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1、黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)大型清雪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要本論文較為詳細(xì)的說(shuō)明了清雪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作原理；接著論述了螺旋鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行了校核計(jì)算；然后是對(duì)減速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算，提出了4種傳動(dòng)方案，并論證了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇了一種較理想的傳動(dòng)方案，并對(duì)此方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算；本文通過(guò)對(duì)螺旋鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算，確定了螺旋鏟各部分結(jié)構(gòu)及尺寸；通過(guò)對(duì)傳動(dòng)方案的提出及優(yōu)缺點(diǎn)分析，確定了減速器的傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)，由傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)及計(jì)算可知，此清雪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，效率高，噪聲小，成本低，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)；通過(guò)對(duì)旋拋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算，確定了旋拋機(jī)的各部分結(jié)構(gòu)及尺寸。最后對(duì)本設(shè)計(jì)的可行性

2、進(jìn)行了分析。本清雪車(chē)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，能夠很好的完成清雪任務(wù)。由于該清雪車(chē)結(jié)構(gòu)中大量采用了標(biāo)準(zhǔn)件，故此清雪車(chē)制造和維修保養(yǎng)都比較方便；除此之外，清雪車(chē)的其它零部件也大都采用了型鋼和一些價(jià)格較便宜的常用材料，因此，此清雪車(chē)的制造成本不會(huì)很高，而且維修保養(yǎng)的費(fèi)用也很低。由于此清雪車(chē)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用了斜齒輪和錐齒輪傳動(dòng)，且傳動(dòng)件的加工精度比較高，故傳動(dòng)效率很高，功率損失小，節(jié)約了能源；另外，由于采用了齒輪傳動(dòng)，所以清雪車(chē)工作時(shí)噪音很低，符合環(huán)保要求。關(guān)鍵詞：清雪機(jī)；螺旋鏟；旋拋機(jī)Design of Large Snow-clearing MachineAbstractUsing the unmixed

3、snow-clearing of machinery to substitute for man-made snow-clearing being that we hope， this thesis has carried on detailed analysis and demonstration to the snow-clearing machine that my designed. The major work parts of this snow-clearing machine are rotary throwing snow plough，deceleration parach

4、ute and rotary spiral shovel. The necessity and urgency of snow-clearing machine of design firstly expounded in this thesis. Then has discussed the structure design of rotary spiral shovel and calculates to the key parts .Then is design and calculation of deceleration parachute，and has puts forward

5、4 kinds of transmission schemes to the deceleration parachute， has mentioned in the same breath to have proved each the most excellent and shortcoming， finally selected one kind the ideal transmission scheme， and has been in progress designing to this scheme and calculates. Next the rotary throwing

6、snow plough has carried on design and calculations. The analysis finally has been in progress to feasible It is knowable with calculation to pass through the analysis of detail， the snow-clearing machine design scheme is feasible， the structure design is reasonably， and the economy satisfies the req

7、uirement with environmental protection， therefore the enough satisfied reality work of this snow-clearing function needs.Keywords：snow-clearing machine；rotary spiral shovels；rotary throws snow plough不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印 II 目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.2 技術(shù)要求和主要內(nèi)容21.3 設(shè)計(jì)方案及計(jì)劃21.4 本文主要內(nèi)容3第2章 螺旋鏟結(jié)構(gòu)設(shè)

8、計(jì)42.1 引言42.2 螺旋鏟結(jié)構(gòu)及組成42.3 銷(xiāo)軸聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算42.3.1 銷(xiāo)軸聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42.3.2 銷(xiāo)軸的強(qiáng)度計(jì)算4第3章 減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算83.1 傳動(dòng)方案的選擇83.1.1 傳動(dòng)方案的制定83.1.2 傳動(dòng)方案的確定83.2 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比分配及動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定93.2.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配93.3 傳動(dòng)裝置中傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)103.3.1 斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)103.4.1 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí)133.4.2 確定傳動(dòng)尺寸133.4.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度143.4.4 輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算15第4章 旋拋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算214.1

9、 引言214.2 旋拋機(jī)結(jié)構(gòu)及組成214.3 銷(xiāo)軸聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算224.3.1 銷(xiāo)軸聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)224.3.2 銷(xiāo)軸的強(qiáng)度計(jì)算224.4 拋機(jī)軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算244.5 其它零部件設(shè)計(jì)及選用244.5.1 襯套244.5.2 花鍵連接及螺栓的選用24結(jié) 論26參考文獻(xiàn)27附 錄28致 謝37 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)大型清雪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1章 緒論1.1 課題背景我國(guó)北方冬季漫長(zhǎng)，降雪頻繁、降雪量大。高速公路和機(jī)場(chǎng)跑道積雪會(huì)給人們出行帶來(lái)極大不便，不僅影響正常交通秩序，還存在安全隱患，極易發(fā)生交通事故，每年因路面積雪而引發(fā)的交通事故很多，數(shù)輛乃至數(shù)十輛汽車(chē)在途中首尾相撞的事故時(shí)有發(fā)

