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小型除雪机的设计

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小型除雪机的设计

1燕山大学机械学院毕业设计题目小型除雪机的设计专业机械设计制造及其自动化班级机制本0901学生学号000指导教师xx二〇一三年五月四日燕山大学机械学院毕业设计22摘要我国北方冬天时间较长,降雪量大,道路积雪堆积多,尤其是车辆不经常行走的小区内,如果不及时的清除积雪,将严重影响交通安全,给人们日常生活带来诸多不便。因此,研发多功能的扫雪机,有很重要的实用、使用价值,更对国民经济的发展起到推动作用。本论文在分析了目前国内国外的主要除雪方法的基础上,提出了一种适合中国国情的小型路面机械清雪车的设计方案,并对其进行了理论分析和具体结构的设计分析,为国内以后生产该种扫雪车提供了完整的技术参考资料。本论文首先进行分析研究了路面上压实积雪的物理性能,并查阅参考了目前的国内外有关该设备的大量资料,再次,在已有成果的基础上,进行设计计算以及机构创新。此次设计扫雪车的原理是,由原动机提供动力,经过链传动将动力传递给输出轴,输出轴带动抛雪叶轮高速旋转,利用离心力将雪抛出。同时利用减速器来减速带动搅龙传动轴和螺旋搅龙叶片旋转实现集雪作业。其他的动力由变速器传输给车轮轴带动扫雪机前进,实现清雪工作。本论文对小型路面机械清雪车进行了深入的分析,并进一步完善了此机构,设计出此种扫雪设备。关键词扫雪车螺旋集雪离心扬雪燕山大学机械学院毕业设计33AbstractWinterlastsforalongtimeinthecoldareasofnorthernChina.Agreatamountofsnowfallsthereeachyear.Therefore.iftheaccumulatedsnowcannotberemovedandcleanedintime,itwillseverelyaffectthesafetyofthetransportationandbringoutalot,ofinconveniencestothepeople’sdailylife.Themanufactureofthemultifunctionalsnow-movingmachinewillbefoundofimportantandpracticalvalueininggoodtransportationandhygieneenvironmentinwinter.Afteranalyzingthevariousmeansofsnow-clearingsintheworldatpresent,theprojectofasortofminisnow-blowerfitforChinaisputforwardinthispaper.Basedonthetheorystudyandappliedstructuraldesign,thethree-dimensionalsolidmodel,whichcanofferanentiretechnicaldataandengineeringdrawingsforproducingfactory.Thispaperfirstanalysethephysicalandmechanicalpropertiesofsnowcompactionontheroad,thenaccesstoalotofinationaboutthisequipmentathomeandabroad.Designcalculationsandinstitutionalinnovationisbasedontheresultwhichhasbeenresearched.Allthisinationhasprovidedanimportanttheoreticalbasisforthedesigncalculationsandinstitutionalinnovateinthispaper.OverpasstheresearchandanalysisofminiSnow-blowernowadays,werealizethattheequipmentnowadayscancarryoutthefunctionsofcollecting,carryingandthrowingsnow.Buttherearesomedisadvantages,foreexample,themanipulationisdiscommodiousness,theefficiencyofsnowremovingislow.Referingtothefoundationoftheacademicresearchesnowadays,contraposingthedeficiencyofminiSnow-blower,wedeviseatypeofminiSnow-blowerwhichwithimpellerandtwistcollectequipment.Theheightofhandrailcanbeaccommodated.Manipulationsgetmorecomfortable.Acompletesetofbanausicstructuresarebroughtforward.Themagnitudeofthisequipmentismoderate.Manipulationisconvenience.Appearanceisbeautiful.Snow-blowerisdeeplyreseachedandconsummatedinthispaper.MiniSnow-blowerisdesigned.KeywordSnow-RemoveMachineHelix-CollectsnowCommunitythrowingsnow燕山大学机械学院毕业设计44目录摘要...............................IIABSTRACT..................................................III1前言............................................11.1选题的意义.............................................................................................................11.2国内外研究现状...................................................................................................11.3扫雪机分类.............................................11.4设计的任务.............................................................................................................22路面积雪特性的研究............................................................................32.1积雪的物理性质...............................................32.1.1雪的密度...............................32.1.2雪的硬度..................................42.1.3雪的摩擦系数............................43小型清雪机设计方案的分析比较........................................................53.1总体方案及其比较..................................................................................................5燕山大学机械学院毕业设计553.2小型清雪机的工作原理..........................................................................................53.3原动机的选择和具体的实施方式.........................................................................64小型清雪机的设计计算和校核......................................................................................104.1链传动的计算.......................................................................................................104.2变速器的齿轮计算...............................................................................................114.3传动轴的结构设计和校核...................................................