小型清雪機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)趙強(qiáng)

1、題目：小型清雪車的優(yōu)化設(shè)計(jì)課程：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級：機(jī)制106班姓 名：趙強(qiáng)學(xué)號：103731627指導(dǎo)教師 張學(xué)軍2013 年 12 月 15號中文摘要本文在分析了目前國內(nèi)外的主要除雪方法的基礎(chǔ)上，提出一種適合中國國情的小型機(jī)械旋轉(zhuǎn)式清雪車的設(shè)計(jì)方案，并對其進(jìn)行了理論分析和實(shí)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分 析，同時(shí)用Solid Edge軟件繪制了三維實(shí)體造型效果圖和二維工程圖，為國內(nèi) 生產(chǎn)該種清雪車提供了完整技術(shù)資料。本文首先對道路上的壓實(shí)積雪的物理機(jī)械性能進(jìn)行分析研究， 并查閱參考了 目前的國內(nèi)外有關(guān)該設(shè)備的大量資料， 在已有成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和機(jī) 構(gòu)創(chuàng)新，這些資料為本文設(shè)

2、計(jì)計(jì)算提供了重要的理論依據(jù)。 在分析大型旋轉(zhuǎn)式除 雪機(jī)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)單位清雪分塊承擔(dān)的特點(diǎn)， 本文對小型 螺旋旋轉(zhuǎn)式清雪車進(jìn)行了深入分析，并進(jìn)行了完善，設(shè)計(jì)了此種清雪設(shè)備。通過對已有小型清雪設(shè)備的分析研究， 表明現(xiàn)有設(shè)備能實(shí)現(xiàn)基本的集雪、 運(yùn) 雪和拋雪功能。但尚存在操作不方便，清雪效率不高等缺點(diǎn)。 根據(jù)已有的理論研 究基礎(chǔ)，針對目前已有機(jī)械的不足，本文設(shè)計(jì)了帶有拋雪葉輪、 加有內(nèi)置蝸桿傳 動(dòng)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(dòng)方案和結(jié)構(gòu)形式 設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了各種因素，對其中的關(guān)鍵部件一拋雪輪進(jìn)行了有限元分析， 并 應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)原理，可對扶手高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使操

3、作更加舒適方便。 提出了一 整套實(shí)用結(jié)構(gòu)，使得該機(jī)型大小適中，操作方便，外表美觀。本文在設(shè)計(jì)和繪圖中，采用先進(jìn)的工程軟件 Solid Edge進(jìn)行三維實(shí)體造型 設(shè)計(jì)、二維工程圖的繪制和有限元分析，為國內(nèi)生產(chǎn)該種清雪車提供了一整套技 術(shù)資料。關(guān)鍵詞：小型清雪車三維造型及工程圖有限元分析人機(jī)工程第一章緒論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(nèi)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(yán)重地影響了人們正常 的生產(chǎn)和生活秩序，這已成為北方各個(gè)城市急需解決的問題。目前我國清雪

4、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(fèi)了較大的人力和物力，而且清雪的效率低，往往不能及時(shí)清除積 雪，而積雪被車輛壓實(shí)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(dāng)務(wù)之急。目前，各國普遍采用的除雪方法是機(jī)械除雪法和融雪法兩種基本方法。機(jī)械除雪法是通過機(jī)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：(1)松散雪，即降雪不久且未經(jīng)人員和車輛碾壓的雪，質(zhì)地松散；，體積大，流動(dòng)性好；(2)壓實(shí)雪，即降雪后經(jīng)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；(3)冰層，是積雪因陽光暴曬或車輛碾壓融化成水后又凍結(jié)成冰

5、，冰層中除水分外還有大量塵土和泥沙，質(zhì)地堅(jiān)硬，和地面粘接牢固3所以除雪機(jī)械包括除雪機(jī)和除冰機(jī)兩種。 根據(jù)工作原理的不同，除雪機(jī)可分 為推移式、拋雪式和吹雪式三種。推移式除雪機(jī)是將推雪鏟刀，除雪犁等裝置安裝在推土機(jī)或其它車輛上，將雪推走，開出通道，然后用卡車將積雪運(yùn)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(shí) 雪，效率較低，容易劃傷地面。拋雪式除雪機(jī)配有拋雪泵，將收集到的積雪拋到 路邊或送入運(yùn)輸車輛。其中以螺旋式最為常見。吹雪式除雪機(jī)一般配備航空發(fā)動(dòng) 機(jī)，產(chǎn)生強(qiáng)大的高壓空氣流由噴口吹除地面積雪。吹雪式除雪機(jī)運(yùn)行速度較高， 有很高的生產(chǎn)率，但它只適用于新鮮雪，只