10、生，直接威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，高速公路和機(jī)場(chǎng)的積雪已成為交通的“白色殺手”。為了避免上述現(xiàn)象發(fā)生，下雪后必須及時(shí)、徹底清除路面積雪，給人們創(chuàng)造一個(gè)良好的出行環(huán)境。傳統(tǒng)的清雪方式是人工清掃和往道路上撒鹽，而這兩種方法都存在弊端，人工清雪工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣、效率低、清雪不徹底，而且過(guò)往車(chē)輛還會(huì)威脅到工人的人身安全；而往道路上撒鹽則會(huì)直接對(duì)環(huán)境造成污染。因此我們覺(jué)得機(jī)械化清雪勢(shì)在必行，它有著人工清雪所無(wú)法比擬的許多優(yōu)點(diǎn)：高效、低耗、清雪徹底等。隨著時(shí)代的進(jìn)步和人類(lèi)社會(huì)文明程度的提高，人工清雪以不能滿(mǎn)足人們對(duì)機(jī)場(chǎng)和高速公路的要求，采用機(jī)械設(shè)備清雪來(lái)代替人工清雪是人們所希望的。因此很多單位

11、和個(gè)人都致力于研究和開(kāi)發(fā)高性能清雪設(shè)備?，F(xiàn)在已經(jīng)有一些清雪設(shè)備問(wèn)世并投入使用。它們有的是在卡車(chē)前面加裝推雪板，工作時(shí)先將積雪聚攏然后由人工或裝載機(jī)將雪裝入卡車(chē)運(yùn)走；有的在壓路機(jī)的滾子上面安裝鐵釘；還有的采用錘擊方法將積雪打碎再收起，等等。但是這些現(xiàn)有的清雪設(shè)備都存在一些不足，比如：效率不高、清雪不徹底、對(duì)道路損傷大等，而進(jìn)口清雪車(chē)價(jià)格昂貴不利于普及。所以，設(shè)計(jì)一套工作可靠、清雪徹底、效率高、對(duì)路面損傷小、能耗低、造價(jià)少的清雪設(shè)備有其實(shí)際意義。另外，這也是一個(gè)國(guó)家、一座城市現(xiàn)代化與文明程度的標(biāo)志之一。此題目的完成旨在綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，正確的思想方法和工

12、作態(tài)度將終身受益。1.2 技術(shù)要求和主要內(nèi)容清雪車(chē)要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、操縱方便、便于加工制造及維修、有過(guò)載保護(hù)機(jī)構(gòu)；各回轉(zhuǎn)件、移動(dòng)件潤(rùn)滑良好；各聯(lián)結(jié)處密封有效、不得出現(xiàn)漏油現(xiàn)象；工作時(shí)噪音低、防振性好；高效、節(jié)能、清雪徹底，能適應(yīng)雪量變化，清雪厚度及行進(jìn)速度可調(diào)；對(duì)路面狀況適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)路面損傷小。作業(yè)寬度2500mm，工作時(shí)行進(jìn)速度為0.3km/h20km/h，空載時(shí)行進(jìn)速度為30km/h，噪音低于80dB。1.3 設(shè)計(jì)方案及計(jì)劃清雪機(jī)由輸出功率為80馬力以上的機(jī)車(chē)牽引，牽引機(jī)車(chē)輸出轉(zhuǎn)速為1000r/min以上。清雪機(jī)主要工作部件由旋拋機(jī)和螺旋鏟組成。工作時(shí)，由螺旋鏟將機(jī)車(chē)行進(jìn)前方2500

13、mm寬度范圍內(nèi)的積雪收攏，并不斷送入旋拋機(jī)，旋拋機(jī)高速旋轉(zhuǎn)形成低壓區(qū)，將由螺旋鏟送來(lái)的積雪快速吸入、同時(shí)加速，然后從旋拋機(jī)上方的出雪口拋入運(yùn)雪車(chē)斗或拋到路邊。螺旋鏟和旋拋機(jī)固定在一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)架上，此鋼結(jié)構(gòu)架則與牽引機(jī)車(chē)相連，形成一個(gè)整體。鋼結(jié)構(gòu)架可由液壓缸控制，能在50cm范圍內(nèi)垂直升降，以適應(yīng)路面變化和積雪厚度變化，牽引機(jī)車(chē)空載行駛時(shí)液壓缸可將鋼結(jié)構(gòu)架舉起實(shí)現(xiàn)快速行進(jìn)。另外，在鋼結(jié)構(gòu)上螺旋鏟和旋拋機(jī)之間還安裝有兩個(gè)萬(wàn)向輪，通過(guò)萬(wàn)向輪軸上的螺母可以根據(jù)路面狀況調(diào)節(jié)該軸的長(zhǎng)度，萬(wàn)向輪可以起到支撐作用，同時(shí)，還能隨路面變化自動(dòng)調(diào)整螺旋鏟與路面的距離防止螺旋鏟碰傷路面。在螺旋鏟下方，螺旋鏟和旋拋機(jī)之間