................................174.4减速器的选择.......................................................................................................214.5搅龙轴的设计.......................................................................................................254.6搅龙叶片的设计...................................................................................................255结论..............................................276参考文献......................................287致谢..................................................................................................................................29燕山大学机械学院毕业设计66一、前言1.1选题的意义俗话说“瑞雪兆丰年’,对于农地来说,冬季的一场大雪能带来明年的大丰收,农民的喜悦。但是对于城市来说,积雪会给城市的道路交通带来很大的麻烦,尤其是我国较寒冷的北方地区。我国北方气候寒冷、温差大、冬季时间持续较长,降雪量大,常常会引起滑车、交通事故、行人摔伤等一些不便,而环卫工作人员在降大雪后都忙于清除主要路面的积雪,而对于一些小型机械行驶的路面,以及很少人行走的小区内很难有效清理,这给过往的路人,居民带来不便。特别的是在一些学校里、工厂里、企业院内或居民小区内的窄小路面上的积雪得不到环卫工作人员的及时清除,给过往的行人,居民的户外生活带来不便,甚至发生安全事故。就目前来说,我国对于小型的、较窄路面的清雪方式主要依靠人力,通过用铁锹、扫帚和簸箕等工具对积雪进行处理,清雪效率很低,浪费人们的很多宝贵时间,所以,这次毕业设计将针对小型路面扫雪机的设备,为提高道路积雪的清扫效率,为过往的行人带来方便,同时减少不必要的事故发生,能够在大雪后为紧张的环卫部门减轻一定的压力,而设计一款小型扫雪机。1.2国内外研究现状机械清雪是把人从利用体力的扫雪工作中解放出来的一种最好的途径。因此,科学设计者一直在探索如何研制出更安全、更可靠和更实用的扫雪机器。扫雪机在国外发展已有几十年的历史,技术先进。最初的扫雪机是采用推土机或装载机。而现在,随着扫雪机的迅速发展,已经在市场上流通的扫雪机主要有铲刮式除雪机系列、抛扬式除雪机系列、刷扫式扫雪机系列、击振式破冰除雪机系列等,但原理仍是以大型车辆带动扫雪装置来实现积雪清理的任务。扫雪机的性能稳定,造价高,不适合较窄的小路、工厂、学校、单位或住宅小区内路面的积雪清扫。而国内有关这方面的研究很少,据查阅资料,目前国内并没有厂家在生产小型抛投式清雪机。对于我国来说,应根据国情,加强对雪的力学性质研究,根据不同雪的特性,以及路面区别设计不同的扫雪机械,来提高清雪的效率。1.3扫雪机分类根据扫雪机工作原理的不同,将扫雪机分为推移式类型、抛雪式类型和吹雪式类型推移式扫雪机将推雪铲刀,扫雪犁等装置安装在大型车辆上如推土机,将雪推走,留出行走通道,然后用其他车辆将堆雪拉走。其缺点是这种扫雪机只能将雪推到路边,而没有集雪、抛雪能力,只适合于新鲜雪或破碎后的冰雪,清理效率低,很容燕山大学机械学院毕业设计77易划伤地面,并且耗费时间多。抛雪式扫雪机先收集积雪,再利用抛雪泵将积雪抛到路边或抛上运输车辆。其中最为常见的是螺旋式类型。吹雪式扫雪机利用航空发动机来产生强大的高压空气流,由喷口吹出来清除地面积雪。吹雪式扫雪机运行速度高,生产率高,成本很高,其缺点是只适用于新鲜雪,只能在机场、桥梁和高速路上应用,不适合开发小型产品。根据工作方法的不同,扫雪机有抛雪式、传送式类型一、抛雪式扫雪机叶片高速旋转将雪旋进扫雪机里,再通过导管运到储雪箱中。其特点是采用大功率主机,宽幅、高效,使用较广。二、传送式扫雪机先将积雪收集,再利用输送带向后传送、装车。这种扫雪机在俄罗斯较为常见。1.3设计的任务本课题预设计一台小型路面积雪清扫机。工作原理是扫雪机在工人的推行操作下,沿积雪路面将雪收集到储雪筒中,雪在高速旋转的叶片下通过抛雪桶做离心运动,最后被抛到路边,完成清扫任务。该清扫机主要适用于较窄的小路和工厂、学校、单位或住宅小区内路面积雪的清扫工作,能实现集雪、运雪、抛雪功能,可提高积雪的清扫效率。