《除雪车的设计-大学毕业(设计)论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《除雪车的设计-大学毕业(设计)论文（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录摘要5关键词5Abstract5Key words5引言51 除雪车的概述61.1 除雪车的技术概况61.2课题背景71.3除雪车的发展历史71.3.1目前除雪工作现状71.3.2除雪车的发展趋势81.4除雪车的研究目的和研究意义81.5除雪车的分类与特点81.6 本章小结92除雪车的结构设计92.1浮雪铲的设计92.1.1 相关概念及名词解释92.1.2 浮雪铲铲板曲面结构参数选择102.1.3 雪铲的铲板空间形状选择102.1.4 雪铲铲板切削刃参数选择112.1.5 雪铲材料112.2 破冰扫雪装置的设计122.2.1 破冰扫雪装置的概述122.2.2 齿轮的设计122.2.3 其他
2、装置的设计132.3本章小结143 除雪车弹性避让装置143.1 概述143.2 避让装置的选择153.3 圆柱螺旋拉伸弹簧的设计153.4 本章小结154 智能控制模块164.1 驱动电机模块的设计164.2 驱动舵机模块的设计174.3 控制舵机的程序184.4辅助装置模块184.5本章小结195结论20参考文献21附录21致谢22除雪车的设计机械电子工程专业学生 于涛指导教师 杨桂林摘要：本设计是以ST89C51单片机控制电机以及舵机来实现快速破冰除雪。先以浮雪铲去除上层浮雪、积雪，利用独有的齿轮切割将冰雪分割成小块，对已破碎和残留的冰雪利用毛刷将小块冰雪清扫出路面工作区。对为了防止融化
3、后的水再次结冰，在清扫完碎冰后，采用大功率多级离心式鼓风机将路面的这些少量冰雪吹到路边。并且使用了避让装置，减少对除雪车和路面造成的损伤，还利用了太阳能电池给除雪车提供动力，减少资源的使用。次设计可减少相对环境危害，减少路面破坏，更能一次性破冰除雪，减小道路安全隐患!关键词：齿轮；除雪车；浮雪铲；毛刷；鼓风机Design Of snow removal vehicleStudent majoring in mechatronic engineering Yu TaoTutor Yang GuilinAbstract: The design is based on ST89C51 single-
4、chip microcomputer to control the motor and actuator to realize fast ice snow. To remove the floating snow shovel snow, snow, use distinctive gear cutting and cut into small pieces of broken, and the residual ice use brush to clean out patches of snow and ice road area. In order to prevent the melte
5、d water freezes again, in cleaning the ice, using high-power multistage centrifugal blower will pavement these few snow blown to the roadside. And the use of the avoidance device, reduce the snowplows and pavement damage, also use solar cells to snow removing vehicle provides power, reduce the use o
6、f resources. Design can reduce the relative environmental hazards, reduce the pavement damage, can one-time ice-breaking snow, reduce road safety!Key words: Gear wheel；Snow removal vehicle；Snow-shovel；Hairbrush；Blower 引言冰雪灾害，是指因长时间大量降冻雨或降雪造成大范围积雪结冰成灾的自然现象。随着社会的不断发展，在社会财富日益增多的同时，导致发生冰雪灾害的危险性也在增多，其危害性
7、也越来越大。我国北方大部分地区，每年有35个月的降雪期，道路积雪给交通运输及人民日常生活带来许多不便。尤其冻结在道路上的积雪与薄冰，采用传统除雪机用推刮的办法无法清除，为此不得不耗费大量人力物力进行人工铲除。采用机械方法清除是一项急需解决的难题。就目前国内除雪机械来看，大多数功能单一，或只能清除积雪、或只能破除积冰。国外的除雪机功能较全，但结构复杂，造价昂贵，且大多不适合国内的道路状况。因此开发研制适合我国道路情况的除雪的设备，具有十分重大的意义。针对上述情况，本设计充分利用ST89C51单片机，驱动电机、舵机模块和除雪装置实现快速有效的破冰除雪。该设计还利用太阳能电池实现无污染节约能源来提供
8、动力，用浮雪铲将路面上的积雪推到非工作区，切割齿轮和毛刷配合除去积雪下的冰，最后用鼓风机吹掉破碎的冰雪。并且采用了避让装置减少对除雪车和路面带来的破坏。将破冰除雪功能整合在一起，形成了功能强大的多功能除雪车，在保证路面不受损伤，环境不受破坏的前提下，提高了除雪效率。1 除雪车的概述1.1 除雪车的技术概况除雪车是用于清除路面冰雪，保障车辆、飞机和行人安全的冬季路场养护专用设备7。近几十年来，国外除雪车发展非常迅速，种类越来越多，各生产厂商在采用新技术、新材料、新工艺的同时，不断提高产品竞争力。目前，国外除雪车的主要发展趋势如下：（1）开发高性能专用底盘。普通采用液力距器、动力换挡装置和全自动电
