【正文】 性和安全性。他們認為只有掌握了雪的特性，才能在設計上充分利用理論進行指導，擺脫目前主要靠實驗校核機械性能的做法。隨著我國經濟的快速發(fā)展和高等級公里的不斷增加，開發(fā)適合我國多雪地區(qū)的除雪車，加強對冰雪性質和除重慶理工大學 除雪汽車設計 2 雪機理的研究，建立完善的道路氣象信息系統十分必要。 （ 1）犁板式除雪車 犁板式除雪車安裝有犁板式清雪裝置，這種裝置最大特點就是結構簡單、造價低、性能可靠。通過對推雪犁曲面的優(yōu)化設計，配合選擇合適的行進角，可以獲得很好的除雪、排雪性能。 圖 13所示為刮雪板式除雪車，安裝有刮雪板清雪裝置，作業(yè)對象是一定程度的壓實雪層。 犁板式綜合除雪車是為增加除雪作業(yè)種類，把單向犁或 V型犁、刮雪板、側翼板按使用需求進行組合，安裝在同一輛行走車輛上。旋切式除雪車分為壓磙式、螺旋轉子式、轉子式等類型。實驗證明，斜刃壓磙的切入角能有效地清除冰雪和保護路面。在機場等一些場合還常常把各種形式的除雪裝置搭配成 綜合式除雪車以獲得滿意的清雪效果。 按除雪車所用的底盤的不同可以把除雪車分為專用底盤除雪車和兼用底盤除雪車兩種。 1） 專用車底盤 專用車底盤主要由車架、發(fā)動機、轉向系、行駛系、制動系、液壓控制系等系統構架組成，底盤作用是支承、安裝汽車 發(fā)動機 及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，并接受發(fā)動機的動力，使汽車產生運動，保證正常行駛。 選擇專用除雪裝置 由于單向犁板專用除雪裝具有結構簡單、造價低、性能可靠等特點。 除雪裝置的性能 除雪裝置具有除雪和避開障礙物等兩個功能，主要有以下幾個要求。 ④ 除雪車不工作時，除 雪裝置可被舉升。偏轉液壓缸 12 鉸接于前托架與后托架 5 之間，用于控制除雪鏟的左右擺動。隨著除雪車的行進，積雪將被鏟刃剝離地面并沿著鏟板曲面作螺旋外拋運動，積雪被推到道路右側。 重慶理工大學 除雪汽車設計 8 烏尼莫克 U4000 是一種越野性能極強的多功能貨車。所有機具可以安裝在車輛輪廓線之內。 軸距 3250mm 驅動形式 4*4 發(fā)動機 型號 OM924LA 直列四缸渦輪增壓中冷 Telligent智能電控直噴柴油發(fā)動機 排量（2cm） 4801 最大功率 kw（ hp） /rpm 160（ 218） /2200rpm 最大扭矩（ Nm） /rpm 810/12001600rpm 變速器 形式 UG1008型 8前進擋， 6倒檔變速箱帶一體式分動箱 換擋形式 Telligent智能換擋，配備 EOR快速前后換擋裝置 前進擋速比 ． 73 額定牽引力 39kN 取力器 N16高速取力口， i=，扭矩 650Nm 底盤 高抗扭梯形大梁， U型縱梁，管裝橫梁 外形尺寸 5410*2336*2650mm 離地間隙 前 420mm/后 423mm 整車允許重量（ kg） 9500 整車自重（ kg） 4540 載荷分布（ kg） 4400/5300 輪胎 335/80 R20 最高車速 100km/h，在除雪作用中把車速限制為 30km/h 重慶理工大學 除雪汽車設計 9 第 3 章 雪鏟鏟板空間曲面設計 概述 3． 1． 1 相關概念及名詞解釋 1）除雪寬度 BL 除雪車工作時在行進方向上一次清除積雪的寬度，也就是除雪鏟在除雪車前進方向上的最小投影寬度。如圖 31 所示。實驗表明，切削角c每增加 10176。 圖 31 切削角、行進角示意圖 重慶理工大學 除雪汽車設計 10 3）行進角? 鏟體寬度方向與車輛行進方向所夾銳角?為 ， =? ?RF ?? ?21 （ ） 如圖 31 所示。雪鏟導板的形狀一般呈復雜的空間曲面，可對新雪、粉雪、 粒雪、壓雪、冰水混合物等采用高速推進方式，利用曲面旋移原理清離路面。鏟板的結構參數對雪屑運動規(guī)律、積雪容量、推運阻力都有影響。 重慶理工大學 除雪汽車設計 11 常用的除雪鏟板形狀有圓弧型、拋物線型、 I 類漸開線型、 II類漸開線型（圖 32）其中拋物線和圓弧的形狀很近似，兩者的性能也很接近。 表 31 鏟板類型對切削阻力的影響 鏟板類型 圓弧型 拋物線型 I 類漸開線型 II類漸開線型 切削阻力 28 通過對數據的對比分析，結合實際工作情況。根據經驗及相關實驗，除雪鏟的行進角一般取值為 50176。然后通過幾何計算求得 R? 為 46176。 通過查閱國內道路標準，可知各種公路車道寬度約 30003750mm，但普遍采用 3750mm 的較多。根據公式（ 32）進行檢驗： B= xeqF （ 32） 重慶理工大學 除雪汽車設計 12 式中： Fe—— 推雪車額定牽引力 (N)，烏尼莫克 U4000 的額定牽引力為 39kN； B—— 推雪寬度，單位 mm； xq—— 推雪鏟的水平比切力，可選 20— 100N/cm，此次選取 100N/cm。為防止飛雪影響駕駛員視線，雪鏟一定要有一定量的固定前伸部分。通過比較認為松土和積雪的物理機械性質較為接近，參考較為成熟的推土鏟切削刃設計理論可知，對于松土和積雪，一般認為切削角c?取 30176。