14、安裝有一組刮雪片，它始終與路面相切并與旋拋機(jī)罩相聯(lián)接，刮雪片可由兩個(gè)滑動(dòng)墊塊調(diào)整與地面的距離，它的作用是將路面極薄的雪層收起并送入旋拋機(jī)。在螺旋鏟葉片外側(cè)還鑲有尼龍刷，它的作用是將路面浮雪掃起。刮雪片和尼龍刷共同作用達(dá)到徹底清雪的目地。由于清雪機(jī)清雪部件與路面始終是軟接觸，所以此清雪機(jī)工作中不會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生任何傷害。旋拋機(jī)與螺旋鏟均有過(guò)載保護(hù)裝置，它們由兩組銷(xiāo)軸組成。在螺旋鏟的葉片與驅(qū)動(dòng)軸之間有兩個(gè)銷(xiāo)軸，正常工作時(shí)此二銷(xiāo)軸與其他零件組成銷(xiāo)軸聯(lián)軸器，起到傳遞動(dòng)力的作用，如果螺旋鏟工作時(shí)碰到硬物過(guò)載，銷(xiāo)軸則會(huì)被剪斷，螺旋鏟停止工作，此時(shí)銷(xiāo)軸則起到安全銷(xiāo)的作用；同樣，旋拋機(jī)葉片和驅(qū)動(dòng)軸之間也有兩個(gè)銷(xiāo)軸

15、，正常工作時(shí)傳遞動(dòng)力，當(dāng)葉片被積雪或硬物阻塞時(shí)銷(xiāo)軸剪斷螺旋鏟停止工作，這樣就能有效保護(hù)其它零部件不被損壞。牽引機(jī)車(chē)輸出軸有4級(jí)轉(zhuǎn)速以滿(mǎn)足不同的需要，可以根據(jù)具體情況恰當(dāng)選用。旋拋機(jī)驅(qū)動(dòng)軸與螺旋鏟驅(qū)動(dòng)軸之間由減速器實(shí)現(xiàn)降速傳動(dòng)，速比為2.42/1，采用此速比的目的是使旋拋機(jī)有足夠的能力將積雪拋出，以免積雪堵塞旋拋機(jī)葉片。減速器采用二級(jí)齒輪傳動(dòng)，高速級(jí)采用斜齒輪傳動(dòng)，低速級(jí)采用圓錐齒輪傳動(dòng)。動(dòng)力傳遞路線(xiàn)是：牽引機(jī)車(chē)輸出軸萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)旋拋機(jī)驅(qū)動(dòng)軸減速器螺旋鏟驅(qū)動(dòng)軸。單純的除雪設(shè)備具有極強(qiáng)的季節(jié)性，其使用效率極低，此清雪車(chē)的另一種用途是除沙，在我國(guó)的西北部地區(qū)，一年四季常受風(fēng)沙的侵襲，高速公路和機(jī)場(chǎng)跑道

16、積沙也是一件另人頭疼的事情，如果采用此清雪車(chē)除沙也一定會(huì)達(dá)到另人滿(mǎn)意的效果。此清雪車(chē)的另一優(yōu)點(diǎn)在于，清雪機(jī)構(gòu)與牽引機(jī)車(chē)采用活性連接，清雪車(chē)閑置時(shí)可將清雪機(jī)構(gòu)卸下，牽引機(jī)車(chē)可另做它用。1.4 本文主要內(nèi)容本文詳細(xì)論述了清雪車(chē)的全部設(shè)計(jì)過(guò)程及方案論證。包括：螺旋鏟各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算；清雪機(jī)構(gòu)減速器的設(shè)計(jì)、計(jì)算與校核；清雪機(jī)構(gòu)旋拋機(jī)各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算與校核；以及出雪筒、萬(wàn)向輪和機(jī)架的設(shè)計(jì)及計(jì)算等。最后還對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性成本估算和環(huán)保分析。第2章 螺旋鏟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 引言采用機(jī)械設(shè)備清雪的目的是要高效低耗的完成清雪任務(wù)，為了能夠不間斷地快速把雪收起，我在本設(shè)計(jì)中采用了螺旋鏟結(jié)構(gòu)。螺旋鏟的作

17、用是將機(jī)車(chē)行進(jìn)前方2500mm寬度范圍內(nèi)的積雪收攏并不斷送入旋拋機(jī)。2.2 螺旋鏟結(jié)構(gòu)及組成螺旋鏟由以下幾部分組成：葉片、葉片支撐、套筒等。螺旋鏟共有兩個(gè)，對(duì)稱(chēng)安裝在減速器兩側(cè)，動(dòng)力由減速器輸出軸經(jīng)花鍵、傳動(dòng)盤(pán)、銷(xiāo)軸聯(lián)軸器傳至螺旋鏟套筒，螺旋鏟套筒旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)螺旋鏟葉片支撐和葉片一起旋轉(zhuǎn)，隨著機(jī)車(chē)的不斷前進(jìn)螺旋鏟不斷地將機(jī)車(chē)前方的積雪收起并送入旋拋機(jī)，這樣一來(lái)就能完成收雪任務(wù)。為了達(dá)到清雪徹底的目的，在螺旋鏟葉片外側(cè)還安裝有70mm長(zhǎng)的尼龍刷，尼龍刷隨螺旋鏟葉片一起旋轉(zhuǎn)能將地面的浮雪掃起，這樣一來(lái)就能達(dá)到清雪徹底的目的。2.3 銷(xiāo)軸聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算2.3.1 銷(xiāo)軸聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在引言中我

