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畢業(yè)設計（論文）任務書
學生姓名
學號
班 級
機械設計制造及其自動化四班
指導教師
職稱
單 位
畢業(yè)設計（論文）題目
小型路面掃雪機的設計
畢業(yè)設計（論文）主要內(nèi)容和要求：
工作時，通過原動機提供動力，經(jīng)帶傳動將工作動力傳遞到工作裝置。積雪通過集雪裝置收集到箱體內(nèi)，再經(jīng)出雪裝置清出箱體。集雪箱內(nèi)通過旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生吸力，從而將雪拋出箱體，來回往返，積雪從而得到很好地清理。
要求掃雪機清除率95%，鏟雪高：50~100mm，鏟雪寬：800mm，每小時的掃雪量為1000平方米。
畢業(yè)設計（論文）主要參考資料：
[1] 孫恒，陳作模．機械原理[M]．7版．北京：高等教育出版社，2006
[2] 濮良貴．機械設計[M]．9版．北京：高等教育出版社，2013
[3] 吳書琴，李春山．城市道路散雪除雪機[J]．工程機械，2007,38:14-17
[4] 吾布利．小型清雪機研制[J]．農(nóng)機化，2000:6-12
[5] 朱彩霞．QX700型庭院清雪機的研制[J]．農(nóng)機化，2002:31-32
畢業(yè)設計（論文）應完成的主要工作：
1、總體裝配圖一張，主要零件圖，但不能少于3張0號圖。
2、完成不少于8000字的設計說明書一份（必要的計算）。
3、針對小型掃雪機的整體進行設計，并針對小型掃雪機的動力系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，工作部分進行設計和校核計算。
畢業(yè)設計（論文）進度安排：
序號
畢業(yè)設計（論文）各階段內(nèi)容
時間安排
備注
1
畢業(yè)設計相關(guān)事項動員會
2014/12/01
2
論文選題相關(guān)事項
2014/12/02~2014/12/05
3
相關(guān)資料的查詢、收集
2014/12/06~2014/12/20
4
完成畢業(yè)設計任務書
2014/12/21~2014/12/27
5
完成畢業(yè)設計開題報告
2014/12/28~2014/12/31
6
準備開題PPT和完成開題
2015/01/01~2015/01/07
7
資料查詢、課題分析和研究
2015/01/08~2015/04/01
8
畢業(yè)設計中期檢查
2015/04/02~2015/04/15
9
畢業(yè)設計終稿確定
2015/04/30
10
畢業(yè)設計答辯
2015/05/23
課題信息：
課題性質(zhì)： 設計□ 論文□ ?
課題來源： 教學□ 科研□ 生產(chǎn)□ 其它□
發(fā)出任務書日期：
指導教師簽名：
年 月 日
教研室意見：
教研室主任簽名：
年 月 日
學生簽名：
本科畢業(yè)論文外文資料翻譯
系 別：
專 業(yè)：
姓 名：
學 號：
外文翻譯
History Of The Snowblower
So who did invent the snowblower or snowthrower? We need to begin by qualifying that question since there are a number of answers depending on your interest. Some notable firsts would be:
●The first machine to clear snow by throwing or blowing it
●The first fully mobile snow clearing machine?
●The first domestic walk-behind snow blower
The latter is the one people generally think of and have the most interest in. It is also the one that has the most elusive answer.
Chapter 1
So where did it all begin? Looking back in time we need to consider where would there be a need to remove snow while having a source of power available? The need and the enabling power were found on the railways of the U.S. snowbelt and in Canada. The earliest documented art belongs to a Toronto dentist known as J/W Elliot. His 1869 patent #390 design was never built.
The story next takes us to Orangeville Ontario, Canada where we find Orange Jull, a gristmill operator and inventor. In 1884 he applied for a patent and was subsequently granted patent #18506. Jull did not have the means to build and commercialize his invention so he contracted the local Leslie brothers to build the machines.
The Jull/Leslie machines were self powered but not self propelled. A locomotive was used to move the machine. The Jull design consisted of 2 large inline fans rotating in opposite directions. The lead fan chewed into and pulverized the snow while blowing it back into the discharge fan, which propelled it into the sky. Due to clogging problems it was simplified to a single fan. Further changes to effectively control the discharge were made including a movable deflector and pitching impeller blades. Production was moved to the Cook locomotive works in several locations. Additional machines were built under license. Finally 5 machines were "home built" by end users with the last one finished in 1971. In all 146 were built.
Later work consisted of fortifying the design to deal with the hazards of the unknown. Tracks were often blocked with fallen trees and other debris that were concealed in the snow. Legend has it that in one case a herd of cattle were trapped and buried under the snow on the rail bed. As the rotary snowplow progressed forward beefsteaks were flying. They remained in production into the 1950s and a few are still in service today. Many survive as museum pieces with an occasional demonstration.
Following his collaboration with the Leslie Brothers Orange Jull went on to create a next generation machine. This design utilized a screw auger to collect the snow. It was not as effective, especially in deep snow and only eleven were ever built. Sadly all have been scrapped.
All of the available photos and drawings of these machines are on enthusiasts sites where they are best viewed.. A Google search using Jull snowblower as keywords will deliver hours of reading and nostalgia. On You-tube you may be able to find " The Return of Rotary #1 ". A search for "rotary snowplow" found this video.
Chapter 2
Our next installment finds Arthur Sicard, circa 1894, an 18 year old working on the family dairy farm in Saint-Leonard-de-Port-Maurice, Quebec. Snowstorms being frequent and dairy products being perishable motivated him to find a better snow removal means.
Motivation found inspiration one day when he saw a new piece of farm machinery called the thresher. If this machine could gather grain perhaps he could use the design to gather and move snow. It wasn't long before he had built and tested his first prototype however it bogged down in snow. His notion was dismissed by those around him and he went on unsupported in his pursuit. He went on to make a life for himself in Montreal until finally in 1925, 31 years later he astonished the people of that city with his "Sicard Snow Remover Snowblower". The first sale was to the nearby town of Outremont, in 1927.
The Sicard name has been synonymous with large snowblowers ever since. My hometown had a Sicard unit mounted to an old Michigan front end loader for several decades.
