【文章內容簡介】 動力源，這里首先確定氣動傳動方案，然后對各氣動元件進行設計，主要包含氣缸、空壓機、控制元件、消聲器及管道的選用與計算 ，對氣動傳動系統(tǒng)的壓力損失等進行計算。 （ 5）第五章，對本文設計心得體會進行總結。 [5] 西安思源學院畢業(yè)論文（設計） 10 2 氣力式小型除雪機的設計的總體方案 總體設計的基本原則及要 求 結構的總體設計是將通過科學的原理想象出來的方案實體化結構化。就是把二維方案轉換為三維可設計制造出來的過程，也可以說是從設計初期到最佳結構設計的完善直到審核通過為止。 結構的總體設計工作包括兩個方便，就是形狀和材料。我們要系統(tǒng)的確定各個零件的形狀，這個工作隊產(chǎn)品的質量起著決定性的意義。材料就是能達到我們預期的使用要求，能達到尺寸要求等。 機構的總體設計原則 機構的總體設計對于一個產(chǎn)品來講，起著很重要的作用。結構所含的技術性能，價格合理和外觀再行都有決定性的意義。簡單，直接，安全可靠的設計結構 的總體，必須遵守三個基本原則。 (1)明確原則 這里主要包括以下三個方面： ①功能明確 所選的結構應直接，可靠地實現(xiàn)預期功能 。 對于可實現(xiàn)的功能來說，要做到既不疏漏又不冗余。 ②工作情況明確 被設計出來的產(chǎn)品，我們要求他所達到的工作狀況必須明確。因為設計結構是 有針對性的，如耐磨損，耐腐蝕等。 ③結構的工作原理明確 結構設計時所依據(jù)的工作原理必須科學明確，從而能實現(xiàn)預期的實用效果。 (2)簡單原則 簡單原則就是能達到預期功能的前提下，盡量使機器的結構簡單。這里說的“簡單”同時有著很多含義，比如簡便 ，簡易，減少等。 (3)安全可靠原則 一個系統(tǒng) (產(chǎn)品 )的安全可靠性主要指： ①構件的可靠性 在規(guī)定的外載荷下，在規(guī)定的時間內，構件不發(fā)生斷西安思源學院畢業(yè)論文（設計） 11 裂、過度變形、過度磨損且不喪失穩(wěn)定性。 ② 功能的可靠性主要依靠系統(tǒng)的可靠性。 ③工作安全性主要指對操作者的防護，保證人的安全。 ④ 環(huán)境安全性，整個機構不能對環(huán)境造成污染，要適應環(huán)境。 [11] 機構 總體布置設計基本要求 (1)功能合理 即 我們所設計的機構要在功能完美表達的前提下去設計，無論是整體還是單個機構上都不能采用有損我們所需要的功能的布局方案。 (2)結構緊湊、層次清晰、比例協(xié)調 這 方便我們要運用科學的分布，盡可能的使系統(tǒng)簡單并且充分高效地運用內部空間。 (3)充分考慮產(chǎn)品的系列化及發(fā)展 再設計總理分布時，應對這一類系列和變形改進做考慮，還應該考慮符合科學性，實現(xiàn)生產(chǎn)線和實現(xiàn)自動化。 [15] 除雪機設計 方案 總體方案 選擇 方案一： 利用自然界中風能源，從鼓風機里吹出高速度氣流，將路面上的積雪吹到兩側，這種方式效率很高，也有很高的生產(chǎn)率，能實現(xiàn)商業(yè)化。但是他有一定的局限，就這個局限就限制了這個方案，就好比現(xiàn)實很多東西，各個方面都很好，就一 個方便就限制了整個方案的實行，這種方式不利于清理壓實的積雪或冰層也很無力，只能在機場橋梁，和高速公路上應用。 方案二： 利用機械裝置，先用機械裝置攪碎積雪，再輸送到高速旋轉的葉輪，把積雪拋送至路邊。但是這種方式受地形限制，如果在一個狹窄多彎的地形就很不實用，而且效率不高，也會對地面產(chǎn)生破壞，不符合保護環(huán)境。 方案三： 設計一個推雪鏟，在設計一個壁障機構，來對應不用的路面情況，設計一個上下擺動極限，來更好的處理積雪問題。后面從計算上來確定動力，這種方案，結構簡單，可以實現(xiàn)商業(yè)化，成本地。 西安思源學院畢業(yè)論文（設計） 12 綜上所述， 本文選擇方案三 ，具體結構 設計如下 圖所示。 