車(chē)輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)論文除雪汽車(chē)設(shè)計(jì)

編號(hào) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）題目 除雪汽車(chē)設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院 重慶汽車(chē)學(xué)院 專 業(yè) 車(chē)輛工程 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 時(shí) 間 目 錄 摘 要 Abstract第1章 緒論 1 1.1 除雪車(chē)的技術(shù)況1 1.2 除雪車(chē)的分類(lèi)與特點(diǎn)2 1.2.1 按工作裝置的特點(diǎn)分類(lèi)2 1.2.2 按整車(chē)特點(diǎn)分類(lèi)3第2章 除雪車(chē)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2.1 除雪車(chē)的基本結(jié)構(gòu)5 2.2 選擇專用除雪裝置5 2.3 除雪裝置的性能5 2.4 專用除雪裝置布置5 2.5 專用底盤(pán)的選擇7第3章 雪鏟鏟板空間曲面設(shè)計(jì) 93.1 概述9 3.1.1 相關(guān)概念及名詞解釋9 3.2 雪鏟鏟板曲面結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇 10 3.2.1 雪鏟的鏟板空間形狀選擇 10 3.2.2 雪鏟鏟板切削刃參數(shù)選擇 12 3.3 雪鏟材料 12 3.4 除雪力學(xué)模型及計(jì)算 13 3.4.1 行駛阻力計(jì)算 14 3.4.2 除雪阻力計(jì)算 15 3.5 切線牽引力計(jì)算 17 3.6 除雪功率的計(jì)算 17 3.7 發(fā)動(dòng)機(jī)功率校核 183.8 本章小節(jié) 18第4章 除雪車(chē)彈性避讓裝置19 4.1 概述 19 4.2 避讓裝置的選擇 19 4.3 圓柱螺旋拉伸彈簧的設(shè)計(jì) 20 4.4 本章小結(jié) 23第5章 除雪裝置的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)24 5.1 液壓系統(tǒng) 24 5.1.1 液壓系統(tǒng)組成及作用 24 5.1.2 液壓傳動(dòng)的工作原理 25 5. 2 油泵的種類(lèi) 25 5. 2. 1 齒輪泵結(jié)構(gòu)和工作原理 26 5.2.2 齒輪泵基本參數(shù)的選擇 27 5. 3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 5.4 本章小結(jié) 33第6章 心得體會(huì)34參考文獻(xiàn) 35文獻(xiàn)綜述外文翻譯摘要 本文以烏莫尼克U4000汽車(chē)底盤(pán)作為基礎(chǔ)，將除雪鏟與其底盤(pán)大梁連接，并對(duì)除雪車(chē)的除雪鏟板進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定與設(shè)計(jì)，分析了除雪鏟工作阻力，并對(duì)所選取的發(fā)動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行校核。通過(guò)對(duì)避障四桿機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，確定除雪車(chē)的最終方案。本文的主要工作如下：1、研究除雪車(chē)的種類(lèi)與特點(diǎn)，確定除雪車(chē)的設(shè)計(jì)方案；2、考慮除雪作業(yè)要求、工藝性、結(jié)構(gòu)性等因素，參照相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)選取合適的雪鏟結(jié)構(gòu)參數(shù)。對(duì)除雪鏟板空間曲面進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)；3、通過(guò)除雪車(chē)作業(yè)計(jì)算，分析前雪鏟作業(yè)時(shí)整車(chē)的牽引特性及功率匹配特性；4、通過(guò)對(duì)除雪裝置的液壓系統(tǒng)和避讓機(jī)構(gòu)的回位彈簧進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：除雪車(chē)、鏟板曲面、除雪裝置、四桿機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng) AbstractThis paper with UNIMOG U4000 automobile chassis as the base, and its chassis beam will be focusing on snow removal shovel to connect, and focusing on snow removal vehicle plate structure focusing on snow removal shovel of parameters and design, analyses the work resistance, and focusing on snow removal shovel on the selection of engine power test. Through the obstacle avoidance four-bar mechanism, hydraulic pressure system of research and design, make sure the final plan. Focusing on snow removal vehicle.This paper main job is as follows:1, research focusing on snow removal vehicle types and characteristics, to determine the design project; focusing on snow removal car2, considering the operation requirement focusing on snow removal, workmanship, structural factors, consult relevant test data of selecting an appropriate snow shovels structure parameters. Focusing on snow removal shovel board space surface of analysis and design;3, through analysis, focusing on snow removal vehicle homework before when the snow shovels homework traction characteristics and vehicle power matching characteristic;4, through focusing on snow removal device for the hydraulic system and avoid institutions calculation and design return spring.Key word： Snow removal vehicle, Shovel plate surface, Snow removal device, Four-bar mechanism, Hydraulic system第1章 緒論1.1 除雪車(chē)的技術(shù)概況除雪車(chē)是用于清除路面冰雪，保障車(chē)輛、飛機(jī)和行人安全的冬季路場(chǎng)養(yǎng)護(hù)專用設(shè)備。