Chapter 3
The curious question then becomes when did the walk behind domestic snowblower emerge? The Toro website makes the claim that Toro introduced the first snowthrower, the Snowhound in 1951. Ariens entered snow moving the market in 1952 with an attachment for it's Yardster series. The Ariens Sno-Thro series was launched in 1960. Simplicty followed in 1962. The earliest confirmed Gilson dates back to 1966. Meanwhile dozens of others launched product lines.This of course is in the context of domestic walk-behind units. If you have an early machine I'd appreciate a picture and brief story. Of all of the archival material I have amassed nothing points to an earlier machine. The 1951 Toro was not the driveway behemoth than many of us use today as can be seen in the photo.
In my Vintage Machine Showcase you can get a sense of the diversity found in the early machines and a search of patents will reveal even more radical designs.
Machines of modern proportions began to emerge in the 1960's. The small-scale brands slowly disappeared and most were gone by the 1980s. The Gilson snow blower line launched in 1966. The full sized gear drives continued to evolve through the decade and with the introduction of the Unitrol machines in 1970 Gilson had 2 full size formats that evolved into the 1980s. The small Gilson single stage models were discontinued after the 1970 model year.
Just as the small scale models were fading away the industry was turned on it's head with the introduction of "personal sized" 2 stroke machines. The models were easy to handle, store and pay for. They pack enough power to handle a significant storm if you are patient enough to let it eat the elephant one bite at a time. Gilson was an early player with some patent action and the Snow-Cannon was a hit.
Horsepower grew over the years. Early machines were in the 3-4 horsepower range. In 1970 8HP was the big machine. By 1980 most brands included a 10 or even 11 HP machine. Today 13 HP models easy to find.
The 21st century brought power accessories. Manufacturers are offering heated handles, motorized chute rotators and you can find machines that have onboard battery power to allow electric starting when away from household power. While engine powered lighting is nothing new it is becoming far more common.
The other big story is consolidation. Where there used to be scores of suppliers there are now essentially 7. Promotional grade machines (I'm being kind here) are made by MTD, Murray and AYP. Quality machine are built by Simplicity, Ariens, Toro and Honda. Virtually any machine you can find on the market, regardless of the brand is from one of these sources. The exceptions as small players such as attachments for BCS tillers. The age of the mass merchandiser has forced everyone to slash cost in pursuit of market share. The quality brands often sell machines in several tiers with one targeted at the promotional grade competition.
What do the coming decades hold for snowblower users? The market moves slowly. While nearly every homeowner owns a lawn mower the snowblower market is confined to the snowbelt region and many property owners choose not to own such a machine. That being said it is a small piece of the pie that has a hard time attracting R&D money. The basic concepts have been quite stable for along time. Ecology has been a big driver of engine refinements and this is likely to continue. Much of the recent work has been value engineering with most of the benefit going to the manufacturers. The brute strength built into the machines of yesteryear is gone forever. We can only hope that future machines will not be overburdened with fragile accessories. Other than that we will all have to wait and see what blows in the future.
掃雪機的歷史
所以誰發(fā)明了掃雪機？我們需要開始的排位賽，因為有許多問題的答案取決于你的興趣。一些值得注意的第一次是：
