毕业设计（论文）-卡车改装铲雪车工作装置设计.doc

毕业设计卡车改装铲雪车工作装置设计学生姓名： 张家祯 学号： 112011428 系 部： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 刘申全 二零一五年 六 月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 卡车改装铲雪车工作装置设计 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 112011428 学生： 张家祯 指导教师（含职称）： 刘申全副教授 1课题意义及目标 学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解自卸卡车改装铲雪车工作装置方面的设计规范、计算方法及设计思想等内容，为学生在毕业后从事技术工作打好基础。 2主要任务(1) 在下雪时，道路形成压实雪和积雪时使用，由自卸卡车改装而成，大大节省成本。(2) 确定道路推雪铲雪装置总体方案；(3) 进行工作装置关键部分机械工作原理设计；(4) 进行工作装置关键部分结构设计，强度计算及校核；3主要参考资料 1李盛林.国内外道路除雪装置.筑路机械与施工机械化,2003(8):13152穆存远.城市道路积雪物理机械性能测试研究.机械设计与制造,20013徐灏.机械设计手册.机械工业出版社,2000.34进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1进行调查研究，查阅资料，完成开题报告；2014.12.012014.12.302了解所选择自卸卡车主要技术参数；2014.12.312015.03.123进行工作装置关键部分机械工作原理设计；2015.03.132015.05.054进行工作装置关键部分结构设计，及强度计算；2015.05.062015.05.125绘制主要部分装配图及结构图；2015.05.132015.06.016整理、打印论文及译文等2015.06.022015.06.22审核人： 2014 年 12 月 30 日卡车改装铲雪车工作装置设计摘要：本文把东风牌EQ1162GJAC型载货汽车底盘用作基础，让雪铲和底盘大梁连接,对除雪机铲板设计和确定结构参数,分析雪铲工作阻力,对发动机功率进行校核。通过避障四杆机构液压系统的设计和研究,确定除雪机最终的设计。主要工作有研究除雪机的特点和类别,确定除雪机设计。考虑可制造性除雪操作、需求结构性因素,如参考实验数据选择合适的雪铲结构参数。对雪铲板空间曲面进行了分析、设计。通过对除雪机的计算、分析雪铲与操作车辆牵引特性和功率匹配特征。对除雪设备碰撞避免机制和液压系统复位弹簧进行计算与设计。关键词:铲雪车,铲板曲面,液压系统,四连杆连接,除雪装置Truck modification snowplows device designAbstract：In this paper, the watershave EQ1162GJAC type truck chassis as a basis, letting the snow shovel and chassis girders connect, the snow plough shovel board design and structure parameters, analysing work resistance of the snow shovel, checking the engine power. Through the obstacle avoidance hydraulic system design and research of four bar linkage, snow blower of