近幾十年來(lái)，國(guó)外除雪車(chē)發(fā)展非常迅速，種類(lèi)越來(lái)越多，各生產(chǎn)廠商在采用新技術(shù)、新材料、新工藝的同時(shí)，不斷提高產(chǎn)品的作業(yè)性能和操作性能，以適應(yīng)冬季除雪提出的更高要求并提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。目前，國(guó)外除雪車(chē)的主要發(fā)展趨勢(shì)如下。1) 開(kāi)發(fā)高性能專用底盤(pán)。普遍采用液力距器、動(dòng)力換擋裝置和全自動(dòng)電液控制系統(tǒng)?？稍诔┳鳂I(yè)時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速檔功能，使作業(yè)速度自動(dòng)適應(yīng)除雪作業(yè)的負(fù)荷變化，不僅減輕了司機(jī)的負(fù)擔(dān)，還能保證高速除雪的要求。2) 研發(fā)配置于普通底盤(pán)的除雪屬具，提高機(jī)器的使用效率，拓寬機(jī)器的使用范圍。研制高效的清除堅(jiān)硬冰雪裝置、拓寬作業(yè)裝置、滑雪裝置、高雪堤處理裝置、藥劑撒布裝置等多種作業(yè)裝置、并對(duì)已有除雪裝置結(jié)構(gòu)、鏟板形狀、除雪切入角、葉片形狀的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使除雪屬具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力合理、操作方便、提高使其使用壽命、經(jīng)濟(jì)性和安全性。3) 研制具有仿形能力的避讓機(jī)構(gòu)，保護(hù)路面及除雪工作裝置，提高除雪車(chē)的路面適應(yīng)能力，向高速度、智能化、機(jī)電液一體化方向發(fā)展。4) 國(guó)外很重視除雪車(chē)的工作對(duì)象雪的研究。為了提高設(shè)計(jì)水平，他們對(duì)雪的物理性質(zhì)進(jìn)行較深入的研究。他們認(rèn)為只有掌握了雪的特性，才能在設(shè)計(jì)上充分利用理論進(jìn)行指導(dǎo)，擺脫目前主要靠實(shí)驗(yàn)校核機(jī)械性能的做法。 我國(guó)除雪技術(shù)研究起步較晚，始于20世紀(jì)80年代后期，相關(guān)研究單位主要集中在東北、西北和華北地區(qū)，先后有十幾種型號(hào)的除雪車(chē)研制成功。最近幾年，一些廠家參照國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，研制出適合我國(guó)除雪作業(yè)急需的梨板式和轉(zhuǎn)子式除雪車(chē)以及拖式撒鹽車(chē)等車(chē)型，但與世界先進(jìn)國(guó)家除雪車(chē)發(fā)展相比，產(chǎn)品數(shù)量及性能差距較大，遠(yuǎn)不能滿足道路除雪要求。我國(guó)北方廣大地區(qū)每年都有35個(gè)月的降雪期，幾十萬(wàn)公里的道路存在積雪清除問(wèn)題。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和高等級(jí)公里的不斷增加，開(kāi)發(fā)適合我國(guó)多雪地區(qū)的除雪車(chē)，加強(qiáng)對(duì)冰雪性質(zhì)和除雪機(jī)理的研究，建立完善的道路氣象信息系統(tǒng)十分必要。1.2 除雪車(chē)的分類(lèi)與特點(diǎn) 除雪車(chē)由清雪工作裝置和機(jī)動(dòng)車(chē)底盤(pán)兩個(gè)部分組成。分類(lèi)方法主要有兩種：一種是按工作裝置的特點(diǎn)分類(lèi)；另一種是按工作裝置與機(jī)動(dòng)車(chē)底盤(pán)結(jié)合的整機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)。1.2.1 按工作裝置的特點(diǎn)分類(lèi) 除雪車(chē)按工作裝置的特點(diǎn)分為犁板式、旋切式及其他類(lèi)型。（1）犁板式除雪車(chē) 犁板式除雪車(chē)安裝有犁板式清雪裝置，這種裝置最大特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、性能可靠。清雪作業(yè)時(shí)以直線運(yùn)動(dòng)為主，應(yīng)用廣泛，是除雪車(chē)中保有量最大的類(lèi)型。按犁板體結(jié)構(gòu)又可分為單向犁式、V型犁式、刮雪板式、側(cè)翼板式、及犁板式綜合除雪車(chē)。圖1-1所示為單向犁式除雪車(chē)，其除雪裝置為單向犁式，一般都配置于除雪車(chē)前段，又稱前鏟，主要用于清除新降積雪，除雪速度較高。通過(guò)對(duì)推雪犁曲面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，配合選擇合適的行進(jìn)角，可以獲得很好的除雪、排雪性能。 圖1-2為V型犁式除雪車(chē)，其主要結(jié)構(gòu)及工作原理與單向犁式除雪車(chē)基本類(lèi)似。V型犁結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱，在除雪作業(yè)中向兩邊同時(shí)排雪。V型犁受力對(duì)稱，推力大；但結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，排雪性能不好，作業(yè)速度較單向犁低，所用牽引力大。 圖1-3所示為刮雪板式除雪車(chē)，安裝有刮雪板清雪裝置，作業(yè)對(duì)象是一定程度的壓實(shí)雪層。由于作業(yè)對(duì)象雪質(zhì)較硬，所以刮雪裝置的設(shè)計(jì)較為堅(jiān)固，結(jié)構(gòu)尺寸也較小。為合理利用車(chē)輛自身重力，刮雪板一般都以固定角度安裝與所用底盤(pán)車(chē)中部靠近整車(chē)重心位置，因此又稱中鏟。圖1-4所示為側(cè)翼板式除雪車(chē)，在除雪車(chē)的側(cè)面裝有側(cè)翼板，側(cè)翼板又稱側(cè)鏟，主要進(jìn)行加大除雪寬度或階梯作業(yè)等某些特殊除雪作業(yè)。犁板式綜合除雪車(chē)是為增加除雪作業(yè)種類(lèi)，把單向犁或V型犁、刮雪板、側(cè)翼板按使用需求進(jìn)行組合，安裝在同一輛行走車(chē)輛上。這種除雪車(chē)適應(yīng)能力強(qiáng)，對(duì)行走車(chē)輛的功率要求較大。（2）轉(zhuǎn)子式除雪車(chē)旋切式除雪車(chē)的清雪裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。裝有拋雪轉(zhuǎn)子的旋切式除雪車(chē)可將積雪拋出幾十米遠(yuǎn)，適合厚積雪清除。