18、提及了銷(xiāo)軸聯(lián)軸器這個(gè)概念，銷(xiāo)軸聯(lián)軸器安裝在傳動(dòng)盤(pán)與螺旋鏟套筒之間，每個(gè)螺旋鏟有兩個(gè)銷(xiāo)軸聯(lián)軸器，相差180度對(duì)稱(chēng)布置。銷(xiāo)軸聯(lián)軸器的作用是：當(dāng)清雪機(jī)正常工作時(shí)，它起到聯(lián)軸器的作用傳遞動(dòng)力；如果清雪機(jī)在工作過(guò)程中螺旋鏟碰到硬物過(guò)載或被積雪阻塞時(shí)它將被剪斷，此時(shí)動(dòng)力將不再傳到螺旋鏟，這樣一來(lái)就能很好地保護(hù)清雪機(jī)的其他機(jī)構(gòu)不被破壞1。綜上所述，銷(xiāo)軸聯(lián)軸器有落兩個(gè)作用：(1)傳遞動(dòng)力；(2)過(guò)載保護(hù)。2.3.2 銷(xiāo)軸的強(qiáng)度計(jì)算由于銷(xiāo)軸既要傳遞動(dòng)力又要過(guò)載保護(hù)，所以銷(xiāo)軸在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選材上要兼顧二者、得以平衡。因此銷(xiāo)軸材料選擇優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其直徑=16mm，選用牌號(hào)：20（GB699-88），其b=410N

19、/mm2， s=245N/mm2。1. 按剪切強(qiáng)度計(jì)算其許用剪切應(yīng)力為2： =s（3.55） 則： =245/5=49Mpa可知3： =Q/A (2-1)式中：Q剪切面上的剪力（N）；A剪切面的面積（mm2）；許用剪切應(yīng)力（N/ mm2） Q=F/2 (2-2)式中 Q剪切面上的剪力（N）；F銷(xiāo)軸的工作載荷（N）則有： =F/2A (2-3)可知4： T=Fd (2-4)式中 T減速器軸傳遞的轉(zhuǎn)距（N/mm）；F銷(xiāo)軸的工作載荷（N） d兩銷(xiāo)軸的距離（mm）由式(2-3)有：F=2A由式（2-4）可知，當(dāng)=時(shí)，是銷(xiāo)軸傳遞轉(zhuǎn)矩最大且即將被剪斷的臨界時(shí)刻，此時(shí)有：F=2A =2d2/4=492162

20、/4=19.7kN將式上代入式（2-4），則有：T=Fd=19.7220=4334000Nmm即：兩銷(xiāo)軸傳遞的最大轉(zhuǎn)距為4334000Nmm。由于： T=9.55106P/n (2-5)則有： P=Tn/(9.55106) =4334000412/(9.55106)=186.9Kw2. 按擠壓強(qiáng)度計(jì)算可知3： b=P/A=P/ntdb (2-6)式中 P每個(gè)銷(xiāo)軸受到的擠壓力（N）； A擠壓面積（mm2）； N銷(xiāo)軸的數(shù)目； T受擠壓的長(zhǎng)度（mm）； D銷(xiāo)軸的直徑（mm）。則有： b=P/A=19.7/(3317)=0.04Mpa58.8，所以此銷(xiāo)軸聯(lián)軸器可以安全可靠地傳遞動(dòng)力，同時(shí)又能在外力過(guò)大

21、時(shí)及時(shí)破壞，起到安全保護(hù)的作用 2.4 其它零部件設(shè)計(jì)及選 2.4.1 襯套襯套的作用是將減速器輸出軸與螺旋鏟套筒隔離開(kāi)，它由耐磨的錫青銅（ZCuSn10P1）2制成，相當(dāng)于滑動(dòng)軸承的作用。清雪機(jī)正常工作時(shí)它不起作用，當(dāng)清雪機(jī)過(guò)載而銷(xiāo)軸聯(lián)軸器被剪斷時(shí)減速器輸出軸與螺旋鏟套筒脫離，此時(shí)減速器輸出軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而螺旋鏟則停止轉(zhuǎn)動(dòng)，由于襯套的隔離作用，減速器輸出軸、螺旋鏟和襯套三者之間將發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，從而可以避免損壞減速器輸出軸或螺旋鏟套筒。2.4.2 螺旋鏟支撐 螺旋鏟支撐的作用是聯(lián)結(jié)螺旋鏟葉片和螺旋鏟套筒，它由熱軋等邊角鋼制成，型為：7（GB9787-88）5。螺旋鏟支撐的下端與螺旋鏟套筒采用焊接