the final design is determined. Main work studies the characteristics of snow blower and categories, and determining the snow removal machine design. Consider manufacturability snow removal operations, requirements, structural factors, such as the reference experimental data to choose the appropriate structural parameters of snow shovel. Snow shovel plate surface are analyzed, and designed. By calculating the snow blower and analysing the traction features between snow shovel and operating vehicle and power matching features . We calculate and design the avoiding collision mechanism of the snow removal epuipment and hydraulic system.Keywords: Snowplow, Shovel board surface, Hydraulic system, Four connecting rod connected, Snow removing deviceI目 录1 前言.11.1 铲雪车的技术概况.11.2 铲雪车的特点及分类.21.2.1 根据工作装置的特点及分类.21.2.2 按整车特点分类.42 铲雪车的结构总体设计.52.1 铲雪车的基本结构.52.2 选择专用除雪装置.52.3 除雪装置的性能.5 2.4 专用除雪装置布置.62.5 专用底盘的选择.73 雪铲铲板空间曲面设计 .93.1 概述.93.1.1 相关概念及名词解释.93.2 雪铲铲板曲面结构参数选择 .103.2.1 雪铲的铲板空间形状选择 .103.2.2 雪铲铲板切削刃参数选择 .123.3 雪铲材料 .123.4 除雪铲的力学模型及计算 .133.4.1 除雪阻力计算 .133.4.2 行驶阻力计算 .153.5 切线牵引力计算 .163.6 除雪功率的计算 .173.7 发动机功率校核 17 3.8 本章小节 17 4 除雪车弹性避让装置.184.1 概述 .184.2 避让装置的选择 .184.3 圆柱螺旋拉伸弹簧的设计 .19II4.4 本章小结 .225 除雪装置的液压系统的设计.235.1 液压系统 .235.1.1 液压系统组成及作用 .235.1.2 液压传动的工作原理 .245. 2 油泵的种类 .245. 2. 1 齿轮泵结构和工作原理 .245.2.2 齿轮泵基本参数的选择 .255. 3 液压缸的设计计算 .265.4 本章小结 .32参考文献 33致 谢.34III太原工业学院毕业设计1 前言1.1 铲雪车的技术概况 铲雪车用于路面清雪,保证路面畅通行车和行人安全，作为路面的专用养护设备。近些年来，各厂家不遗余力的提高产品性能同时也采用各种工艺、手段开发出多种产品，发展及其迅速，要求也更高，这样才能生产出优质的产品来满足各种除雪的需求。国外的铲雪车发展趋势如下：（1）开发高性能专的用底盘，广泛应用动力换挡装置、液力距器和全自动电液控制系统。具有自动变速功能，能够大幅度减少驾驶员的负担，并且工作速度在完成快速除雪的需求下能够自动的适应工作时对雪车的负载变化。（2）除雪研发配置在普通底盘配件,可以提高机器的使用效率,扩大机器使用范围。