孫海朋

（重慶能源工業(yè)技師學(xué)院，重慶 400037）

小型除冰機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及整機(jī)虛擬裝配研究

孫海朋

（重慶能源工業(yè)技師學(xué)院，重慶 400037）

為解決城市內(nèi)部的小巷小道、住宅小區(qū)等中小規(guī)模的除冰作業(yè)，探討研制一種新型的結(jié)構(gòu)簡單的小型除冰機(jī)械，其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。文章對(duì)其各主要典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維建模，詳細(xì)介紹了其建模過程及整機(jī)虛擬裝配的具體方法。

新型小型除冰機(jī)械；三維建模；整機(jī)虛擬裝配

1 主要技術(shù)參數(shù)

文章設(shè)計(jì)的小型除冰機(jī)，主要為解決城市內(nèi)部的小巷小道、住宅小區(qū)等中小規(guī)模的除冰場(chǎng)所，其基本參數(shù)如表1所示。

表1 技術(shù)參數(shù)

2 小型除冰機(jī)基本結(jié)構(gòu)

小型除冰主要由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、破冰裝置、集冰裝置、拋冰裝置和機(jī)架及行走裝置七大部分組成。

3 整機(jī)傳動(dòng)方式

由一個(gè)帶傳動(dòng)將柴油機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速傳遞到中間傳動(dòng)軸，中間傳動(dòng)軸一部分通過同級(jí)帶傳動(dòng)到減速器處，轉(zhuǎn)速降低后，輸出軸通過帶輪與除冰車后輪軸相連，驅(qū)動(dòng)車體前行；一部分通過皮帶與集雪攪龍相連；另一部分通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)揚(yáng)雪轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。

4 工作原理

由柴油機(jī)提供動(dòng)力，通過中間軸及減速器驅(qū)動(dòng)后輪前進(jìn)。破冰裝置由于壓力的作用將積冰壓碎，集冰裝置是由反向焊接的螺旋攪龍葉片，、推雪板和擋板等主要結(jié)構(gòu)組成，螺旋攪龍軸高速旋轉(zhuǎn)，冰屑在螺旋葉片的作用下會(huì)迅速集中于集雪攪龍的中部，即拋雪轉(zhuǎn)子室的入口處，之后冰雪碎屑就隨著車體前行進(jìn)入轉(zhuǎn)子室。轉(zhuǎn)子葉片高速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，冰雪碎屑將被沿著拋雪筒拋出。

5 小型除冰機(jī)虛擬裝配

本設(shè)計(jì)中對(duì)小型除冰機(jī)各零件都做出了3D模型，這些模型都是由solidworks創(chuàng)建的，小型除冰機(jī)的整機(jī)裝配也是由solidworks裝配體模塊完成的。SolidWorks可以創(chuàng)建具有全相關(guān)性的3D實(shí)體數(shù)學(xué)模型，使用者在設(shè)計(jì)的過程中，可以人為的制定各零件間的約束關(guān)系來模擬該小型除冰機(jī)真實(shí)的裝配效果。在裝配的同時(shí)可以模擬機(jī)械的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)干涉的部分，通過修改模型尺寸，可以消除干涉，不用做出實(shí)物，提高設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

SolidWorks整機(jī)建模之后，可以通過旋轉(zhuǎn)視圖，借助壓縮、顯示隱藏、透明化顯示模型等方法，可以清晰直觀地觀察整機(jī)的各個(gè)部位。

（1）破冰裝置建模。碾壓滾的建模：制圖時(shí)可根據(jù)碾壓滾的基本尺寸為模型，畫出輪廓，再根據(jù)連接要求設(shè)計(jì)出連接位置。重點(diǎn)是刀齒的建模，建模最為重要的就是建模平面的建立和選擇，繪出一個(gè)刀齒后運(yùn)用直線和圓周陣列，完成其他刀齒的建模。如圖1所示。碾壓滾的安裝：破冰裝置為碾壓滾，兩端由軸承與機(jī)架側(cè)板連接，隨車滾動(dòng)前行。

圖1 碾壓滾

（2）集冰裝置建模。集雪攪龍的建模：集雪攪龍建模難點(diǎn)是攪龍葉片，攪龍的葉片為對(duì)稱螺旋結(jié)構(gòu)，這樣就能實(shí)現(xiàn)將冰雪碎屑向中間收集的目的，這里筆者用了曲面建模，一條線繞另一條線旋轉(zhuǎn)，設(shè)定好旋轉(zhuǎn)的高度及周數(shù)，就能建出螺旋葉片的基本形狀，再加厚曲面，葉片建模就完成了。建模重點(diǎn)是控制好尺寸，如兩螺旋葉片間距應(yīng)為揚(yáng)雪葉片腔入口直徑。如圖2所示。集雪攪龍的安裝：通過軸承連接在機(jī)架的側(cè)板上，以及推雪板上，以便實(shí)現(xiàn)集冰的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖2 集雪攪龍

