境和植被的影響減少了，但是并未徹底根除。因此使用范圍受到一定限制。黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)3機(jī)械法是通過機(jī)械作用直接作用解除冰雪危害。雖然除凈率較低，但是對(duì)環(huán)境和植被無任何影響。能實(shí)現(xiàn)冰雪的異地轉(zhuǎn)移。應(yīng)用范圍比較廣。因此，筆者認(rèn)為：清除冰雪必須以機(jī)械法為主，以溶解法為輔助，才能達(dá)到快速和環(huán)保的除雪效果。我國對(duì)除雪機(jī)械的開發(fā)、生產(chǎn)都比較晚，因此還處于起步階段。目前，我國的城市道路和公路冬季除雪大部分仍沿用傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方式，即人工作業(yè)和小型的除雪機(jī)械相結(jié)合的方式。高速公路和一級(jí)公路開始使用大型專用除雪機(jī)械，進(jìn)行冬季養(yǎng)護(hù)。但是，除雪機(jī)械在數(shù)量和品種規(guī)格上還很少，所以除雪設(shè)備大部分依賴進(jìn)口。機(jī)械化程度和總體水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。只是最近幾年國內(nèi)的廠家才參照國外的先進(jìn)技術(shù)研制了適合我國國情的除雪機(jī)械。綜觀國內(nèi)外的除雪機(jī)械，其類型總的來說有三種類型：1）犁式除雪機(jī)犁式除雪機(jī)的工作裝置一般安裝在主機(jī)的前端，是所有除雪機(jī)中應(yīng)用最為廣泛、起源最早的除雪設(shè)備。主要使用于未被壓實(shí)的新降集雪，其厚度為 300mm 以下。犁板有整體式和分段式，有 V 型犁和 U 型犁之分。其特點(diǎn)是：多數(shù)采用了雙搖桿機(jī)構(gòu)，避讓效果明顯，越障高度較大，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可以在硬質(zhì)雪區(qū)工作。有的還增加了滑靴和滾輪等裝置，用來減少或消除鏟刃對(duì)地面的作用力，保護(hù)了地面，減少了刀刃的磨損。具體類型有： 單向犁-除雪犁以固定角度裝在除雪車前部。 V 型犁-主要結(jié)構(gòu)和工作原理與單向犁相同，只是結(jié)構(gòu)呈左右對(duì)稱，形成V 形。 變角度犁-指犁的排雪方向和行進(jìn)角度可以改變的除雪機(jī)械。 復(fù)合犁-又叫鉸接雪犁，采用兩翼結(jié)構(gòu)，中間垂直鉸鏈可以自由改變形狀，形成單向犁、V 型犁、變角度犁等犁形。比較典型的產(chǎn)品有：徐州裝載機(jī)長的專利產(chǎn)品-調(diào)壓自動(dòng)越障式除雪裝置。鄭工、柳工和沈陽山河等廠家生產(chǎn)的 ZL50 型除雪機(jī)。由于該類除雪機(jī)械擁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、價(jià)格低廉等特性，因此受到廣大用戶的認(rèn)可，得以廣泛的使用。2）旋切式除雪機(jī)械旋切式除雪機(jī)械工作方式為自行式和懸掛式兩種。主要有離心式物料風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、拋雪筒、護(hù)板和螺旋型集雪器等部分組成。結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜。工作時(shí)借助主機(jī)或者專用底盤的動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將集雪器聚攏的雪由風(fēng)道、拋雪筒拋出去。拋出距離和角度可以根據(jù)需要自己調(diào)整。在清除雪障時(shí)旋切式除雪機(jī)械有明顯的優(yōu)勢(shì)。但是無法清除壓實(shí)的積雪。具體類型有： 螺旋式-螺旋軸鼓上的葉片呈左右旋向，左右旋向的葉片在軸線中部結(jié)合江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）4形成 U 形拋雪槽，U 形拋雪槽低部稍微向后傾斜，內(nèi)側(cè)光滑，工作時(shí)軸鼓上的葉片刀刃切削破碎積雪，并將積雪集中送到中部 U 形槽內(nèi)拋出。 轉(zhuǎn)子式-主要以清除新雪為主要作業(yè)對(duì)象。轉(zhuǎn)子葉片可以完成切雪、扒雪和拋雪。 單螺旋轉(zhuǎn)子式-有轉(zhuǎn)子和一根螺旋組成。螺旋水平布置在轉(zhuǎn)子前，螺旋葉片作成左右旋向，當(dāng)螺旋周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，把兩邊的積雪送到中間，再由轉(zhuǎn)子拋出。 雙螺旋轉(zhuǎn)子式-雙螺旋轉(zhuǎn)子式的工作裝置的兩螺旋上、下平行地置于轉(zhuǎn)子前面。立軸螺旋轉(zhuǎn)子式-該工作裝置將螺旋豎放在轉(zhuǎn)子兩側(cè)，螺旋葉片為左右旋向，工作時(shí)雪的移動(dòng)方向?yàn)樯舷逻\(yùn)動(dòng)。主要機(jī)型有：哈爾濱開達(dá)公司生產(chǎn)的拋雪式除雪機(jī)和吉林大學(xué)研制的 CX-30 型除雪機(jī)。3）掃滾式除雪機(jī)械掃滾式除雪機(jī)械工作方式為自行式和懸掛式兩種。在主機(jī)或者專用底盤的動(dòng)力作用下，驅(qū)動(dòng)掃雪滾和掃雪盤做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，掃雪滾和掃雪盤上的柔性強(qiáng)力掃雪刷，將路面積雪卷起使之脫離地面，在高壓空氣的作用下吹向路邊。該式除雪機(jī)械主要適合于較薄的或者是犁式除雪機(jī)械工作后的殘留積雪。即使路面凸凹不平也可以獲得無殘雪的除雪效果。主要生產(chǎn)廠家有：哈爾濱開達(dá)公司和哈爾濱重型機(jī)械廠等。國內(nèi)的除雪機(jī)械雖然有了很大的發(fā)展，但其總體水平與發(fā)達(dá)國家相比，產(chǎn)品品種及性能都還有很大差距。適應(yīng)不了我國高速公路的發(fā)展的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 技術(shù)水平低，除雪機(jī)械在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、零部件供應(yīng)和使用管理等方面都存在技術(shù)水平低的問題。致使除雪機(jī)械可靠性差、故障多、壽命短。 功能單一。除雪機(jī)械具有明顯的季節(jié)性，如果功能單一，只能用做除雪和除冰專用，那么，機(jī)械一年中大部分時(shí)間處于閑置狀態(tài)，大大增加了除雪的成本。加重了公路養(yǎng)護(hù)部門的負(fù)擔(dān)。 品種類型不全。與國外相比，現(xiàn)在有不少除冰雪機(jī)械在國內(nèi)還是一片空白?，F(xiàn)有的除冰雪機(jī)械無法滿足公路和大型機(jī)場(chǎng)的除冰雪的要求。（2）國內(nèi)外在這個(gè)方面的發(fā)展方向：加強(qiáng)對(duì)雪質(zhì)、雪性的基礎(chǔ)研究。為了提高除冰雪機(jī)械的設(shè)計(jì)水平，需要對(duì)冰雪的力學(xué)性質(zhì)和物理特性進(jìn)行深入研究。