●第一臺通過投擲或吹雪清除雪的機器
●什么是第一個完全移動清理雪的機器?
●第一個國內(nèi)手動除雪機
后者通常是人們最感興趣的一個，但是也是最難回答的一個。
第1章
那么這一切在哪里開始?回首往事時我們需要考慮在哪里有需要清除雪雖然有一個電源可用?這種需要和力量在美國多雪地帶和在加拿大的鐵路被發(fā)現(xiàn)。最早的記載藝術(shù)屬于一個叫J / W埃利奧特的多倫多牙醫(yī)。他1869年專利390號設計從來沒有建造。
接下來的故事發(fā)生在加拿大，奧蘭治維爾安大略，是發(fā)現(xiàn)Orange Jull的地方。Orange Jull是磨坊的操作員和發(fā)明者。1884年他申請了專利，隨后被授予專利18506號。Jull沒有建立和推廣他的發(fā)明，他承包了當?shù)氐娜R斯利兄弟建造機器的裝置。
Jull/萊斯利機器可以自行供電但是卻不能自己行走。所以利用火車頭來移動機器。Jull設計有兩大內(nèi)聯(lián)風扇在相反的方向旋轉(zhuǎn)。風扇將雪粉碎成沫，再經(jīng)由排風扇將其吹向天空。由于堵塞問題，所以將風扇簡化成單扇。為了有效地控制放電，將其進一步改變成一個可移動的偏轉(zhuǎn)和俯仰葉輪葉片。產(chǎn)品被轉(zhuǎn)移到幾個做機車廠的地方。額外的機器是建立在許可證下。最后5臺“家庭建設”是在1971年通過最終用戶的最后一個完成的。一共共建造146臺機器。
接下來的工作是設計處理未知的危險。通常是阻止倒下的樹木和其他隱藏在雪地里的碎片。傳說，有一次牛群被困，埋在雪下的床身導軌。旋轉(zhuǎn)掃雪機前進過程中，牛排是飛行的。它們一直生產(chǎn)到上個世紀50年代，有一些甚至用到了今天。還有一些偶爾展示在博物館。
與萊斯利兄弟合作后Orange Jull繼續(xù)創(chuàng)建了下一代機器。這次設計利用了螺旋鉆來收集雪。但不是很有效，尤其是在積雪厚只有11厘米的地方，所以很遺憾的都被取消了。
在圖紙愛好者網(wǎng)站上這些所有可用的圖片和繪畫是這些機器最好的歸宿。在谷歌上輸入Jull掃雪機的關(guān)鍵字，那么你將花費幾個小時的時間閱讀和懷舊。在You-tube上，你可以找到“扶輪1號的回歸”相關(guān)話題，還可以搜索發(fā)現(xiàn)“旋轉(zhuǎn)掃雪機”的視頻。
第2章
大約在1894年，我們進一步的發(fā)現(xiàn)亞瑟西卡德，一個18歲在圣倫納德的毛里斯港的家庭農(nóng)場努力工作。暴風雪的頻繁發(fā)生和奶制品的腐爛使他找到了一個更好地除雪動力裝置。
這個動機的靈感來自于，有一天他發(fā)現(xiàn)一個叫做脫粒機的農(nóng)場機械。如果這種機器可以收集糧食，那么或許他可以利用這種設計來收集和清除雪。不久之后，他完成了他的第一個原型，并進行測試，然而機器卻陷在雪里。他的觀點沒有被周圍的人理解，他的追求人們并不支持。他獨自一人前往蒙特利爾生活，一直到1925年，31年后，他發(fā)明的“西卡德除雪機”令那些城市的人感到驚訝。他第一次賣出掃雪機，是在1927年，賣到了附近的外山鎮(zhèn)。
西卡德的名字因此成為了大型除雪機的代名詞。我的家鄉(xiāng)有一個西卡德機器安裝到了舊密歇根，使用了幾十年。
第3章
人們好奇的問題變成了國內(nèi)可以行走的除雪機是什么時候發(fā)明的？托羅網(wǎng)站上說第一臺行走掃雪機是托羅在1951年提出的。這種機器和其附件Yardster系列在1952年進入掃雪機市場。該產(chǎn)品的Sno-Thro系列在1960年問世。Simplicty也在1962年緊隨其后生產(chǎn)出來。這最早的確認的Gilson產(chǎn)品要追溯到1966年。與此同時，其他許多公司也推出了生產(chǎn)線。這項發(fā)明當然是國內(nèi)第一個行走單位。如果你有一個早期的機器，我可以欣賞它的圖片和簡短的故事。我積累了所有早期機器的檔案資料。1951年托羅并不是我們今天看到的照片中的那樣。
在我的古董機展示中，你可以了解發(fā)現(xiàn)早期機器和搜索多樣性的專利，從而顯示更加激進的設計。
現(xiàn)代機器的模型在20世紀60年代開始出現(xiàn)。小規(guī)模品牌慢慢消失，20世紀80年代之前的都成為了過去。Gilson除雪機成立于1966年，全尺寸齒輪驅(qū)動器通過十年的不斷發(fā)展，在1970年引進Unitrol機器。20世紀80年代Gilson 2演變?yōu)槿叽绺袷?。小的Gilson單級模型在1970年停產(chǎn)。
小規(guī)模模型消失后，這個行業(yè)推出了“個人型號”的沖程機器。模型很容易處理，存儲和支付。如果你有足夠的耐心讓它吃一頭大象，他們就有足夠的權(quán)利來處理強大的風暴。Gilson是一個早期的專利行動的球員也是雪炮的打擊。
多年后馬力增長。早期的機器是3-4的馬力。1970年第8代惠普是大型機器。到1980年，包括第10代甚至第11代惠普機器在內(nèi)的大多數(shù)品牌都已經(jīng)出現(xiàn)。在今天，惠普13模型也很容易找到。
21世紀是電力配件。制造商提供加熱處理，電槽轉(zhuǎn)子，你可以找到機器主板電池，可以在遠離家庭的時候啟動。而發(fā)動機動力照明就不是什么新鮮事情了。
另一個故事是整理。那里曾經(jīng)有許多供應商。促銷級的機器是由MTD,Murray和AYP傳達出來。質(zhì)量好的機器制造是由Simplicity，Ariens，Toro和Honda。市場上幾乎任何種機器你都可以找到，無論品牌是其中哪一個來源。作為BCS分蘗的小球員例外。大量商人的出現(xiàn)導致每個人不得不削減成本追求市場份額。質(zhì)量品牌通常出售幾個層次機器在針對促銷級競爭。
掃雪機用戶的未來幾十年將是什么樣的呢？市場變換很慢。雖然幾乎每家都擁有割草機的掃雪機市場，但掃雪機的使用僅限于多雪地區(qū)，許多業(yè)主選擇不買這種機器。也就是說這是一小塊蛋糕，很難吸引研發(fā)資金。隨著時間的推移，基本概念已經(jīng)相當穩(wěn)定。生態(tài)環(huán)境是一個強大的推動力，且會一直延續(xù)下去。最近大多工作已經(jīng)被大多數(shù)工廠利益去制造有價值的工程。昔日的制造機器的蠻力已經(jīng)一去不復返了，我們只能希望，未來的機器不會配置過多的脆弱零件。除此之外，我們都將等待，看看未來的打擊。
本 科 畢 業(yè) 設 計 題目 小型路面掃雪機的設計 系 別 專 業(yè) 學 生 姓 名 學 號 指 導 教 師 職 稱 摘 要 雪是冬天的象征，瑞雪兆豐年，大雪紛飛，是世間美好而壯觀的景象，最快樂的就 屬孩子們，他們在雪地里打雪仗，堆雪人，玩的不亦樂乎?？墒茄τ趪襾碚f，不僅 僅只是美景而已，還是大自然帶來的災害。雪天路面濕滑，行人走在路面時常摔倒，也 有很多車輛因為下雪發(fā)生交通事故，造成人員傷亡，家庭破裂。因此，掃雪機的發(fā)明， 對人們的安全起到了至關(guān)重要的作用。 本設計主題是在分析了國內(nèi)外各種掃雪機的發(fā)展現(xiàn)狀后提出的，針對我國北方大量 降雪的城市。此設計的運用范圍主要是那些大型路面掃雪車所不能觸及的街道。所以根 據(jù)街道路面的寬窄，雪的厚度、硬度等因素，設計一種小型的路面掃雪機。 此次設計方案采用吸塵器的設計原理，由柴油機提供動力，風機葉輪在動力機的高 速驅(qū)動下，將空氣排出風機，同時，使吸雪口的空氣不斷補充進風機，形成較高的壓強 差，從而將雪吸入箱體，達到除雪效果。 