除雪車雪鏟切削對象是新降雪，同時除雪車為保護路面大多采用輪式行走機構，所能提供的最大牽引力較履帶式行走機構小，而且工作速度要求較高，所以應盡量減小工作時的切削阻力。 雪鏟材料 除雪鏟的主要工作部分是切削刃和與其聯接在一起的鏟板。重慶理工大學 除雪汽車設計 13 但必須考慮行車穩(wěn)定性和所用載重車前后軸的承荷能力，通常情況下除雪車雪鏟工作裝置的總質量限制在 500～ 800kg。 表 32 常用鋼材的力學性能和退火硬度 鋼號 力學性能 退火硬度 HB≤ abMP? asMP? 20Mn2 785 590 187 Q235 375～ 460 ≥ 235 45 600 355 197 40Cr 520 980 207 65Mn 735 430 229 除雪鏟的力學模型及計算 犁板式除雪車的清雪阻力是其在清雪作業(yè)時所受到的總阻力，包括雪鏟受到的雪阻力和車輛的行走阻力兩部分。 Fp也可按圖 行分解： Fp=Fpx+Fpy+Fpz (35) 式中 Fpx—— 前進方向分力， N。 于是可分別計算鏟體在三個坐標軸方向上所受阻力的代數和。 ?—— 雪的平均抗斷應力，新雪的平均抗切應力?=0， Pa. 行駛阻力計算 行駛阻力 Fm 由下式求得： jiramFFFFF ???? 式中 Fa—— 空氣阻力 ,N。 由于除雪車的行駛阻力與一般汽車的行駛阻力計算方法相同，犁式除雪阻力的影響因素很多，計算復雜，但可用經驗公式（ 313）進行估算： ?SNF ?= 80=11926N （ 313） 式中： RN—— 除雪阻力比， m（ RN=2? +=）； S—— 除雪斷面面積， （ S= ）； ρ —— 雪的密度， kg/3（松散雪的密度為 80kg/3m）； 除雪作業(yè)總阻力 Fs 由推雪鏟所受的阻力 Fp和車輛的行駛阻力 Fm 合成， Fs可分解為行進方向、側向和垂直方向三個分力。 因此，作用于行走機構的最大切線牽引力為 ? ?pzFMgFF ??? ??maxk= (318) 為使犁板式除雪車能正常作業(yè)，其最大切線牽引力必須大于或等于外部阻力之和，即 NFNF SX 1 4 2 5 21 5 5 7 2k m a x ??? 在一般情況下，有發(fā)動機轉矩所決定的最大牽引力maxcM大于附著力?，發(fā)動機功率應適當的儲備。 本章小節(jié) 本除雪車的除雪鏟采用 II類漸開線型鏟板，鏟刃切削角為 30176。額定工況為：清除 厚、密度為 80kg/3m的浮雪， 額定除雪速度為30km/h。本課題主要采用機械被動避障結構。而擺動導桿避障機構的導桿機構 安裝在鏟刀后側，限制鏟刀的最佳切削角取值。所以本課程設計采用的是雙搖桿避障機構。除雪鏟發(fā)揮了較好的自動翻越物體的功能。 （ 4）推雪鏟翻擺時的極限位置應予限制，防止產生“死點”，使推雪鏟不能及時回落。 圓柱螺旋拉伸彈簧的設計 （一） 圓柱螺旋拉伸彈簧原始幾何參數 當除雪車工作時，雪鏟受到來自地面和雪的作用力。 Fp1y 為 Fp1 的垂直分力。 （ 41） =2326 tan30176。彈簧的外徑2D ≤60mm，中徑 D ≈ 52mm。根據 GB/T 43571989 暫選 a1520MPB ?? ，則根據表 41 彈性材料及許用應力可知 ? ? a6 0 MPB ???? ?? 重慶理工大學 除雪汽車設計 22 表 41 彈簧材料及其許用應力 材料及代號 許用切應力?? a/MP? 許用彎曲應力? ? a/b MP? 彈性模量a/MPE 切變模量a/MPG 推薦試用溫度 /℃ 推薦硬度/HRC Ⅰ類彈簧 Ⅱ類彈簧 Ⅲ類彈簧 Ⅱ類彈簧 Ⅲ類彈簧 碳素彈簧鋼絲 B、 C、 D級 B? B? B? B? B? ≤d≤4 207 500 ~205000 D4 200 000 ≤d≤4 83 000 ~80 000 D4 80 000 40~130 65Mn 60Si2Mn 60Si2MnA 480 640 800 800 1000 200 000 80 000 40~200 45~50 50CrVA 450 600 750 750 940 40~210 不銹鋼絲1Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti 330 440 550 550 690 197 000 73 000 200~ 300 （三） 根據強度條件計算彈簧鋼絲直徑 現選取旋繞比 C=15,則由式（ 42）得 14 ???? ??????? CCCK (42) 根據式（ 43）可得 ? ? 239。 （四） 根據剛度條件，計算彈簧圈數 n 由式 44 得彈簧剛度為 mm/??????? ?? (44) 由表 41 取 G=80000MPa，則彈簧圈數 n 由式 45 可得 580000k8 dn 3 43 4 ??? ??? FDG （ 45） 取 8 圈。彈簧的材料選用 65Mn。本畢業(yè)設計主要采用的是液壓傳動系統。前者是將液壓能轉換成往復直線運動的執(zhí)行元件，它輸出力和速度；后者是將液壓能轉換成連續(xù)旋轉運動的執(zhí)行元件，它輸出轉矩和轉速。它們的功能時多方面的，各不相同。 液壓傳動的工作原理 液壓傳動工作原理可用如圖 52 所示的液壓千斤頂工作原理