特別是對(duì)壓實(shí)冰雪的理論研究。據(jù)有關(guān)資料研究：東北地區(qū)壓實(shí)冰雪占總的除雪任務(wù)的 80%以上。 向一機(jī)多能和機(jī)電液一體化方向發(fā)展。黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)5在現(xiàn)有的條件下，可以對(duì)汽車、拖拉機(jī)、裝載機(jī)和推土機(jī)等設(shè)備進(jìn)行改裝，冬季降雪時(shí)用來除冰雪作業(yè)，其余時(shí)間可用來進(jìn)行公路養(yǎng)護(hù)和其他作業(yè)?？梢蕴岣咴O(shè)備的利用率。采用機(jī)械、電子、液壓等技術(shù)提高除雪機(jī)械的科技含量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 向大型、小型和高速方向發(fā)展。我國的地理環(huán)境復(fù)雜，各個(gè)城市道路建設(shè)布局各異，冬季降雪情況不同，在除雪設(shè)備的選取上也不盡相同，因此要開發(fā)出大型、小型的各種除冰雪機(jī)械，以滿足不同地區(qū)和工況的除冰雪要求。同時(shí)要開發(fā)出效率高的機(jī)械，避免除雪作業(yè)造成路面交通擁擠。例如，東北有些城市規(guī)定：對(duì)于市區(qū)內(nèi)主干道，雪停止 24H 后需運(yùn)出城市外。 加強(qiáng)行業(yè)間的技術(shù)交流與合作。走共同研發(fā)之路。各個(gè)廠家根據(jù)自己的實(shí)際情況開發(fā)出的產(chǎn)品各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了加快除冰雪機(jī)械的開發(fā)和應(yīng)用，應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)間的合作，集中財(cái)力、物力和人力走共同發(fā)展之路，實(shí)現(xiàn)除冰雪的機(jī)械化。1.2 本設(shè)計(jì)預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)本設(shè)計(jì)預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)在 ZL40 型裝載機(jī)的前端安裝除雪裝置-斜刃螺栓連接式壓磙除厚冰雪裝置。采用斜刃式除雪裝置，使冰雪在破冰刀刃的作用下破碎。壓磙與 ZL40 型裝載機(jī)大臂相連。設(shè)計(jì)出包括鏟及其連接機(jī)構(gòu)。畫出全部圖紙：裝配圖、部件圖、零件圖、總明細(xì)表。設(shè)計(jì)時(shí)要保證相應(yīng)構(gòu)件的可靠性，所以要進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)分析、設(shè)計(jì)計(jì)算 、方針模擬等。并要求用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)重要部件進(jìn)行詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。設(shè)計(jì)相關(guān)的軟件。通過這次設(shè)計(jì)，要不僅溫習(xí)好大學(xué)四年所學(xué)的大不分的理論知識(shí)，還要培養(yǎng)工程實(shí)際應(yīng)用的能力，鍛煉實(shí)際的動(dòng)手和全局的駕御能力。對(duì)裝載機(jī)和除雪機(jī)械有更深的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)在此方面的設(shè)計(jì)能力。1.3 本設(shè)計(jì)研究內(nèi)容、研究方法及技術(shù)路線本設(shè)計(jì)研究內(nèi)容、研究方法及技術(shù)路線1.3.1 斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機(jī)的整體方案構(gòu)想斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機(jī)是針對(duì)我國道路情況設(shè)計(jì)的破冰清雪除雪設(shè)備。該設(shè)備主要起破冰作用的碾壓輥構(gòu)成。該設(shè)備的主機(jī)架可與 ZL40 裝載機(jī)直接聯(lián)接。該設(shè)備碾壓輥固定在聯(lián)架臂上,聯(lián)架臂通過大臂與主機(jī)架鏟接。碾壓輥上裝有刀板,刀板上的刀條直接作用在冰面上,利用自身的重力和空氣錘的振動(dòng)的沖擊力達(dá)到破冰目的。江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）61.3.2 結(jié)構(gòu)原理和計(jì)算要點(diǎn)斜刃螺栓連接式厚冰雪磙壓除雪機(jī)是利用前部安裝的碾壓輥上裝有的刀板對(duì)雪進(jìn)行切削，利用自身的重力和空氣錘的振動(dòng)的沖擊力達(dá)到破冰目的。（1）刀齒分布結(jié)構(gòu)：采用斜刃螺栓連接式，材料用耐磨仿形材料。按與地面平行布置在壓磙上，前后兩排刀齒位置錯(cuò)開。（2）除雪機(jī)功率的計(jì)算：除雪機(jī)所消耗的功率包括兩大部分：行走裝置和工作裝置所消耗的功率。行走裝置所消耗的功率可以參照一般自行式車輛的計(jì)算辦法。下面對(duì)除雪工作裝置的所消耗的功率 Na 做一分析： Na=Ne+Nf+Nr+Nd其中：Ne-推雪板切削所需功率, KW Nf-克服雪與板面的摩察力所需的功率, KW Nr-推雪板前雪堆移動(dòng)所需的功率，KW Nd-板刃與存雪地面間的摩察力所需的功率。KW（3）擬采用的研究方法采用新舊技術(shù)相結(jié)合的方法。因?yàn)橛嘘P(guān)裝載機(jī)和除雪機(jī)構(gòu)的研究在我國已經(jīng)有了一定的進(jìn)展-即使和發(fā)達(dá)國家相比還很落后-在很多領(lǐng)域。但近幾年我們引進(jìn)了很多先進(jìn)的技術(shù)，特別是除雪機(jī)械方面的，加上我們的有關(guān)裝載機(jī)和其他工程機(jī)械的研究知識(shí)，將這兩方面的知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)新的突破，研制出適合我國國情的公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械-集工程作業(yè)和除雪能力于一體的多功能機(jī)械產(chǎn)品。（4）擬采用的技術(shù)路線研究冰雪的物理和力學(xué)特性-查閱國內(nèi)外有關(guān)裝載機(jī)和除雪機(jī)械、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)資料和最新進(jìn)展-消化、吸收個(gè)方面的技術(shù)資料，并加以整理和創(chuàng)新-技術(shù)設(shè)計(jì)和整機(jī)設(shè)計(jì)。1.4 本課題實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)有條件本課題實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)有條件國內(nèi)外關(guān)于 ZL40 裝載機(jī)的數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)資料的搜集較為便利。