开发有效的去除固体冰设备,扩大作业设备,高雪堤处理设备,滑雪设备,试剂施布装置等各种工作装置,并对除雪设备结构、形状的铲板、铲雪切入角、形状优化设计,在提高寿命的同时使用简单、受力适中，并且大大的提高了使用的安全，同时也相对的（3）开发柔性避让装置、除雪工作装置，使得铲雪车能够更好的适应不同的路面情况，从各个方面向智能、快速的方向全面发展。（4）国外主要注重对不同类型积雪的研究。通过不断钻研各种积雪特性，能够掌握积雪的各种特点，从而由理论出发向实践发展，才能摆脱当下各种效率低下的研发方式。 相对而言我们国家对除雪器械的研制比较落后，主要集中在80年代末才开始步入正轨。并且研发地区有较强烈的地域特性，由于我国比方地区常年受到积雪的影响并且常常出现由暴雪而产生的灾害，所以大部分位于我国北方地区。最近几年在人民的不断努力之下开发出许多不同种类的除雪器械及设备，在对国外除雪设备的不断研究拓宽了眼界，开发出了犁板式、转子式及拖是撒盐型等具备不同除雪特点的除雪车车型。但其技术照比发达国家还是有这一定的距离，尤其在机械性能和产出数量上具有较大差距，这导致我国的道路除雪要求依然得不到满足。随着我国全方面的不断发展，开发符合我国道路情况的除雪车迫在眉睫。1.2 铲雪车的特点及分类 铲雪车是由机动车底盘和除雪工作装置两部分构成。分类方有按工作装置特点分类与根据工作装置结合车辆底盘机器的结构和特征分类这两种情况。1.2.1 根据工作装置的特点分类 铲雪车按工作装置特点可分为犁板式、旋切式和其他类型。（1）犁板式铲雪车 犁板式铲雪车主要安装犁板式清雪装置，该设备的最大特点是结构简单,成本低,性能可靠。清雪作业时往往以直线运动为主，及其应用广泛，同时也是保有量最大的车型。根据犁板体的结构又可以分为单向犁式、侧翼板式、V型犁式、刮雪板式、及犁板式综合铲雪车。图1-1所示是一种单向犁式铲雪车，其主要应用在清除新绛积雪，由于新降积雪的各种特性采用此除雪车除雪速度会较快。通过研究其铲板曲面结构和工作时的行进角可以发挥出该除雪设备更好的清雪及排雪性能。 图1-2是一种V型犁式铲雪车，其结构及受力都较为对称，因其结构对称导致其工作结构也较为复杂，但也因其结构对称而可以完成其他除雪设备做不到左右方向同时排雪。其原理及结构都与单向犁较接近，但是作业速度低，牵引力大。 单向犁式铲雪车 V型犁式铲雪车 刮板式清雪车 图1-3所示是一种刮雪板式清雪车，其工作对象为压实雪也就是在力学性能上较硬的雪，其上安装有尺寸较小结构较硬的特殊清雪设备，即刮雪板清雪装置。为了合理利用其自身的重力,刮雪板通常基于固定角度是用在车辆附近安装在底盘上的重心的位置,因此也被称为中铲。图1-4所示是一种侧翼板式铲雪车，此除雪车运用其侧铲进行特殊除雪工作，具有加大除雪宽度或阶梯作业时就需要其上的侧翼板来完成任务了。犁板式除雪机提高除雪操作的类型,并组合 侧翼板式铲雪车简图单向犁或v型犁、刮滑雪板、翼板、以满足使用的需求，并安装到一辆行走车辆上。这种铲雪车的适应能力较强，但是要求较大的行走车辆功率。 （2）转子式除雪车旋切式除雪车与前几种除雪车较为不同，其结构较为复杂，此类除雪车可分为几种不同车型，可以对特殊的厚积雪的特殊类型进行作业，其特点是可以将清除的积雪抛出较远距离的特殊结构。压磙式除雪车安装有压磙装置较适合用于清除坚硬冰雪。图（1-5）是拖挂式压磙除雪车。按照压磙装配磙刀的安装角可以分为斜刃压磙（图1-6）与直刃压磙（图1-7）。经过实验，证明在清除冰雪与保护路面上斜刃压磙的切入角能够相对有效。单螺旋转子式除雪车（图1-8）与转子式除雪车（图1-9），是常见的两种旋切式清雪车其上装配有 抛雪转子，由集雪装置、连接装置、抛雪筒及抛雪转 子等组成了工作装置。集雪装置先将雪从两边向中间 运到叶片呈辐射状的抛雪转子中，在叶片高速旋转的离心力作用下，沿叶片表面运动到转子壳体顶部开口 拖挂式压磙除雪车抛雪，通过抛雪筒将其导入合适的区域。