旋切式除雪車(chē)分為壓磙式、螺旋轉(zhuǎn)子式、轉(zhuǎn)子式等類(lèi)型。壓磙式除雪車(chē)配備的壓磙裝置適用于清除堅(jiān)硬的冰雪。圖（1-5）是一種拖掛式壓磙除雪車(chē)。根據(jù)壓磙裝配磙刀的安裝角可將其分為斜刃壓磙（圖1-6）和直刃壓磙（圖1-7）。實(shí)驗(yàn)證明，斜刃壓磙的切入角能有效地清除冰雪和保護(hù)路面。 單螺旋轉(zhuǎn)子式除雪車(chē)（圖1-8）和轉(zhuǎn)子式除雪車(chē)（圖1-9），是兩種常見(jiàn)的配有拋雪轉(zhuǎn)子的旋切式清雪車(chē)，工作裝置由集雪裝置、拋雪轉(zhuǎn)子、拋雪筒及連接裝置組成。集雪裝置將雪從兩邊向中間運(yùn)送至葉片呈輻射狀的拋雪轉(zhuǎn)子，在高速旋轉(zhuǎn)葉片離心力作用下，沿葉片表面運(yùn)動(dòng)至轉(zhuǎn)子殼體頂部開(kāi)口處拋雪，由拋雪筒導(dǎo)入合適區(qū)域。（3）其他類(lèi)型除雪車(chē)其他類(lèi)型的除雪車(chē)主要有鏟剁式、錘擊式、掃雪與吹雪式及運(yùn)雪車(chē)、融雪劑灑布車(chē)等。在機(jī)場(chǎng)等一些場(chǎng)合還常常把各種形式的除雪裝置搭配成綜合式除雪車(chē)以獲得滿意的清雪效果。1.2.2 按整車(chē)特點(diǎn)分類(lèi)除雪車(chē)整車(chē)的分類(lèi)方法很多，可按整車(chē)適用范圍、在除雪作業(yè)中的功用、所用底盤(pán)形式和行走方式等不同分類(lèi)方法進(jìn)行分類(lèi)。按整車(chē)適用范圍，即除雪車(chē)的使用場(chǎng)合，可把除雪車(chē)分為泛用型除雪車(chē)、人行道除雪車(chē)、鐵道除雪車(chē)和高速公路除雪車(chē)等。按除雪車(chē)作業(yè)中的作用，可把除雪車(chē)分為推雪車(chē)、拋雪車(chē)、裝雪車(chē)及特種除雪車(chē)輛（包括融雪車(chē)、融雪劑灑布車(chē)、掃雪車(chē)、壓雪車(chē)、吹雪車(chē)、綜合式除雪車(chē)等）。按除雪車(chē)所用的底盤(pán)的不同可以把除雪車(chē)分為專用底盤(pán)除雪車(chē)和兼用底盤(pán)除雪車(chē)兩種。專用底盤(pán)除雪車(chē)只能進(jìn)行除雪作業(yè)，而兼用底盤(pán)除雪車(chē)上的除雪工作屬具均可拆卸，在不需要清雪時(shí)用于運(yùn)輸?shù)绕渌鳂I(yè)。 按除雪車(chē)行走裝置可分為輪胎式除雪車(chē)和履帶式除雪車(chē)兩種。第2章 除雪車(chē)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 除雪車(chē)的基本結(jié)構(gòu)除雪車(chē)的基本結(jié)構(gòu)包括專用底盤(pán)和專用工作裝置兩部分。1） 專用車(chē)底盤(pán) 專用車(chē)底盤(pán)主要由車(chē)架、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向系、行駛系、制動(dòng)系、液壓控制系等系統(tǒng)構(gòu)架組成，底盤(pán)作用是支承、安裝汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及其各部件、總成，形成汽車(chē)的整體造型，并接受發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使汽車(chē)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，保證正常行駛。選擇合適的專用車(chē)底盤(pán)，能有效的提升除雪車(chē)的性能。2） 專用工作裝置除雪車(chē)的專用工作裝置就是除雪裝置，它包括工作裝置、控制裝置和執(zhí)行裝置三部分。它是除雪車(chē)的靈魂，除雪裝置的好壞決定了除雪車(chē)的工作效率和工作效果，因此除雪裝置的選取和設(shè)計(jì)至關(guān)重要。2.2 選擇專用除雪裝置 由于單向犁板專用除雪裝具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、性能可靠等特點(diǎn)。當(dāng)對(duì)推雪犁板曲面的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，配合選擇合適的行進(jìn)角，可以獲得很好的除雪、排雪性能。除雪作業(yè)時(shí)以直線運(yùn)動(dòng)為主，應(yīng)用廣泛，是犁板式除雪車(chē)中保有量最大的類(lèi)型。所以本課題也采用置這種專用除雪裝置。2.3 除雪裝置的性能 除雪裝置具有除雪和避開(kāi)障礙物等兩個(gè)功能，主要有以下幾個(gè)要求。1 除雪裝置必須能清除厚度為100mm,密度為80kg/的新降雪。2 除雪鏟板必須具備左右擺動(dòng)的功能，并且沿著除雪行進(jìn)方向向右最大偏轉(zhuǎn)角為30。3 在除雪工作時(shí)，除雪裝置必須能越過(guò)高度為100mm的障礙物。4 除雪車(chē)不工作時(shí)，除雪裝置可被舉升。為了能通過(guò)所有障礙，除雪裝置被舉升高度必須大于220mm。2.4 專用除雪裝置布置 除雪車(chē)專用除雪裝置布置圖如圖2-2圖2-2除雪車(chē)雪鏟布置圖1、除雪鏟 2、拉簧 3、除雪鏟上連桿 4、前托架 5、后托架 6、舉臂連桿 7、升降液壓缸 8、大梁托架 9、舉臂架 10、偏轉(zhuǎn)液壓缸支架 12、除雪鏟下連桿 13、汽車(chē) 圖2-2中拉簧2用于吸收部分沖擊載荷，在雪鏟完成避讓之后，迅速使雪鏟復(fù)位，并使鏟刃緊貼地面。兩個(gè)升降液壓缸7鉸接于大梁托架8和舉臂連桿6上，用于控制除雪鏟的升降，最大升程可達(dá)到220mm。偏轉(zhuǎn)液壓缸12鉸接于前托架與后托架5之間，用于控制除雪鏟的左右擺動(dòng)。工作時(shí)，偏轉(zhuǎn)液壓缸推動(dòng)前托架4與除雪鏟1一起轉(zhuǎn)過(guò)30，行程為166mm。而后用銷(xiāo)子和后托架5固定，升降液壓缸降低，除雪鏟鏟刃緊貼地面。隨著除雪車(chē)的行進(jìn)，積雪將被鏟刃剝離地面并沿著鏟板曲面作螺旋外拋運(yùn)動(dòng)，積雪被推到道路右側(cè)。2.5 專用底盤(pán)的選擇除雪車(chē)的工作效果不僅取決于所裝配除雪結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，還取決于機(jī)動(dòng)車(chē)底盤(pán)的性能以及機(jī)動(dòng)車(chē)底盤(pán)與工作裝置之間的有關(guān)參數(shù)匹配是否協(xié)調(diào)。只有正確選擇機(jī)動(dòng)車(chē)底盤(pán)與工作裝置的各性能參數(shù)并保證它們之間的合理匹配，才能使設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到充分發(fā)揮，完善整車(chē)性能。本課題的專用底盤(pán)采用奔馳烏尼莫克U4000車(chē)型的底盤(pán)如圖2-1。烏尼莫克U4000是一種越野性能極強(qiáng)的多功能貨車(chē)。烏尼莫克U4000采用牙嵌式差速鎖四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這套系統(tǒng)能有效避免車(chē)輪在惡劣的冰雪條件下打滑。