在理論上和方法上具有很強(qiáng)的借鑒意義。指導(dǎo)老師鄧洪超老師在我國裝載機(jī)技術(shù)和除雪機(jī)械的研究方面走在前列。對(duì)我國這方面的情況很了解，是這方面的專家。有很深的理論和實(shí)踐知識(shí)，為本課題的研究奠定了很好的理論和實(shí)證基礎(chǔ)。本人對(duì)于裝載機(jī)和除雪機(jī)械也有一定的認(rèn)識(shí)，相信一定能在鄧?yán)蠋煹闹笇?dǎo)下順利完成課題的研究。并取得優(yōu)異的畢業(yè)設(shè)計(jì)成績！同時(shí)為我國在此領(lǐng)域的研究作出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)！1.5 研究的主要內(nèi)容和方法研究的主要內(nèi)容和方法本文針對(duì)路面上被壓實(shí)的冰雪研究路面冰雪清除機(jī)械。方法是進(jìn)行理論分析和黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)7計(jì)算，并重點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。具體研究內(nèi)容如下。1.5.1 冰雪切削擠壓破碎技術(shù)、總體方案主要闡述冰雪的物理機(jī)械性質(zhì)；根據(jù)所提出的對(duì)路面上壓實(shí)冰雪進(jìn)行擠壓、切削、破碎的技術(shù)思想，分析路面冰雪清除機(jī)基本原理并確定樣機(jī)基本方案；分析整機(jī)的牽引平衡和功率平衡，確定路面冰雪清除裝置的重量，進(jìn)行整機(jī)匹配計(jì)算及分析。1.5.2 碾壓滾型式和結(jié)構(gòu)主要闡述工作裝置碾壓滾結(jié)構(gòu)型式研究和碾壓滾參數(shù)。1.5.3 滾齒排列方式及刀刃幾何參數(shù)主要闡述齒刀在碾壓滾上的排列方式；齒刀的數(shù)量和間距；齒刀幾何參數(shù)確定。1.5.4 各主要零件的校核驗(yàn)算主要是對(duì)齒刀的強(qiáng)度、銷軸剪切強(qiáng)度、軸的強(qiáng)度以及軸承進(jìn)行校核計(jì)算。江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）8第第 2 章章 路面冰雪清除機(jī)機(jī)理研究路面冰雪清除機(jī)機(jī)理研究2.1 冰雪的物理機(jī)械性質(zhì)冰雪的物理機(jī)械性質(zhì)路面冰雪清除機(jī)械的行走機(jī)構(gòu)以及清除冰雪的工作裝置與路面上的冰雪相接觸。冰雪的形成特性及其物理機(jī)械性質(zhì)在相當(dāng)大的程度上決定著清除路面上冰雪的方法，要研究行走機(jī)構(gòu)和工作裝置與冰雪的相互作用關(guān)系，首先要分析冰雪的物理機(jī)械性質(zhì)。冰雪的基本特征之一是它的密度，其變化范圍很大，如表 2.1 所示。硬度是雪的物理機(jī)械性質(zhì)的主要指標(biāo)之一，表示冰雪阻止其它物體壓入的特性，其數(shù)值是根據(jù)它的密度和狀態(tài)決定的，如表 2.2 所示。雪的硬度、密度和溫度之間存在著如圖 2.1所示的關(guān)系，溫度愈低，硬度愈高；密度愈大，硬度愈高4。表 2.1 雪的密度雪 的 狀 態(tài)密 度（g/cm3）新下的雪落下 30 天的雪大于 30 天的雪密實(shí)的雪冰雪混合冰0.100.150.200.300.340.420.400.600.600.750.90表 2.2 雪的硬度雪的狀態(tài)雪的密度（g/cm3）當(dāng)溫度由-1-20OC 時(shí)雪的硬度（kPa）松 軟 的弱密實(shí)的密 實(shí) 的很密實(shí)的小于 0.250.260.350.360.500.510.60小于 506010021020003803000圖 2.1 雪的硬度與密度和溫度的關(guān)系后面對(duì)路面冰雪清除機(jī)的工作阻力以及牽引力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要知道雪的機(jī)械黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)9性質(zhì)，表示雪的機(jī)械性質(zhì)的指標(biāo)通常是內(nèi)外滑動(dòng)摩擦系數(shù)、切削阻力系數(shù)、附著系數(shù)和行駛阻力系數(shù)。雪的摩擦性質(zhì)決定于它的內(nèi)外摩擦系數(shù)。根據(jù)雪的狀態(tài)，它的內(nèi)外摩擦系數(shù)分別列于表 2.3 和表 2.4。表 2.3 內(nèi)摩擦系數(shù) 2雪 的 溫 度（OC）雪的密度（g/3）0 附近-1 -6-10 以下0.120.200.300.400.470.560.240.300.350.400.420.450.290.330.390.440.470.500.340.360.460.500.530.57 表 2.4 外摩擦系數(shù)（對(duì)鋼）1 雪 的 溫 度（OC）雪的密度（g/3）-2-4 -16 -30 -100.1 0.2 0.30.4 0.450.500.100.0850.070.0550.0480.025 0.140.0970.080.0650.0480.0330.180.110.090.0750.0560.040表示雪的切削阻力的指標(biāo)，一般是用切削阻力系數(shù) k0，它是切斷橫斷面等于1的冰雪層所必需的力，k0的大小載入表 2.5 中。表 2.5 雪的切削阻力系數(shù) k0雪 的 溫 度（OC）雪的狀態(tài)雪的密度 C（g/3）-1-3-4-22低于-22天 然 狀 態(tài)松軟的弱密實(shí)的小粒冰雪形成密實(shí)的大粒冰雪形成密實(shí)的0.120.180.200.280.300.360.280.350.71.82.04.03.06.0 4.07.00.20.81.53.04.07.03.06.00.41.22.05.05.10.0 5.09.0人 工 狀 態(tài)弱密實(shí)的0.300.405.012.08.025.05.035.0江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）10密實(shí)的很密實(shí)的0.450.520.550.6510.025.020.035.015.040.030.080.030.080.070.0130.0路面上積雪之后，大大地改變了路面的使用特性。對(duì)于冬季養(yǎng)護(hù)道路的機(jī)器進(jìn)行牽引計(jì)算時(shí)，必須知道機(jī)器沿著各種冰雪路面行走時(shí)的滾動(dòng)阻力系數(shù)和附著系數(shù)。輪胎與冰雪路面間的附著系數(shù)載入表 2.6。c表 2.6 輪胎與冰雪路的附著系數(shù)雪 的 狀 態(tài)輪 胎 類 型附著系數(shù) C密實(shí)凍結(jié)的雪密實(shí)凍結(jié)的雪密實(shí)解凍的雪壓實(shí)的凍結(jié)雪壓實(shí)的解凍雪解凍的雪低壓胎高壓胎低壓和高壓胎高壓胎高壓胎低壓胎0.200.350.200.250.100.200.2090.1760.060.08行駛阻力系數(shù)，一般較外摩擦系數(shù)大，因?yàn)樗粌H產(chǎn)生摩擦，而且還擠壓雪。