小型清雪車的總體設計和三維建模設計

小型清雪車的總體設計和三維建模畢業(yè)設計小型清雪車的總體設計和三維建模TOC\o"1-5"\h\z題目學院專業(yè)姓名學號指導教師年月日畢業(yè)設計任務書學院專業(yè)姓名學號設計題目一、畢業(yè)設計的內容我國的東北、華北和內蒙東北部的部分地區(qū)，冬季的積雪和積冰常常造成嚴重的交通障礙，在有些路段如坡道、轉彎、交叉路口、機場跑道等，路面有積雪和積冰則影響更為嚴重，常常引發(fā)交通事故。由于目前我國清雪方法比較原始，主要是人工法，基本上是人海戰(zhàn)術，不但浪費了較大的人力和物力，而且清雪的效率低，往往雪還沒有被清理完，就被來往的車輛壓實，又增加了清雪難度。因此，本課題設計一種清雪機，能在降雪后迅速、有效地清除積雪，保證道路通暢。主要設計任務是完成小型清雪車的總體設計，并在結構設計中，進行主運動傳動系，變速機構，潤滑與密封等的結構設計，使得整個設計完整。完成該部分的三維設計及二維裝配圖，零件圖。編寫設計說明書。二、畢業(yè)設計的要求與數(shù)據(jù)清雪機的作業(yè)部分可配有3.6KW的微型汽油機或電動機，行走速度由人根據(jù)積雪厚度進行適時控制。清雪機的清雪幅度為0.8m。三、畢業(yè)設計應完成的工作畢業(yè)設計實習報告、5000字的英文翻譯。設計圖紙一套，折合A0圖紙3張;其中手工繪圖不少于折合為圖幅為A0號的圖紙一張。編寫設計計算說明書，字數(shù)不少于1.2萬字。四、畢業(yè)設計進程安排序號設計各階段名稱日期1參考文獻查閱（綜述）、外文資料翻譯寒假期間2方案研究，編寫方案論證報告三月份3選取設計方案，進行設計計算四月份4畢業(yè)實習、三維建模，繪制二維工程圖五月份5寫設計說明書，準備答辯六月份五、參考資料及文獻查詢方向、范圍查閱目前國內外關于小型清雪設備的現(xiàn)狀和發(fā)展情況的論文和文獻，以及關于SolidEdge軟件應用的書籍。主要有南京理工大學杜明清的碩士論文小型螺桿式清雪車研究、大連鐵道學院李晶的碩士論文小型旋轉式清雪車的總體設計和三維繪圖、QX700型庭院清雪機的研制、SolidEdge15新增功能教程等。設計開始日期年月曰指導教師：設計完成日期年月日系主任：院長：年月日小型清雪車的總體設計和三維建模OverallDesignandThree-dimensional