烏尼莫克U4000的分動(dòng)箱前后有多個(gè)機(jī)具功力取力口（PTO）輸出位，前部安裝板、車(chē)橋之間以及車(chē)輛后部可以安裝多種機(jī)具組合，并且可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)機(jī)具的迅速更換。此外，烏尼莫克U4000在所有附屬裝置設(shè)備和車(chē)身加裝區(qū)域預(yù)裝了各種可能需要的安裝點(diǎn)，包括除雪鏟板的安裝點(diǎn)。所有機(jī)具可以安裝在車(chē)輛輪廓線之內(nèi)。另外，烏尼莫克U4000還可以配備多種取力器和液壓系統(tǒng)，方便了各種設(shè)計(jì)專用的安裝和驅(qū)動(dòng)力需要。烏尼莫克U4000型底盤(pán)參數(shù)見(jiàn)表2-1。 表2-1是烏尼莫克U4000型底盤(pán)參數(shù)。軸距3250mm驅(qū)動(dòng)形式4*4 發(fā)動(dòng)機(jī) 型號(hào)OM924LA直列四缸渦輪增壓中冷Telligent智能電控直噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排量（）4801最大功率kw（hp）/rpm160（218）/2200rpm最大扭矩（Nm）/rpm810/1200-1600rpm變速器形式UG100-8型8前進(jìn)擋，6倒檔變速箱帶一體式分動(dòng)箱換擋形式Telligent智能換擋，配備EOR快速前后換擋裝置前進(jìn)擋速比9.57-073額定牽引力39kN取力器N16高速取力口，i=1.0，扭矩650Nm底盤(pán)高抗扭梯形大梁，U型縱梁，管裝橫梁外形尺寸5410*2336*2650mm離地間隙前420mm/后423mm整車(chē)允許重量（kg）9500整車(chē)自重（kg）4540載荷分布（kg）4400/5300輪胎335/80 R20最高車(chē)速100km/h，在除雪作用中把車(chē)速限制為30km/h第3章 雪鏟鏟板空間曲面設(shè)計(jì)3.1 概述311 相關(guān)概念及名詞解釋1）除雪寬度除雪車(chē)工作時(shí)在行進(jìn)方向上一次清除積雪的寬度，也就是除雪鏟在除雪車(chē)前進(jìn)方向上的最小投影寬度。根據(jù)除雪車(chē)使用場(chǎng)合的不同，對(duì)除雪寬度的要求也不盡相同。廣場(chǎng)等空曠場(chǎng)所需要較大除雪寬度的除雪車(chē)，而交通路線上除雪車(chē)的除雪寬度一般不宜超過(guò)一個(gè)車(chē)道的寬度，避免除雪作業(yè)時(shí)阻礙交通。2)切削角行進(jìn)方向上鏟體與地面間的夾角。如圖3-1所示。隨著除雪鏟的前進(jìn)，具有一定切削角的鏟刃在垂直力F的作用下，將積雪剝離其附著面，積雪沿導(dǎo)板曲面向斜上方運(yùn)動(dòng)，最后以一定的速度從除雪鏟后端部排出。切削角的大小直接影響切削阻力的大小。切削角太小使切削刃變薄、強(qiáng)度不足；但過(guò)大，切削阻力會(huì)顯著增大。實(shí)驗(yàn)表明，切削角每增加10，抗切強(qiáng)度系數(shù)K增加10%20%，切削角在60左右時(shí)抗切強(qiáng)度系數(shù)K達(dá)到最大值，切削角>60后抗切強(qiáng)度系數(shù)K增加不明顯。圖3-1切削角、行進(jìn)角示意圖3）行進(jìn)角鏟體寬度方向與車(chē)輛行進(jìn)方向所夾銳角為，= （3.1）如圖3-1所示。行進(jìn)角與除雪阻力、排雪性能、除雪鏟長(zhǎng)度都有很大關(guān)系。行進(jìn)角小，則除雪阻力小，且排雪性能好，但須有較長(zhǎng)的鏟體才能保證必需的除雪寬度；行進(jìn)角大，鏟體長(zhǎng)度則可短些，但除雪阻力增大，排雪性能也將變差。3.2雪鏟鏟板曲面結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇 除雪鏟是除雪車(chē)廣泛配備的一種犁板式清雪工作裝置，通過(guò)可拆卸固定連接方式安裝于除雪車(chē)底盤(pán)前端。雪鏟導(dǎo)板的形狀一般呈復(fù)雜的空間曲面，可對(duì)新雪、粉雪、粒雪、壓雪、冰水混合物等采用高速推進(jìn)方式，利用曲面旋移原理清離路面。除雪鏟導(dǎo)板曲面設(shè)計(jì)是除雪鏟設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。3.2.1雪鏟的鏟板空間形狀選擇（1）鏟板鏟形犁板式除雪車(chē)前鏟采用高速推進(jìn)，利用曲面旋移原理將積雪清離路面。除雪鏟板曲面的作用在于旋移和推運(yùn)積雪。鏟板的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)雪屑運(yùn)動(dòng)規(guī)律、積雪容量、推運(yùn)阻力都有影響。在除雪過(guò)程中，如果推運(yùn)和旋移積雪的阻力小，在一個(gè)旋移運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)拋射積雪的距離遠(yuǎn)，則標(biāo)志其性能良好。為了便于向道路外側(cè)排雪，除雪鏟常被設(shè)計(jì)成一端大一端小，以固定的行進(jìn)角工作。被除雪屑的理想運(yùn)動(dòng)軌跡是空間螺旋外拋運(yùn)動(dòng)。 常用的除雪鏟板形狀有圓弧型、拋物線型、I類(lèi)漸開(kāi)線型、II類(lèi)漸開(kāi)線型（圖3-2）其中拋物線和圓弧的形狀很近似，兩者的性能也很接近。由于被除積雪的顆粒間結(jié)合力小，在高速鏟的作用下被剝離后會(huì)緊貼鏟板作旋移運(yùn)動(dòng)；而在推土鏟作業(yè)時(shí)，當(dāng)被切下的土屑呈層狀沿曲面滾卷前進(jìn)時(shí)，其切削性質(zhì)和推雪鏟工況相似。國(guó)外專家利用三種曲面板對(duì)中等沙土做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在其它因素相同的情況下，對(duì)比鏟板類(lèi)型對(duì)切削阻力的影響，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3-1。表3-1鏟板類(lèi)型對(duì)切削阻力的影響鏟板類(lèi)型圓弧型拋物線型I類(lèi)漸開(kāi)線型II類(lèi)漸開(kāi)線型切削阻力28.528.52825.4通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，結(jié)合實(shí)際工作情況。本課題除雪車(chē)雪鏟形狀采用II類(lèi)漸開(kāi)線型。（2） 鏟板寬度除雪車(chē)雪鏟常以固定的行進(jìn)角進(jìn)行除雪作業(yè)。行進(jìn)角與除雪阻力、排雪性能、除雪鏟長(zhǎng)度都有很大關(guān)系。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)，除雪鏟的行進(jìn)角一般取值為5060，由于除雪鏟的偏轉(zhuǎn)角為30，根據(jù)角度關(guān)系可知60，然后通過(guò)幾何計(jì)算求得為46，所以行進(jìn)角=53。