輪式和履帶式車輛的行駛阻力系數(shù)按表 2.7 選取。表 2.7 行駛阻力系數(shù)阻 力 系 數(shù) f雪 的 狀 態(tài)雪的密度g/3）輪 胎履 帶松軟的松軟潮濕的輕碾壓的碾壓的冰雪0.150.250.150.250.250.350.40.60.70.20.250.30.150.20.080.10.060.080.20.20.10.050.070.12.2 路面冰雪清除機(jī)基本方案、原理路面冰雪清除機(jī)基本方案、原理對(duì)于路面冰雪的清除，人們?cè)鴩L試了各種清除原理和方案，這些原理和方案有的已在實(shí)際中使用，有的則還在探索和完善中。例如，對(duì)于清除未被壓實(shí)的浮雪，犁式清雪機(jī)和轉(zhuǎn)子式清雪機(jī)已在應(yīng)用中，二者分別采用了推移和旋切的原理。對(duì)于被壓實(shí)的雪、冰或冰雪混合物，采用的清除原理有鏟剁、錘擊、等，但這些方法經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明要么原理不完善，要么清除壓實(shí)冰雪的效果不，有待于進(jìn)一步完善。針對(duì)上述情況，本文嘗試提出了一種對(duì)路面上壓實(shí)的冰雪進(jìn)行擠壓、切削、破碎的技術(shù)原理。這一思想的來源可聯(lián)想到金屬切削加工，如銑床的銑刀切削加工金屬件。根據(jù)這一思想，確定基本方案首先選擇一種汽車或自行式工程機(jī)械作為動(dòng)力機(jī)。在我國，由于冬季降雪時(shí)間只占全年的三分之一，根據(jù)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，單獨(dú)設(shè)計(jì)清除冰雪動(dòng)力機(jī)一機(jī)一用，機(jī)械閑置時(shí)間太長，造成浪費(fèi)。為此，本文以黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)11裝載機(jī)為動(dòng)力機(jī)來研究清除冰雪工作裝置。根據(jù)對(duì)路面上壓實(shí)的冰雪進(jìn)行擠壓、切削、破碎的基本思想，清除冰雪工作裝置可以由托架、帶有刀刃的碾壓滾組成，能夠與鏟斗互換，冬季除冰雪時(shí)取下鏟斗換上該裝置，清除被壓實(shí)了的冰雪，其他季節(jié)裝上鏟斗，實(shí)現(xiàn)裝載機(jī)的多功能使用。作為動(dòng)力機(jī)的裝載機(jī)，我們可以選擇現(xiàn)有的國產(chǎn)機(jī)型如 ZL30、ZL40、ZL50裝載機(jī)。 本文確定 ZL40E 裝載機(jī)作為動(dòng)力機(jī)進(jìn)行分析研究和計(jì)算。根據(jù)對(duì)路面上壓實(shí)的冰雪進(jìn)行擠壓、切削、破碎的基本思想，清除冰雪工作裝置可以由托架、帶有刀刃的碾壓滾組成，能夠與鏟斗互換，冬季除冰雪時(shí)取下鏟斗換上該裝置，清除被壓實(shí)了的冰雪，其他季節(jié)裝上鏟斗，實(shí)現(xiàn)裝載機(jī)的多功能使用。作為動(dòng)力機(jī)的裝載機(jī)，我們可以選擇現(xiàn)有的國產(chǎn)機(jī)型如 ZL30、ZL40、ZL50 裝載機(jī)。 本文確定 ZL40E 裝載機(jī)作為動(dòng)力機(jī)進(jìn)行分析研究和計(jì)算。其主要性能參數(shù)如下：額定斗容量（m3） 2.1 額定裝載質(zhì)量（） 4000整機(jī)操作質(zhì)量（） 12500軸距（） 3020輪距（） 1980最大崛起力（kN） 136.0最大牽引力（kN） 110.5水平通過半徑（mm） 6322轉(zhuǎn)向半徑（mm） 5686發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) X6110ZG3-22標(biāo)定 1h 功率（kW） 113.9額定轉(zhuǎn)速（r/min） 2200行駛速度（km/h） :14.46 :46.35最大爬坡能力（） 30車體最大轉(zhuǎn)向角（） 左、右各 38本次設(shè)計(jì)基本方案如圖 2.2 所示，由托架、帶有刀刃的碾壓滾組成的冰雪清除工作裝置替換鏟斗，碾壓滾上的滾刀破冰，司機(jī)控制滑靴調(diào)節(jié)滾刀切入深度，以免損傷路面。江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）12 圖 2.2 路面冰雪清除機(jī)方案動(dòng)力機(jī)在行走的過程中帶動(dòng)碾壓滾滾動(dòng)。碾壓滾滾動(dòng)時(shí)，由于碾壓滾上帶有刀齒，碾壓滾靠自身的重量，附著在冰雪面上，刀齒切入經(jīng)碾壓后形成的很厚的冰或冰雪混合物后，對(duì)其產(chǎn)生擠壓切削破碎作用。 裝載機(jī)是一種用途十分廣泛的工程機(jī)械，它的優(yōu)點(diǎn)之一是可按實(shí)際需要更換工作裝置。將清除冰雪裝置換上后，即變成了路面冰雪清除冰機(jī)械。本次設(shè)計(jì)選用ZL40E 裝載機(jī)作為動(dòng)力機(jī)，將路面清除冰雪裝置替換鏟斗后即為路面冰雪清除機(jī)。路面冰雪清除機(jī)的關(guān)鍵部件是它的工作裝置。該裝置由兩部分組成，即：托架和帶有刀刃的碾壓滾。碾壓滾與托架連接，托架與裝載機(jī)動(dòng)臂和轉(zhuǎn)斗拉桿相連。利用裝載機(jī)的牽引力推動(dòng)碾壓滾滾動(dòng)。碾壓滾形狀呈圓柱形，碾壓滾上用螺栓有一定數(shù)量的刀齒，刀齒與圓柱面形成一定的角度。裝載機(jī)啟動(dòng)前，碾壓滾靠自身的重量附著在冰雪面上，同時(shí)對(duì)冰雪面產(chǎn)生壓力，啟動(dòng)后由于裝載機(jī)的牽引力，推動(dòng)碾壓滾向前滾動(dòng)。由于壓力的作用，刀齒產(chǎn)生切削力切人冰雪層內(nèi)。由于滾動(dòng)是連續(xù)的，所以刀齒對(duì)冰雪層產(chǎn)生了連續(xù)的切削擠壓，使冰雪層破碎并與地面分離。具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)見第三章和第四章結(jié)構(gòu)分析部分。當(dāng)?shù)孛姹雍苡埠芎駮r(shí)，單靠碾壓滾自身的重量對(duì)冰雪產(chǎn)生的壓力使刀齒產(chǎn)生的切入力不夠，清除冰雪效果可能不十分理想。這時(shí)可以考慮：（1）在冰雪清除工作裝置滾筒內(nèi)部加配重，裝置對(duì)冰雪的壓力加大，刀齒的切入力也加大。（2）通過司機(jī)操縱轉(zhuǎn)斗油缸動(dòng)作減小或加大對(duì)冰雪的切削壓力。當(dāng)操縱轉(zhuǎn)斗油缸使裝載機(jī)前輪離地時(shí)，裝置產(chǎn)生最大的對(duì)冰雪壓力，此時(shí)除裝置本身重量外，動(dòng)力機(jī)機(jī)重的一半亦加在了冰雪清除裝置上，使刀齒產(chǎn)生更大的對(duì)冰雪的切削力。2.3 整機(jī)分析及裝置重量的確定整機(jī)分析及裝置重量的確定2.3.1 整機(jī)的組成路面冰雪清除機(jī)的總體分析和設(shè)計(jì)就是根據(jù)其用途合理地選擇和確定各總成的黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)13結(jié)構(gòu)型式、性能參數(shù)及整機(jī)尺寸等，并進(jìn)行合理的布置。