（3） 其他类型除雪车除雪车类型广泛常见的有铲剁、锤击、吹雪等许多类型，在一些特殊情况下还会将不同除雪车的一些特性组合起来形成新式的铲雪车来使用，其除雪效果也是非常不错的。 斜刃压磙、直刃压磙、单螺旋转子及转子式除雪车1.2.2 按整车特点分类除雪车的种类很多，其分类方式同样也是非常的多，可以根据很多种不同的特性特点来对其进行基本的划分。根据整车的使用场合，可以分为对基本路面清雪的人行道除雪车，对特殊的铁道进行除雪任务的铁路除雪机，以及对高速公路进行紧急除雪任务的高速路清雪车等许多类型。根据除雪中的作用，可分为清雪开始时进行集雪任务的推雪车，接下来把积雪清除的抛雪车，最后一个是承装积雪的装雪车，还有就是执行特殊类型清雪任务的特种清雪车辆。根据除雪车底盘不同分为有特殊需求的专用底盘除雪车和经济性较好的兼用底盘除雪车，专用底盘除雪车只适用与除雪作业，的除雪工作属具全部均可拆卸，可以在不需要除雪作业时用于运输及其他作业。 根据除雪车的行走装置可分为履带除雪车和轮胎式扫雪机。2 铲雪车的结构总体设计2.1 铲雪车的基本结构铲雪车基本结构包括铲雪车专用工作装置与专用底盘这两部分。 （1）专用车底盘 专用汽车底盘由多个系统组成，底盘起到支承、安装汽车发动机等各个零件的作用。其能够在安装发动机后形成完整运动机构，在总成后使汽车运动行驶。为有效提升铲雪车的性能，可以通过选择合适的专用车底盘来实现。 （2）专用工作装置铲雪车专用工作装置，即除雪装置，由控制、执行以及工作三部分组成。专用工作装置非常重要，整个铲雪车的工作主要都是由其来完成，同时它也影响着工作的效率和效果。2.2 选择专用除雪装置单向犁板除雪车主要采取直线运动的方式进行除雪作业，应用十分广泛，本课题也是选用了这种除雪装置。对此雪板曲面进行最优设计，选取的行进角适合的情况下在清雪及排雪等性能上也能够有较大的提升。专用除雪装置因其结构较为简单且经济实用及其可随意拆卸组装等优点，使得其在铲雪车中是保有量最大的类型。2.3 除雪装置的性能 除雪装置主要具有除雪和避开障碍物的功能，要求如下：（1）除雪装置对除厚度为,密度为的新雪能够有效清除。（2）除雪铲板能够左右摆动，并沿着除雪最大偏转角为30行进方向向右。（3）除雪工作中除雪装置必须能越过障碍物的高度为100mm。（4）除雪车停止作业时，除雪装置可被举升。为通过障碍，其升举高度须大于220mm。2.4 专用除雪装置的布置 专用除雪车除雪装置布置图如图2-1图2-1除雪车雪铲布置图1、除雪铲 2、拉簧 3、除雪铲上连杆 4、前托架 5、后托架 6、提升油缸 7、举升连杆 8、大梁托架 9、偏转油缸 10、除雪铲下连杆 图2-1中拉簧2起着吸收部分冲击载荷的作用，雪铲完成避让后，快速让雪铲复位，同时让铲刃与地面紧贴。大梁托架8和举臂连杆7铰接两个提升油缸6，对除雪铲的升降起控制作用，最大升程可达到220mm。前托架4与后托架5之间铰接偏转液压缸9，用于控制雪铲的摇摆。作业时，偏转液压缸推动除雪铲1与前托架4一起转过30，行程为166mm。而后和后托架5用销子固定，升降液压缸降低,雪铲刀接近地面。随着除雪车的运动，积雪将被雪铲铲离地面并沿铲铲刀板表面的螺旋运动,雪推到路的右边。2.5 专用底盘的选择 专用底盘的选择是十分重要的，除雪作业的效果不只受到各机械结构的影响，底盘的性能及其和各设备之间的匹配也很重要。所以选择各参数适合的底盘并与其他各装置的参数向匹配，才能全方位的提高除雪车的性能。 本课题的专用底盘采用东风牌EQ1162GJAC型载货汽车的底盘如图2-2。图2-2 东风牌EQ1162GJAC型载货汽车底盘东风牌EQ1162GJAC型载货汽车是一种越野性能极强的多功能货车。多种机具组合在车桥之间、前部安装板以及车辆的后部，它可以在短时间内实现机器迅速替代。