在完成预想设备的基础上进行合理的方案构想和主要结构设计,并对其主要零件进行计算校核。1查阅资料了解积雪的物理机械性质,根据数据对不同地段不同时间不同温度路面上积雪的特性进行研究分析;2查阅国内外资料进行方案设计,对不同方案进行比较,选择最优,最后确定扫雪机的基本方案;3具体地对各个工作部分进行设计,确定扫雪机的基本尺寸,连接方式。设计参数清扫幅宽为1m,清扫积雪的厚度最大为200mm,积雪扬程为3m燕山大学机械学院毕业设计88二、路面积雪特性的研究2.1积雪的物理性质,要研究合适有效的除雪方法和装置,首先要掌握积雪的物理性质,再设计计算除雪机械的除雪阻力、除雪功率等相关问题。随着天气温度的变化、积雪落下时间的长短,以及由于车辆行驶、除雪作业及水分介入等因素作用,积雪的物理性质发生复杂的变化。雪的主要物理性质包括密度、硬度、摩擦系数等。2.1.1雪的密度雪密度直接决定除雪车设计和使用方法。由于雪是水的固态形式,所以雪的密度值等于积雪在融化后雪水的质量与其融化前积雪体积的比值。雪的密度在0.070.79/cm3之间变化。而其它资料显示在与空气密度相近的0.019/cm3与冰密度相近的0.89/cm3之间变化。雪的密度因其降落条件、沉积条件和测量方法等因素的差异而不同。因为我国降雪条件与俄罗斯较为接近,所以关于雪质较多地选用了后者的研究结果。外国学者经过对不同条件下积雪密度进行综合测量分析,得出了以下结论1雪密度随其沉积时问的增大而增大,平均每个月要增加10%~20%;2雪密度随其沉积深度的增加而增大。对沉积两个月的山坡积雪测量,20cm深处的积雪密度为0.30.329/cm3,相同地点0.1~0.2cm深处的积雪密度则为0.6一0.649/cm3;3新降雪的密度随降落时间长短不同而变化,测量结果见表21;4新降雪密度与当时温度的关系见表22。表21雪的密度雪的状态密度/gcm-3新下的雪0.100.15落下30天的雪0.200.30大于30天的雪0.34一0.42密实的雪0.400.60冰雪混合0.600.75冰0.90表22新降雪密度与当时温度的关系燕山大学机械学院毕业设计99降雪气温/oC新降雪密度/g.cm3最小值最大值平均值-10~-5.10.0110.2950.087-5.1~-2.10.0350.2580.104-2.1~-0.10.0430.4550.1280~2.00.0690.5290.1832.0以上0.1580.5880.1962.1.2雪的硬度雪的硬度也称雪的抗压强度,是指积雪抵抗其他物体进入的能力。用刚体进入积雪时单位面积上所受到的阻力表示。雪的抗压强度是扫雪车设计计算的重要参数之一。雪的抗压强度因环境的不同而不同。积雪抗压强度特征1一般积雪的抗压强度随其密度的增大而增大。2雪的抗压强度随温度的降低而增大。2.1.3雪的摩擦系数雪的摩擦系数包括雪的内外摩擦系数和轮胎与冰雪路面的附着系数。路面上积雪之后,其使用特性将大大改变。对于冬季养护道路的机器进行计算时,必须知道机器沿着各种冰雪路面行走时的滚动阻力系数和附着系数。行驶阻力系数,一般比外摩擦系数大,因为它不仅产生摩擦,而且还挤压雪。燕山大学机械学院毕业设计1010三、小型清雪机设计方案的分析比较3.1总体方案及其比较方案一利用吹风的方式,从鼓风机里吹出的高速气流将积雪吹到路边。吹雪式清雪车运行速度较高,生产率高,缺点是只适用于新鲜雪,不能对压实的积雪或冰雪进行清理,并且只能在机场、桥梁和高速路等宽敞地上应用,成本高,不适合用于小型地区。方案二随着清雪车的不断前进,利用清雪车前部的铲子,将积雪推到路的旁边。推移式清雪车只能将积雪推到路边,不能储备积雪,只适用于新鲜雪或破碎后雪,效率低,对地面的损伤大。方案三机械传动,由集雪器先将积雪搅碎,再通过高速旋转的叶轮运到抛雪桶,最后被抛到路边。螺旋转子式清雪车适用范围广,无论是对松散雪还是压实雪,清雪效果和效率都比前两个方案好,而且这种方案设计,设计出的产品体积小、成本低,适用于道路窄小的地方。综上,选用第三种方案。3.2小型清雪机的工作原理3.2.1基本结构小型路面机械扫雪车主要由原动机、传动装置、集雪装置、抛雪装置、行走装置和操作装置组成。原动机可以采用电机或发动机,目前大多采用汽油机或柴油机;集雪装置用来收集积雪,主要采用推雪铲或螺旋状搅龙叶片;抛雪装置是将收集的积雪抛到路的一边,主要的方式有抛雪叶轮和鼓风机两种;行走装置是来实现机器的前进,有手推式和自走式两种;操作装置主要是通过人来控制设备的运转工作。3.2.2工作原理工作时原动机提供动力,经链传动传到行走装置和工作部分。积雪由集雪装置收集到集雪桶内,再由抛雪叶轮利用高速旋转时的离心力将积雪抛出。这样在原动机的带动下,扫雪车不断的前进,能实现连续的除雪工作。