本次設(shè)計(jì)由于是把 ZL40E 裝載機(jī)作為動(dòng)力機(jī)，所以需要考慮的是把清除冰雪裝置與動(dòng)力機(jī)有機(jī)的結(jié)合在一起。路面冰雪清除機(jī)主要由兩大部分組成（見圖 2-2）：1、動(dòng)力機(jī)（裝載機(jī)）2、清除冰雪裝置（托架、帶有刀刃的碾壓滾） 。機(jī)器的性能不僅取決于動(dòng)力機(jī)、清除冰雪裝置各自性能的好壞，而更重要的是取決于這兩大部分性能的相互協(xié)調(diào)。性能的協(xié)調(diào)如何，則取決于總體參數(shù)及整機(jī)匹配情況及其布置的合理性。針對(duì)前述的基本方案并考慮動(dòng)力機(jī)的基本參數(shù)，確定本設(shè)計(jì)中路面冰雪清除機(jī)的主要性能指標(biāo)如下：1）最大清除冰雪厚度： 不小于 100 mm ；2）單程清除冰雪寬度： 2268 mm ；3）作業(yè)速度： 1647 km/h ；4）清除冰雪效率（按面積計(jì)算） 不小于 95% ；5）冰雪清除裝置質(zhì)量（最大配重） 3600 kg ；6）整機(jī)質(zhì)量（最大） 12500 kg 。2.3.2 清除冰雪裝置重量冰雪清除裝置替換掉 ZL40E 裝載機(jī)鏟斗。裝置與鏟斗的工作狀況不同，其計(jì)算工作阻力的方法也不相同。鏟斗在工作時(shí)，受到來自前方土壤的阻力，作用在斗刃、斗底、側(cè)板等部位，由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。本次設(shè)計(jì)的冰雪清除裝置隨裝載機(jī)主機(jī)一邊向前滾動(dòng)，一邊切削地面上的冰雪，其受到的阻力大小和重量的確定與鏟斗不同。冰雪清除裝置重量的確定有三個(gè)基本要求：（1）裝置的重量不得大于動(dòng)力機(jī)（原裝載機(jī)）的額定起重量 Q（kN） ，否則機(jī)器將失去縱向穩(wěn)定性；冰雪清除裝置的結(jié)構(gòu)尺寸不得與動(dòng)力機(jī)前車架、前橋、車輪干涉；（2）由裝置所產(chǎn)生的刀刃上的切削力應(yīng)足夠大，且大于冰雪的切削比阻力。根據(jù)上述三個(gè)條件進(jìn)行冰雪清除裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。裝置由刀刃滾圈輪榖軸端蓋托架配重組成。配重裝置在滾圈內(nèi)部。其具體結(jié)構(gòu)見第三章 3.1.1 部分圖 3.1。按圖可分別得到各零部件重量：滾圈： 10004N輪轂： 3646N 軸： 1052N軸套： 720N托架梁: 8472N配重: 6385N其它零部件： 5721N江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）14裝置不加配重重量：G0=29615N裝置加配重重量： G1=36000N由裝置結(jié)構(gòu)和在整機(jī)上的安裝可知結(jié)構(gòu)上不存在干涉現(xiàn)象。裝置加配重重量G=36000（N） ，小于我們所選動(dòng)力機(jī) ZL30 裝載機(jī)的額定起重量 Q=40000（N） 。由裝置重量所產(chǎn)生的切削力將在第四章中加以討論。黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)15第第 3 章章 碾壓滾結(jié)構(gòu)及參數(shù)碾壓滾結(jié)構(gòu)及參數(shù)3.1 碾壓滾結(jié)構(gòu)形式碾壓滾結(jié)構(gòu)形式碾壓滾是冰雪清除工作裝置的關(guān)鍵部件，合理的結(jié)構(gòu)形式對(duì)冰雪清除機(jī)的性能起著重要的作用。碾壓滾的結(jié)構(gòu)形式主要考慮圓柱形式，圓柱形式碾壓滾有其獨(dú)自特點(diǎn)。路面冰雪清除機(jī)的功能是清除附著在地面上的堅(jiān)硬的冰雪混合物。從理論上講，我們可以把冰雪層看成一個(gè)平面，使冰雪混合物與地面分離，就好比用銑刀在加工一個(gè)平面。用來加工平面最常用的刀具就是圓柱銑刀。為此，可以考慮在一個(gè)圓筒形的滾筒上安裝上刀片或齒刀，構(gòu)成碾壓滾。而碾壓滾的旋轉(zhuǎn)軸可以通過軸承安裝在托架上，托架的后鉸支點(diǎn)分別安裝在裝載機(jī)的動(dòng)臂鉸點(diǎn)和拉桿鉸點(diǎn)上。在圓筒形的滾筒的內(nèi)部可以加適當(dāng)?shù)呐渲?。冰雪清除工作裝置的結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。圖 3.1 冰雪清除工作裝置結(jié)構(gòu)3.2 碾壓滾參數(shù)碾壓滾參數(shù)碾壓滾是本次設(shè)計(jì)整個(gè)路面冰雪清除機(jī)的最關(guān)鍵部件。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)第二章 2.3 中述及的對(duì)冰雪清除裝置的三個(gè)基本要求確定了重量。裝置（包括托架）不加配重重量為 G0=29615N ；在碾壓滾筒內(nèi)部加上配重后冰雪清除裝置重量為 G1=36000N 。由于在本次設(shè)計(jì)中齒刀與碾壓滾筒是通過螺栓來連接的，因此為了保證螺栓聯(lián)結(jié)的牢固以及其強(qiáng)度，碾壓滾采用雙滾筒焊接結(jié)構(gòu)，每個(gè)滾筒厚度為15mm，所以碾壓滾筒直徑 900mm ，寬度 2268mm ,材料采用 Q235-A，厚度30mm 。托架材料亦采用 Q235-A，厚度 30mm 。整個(gè)冰雪清除裝置最大寬度2650mm 。3.3 工作阻力的計(jì)算工作阻力的計(jì)算整機(jī)工作時(shí)受到的水平切線方向工作阻力主要有兩部分組成：刀齒切入后，由江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）16于冰雪變形斷裂破碎對(duì)磙子產(chǎn)生的阻力；碾壓滾的滾動(dòng)阻力。由于刀齒和冰雪之間相互作用非常復(fù)雜，工作阻力的精確計(jì)算公式很難從理論上建立，另外，由于整機(jī)工作時(shí)外負(fù)荷是動(dòng)態(tài)變化的，準(zhǔn)確地計(jì)算工作阻力意義不大。故在此參照裝載機(jī)推土機(jī)鏟運(yùn)機(jī)等自行式鏟土運(yùn)輸機(jī)械工作阻力的計(jì)算方法，提出一個(gè)計(jì)算路面冰雪清除機(jī)工作阻力 Px的經(jīng)驗(yàn)公式。 （3.1）21PPPx式中 Px 水平工作阻力；P1 冰雪變形斷裂破碎對(duì)磙子產(chǎn)生的阻力；P2 碾壓滾的滾動(dòng)阻力。BhKKPn0112fWP 則 （3.2）10fWBhKKPnx式中 Kn刀齒不均勻影響系數(shù)， Kn =1.01.5； K0 冰雪切削阻力系數(shù), K0 =70130kpa；B 碾壓滾寬度；H 冰雪厚度； f 阻力系數(shù)，從表 2-7 中選取。 W1 工作裝置重量（帶配重） ，W1=36000N。 根據(jù)上述經(jīng)驗(yàn)公式，可以計(jì)算出路面冰雪清除機(jī)工作時(shí)所遇到的最大水平切線工作阻力。