除雪车的设计_毕业设计(编辑修改稿)

除雪车的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

后以一定的速度从浮雪铲后端部排出。 切削角的大小直接影响切削阻力的大小。 切削角 θ C 太小时切削刃变薄，强度不足；但 θ c 过大，切削阻力会显著增大。 实验表明，切削角 θ c 每增加 10176。 ，抗切强度系数 K 增加 10%~20%，切削角 θ C在 60176。 左右时抗切强度系数 K 达 到最大值，切削角 θ C60176。 ，后抗切强度系统 K 增加不明显。  RFc 图 21 切削角、行进角示意图 （ 3）行进角 θ 铲体宽度方向与车辆行进方向所夹锐角 θ 为 θ =1/2（θ F+θ R） （ 21） 如图 21 所示。 行进角与除雪阻力、排雪性能、浮雪铲长度都有很大关系。 行进角小，则除雪阻力小，且排雪性能好，但须有较长的铲体才能保证必需的除雪宽度 LB；行进角大，铲体长度则可短些，但除雪阻力增大 ，排雪性能也将变差。 浮雪铲铲板曲面结构参数选择 浮雪铲是除雪车广泛配备的一种犁板式清雪工作装置，通过可拆卸固定连接方式安装于除雪车底盘前端。 雪铲导板的形状一般呈复杂的空间曲面，可对新雪、粉雪、粒雪、压雪、冰水混合物等采用高速推进方式，利用曲面旋移原理清理路面。 浮雪铲导板曲面设计是除雪铲设计的核心内容。 雪铲的铲板空间形状选择 （ 1）铲板铲形 犁板式除雪车前铲采用高速推进，利用曲面旋移原理将积雪清理路面。 除雪铲板曲面的作用在于旋移和推运积雪。 铲板的结构参数对雪屑运功规 律、积雪容量、推运阻力都有影响。 在除雪过程中，如果推运和旋移积雪的阻力小，在一个旋移运动周期内抛射积雪的距离远，则标志其性能良好。 为了便于向道路外侧排雪，浮雪铲常被设计成一端大一端小，以固定的行进角工作。 被除雪屑的理想运动轨迹是空间螺旋外抛运动。 圆弧形 抛物线型 Ⅰ类渐开线型 Ⅱ类渐开线型 图 22 浮雪铲铲板形状 常用的浮雪铲板形状有圆弧型、抛物线型、 Ⅰ 类渐开线型、 Ⅱ 类渐开线型，其中抛物线和圆弧的形状很近似，两者的性能也很接近。 由于被除积雪的颗粒间结合力小，在高速铲的作用下被剥离后会 紧贴铲板作旋移运动；而在推土铲作业时，当被切下的土屑呈层状沿曲面滚卷前进时，其切削性质和推雪铲工况相似。 国外专家利用三种曲面板对中等沙土做了对比试验。 在其它因素相同的情况下，对比铲板类型对切削阻力的影响，试验数据如表 21. 表 21 铲板类型对切削阻力的影响 铲板类型 圆弧形 抛物线型 Ⅰ类渐开线型 Ⅱ类渐开线型 切削阻力 28 通过对数据的对比分析，结合实际工作情况。 本课题除雪车铲形状采用 Ⅱ 类渐开线型。 浮雪铲的三维设计图如图所示。 图 23 浮雪铲的三维设计图 (2) 铲板宽度 除雪车雪铲常以固定的行进角进行除雪作业。 行进角与除雪阻力、排雪性能、除雪铲长度都有很大关系。 根据经验及相关实验，浮雪铲的行进角一般取值为 50176。 ~60176。 ，由于浮雪铲的偏转角为 30176。 ，根据角度关系可知 θ F =90176。 30176。 =60176。 ，然后通过几何计算求得 θ R为 46176。 ，所以行进角θ =1/2（θ F+θ R） =53176。 推雪铲的宽度应保证工作时在除雪车的前进方向上的最小投影宽度大于车宽，前端（小端）应比同侧轮胎外缘宽出约 200mm，后端（大端）应比同侧轮胎外缘宽出约 400mm。 这种宽度出量是为了保证在作业过 程中除雪车能给自己开辟前进的道路，从而保证其作业质量。 (3) 雪铲铲板特征 雪铲铲板一般呈一端大一端小的空间螺旋雏形，为了保证清雪宽度常采用不对称安装。 铲板前端高度一般取 1000mm，后端高度取 1400mm 且要利于排雪。 