關(guān)鍵詞：掃雪機；吸塵器；壓力差 Abstract Snow is a symbol of winter, snow bumper harvest, heavy snow, how beautiful is spectacular. The most happiness to the children, they are in the snow snowball fights, a snowman, enjoy play. But snow for counties, also belong to natural disasters. Snow road surface is slippery, there are a lot of pedestrians on the road trip, and so there are a lot of vehicle a accidents, causing casualties, family apart. Therefore, the invention of the snow sweeper, played a crucial role in the safety of the people. This design theme is after analyzing the present development situation of domestic and foreign various snow blowers, according to a lot of snow in the north of China city. The application range of this design is mainly the large tractor road can’t hit the streets. So according to the street pavement width, factors such as the thickness, hardness, designing a small road snow blowers. The design adopts the design principle of vacuum cleaner, powered by diesel engines, driven by high speed blower impeller in the engine, the air exhaust fan, at the same time make the suction fan, air is added into the snow form high pressure difference, suction box to snow, snow removal effect. Keywords: Snow blower; The vacuum cleaner; The pressure difference 目 錄 1 緒論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.1 選題的目的與意義 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.2 目前主要的除雪方法 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.3 目前掃雪機種類及存在問題 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.4 掃雪機國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 1.5 小型路面掃雪機的結(jié)構(gòu)原理 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2 總體方案設計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.1 雪的物理性質(zhì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.2 總體方案的設計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.3 傳動方案的設計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3 各系統(tǒng)的設計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.1 原動機的選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.2 車體的設計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.3 掃雪機的設計參數(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 4 掃雪機的設計計算與校核 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 4.1 帶傳動的計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 4.2 減速器的設計 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 4.2.1 減速器的動力參數(shù)設計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 4.2.2 高速級齒輪傳動的設計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 4.2.3 低速級齒輪傳動的設計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????16 4.3 鏈傳動 1 的設計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21 4.4 變速器的設計計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22 4.4.1 高檔位的齒輪傳動設計計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22 4.4.2 低速檔齒輪傳動的設計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????28 4.5 鏈傳動 2 的設計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29 4.6 錐齒輪的設計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30 4.7 軸的設計計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????34 4.8 葉片軸的計算校核 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????36 5 結(jié) 論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????38 參考文獻 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????39 致 謝 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????40 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 1 1 緒論 1.1 選題的目的與意義 在北方的冬天，人們往往是天天盼雪，倘若這個冬天一場雪都沒下，就好像這個冬 天不完整。冬季的早晨，當一覺醒來，看見一片白茫茫，就像詩里寫的那樣“忽如一夜 春風來，千樹萬樹梨花開” ，這種景象是人間最美不過的畫面。人們通常都喜歡出門玩耍， 在雪地里拍照。然而也正是這種美景，給人們帶來了無限的痛苦。 大雪過后，道路濕滑，摩擦阻力變小，車輛通行時很容易發(fā)生交通事故，就連行人 也是時常滑倒，造成骨折。然而城市道路的清掃，大多是環(huán)衛(wèi)工人。他們在雪停的那一 瞬間，就扛起鐵鍬，掃帚趕到公路上開始工作，辛辛苦苦一整天卻清掃不了幾條街道。 因此，雪越下越厚，道路越來越難通行，導致事故頻繁發(fā)生。 人的力量是有限的，且工作效率低，現(xiàn)代社會，機械化代替了人工，解放了勞動力， 因此，為了更加方便快捷的清掃雪路，提高工作效率，設計出一種小型路面掃雪機是很 有必要的。機器可以代替人工，不僅工作效率高，且可以長時間持續(xù)工作，這樣路面清 掃速度快，事故發(fā)生也會減少。 1.2 目前主要的除雪方法 目前除雪采用的方法主要有：①傳統(tǒng)的人工除雪；②利用融雪劑來清除；③利用各 種除雪機器來除雪。 人工除雪工作效率低、浪費人力、作業(yè)成本高、占用路面的時間長且必須在白天工 作，有很多不安全因素，容易發(fā)生交通事故，給來往的車輛，行人帶來不便。 融雪劑除雪是一種依靠熱的作用或化學藥劑，使積雪融化的方法。主要用于機場、 廣場、停車場、城市道路等，可以起到除雪及防凍的作用，但是，同時也對周圍環(huán)境造 成危害。融雪劑的費用很高，且容易對道路和城市環(huán)境造成污染，損害人的身體健康。 而且，當溫度過低時，將失去其原有的作用，也不利于保護車輛的輪胎。所以，這種除 雪方法的使用范圍有一定的限制。 機械掃雪是通過機械直接對雪進行鏟除或清掃，主要分為犁式掃雪機和螺旋轉(zhuǎn)子掃 雪機兩大類?，F(xiàn)如今，傳統(tǒng)人工清雪法和融雪劑清雪法已經(jīng)不能滿足需要，所以需要性 能良好、自動化程度高的機械設備來替代。