6、能在機(jī)場、橋梁和高速路上應(yīng)用，成 本很高，不適合開發(fā)小型產(chǎn)品4 0由以上兩種主要除雪方法的對比與分析， 我們得出結(jié)論，除雪應(yīng)以機(jī)械除雪 為主。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢利用機(jī)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(xué)工作者一直在探索如何研制出安全、可靠 和實(shí)用的清雪機(jī)械。在國外，最初的清雪機(jī)械是采用推土機(jī)或裝載機(jī)， 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(jī)。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(jīng)過多年的發(fā)展，國外犁式除雪機(jī)已具有較高的技術(shù) 水平。犁式除雪機(jī)出現(xiàn)以后，又出現(xiàn)了將用合成材料制成的指向圓周不

7、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(zhuǎn)式清雪機(jī)后， 清理積雪的工作才變得簡單。旋轉(zhuǎn)式除雪機(jī) 一般具有切削、集中、推移和拋投的功能，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多的特點(diǎn)。俄羅 斯和日本是生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)式除雪機(jī)的主要國家，技術(shù)成熟。其產(chǎn)品性能居世界領(lǐng)先水平。除雪機(jī)在國外已經(jīng)發(fā)展了幾十年，特別是在瑞典、芬蘭等北歐國家已經(jīng)相當(dāng)成熟。根據(jù)我國國情，國內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)雪的力學(xué)性質(zhì)研究，建立道路氣象系統(tǒng)，除雪 機(jī)械應(yīng)向小型化、高速度的方向發(fā)展，向多功能、機(jī)電液一體化的方向發(fā)展，同 時(shí)注意提高安全性和舒適性50簡言之，與其它類型的除雪機(jī)械相比，拋雪式除雪機(jī)一般具有對積雪的

8、切削、 集中、推移和拋投功能，其應(yīng)用較廣，是一種現(xiàn)代化、高效率的除雪機(jī)械。國內(nèi) 有關(guān)這方面的研究很少，據(jù)了解目前國內(nèi)沒有廠家在生產(chǎn)小型拋投式清雪機(jī)。所以對這種小型的清雪機(jī)的研究、設(shè)計(jì)和開發(fā)必然有很大的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要任務(wù)根據(jù)目前已有的小型清雪設(shè)備設(shè)計(jì)一種新型適用于學(xué)校、社區(qū)、工廠的小型清雪裝置，能實(shí)現(xiàn)集雪、運(yùn)雪拋雪功能。要進(jìn)行合理的方案論證和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對 主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行校核。對整機(jī)應(yīng)用 Solid Edge軟件進(jìn)行三維建模和 二維工程的繪制。設(shè)計(jì)完成應(yīng)包含以下工作：(1)根據(jù)國內(nèi)外資料進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，進(jìn)行比較優(yōu)化，從中選出最優(yōu)方案。(2)具體進(jìn)行各個(gè)工作部分的設(shè)計(jì)，確定基本尺寸，安裝

9、方式，應(yīng)用 Solid Edge建模。(3)應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)原理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對主要部件進(jìn)行有限元分析第二章 小型清雪車的總體方案研究比較總體方案的幾種組合及比較方案一：利用吹風(fēng)的方式，從鼓風(fēng)機(jī)里吹出的高速氣流將積雪吹到路邊，吹雪式清雪車運(yùn)行速度較高，有很高的生產(chǎn)率， 但它只適用于新鮮雪，對于壓實(shí)的 積雪或冰層無能為力，只能在機(jī)場、橋梁和高速路上應(yīng)用，成本很高，不適合開 發(fā)小型產(chǎn)品。方案二：利用一個(gè)置于清雪車前部的鏟子，隨著清雪車的不斷前進(jìn)， 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(shí)雪，效率較低，容易劃傷地面。方案三：利用機(jī)械傳動(dòng)的

10、方式，由集雪器先將積雪攪碎，并輸送至一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，將其拋到路邊。螺旋轉(zhuǎn)子式清雪車適用范圍廣，無論是松散雪、壓 實(shí)雪消雪效果和效率要比前兩方案好，而且這種方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)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。小型清雪車工作原理簡述基本結(jié)構(gòu)目前小型機(jī)械式清雪車主要由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)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(dòng)機(jī)可以采用電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)，目前大多采用汽油機(jī)或 柴油機(jī)；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(cè)或收集裝置中。主要的方式有拋雪葉輪和鼓風(fēng)機(jī)兩種； 行走裝置是來實(shí)現(xiàn)機(jī)器的前進(jìn)，有手推式和