P1 = 1.51300002.2680.1=44226NP2 =0.136000=3600 NPx =47826N =47.826 kN。從 ZL40E 裝載機(jī)的主要性能參數(shù)可知，該阻力值不大于對(duì)應(yīng)額定滑轉(zhuǎn)率工況的一檔和二檔的牽引力。動(dòng)力機(jī)在額定滑轉(zhuǎn)率下具有足夠的牽引力克服水平工作阻力。黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)17第第 4 章章 齒刀的研究齒刀的研究4.1 齒刀在碾壓滾上的排列齒刀在碾壓滾上的排列數(shù)量數(shù)量間距間距齒刀是清除冰雪裝置上的重要零件，齒刀設(shè)計(jì)的好與壞將直接影響到整機(jī)清除冰雪的效果。在冬季，高速公路、普通公路、市區(qū)道路上積雪由于清掃不及時(shí)，而被碾壓成冰或冰雪混合物狀態(tài)。這層冰雪由于受到溫度的變化和外力擠壓密度很大。由于地面上有灰塵等其他雜質(zhì)的存在，這層冰雪與地面的粘連不是十分緊密的，因此只要冰雪層被破碎，形成面積較小的碎塊，就能自動(dòng)與地面剝離。我們?cè)诜治鳊X刀的數(shù)量及間距時(shí)主要是依據(jù)冰雪的這種特點(diǎn)。刀齒的排列方式及數(shù)量將直接影響到工作裝置的清除冰雪效果。齒刀過密、間距過小甚至沒有間距，雖然刀齒受力減小，但從壓實(shí)冰雪的特點(diǎn)來看，造成整機(jī)成本增加，是沒有必要的。另外，周向布置排數(shù)過多、過密造成前排刀齒還沒有切入冰層，后排刀齒已與冰雪面接觸，連續(xù)工作情況下，不是有效的除去冰雪，而是象一個(gè)機(jī)動(dòng)車的防滑裝置。布置排數(shù)過少，齒刀過稀，間距過大，使刀齒切入冰雪層后，不能產(chǎn)生有效的擠壓，造成部分區(qū)域冰雪層不能被破碎，形不成小碎塊，冰雪層難與地面分離。清除冰雪效果不好，工作效率低。齒刀碾壓滾組組件如圖 4.1 所示。圖 4.1 壓滾組件刀齒在滾子軸向共布置 12 排，滾子分兩節(jié)，每節(jié) 6 排。輪緣上每圈均勻布置13 個(gè)刀片，相鄰圈上的刀片錯(cuò)開 1/2 間距排列。刀片總數(shù)量 156 片。整機(jī)啟動(dòng)后，當(dāng)?shù)谝慌琵X切入冰雪面后，造成冰雪層松動(dòng)，如果各排齒間距過大，在工作面上看到的只能是一排排印痕，起不到對(duì)冰雪的破碎作用。由于滾動(dòng)是連續(xù)的，當(dāng)后排齒連續(xù)切入冰雪面時(shí)，因?yàn)楦髋诺洱X錯(cuò)開 1/2 齒距排列，單位面積江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）18上的冰雪層同時(shí)有若干個(gè)刀齒切入，單位面積切入力加大，造成有效工作面積內(nèi)冰雪層完全破碎而與地面分離。4.2 齒刀幾何參數(shù)齒刀幾何參數(shù)齒刀與滾筒的連接可以采用兩種方式，即焊接和螺栓連接。焊接方式強(qiáng)度高，螺栓連接易于更換刀齒。本次設(shè)計(jì)采用螺栓聯(lián)結(jié)方式。其結(jié)構(gòu)與尺寸見圖 4.2 所示。 齒刀材料選取 1 6Mn,因刀具角度是切削性能的重要參數(shù)，通過分析比較，確定了齒。刀的幾個(gè)關(guān)鍵角度。齒刀前角為 20，后角 72，齒刀在滾筒上的安裝采用前傾式，安裝角 160。圖 4.2 刀齒結(jié)構(gòu)與參數(shù)4.3 切削力計(jì)算切削力計(jì)算由表 2-5 知，密實(shí)冰雪（0.550.65g/m3）在-20以下的切削阻力系數(shù)p=（70-130）kPa 。冰雪清除裝置上的齒刀對(duì)冰雪的切削力等于裝置的重量除以刀刃的接地面積。冰雪清除裝置加配重對(duì)冰雪產(chǎn)生的壓力p1=G1/A=36000/（2.2680.01）=1587.3 kpap （4.1）由此可知，冰雪清除裝置對(duì)冰雪產(chǎn)生的切削力在兩種情況下均大于冰雪的切削比阻力。黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)19第第 5 章章 主要零件校核計(jì)算主要零件校核計(jì)算5.1 軸承的校核計(jì)算軸承的校核計(jì)算5.1.1 當(dāng)量動(dòng)載荷的校核在本次設(shè)計(jì)中，軸與支架之間的聯(lián)結(jié)選用深溝球軸承 6220，其主要參數(shù)為軸承參數(shù)：軸承內(nèi)徑： 100（mm）軸承外徑： 180（mm）軸承寬度： 34（mm）額定動(dòng)載荷：94000（N）額定靜載荷：79000（N）潤滑方式： 脂潤滑極限轉(zhuǎn)速： 4300（r/min）滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷，是在一定載荷條件下確定的。根據(jù)滾動(dòng)軸承的實(shí)際受載情況，在許多場(chǎng)合，常常同時(shí)承受徑向和軸向載荷的復(fù)合作用，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)能與基本額定動(dòng)載荷在相同的條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為一個(gè)假想載荷。在此載荷作用下，軸承的壽命與實(shí)際載荷作用下的壽命相等，稱該假想載荷為當(dāng)量動(dòng)載荷，以 P 表示。當(dāng)量動(dòng)載荷的一般計(jì)算公式為：P = fp （ XR + YA ） （5.1）式中 X徑向載荷系數(shù)；Y軸向載荷系數(shù)；R軸承所承受的徑向載荷；A軸承所承受的軸向載荷。fp載荷系數(shù)，考慮機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況對(duì)軸承載荷的影響，查表 5.1。表 5.1 載荷系數(shù) f載荷性質(zhì)f舉例無沖擊或輕微沖擊1.01.2電機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等中等沖擊或中等慣性力1.21.8車輛、動(dòng)力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī)、冶金機(jī)械、選礦機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、機(jī)床等強(qiáng)大沖擊1.83.0破碎機(jī)、軋鋼機(jī)、鉆探機(jī)、振動(dòng)篩等在本設(shè)計(jì)過程中，所選軸承僅受徑向力，而軸向受力為 0，由機(jī)械設(shè)計(jì)冊(cè)查得軸承的徑向載荷系數(shù) X=1.0,軸向載荷系數(shù) Y=0。由于該冰雪破除機(jī)是由裝載機(jī)推動(dòng)的，所以其載荷性質(zhì)應(yīng)該屬于中等沖擊或中等慣性力，其載荷系數(shù) fp取 1.8。根據(jù)上述經(jīng)驗(yàn)公式以及所分析得到的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算該軸承在工作時(shí)所遇到的江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）20當(dāng)量動(dòng)載荷。