为防止飞雪影响驾驶员视线，雪铲一定要有一定量的固定前伸部分。 雪铲铲板切削刃参数选择 切削刃和其连接在一起的铲板是推雪铲的主要工作部分。 为了设计性能良好的浮雪铲，必须对切削刃和铲板加以分析。 除雪车雪铲主要应用于清除新降积雪，新降雪的密度随其结构、气象条件以及降雪气温的不 同而变化，其密度值一般在 20~800kg/m 之间。 通过比较认为松土和积雪的物理机械性质较为接近，参考较为成熟的推土铲切削刃设计理论可知，对于松土和积雪，一般认为切削角 θ C 通常以 55176。 为宜。 除雪车雪铲切削对象时新降雪，同时除雪车位保护路面大多采用轮式行走机构，所能提供的最大牵引力较履带式行走机构小，而且工作速度要求较高，所以应尽量减小工作时的切削阻力。 除雪车的工作路面较为平整，适合地形变化需要的后角略小。 因此综合考虑，除雪铲铲刃切削角 θ C 选择为 30176。 切削刃厚度取 20mm 左右，除雪深度为 100mm，切削刃 是易损件，由于积雪路面情况复杂多变，为避免铲刃局部受损而更换整个铲刃板，通常把铲刃设计成多块刃板组合而成，可以翻转调换使用，延长使用寿命。 雪铲材料 浮雪铲的主要工作部分是切削刃和与其联接在一起的铲板。 切削刃是直接切雪的零件，应有足够的耐磨性、强度和刚度。 切削刃是易损件，因此它与铲板之间设计为可拆分段联接。 适宜的铲体自重利于增大铲体作用于路面的线压力，因此除雪车并不刻意追求降低雪铲的总质量，且今年来铲体质量有增大的趋势。 但必须考虑行车稳定性和所用载重车前后轴的承荷能力，通常情况下除雪车雪铲工 作装置的总质量限制在 500~800kg。 材质选择时兼顾经济性，切削刃材料除考虑耐磨、韧性、经济性等因素外，须考虑工作 温度对其物理特性的影响，表 22 为几种常用钢材的力学性能和退火硬度。 除连接零件外，除雪工作装置大部分零件材质选择 Q235 钢。 而切削刃一般选择 65Mn 调质钢。 表 22 常用钢材的力学性能和退火硬度 钢号 力学性能 退火硬度 HB≤ σ b /MPa σ /MPa 20Mn2 785 590 187 Q235 375~460 ≥ 235 45 600 355 197 40Cr 520 980 207 65Mn 735 430 229 破冰扫雪装置的设计 破冰扫雪装置的概述 在冬季，下雪有时是一场接连一场，路面的雪经过车辆行人滚压后，雪粘附在地面，经过阳光的照射雪不能很快的融化和蒸发最后又经过一个天气寒冷结成了冰，随着冰厚度的增加，容易形成冰灾，破冰的任务越来越重要，而且明显增大难度，因此，破冰现在成为了一项重要而艰巨的任务。 现有的除雪车内还未有利用齿轮切割冰雪的，利用齿轮切割的除雪车完全可有能力切割冰雪，与以往的针式切割相比，减小了断 齿断针，以减小机械使用费用。 因此，我们在除雪车的中部加了齿轮用于除去路面上结成的冰，将切割齿轮与车轮平行放置，在其上端装上压力弹簧，可以调节至合适的高度，给冰面合适的压力，齿轮如图所示，选用这种齿轮既可以减少对路面造成的损失，也可以有效的完成破雪作业。 在车的后面通过使用毛刷对已破碎和残留的冰雪扫出路面工作区。 对为了防止融化后的水再次结冰，在清扫完碎冰后，采用大功率多级离心式鼓风机将路面的这些少量冰雪吹到路边，以保证不影响交通，使除雪工作一气呵成，大大提高了效率，节省了除雪时间，节省了人力、物力、财力。 将破冰 扫雪集于一体，既可以有效的破冰除雪，有减少了对路面造成的损伤。 齿轮的设计 齿轮材料的选择在性能上要求如下：（ 1）较高的弯曲疲劳强度，足够的齿心强度和韧性，防止疲劳、冲击和过载断裂；（ 2） 高的接触疲劳强度及高的齿面硬度和耐磨性，防止齿面损伤；（ 3） 良好的切削加工性能和热处理工艺性能及焊接工艺性能。 