22、方式連接，上端與螺旋鏟葉片采用螺栓連接，這樣做的目的是為了在螺旋鏟葉片損壞時(shí)便于更換與維修。2.4.3 螺旋鏟葉片螺旋鏟葉片采用700mm130mm6mm的鋼板制成螺旋形、螺旋角為30，故名螺旋鏟。每個(gè)螺旋鏟有8片葉片，每?jī)善~片由螺旋鏟支撐連接在一起形成一個(gè)整體，即一組。再把它們按90間隔焊接在螺旋鏟套筒的圓周上，每個(gè)套筒焊接四組。在螺旋鏟葉片外側(cè)還安裝有70mm長(zhǎng)的尼龍刷，用來(lái)清掃地面上的浮雪。2.4.4 花鍵連接及螺栓的選用減速器輸出軸端部的傳動(dòng)花鍵選用漸開(kāi)線(xiàn)花鍵，根據(jù)文獻(xiàn) 5可知花鍵副，齒數(shù)26、模數(shù)5，30圓齒跟內(nèi)花鍵，公差等級(jí)6級(jí)、外花鍵公差等級(jí)7級(jí)，配合類(lèi)別H/h。標(biāo)記為：花鍵副

23、 INT/EXT 26Z5m30R6H/7h GB3478.1-83。螺旋鏟葉片支撐與螺旋鏟葉片的連接螺栓根據(jù)文獻(xiàn) 6選用M2025和M2035（GB5783-86），螺母選用M20(GB6170-86)，彈簧墊圈選用(GB97-83) 20。軸端擋圈處連接螺栓選用M630（GB5783-86）， 彈簧墊圈選用(GB97-83)。第3章 減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1 傳動(dòng)方案的選擇3.1.1 傳動(dòng)方案的制定根據(jù)原動(dòng)機(jī)輸出軸與工作機(jī)的相互位置關(guān)系及外部尺寸的限制，可設(shè)計(jì)出多種傳動(dòng)方案供選擇，現(xiàn)提出如下四種傳動(dòng)方案:1.一級(jí)V帶傳動(dòng)加一級(jí)圓錐齒輪減速器:優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶傳動(dòng)易加工、成本低，可吸震緩

24、沖，應(yīng)用較廣泛。缺點(diǎn)：外廓尺寸大，帶的壽命短，需經(jīng)常更換。2.一級(jí)圓錐齒輪減速器加一級(jí)鏈傳動(dòng)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率較高，應(yīng)用較廣泛。缺點(diǎn)：外廓尺寸大，工作時(shí)有噪聲。3.一級(jí)蝸桿傳動(dòng)：優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)。缺點(diǎn)：效率低，功率損失大，需用貴重的青銅制造蝸輪，成本高。4.二級(jí)閉式齒輪減速器（第一級(jí)為斜齒輪，第二級(jí)為圓錐齒輪）：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，成本低，傳動(dòng)效率高，工作可靠，應(yīng)用較廣泛。缺點(diǎn)：齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱(chēng)布置，沿齒向載荷分布不均勻。3.1.2 傳動(dòng)方案的確定清雪機(jī)構(gòu)對(duì)傳動(dòng)方案要求是：1.滿(mǎn)足螺旋鏟的工作要求，適應(yīng)冬季室外工作條件，工作可靠，效率高。2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外廓尺寸小，制

25、造與安裝容易，使用與維護(hù)方便，成本低。3.滿(mǎn)足原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)軸線(xiàn)位置的要求。4.傳動(dòng)順序布置合理，承載能力高，傳動(dòng)平穩(wěn)。綜合考慮以上幾個(gè)方面，決定采用前面提出的第四種方案，即：二級(jí)閉式齒輪減速器（第一級(jí)為斜齒輪，第二級(jí)為圓錐齒輪）。3.2 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比分配及動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定3.2.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配由于牽引機(jī)車(chē)的型號(hào)未定，目前暫定牽引機(jī)車(chē)的輸出轉(zhuǎn)速為1000r/min，輸出功率為80馬力（58.8kw）計(jì)算。參考國(guó)外同型號(hào)清雪車(chē)確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為i=2.42，第一級(jí)斜齒輪的傳動(dòng)比為i1=1.19，第二級(jí)錐齒輪的傳動(dòng)比為i2=2.037。即：i= i1i2。3.2.2 確

26、定傳動(dòng)裝置中各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)為使傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)緊湊，各軸的功率按牽引機(jī)車(chē)的工作功率Pd來(lái)計(jì)算，而且各軸的功率和轉(zhuǎn)矩按輸入處計(jì)算8。將傳動(dòng)裝置中各軸由高速至低速依次定為軸、軸、，相鄰兩軸間的傳動(dòng)比分別為i12、i23、，相鄰兩軸間的傳動(dòng)效率分別為12、23、，則按牽引機(jī)車(chē)輸出軸至螺旋鏟的運(yùn)動(dòng)傳遞路線(xiàn)推算出的各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)如下：1.各軸的轉(zhuǎn)速：牽引機(jī)車(chē)輸出軸 nm =1000r/min軸（旋拋機(jī)軸和小斜齒輪軸） n= nm=1000r/min軸 n= n/i12=1000/1.19=840.3r/min軸（螺旋鏟軸） n= n/i23=840.3/2.03=412.9r/min2.各軸的輸