推雪鏟的寬度應(yīng)保證工作時(shí)在除雪車(chē)前進(jìn)方向上的最小投影寬度大于車(chē)寬，前端（小端）應(yīng)比同側(cè)輪胎外緣寬出約200mm，后端（大端）應(yīng)比同側(cè)輪胎外緣寬出約400mm。這種寬度出量是為了保證在作業(yè)過(guò)程中除雪車(chē)能給自己開(kāi)辟前進(jìn)的道路，從而保證其作業(yè)質(zhì)量。通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)道路標(biāo)準(zhǔn)，可知各種公路車(chē)道寬度約3000-3750mm，但普遍采用3750mm的較多。除雪車(chē)作業(yè)時(shí)，鏟板的寬度必須小于或等于3750mm，才不會(huì)影響其他車(chē)輛的通行。而且除雪寬度，即除雪鏟在除雪車(chē)前進(jìn)方向上的最小投影寬度，必須大于或等于2936mm（車(chē)寬+大小端的輪緣距）。因此除雪鏟板寬度必須大于，可初步確定除雪鏟板寬度B為3700mm。根據(jù)公式（3-2）進(jìn)行檢驗(yàn)：B= （3-2）式中：Fe推雪車(chē)額定牽引力(N)，烏尼莫克U4000的額定牽引力為39kN； B推雪寬度，單位mm； 推雪鏟的水平比切力，可選20100N/cm，此次選取100N/cm。將數(shù)據(jù)代入公式（3-2）可得 B=390cm=3900mm，所以雪鏟寬度B取3700mm滿足要求。（3）雪鏟鏟板特征雪鏟鏟板一般呈一端大一端小的空間螺旋錐形，為了保證清雪寬度常采用不對(duì)稱安裝。鏟板前端高度一般取1000mm，后端高度取1400mm且要利于排雪。為防止飛雪影響駕駛員視線，雪鏟一定要有一定量的固定前伸部分。3.2.3 雪鏟鏟板切削刃參數(shù)選擇切削刃和與其連接在一起的鏟板是推雪鏟的主要工作部分。為了設(shè)計(jì)性能良好的除雪鏟，必須對(duì)切削刃和鏟板加以分析。除雪車(chē)雪鏟主要應(yīng)用于清除新降積雪，新降雪的密度隨其結(jié)構(gòu)、氣象條件以及降雪氣溫的不同而變化，其密度值一般在20800kg/m之間。通過(guò)比較認(rèn)為松土和積雪的物理機(jī)械性質(zhì)較為接近，參考較為成熟的推土鏟切削刃設(shè)計(jì)理論可知，對(duì)于松土和積雪，一般認(rèn)為切削角取30時(shí)切削刃強(qiáng)度和切削阻力組合最佳。但推土鏟的切削角通常以55為宜。除雪車(chē)雪鏟切削對(duì)象是新降雪，同時(shí)除雪車(chē)為保護(hù)路面大多采用輪式行走機(jī)構(gòu)，所能提供的最大牽引力較履帶式行走機(jī)構(gòu)小，而且工作速度要求較高，所以應(yīng)盡量減小工作時(shí)的切削阻力。除雪車(chē)的工作路面較為平整，適合地形變化需要的后角略小。因此綜合考慮，除雪鏟鏟刃切削角選擇為30。切削刃厚度取20mm左右，除雪深度為100mm，切削刃是易損件，由于積雪路面情況復(fù)雜多變，為避免鏟刃局部受損而更換整個(gè)鏟刃板，通常把鏟刃設(shè)計(jì)成多塊刃板組合而成，可以翻轉(zhuǎn)調(diào)換使用，延長(zhǎng)使用壽命。3.3 雪鏟材料除雪鏟的主要工作部分是切削刃和與其聯(lián)接在一起的鏟板。切削刃是直接切雪的零件，應(yīng)有足夠的耐磨性、強(qiáng)度、和剛度。切削刃是易損件，因此它與鏟板之間設(shè)計(jì)為可拆分段聯(lián)接。適宜的鏟體自重利于增大鏟體作用于路面的線壓力，因此除雪車(chē)并不刻意追求降低雪鏟的總質(zhì)量，且今年來(lái)鏟體質(zhì)量有增大的趨勢(shì)。但必須考慮行車(chē)穩(wěn)定性和所用載重車(chē)前后軸的承荷能力，通常情況下除雪車(chē)雪鏟工作裝置的總質(zhì)量限制在500800kg。材質(zhì)選擇時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性，切削刃材料時(shí)除考慮耐磨性、韌性、經(jīng)濟(jì)性等因素外，須考慮工作溫度對(duì)其物理特性的影響，表3-2為幾種常用鋼材的力學(xué)性能和退火硬度。除連接零件外，除雪工作裝置大部分零件材質(zhì)選擇Q235鋼。而切削刃一般選取65Mn調(diào)質(zhì)鋼。表3-2常用鋼材的力學(xué)性能和退火硬度鋼號(hào)力學(xué)性能退火硬度HB20Mn2785590187Q235375460235-4560035519740Cr52098020765Mn7354302293.4 除雪鏟的力學(xué)模型及計(jì)算犁板式除雪車(chē)的清雪阻力是其在清雪作業(yè)時(shí)所受到的總阻力，包括雪鏟受到的雪阻力和車(chē)輛的行走阻力兩部分。除雪鏟所受的阻力Fp可圖3-4所示的坐標(biāo)進(jìn)行分解。zX前進(jìn)方向Y 圖3-4 單向推雪鏟的受力坐標(biāo)Fa除雪鏟FfFc除雪鏟3.4.1除雪阻力計(jì)算清雪鏟所受到的阻力Fp可由下式求得：Fp=Ff+Fc+Fa (3-4)式中 Ff鏟刀與路面間的滑動(dòng)摩擦阻力，N； Fc分離積雪的切雪阻力，N; Fa將積雪沿鏟板面拋出時(shí)雪對(duì)鏟板的作用力，N。Fp也可按圖3.4行分解：Fp=Fpx+Fpy+Fpz (3-5)式中Fpx前進(jìn)方向分力，N; Fpy側(cè)向分力，N； Fpz垂直分力，N。按上述坐標(biāo)對(duì)Ff、Fc、Fa進(jìn)行分解則有：Ff=Ffx (3-6)Fc=Fcx+Fcy+Fcz (3-7)Fa=Fax+Fay (3-8)式中Ffx，F(xiàn)cx，F(xiàn)ax前進(jìn)方向分力，N； Fcy，F(xiàn)ay側(cè)向分力，N;Fcz垂直分力，N。于是可分別計(jì)算鏟體在三個(gè)坐標(biāo)軸方向上所受阻力的代數(shù)和。前進(jìn)方向上的阻力Fpx：Fpx=Ffx+Fcx+Fax (3-9) =2326N側(cè)向阻力Fpy：Fpy=Fcy+Fay (3-10)=561N垂直方向阻力Fpz： (3-11)=7840.00N 式中 鏟刃和路面的摩擦因數(shù)（鋼鐵與壓實(shí)雪的摩擦因數(shù)為0.1）； Mp推雪鏟總質(zhì)量，kg（雪鏟總質(zhì)量為800kg）； S清雪斷面積，（S=2.9360.1=0.294）； 雪鏟的行進(jìn)角，（行進(jìn)角為53）； 雪鏟的切削角，（切削角為30）； 雪鏟的行進(jìn)速度，m/s（為除雪車(chē)的行進(jìn)速度8.3m/s）；雪的密度，kg/（松散雪的密度為80kg/）；K鏟刀口形狀系數(shù)（前鏟K=1）; 雪的平均抗斷應(yīng)力，新雪的平均抗切應(yīng)力=0，Pa.3.4.2 行駛阻力計(jì)算行駛阻力Fm由下式求得：式中 Fa空氣阻力,N;Fr滾動(dòng)阻力, N；Fi上坡阻力，N;Fj加速阻力，N;即 (3-12)式中 空氣阻力系數(shù)（烏尼莫克U4000取值0.6）；A犁板式除雪車(chē)正面投影面積，；犁板式除雪車(chē)與空氣的相對(duì)速度，km/h；滾動(dòng)阻力系數(shù)（輕碾壓雪與輪胎間，=0.025+0.0005v4）；M除雪車(chē)總質(zhì)量，kg；除雪車(chē)有效質(zhì)量，kg，=M-Mp；道路坡度角；a加速度，m/；犁式除雪車(chē)旋轉(zhuǎn)部分回轉(zhuǎn)當(dāng)量，kg。 