1— 推雪鏟； 2— 拉簧； 3— 推雪鏟上連桿； 4— 前托架； 5— 后托架； 6— 舉臂連桿； 7— 大梁托架； 8 舉臂架； 9 — 升降氣缸； 10— 擺動氣缸； 11— 推雪鏟下連桿 圖 21 除雪鏟結構示意圖 上圖所示的 機構 工作方式原理 ： 彈簧 2 用于吸收部分 作業(yè)時的 沖擊載荷，并使鏟刃 更好的貼近 地面。兩個升降氣缸 9 鉸接于大梁拖架 7 和舉臂連桿 6上，用于控制推雪鏟的升降。擺動氣缸 10鉸接于前拖架 4與后拖架 5之間，用于控制推雪鏟的左右擺動。工作時，擺動氣缸推動前拖架 4 與推雪鏟 1 一起轉過一定角度（約 30176。）后用銷子和后拖架 5 固定，升降氣缸降低，推雪鏟鏟刃緊貼地面。隨除雪車的行進，積雪被鏟刃剝離地面并沿鏟板曲面作螺旋外拋運動，積雪被推積到道路右側。上連桿 3 和下連桿 11 的作用是在避障時抬起推雪鏟。 [12] 機構的設計方案 在這次除雪機的結構設計中，我選擇呢氣缸驅動，從人文角度出發(fā)，環(huán)保，高效，易于操作。氣壓系統(tǒng)的原理就是利用空氣壓縮機或者其他裝置把輸出的機械能轉變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，然后在各個控制元件和輔助原件的配合下，執(zhí)行機械能的轉變，從而完成做功 除雪機構整個機構的做功運動都是氣壓控 制其運動 ，通過大梁拖架 7，使除雪鏟與拖拉機相聯(lián)接， 從而推動鏟雪鏟的運動 。其中，拖拉機動力輸出軸轉西安思源學院畢業(yè)論文（設計） 13 速 540r/min，功率 25kW， 與鏟雪鏟的連接采用懸掛結構 ，并且通過液壓系統(tǒng)輸出輸出氣壓從而控制除雪鏟的運動。 氣壓傳動相對于其他的傳動方式的有點，以空氣為工作介質，干凈來源也方便，采用后排氣處理簡單，干凈的來源對環(huán)境也沒污染；其次是空氣流動損失小，壓縮空氣可以遠距離傳送；與液壓傳動相比，啟動迅速，維修簡單，管路不易堵塞，不存在介質變質，補充和更換等問題相對簡單；工作環(huán)境適應性好，可以適應多個工作環(huán)境；氣動裝置 結構簡單輕便，安裝維護簡單。實用壓力等級低，所以實用相對安全 。 本章小結 本章對除雪機總體方案進行確定。 選擇方案三： 利用一個置于清雪車前部的鏟子，隨著清雪車的不斷前進，將積雪推至路的一邊 。 選擇鏟雪進行除雪，從環(huán)保、節(jié)能、方便操作的原則上選擇 為氣動式 綜合考慮 ，然后確定除雪機的機構方案 。 西安思源學院畢業(yè)論文（設計） 14 3 除雪鏟機構的設計 除雪鏟鏟板的設計 除雪鏟板的示意圖 圖 31 除雪鏟板的示意圖 鏟板 寬度 LB 是一次性清除雪的寬度 ，也就是除雪鏟在清雪車 前進方向的投影寬度 ，如圖 31 所示 。 根據(jù)除雪車使用場合的不同，對除雪寬度的要求也不盡相同 ，所以根據(jù)場合而在一定限制下確定寬度 。廣場等空 曠場所需要較大除雪 鏟板 寬度的除雪車，而交通路線上除雪車的除雪 鏟板 寬度 不宜超過一個車道的寬度，避免除雪作業(yè)時阻礙交通。 除雪車 行進方向上除雪 鏟板 與地面間的夾角，如圖 31 所示。隨著推雪鏟的前進， 與地面 具有一定切削角δ 的鏟刃 ，而根據(jù) 角δ 的大小鏟板所受的 垂直力 F 也不同 ， 鏟雪板 將積雪剝離其附著面 ，積雪沿導板曲面向斜上方運動，最后以一定的速度從推雪鏟后 面排出 。 具有一定黏性的雪在切削角δ 較小時 所 呈流動 型，在切削角δ 大時 所 呈斷裂型。圖 32 所示為鏟刃切削時雪的三種變形形式：流動型、斷裂型和剪裂型。 (a) (b) (c) a）流動型 b）斷裂型 c）剪切型 圖 32 雪被切削時的變形情況 西安思源學院畢業(yè)論文（設計） 15 L 表示除雪鏟寬度； HF 表示雪鏟小端高度； HR 表示雪鏟大端高度。 [11] 鏟雪板結構參數(shù)確定 1. 推雪鏟材料 推雪鏟的工作環(huán)境，就局限它選的材料， 由于是與積雪地面等介質接觸的第一結構，所以我們所取的材料應該夠足夠的耐磨性，強度和剛度。因為是易損件，所以采用多分段連接，可拆分。一般條件下 下除雪車前鏟推雪鏟的質量限制在 400～ 700kg。材質選擇時兼顧 經(jīng)濟條件性 ，除連接零件外，大部分零件材質選擇 Q235 鋼 ，這種鋼材便宜也好加工 。選取切削刃材料時除考慮耐磨性、經(jīng)濟性等因素外，須考慮工作溫度對其物理特性的影響， 所以一般條件下 選取65Mn 調質鋼。 主要工作部分是鏟板， 為了 使 推雪鏟 有個良好的性能 ，必須對 切削刃和鏟板加以分析和認識。 由于降 雪時間的不同我們所需要對應的降雪也不同 ， 前雪鏟所清理的主要是新絳積雪， 新降雪的密度隨 著時間也有變化 ，其密度值一般在 20～ 800kg/m 之間。 較為相近的介質，我們可以考慮松土的物力機械性質，所以相對于積雪做參考， 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δ 取 30176。時切削刃強度和切削阻力組合最佳。但推土鏟的切削刃（如圖 3– 3）為了保證強度，尖角 1 不能小于 20176。；同時由于切削原理和推土機實際作業(yè)時地形變化的需要，必須有后角 2，其值通常在30176。左右；因此綜合考慮，推雪鏟前鏟鏟刃切削角δ選擇為 30176。，并對其結構作相應調整，如圖 34，切削刃厚度取 8mm左右即可。 圖 33 推土鏟切削刃參數(shù) 圖 34 推雪鏟切削刃參數(shù) 西安思源學院畢業(yè)論文（設計） 16 計 由于前鏟所作業(yè)對象的密度較小，顆粒比較松散，所以采用推進曲面旋移的理論進行除雪。鏟雪曲面空間形狀直接影響除雪過程中的阻力和除雪效率等的重要因素 。 ①鏟板鏟型 犁板式除雪車前鏟采用高速推進，利用曲面旋移原理將積雪清離路面。鏟板曲面的作用在于旋移和推運積雪。鏟板的結構參數(shù)對雪屑運動規(guī)律、積雪容量、推運阻力都有影響。為了便于向道路外側排雪，推雪鏟常設計成一端小一端大，以固定的行進角（鏟板長度方向與車輛行進方向所夾的銳角θ ）工作。被除雪屑的理想運動軌跡是空間螺旋外拋運動。常用的鏟板形狀有圓弧型、拋物線型、 I 類 漸開線型、 II 類漸開線型（如圖 35）。其中拋物線和圓弧的形狀很近似，兩者的性能也很近似。 圖 35 曲面板類型 ②鏟板寬度 除雪車前鏟常以固定的行進角進行除雪作業(yè)。推雪鏟的寬度應保證工作時在除雪車前進方向上的最小投影寬度大于車寬，前端（小端）應比同側輪胎外緣寬出約 200mm，后端（大端）應比同側輪胎外緣寬出約 400mm。這種寬出量是為了保證在作業(yè)過程中除雪車能給自己開辟前進的道路，從而保證其作業(yè)質量，初定鏟板寬度為 12350mm。 選擇推雪鏟的寬度應首先根據(jù)除雪車總體結構布置，初步確定推雪鏟寬度， 再按比切力加以檢驗： exFB q? 式中， Fe— 推雪車額定牽引力， N； B— 推雪鏟寬度， cm； 對于新降積雪，查閱國內外除雪車的相關資料，推雪鏟鏟刃的水平比切力選 20～ 100N/cm 即可滿足工作要求。 西安思源學院畢業(yè)論文（設計） 17 ③鏟板高度 應該根據(jù)整體結構，清雪效率， 工廠生產(chǎn)率等問題 ，估算推雪鏟大概高度，再進行調整。本設計 根據(jù)分析 采用 II類漸開線型鏟板，小端 初定設計高度初定為 320mm，大端高度初定為 350mm。 前鏟機械避障裝置設計 我國公路及其城市道路的路況已經(jīng)有了很大的改善，但 是還是有一部分路況較差，突出表現(xiàn)為路面平整度低局部毀壞（如變形，斷裂等情況）另外除雪過程中也也能遇到一些路面阻礙物，如道釘，凸臺等。這樣我們就