27、入功率：牽引機(jī)車(chē)輸出軸(輸出功率) Pd=58.8kw軸（旋拋機(jī)軸和小斜齒輪軸） P=Pd01= Pd軸承=58.80.98=57.62kW軸 P= P12= P齒輪軸承=57.620.980.98=55.33kW 軸（螺旋鏟軸）P= P23= P齒輪軸承=55.330.980.98=53.14kW3.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：牽引機(jī)車(chē)輸出軸（輸出轉(zhuǎn)矩）Td=9.55106Pd/ nm=9.5510658.8/1000=561540Nmm軸（旋拋機(jī)軸和小斜齒輪軸） T=Td01=5615400.98=550309.2Nmm軸 T= Ti1212=550309.21.190.96=628673.2Nmm

28、軸（螺旋鏟軸）T= Ti2323=628673.22.030.96=1225158.4Nmm現(xiàn)將各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于表3-1中。表3-1 動(dòng)力參數(shù)計(jì)算軸 名功 率P/kW轉(zhuǎn) 速n/(r/min)轉(zhuǎn) 矩T/（N*mm）傳動(dòng)比i效 率牽引機(jī)車(chē)輸出軸58.8100056154011.192.420.980.960.96軸57.621000550309.2軸55.33840.3628673.2軸（螺旋鏟軸）53.14412.91225158.43.3 傳動(dòng)裝置中傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)3.3.1 斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)3.3.1.1 選擇材料及熱處理方式小齒輪選45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度HB1=210-23

29、0；大齒輪選45鋼，正火處理，硬度HB2=170-2208。3.3.1.2 確定齒輪的許用應(yīng)力分別按的中間值HB1=220和 HB2=190，可知8：Hlim1=560MP， Flim1=220MPHlim2=400MP， Flim2=170MP取SH=1.05，SF=1.35，則：F1=Flim1/SF=220/1.35=162.96MPH1=Hlim1/SH=560/1.05=533.33MPF2=Flim2/SF=170/1.35=125.93MPH2=Hlim2/SH=400/1.05=380.95MP3.3.1.3 幾何參數(shù)的確定參考國(guó)外同型號(hào)清雪車(chē)確定傳動(dòng)件幾何參數(shù)如下：Z1=27

30、，Z2=32，mn=6，=102924，a=180mm分度圓直徑為d1=mnZ1/cos=627/(cos102924)=164.75mmd2=mnZ2/cos=632/(cos102924)=195.26mm因?yàn)閎=aa=0.4180=72mm，故?。盒↓X輪寬度b1=80mm，大齒輪寬度b2=72mm。3.3.1.4 校核齒跟彎曲強(qiáng)度載荷工作情況系數(shù)KA=1.25。動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.03，齒向載荷的分布系數(shù)K=1.06。所以載荷系數(shù)K=KAKVK=1.251.031.06=1.3658?？芍?YFa1=2.76，YFa2=2.17，得:F1=1.61.365550309.22.76 cos

31、102924/(726227)=46.6MPF2=1.61.365550309.22.17 cos102924/(726232)=31.9MP可見(jiàn)，F(xiàn)1F1，F(xiàn)2F2，故齒跟彎曲強(qiáng)度足夠。3.3.1.5 驗(yàn)算圓周速度v=d1n1/60000=164.751000/60000=8.62m/s所選8級(jí)齒輪精度是適合的（8級(jí)斜齒圓柱齒輪的合適圓周速度v10m/s）。3.3.2 直齒圓錐齒輪設(shè)計(jì)3.3.2.1 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí)大、小齒輪均選用45號(hào)鋼，小齒輪1調(diào)質(zhì)處理，大齒輪2正火處理，齒面硬度HB1=217-225，HB2=162-2178，平均硬度HB1=236，HB2=190，

32、HB1-HB2=46在HB在30-50之間，故選用8級(jí)精度。3.3.2.2 確定傳動(dòng)尺寸參考國(guó)外同型號(hào)清雪車(chē)確定直齒圓錐齒輪幾何參數(shù)如下：已知：1=26，2=64，d1=142.53mm，d2=295.18mm，I=ctg1=Z2/Z1=2.051.計(jì)算動(dòng)載系數(shù)使用系數(shù)KA=1.08，dm1t=d1t=(1-0.5R)=142.53(1-0.50.3)=121.15mm2故Vm1=dm1tn1=/60000=121.15840.3/60000=5.33m/s。按8級(jí)精度查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.222dm=Ri2+1/(2-R)=0.32.052+1/(2-0.3)=0.403齒向載荷分布系數(shù)K=

33、1.12，故K=KAKVK=1.01.221.12=1.37。2.修正小齒輪1分度圓直徑d1=d13K/Kt=142.5331.37/1.3=145.04mm。3.則初選Z1=25，Z2=Z1i=252.05=51.52取Z2=51則i=51/25=2.04，i/i=(2.05-2.04)/2.05=0.5%，在允許范圍內(nèi)。4.大端模數(shù)m=d1/Z1=145.04/24=6.04mm，選取錐齒輪大端模數(shù)m=625.大端分度圓直徑d1=Z1m=256=150mm145.04d2=Z2m=516=306mm。6.錐頂距2得： R= =170.39mm7.齒寬：b=RR=0.3170.39=51.1