P = 1.818000=32400 N由上面計(jì)算結(jié)果可知道，該軸承在工作時(shí)的當(dāng)量動(dòng)載荷比其額定動(dòng)載荷要小得多, 所以是合格的。5.1.2 滾動(dòng)軸承壽命的計(jì)算滾動(dòng)軸承的基本額定壽命大小與載荷大小有關(guān)，對(duì)同一軸承而言，載荷越大，引起的接觸應(yīng)力也越大，因而在發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前所經(jīng)歷的應(yīng)力變化總轉(zhuǎn)數(shù)也就越少，即軸承的額定壽命越低，兩者之間的關(guān)系可用疲勞曲線表示。軸承的載荷-壽命曲線方程為： PL10 = C 1 = 常數(shù) （5.2）則基本額定壽命以 106轉(zhuǎn)為單位時(shí)，壽命計(jì)算公式為：L10 = （）106 r （5.3） PC實(shí)際使用中，實(shí)際使用中，用工作小時(shí)數(shù)表示軸承壽命較為方便，所以L10 = 106（）/60n h （5.4）PC式中 P當(dāng)量動(dòng)載荷（N）;壽命指數(shù)，球軸承 =3，滾子軸承 =10/3；n軸承轉(zhuǎn)速（r/min）;C基本額定動(dòng)載荷（N）,可由軸承樣本或有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查到。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷 C 是指能時(shí)軸承的基本額定壽命達(dá)到106轉(zhuǎn)時(shí)所能承受的假想載荷。對(duì)向心軸承是指一個(gè)大小和方向恒定的純徑向載荷，以 Cr表示；對(duì)推力軸承是指一個(gè)恒定的中心軸向載荷，以 Ca表示。基本額定動(dòng)載荷越大，軸承承載能力越強(qiáng)，它是衡量軸承承載能力的只要指標(biāo)。由以上經(jīng)驗(yàn)公式以及分析數(shù)據(jù)可以計(jì)算本冰雪清除機(jī)中軸承的壽命為：L10 = 106（）3/（6039）= 10436 h32400940005.2 齒刀強(qiáng)度的校核分析齒刀強(qiáng)度的校核分析在本設(shè)計(jì)中，采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)齒刀的強(qiáng)度進(jìn)行了分析，由軟件分析結(jié)果可以知道，該冰雪清除機(jī)的齒刀強(qiáng)度完全可以滿足要求。5.3 銷軸的校核計(jì)算銷軸的校核計(jì)算當(dāng)路面冰雪清除機(jī)的工作裝置接觸冰雪路面的時(shí)候，清除機(jī)工作在牽引工況；而當(dāng)工作裝置抬起的時(shí)候，則工作在行駛工況。在冰雪清除機(jī)分別處于這兩種不同的工況的時(shí)候，其受力都是不一樣的。黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)215.4 軸的校核計(jì)算軸的校核計(jì)算根據(jù)承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三大類。工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，如齒輪減速器中的軸，這類軸在各類機(jī)械設(shè)備中最為常見；而只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸，心軸又分為傳動(dòng)心軸和固定心軸兩種，如鐵路車輛的軸，自行車的前軸。只承受扭矩而不承受彎矩（或彎矩很?。┑妮S稱為傳動(dòng)軸，如汽車的傳動(dòng)軸等。在本次設(shè)計(jì)的路面冰雪清除裝置中的軸應(yīng)屬于心軸類中的固定心軸。軸在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，還應(yīng)進(jìn)行校核計(jì)算，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則是首先滿足軸的強(qiáng)度要求，此外，對(duì)某些軸（如機(jī)床主軸）還需滿足剛度要求，對(duì)高速軸還應(yīng)校核軸的振動(dòng)穩(wěn)定性。由于軸系部件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，應(yīng)先簡(jiǎn)化成力學(xué)模型，然后再進(jìn)行計(jì)算。在對(duì)于一般的軸的校核計(jì)算過程中（如變速箱中齒輪軸等） ，載荷在零件（如齒輪）上分布的長度相對(duì)于軸的長度來說是比較小的，故一般以集中載荷來代替分布載荷，其載荷作用點(diǎn)取輪轂寬度的中點(diǎn)，軸與軸上零件的自重通常忽略不計(jì)，軸上支反力作用點(diǎn)的位置通常作為鉸支座處理。但是在本次設(shè)計(jì)中，載荷在軸上的分布長度相對(duì)于軸的長度來說還是比較大的，因此不能一集中載荷來代替分布的載荷。根據(jù)軸的受載情況，可采用不同的計(jì)算方法。常用的計(jì)算方法有下面幾種。5.4.1 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算對(duì)只受扭矩作用或主要承受扭矩作用的傳動(dòng)軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件來進(jìn)行校核計(jì)算。對(duì)于受扭矩 T 的圓截面軸，其扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為T = T/WT = 9550000 / 0.2d3 T MPa （5.5）nP式中 T 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；T 軸所受的扭矩，N.mmWT 軸的抗扭截面系數(shù)，mm3；n 軸的轉(zhuǎn)速，r/min；P 軸傳遞的功率，kW；d 計(jì)算截面處的直徑，mm； T 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa，可用相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得。5.4.2 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算對(duì)于轉(zhuǎn)軸，當(dāng)軸上零件和軸承位置已知，并且軸上所受載荷的大小、方向和位置已定時(shí)，可按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。針對(duì)軸的某些危險(xiǎn)截面（即當(dāng)量彎矩大而直徑可能不足的截面） ，對(duì)于實(shí)心圓軸的強(qiáng)度校核公式為江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）22 ca = Mca / W = /0.1d3 -1b MPa （5.7） 22TM式中： Mca 軸所受到的當(dāng)量彎矩（計(jì)算彎矩） ，可通過分析計(jì)算得出。