小型扫雪车设计

扫雪车设计

1.1选题意义

在我国北部地区冬天路面积雪和路面结冰现象常常对人们交通出行造成阻碍，尤其是在某些弯道、交叉路口以及坡道等地经常会导致交通事故的发生，为人们生产、生活、出行带来众多不便。

积雪为城市交通出行带来了较大的麻烦，尤其是在气候寒冷降雪较多的北方地区，冬季持续时间长，降雪量大经常会由此引发各种交通事故。并且降雪后需要投入大量的人力去清除路面积雪和积冰，但是效率都比较低，清除起来比较困难，尤其是在一些学校、小区和人行道等地的狭窄路面由于得不到环卫工人的及时清理，经常为出行带来各种困扰与不便。因此就需要采用更为高效与快捷的清雪设备来及时清理路面积雪，以解决人们的出行问题。

如今我国在对较为狭小的路面进行清洁时依旧是主要由人通过铁锹、扫帚等进行清洁处理，这样的方式不仅效率低，而且需要投入大量的人力。因此，此次设计将主要针对狭小路面进行设计，以提高清雪效率，为人们的交通出行扫除障碍，较少交通安全事故，为环卫部门缓解由降雪带来的压力，此次设计的小型扫雪车将是一款价格较低，清雪效率较高，适用多种小型路面的的除雪机。

1.2 设计的任务

本次设计预计设计一台小型路面清雪机。工作原理：在工人的推行前进的情况下，将路面积雪收集到集雪筒中，积雪通过高速旋转的抛雪叶片的离心作用抛出抛雪筒，抛到路边，以达到清雪目的。此除雪机主要适用于较为狭窄的小路、工厂、学校或小区内的路面的清扫工作，通过集雪、储雪、抛雪等步骤，大大提高清雪效率。

对预想机械结构进行构想和结构设计，并对主要零部件计算和校核。

(1) 查阅相关资料，清除积雪物理性质，根据资料，对各种地段不同时间段各种温度的路面积雪的物理特性研究与分析；

(2) 查阅除雪机国内外相关资料做方案设计，与多种方案比较，选取最优，确定除雪机的方案设计；

(3) 对除雪机的各个部件精确地设计，确定扫雪车基本的尺寸精度，以及每个组件的连接方式。

（4）绘制除雪机的三维实体模型及其各部分零件图、二维装配图，最后编写该除雪机的设计说明书。

预计设计的参数是：清扫路宽1m，清除积雪最大厚度200mm，扬雪距离3m。

第二章积雪特性研究

2.1 物理性质

要想有效的清理积雪，首先应该熟悉积雪的物理性质，然后计算清雪阻力以及预计功率。

积雪的物理性质会受到气候变化、落下时间长短，以及车辆碾压、清扫工作的影响。

积雪主要物理特性包含：积雪的摩擦系数、密度、硬度等。

2.1.1 积雪的密度

扫雪车的设计与积雪的密度有直接关系。雪溶化后产生的水质量与融化之前雪体积的比值就是积雪的密度。积雪的密度大多在0．07~~0．79g／cm3范围内。因积雪的沉积条件、降落条件以及测量方法等因素导致积雪的密度不同[8]。俄罗斯与我国降雪情况比较相符，所以雪质的选择，大多选0．019g／cm3~~0．89g／cm3这个范围。国外有许多学者对积雪的不同条件下的密度进行过分析研究，由此得出了以下数据：

(1)积雪沉积的时间越长雪的密度就越大，每个月平均增量大约是：10％～20％；

(2) 雪沉积的深度越深雪的密度越大。山坡上沉积两个月的积雪，厚度为20cm时雪的密度达到0．3~~0．329g／cm3，相同条件厚度为0．1～0．2cm的雪的密度能够达到

0．6~~0．649g／cm3；

(3)雪降落时间不同雪的密度也不相同，测量结果如表2.1；

(4)温度也和新降积雪有关，关系如表2.2。

2.1.2 雪的硬度

积雪硬度又叫积雪抗压强度，指雪抵抗外来物进入的能力[9]。用进入积雪的刚体受到的单位面积阻力表示。设计时雪的抗压强度就是其中的重要数据。经过测量可得，环境对雪的抗压强度有影响。

积雪硬度特征：一般雪的密度越大雪的抗压强度也越大。

(1)温度越低雪的抗压强度越大。

2.1.3 雪的摩擦系数

积雪的摩擦系数分为：轮胎与路面的附着系数[10] 、内外摩擦系数。对扫雪机进行计算时，要知道路面的滚动阻力系数以及附着系数。

第三章除雪机设计方案

3.1 方案及比较

方案一:吹雪式清雪车利用鼓风机吹出高速气流以达到将积雪吹到路边的效果。此种清雪车生产率高，运行速度快，但缺点是不适合落下较长时间的积雪。

方案二:推雪式清雪车能够将雪推到一边，但无法对积雪进行收集，而且对地面伤害较大。

方案三:抛雪式清雪机通过机械传动对积雪进行清理。先用集雪器将雪打碎，然后用高速旋转的搅龙叶片把积雪输送到平抛雪筒，再由抛雪叶片将雪抛到路旁。螺旋转子式清雪车不仅对新鲜的雪有效而且对压实的雪也有效，适用范围比较广，效果与效率也比较高，而且此方案，产品成本低、体积小，适合狭窄路面。

所以选第三种方案。

3.2 工作原理

3.2.1 基本结构

扫雪车主要由：动力装置、传动装置、集雪装置、抛雪装置、行走装置和操作装置组成。动力装置采用汽油机或柴油机作为动力；用来收集积雪的集雪装置主要由推雪铲和搅龙叶片组成；抛雪装置主要是由抛雪叶片、抛雪筒组成，通过抛雪叶片将积雪跑到路边；行走装置采用手推式设计；操作装置也是通过人力控制来实现对机器的控制。

3.2.2 工作原理

除雪车的工作原理是通过汽油机提供动力然后由链传动通过传动轴输送给各个部件。集雪收集是由集雪铲通过绞龙将积雪收集到抛雪筒中再由抛雪筒通过高速旋转的叶片将积雪抛出。通过人工推动的方式让小车前进，以达到前进的目的。

扫雪车动力传递过程：发动机→链轮→传动轴→减速器→驱动轴→搅龙

图3 扫雪机结构图

3.3 基本结构确定

3.3.1 动力装置选择

由于扫雪车的主要使用场地是较为狭窄的路面，例如：工厂、学校或居民住宅等地，所以对动力装置的体积要求就比较高，要选则比较小的动力源，因此本设计选用汽油机作为动力源。

来满足各种复杂条件下动力源可以提供足够的动力。根据以上的计算结果、综合分析以及发动机自身由于磨损而出现的损耗问题，选用型号为EM100的汽油机：

表3 EM100汽油机参数

发动机型号EM100

发动机型式单缸、风冷、四冲程

缸的容积163cm3

排量87ml

净重27kg

3.3.2 传动方式的确定

由前面选择的汽油机作为动力装置提供动力，然后由链传动将动力传送到传动轴，再由传动轴将动力传送到抛雪叶片，并将动力经过蜗轮蜗杆减速器减速传送给搅龙叶片。

3.3.3 积雪收集装置设计

由于积雪要先被收集到抛雪筒内再被抛出，所以要想使积雪向中央聚拢就需要把两个