11、自走式兩種；操作裝置主要控制設(shè)備 的運(yùn)轉(zhuǎn)和行進(jìn)方向。工作原理工作時(shí)由原動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)由蝸輪蝸桿傳動(dòng)或帶傳動(dòng)將動(dòng)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(gè)腔體內(nèi)，再由拋雪裝置清除出機(jī)體， 拋雪葉輪利用高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力將積雪拋出；鼓風(fēng)機(jī)利用氣流將積雪吹出。這樣在人力推動(dòng)（手推式）或原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)（自走式）下，清雪車不斷前進(jìn)，就能實(shí)現(xiàn)連 續(xù)的消除積雪。小型機(jī)械式清雪車結(jié)構(gòu)示意圖如下：ft圖2-1小型旋轉(zhuǎn)式清雪車結(jié)構(gòu)示意圖具體方案的確定原動(dòng)機(jī)的選擇動(dòng)力采用微型發(fā)動(dòng)機(jī)，本課題的設(shè)計(jì)需求大約是每小時(shí)掃雪量為1000 m2,以積雪平均密度為250 kg/m3,積雪厚度以30cm計(jì)算，那么每小時(shí)掃

12、雪量為： 3341.0 x10 itfX0.3mX250 kg/m =7.5 X10 kg在拋雪輪的作用下，設(shè)計(jì)最大拋雪高度為4m ,那么排雪消耗的功率為：4mgh /t = 7.5X10 kg X10N/kg X4m +3600s=833w集雪攪龍?jiān)诜e雪的作用下阻力矩 m=20Nm,那么集雪攪龍消耗的功率為：20Nm X2X3.14 X10r/s=1256w,其中 10r/s 是攪龍轉(zhuǎn)速。估計(jì)整機(jī)重量為200kg ,與路面的摩擦系數(shù)取0.2,前進(jìn)速度約為1m/s,那么前進(jìn)消耗的功率為：200 kg X10N/kg X0.2 X1m/s=400w整機(jī)消耗的功率為：833w+1256w+400w

13、=2.49Kw在這一設(shè)計(jì)要求下，對動(dòng)力源選型，考慮到清雪車在工作時(shí)可能遇到踏實(shí)的積雪，故選用功率稍大的發(fā)動(dòng)機(jī)，以滿足不同工作狀況下需要。選用無錫凱馬動(dòng)力有限公司生產(chǎn)的KM170F汽油機(jī)，詳細(xì)參數(shù)如下：型號KM170F型式單缸立式四沖程風(fēng)冷直噴式柴油機(jī)缸徑*行程mm70 X55活塞排量cc211發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min3600功率Kw3.6起動(dòng)方式手拉起動(dòng)/電起動(dòng)油箱容量L2.5凈重kg27外形尺寸mm332 X384 X416表2-1 KM170F 汽油機(jī)參數(shù)2.3.2傳動(dòng)方式的選擇首先由一個(gè)帶傳動(dòng)將動(dòng)力由汽油機(jī)傳出，向前通過一個(gè)蝸輪蝸桿傳到工作裝置，向后通過一個(gè)蝸輪蝸桿傳到行走系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡圖如下

14、：圖2-2小型清雪車結(jié)構(gòu)簡圖1.攪龍 2.清雪鏟3.拋雪筒 4.傳動(dòng)系統(tǒng)5.發(fā)動(dòng)機(jī)6.操作裝置7.車輪 8.車架9.拋雪輪2.3.3集雪裝置設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用帶狀螺旋集雪輪，這樣的設(shè)計(jì)能對集雪有很好的破碎作用，同時(shí) 又不容易發(fā)生堵塞?；窘Y(jié)構(gòu)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(yùn)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(gè)攪龍的中間部位， 使積雪較容易的進(jìn)入后面比清雪鏟要窄的拋雪室內(nèi)第三章小型清雪車的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核3.1帶傳動(dòng)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率 P=3.6Kw,i=1.8.確定計(jì)算功率Pca由于載荷變動(dòng)微小，因此取 Ka=1.