W 軸的抗彎截面系數(shù)，mm3；-1b 軸的許用彎曲應(yīng)力，其值在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的相關(guān)材料中可以查得。對(duì)于心軸，由于只承受彎矩，故應(yīng)用上述經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)，取 T=0。在本次設(shè)計(jì)的滾刀式路面冰雪清除裝置中，軸在牽引工況和行駛工況這兩種不同的情況下的受力都是不同的。當(dāng)路面冰雪破除機(jī)處于牽引工況時(shí)，裝置中軸的主要受力為動(dòng)力裝載機(jī)施與冰雪清除裝置的推力，其大小等于冰雪清除裝置在工作是受到的水平工作阻力，此時(shí) N = 47826N；當(dāng)路面冰雪破除機(jī)處于行駛工況時(shí)，裝置中軸的受力主要為冰雪清除裝置中磙子和配重的重量，由于整個(gè)冰雪清除裝置的重量為 36000N,小于冰雪清除機(jī)處于牽引工況時(shí)的水平工作阻力，所以，在進(jìn)行冰雪清除裝置中的軸的計(jì)算校核時(shí)，只要校核冰雪清除機(jī)處于牽引工況時(shí)軸的受力即可。在冰雪清除機(jī)處于牽引工況時(shí)，軸的受力簡(jiǎn)圖以及彎矩圖如下所示：圖 5.1 軸的受力簡(jiǎn)圖以及彎矩圖圖中，N 為動(dòng)力裝載機(jī)施與冰雪清除裝置的推力，大小為 47826N，根據(jù)上圖分析得軸受到的最大彎矩 Mmax Mmax = .（2581-2268）= 3742384 N.mm2N21軸的直徑 d 為 114mm，所以根據(jù)軸的抗彎截面系數(shù)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 w 得：W = = 148154.4 mm3 323d由實(shí)心圓軸的強(qiáng)度校核公式得ca = Mca / W = 3742384/148154.4 = 25.26 N/mm2由于冰雪清除裝置中軸的材料選用的是 35 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，所以通過機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得其許用彎曲應(yīng)力為-1b = 530 N/mm2，由以上計(jì)算可知，軸的強(qiáng)度足夠滿足要求。黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)23結(jié)論結(jié)論本次設(shè)計(jì)對(duì)如何有效清除路面壓實(shí)冰雪的技術(shù)進(jìn)行了研究。根據(jù)對(duì)路面上壓實(shí)的冰雪進(jìn)行擠壓、切削、破碎的基本思想，分析和研究了路面冰雪清除的機(jī)理和方案，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了理論分析，整機(jī)匹配分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算等工作。通過大量理論分析研究和試驗(yàn)研究主要得出以下結(jié)論：（1）根據(jù)路面冰雪的物理機(jī)械性質(zhì)，提出了對(duì)路面上壓實(shí)冰雪進(jìn)行擠壓、切削、破碎的技術(shù)思想，研究結(jié)果表明，這一技術(shù)原理和思路是正確的。（2）本文以 ZL40E 裝載機(jī)為動(dòng)力機(jī)，配以碾壓滾為清除冰雪工作裝置，利用擠壓、切削實(shí)現(xiàn)對(duì)壓實(shí)冰雪的破碎和清除，可以達(dá)到了較理想的清除冰雪效果。（3）試驗(yàn)研究結(jié)果表明，本文對(duì)路面冰雪清除機(jī)機(jī)理分析正確，方案確定合理，理論分析和計(jì)算正確，整機(jī)各個(gè)部分相互匹配，所提出的清除冰雪工作裝置工作阻力的經(jīng)驗(yàn)公式是可用的。路面冰雪清除裝置的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如碾壓滾的結(jié)構(gòu)和參數(shù)以及刀齒的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的確定是合適的。（4）路面冰雪清除裝置與動(dòng)力機(jī)連接方便。只需通過裝拆鉸支座銷軸即可完成冰雪清除裝置與動(dòng)力機(jī)的結(jié)合及脫離，極其簡(jiǎn)單、快速和方便，工作時(shí)只需更換工作裝置，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，大大降低成本，適合我國國情。（5）研究結(jié)果證明，滾刀式路面冰雪清除機(jī)械是清除路面壓實(shí)冰雪較理想的設(shè)備，有廣泛的應(yīng)用前景。通過理論分析和研究，本次設(shè)計(jì)的滾刀式螺栓聯(lián)結(jié)型路面冰雪清除機(jī)仍需在以下幾個(gè)方面做進(jìn)一步深入的研究：（1）確定最佳刀片安裝角度和刀刃切入冰層的角度，使切入力和破冰效果達(dá)到最理想狀態(tài)；（2）根據(jù)實(shí)際冰層的厚度，能否自動(dòng)調(diào)節(jié)刀片的角度，使破冰整體效果達(dá)到最佳；（3）確定最佳的刀刃材料及熱處理方法，使之耐磨性強(qiáng)，韌性較好；（4）探索除冰雪裝置在碾壓切斷冰層過程中如果加入振動(dòng)，整體效果是否會(huì)更好；（5）進(jìn)一步考慮同時(shí)破冰同時(shí)清掃的問題；（6）根據(jù)需要除冰雪寬度及深度仍可進(jìn)行有限度的增加；（7）根據(jù)實(shí)際情況，動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)輪可考慮防滑措施；（8）研究冰層厚度傳感技術(shù)和刀齒切入路面深度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及路面隨動(dòng)技術(shù)，從而開發(fā)出智能化路面冰雪清除機(jī)械。江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）24致謝致謝通過這次設(shè)計(jì)，使我對(duì)除冰機(jī)有了比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)在這次設(shè)計(jì)的過程中，自始至終都得到了曲守平老師的悉心指導(dǎo)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利地完成，與曲老師的指導(dǎo)是分不開的。曲老師不僅以廣博的知識(shí)體系讓我折服，同時(shí)，其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度更是讓我欽佩不已。在此，衷心地感謝曲老師對(duì)我的幫助。由于本人設(shè)計(jì)水平有限，再加上是第一次進(jìn)行這么大規(guī)模的、全面的設(shè)計(jì)，錯(cuò)誤在所難免，所以懇請(qǐng)?jiān)u閱老師給予指正和幫助。再次感謝曲老師給予的大力幫助！黃錫誠：小型除雪機(jī)設(shè)計(jì)25參考文獻(xiàn)1 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