小型机械清雪机的结构示意图如图2.1所示燕山大学机械学院毕业设计1111图2.1小型机械清雪机的结构示意图3.3原动机的选择和具体的实施方式3.3.1原动机的选择由于扫雪机主要用于较窄的小路和工厂、学校、单位或住宅小区内,所以动力机体积不能太大,因此选用汽油机。本次设计的参数每小时扫雪量10002m,积雪密度250kg/m3,积雪厚度20cm,因此每小时的扫雪量为1.0310㎡0.2m250㎏/3m=5.0410kg利用抛雪叶轮抛雪,其数据为抛雪扬程3m,雪排出的初速度4m/s,因此排雪消耗的功率为mgh/t=5.0104kg10N/kg3m/s3600416.66w集雪搅龙旋转时受到积雪的阻力作用,阻力矩m20Nm,搅龙转速l0r/s,因此集雪搅龙消耗的功率为20Nm23.1410r/s1256w扫雪机工作时要克服本身的重量200kg,路面的摩擦系数0.2,前进速度lm/s,因此前进时消耗的功率为200kg10N/kg0.2lm/s400w综上,扫雪机消耗的总功率为416.66w1256w400w2072.66w积雪集雪装置抛雪装置动力机传动装置行走装置燕山大学机械学院毕业设计1212根据以上的设计要求,对动力源选型。考虑到扫雪车在工作时可能遇到踏实的积雪,故选用功率稍大的发动机,以满足不同工作状况下的需要。根据以上数据分析以及考虑到功率的磨损消耗,选用EM100汽油机型号EM100型式单缸立式风冷四冲程直喷式汽油机排量(ml)87发动机转速(r/min)3600/3000燃油推荐7号汽油机油容量(cm3)163启动方式反冲手拉启动/电启动重量(kg)27功率Kw2.2表2.1EM100汽油机参数3.3.2传动方式的选择首先由汽油机提供动力,经链传动将动力传给传动轴,经过一个减速器和变速器分别将动力传给抛雪叶轮和搅龙、行走装置。结构简图如下图2.2小型清雪机的传动原理图1搅龙叶片2集雪斗3抛雪筒4抛雪叶轮5链传动6变速器7行走装置8原动机9减速器燕山大学机械学院毕业设计13133.3.3集雪装置的设计积雪要被运输到抛雪桶内,所以要把积雪往积雪桶中央聚拢,因此螺旋集雪转子由两个旋向相反的螺旋轴对接而成,搅龙叶片螺旋旋转,达到集雪的目的。设计中采用带状螺旋集雪轮,这样的设计能对积雪有很好的破碎作用,不至于发生堵塞的情况。基本机构如下以上形式的集雪装置将切雪,碎雪,集雪,运雪几大功能于一身,具有很好的清雪效果。左右两边的搅龙旋向相反,能够将两边的雪集中到中央,传递到抛雪轮下,在抛雪轮的高速旋转下将雪抛出。考虑到积雪具有一定的粘性且较易堆积,所以集雪螺旋考虑使用带式螺旋。带式螺旋为螺旋式除雪机的主要除雪执行元件,其主要参数包括螺旋外径、带宽、头数、螺距、螺旋长度及转速等,这些参数的选择直接关系到除雪机的除雪效率及积雪的除净度。除雪机的除雪效率是指单位时间内清除积雪的面积,具体表现在所能输送积雪的体积上,它与螺旋的各参数间存在着某种函数关系;积雪除净度是机器所清扫过的地面上,无雪面积占整个清扫面积的比例。由于积雪的性质及除雪的特殊要求,积雪除净度取决于螺旋对底层与路面冻结在一起的积雪的清除程度,它与螺旋的头数及转速成正比,与机器的行走速度成反比。(1)螺旋叶片对雪的推动作用左右旋螺叶片加工时有一定的螺旋升角,安装在螺旋轴上,在动力的作用下以一定的转速旋转。当扫雪机向前行走时,积雪被收集在位于搅龙叶片后侧的清雪铲内。积雪在动力作用下产生相反旋向的螺旋线运动,即周向运动与轴向运动的合成运动。积雪的轴向运动是除雪机工作的有用功,而周向运动是无用功,因此,使得轴向运动取较大值,同时使周向运动为较小值,才能够最大限度地降低动力消耗,达到清除积雪的目的。(2)抛雪机构的原理离心抛雪机构工作时,设质量为m的物体,被抛雪叶片以初速度v0抛扔出去,则燕山大学机械学院毕业设计1414该物体从叶片那里获得的动能为1/2mv02。根据对除雪车扬雪的要求即要把积雪抛送到一定的高度H,又要把积雪抛到最高处离开抛雪筒时还应该有一定的末速度,以便将积雪抛向路边边缘化地带或抛向运雪车将积雪运走。3离心排雪泵的原理离心抛雪叶片的功用是在管路中造成压差,形成强烈的气流,来进行所需的工作。工作时,由于抛雪叶片向管路中压气或吸气,促使空气在管路中流动,从而带动积雪抛出。因此要使气流在管路中流动,就必须在管路中制定一定的压差,使气流具有一定的压力和速度,以克服气流在流动过程中的阻力。燕山大学机械学院毕业设计1515四、小型扫雪机的设计计算和校核4.1链传动的计算链传动是一种挠性传动,它由链条和链轮(大链轮和小链轮)组成。通过链轮轮齿与链链条链节的啮合来传递运动和动力。链传动在机械制造中应用广泛。与摩擦型的带传动相比,链传动无弹性滑动和整体打滑现象,因而能保持准确的平均传动比,传动效率高;有因链条不需要像带那样张的很紧,所以作用于轴上的径向压力较小;链条采用金属材料制造,在同样的使用条件下,链传动的整体尺寸较小,结构较为紧凑;同时,链传动能在高温下和潮湿的环境中工作。