15、0WJ Pca= KaP=1.0 X3.6Kw=3.6Kw式中Pca計(jì)算功率，單位為 Kw;K A工作情況系數(shù)；P傳遞的額定功率。.選擇帶型由Pca=3.6Kw,小帶輪轉(zhuǎn)速n1=3600r/min,選擇A型帶。.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑ddi和dd2)初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑ddi =80mm ,則大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2=i dd1 =1.8 X80=144mm查表取dd2=140mm)驗(yàn)算帶速V= dd1nl=3.14 X80mm X3600r/min=15.072m/s35m/s,4,確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld根據(jù) o.7( dd1 + dd2) ao 2( dd + dd2)得初步確定a=30

16、0mm,2(dd1 dd2) (dd2 dd2)24ao公式(3-1 )Ld Ld 2a= a0 +=275.8mmL 2 a0 d 基準(zhǔn)長度 =948.4mm取 Ld =900mm實(shí)際中心田.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角1(dd2 dd1)。 a1 =180-57.5=167.49X20包角合適。.確定帶的數(shù)zP caP0 ) KKTZ=(3-2 )取 P0=1.64;P0=0.5; K =0.98; Kl =0.87,則 z=1.82取z=2式中K考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)；Kl 考慮帶的長度不同時(shí)的影響系數(shù)；P。一一單根A帶的基本額定功率；P。計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根 A型帶額定功率的增量.確定帶的

17、預(yù)緊力FoPea 2.52Fo 500a( 1) qv2zv K公式公式(3-3 )帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得Fo=115.33N.計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力FpFp=2z F0cos /2 =2z F0 cos( /2 1/2)=2 X2X115.33N Xsin(167.49 /2)=458.59N式中z帶的根數(shù)；Fo 單根帶是預(yù)緊力；1 主帶輪上的包角。3.2蝸桿傳動(dòng)計(jì)算本設(shè)計(jì)中工作部分和行走部分都用到蝸桿傳動(dòng)，現(xiàn)以工作部分為例，展示蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算過程計(jì)算參數(shù)：分配的輸入功率 P=1.6Kw , 壽命Lh=10000小時(shí)，傳動(dòng)比i12=8 ,輸入轉(zhuǎn)速n1=2000r/min 。.根據(jù)GB/T10085

18、-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 4555HRC。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(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距KT2（ZeZ ）2公式（3-4 ）1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2按Zi=6 ,估取效率 =0.9,則T29.55 106 P2/6 P 9.55 10n1 /I129.55 1061

19、.6Kw 0.92000r/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(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.05 ;則K= K KA Kv=1 X1.15 X1.05=1.213）確定彈性影響系數(shù)Ze因?yàn)檫x擇鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 Ze=160M P1/2a。4）確定接觸系數(shù)Z先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距a的比值d1/a=0.35 ,取Z =2.9。5）確定許用接觸應(yīng)力H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(yīng)力h =

20、268M Pa。2000760jn2Lh60 1 10000 2.4 10應(yīng)力循環(huán)次數(shù)壽命系數(shù)K HN1072.4 1070.8963則h = KHNh =0.8963 X268M Pa =240 M Pa。6)計(jì)算中心距 3160 2.9 2a . 1.21 34380 () mm 53.77mm240取中心距a=63mm ,因i=8,取模數(shù)m=2 ,蝸桿分度圓直徑d =22.4mm ,這時(shí)d1 /a=0.355 ,查得接觸系數(shù)Z =2.8 Z ,因此以上結(jié)果可用。4.蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)和尺寸計(jì)算1)蝸桿軸向齒距 pa= m=3.14 X2=6.28mm ;直徑系數(shù)q=10 ;齒根圓直徑

21、df產(chǎn) d1 2(h am c) =22.4-2(1 X2+0.25 X2)=17.4mm ;分度圓導(dǎo)程角=28。1043 ；1 一 m 3.14mm2 蝸桿軸向齒厚Sa =2)蝸輪蝸輪齒數(shù)z2=51 ;變位系數(shù)x2 =+0.400 ;i 亙 51 8.5乙 6驗(yàn)算傳動(dòng)比這時(shí)傳動(dòng)比誤差為 TOC o 1-5 h z 8.5 8 6.258是允許的。蝸輪分度圓直徑d2=m z2=2 X51=102mm ;蝸輪喉圓直徑 da2 = CI2+2 ha2=102+2 X2 x(1+0.400)=107.6mm;蝸輪齒根圓直徑 df2= d2-2 hf2=102-2 X2 (1-0.400+0.25 )