但目前掃雪機種類并不是很多，且設備還不 完善，存在著許多不足之處。 1.3 目前掃雪機種類及存在問題 目前市場上的掃雪機按其工作原理分為以下幾種： 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 2 一是推移式掃雪機：在大型車輛上（如推土機）安裝推雪鏟刀，掃雪犁等裝置，將 雪推走，留出人們行走的通道，然后再利用其它車輛將雪拉走。這種形式的掃雪機，清 理效率低，容易劃傷地面，且耗費時間。由于借助大型車輛，所以在路面的選擇上有一 定的局限性。 二是拋雪式掃雪機：市面上大多數(shù)掃雪機多為拋雪式，先利用攪龍收集積雪，再利 用拋雪泵將雪拋出。這種掃雪機清掃效率高，速度快，是使用最廣泛的一種。 三是吹雪式掃雪機：利用航空發(fā)動機來產(chǎn)生強大空氣流，再由噴口吹出來，從而清 除地面積雪。這種掃雪機運行速度高，生產(chǎn)效率高，但同時成本也高，只能在機場、高 速路等寬曠地區(qū)使用，不適合小型產(chǎn)品的生產(chǎn)。 這幾種掃雪機大都是大型的設備，只適用于空曠無人的地區(qū)或者較寬的路面，在城 市的交通道路上并不適用，且這幾種掃雪機采用的是鏟刀或者攪龍，容易劃傷路面，且 對于凹凸不平的地面，起不到很好地清理效果。 1.4 掃雪機國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 據(jù)了解，國外掃雪機發(fā)展已有很長的歷史，近幾十年來，發(fā)展尤為迅速，種類也逐 漸增多，各生產(chǎn)商在采用新技術(shù)的同時，還不斷提高產(chǎn)品的作業(yè)性能和操作性能，以便 適應冬季掃雪的各種要求。最早的掃雪機是利用推土機，后來逐漸發(fā)展為犁式掃雪機。 早在 1943 年，日本就開始把 V 型犁式掃雪器裝載在卡車上，用來掃雪。經(jīng)過多年發(fā)展， 國外的犁式掃雪機已有較高的技術(shù)水平。 在國內(nèi)，掃雪機的研究較少，據(jù)資料顯示，國內(nèi)對掃雪機的真正研究和開發(fā)是在上 世紀 80 年代以后，隨著改革開放的發(fā)展，開始不斷新建道路，各種機動車層出不窮。掃 雪機也隨著時代發(fā)展的需求而出現(xiàn)，主要研究工作是在東北地區(qū)，那里下雪量大，需求 高。通過深入研究，國內(nèi)也生產(chǎn)出了幾種機器，在除雪作業(yè)中，起到一定的作用，但是， 工作效率低，成本高，對地面的保護能力差。 90 年代初，我國的沈大高速公路上引進了德國產(chǎn)的“烏尼莫克道路綜合養(yǎng)護車” ，輔 助機械備有犁式除雪器。國內(nèi)犁式除雪機的研究也取得一定的成績，先后研制了一些成 功的產(chǎn)品，如西安公路研究所所研制的 L9280 型掃雪機，吉林交通科學研究所研制的 CL- 3.6，CL-3.5 型系列掃雪機，以及哈爾濱林業(yè)機械研究所研制的 CBX-216 綜合破冰機等。 犁式掃雪機只對沒凍的積雪清理效果好，并不能解決積雪久的路面。 旋轉(zhuǎn)式掃雪機的出現(xiàn)，使清理路面積雪變得簡單。旋轉(zhuǎn)式掃雪機一般具有切削、集 中、推移和拋投的功能，具有結(jié)構(gòu)復雜、功能多的特點。德國和日本是生產(chǎn)此類掃雪機 的主要國家，技術(shù)成熟，產(chǎn)品性能居世界領先水平。 在除雪工作中，掃雪機機身的大小和掃雪速度是影響交通的重要因素，機體過大， 會導致占道影響；速度過低，會影響車流量，造成交通堵塞。而適應于企業(yè)單位、城市 干道和環(huán)衛(wèi)工人的小型掃雪機幾乎不常見，且發(fā)展緩慢。所以小型掃雪機的設計對于國 內(nèi)機械行業(yè)的發(fā)展起到一定作用。 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 3 1.5 小型路面掃雪機的結(jié)構(gòu)原理 掃雪機由車體和安裝在它上面的柴油機（動力機） 、變速箱、傳動裝置、吸雪器以及 清雪裝置組成。此次設計方案，采用吸塵器的原理，利用動力機的高速旋轉(zhuǎn)，帶動風機 葉輪的轉(zhuǎn)動，將葉輪中的空氣高速排出風機，同時外界空氣從吸雪口不斷地補充進風機， 這樣箱體內(nèi)部與外界會形成較高的壓差，從而將雪吸入箱體。 收集到箱體后，再由拋雪裝置將雪拋出。拋雪葉輪利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心率將雪 拋出箱體。這樣在原動機的帶動下，掃雪車不斷前進，就能實現(xiàn)掃雪的功能。 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 4 2 總體方案設計 2.1 雪的物理性質(zhì) 由于溫度的改變，下雪時間的長短，雪的密度、硬度均不同，且由于路面有車輛行 駛，導致積雪的摩擦系數(shù)發(fā)生改變，所以在設計掃雪機之前，要先對道路上的積雪進行 研究了解。 經(jīng)過多次調(diào)查取樣，新下的雪的密度在 0.1-0.15g/ 。不同道路，雪的性質(zhì)不同，????3 所以雪的密度，厚度是設計計算的重要參數(shù)。 2.2 總體方案的設計 方案一：利用摩托車，在車體前面安裝滾刀片，通過刀片軸的高速旋轉(zhuǎn)，碾壓積雪， 破除積雪，并在車體后接掃帚，將破除積雪掃到道路兩旁。由于是利用刀片來除雪，所 以對地面會有一定的損傷性，且遇凹凸不平的地面，不能很好地清理。 方案二：利用傳統(tǒng)掃雪裝置，在車身前面安裝攪龍或鏟刀，將積雪收集到集雪箱內(nèi)， 再通過車體內(nèi)的毛刷輪將收集的積雪散落到車體兩旁，從而清除出一條人行走的道路。 這種方案只會清理出一條很窄的道路，且清理的積雪需要環(huán)衛(wèi)工人再進行整體清理，工 作效率低。 方案三：利用手推車的方式，采用吸塵器的原理，利用葉片輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力 差，積雪會隨吸入的空氣一同吸入箱體，并隨排除空氣一同排出機體，拋到道路兩側(cè)的 綠化帶內(nèi)。這種方案利用的是手推車，體積小，成本低，行走方便，適用于道路較窄的 地方。 大雪過后，及時清理積雪，會減少很多事故，所以本次設計主要是針對新鮮積雪， 所以掃雪機要求輕便，快捷，工作效率高，可以在積雪凍住或碾壓結(jié)實之前清理干凈。 根據(jù)對掃雪機的要求，還有公路保護的考慮，選擇第三種方案。 2.3 傳動方案的設計 發(fā)動機提供動力，通過帶傳動帶動中間軸的旋轉(zhuǎn)，從而帶動錐齒輪的轉(zhuǎn)動，錐齒輪 連接葉片輪，使葉片輪高速旋轉(zhuǎn)，將箱體內(nèi)的空氣高速排出風機，與外界形成壓力差。 吸雪口處的雪會隨空氣一同進入箱體，進而再隨排出空氣一同排出機體。 行走裝置主要是由發(fā)動機提供動力，通過帶傳動連接減速器減速，從減速器出來， 通過鏈傳動連接變速器，改變行走速度，再通過鏈傳動帶動車輪軸，從而實現(xiàn)行走。 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 5 主要傳動結(jié)構(gòu)如下： 帶傳動 錐齒輪 錐齒輪 葉片輪 發(fā)動機 帶傳動 減速器 鏈傳動 1 變速器 鏈傳動 2 車 輪 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 6 3 各系統(tǒng)的設計 3.1 原動機的選擇 由于在戶外作業(yè)，電動機儲電量有限，所以選擇汽油機或柴油機來充當發(fā)動機。但 因為汽油價格昂貴，考慮到成本問題，因此采用柴油機，其油損少，連續(xù)工作時間長， 更能適應對掃雪機性能的要求。經(jīng)考慮機體的整體性能和使用壽命，這里選用 F 系列常 柴 186F 型單缸柴油機，其性能尺寸見表 3-1. 表 3-1 常柴 186F 型單缸柴油機 型式 單缸，四沖程，風冷，立式 燃燒室型式 直噴 缸徑（mm） 86 行程（mm） 70 排量（L） 0.406 標定功率/轉(zhuǎn)速（kw/r/min） 6.3/3600 標定點燃油耗（g/kw·h） ≤280 怠速（r/min） ≤1300 壓縮比 19 啟動方式 反沖式手拉起動或電起動 凈重（kg） 47 外形尺寸（mm） 420×440×495 3.2 車體的設計 車體是固定連接機械部件，且具備行走功能。主要采用低碳鋼焊接而成，包括車架， 箱體等。車體前段為集雪器，中間為傳動裝置，后邊是柴油機座，各部分設計應考慮如 何滿足簡單、實用、美觀、操作方便等要求，且車體的寬度不能超過集雪器的寬度。此 外，還要考慮實際生活，應注意避免劃傷路面。 