modelingofMiniSnow-blower業(yè):生：專學業(yè):生：機械工程學院年月中文摘要本文在分析了目前國內外的主要除雪方法的基礎上，提出一種適合中國國情的小型機械旋轉式清雪車的設計方案，并對其進行了理論分析和實用結構設計分析，同時用SolidEdge軟件繪制了三維實體造型效果圖和二維工程圖，為國內生產該種清雪車提供了完整技術資料。本文首先對道路上的壓實積雪的物理機械性能進行分析研究，并查閱參考了目前的國內外有關該設備的大量資料，在已有成果的基礎上，進行設計計算和機構創(chuàng)新，這些資料為本文設計計算提供了重要的理論依據(jù)。在分析大型旋轉式除雪機結構和設計理論的基礎上，針對國內單位清雪分塊承擔的特點，本文對小型螺旋旋轉式清雪車進行了深入分析，并進行了完善，設計了此種清雪設備。通過對已有小型清雪設備的分析研究，表明現(xiàn)有設備能實現(xiàn)基本的集雪、運雪和拋雪功能。但尚存在操作不方便，清雪效率不高等缺點。根據(jù)已有的理論研究基礎，針對目前已有機械的不足，本文設計了帶有拋雪葉輪、加有內置蝸桿傳動和螺旋狀集雪攪龍裝置的清雪車，確定了其主要參數(shù)，傳動方案和結構形式。設計時充分考慮了各種因素，對其中的關鍵部件一拋雪輪進行了有限元分析，并應用人機工程學原理，可對扶手高度進行調節(jié)，使操作更加舒適方便。提出了一整套實用結構，使得該機型大小適中，操作方便，外表美觀。本文在設計和繪圖中，采用先進的工程軟件SolidEdge進行三維實體造型設計、二維工程圖的繪制和有限元分析，為國內生產該種清雪車提供了一整套技術資料。關鍵詞：小型清雪車三維造型及工程圖有限元分析人機工程ABSTRACTAfteranalyzingthevariousmeansofsnow-clearingsintheworldatpresent,theprojectofasortofminisnow-blowerfitforChinaisputforwardinthispaper.Basedonthetheorystudyandappliedstructuraldesign,thethree-dimensionalsolidmodelandplanardrawinghavebecompletedwithSolidEdgeengineeringsoftware,whichcanofferanentiretechnicaldataandengineeringdrawingsforproducingfactory.Thispaperfirstanalysethephysicalandmechanicalpropertiesofsnowcompactionontheroad,thenaccesstoalotofinformationaboutthisequipmentathomeandabroad.Designcalculationsandinstitutionalinnovationisbasedontheresultwhichhasbeenresearched.Allthisinformationhasprovidedanimportanttheoreticalbasisforthedesigncalculationsandinstitutionalinnovateinthispaper.OnthebasisofanalysisstructureanddesigntheoryofthelargerotarySnowremoveingmachine,armtothecharacteristicofsnowremoveinginthenationalcompany,MiniSnow-blowerisdeeplyreseachedandconsummatedinthispaper.MiniSnow-blowerisdesigned.OverpasstheresearchandanalysisofminiSnow-blowernowadays,werealizethattheequipmentnowadayscancarryoutthefunctionsofcollecting,carryingandthrowingsnow.Buttherearesomedisadvantages,foreexample,themanipulationisdiscommodiousness,theefficiencyofsnowremovingislow.Referingtothefoundationoftheacademicresearchesnowadays,contraposingthedeficiencyofminiSnow-blower,wedeviseatypeofminiSnow-blowerwhichwithimpeller,worminsideandtwistcollectequipment.Mostlyparameters,blueprintofdriveandmodalityofstructureareensured.Allcomplicationsarecalculatedduringdesign.TheshrowingequipmentisfiniteelementanalysisdwhichispivotalpartinminiSnow-blower.Theprincipiumofergonomicsisappliedtoo,theheightofhandrailcanbeaccommodated.Manipulationsgetmorecomfortable.Acompletesetofbanausicstructuresarebroughtforward.Themagnitudeofthisequipmentismoderate.Manipulationisconvenience.Appearanceisbeautiful.Duringthedesigningandploting,thethree-dimensionalsolidmodel,planardrawingandfiniteelementanalysishavebeencompletedwithSolidEdgeengineeringsoftware.AcompletesetofdataisprovidedforthenationalcompanieswhichmanufacturethisminiSnow-blower.KEYWORDS:Minisnow-blower,Experimentalverification,FiniteElementAnalysis,ErgonomicsTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章緒論1\o"CurrentDocument"1.1選題的意義1\o"CurrentDocument"1.2國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2\o"CurrentDocument"1.3本文主要任務2\o"CurrentDocument"第二章小型清雪車的總體方案研究比較3\o"CurrentDocument"2.1總體方案的幾種組合及比較3\o"