由于除雪車(chē)的行駛阻力與一般汽車(chē)的行駛阻力計(jì)算方法相同，犁式除雪阻力的影響因素很多，計(jì)算復(fù)雜，但可用經(jīng)驗(yàn)公式（3-13）進(jìn)行估算： =9.851.740.29480=11926N （3-13） 式中：除雪阻力比，m（=0.0942-2.44+65.5=51.74）； S除雪斷面面積，（S=0.294）； 雪的密度，kg/（松散雪的密度為80kg/）；除雪作業(yè)總阻力Fs由推雪鏟所受的阻力Fp和車(chē)輛的行駛阻力Fm合成，F(xiàn)s可分解為行進(jìn)方向、側(cè)向和垂直方向三個(gè)分力。行進(jìn)方向分力 Fsx=Fpx+Fm =（2326+11926）N=14252N (3-14) 側(cè)向分力 Fsy=Fpy=561N (3-15)垂直方向分力 Fsz=Fpz=7840.00N (3-16)3.5 切線牽引力計(jì)算 這里引入切線牽引力Fk的概念。切線牽引力是指在牽引元件作用下，地面產(chǎn)生的作用于行走機(jī)構(gòu)上、平行于地面并沿著行駛方向的總推力。冰雪路面所能提供的最大附著力可由下式求得： =0.35（53409.8-7840）=15572N (3-17) 式中附著系數(shù)，一般為0.250.35,取0.35。因此，作用于行走機(jī)構(gòu)的最大切線牽引力為= 15572.2N (3-18) 為使犁板式除雪車(chē)能正常作業(yè)，其最大切線牽引力必須大于或等于外部阻力之和，即在一般情況下，有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩所決定的最大牽引力大于附著力，發(fā)動(dòng)機(jī)功率應(yīng)適當(dāng)?shù)膬?chǔ)備。3.6 除雪功率的計(jì)算 除雪功率P由下式求得： (3-19) =131435W132kW式中 P除雪功率，kW； 行進(jìn)方向的除雪阻力，14252N; 行走速度，30m/s； 傳動(dòng)效率，機(jī)械傳動(dòng)取 =0.90。3.7 發(fā)動(dòng)機(jī)功率校核根據(jù)上面的計(jì)算可知，而且除雪車(chē)初選發(fā)動(dòng)機(jī)的功率160kW大于除雪功率132kW，所以除雪車(chē)可以正常作業(yè)。3.8 本章小節(jié)本除雪車(chē)的除雪鏟采用II類(lèi)漸開(kāi)線型鏟板，鏟刃切削角為30，切削刃厚度為10mm；推雪鏟行進(jìn)角為53，除雪鏟前端高度為1000mm，后端高度為1400mm，鏟板寬度為3700 mm，有效除雪寬度大于車(chē)寬600mm，符合設(shè)計(jì)及道路通行要求。除雪車(chē)雪鏟正常工作時(shí)，除雪作業(yè)時(shí)的牽引力與選用底盤(pán)類(lèi)型匹配，能滿足設(shè)計(jì)要求。額定工況為：清除0.1m厚、密度為80kg/的浮雪，額定除雪速度為30km/h。第4章 除雪車(chē)彈性避讓裝置4.1 概述目前，我國(guó)公路及城市道路的路況普遍已有很大改善了，但仍有相當(dāng)里程的路段路況較差，突出表現(xiàn)在路面平整度低和局部損毀（如裂縫、變形、崩解、錯(cuò)臺(tái)、沉陷、脫皮、麻面等），另外除雪作業(yè)時(shí)還可能遇到一些路面物（如凸臺(tái)、窨井蓋、道釘、分界線反光塊、坑槽等）。如不采取避障措施，則將造成除雪設(shè)備或路面設(shè)施損壞，甚至?xí){到駕駛?cè)藛T的人生安全。除雪車(chē)的避障措施有兩種形式：一種形式是利用聲波或磁波探測(cè)障礙物與雪層厚度，自動(dòng)控制推雪鏟的升降運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)避障；另一種形式是采用機(jī)械機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)避障。本課題主要采用機(jī)械被動(dòng)避障結(jié)構(gòu)。犁板式除雪車(chē)機(jī)械被動(dòng)避障結(jié)構(gòu)基本分為兩種類(lèi)型:一種是通過(guò)鏟體的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)緩沖和避讓，采用雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；另一種是依靠鏟刀的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)緩沖和避讓，通過(guò)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。上述避讓機(jī)構(gòu)的避讓動(dòng)作均可分解為上下伸縮動(dòng)作和繞某一固定軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。4.2 避讓裝置的選擇目前國(guó)內(nèi)外除雪機(jī)械廣泛應(yīng)用的彈性避讓裝置為雙搖桿機(jī)構(gòu)，其優(yōu)勢(shì)是避讓效果明顯、越障高度較大、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可以在硬質(zhì)雪區(qū)作業(yè)。而擺動(dòng)導(dǎo)桿避障機(jī)構(gòu)的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)安裝在鏟刀后側(cè)，限制鏟刀的最佳切削角取值。擺動(dòng)導(dǎo)桿避障機(jī)構(gòu)鏟刀切削角一般取值在6575范圍內(nèi)，適合于中鏟采用。所以本課程設(shè)計(jì)采用的是雙搖桿避障機(jī)構(gòu)。圖4-1為雙搖桿機(jī)構(gòu)發(fā)揮彈性避讓功能時(shí)除雪鏟的模擬圖。在該模擬圖中，1和2分別為上、下連桿，3為前托架， 4為圓柱螺旋拉伸彈簧與前托架的連接點(diǎn)C，D為鏟著地點(diǎn)（即鏟刃與障礙物的接觸點(diǎn)）， 5為除雪鏟。如遇障礙物，則A點(diǎn)圍繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，曲線即為鏟運(yùn)動(dòng)軌跡，即為自動(dòng)越障高度值。除雪鏟發(fā)揮了較好的自動(dòng)翻越物體的功能。圖4-1 雙搖桿避讓機(jī)構(gòu)為實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的彈性避讓性能，進(jìn)行四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮：（1）為順利避障，雙搖桿機(jī)構(gòu)應(yīng)首先保證鏟刃的上抬運(yùn)動(dòng)，鏟刃的避讓軌跡為上凸曲線時(shí)為最佳。（2）應(yīng)適當(dāng)加大鏟板與前托架的間距，有利于提高自動(dòng)越障高度。（3）拉伸彈簧的整體剛度應(yīng)適中，過(guò)大對(duì)越障不利，過(guò)小則會(huì)導(dǎo)致除凈率降低。（4）推雪鏟翻擺時(shí)的極限位置應(yīng)予限制，防止產(chǎn)生“死點(diǎn)”，使推雪鏟不能及時(shí)回落。（5）根據(jù)我國(guó)道路狀況，自動(dòng)越障高度H 一般控制在 100mm 左右。（6）要保證鏟刃對(duì)地面有足夠的線壓力，用于剝離地面上積雪；過(guò)大的彈簧拉力對(duì)越障不利，過(guò)小的彈簧拉力則會(huì)導(dǎo)致除雪效果降低。（7）要使機(jī)車(chē)動(dòng)力合理有效的傳遞到推雪鏟鏟刃。