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 7 集雪器采用低碳鋼焊接制成，拋雪口與集雪器相連，位于集雪器擋板的中間。風機 葉輪在電動機高速旋轉(zhuǎn)的帶動下轉(zhuǎn)動，將集雪器內(nèi)空氣從拋雪口排出，因此箱體內(nèi)與外 界形成較高壓差，外界空氣會從吸雪口進入箱體，中和壓強。由于主要清掃新鮮的積雪， 雪比較松軟，無需安裝螺旋滾輪粉碎，積雪進入箱體后，會隨高速排出的空氣一同排出。 3.3 掃雪機的設計參數(shù) 根據(jù)任務要求，掃雪機每小時掃雪量為 1000 ，積雪密度為 150 ，積雪厚度為??2 ??????3 0.1m，因此每小時的掃雪量為： 1000 ×0.1m×150 =1.5× kg??2 ??????3 104 利用拋雪葉輪拋雪，拋出的距離為 2m，雪拋出的速度為 3m/s，所以拋雪消耗的功率 為： （公式 1）?????????=1.5×104????×10??????×2??÷3600??=83?? 成年人行走平均速度為 5-7km/h，所以車輪的轉(zhuǎn)速為 88r/min--124r/min，變速器的 輸出速度為 264r/min—372r/min，減速器的輸出速度為 744r/min，車體的大概尺寸為 1402mm×900mm×1317mm。 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 8 4 掃雪機的設計計算與校核 4.1 帶傳動的計算 ⑴確定計算功率 ?????? 由表 3-1 可知，發(fā)動機功率 P=6.3KW，轉(zhuǎn)速 ，設每天工作 8 小時，那??1=3600???????? 么查得工作情況系數(shù) ，故????=1.1 （公式 2）??????=??????=1.1×6.3????=6.93???? ⑵選擇 V 帶的帶型 根據(jù) ，選擇 A 型帶。??????、 ??1 ⑶確定帶輪的基準直徑 并驗算帶速 v???? ①初選小帶輪的基準直徑 。由表查得，取小帶輪的基準直徑 。????1 ????1=90???? ②驗算帶速 v。 （公式 3） ??= ??????1??160×1000=??×90×360060×1000????=16.96???? 因為 5m/sv120° ⑹計算帶的根數(shù) z ①計算單根 V 帶的額定功率 。???? 由 和 ，查表得 。????1=90??????1=3600???????? ??0=1.64???? 根據(jù) ， 和 A 型帶，查表得 。??1=3600??????????=1.5 ???0=0.26???? 查表得 ， ，于是????=0.98????=0.89 （公式 7）????=（ ??0+???0） ??????????=(1.64+0.26)×0.98×0.89????=1.66???? ②計算 V 帶的根數(shù) z。 ??=??????????=6.931.66=4.2 取 4 根。 ⑺計算單根 V 帶的初拉力 ??0 由表得 Z 型帶的單位長度質(zhì)量 q=0.105kg/m，所以 ??0=500(2.5?????)?????????????? +????2=[500×(2.5?0.98)×6.930.98×4×16.96+0.105×16.962]??=109?? ⑻計算壓軸力 ???? （公式 8） ????=2????0sin??12=2×4×109×sin86°??=870?? ⑼主要設計結(jié)論 選用 A 型普通 V 帶 4 根，帶基準長度 990mm。帶輪基準直徑 ，????1=90???? ，中心距控制在 。單根帶初拉力 。????2=132???? ??=305.15~349.7??????0=109?? 4.2 減速器的設計 4.2.1 減速器的動力參數(shù)設計 采用二級圓柱直齒輪減速器，減速器的輸入軸速度 ，輸出軸速度??1=2400???????? ,總傳動比 。??3=1116???????? ??減 =??1??3=24001116=2.15 ⑴分配各級傳動比 取兩級齒輪減速器高速級的傳動比 ??1= 1.35??減 = 1.35×2.15=1.7 則低速級的傳動比 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 10 ??2=??減??1=2.151.7=1.26 ⑵傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 皮帶的傳動效率 ，齒輪嚙合效率 ，滾動軸承效??帶 =0.95 ??齒 =0.97(齒輪 精度 為 8級 ) 率 ??承 =0.99 減速器高速軸： ??1=??0???帶 =6.3×0.95=5.985???? ??1=??0??帶 =36001.5=2400???????? ??1=9.55??1??1=9.55×5.985×1032400=23.8(?????) 減速器中間軸： ??2=??1???齒 ???承 =5.985×0.97×0.99=5.75???? ??2=??1??1=24001.7=1412???????? ??2=9.55??2??2=9.55×5.75×1031412=38.89(?????) 減速器低速軸： ??3=??2???齒 ???承 =5.75×0.97×0.99=5.52???? ??3=??2??2=14121.26=1121???????? ??3=9.55??3??3=9.55×5.52×1031121=47(?????) 4.2.2 高速級齒輪傳動的設計 ⑴選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ①按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，壓力角取為 20o。 ②變速器為一般工作機器，選用 8 級精度。 ③材料選擇。選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度 240HBS。 ④選小齒輪齒數(shù) ，大齒輪齒數(shù) ，取 。??1=24 ??2=????1=1.7×24=40.8??2=41 ⑵ 按齒面接觸疲勞強度設計 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 11 1) 由公式 ，試算小齒輪分度圓的直徑 ??1??≥32????????1??? ???+1?? ?(????????????[????] )2 ①試選 。??????=1.3 ②計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ??1=9.55×106????1=9.55×106×5.9852400???????=2.38×104??????? ③查表選取齒寬系數(shù) ，區(qū)域系數(shù) ，材料的彈性影響系數(shù) 189.8MPa???=1 ????=2.5 ????= ④計算接觸疲勞強度用重合度系數(shù) ???? ????1=??????cos[??1cos??(??1+2????)]=??????cos[24×cos20°(24+2×1)]=29.841° ????2=??????cos[??2cos??(??2+2????)]=??????cos[41×cos20°(41+2×1)]=26.365° （公????=[??1(tan????1?tan??')+??2(tan????2?tan??')]2?? 式 9）=[24×(tan29.841°?tan20°)+41×(tan26.365°?tan20°)]2??=1.66 ????= 4?????3 = 4?1.663 =0.883 ⑤計算接觸疲勞許用應力[ ]???? 查圖表得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為??????????1=600??????、 ??????????2=550?????? 計算應力循環(huán)次數(shù)： ??1=60??1?????=60×2400×1×(8×300×15)=5.184×109 （公式 10）??2=??1??=5.184×10 91.7=3.049×109 查取接觸疲勞壽命系數(shù) ??????1=0.9、 ??????2=0.95 取失效概率為 1%、安全系數(shù) S=1，由公式得 （公式 [????]1=??????1??????????1?? =0.9×6001 ??????=540?????? 11） [????]2=??????2??????????2?? =0.95×5501 ??????