此外，东风牌EQ1162GJAC型载货汽车预装了各种可能需要的安装点在车身的加装区，其中就有除雪铲板所必要的安装点。所有机具可以安装在车辆轮廓线之内。另外，东风牌EQ1162GJAC型载货汽车还可以配备液压系统和多种取力器，方便各种设计特殊的安装和驱动力。东风牌EQ1162GJAC型底盘参数见表2-1。 表2-1 东风牌EQ1162GJAC型载货汽车底盘参数轴距3950mm底盘名称载货汽车底盘排放标准GB3847-2005,GB17691-2005国前轮距1910,1940后轮距1800,1860外形尺寸7240*2460*2710离地间隙前420mm/后423mm接近角/离去角34/18钢板弹簧片数9/11+8轮胎数6轮胎 9.00 R20，10.00 R20最高车速85km/h，在除雪作用中把车速限制为25km/h 发动机 型号EQ1162GJAC 广西玉柴YC4E160-33型号发动机 排量（L)4.257L最大功率kw118kw 最大扭矩（Nm）600N.m燃料种类柴油3 雪铲铲板空间曲面设计3.1 概述311 相关概念及名词解释（1）除雪宽度除雪车的除雪宽度就是其雪铲在汽车前进方向上的最小投影宽度。根据除雪情况不同，除雪时需要的除雪宽度也是不同的，例如较宽的广场上就需要更大的宽度，但是宽度也是有要求的，一般不超过一个车道宽，这样就不会造成对交通的影响。（2）切削角地面间与铲体行进方向上的夹角，如图3-1所示。铲板运动时，在垂直的力的作用下产生 如图。这样会将地面上的积雪铲起并顺着铲板运动，最后排出。切削阻力的大小受切削角的大小直接影响。切削刃由于切削角太小变薄、强度低 ；但较大，会显著增大切削阻力。经过实验证明，切削角每增加10，抗切强度系数K增加10%20%，抗切强度系数K达到最大值时切削角在60左右时，后抗切强度系数K增大不明显，切削角60。图3-1切削角、行进角示意图（3）行进角车辆前进方向与雪铲宽度方向的夹锐角为， = （3-1）如图3-1所示。行进角会影响性能阻力等多种参数，行进角的重要性体现在较小的情况下阻力也会变得相应较小相应性能也会得到提升。雪铲较短阻力增加性能降低，只有除雪车雪铲较常的时候才能保证除雪车的除雪宽度。3.2雪铲铲板曲面结构参数选择除雪铲具有复杂的空间曲面形状是安装在除雪车上的主要除雪设备，其运用灵活运用曲面原理对各种不同类型的积雪进行快速清除，安装在车体前端可随时拆卸。除雪铲曲面设计是除雪铲设计的主要内容。3.2.1雪铲的铲板空间形状选择（1）铲板铲形 犁板式除雪车雪铲两端大小不同，应用曲面旋移的原理以及快速前进的工作状态，可以较高速的清除积雪。雪铲的结构和参数也是十分重要的，它影响着容量、阻力等多种因素。并且能够使铲除的积雪形成螺旋外抛的形式将被除积雪抛出较远距离。 除雪铲板形状一般有四种类型，如下图3-2，其中抛物线型的形状和圆弧型的形状基本相同，各方面的性能等也较类似。因除雪车除雪时除雪铲各方面因素与推土铲工作时较类似，因此外国专家用不同的板型做了研究。在除雪或推土时积雪及沙土会产生旋移运动，在各因素相同时，比较切削阻力影响。如表3-1。表3-1铲板类型对切削阻力的影响（2） 铲板宽度除雪车雪铲一般以固定的行进角工作。各因素，如阻力、性能等都受其较大影响。基于经验和相关实验,除雪铲行进角通常取值为5060，基于角度关系可知60，同时已知除雪铲的偏转角为30，然后运用几何计算求得为46，所以行进角=53。雪铲前进方向的最小投影宽度应大于车宽，较小端应宽出大约200mm比轮胎边缘，轮胎边缘应短出约400mm比较大端。测量宽度是确保操作除雪车的过程中可以为自己开辟前进的道路,以确保其工作的质量。公路车道宽约，通常较多。雪铲宽度小于等于才能不影响正常交通。除雪宽度，应大于等于（车宽+两端轮缘距）。雪铲宽度应大于，确定雪铲宽度为。