与齿轮传动相比,链传动的制造与安装精度要求较低,成本也低。扫雪机上由汽油机到传动轴之间的传动方式选用链传动,在扫雪机结构中占有很重要的份重,因此,要对其进行设计计算。(1)选择链轮齿数传动比i1.4由机械设计课本查得小链轮齿数z121,则大连轮齿数为z2z1i211.429<120符合要求(2)确定计算功率因为链传动工作平稳,由机械设计课本查表选择传动系数为KA1.3,计算功率为PcKAP1.322.6kw(3)选择链条型号和节距根据Pc2.6kw由机械设计课本查得链条型号为06B单根链传递功率为P0lpzCkkkP,按照估计转速,根据相应条件和公式得出11.119211908.108.11Zkz975.01009110026.026.0plLk单排链条排数系数pk1则P0lpzckkkP975.0111.16.22.4kw燕山大学机械学院毕业设计1616根据链轮的转速1n和0P,查表选链号06B节距p9.525mm(4)计算链节数和中心距初选中心距0a(3050)p35p确定中心距2122212128224ZZZZLZZLpaPp233.38mm取a234则链节数apZZZZpaLp2221221913522121221213522pppp所以,链长节数Lp91节(5)计算链速v,确定润滑方式链的平均速度10006011npzv8.331m/sV小于1215m/s,可用由v8.331m/s和链号06B,查机械设计课本得应采用油池润滑或油盘飞溅润滑。6计算压轴力Fp有效圆周力为NVPF1.24033.8210001000链轮水平布置时的压轴力系数Kfp1.25则压轴力为FpFpF1.25240.1300.134.2变速器的齿轮计算燕山大学机械学院毕业设计1717在许多情况下,扫雪机机器需要在工作过程中根据不同的要求随时改变速度。变速器就是能随时改变传动比的传动机构。它一般是一台机器整个传动系统的一部分,很少作为独立的传动装置使用,所以也常称为变速机构。变速器可分为有级变速器和无级变速器两大类,前者的传动比只能按既定的设计要求通过操纵机构分级进行改变;而后者的传动比则可在设计预订的范围内无级的进行改变。本次设计采用锥齿轮变速器,该种变速器最大的特点是传动平稳。4.2.1按齿面接触疲劳强度进行计算直齿锥齿轮的齿面接触疲劳强度,按平均分度圆处的当量圆柱齿轮计算,工作齿宽即为锥齿轮的齿宽b。设计计算公式是(1)确定公式内的各计算数值1初选载荷系数错误未找到引用源。2)小齿轮传递转矩T19550833/20003977.6Nmm3)选取齿宽系数ΦR1/34查得材料的弹性影响系数错误未找到引用源。ZE189.8MPa215查得齿轮的接触疲劳强度极限错误未找到引用源。错误未找到引用源。σHlim1σHlim2550MPa6应力循环次数N160n1jLh60200018365103.5109错误未找到引用源。错误未找到引用源。N2N1/21.751097查得接触疲劳寿命系数KHN10.90,KHN20.95错误未找到引用源。8计算接触疲劳许用应力,取失效概率1%,安全系数S1321215.01][92.2uKTZdRRHEt燕山大学机械学院毕业设计1818[σH]1MPaSKimHN4955509.01l1错误未找到引用源。[σH]2MPaSKimHN5.52255095.02l2(2)计算1计算小齿轮最小分度圆直径321215.01][92.2uKTZdRRHEt322315.013/1337924955.18992.273.54mm2)计算圆周速度υm1000601mndm/m6.7100060200054.73πs(3)计算载荷系数HHVAKKKKK11.1511.51.252.1564按实际载荷系数校正所得的分度圆直径35.762156.254.73d3311mmkkdtt燕山大学机械学院毕业设计19195计算模数11mzd69.14535.76mm4.2.2按齿根弯曲强度设计直齿锥齿轮的弯曲疲劳强度,按平均分度圆处的当量圆柱齿轮进行计算。设计公式32212115.014mFSFRRaaYYuZKT(1)确定公式内的各计算数值1查得弯曲疲劳极限a38021MPFEFE2弯曲疲劳寿命系数85.021FNFNKK3计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S1.4)a71.2304.138085.01121MPSKFEFNFF4载荷系数K156.225.15.1115.11FFVAKKKKK5齿形系数、应力校正系数燕山大学机械学院毕业设计202091.21aFY,53.11SaY45.22aFY,65.12SaY6计算大小齿轮的FSaFaYY并加以比较01930.071.23053.191.2111FSaFaYY01752.071.23065.145.2222FSaFaYY(2)计算32212115.014mFSFRRaaYYuZKT1.89mm对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.89并就近圆整为标准值m2,按接触强度算得的分度圆直径d173.54mm,算出小齿轮齿数37≈254.7311mdZ为使做成独立的齿轮,便于加工,取小齿轮齿数40,大齿轮齿数2Z24080既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。