4.3 圓柱螺旋拉伸彈簧的設(shè)計(jì)（1） 4.3.1 圓柱螺旋拉伸彈簧原始幾何參數(shù) 當(dāng)除雪車(chē)工作時(shí)，雪鏟受到來(lái)自地面和雪的作用力。其受力分析如圖4-2，G為除雪裝置前雪鏟的重量，大約為除雪裝置總重量的60%，即4704N。Fp1為作用在雪鏟上來(lái)自地面和雪的總用力之和。Fpx為Fp1的水平分力，根據(jù)前面的相關(guān)計(jì)算 Fpx=2326N。Fp1y為Fp1的垂直分力。F為彈簧對(duì)雪鏟的拉力，F(xiàn)x和Fy為其水平和垂直方向的分力。Fp1y=Fpxtan30 （4-1） =2326tan30N =1343N通過(guò)除雪阻力垂直方向的力Fp1y與除雪鏟板自重的比較可知 Fp1y<G=4704N所以在除雪的時(shí)候，除雪鏟板只依靠自重，而不用彈簧提供而外彈力，即此時(shí)的彈力=0，同時(shí)拉伸變形量=0，就能使除雪鏟板不向上翻轉(zhuǎn)。圖4-2 除雪鏟板受力分析圖 當(dāng)除雪鏟板遇上障礙物時(shí)，除雪鏟板此時(shí)受到雪對(duì)其的作用力、地面的摩擦阻力和障礙物對(duì)其的作用力，三者在垂直方向的分力必須大于除雪鏟板的自重和彈簧的拉力，才可能使除雪鏟板向上翻轉(zhuǎn)。當(dāng)除雪鏟板被抬高距離地面100mm時(shí)，彈簧的拉伸變形量=48mm，假定此時(shí)的拉力=340N。彈簧的外徑60mm，中徑52mm。（2） 根據(jù)工作條件選擇材料并確定其許用應(yīng)力 因?yàn)閺椈稍谝话爿d荷條件下工作，可以按第類(lèi)彈簧來(lái)考慮?，F(xiàn)選用碳素彈簧鋼絲C級(jí)。并根據(jù)，估取彈簧鋼絲直徑為4.0mm。根據(jù)GB/T 4357-1989 暫選，則根據(jù)表4-1彈性材料及許用應(yīng)力可知 表 4-1 彈簧材料及其許用應(yīng)力材料及代號(hào)許用切應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力彈性模量切變模量推薦試用溫度/推薦硬度/HRC類(lèi)彈簧類(lèi)彈簧類(lèi)彈簧類(lèi)彈簧類(lèi)彈簧碳素彈簧鋼絲B、C、D級(jí)0.5d4207 500205000D>4200 0000.5d483 00080 000D>480 000-4013065Mn60Si2Mn 60Si2MnA4806408008001000200 00080 000-40200455050CrVA450600750750940-40210不銹鋼絲1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti330440550550690197 00073 000-200300（3） 根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算彈簧鋼絲直徑現(xiàn)選取旋繞比C=15,則由式（4-2）得 (4-2) 根據(jù)式（4-3）可得 （4-3） 改取d=5mm，查得不變，故 不變，取D=50mm， ,計(jì)算得K=1.145，于是 上值與原估值相近，取彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)直徑d=5mm。此時(shí)D=50，為標(biāo)準(zhǔn)值，則所得尺寸與限制相符，故滿足要求。（4） 根據(jù)剛度條件，計(jì)算彈簧圈數(shù)n由式4-4得彈簧剛度為 (4-4)由表4-1取G=80000MPa，則彈簧圈數(shù)n由式4-5可得 （4-5）取8圈。此時(shí)彈簧的剛度為（5） 驗(yàn)算（1） 極限工作應(yīng)力取，則 （2） 極限工作載荷4.4 本章小結(jié) 本章介紹了雙搖桿避障機(jī)構(gòu)及其工作原理，并對(duì)避障機(jī)構(gòu)的回位拉簧進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。拉簧采用的是圓柱螺旋拉伸彈簧，通過(guò)相關(guān)計(jì)算，最終確定彈簧的外徑為60，中徑為50，彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)直徑為5，彈簧圈數(shù)為8圈。彈簧的材料選用65Mn。第5章 除雪裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 液壓系統(tǒng)5.1.1 液壓系統(tǒng)組成及作用由若干液壓元件和管理組成以完成一定動(dòng)作的整體稱為液壓系統(tǒng)。如果液壓系統(tǒng)中含有伺服控制元件（如伺服閥和伺服變量泵），則稱液壓伺服（控制）系統(tǒng)。如果不使用或明確說(shuō)明使用了伺服控制元件，則稱液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要采用的是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)功能不一、形式各異，但都包含如下部分（見(jiàn)圖5-1）： （1）動(dòng)力元件 動(dòng)力元件又稱液壓泵，其作用是利用密封的容積變化，將原動(dòng)機(jī)（如內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)）的輸入機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的壓力能（即液壓能），是液壓系統(tǒng)的能源（動(dòng)力）裝置。 （2）執(zhí)行元件 將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置稱為執(zhí)行元件。它是與液壓泵作用相反的能量轉(zhuǎn)換裝置，是液壓缸和液壓馬達(dá)的總稱。前者是將液壓能轉(zhuǎn)換成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，它輸出力和速度；后者是將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，它輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 圖5-1（3） 控制元件 液壓系統(tǒng)中控制液體壓力、流量和流動(dòng)方向的元件總稱為控制元件，通常稱為液壓控制閥，簡(jiǎn)稱液壓閥、控制閥或閥。 （3）輔助元件 輔助元件包括油箱、管道、管接頭、濾油器、蓄能器、加熱器、冷卻器等。它們雖然為輔助元件，但是在液壓系統(tǒng)是必不可少的。它們的功能時(shí)多方面的，各不相同。（4） 工作介質(zhì) 液壓系統(tǒng)中工作介質(zhì)為液體，通常是液壓油，它是能量的載體，也是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)最本質(zhì)的組成部分。液壓系統(tǒng)沒(méi)有工作介質(zhì)也就不能構(gòu)成液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，其重要性不言而喻。除雪專用裝置的液壓系統(tǒng)工作裝置由一個(gè)油泵，兩個(gè)五聯(lián)手動(dòng)換向閥，限壓閥，一個(gè)升降液壓缸，一個(gè)偏轉(zhuǎn)液壓缸，一個(gè)粗濾器和一個(gè)細(xì)濾器等液壓元件組成。