根据公式检验（3-2）： B= （3-2）式中：Fe推雪车额定牵引力(N)，东风牌EQ1162GJAC型载货汽车的额定牵引力为39kN； B推雪宽度，单位mm； 推雪铲的水平比切力，20100N/cm为选取范围，此次选取100N/cm。将数据代入公式（3-2）得 ，因此雪铲宽度为符合要求。（3）雪铲铲板特征雪铲铲板通常利用不对称安装保证除雪宽度。铲板前端高度为，后端高度为。雪铲要有一些量防止驾驶员视线受到影响。3.2.2 雪铲铲板切削刃参数选择除雪车一般清除新雪，因各种因素导致其密度变化较大，在之间。因比较除雪与挖掘情况十分相像，因此通过挖掘来说明情况。，推土铲的切削角以55为最佳，但是雪铲应取30切削角为最佳。除雪车清除新雪，又运用了汽车底盘的轮式结构能够较大的减少工作阻力导致需要的牵引力也动力也较小。除雪车的工作道路表面相对光滑,适合地形变化后角需要略小。所以综合考虑,除雪铲铲刃切削角选择为30。切削刃厚度为，除雪深度是。积雪道路路况一般较复杂,为了避免雪铲部损伤和替换整个雪铲,通常把铲刃由多块刃板组合而成，为了相对延长使用寿命，可以翻调换转使用。3.3 雪铲材料前沿和铲板连接在一起形成了除雪铲的主要工作部分。尖端的部分直接切雪,应该有足够的耐磨性、强度和刚度。合适的铲体重量能够增加对路面的压力，所以除雪车并不用特别追求减小雪铲的质量，并且近年来铲体质量有增大的趋势。但必须考虑到驾驶的稳定性和承载能力的卡车后桥前使用，一般情况除雪工作装置的总质量限制在500800kg。材质选择要考虑经济性，切削刃材料考虑的因素,应考虑其物理性质如耐磨性、韧性、经济工作温度，表3-2为几种常用的钢铁机械性能和退火硬度。除雪设备零件材质选择钢，连接件除外。切削刃通常选用调质钢。 表3-2 常用钢材的力学性能和退火硬度钢号力学性能退火硬度HB20Mn2785590187Q235375460235-4560035519740Cr52098020765Mn7354302293.4 除雪铲的力学模型及计算除雪车作业时的清雪阻力，包括雪铲清雪阻力和汽车运动阻力。雪铲阻力如图所示坐标进行分解。zX前进方向Y 图3-3 单向推雪铲的受力坐标Fa除雪铲FfFc除雪铲3.4.1除雪阻力计算清雪铲所受到的阻力Fp可由下式求得： Fp=Ff+Fc+Fa (3-4)式中 Ff路面与铲刀间的滑动摩擦阻力，N； Fc切雪阻力分离积雪时产生的，N； Fa抛出时积雪沿铲板面对铲板的作用力，N；Fp也可按图3.4行分解： Fp=Fpx+Fpy+Fpz (3-5)式中Fpx前进方向分力，N； Fpz垂直分力，N； Fpy侧向分力，N；按上述坐标对Ff、Fc、Fa进行分解则有： Ff=Ffx (3-6) Fc=Fcx+Fcy+Fcz (3-7) Fa=Fax+Fay (3-8)式中Ffx，Fcx，Fax前进方向分力，N； Fcy，Fay侧向分力，N；Fcz垂直分力，N；分别计算铲体阻力在不同方向的和。前进方向阻力Fpx：Fpx=Ffx+Fcx+Fax (3-9) =1862N侧向阻力Fpy： Fpy=Fcy+Fay (3-10)=392N垂直方向阻力Fpz： (3-11) =7840.00N 式中 铲刃和路面的摩擦因数（钢铁与压实雪的摩擦因数为0.1）； Mp，； S清雪断面面积，（S=2.9360.1=0.294）； 雪铲的行进角，（行进角为53）； 雪铲的切削角，（切削角为30）； 雪铲的行进速度，m/s（为除雪车的行进速度6.94m/s）；雪的密度，kg/（松散雪的密度为80kg/）；K铲刀口形状系数（前铲K=1）; ，抗切应力.3.4.2 行驶阻力计算 行驶阻力Fm由下式求得： 式中 Fa空气阻力,N;Fr滚动阻力, N；Fi上坡阻力，N;Fj加速阻力，N; 即 (3-12)式中 空气阻力系数（东风牌EQ1162GJAC型汽车取值0.6）；A犁板式除雪车正面投影面积，；犁板式除雪车与空气的相对速度，km/h； （，； M除雪车总质量，kg； 除雪车有效质量，kg，=M-Mp；道路坡度角；a加速度，m/； 犁式除雪车旋转部分回转当量，kg。 