齿轮材料的选择原则：（ 1） 轮材料必须满足工作条件的要求，这是选择齿轮材料首先考虑的因素；（ 2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺；（ 3） 正火碳钢，不论毛坯的制造方法如何，只能用于 制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷，调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮；（ 4） 合金钢常用于制作高速、重载并载冲击载荷下工作的齿轮；齿轮模数的因素很多，其中最重要的是齿轮的强度、质量、传动噪声、工艺要求。 减小模数，增加齿宽会使传动噪声降低，反之则能减轻齿轮的质量。 主要从工艺要求出发，所有直齿轮的模数均取 m=4mm。 国家规定齿轮的标准压力角为 20176。 ，齿数我们选择的是 6齿，齿轮宽度通常根据齿轮模数 m的大小来选定，即齿宽 b=kC*m， kC为齿宽系数。 对于直齿轮， kC=~效形式主要有齿轮断裂、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合和塑性变形。 在保证齿轮和使用寿面的前提下，尽量减少齿轮的质量和转动惯量，使得设备总质量减小及换挡操纵轻便。 通常是通过改变齿轮的结构形式，如将齿轮加工成腹板或孔板式，来实现齿轮的削减。 对于齿轮的精度等级，根据齿轮具体的使用工况计算出圆周线速度，再依据手册选 择精度等级。 齿轮的加工工艺要根据具体的加工设备制定经济、可行的加工过程。 一般的加工过程： 下料→锻造→预先热处理→粗加工→最终热处理→精加工 预先加热处理的目的是改善锻造组织，得到合适的硬度， 便于切削加工。 其工艺一般为正火。 最终热处理的目的是使零件表面获得高硬度、高耐磨性，心部有足够的硬度、塑性及韧性。 其工艺为渗碳、淬火加低温回火。 应注意的是重要齿轮的表面淬火，应采用高频或中频感应淬火，模数较大时，应沿齿沟加热和淬火。 本设计齿轮的三维图如图24所示。 图 24 齿轮三维设计图 其他装置的设计 对于毛刷选择，要求必须具有很好的耐磨性和抗弯曲性，不损伤路面并且扫雪效果好。 本设计使用的毛刷具有螺旋式结构，并且具有升降和双向摆动功能，以此来改变扫雪方向，该毛刷还有浮动功能，使其与地面 的压力保持在合适的范围内；毛刷的材料一般选择尼龙丝、塑料丝、 PP丝等材料。 为了防止融化后的水再次结冰，在清扫完碎冰后，采用大功率多级离心式鼓风机将路面的这些少量冰雪吹到路边，以保证不影响交通。 离心式制冷压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。 其工作原理为： 压缩机工作时制冷剂蒸汽由吸汽口轴向进入吸汽室，并在吸汽室的导流作用引导由蒸发器 (或中间冷却器 )来的制冷剂蒸汽均匀地进入高速旋转的工作轮 (工作轮也称叶轮，它是离心式制冷压缩机的重要部件，因为只有通过工作轮才能将能量传给汽体 )。 汽体在叶片作用下，一边跟 着工作轮作高速旋转，一边由于受离心力的作用，在叶片槽道中作扩压流动，从而使汽体的压力和速度都得到提高。 由工作轮出来的汽体再进入截面积逐渐扩大的扩压器 (因为汽体从工作轮流出时具有较高的流速，扩压器便把动能部分地转化为压力能，从而提高汽体的压力 )。 汽体流过扩压器时速度减小，而压力则进一步提高。 经扩压器后汽体汇集到蜗壳中，再经排气口引导至中间冷却器或冷凝器中。 离心式鼓风机有以下优点： (1)单机制冷量大，在制冷量相同时它的体积小，占地面积少，重量较活塞式轻 5～ 8 倍。 (2)由于它没有汽阀活塞环等易损部件，又没有 曲柄 连杆机构，因而工作可靠、运转平稳、噪音小、操作简单、维护费用低。 (3)工作轮和机壳之间没有摩擦，无需润滑。 故制冷剂蒸汽与润滑油不接触，从而提高了蒸发器和冷凝。