燕山大学机械学院毕业设计21214.2.3几何尺寸计算(1)计算分度圆直径80240d11mmmz160280d22mmmz(2)计算锥距9.722/80405.12/222221mmzzmR(3)计算齿轮宽度等各个数据参数B≤R/324.03mm取B24mm分锥角565.26100/50arctan/tanaδ211)zzrc435.639012齿顶高2mmmmhhaa齿根高6.322.1mmmchhaf齿顶圆直径6.83565.26cos2280δcos2d111mmhdaa燕山大学机械学院毕业设计2222mm81.162435.63cos22160δcos2d222(aahd齿根圆直径8.76565.26cos8.12-80δcos2-d111mmhdff)(mm37.158435.63cos8.12-160δcos2-d222ffhd齿根角39.19.72/8.1tanar/arctanθfcRhf顶锥角f1a126.56501.39027.9550f2a263.43501.39064.5250根锥角f1f126.5650-1.39025.1750f2f263.4350-1.39062.04504.3传动轴的结构设计和校核轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件(如齿轮、涡轮等),都必须安装在轴上才能进行运动以及动力的传递。因此轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。传动轴是扫雪机构传动的重点,动力由汽油机输出后直接通过链轮将动力传向传动传动轴,带动传动轴上的螺旋桨高速转动的同时还要连接涡轮蜗杆转动并将动力传给搅龙轴,以此实现方向的转变和动力的传送。轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸,其设计过程如下轴的工作情况无腐蚀条件燕山大学机械学院毕业设计2323轴的转速n12500r/min轴的输入功率P1PkW8.19.0转矩TTdmmNnP4.82892500/17.21055.9/1055.966轴选用实心轴,材料45正火、回火硬度(HB)230MPa,抗拉强度600MPa4.3.1轴的结构设计按照扭矩初算轴径,轴选用45钢调质,硬度317-255HBS。根据机械设计基础查表得,c118(1)求输出轴上的功率2P,转速2n和转矩2T输入功率为3.0kw,取链传动的传动效率η0.97,则kWPP91.297.00.3η2又因为min/20008.113600112rinn于是得到燕山大学机械学院毕业设计242413895200091.295500009550000222mmNnPT2求作用在链轮上的力因为已知链轮的分度圆直径为140mm所以圆周力5.198140138952212NdTFt3初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢,调质处理。取0A118,于是得256.11250091.211833220minmmnPAd考虑到安装链轮的内径,故取输出轴最小直径为12mm,即1d12mm。燕山大学机械学院毕业设计25254根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1段要安装深沟球轴承,根据链轮的直径取其长度为30mm,2段安装链轮,取其长度为76mm,4段安装深沟球轴承,取其长度为243mm,轴端安装的是螺旋桨,取轴端段长度为235mm。其余长度则根据分配需要来确定。5初步选择深沟球轴承因轴承主要承受径向载荷的作用,也可同时承受较小的轴向载荷的作用,故选用深沟球轴承6004。4.3.2轴的校核因此轴的转速较高所以要对该轴进行校核,以保证扫雪机的整体质量由发动机传到轴上的功率为p23kw,效率η为0.8,转速为2500r/min。1求轴上的功率p2和转矩T2P2Pη30.82.4kwT29.55106NP29.5510625004.211460N(2)求作用在轴端的力已得轴端的分度圆直

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