34、2mm取b=528.分度錐頂角：tan1=d1/d2=150/306=0.49則有：1=26636 2=90-1=90-26636=6353243.3.2.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 F=KFtYFYS/0.85bm(1-0.5R)F (3-1)式中各計(jì)算參數(shù)：1.K、b、m、R同前；2.圓周力FtFt=2T/ d1 (1-0.5R) =2628673.2/ 150 (1-0.50.3) =9861.5N3.齒形系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS2 cos1=i/i2+1=2.05/2.052+1=0.8988cos2=1/i2+1=1/2.052+1=0.4384ZV1=Z1/cos1=25/0.89

35、88=27.81ZV2=Z2/cos2=51/0.4384=116.33YF1=2.85，YF2=2.12Ys1=1.6， Ys2=1.834.許用彎曲應(yīng)力2得：F=YNFlim/SF (3-2)彎曲疲勞極限應(yīng)力Flim1=220MP，F(xiàn)lim2=170MP壽命系數(shù)：YN1=YN2=1.0安全系數(shù)：SF=1.25故 F1=YN1Flim1/SF=1.0220/1.25=176MP F2=YN2Flim2/SF=1.0170/1.25=136MPF1=KFtYFYS/0.85bm(1-0.5R) =1.379861.52.581.6/ 0.85526 (1-0.5*0.3)=147.4MP F1

36、F2=F1YF2YS2/YF1YS1=147.42.121.83/ (2.581.6) =134.5MP145.04d2=Z2m=516=306mm6.錐頂距 R=d12+d22/2=1502+3062/2=170.39mm7.齒寬b=RR=0.3170.39=51.12mm取b=528.分度錐頂角tan1=d1/d2=150/306=0.49則有：1=266362=90-1=90-26636=6353243.4.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度F=KFtYFYS/0.85bm(1-0.5R)F式中各計(jì)算參數(shù)：1.K、b、m、R同前；2.圓周力Ft， Ft=2T/d1(1-0.5R) =2628673

37、.2/150(1-0.50.3)=9861.5N3.齒形系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS2 cos1=i/i2+1=2.05/2.052+1=0.8988cos2=1/i2+1=1/2.052+1=0.4384ZV1=Z1/cos1=25/0.8988=27.81ZV2=Z2/cos2=51/0.4384=116.33YF1=2.85，YF2=2.12Ys1=1.6， Ys2=1.834.許用彎曲應(yīng)力2，得：F=YNFlim/SF 彎曲疲勞極限應(yīng)力Flim1=220MP，F(xiàn)lim2=170MP壽命系數(shù)：YN1=YN2=1.0安全系數(shù)：SF=1.25故 F1=YN1Flim1/SF=1.0220/1.

38、25=176MP F2=YN2Flim2/SF=1.0170/1.25=136MPF1=KFtYFYS/0.85bm(1-0.5R)=1.379861.52.581.6/0.85526(1-0.5*0.3)=147.4MPF1F2=F1YF2YS2/YF1YS1=147.42.121.83/(2.581.6)=134.5MPFr2，F(xiàn)a1Fa2，故只需校核軸承。2.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷2e=1.5tan=1.5tan15=0.4因?yàn)?Fa1 /Fr1=1721.7/4880.4=0.353e所以 X=1，Y=0當(dāng)量動(dòng)載荷P=X Fr1+Y Fa1=14880.4=4880.43.計(jì)算軸承壽命軸承在1

39、00以下工作，由文獻(xiàn)2，表11-9查得：fT=1.0。中等沖擊查得2：fP=1.2。軸承的壽命Lh=106(fTC/fPp)3/60n=1061.048500/(1.24880.4)3/601000=9466h由于清雪機(jī)構(gòu)屬于間歇工作，故軸承的壽命合適。第4章 旋拋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1 引言清雪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，螺旋鏟將路面上的積雪收起并送入旋拋機(jī)，旋拋機(jī)的作用是將螺旋鏟不斷送來(lái)的積雪通過(guò)出雪筒拋到遠(yuǎn)處路邊或運(yùn)雪車(chē)斗，旋拋機(jī)要完成這樣的任務(wù)，則需要有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的外徑尺寸，旋拋機(jī)安裝在減速器和車(chē)體之間。4.2 旋拋機(jī)結(jié)構(gòu)及組成旋拋機(jī)由以下幾部分組成：旋拋機(jī)罩、旋拋機(jī)葉片、旋拋機(jī)軸、出雪筒等，

40、如圖4-1所示。1.旋拋機(jī)葉片2.旋拋機(jī)罩 3.旋拋機(jī)軸圖4-1 旋拋機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖旋拋機(jī)共有5片葉片，沿圓周均勻分布，葉片由6mm厚的鋼板制成，為了增加其強(qiáng)度，每片葉片都由相同厚度加強(qiáng)筋作為葉片支承。由牽引機(jī)車(chē)輸出的動(dòng)力經(jīng)聯(lián)軸器直接傳至旋拋機(jī)軸，旋拋機(jī)軸靠近車(chē)體的一端采用漸開(kāi)線(xiàn)花鍵傳動(dòng)，花鍵副，齒數(shù)26、模數(shù)3、30圓齒根、公差等級(jí)為7級(jí)、配合類(lèi)別為H/h；標(biāo)記為：INT/EXT 26Z3m30R7H/7h GB3478.1-83。4.3 銷(xiāo)軸聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算4.3.1 銷(xiāo)軸聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在第2章中我提及了銷(xiāo)軸聯(lián)軸器這個(gè)概念，此處也采用了銷(xiāo)軸聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，銷(xiāo)軸聯(lián)軸器在旋拋機(jī)結(jié)構(gòu)中也發(fā)揮了