22、 =98.6mm ;.“ 1rg2a da2 63107.6 9.2mm2蝸輪咽喉母圓半徑5.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1.53KT2d1d2mYFa2公式（3-5 ）Zv2Z23 cos51(cos28.18 )374.465當(dāng)量齒數(shù)根據(jù) X2=+0.400 , Zv2 =74.465 ,查得齒形系數(shù) YFa2=2.12螺旋角系數(shù) Y 1 1 28里 0.7987140140許用彎曲應(yīng)力 f f Kfn查得ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力f =56MPa9 6106壽命系數(shù)Kfn12屋方7 0702F =56 X0.702=39.340MPa1.53 1.21 3438022.4 1

23、02 22.12 0.798723.584MPa彎曲強(qiáng)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(shè)計(jì)的蝸桿是動(dòng)力傳動(dòng)，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(jì)算和潤滑方式的選擇壽命計(jì)算輸入功率P=3.6Kw ,帶傳動(dòng)效率=0.97,傳動(dòng)比i=1.8由于軸1上的一對深溝球軸承轉(zhuǎn)速最高，故要對其進(jìn)行壽命計(jì)算，設(shè)計(jì)壽命Lh 10000h。所受的徑向力Fr為帶輪作用在軸上的力Fp=458.59N 。T 9.55 106 P 9.55 106 3.6 0.97 16674.3N n36001.8圓周力Ft2T 2 16674.3

24、231.59Nd2144圖3-1圖3-21 .求兩軸承受到的徑向載荷 匕1和F,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(gè)平面力系，帶輪安裝于兩軸承的中心位置。其中Fr 458.59Fr1v= Fr2v = = =229.3N22F1H=Fr2H=卜”=115.8N 22則Fr1= 一 F2r1v F2r1H 256.88NFr2= .F2r2V F2r2H 256.8N軸向上沒有受力，所以Fa1 Fa2 0.求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P,和P2因?yàn)镕a1 0 eiFa2- 0Lh 10000h故滿足要求3.3.2潤滑方式的選擇在本設(shè)計(jì)所應(yīng)用的軸承中，蝸桿傳動(dòng)箱體

25、內(nèi)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(zhuǎn)速不高，故采用脂潤滑。其 中傳動(dòng)軸一軸1 （見小型清雪車裝配圖）上的兩個(gè)深溝球軸承 60206的轉(zhuǎn)速最 高，因此只計(jì)算此對軸承的dn值。一般用滾動(dòng)軸承的dn值（d為滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑，單位為 mm ； n為軸承轉(zhuǎn)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(nèi)徑d=30mm ,軸1的轉(zhuǎn)速n=2000r/min,適用于深溝球軸承脂潤滑的dn值界限是 16 104。對于此對軸承 dn=30mm X2000r/min=6104 16 104。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

26、型清雪車裝配圖）直徑最小，而且跨度最大, 因此要進(jìn)行必要的校核計(jì)算。由發(fā)動(dòng)機(jī)傳向工作部分的功率 P=3Kw,效率=0.8 ,轉(zhuǎn)速n=2000r/min1 .求蝸桿軸上的功率P2和轉(zhuǎn)距T2P2=P =3Kw X0.8=2.4Kw6 P62.4T29.55 10 9.55 1011460Nmmn20002.求作用在蝸桿上的力已知蝸桿的分度圓直徑d=22.4mm而Ft2T2 _ 11460d1 一 22.4511.6NFrtan nFt cos511.6tan 20cos 3.18186.5NFaFt tan511.6 tan 3.1828.4 N圓周力Ft、徑向力Fr和軸向力Fa的方向如下圖所示:

27、Fe圖3-3蝸桿受力示意圖其中 L1=50mm ,L2=465mm 。3,初步確定軸的最小直徑軸的材料是45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取Ao=112 ,于是得dmin Ao 戶 112 J24 11.9mm n. 2000軸上直徑最小的地方是左端安裝軸承處，其直徑為17mm。4 .求軸上載荷從軸的結(jié)構(gòu)圖上可以看出蝸桿部分中間位置是最危險(xiǎn)的截面，計(jì)算其M、M h和M v列于下表。載荷水平向H垂直面V支反力FFnhi=462NFnh2=50NFnvi=169NFnv2 =18N彎矩MM h =23100NmmM V1=8450NmmMv2 =8132Nmm總彎矩M 1= V231002 84502 =24597NmmM 2= ,231002 81322 =24490扭矩TT2=11460N表3-15,按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度取=0.6,軸上的計(jì)算應(yīng)力ca