由于除雪车辆行驶阻力和通用汽车行驶阻力的计算方法相同，犁式除雪阻力影响因素很多，计算复杂，但可用经验公式（3-13）进行估算： =9.853.10.29480=12239N （3-13） 式中： 除雪阻力比，m（=0.0942-2.44+65.5=53.1）； S除雪断面面积，（S=0.294）； 雪的密度，kg/（松散雪的密度为80kg/）；雪铲阻力和行驶阻力合成清雪总阻力，又可以可分解成行进方向分力、侧向分力和垂直方向分力三个力。行进方向分力 Fsx=Fpx+Fm =（1862+12239）N=14101N 侧向分力 Fsy=Fpy=392N 垂直方向分力 Fsz=Fpz=7840.00N 3.5 切线牵引力计算 切线牵引力的概念是。由牵引元件作用之下，由地面产生作用在汽车地盘上、跟地面平行沿着前进方向的力叫做切线牵引力。由下式计算最大附着力可得： =0.35（53409.8-7840）=15572N 式中附着系数，一般为0.250.35,取0.35。因此，作用于行走机构的最大切线牵引力为 = 15572.2N 当最大切线牵引力大于等于外部阻力之和时除雪车方能正常工作，即 通常来说，最大牵引力大于附着力，因为最大牵引力来源于发动机所以应对发动机功率适当储备。3.6 除雪功率的计算 由下式求得除雪功率P： (3-14) 式中 P除雪功率，kW； 行进方向的除雪阻力，14101N; 行走速度，6.94m/s； 传动效率，机械传动取 =0.903.7 发动机功率校核根据上面的计算可知，而且除雪车初选功率118kW的发动机大于除雪功率109kW，因此除雪车能够正常作业。3.8 本章小节本除雪车选用II类渐开线型铲板，切削刃厚度为10mm，铲刃切削角为30；推雪铲行进角为53，除雪铲前后端高度分别为1000mm、1400mm，铲板宽度为3700 mm，有效除雪宽度为符合要求将大于车宽600mm。雪铲在正常工作时，选择底盘类型和除雪作业时的牵引力匹配，必须满足设计要求。额定工作情况为：密度为80kg/的浮雪、清除0.1m厚，额定清雪速度为25km/h。4 除雪车弹性避让装置4.1 概述当前,已经大大提高了城市道路和高速公路交通,但仍有相当范围的道路交通较差,突出表现在低表面粗糙度和当地的损害，除雪操作也会遇到分界线反光一类的路面物。如果没有避障措施,将导致损坏除雪设备或设施,以及驾驶员的生命安全。除雪车有两种避障措施形式:一种是使用机械机制,实现被动避障。另一种是使用电磁或声波波障碍层的厚度探测探测出来的形式,自动控制推雪铲升降运动,主动避障。这个主题主要采用的机械结构是被动避障结构。犁板除雪车的基本机械被动避障结构分为两种类型:一是一个缓冲铲达到身体运动和避碰,采用双摇杆机构；另一种是依赖于铲动作实现缓冲区和避碰,摆动杆机制。避碰行动的避碰机理可以分解规模上下运动和绕固定轴旋转。4.2 避让装置的选择国内外的除雪机上的避让装置一般的是选用弹性及双摇杆装置来进行避让操作，其优点十分明显并且较适合在积雪情况较硬的工况下工作。而摆动杆导杆安装在挖掘机上的避障机制,限制铲最佳切削角值。摆杆铲刀切削角范围65 75,适用于使用中铲。所以本课程设计中使用双摇杆避障机制。为了达到良好的性能的弹性碰撞避免,应考虑四连杆机构的设计:（1）为顺利避障，双摇杆机构应保证铲板的运动。（2）应适当增加铲板和前托架之间的距离，能更好的提高自动越障的高度。（3）拉伸弹簧整体刚度十分重要，选择必须合适过大过小均会影响避障效果。（4）推雪铲在运动后应能够及时回位，所以需要对其极限位置进行限制，以此来预防“死点”的产生。（5）基于我国交通以及道路情况，自动越障高度H 可以控制在 100mm 左右。（6）铲刃对地面应该有足够线压力，能够顺利将积雪剥离；弹簧拉力过大过小均会影响除雪效果。