CurrentDocument"2.2小型清雪車工作原理簡述3\o"CurrentDocument"第三章小型清雪車的設計計算及校核7\o"CurrentDocument"3.1帶傳動計算7\o"CurrentDocument"3.2蝸桿傳動計算8\o"CurrentDocument"3.3軸承壽命計算和潤滑方式的選擇113.3.1壽命計算113.3.2潤滑方式的選擇13\o"CurrentDocument"3.4軸的校核13\o"CurrentDocument"第四章三維造型、人機工程學應用和有限元分析15\o"CurrentDocument"4.1三維造型154.1.1小型清雪車整體造型154.1.2工作部分造型154.1.3行走部分造型16\o"CurrentDocument"4.2人機工程學的應用16\o"CurrentDocument"4.3有限元分析17\o"CurrentDocument"第五章結論20\o"CurrentDocument"5.1設計完成情況20\o"CurrentDocument"5.2結論20\o"CurrentDocument"參考文獻21致謝22第一章緒論1.1選題的意義中國有句古話叫做“瑞雪兆豐年”，冬季一場大雪能帶來明年的好收成。但是積雪給城市交通帶來巨大的麻煩，尤其是在我國的東北，內蒙古和新疆一帶冬季道路積雪給車輛和行人帶來極大不便，甚至造成車禍，嚴重地影響了人們正常的生產和生活秩序，這已成為北方各個城市急需解決的問題。目前我國清雪方法比較原始，主要是依靠人力，用鐵鍬和掃把清理積雪，這種方式不但浪費了較大的人力和物力，而且清雪的效率低，往往不能及時清除積雪，而積雪被車輛壓實后更加難以清除。因此，尋找一種既有較高效率，成本又比較低的清雪方法就成為當務之急。目前，各國普遍采用的除雪方法是機械除雪法和融雪法兩種基本方法。機械除雪法是通過機械對冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一種方法。積雪按狀態(tài)可分成三種類型：松散雪，即降雪不久且未經人員和車輛碾壓的雪，質地松散；，體積大，流動性好；壓實雪，即降雪后經人踩和車壓而形成的冰雪混合物，有不同程度的硬層，不易清除；冰層，是積雪因陽光暴曬或車輛碾壓融化成水后又凍結成冰，冰層中除水分外還有大量塵土和泥沙，質地堅硬，和地面粘接牢固［3］。所以除雪機械包括除雪機和除冰機兩種。根據(jù)工作原理的不同，除雪機可分為推移式、拋雪式和吹雪式三種。推移式除雪機是將推雪鏟刀，除雪犁等裝置安裝在推土機或其它車輛上，將雪推走，開出通道，然后用卡車將積雪運走。這種方法只能將積雪推到路邊，不具備集雪能力，且只適用于新鮮雪或破碎后的壓實雪，效率較低，容易劃傷地面。拋雪式除雪機配有拋雪泵，將收集到的積雪拋到路邊或送入運輸車輛。其中以螺旋式最為常見。吹雪式除雪機一般配備航空發(fā)動機，產生強大的高壓空氣流由噴口吹除地面積雪。吹雪式除雪機運行速度較高，有很高的生產率，但它只適用于新鮮雪，只能在機場、橋梁和高速路上應用，成本很高，不適合開發(fā)小型產品［4］。由以上兩種主要除雪方法的對比與分析，我們得出結論，除雪應以機械除雪為主。1.2國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢利用機械清雪是把人從繁重的掃雪工作中解放出來的一種最好的途徑，并大大提高了清雪效率和速度。因此，科學工作者一直在探索如何研制出安全、可靠和實用的清雪機械。在國外，最初的清雪機械是采用推土機或裝載機，利用其推土板和裝載斗將積雪集中在一起，這后來發(fā)展成犁式除雪機。早在1943年日本就開始把V型犁裝在載重卡車上用于除雪，經過多年的發(fā)展，國外犁式除雪機已具有較高的技術水平。犁式除雪機出現(xiàn)以后，又出現(xiàn)了將用合成材料制成的指向圓周不同方向排列的棒裝在滾筒上作為清雪專用器械，但只對沒凍的積雪效果好，直到后來出現(xiàn)了連續(xù)快速的大型旋轉式清雪機后，清理積雪的工作才變得簡單。旋轉式除雪機一般具有切削、集中、推移和拋投的功能，具有結構復雜、功能多的特點。俄羅斯和日本是生產旋轉式除雪機的主要國家，技術成熟。其產品性能居世界領先水平。除雪機在國外已經發(fā)展了幾十年，特別是在瑞典、芬蘭等北歐國家已經相當成熟。根據(jù)我國國情，國內應加強雪的力學性質研究，建立道路氣象系統(tǒng)，除雪機械應向小型化、高速度的方向發(fā)展，向多功能、機電液一體化的方向發(fā)展，同時注意提高安全性和舒適性［5］。簡言之，與其它類型的除雪機械相比，拋雪式除雪機一般具有對積雪的切削、集中、推移和拋投功能，其應用較廣，是一種現(xiàn)代化、高效率的除雪機械。國內有關這方面的研究很少，據(jù)了解目前國內沒有廠家在生產小型拋投式清雪機。所以對這種小型的清雪機的研究、設計和開發(fā)必然有很大的現(xiàn)實意義。1.3本文主要任務根據(jù)目前已有的小型清雪設備設計一種新型適用于學校、社區(qū)、工廠的小型清雪裝置，能實現(xiàn)集雪、運雪拋雪功能。要進行合理的方案論證和結構設計，對主要零件進行設計，并進行校核。對整機應用SolidEdge軟件進行三維建模和二維工程的繪制。設計完成應包含以下工作：根據(jù)國內外資料進行方案設計，進行比較優(yōu)化，從中選出最優(yōu)方案。具體進行各個工作部分的設計，確定基本尺寸，安裝方式，應用SolidEdge建模。應用人機工程學原理進行優(yōu)化設計，對主要部件進行有限元分析。第二章小型清雪車的總體方案研究比較2.1總體方案的幾種組合及比較方案一：利用吹風的方式，從鼓風機里吹出的高速氣流將積雪吹到路邊，吹雪式清雪車運行速度較高，有很高的生產率，但它只適用于新鮮雪，對于壓實的積雪或冰層無能為力，只能在機場、橋梁和高速路上應用，成本很高，不適合開發(fā)小型產品。方案二：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。推移式清雪車只能將積雪推到路邊，不具備集雪能力，且只適用于新鮮雪或破碎后的壓實雪，效率較低，容易劃傷地面。方案三：利用機械傳動的方式，由集雪器先將積雪攪碎，并輸送至一個高速旋轉的葉輪，將其拋到路邊。螺旋轉子式清雪車適用范圍廣，無論是松散雪、壓實雪清雪效果和效率要比前兩方案好，而且這種方案設計，設計出的產品體積小、成本低、操作方便靈活，適用于道路窄的地方。因此選用第三種方案。2.2小型清雪車工作原理簡述2.2.1基本結構目前小型機械式清雪車主要由原動機、傳動裝置、集雪裝置、拋雪裝置、行走系統(tǒng)和操作系統(tǒng)組成。原動機可以采用電機或發(fā)動機，目前大多采用汽油機或柴油機；集雪裝置用來收集積雪，主要采用推雪鏟或螺旋狀攪龍；拋雪裝置是將收集的積雪拋到路的一側或收集裝置中。主要的方式有拋雪葉輪和鼓風機兩種；行走裝置是來實現(xiàn)機器的前進，有手推式和自走式兩種；操作裝置主要控制設備的運轉和行進方向。2.2.2工作原理工作時由原動機提供動力，經由蝸輪蝸桿傳動或帶傳動將動力傳遞到工作部分和行走系統(tǒng)。積雪由集雪裝置收集到一個腔體內，再由拋雪裝置清除出機體，拋雪葉輪利用高速旋轉時的離心力將積雪拋出；鼓風機利用氣流將積雪吹出。這