=523?????? 取 中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應力，即[????]1和 [????]2 [????]=[????]2=523?????? 試算小齒輪分度圓直徑 ??1??≥32????????1??? ???+1?? ?(????????????[??] )2 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 12 （公式 12） =32×1.3×2.38×1041 ×1.7+11.7×(2.5×189.8×0.883523 )2???? =39.805???? 2) 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準備 ①圓周速度 v。 ??= ????1????160×1000=??×39.805×240060×1000??/??=5??/?? ②齒寬 b。 ??=?????1??=1×39.805????=39.805???? 計算實際載荷系數(shù) ???? ①由表查得使用系數(shù) 。????=1 ②根據(jù) v=5m/s、8 級精度，查得動載系數(shù) 。????=1.18 ③齒輪的圓周力。 （公式 13）????1=2??1??1??=2×2.38×10 439.805??=1.1958×103?? ????????1??=1×1.1958×10339.805??/????=30.04??/????100??/???? 查表得齒間載荷分配系數(shù) 。??????=1.2 ④用插值法查得 8 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，得齒向載荷分布系數(shù) 由此，得出實際載荷系數(shù)??????=1.450 （公式????=????????????????????=1×1.18×1.2×1.450=2.053 14） 按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 （公式 ??1=??1??3??????????=39.805×32.0531.3=46.354???? 15） 及相應的齒輪模數(shù) ??=??1??1=46.35424????=1.931???? ⑶按齒根彎曲疲勞強度設計 1)試算模數(shù)，即 （公式 16） ????≥32????????1?????????12 ?(????????????[????] ) 確定公式中的各參數(shù)值 ①試選 ??????=1.3 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 13 ②計算彎曲疲勞強度用重合度數(shù) ????=0.25+0.75????=0.25+0.751.66=0.7 ③計算 。 ????????????[?? ??] 查圖表得齒形系數(shù) ，應力修正系數(shù) 。??????1=2.65、 ??????2=2.40 ??????1=1.58、 ??????2=1.68 小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為 。彎曲疲??????????1=500??????、 ??????????2=380?????? 勞壽命系數(shù) 。取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4。由公式得??????1=0.85， ??????2=0.88 （公式 17） [????]1=??????1??????????1?? =0.85×5001.4 ??????=303.57?????? [????]2=??????2??????????2?? =0.88×3801.4 =238.86?????? ??????1??????1[?? ??]1 = 2.65×1.58303.57=0.0138 ??????2??????2[?? ??]2 = 2.4×1.68238.86=0.0169 因為大齒輪的 大于小齒輪，所以取 ????????????[?? ??] ????????????[?? ??] = ??????2??????2[?? ??]2 =0.0169 試算模數(shù) ????≥32????????1?????????12 ?(????????????[????] )=32×1.3×2.38×104×0.6881×242 ×0.0169????=1.077???? 2)調(diào)整齒輪模數(shù) 計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準備 ①圓周速度 v。 ??1=??????1=1.077×24????=25.848???? ??= ????1??160×1000=??×25.848×240060×1000??/??=3.25??/?? ②齒寬 b。 ??=?????1=1×25.848????=25.848???? ③寬高比 。??? ?=(2????+???)????=(2×1+0.25)×1.077????=2.423???? 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 14 ???=25.8482.423=10.67 計算實際載荷系數(shù) 。???? ①根據(jù) v=3.25m/s，8 級精度，查得動載系數(shù) 。????=1.15 ②由 ????1=2??1??1=2×2.38×10425.848??=1.842×103?? ，????????1??=1×1.842×10 325.848??/????=71.26??/????100?????? 查表得齒間載荷分配系數(shù) 。??????=1.2 ③用插值法查得 ，結(jié)合 ，查得 。??????=1.443 ???=10.67 ??????=1.36 則載荷系數(shù)為 （公式 18）????=????????????????????=1×1.15×1.2×1.36=1.88 按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù) （公式 19） ??=????3??????????=1.212×31.881.3????=1.44???? 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的 模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸 疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù) 1.44mm 并就近圓整為標準值 m=1.5mm，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 ，算出小齒輪齒數(shù) 。??1=46.354???? ??1=??1??=46.3541.5=30.9 取 ，則大齒輪齒數(shù) ，取 , 互為質(zhì)數(shù)。??1=31 ??2=????1=1.7×31=52.7??2=53??1與 ??2 這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度， 并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 ⑷幾何尺寸計算 計算分度圓直徑 ??1=??1??=31×1.5????=46.5???? ??2=??2??=53×1.5????=79.5???? 計算中心距 ??=(??1+??2)2=(46.5+79.5)2????=63???? 計算齒輪寬度 ??=?????1=1×46.5????=46.5???? 考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設計齒寬 b 和節(jié)省材料，一般將小齒輪略微加 寬（5 10）mm ，即~ ??1=??+(5~10)????=46.5+(5~10)????=51.5~56.5???? 取 ，而使大齒輪的齒寬等于設計齒寬，即 。??1=53???? ??2=??=46.5???? ⑸圓整中心距后的強度校核 上述齒輪副的中心距不便于相關(guān)零件的設計制造。為此，可以通過調(diào)整傳動比，改 變齒數(shù)或變位法進行圓整。采用變位法將中心距就近圓整至 a’=65mm。 齒輪變位后，齒輪副幾何尺寸發(fā)生變化。