5.1.2 液壓傳動(dòng)的工作原理 液壓傳動(dòng)工作原理可用如圖5-2所示的液壓千斤頂工作原理來(lái)說(shuō)明。圖中缸體3和柱塞4組成提升液壓缸；缸體6、柱塞7和單向閥8、9組成手搖動(dòng)力缸；2為控制閥；10、11為管道；1為油箱。當(dāng)手搖動(dòng)力缸的柱塞7向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，油腔A密封容積變大，形成局部真空，油箱1中的油液在大氣壓力作用下，頂開(kāi)吸油單向閥8，經(jīng)吸油管11進(jìn)入A腔。當(dāng)柱塞7向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，A腔油液受擠壓，壓力升高，迫使吸油單向閥8關(guān)閉，排油單向閥9被打開(kāi)而向B腔輸入壓力油，推動(dòng)柱塞4上移，使負(fù)載G的位置升高。柱塞7動(dòng)作快，重物G升高也快。如果杠桿5停止動(dòng)作，B腔油液壓力迫使單向閥9關(guān)閉，重物G停止在新的位置上。如果打開(kāi)控制閥2，則B腔中油液經(jīng)控制閥2流回油箱1，重物G在重力作用下下降?？刂崎y2開(kāi)度越大，重物G下降也快。5.2 油泵的種類(lèi)依靠密封工作容積變化實(shí)現(xiàn)吸壓油（液）作用，從而將輸入機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的裝置稱為液壓泵或容積式液壓泵，簡(jiǎn)稱泵。提供輸入機(jī)械能的原動(dòng)機(jī)通常為電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī)。由液壓泵概念可知，它是能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，向液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件提供動(dòng)力，又稱液壓系統(tǒng)動(dòng)力源，是液壓系統(tǒng)的核心元件和重要組成部分之一。液壓泵種類(lèi)很多，通常分為若干類(lèi)型。根據(jù)液壓泵結(jié)構(gòu)形式，可分為齒輪泵、葉片泵和柱塞泵，每一類(lèi)型的液壓泵又有多種形式。另一種分類(lèi)方法是根據(jù)幾何排量是否可調(diào)節(jié)（變化）分為變量泵和定量泵。另外根據(jù)液壓泵是否可以正反方向轉(zhuǎn)動(dòng)分為單向液壓泵和雙向液壓泵，單向液壓泵僅允許按同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，雙向液壓泵可正反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。本次除雪汽車(chē)除雪裝置的液壓系統(tǒng)動(dòng)力源主要采用齒輪泵。5.2.1 齒輪泵結(jié)構(gòu)和工作原理 通過(guò)密閉在殼體內(nèi)的兩個(gè)或兩個(gè)以上齒輪嚙合而工作的液壓泵稱齒輪泵；嚙合齒輪均為外齒輪泵；由一個(gè)內(nèi)齒輪與一個(gè)或一個(gè)以上的外齒輪構(gòu)成的齒輪泵稱為內(nèi)齒輪泵。如不加特別說(shuō)明的齒輪泵為外齒輪泵，即通常所說(shuō)的齒輪泵。齒輪泵是一種常用的液壓泵，它的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉、體積小、質(zhì)量輕、自吸性能好，對(duì)油液污染不敏感和工作可靠等；其主要缺點(diǎn)是流量和壓力脈動(dòng)大、噪聲大、排量不可調(diào)節(jié)，它被廣泛應(yīng)用于各種低壓系統(tǒng)中。但隨著齒輪泵在結(jié)構(gòu)上的不斷改進(jìn)完善，它也被用于采礦、冶金、建筑、航空、航海、農(nóng)林等機(jī)械的中壓、高壓液壓系統(tǒng)中。 圖5-2為外嚙合漸開(kāi)線齒輪泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。它主要由一對(duì)幾何參數(shù)完全相同的主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪、殼體、吸油箱等主要零件組成。 由圖5-2可知，吸油箱由于輪齒脫離嚙合時(shí)齒間容積變大，出現(xiàn)真空而從油箱吸油。吸入的油液由旋轉(zhuǎn)的齒谷攜帶進(jìn)入排油腔，在排油腔由于齒間容積減小而將油壓入系統(tǒng)。由于齒輪的齒頂和殼體內(nèi)孔表面間及齒輪斷面和蓋板間間隙很小，而且嚙合齒的接觸面接觸緊密、起密封作用并把吸、壓油區(qū)隔開(kāi)。因此，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)泵便連續(xù)性、周期性地排油，這就是齒輪泵的工作原理。5.2.2 齒輪泵基本參數(shù)的選擇1. 工作壓力 不同類(lèi)型和規(guī)格的齒輪泵，其額定工作壓力也不同。齒輪泵的輸出壓力應(yīng)為執(zhí)行器所需壓力、管路的壓力損失、控制閥的壓力損失之和，它不得超過(guò)樣本上的額定壓力。強(qiáng)調(diào)安全性、可靠性時(shí)，還應(yīng)留有較大的余地：一般在要求工作可靠性較高的系統(tǒng)或行走設(shè)備（如車(chē)輛與工程機(jī)械），其液壓系統(tǒng)工作壓力可選擇為泵額定壓力的50%60%。泵體上的最高壓力時(shí)短期沖擊時(shí)允許的壓力。如果每個(gè)循環(huán)中都發(fā)生沖擊壓力，泵的壽命會(huì)顯著縮短，甚至泵會(huì)損壞。2. 輸出流量 泵的流量與工況有關(guān)。齒輪泵的輸出流量應(yīng)包括執(zhí)行器所需流量、溢流閥的最小溢流量、各元件的泄露量的總和。3. 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)著泵的壽命、耐久性、氣穴、噪聲等。雖然產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格表中寫(xiě)著容許的轉(zhuǎn)速范圍，但最好是在與用途相適應(yīng)的最佳轉(zhuǎn)速下使用，不得超過(guò)最高轉(zhuǎn)速。4.效率 泵的效率值是泵質(zhì)量好壞的體現(xiàn)。壓力越高、轉(zhuǎn)速越低則泵的容積效率越低。轉(zhuǎn)速恒定時(shí)泵的總效率在某個(gè)壓力下最高，泵的總效率對(duì)液壓系統(tǒng)的效率有很大影響，應(yīng)該選擇效率高的泵。并盡量使泵工作在高效率工況區(qū)。所以，初步選取排量為14mL的CCB型號(hào)外嚙合齒輪單級(jí)齒輪泵。其參數(shù)如表5-1.表5-1 外嚙合單級(jí)齒輪泵的參數(shù)類(lèi)別型號(hào)排量Q/mL壓力P/MPa轉(zhuǎn)速n/r容積效率/%額定p最高額定最高外嚙合單級(jí)齒輪泵CBB141417.520003000905.3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 液壓缸是液壓系統(tǒng)中常見(jiàn)的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，在液壓系統(tǒng)中廣泛使用。 液壓缸按結(jié)構(gòu)分為：活塞式液壓缸、柱塞式液壓缸、伸縮式液壓缸