（7）要使机车动力能够合理有效的传递到推雪铲的铲刃。图4-1是双摇杆机制发挥弹性避碰的雪铲模拟图。在这个模拟图中，1和2分别为上、下连杆，3为前托架， 4是连接点C连接着圆柱螺旋拉伸弹簧与前托架，D为铲地接触点（即铲刃与障碍物的接触点）， 5为除雪铲。A点围绕B点转动一定角度，就可避开障碍物，曲线即为铲运动轨迹，即为自动越障高度值。除雪铲能够发挥自动翻越物体的功能。图4-1双摇杆避让机构4.3 圆柱螺旋拉伸弹簧的设计圆柱螺旋拉伸弹簧的原始几何参数： 除雪作业时，雪铲将会受到来自雪和地面的两个作用力。受力分析如图4-2，G是除雪装置前雪铲重量，是除雪装置的总重量的60%，即4704N。Fp1是来自地面和雪作用在雪铲上的总用力之和。Fpx为Fp1的水平分力，根据前面的相关计算 Fpx=2326N。Fp1y是Fp1的垂直分力。F是由弹簧给雪铲带来的拉力，Fx和Fy是水平和垂直两个方向的分力。 Fp1y=Fpxtan30 （4-1） =1862tan30N =1075N通过比较除雪阻力垂直方向的力Fp1y和除雪铲板的自重可知 Fp1y4200 0000.5d483 00080 000D480n60Si2Mn 60Si2MnA4806408008001000200 00080 000-40200455050CrVA450600750750940-40210不锈钢丝1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti330440550550690197 00073 000-200300 （2)根据强度条件计算弹簧钢丝直径现选取旋绕比C=15,则由式（4-2）得 (4-2) 根据式（4-3）可得 （4-3） 改取d=5mm，查得不变，故 不变，取D=50mm， ,计算得K=1.145，于是 上值与原估值相近，取弹簧钢丝标准直径d=5mm。此时D=50，为标准值，则所得尺寸与限制相符，故满足要求。(3)根据刚度条件，计算弹簧圈数n由式4-4得弹簧刚度为 (4-4)由表4-1取G=80000MPa，则弹簧圈数n由式4-5可得 （4-5）取8圈。此时弹簧的刚度为 (4) 验算极限工作应力取，则 极限工作载荷4.4 本章小结 本章给出了工作原理和双摇杆避障机制,和避障的回归机构张力弹簧设计计算。拉簧选用圆柱螺旋拉伸弹簧，经过计算，最终确定弹簧外径是60，中径是50，弹簧圈数是8圈，弹簧钢丝标准直径是5，弹簧材料选用65Mn。5 除雪装置液压系统设计5.1 液压系统5.1.1 液压系统组成及作用由许多液压元件和管理组成用来完成一定动作的整体叫做液压系统。假如液压系统中具有伺服控制元件（如伺服阀和伺服变量泵），则叫做液压伺服（控制）系统。如果不使用或者明确的说明了使用伺服控制元件，则叫做液压传动系统。本毕业设计主要选用液压传动系统。液压系统有不同的功能,不同的形式,但都包含以下部分（见图5-1）： （1）动力元件 也就是液压泵，其主要功能是通过容积，来使内燃机等动力源产生的机械能转换为液压能，也就是液压系统的动力装置。 （2）执行元件 其作用是将液压能转化为机械能，也是液压马达与液压缸的总称。前者是液压致动器可以变成往复直线运动,其输出力和速度；后者是将液压能转换为连续旋转运动执行机构,其输出转矩和转速。 （3） 控制元件 液压系统中控制液体压力、流量和流动方向的元件总称为控制元件，通常称为液压控制阀，简称液压阀、控制阀或阀。图5-1液压系统 （3）辅助元件 辅助元件包含了加热器、油箱、滤油器、管道、管接头、冷却器、蓄能器等。虽然他们作为辅助组件,但液压系统是必不可少的。他们的功能属于许多方面,各不相同。 （4）工作介质 液压装置的工作介质是液压油，它是最主要的部分也是能量传递的载体。系统中如果少了液压油就根本不能工作，所以工作介质的重要性是不可或缺的。除雪专用