（3）拋冰裝置建模。揚(yáng)雪葉輪的建模：如圖3所示，揚(yáng)雪葉輪葉片筆者選擇了最簡單的形式，建模的時(shí)候主要是嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸繪制，只有這樣才能正確的裝配在一起。建模的時(shí)候盡量減少草圖平面?zhèn)€數(shù)，這樣在后期修改時(shí)會(huì)很方便，就如揚(yáng)雪葉片，在一個(gè)平面上就可以繪出所有特征的草圖，按照設(shè)計(jì)尺寸拉伸就可以得出整個(gè)特征。拋冰裝置的安裝：拋冰裝置由轉(zhuǎn)子腔、轉(zhuǎn)子軸承、拋雪筒組成，轉(zhuǎn)子軸承一端通過軸承座與機(jī)架連接固定，一端通過軸承與集雪攪龍軸相連。

圖3 揚(yáng)雪葉輪

圖4 車輪

（4）行進(jìn)裝置建模。車輪建模：建模之前需要詳細(xì)研究，對(duì)各方面進(jìn)行觀察，選擇適當(dāng)?shù)姆椒▉韺?duì)各部件的特征進(jìn)行有順序的添加細(xì)節(jié)特征，這樣才能更有效地提高工作效率。就如此車輪，一個(gè)旋轉(zhuǎn)命令，就可將車輪特征基本建立完成。行進(jìn)裝置：通過中間傳動(dòng)軸，由帶輪將較高的轉(zhuǎn)速傳遞給減速器，通過減速器的減速作用，將轉(zhuǎn)速降低，通過皮帶，驅(qū)動(dòng)后輪前行，為整機(jī)提供穩(wěn)定的前進(jìn)速度。如圖4所示。

圖5 機(jī)架

（5）除冰機(jī)機(jī)架建模。機(jī)架建模：機(jī)架主要由矩形管焊接而成，焊接線路主要由3D造型完成，之后再逐個(gè)添加上焊件即可。機(jī)架的主要功能：固定各構(gòu)件，使各構(gòu)件保持固定的相對(duì)位置關(guān)系。本次設(shè)計(jì)的除冰機(jī)機(jī)架主要用60×40×3.2矩形管焊接而成，機(jī)架如圖5所示。

圖6 小型除冰機(jī)整體裝配圖

（6）小型除冰機(jī)整機(jī)虛擬裝配。按照實(shí)際裝配條件，選擇適當(dāng)?shù)募s束條件，依次將各零件組裝起來。要求除了零件工作方向上的自由度外，其余自由度都完全固定，確保零件正確的定位。裝配完成后，檢查干涉，對(duì)零件尺寸進(jìn)行修改。修改完成之后，整機(jī)運(yùn)行，看整機(jī)是否能正常工作。如圖6所示。

［1］崔平正.組合式清雪機(jī)除雪裝置的機(jī)液伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床與液壓，2003，2（2）：107-108.

［2］陳樹勛，李威龍.一種實(shí)用的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)，2005，20（1）：41-43.

［3］周增產(chǎn)，王綱，田真.整體輸送式溫室屋面除雪裝置［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2005，36（5）：74-101.

［4］劉喜平，劉春香，閆曉麗.新型破冰除雪機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］.佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，32（3）：401-404.

Research on Structural Design and Virtual Assembly of Sm all Deicing M achine

SUN Hai-peng
（Chongqing Energy Industry Technician College，Chongqing 400037，China）

In order to solve the small and medium-sized de-icing operations of small alleys and residential areas in the city，a new type of simple de-icing machine with simple structure，small volume，easy operation and so on has been developed，which has broad application prospects.This paper introduces three typical modeling of its main typical structure，and the concrete method of modeling process and virtual assembly in details.

new type of small deicing machinery；three-dimensional modeling；machine virtual assembly

U418.326

A

2095-980X（2017）06-0072-02

2016-06-06

孫海朋（1981-），男，河南商丘人，大學(xué)本科，維修電工高級(jí)技師，主要研究方向：機(jī)電一體化。