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構示意圖如下：2.3具體方案的確定2.3.1原動機的選擇動力采用微型發(fā)動機，本課題的設計需求大約是每小時掃雪量為1000皿，以積雪平均密度為250kg/m3,積雪厚度以30cm計算，那么每小時掃雪量為：1.0X1°3/X0.3mX250kg/m3=7.5X1°4kg在拋雪輪的作用下，設計最大拋雪高度為4m，那么排雪消耗的功率為：mgh/t=7.5X104kgX10N/kgX4m：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：20NmX2X3.14X10r/s=1256w，其中10r/s是攪龍轉速。估計整機重量為200kg，與路面的摩擦系數(shù)取0.2,前進速度約為1m/s,那么前進消耗的功率為：200kgX10N/kgX0.2X1m/s=400w整機消耗的功率為：833w+1256w+400w=2.49Kw在這一設計要求下，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冷直噴式柴油機缸徑*行程mm70X55活塞排量cc211

發(fā)動機轉速r/min3600功率Kw3.6起動方式手拉起動/電起動油箱容量L2.5凈重kg27外形尺寸mm332X384X416表2-1KM170F汽油機參數(shù)2.3.2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)。結構簡圖如下：圖2-2小型清雪車結構簡圖攪龍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2.3.3集雪裝置設計本設計采用帶狀螺旋集雪輪，這樣的設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構如下：