9、液控制系统。可在除雪车作业时实现自动变速档功能，使作业速度自动适应除雪作业的负荷变化，不仅减轻了司机的负担，还能保证高速除雪的要求。 （2）研发配置于普通底盘的除雪属具，提高机器的使用效率，拓宽机器的使用范围。研制高效的消除坚硬冰雪装置、拓宽作业装置、滑雪装置、高雪堤处理装置、药剂撤布装置等多种作业装置、并对已有除雪装置结构、铲板形状、除雪切入角、叶片形状的进化优化设计，使除雪属具结构简单、受力合理、操作方便、提高使用寿面、经济性和安全性。 （3）研制具有仿形能力的避让机构，保护路面及除雪工作装置，提高除雪车的路面适应能力，向高速度、智能化、机电液一体化方向发展。 （4）国外很重视除雪车的工作
10、对象雪的研究。为了提高设计水平，他们对雪的物理性质进行较深入的研究。他们认为只有掌握了雪的特性，才能在设计上充分利用理论进行指导，摆脱目前主要靠实验校核机械性能的做法。我国除雪技术研究起步较晚，始于20世纪80年代后期，相关研究单位主要集中在东北、西北河华北地区，先后有几十种型号的除雪车研制成功。最近几年，一些厂家参照国外的先进技术，研制出适合我国除雪作业急需的犁板式和转子式除雪车以及拖式撒盐车等车型，但与世界先进国家除雪车发展相比，产品数量及性能差距较大，远不能满足道路除雪要求。我国北方广大地区每年都有35个月的降雪期，几十万公里的道路存在积雪清除问题。随着我国经济的快速发展和高等级公里的不
11、断增加，开发适合我国多雪地区的除雪车，加强对冰雪性质和除雪机理的研究，建立完善的道路气象信息系统十分必要。1.2课题背景我国北方地区冬季一般为56个月时间，黑龙江、新疆、内蒙古等省份的个别地区甚至长达8个月之久，每年都有几次较大降雪过程，部分地区还会形成雪灾，给人民生产生活、交通运输及交通安全带来很大影响。据统计2008年1月13日起，罕见的冰雪天气袭击贵州省，黔东南大地遭受1984年以来最大的冰雪灾害。黔东南州下辖的7个县供电陆续出现中断，累计受灾户数达12.98万多户。在黔东南州凯里市，参与抢修电网的武警用冲锋枪击碎电线上厚厚的覆冰。2011年1月以来中国南方连遭低温雨雪冰冻天气侵袭，并已
12、造成中国南方8省区1791万人受灾。在冰冻天气暂告一段后，16日开始，中国南方低温雨雪冰冻过程将再次加强。冰雪路面交通事故发生率是平时的45倍，每年因此造成的经济损失达几千万元。冰雪对道路交通安全产生直接和严重影响，因此最大程度的降低冰雪对交通安全造成的危害是迫在眉睫的，结合我国国民经济和社会发展，开展道路除雪技术研究，采用有针对性的预防措施和处理方法，已成为一个重要而紧迫的课题，对道路的安全具有非常重要的价值。1.3除雪车的发展历史1.3.1目前除雪工作现状 （1）人工除雪 冬季的降雪，初时为浮雪，经行人踩踏、车辆辗压变成坚硬的冰雪路面。在我国北方的中小城市，除雪工作主要靠人力。按有关规定，
13、雪停后就要走向街头除雪，一个中等城市，每年要动用几十万人次进行除雪劳动，主要是使用铁锨、镐头和一些较简单的手工除雪工具，政府组织分片包干，机关、学校、工厂、商店等均需抽调人员参加劳动。人工除雪作业时间长，劳动强度大，工作效率低，耗费人力物力，而且大量人员集中在机动车道上作业很不安全，交通事故时有发生。目前北方大多数城市都不同程度的使用这种原始落后的除雪方式。 （2）机械除雪 目前世界上冰雪清除机械主要有犁板式铲式、抛扬式、高速气流吹扫式、热熔式等。发达国家多以除新雪为主，机械化程度较高，技术比较成熟，如日本、美国、北欧、加拿大等国家的机械化除雪率可达80%90%。在我国，由于传统的除雪理念是雪
14、停后才开始除雪，实际上在降雪过程中路面积雪经行人及车辆辗压已被压实形成冰雪路面，除雪方式实际上市除压实雪。压实雪除雪机械设计技术难度较大，设备制造成本较高，除净率低，工作效率低，功率消耗非常大，使用效果不理想，且绝大多数压实雪除雪机需要大功率车辆作为配套动力，燃油消耗较高，整套设备投入很大，动辄几十万元，难以大量投入应用。还有少部分城市投入巨资从国外引进多功能大型除雪设备，这些设备大多价格昂贵，使用与维护费用高，并不适合我国国情。 （3）融雪剂除雪 融雪剂除雪也是目前广泛使用的一种除雪方式。融雪剂多为钠基，除雪机理是降低冰点，加速积雪的融化，消除起来也比较容易。然而融雪剂的使用会给环境造成污染
15、，腐蚀车辆、路面和桥梁。早在60年代初，美国和加拿大在路面撒氯化钠盐粉，使得原始设计寿命为50年的路面和桥梁结构，在不到10年时间里就遭到了严重的破坏。80年代中期一些发达国家开始使用钙、镁醋酸盐的环保型融雪剂，比普通融雪剂价格高很多。另外，所谓环保型只是相对而言，实际上对环境仍然有一定的影响和破坏，只是程度不同而已。据报道，北京市2002年12月15日23日不到10天时间就使用融雪剂七千吨，2003年上半年，北京城区51条道路和绿地37万株绿篱受害枯死，约占全市绿篱5%10%，草地受害三十万平方米，几万株灌木和乔木枯死，直接经济损失近千万元。长期大量使用融雪剂除对植物的损伤外对水源的影响也很大，含有大量融雪剂的残雪最终会通过各种渠道进入江河或地下，造成水体污染，这种污染的持续时间更长，影响范围更广。因此，融雪剂的使用量应严格控制，合理使用，用量越少越好。就未来发展趋势看，融雪剂的使用将会受到越来越严格的限制，使用量及使用范围将非常有限。1.3.2除雪车的发展趋势 北方城市冬季清除积雪是改善环境、发展经济的重要工作之一。总结多年的除雪经验和体会及各种除雪方式的比较，我们认为，人工除雪低效落后早已不适合城市发展建设的需
