【文章內(nèi)容簡介】 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 小型清雪車的總體方案研究比較 4 樣在人力推動 (手推式 )或原動機帶動 (自走式 )下，清雪車不斷前進，就能實現(xiàn)連續(xù)的清除積雪。小型機械式清雪車結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖 21 小 型旋轉(zhuǎn)式清 雪車結(jié) 構(gòu)示意圖 具體方案的確定 原動機的選擇 動力采用微型發(fā)動機，本課題的設(shè)計需求大約是每小時掃雪量為 1000 ㎡，以積雪平均密度為 250 ㎏ / 3m ,積雪厚度以 30cm 計算，那么每小時掃雪量為： 310 ㎡ 250 ㎏ / 3m ＝ 410 kg 在拋雪輪的作用下，設(shè)計最大拋雪高度為 4m，那么排雪消耗的功率為： mgh／ t＝ 410 kg 10N/kg 4m247。 3600s=833w 集雪攪龍在積雪的作用下阻力矩 m=20Nm,那么集雪攪龍消耗的功率為： 20Nm 2 10r/s=1256w,其中 10r/s 是攪龍轉(zhuǎn)速。 估計整機重量為 200kg，與路面的摩擦系數(shù)取 ,前進速度約為 1m/s, 那么前進消耗的功率為： 200 kg 10N/kg 1m/s=400w 整機消耗的功率為： 833w+1256w+400w= 在這一設(shè)計要求下，對動力源選型，考慮到清雪車在 工作時可能遇到踏實的積雪，故選用功率稍大的發(fā)動機，以滿足不同工作狀況下需要。選用無錫凱馬動力有限公司生產(chǎn)的 KM170F 汽油機，詳細參數(shù)如下： 型號 KM170F 型式 單缸立式四沖程風(fēng)冷直噴式柴油機 缸徑 *行程 mm 70 55 活塞排量 cc 211 原動機 傳動裝置 車架 行走裝置 拋雪 裝置 集雪 裝置 積雪 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 小型清雪車的總體方案研究比較 5 發(fā)動機轉(zhuǎn)速 r/min 3600 功率 Kw 起動方式 手拉起動 /電起動 油箱容量 L 凈重 kg 27 外形尺寸 mm 332 384 416 表 21 KM170F 汽油機參數(shù) 傳動方式的選擇 首先由一個帶傳動將動力由 汽油機傳出，向前通過一個蝸輪蝸桿傳到工作裝置，向后通過一個蝸輪蝸桿傳到行走系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡圖如下： 圖 22 小型清雪車結(jié)構(gòu)簡圖 1. 攪龍 2. 清雪鏟 3. 拋雪筒 4. 傳動系統(tǒng) 5. 發(fā)動機 6. 操作裝置 7. 車輪 8. 車架 9. 拋雪輪 集雪裝置設(shè)計 本設(shè)計采用帶狀螺旋集雪輪，這樣的設(shè)計能對集雪有很好的破碎作用，同時又不容易發(fā)生堵塞?；窘Y(jié)構(gòu)如下： 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 小型清雪車的總體方案研究比較 6 圖 23 帶狀螺旋集雪輪簡圖 以上形式的集雪裝置把切雪、集雪、運雪三大功能于 一身，具有很好的效果。其中左邊攪龍左旋，右邊攪龍右旋，這樣積雪所受的力指向兩個攪龍的中間部位，使積雪較容易的進入后面比清雪鏟要窄的拋雪室內(nèi)。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 小型清雪車的設(shè)計計算及校核 7 第三章 小型清雪車的設(shè)計計算及校核 帶傳動計算 發(fā)動機輸出功率 P=, i= 1． 確定計算功率caP 由于載荷變動微小，因此取 AK = 則 caP = AK P= = 式中 caP —— 計算功率，單位為 Kw； AK —— 工作情況系數(shù)； P—— 傳遞的額定功率。 2．選擇帶型 由 caP =,小帶輪轉(zhuǎn)速 1n =3600r/min,選擇 A 型帶。 3．確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d 和 2d 1 ) 初 選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d =80mm， 則大帶輪的基準(zhǔn)直徑 2d =i 1d = 80=144mm 查表取 2d =140mm 2 ) 驗算帶速 V= 11ndd? = 80mm 3600r/min=＜ 35m/s, 4． 確定中心距 a和帶的基準(zhǔn)長度 dL 根據(jù) ( 1d + 2d )＜ 0a ＜ 2( 1d + 2d )得 初步確定 a=300mm, 基準(zhǔn)長度 = 公式（ 31） 取 dL =900mm 實際中心距 a= 0a + = 5． 驗算主動輪上的包角 1? 1? =180 176。 =176。＞ 120176。 包角合適。 6． 確定帶的數(shù) z add dd )( 12 ?0222210 4 )(2 )(2 a ddddaL ddddd ?????? ?2 39。dd LL ?濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 小型清雪車的設(shè)計計算及校核 8 Z= 公式（ 32） 取 0P =； 0P? =； ?K =；LK=, 則 z= 取 z=2 式中 ?K —— 考慮包角不同時的影響系數(shù)； LK—— 考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)； 0P —— 單根 A帶的基本額定功率； 0P? 計入傳動比的影響時，單根 A型帶額定功率的增量。 7． 確定帶的預(yù)緊力 0F 公式（ 33） 帶入數(shù)據(jù)計算得 0F = 8． 計算帶傳動作用在軸上的力 pF pF =2z 0F cos 2/? =2z 0F cos(? /2－ 1? /2) =2 2 sin(176。 /2) = 式中 z—— 帶的根數(shù)； 0F —— 單根帶是預(yù)緊力； 1? —— 主帶輪上的包角。 蝸桿傳動計算 本設(shè)計中工作部分和行走部分都用到蝸桿傳動，現(xiàn)以工作部分為例，展示蝸桿傳動的計算過程 計算參數(shù)：分配的輸入功率 P= ， 壽命 hL =10000 小時， 傳動比 12i =8， 輸入轉(zhuǎn)速 1n =2021r/min。 1．根據(jù) GB/T100851988 的推薦，采用阿基米德蝸桿 (ZA)。 2． 選擇材料 考慮 到蝸桿傳遞的功率不大，速度中等，故蝸桿采用 45 鋼；但希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45～ 55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了降低成本，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用HT200 。 20 )(500 qvKzvPF ca ????LKKPPcaP?)( 00 ??濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 小型清雪車的設(shè)計計算及校核 9 3． 按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距 a≥ 公式（ 34） 1) 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 2T 按 1z =6，估取效率 ? =,則 =34380Nmm 2)確定載荷系數(shù) K 因工作載荷穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù) ?K =1，選取使用系數(shù) AK =,由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大， 可動載荷系數(shù) VK =；則 K= ?K AK VK =1 = 3)確定彈性影響系數(shù) EZ 因為選擇鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 EZ =160M aP2/1 。 4)確定接觸系數(shù) ?Z 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 1d 和傳動中心距 a的比值 1d /a=，取 ?Z =。 5)確定許用接觸應(yīng)力 ? ?H? 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造。蝸桿螺旋齒面硬度大于 45HBC，查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 ? ??H? =268MaP 。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 則 ? ?H? = HNK ? ??H? = 268M aP =240 MaP 。 6)計算中心距 ? ? 223 )( HE ZZKT ? ?2262 nPT ??1216 / inP???8m in//2021 6 rKw ????72 ??????? hLjnN 10 778 ???HNK濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 小型清雪車的設(shè)計計算及校核 10 取中心距 a=63mm，因 i=8,取模數(shù) m=2，蝸桿分度圓直徑 1d =， 這時 1d /a=，查得接觸系數(shù) ??Z =＜ ?Z ，因此以上結(jié)果可用。 4． 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)和尺寸計算 1） 蝸桿 軸向齒距 ap =? m= 2=； 直徑系數(shù) q=10； 齒根圓直徑 1fd = )(21 cmhd a ?? ? =(1 2+ 2)=； 分度圓導(dǎo)程角 ? =28176。 10′ 43″； 蝸桿軸向齒厚 as = 2) 蝸輪 蝸輪齒數(shù) 2z =51；變位系數(shù) 2x =+； 驗算傳動比