圖2-3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。第三章小型清雪車的設計計算及校核3.1帶傳動計算發(fā)動機輸出功率P=3.6Kw,i=1.8確定計算功率Pca由于載荷變動微小，因此取K=1.0則P=KP=1.0X3.6Kw=3.6Kw式中P計算功率，單位為Kw；KA——工作情況系數(shù)；p——傳遞的額定功率。選擇帶型由P=3.6Kw,小帶輪轉速n=3600r/min，選擇A型帶。確定帶輪的基準直徑/和dd1d2)初選小帶輪的基準直徑d=80mm，則大帶輪的基準直徑d=id=1.8X80=144mm查表取d=140mm)驗算帶速”""V=ndn=3.14X80mmX3600r/min=15.072m/sV35m/s,確定中心距a和帶的基準長度Ld根據(jù)o.7(d+d)Va<2(d+d)得初步確定a=300mm,兀（d+d）（d—d）2基準長度L=2a0+d_dd-+_d2—=948.4mm公式（3-1）0取L=900mm實際中心距a=a0+Ld2Ld=275.8mm驗算主動輪上的包角以1以=180°(dd2dd1)-57.5=167.49°>120°包角合適。1a確定帶的數(shù)zPcaZ=(P+AP)K―K一公式(3-2)'00』aL取P=1.64；AP=0.5；K=0.98；K=0.87,貝Qz=1.82取z=2式中Ka——考慮包角不同時的影響系數(shù)；Kl——考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)；P0——單根A帶的基本額定功率；△；。計入傳動比的影響時，單根A型帶額定功率的增量。確定帶的預緊力F0公式(3-3)F=500^C^（^^一1）+qv2公式(3-3)0zvKa帶入數(shù)據(jù)計算得F0=115.33N計算帶傳動作用在軸上的力FpF=2zFcosp/2=2zFcos(兀/2—a/2)=2X2X115.33NXsin(167.49°/2)=458.59N式中z——帶的根數(shù)；F0——單根帶是預緊力；a1——主帶輪上的包角。3.2蝸桿傳動計算本設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=1.6Kw,壽命Lh=10000小時，傳動比i=8，輸入轉速n=2000r/min。根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用阿基米德蝸桿(ZA)。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。

按齒面接觸疲勞強度進行設計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距公式(3-4)1）確定作用在蝸輪上的轉矩T2按z1=6,估取效率門=0.9，則……PT=9.55X106T2=9.55x106x1.6Kw=9.55x106x1.6Kwx0.92000r/min/8=34380Nmm2）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)Ka=1.15,由于轉速不高，沖擊不大，可動載荷系數(shù)Kv=1.05；則*K=KKK=1X1.15X1.05=1.213）確定彈性影響系數(shù)ZE因為選擇鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE=160MP1/2/4）確定接觸系數(shù)ZEap先假設蝸桿分度圓直徑d1和傳動中心距a的比值d1/a=0.35，取Z=2.9。5）確定許用接觸應力th]11'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力thI=268MP。應力循環(huán)次數(shù)N=60jn2匕=60x1x^00°x10000=2.4x1078壽命系數(shù)K=HN則t]=KtI=0.8963X268MP=240MP。6)計算中心距

a>'1.21x34380x(160*2§)2mm=53.77mm240取中心距a=63mm，因i=8,取模數(shù)m=2,蝸桿分度圓直徑d1=22.4mm,這時d1/a=0.355，查得接觸系數(shù)Z'=2.8VZ，因此以上結果可用。蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)和尺寸計算P1)蝸桿軸向齒距p=兀m=3.14X2=6.28mm；直徑系數(shù)q=10；齒根圓直徑d=d-2(h*am+c)=22.4-2(1X2+0.25X2)=17.4mm；分度圓導程帛;=28°10z43〃；蝸桿軸向齒厚S=a-兀m=3.14mm22)蝸輪蝸輪齒數(shù)z2=51；變位系數(shù)七二+0.400；驗算傳動比i=勺z1￥=8.5這時傳動比誤差為是允許的。蝸輪分度圓直徑d=mz=2X51=102mm；蝸輪喉圓直徑d=d+2h=102+2X2X(1+0.400)=107.6mm；蝸輪齒根圓直徑4.2=d2-2h22=102-2X2(1-0.400+0.25)=98.6mm；蝸輪咽喉母圓半徑r2g，，小1_=a-—d=63一一107.6=9.2mm25.校核齒根彎曲疲勞強度1工yy』］