應重新校核齒輪強度，以明確齒輪的工作 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 15 能力。 1)計算變位系數(shù)和 計算嚙合角、齒數(shù)和、變位系數(shù)和、中心距變動系數(shù)和齒頂高降低系數(shù)。 （公式 20）?? '=??????cos[(??cos??)??']=??????cos[(63×cos20°)65]=24.356° ??∑=??1+??2=31+53=84 ??∑ =?? 1+??2=(????????'?????????)??∑(2tan??)=(??????24.356°???????20°)×84(2×tan20°)=0.005 ??=(??'???)??=(65?63)1.5=1.3 ???=??∑???=0.005?1.3=?1.295 查圖表可知，當前的變位系數(shù)和降低了齒輪強度，但重合度有所提高。 2) 齒面接觸疲勞強度校核 按前面類似做法，得出計算結(jié)果： ， ，????=1.91??1=2.38×10 4??????? ， ， 。???=1， ??1=46.5????， ??=1.7????=2.36????=189.8?????? 12 ????1=??????cos[31×cos20°(31+2×1)]=28.025°????2=??????cos[53×cos20°(53+2×1)]=25.107° ????=[31×(tan28.025°?tan20°)+53×(tan25.107°?tan20°)]2??=1.713 ????= 4?1.7133 =0.873 將計算所得結(jié)果代入公式，得到 ???? =2??????1?????13???+1?? ?????????????= 2×1.91×2.38×1041×46.53 ×1.7+11.7×2.36×189.8×0.873= 468.467??????[????] （公式 21） 齒面接觸疲勞強度滿足要求，并且齒面接觸應力比標準齒輪有所下降。 3) 齒根彎曲疲勞強度校核 按前面類似的做法，得出計算結(jié)果： ， ，????=1.85??1=2.38×10 4??????? ， ， ， ， ， ，??????1=2.54??????1=1.63??????2=2.34??????2=1.71 ????=0.25+0.75????=0.7???=1 ， 。將它們代入公式得到??1=31??=1.5???? ????1=2??????1??????1??????1?????????3??12 =2×1.85×2.38×104×2.54×1.63×0.71×1.53×312 ??????=79??????[????]1 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 16 ????2=2??????1??????2??????2?????????3??12 =2×1.85×2.38×104×2.34×1.71×0.71×1.53×312 ??????=76??????[????]2 齒根彎曲疲勞強度滿足要求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大齒輪。 ⑹主要設計結(jié)論 齒數(shù) 、 ，模數(shù) m=1.5mm，壓力角 ，中心距 a=145mm，齒寬??1=31??2=53 ??=20° 、 。小齒輪選用 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，大齒輪選用 45 鋼（調(diào)質(zhì)） 。齒輪按??1=75??????2=68???? 8 級精度設計。 4.2.3 低速級齒輪傳動的設計 ⒈選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ⑴根據(jù)傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，壓力角取為 20o。選用 7 級精度。 ⑵材料選擇。選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，齒面硬度 240HBS。 ⑶選小齒輪齒數(shù) ，大齒輪齒數(shù) ,取 。??1=30 ??2=????1=1.26×30=37.8??2=38 ⒉按齒面接觸疲勞強度設計 ⑴確定計算分度圓直徑中的參數(shù) ①選 ，齒寬系數(shù) ，區(qū)域系數(shù) ，材料的彈性影響系數(shù)??????=1.3 ???=1 ????=2.5 。????=189.8?????? 12 ②計算接觸疲勞強度用的重合度系數(shù) 。????????1=??????cos[??1cos20°(??1+2????)]=??????cos[30×cos20°(30+2×1)]=28.242° ????2=??????cos[??2cos20°(??2+2????)]=??????cos[38×cos20°(38+2×1)]=26.785°?? ??=[??1(tan????1?tan??')+??2(tan????2?tan??')]2?? =[30×(tan28.242°?tan20°)+36×(tan26.785°?tan20°)]2??=1.679 ????= 4?????3 = 4?1.6793 =0.88 ③計算接觸疲勞許用應力 查資料得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為 、??????????1=600?????? 。??????????2=550?????? 計算應力循環(huán)次數(shù)： （公式 22）??1=60??1?????=60×1412×(8×300×15)=3.05×10 9 ??2=??1??=3.05×1091.26=2.42×109 查取接觸疲勞壽命系數(shù) 、 。??????1=0.90??????2=0.95 取失效概率為 1%、安全系數(shù) S=1，由公式得 [????]1=??????1??????????1?? =0.9×6001 ??????=540?????? 中國地質(zhì)大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 17 [????]2=??????2??????????2?? =0.95×5501 ??????=523?????? 取 和 中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應力，即[????]1 [????]2 [????]=[????]2=523?????? ④小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ??1=9.55×106????1=9.55×106×5.751412???????=3.89×104??????? 試算小齒輪分度圓直徑 （公式 23） ??1??≥32????????1??? ???+1?? ?(????????????[??] )2 =32×1.3×3.89×1041 ×1.26+11.26×(2.5×189.8×0.88523 )2???? =48.719???? ⑵調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1) 計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準備 ①圓周速度 v。 ??= ????1????160×1000=??×48.719×141260×1000????=3.6??/?? ②齒寬 b。 ??=?????1??=1×48.719????=48.719???? 2) 計算實際載荷系數(shù) 。???? ①使用系數(shù) 。根據(jù) v=3.6m/s、7 級精度，查得動載系數(shù) 。????=1.5 ????=1.1 ②齒輪的圓周力。 ????1=2??1??1??=2×3.89×10448.719??=1.597×103?? ????????1??=1.5×1.597×10348.719??????=49.17??????100?????? 查表得齒間載荷分配系數(shù) 。??????=1 ③用插值法查得 ，結(jié)合 ，查圖得 。??????=1.415 ???=13.33 ??????=1.4 則載荷系數(shù)為 ????=????????????????????=1.5×1.08×1×1.4=2.268 3) 按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù) ??=????3??