41、重用的作用，在此處銷(xiāo)軸聯(lián)軸器安裝在軸套與螺旋鏟套筒之間，相差180度對(duì)稱(chēng)布置。銷(xiāo)軸聯(lián)軸器的作用是：當(dāng)清雪機(jī)正常工作時(shí)，它起到聯(lián)軸器的作用傳遞動(dòng)力；如果清雪機(jī)在工作過(guò)程中旋拋機(jī)被積雪阻塞時(shí)它將被剪斷，此時(shí)動(dòng)力將不再傳到旋拋機(jī)，這樣一來(lái)就能很好地保護(hù)清雪機(jī)的其他機(jī)構(gòu)不被破壞。綜上所述，銷(xiāo)軸聯(lián)軸器有落兩個(gè)作用：(1)傳遞動(dòng)力；(2)過(guò)載保護(hù)。銷(xiāo)軸聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。4.3.2 銷(xiāo)軸的強(qiáng)度計(jì)算由于銷(xiāo)軸既要傳遞動(dòng)力又要過(guò)載保護(hù)，所以銷(xiāo)軸在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選材上要兼顧二者、得以平衡。因此銷(xiāo)軸材料選擇優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其直徑=16mm1，選用牌號(hào)：20（GB699-88），其b=410N/mm2，s=245

42、N/mm2。1. 按剪切強(qiáng)度計(jì)算其許用剪切應(yīng)力為2： =s/（3.55）則： =245/5=49Mpa可知： =Q/A (4-1)式中 Q剪切面上的剪力（N）； A剪切面的面積（mm2）；許用剪切應(yīng)力（N/ mm2）。Q=F/2 (4-2)式中 Q剪切面上的剪力（N）F銷(xiāo)軸的工作載荷（N）則有： =F/2A可知： T=Fd (4-3)式中 T減速器軸傳遞的轉(zhuǎn)距（N/mm）； F銷(xiāo)軸的工作載荷（N）； d兩銷(xiāo)軸的距離（mm）。由式(4-2)有：F=2A由上式可知，當(dāng)=時(shí)，是銷(xiāo)軸傳遞轉(zhuǎn)矩最大且即將被剪斷的臨界時(shí)刻，此時(shí)有：F=2A=2d2/4=492162/4=19.7kN將式上式代入式（4-3）

43、則有：T=Fd=19.7180=3546000Nmm即：兩銷(xiāo)軸傳遞的最大轉(zhuǎn)距為3546000Nmm。由于： T=9.55106P/n (4-4)則有 P=Tn/(9.55106) =35460001000/(9.55106) =371.3KW2. 按擠壓強(qiáng)度計(jì)算由文獻(xiàn)3，42-47可知： b=P/A=P/ntdb (4-5)式中 P每個(gè)銷(xiāo)軸受到的擠壓力（N）；B擠壓面積（mm2）；n銷(xiāo)軸的數(shù)目；t受擠壓的長(zhǎng)度（mm）；d銷(xiāo)軸的直徑（mm）。則有：b=P/A=19.7/3317=0.04Mpa58.8，所以此銷(xiāo)軸聯(lián)軸器可以安全可靠地傳遞動(dòng)力，同時(shí)又能在外力過(guò)大時(shí)及時(shí)破壞，起到安全保護(hù)的作用。4.

44、4 旋拋機(jī)軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算已知旋拋機(jī)軸傳遞的功率P=57.62kW，轉(zhuǎn)矩T=550309.2Nmm，轉(zhuǎn)速n=1000r/min。選擇軸的材料因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故選用常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。確定軸徑根據(jù)實(shí)際情況，確定該軸為階梯軸，參考國(guó)外同型號(hào)清雪車(chē)確定該軸的實(shí)際結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4-1。4.5 其它零部件設(shè)計(jì)及選用4.5.1 襯套襯套的作用是將旋拋機(jī)軸與旋拋機(jī)軸套隔離開(kāi)它由耐磨的錫青銅（ZCuSn10P1）2制成，相當(dāng)于滑動(dòng)軸承的作用。清雪機(jī)正常工作時(shí)它不起作用，當(dāng)清雪機(jī)過(guò)載而銷(xiāo)軸聯(lián)軸器被剪斷時(shí)旋拋機(jī)軸與旋拋機(jī)軸套脫離，此時(shí)旋拋機(jī)軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而旋拋機(jī)則停止轉(zhuǎn)動(dòng)，由于襯套的隔離作用，旋拋機(jī)軸、旋拋機(jī)和襯套三者之間