ddmFa蝸桿軸向齒厚S=a-兀m=3.14mm22)蝸輪蝸輪齒數(shù)z2=51；變位系數(shù)七二+0.400；驗算傳動比i=勺z1￥=8.5這時傳動比誤差為是允許的。蝸輪分度圓直徑d=mz=2X51=102mm；蝸輪喉圓直徑d=d+2h=102+2X2X(1+0.400)=107.6mm；蝸輪齒根圓直徑4.2=d2-2h22=102-2X2(1-0.400+0.25)=98.6mm；蝸輪咽喉母圓半徑r2g，，小1_=a-—d=63一一107.6=9.2mm25.校核齒根彎曲疲勞強度1工yy』］

ddmFa2PF公式(3-5)51z

z=2當量齒數(shù)V2C0S3y(cos28.18。)3=74.465F。=1.53x1.21X34380x2.12x0.7987=23.584MPa<■F22.4x102x2F彎曲強度是滿足的。6.精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設計的蝸桿是動力傳動，從GB/T10089—1988圓柱蝸桿、蝸輪精度等級中選擇7級精度，表面粗糙度取1.6。3.3軸承壽命計算和潤滑方式的選擇3.3.1壽命計算輸入功率P=3.6Kw，帶傳動效率門=0.97,傳動比i=1.8r

P36x097T=9.55x106—=r

P36x097T=9.55x106—=9.55x106二-—=16674.3N

n36001.8h圓周力F=2T=2X16674.3=231.59Ntd144

圖3-2求兩軸承受到的徑向載荷［八和F2圖3-2將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面（圖3-1）和水平面（圖3-2）兩個平面力系，帶輪安裝于兩軸承的中心位置。其中F458.59F=F二一r==229.3Nr1vr2v22F231.59一F=F二一t==115.8Nr1Hr2H22F=4F2―+F2—=256.88Nr1r1vr1HF=yF2+F2=256.8Nr2r2vr2H軸向上沒有受力，所以F=F=0△1a2求軸承的當量動載荷P和P2因為F…―a1=0因為F…―a1=0VeF1r1式中e1、e2則對軸承1對軸承2F…—a2=0VeF2r2為判斷系數(shù)其值大于0。Y=01Y2=03.驗算軸承壽命3.驗算軸承壽命由于輕微沖擊，取f12查得深溝球軸承的基本額定動載荷C=19.5kN,則軸承壽命為:=1.1PP=f(XF+YF)=256.88NTOC\o"1-5"\h\zp1r11a1P=f(XF+YF)=256.88Np2r22a2由于P=P，所以兩個軸承的壽命一樣。只需計算其中一個，深溝球軸承_108=，3!21(_￡)8=__106X(19500U=1.5X107h>LL=10000h60nP60x2000256.88h1故滿足要求。

3.3.2潤滑方式的選擇在本設計所應用的軸承中，蝸桿傳動箱體內的圓錐滾子軸承30203和圓錐滾子軸承30206采用油潤滑。對于其它軸承由于轉速不高，故采用脂潤滑。其中傳動軸一軸1（見小型清雪車裝配圖）上的兩個深溝球軸承60206的轉速最高，因此只計算此對軸承的dn值。一般用滾動軸承的dn值（d為滾動軸承的內徑，單位為mm；n為軸承轉速，單位為r/min）來選擇軸承的潤滑方式。查得深溝球軸承60206的內徑d=30mm，軸1的轉速n=2000r/min，適用于深溝球軸承脂潤滑的dn值界限是16x104。對于此對軸承dn=30mmX2000r/min=6x104<16x104。故可以采用脂潤滑。3.4軸的校核由于工作裝置中蝸桿軸（見小型清雪車裝配圖）直徑最小，而且跨度最大，因此要進行必要的校核計算。由發(fā)動機傳向工作部分的功率P=3Kw,效率門=0.8，轉速n=2000r/min。1.求蝸桿軸上的功率P2和轉距T2P2=P門二3KwX0.8=2.4KwP2.4……T=9.55x106—=9.55x106x^000=11460Nmm2.求作用在蝸桿上的力已知蝸桿的分度圓直徑d1=22.4mm日2T11460F=~d^==2.求作用在蝸桿上的力已知蝸桿的分度圓直徑d1=22.4mm日2T11460F=~d^==511.6N1.廠tana『./

=Fn=511.6xtan20。cos3.18。=186.5NF=Ftany=511.6xtan3.18。=28.4Na圓周力F、徑向力F和軸向力F的方向如下圖所示:圖3-3蝸桿受力示意圖其中L=50mm,L=465mm。初步確定軸的最小直徑軸的材料是45鋼，調質處理。取A=112，于是得03P'24d.=A=112x,2000=11.9mm軸上直徑最小的地方是左端安裝軸承處，其直徑為17mm。求軸上載荷從軸的結構圖上可以看出蝸桿部分中間位置是最危險的截面，計算其M、MH和Mv列于下表。載荷水平面H垂直面V支反力FFnh1=462NF^2=50NF=169NF=18N彎矩MM疽23100NmmMv1=8450NmmM^2=8132NmmM「J231002+84502=24597Nmm總彎矩M=J‘231002+81322=244902扭矩TT2=11460N表3-1按彎扭合成應力校核軸的強度取a=0.6,軸上的計算應力bca、"M21+件=、245972+(0.6x11460)2=7aTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"W0.1x703."bca軸的材料為45鋼，調質處理，查得b1]=60MPa。因此bvb]，故安全。-1ca-1第四章三維造型、人機工程學應用和有限元分析4.1三維造型4.1.1小型清雪車整體造型圖4-14.1.2工作部分造型

4.1.3行走部分造型圖4-34.2人機工程學的應用根據(jù)人機學原理，人要在各種環(huán)境中，使用工具、操作機器。人和機器及周圍的環(huán)境句構成了一個系統(tǒng)，人機學就是從系統(tǒng)論的觀點來研究人（操作者和使用者）一機器（包括人操作和使用的機器工具，設備幾工程系統(tǒng)）一環(huán)境（人操作和機器工作的環(huán)境）所組成的系統(tǒng)，組成三要素及其相互關系。它研究的重點是人，從人的生理和心理特征來考慮，使系統(tǒng)中的三要素相協(xié)調，以便促進人的身心健康，提高人的工作效率。圖4-4在本設計中，由于人的身高不同，所以在操作本清雪車時，對扶手的高度要求也不一樣，因此要考慮扶手要能調節(jié)，而且結構不能太復雜。本設計中采用一種簡單易行的辦法對扶手進行調節(jié)。如上圖所示。通過扶手末端和車架相連，調節(jié)高度時，先松開螺栓，進行調節(jié)到合適的高度，再擰緊螺栓，這種方法簡潔方便，而且成本低。成年人的身高大約從1.5m到2m不等?？烧{節(jié)的最大高度從1.2m到0.8m，方便一般人的操作。4.3有限元分析SolidEdge是十分實用的三維設計軟件，應用此軟件可以對零件進行有限元分析，并導出分析報告。方便設計人員對設計的零件進行校核檢驗。本設計中對拋雪輪進行了有限元分析，并導出分析報告，結果如下：材料屬性材料名稱鋼質量密度7833.000kg/m"3楊氏模里199947953.000kPa泊松比.290熱膨脹系數(shù).0000/C導熱率.032kW/m-C屈服強度262000.766kPa極限強度358527.364kPa2.載荷和約束信息載荷集名稱載荷1載荷類型力載何元素數(shù)量8載荷值250000.000mN受約束面的數(shù)量13.研究屬性網(wǎng)格類型Tetrahedral單元網(wǎng)格元素數(shù)量8,747節(jié)點數(shù)量18,013求解器類型Nastran4.應力結果類型范圍值XYZVonMises最小值1.166e+001kPa50.00mm.00mm-25.00mm昱京lt：E堂每塞Hi!昱京lt：E堂每塞Hi!:OT^'j.ibE2i：M應力最大值2.028e+005kPa4.42mm32.42mm-34.54mm旻示it曖刑H撈型旻示it曖刑H撈