本科毕业设计论文--小型手推式除雪机及论文.doc

沈阳理工大学学士学位论文

还有UG三维立体总装及零件图，有需要的请联系：
QQ：1344052721
摘 要
我国的北方冬天时间比较长，降雪量很大，道路积雪堆积较多。一些不能使用大型除雪设备的路面，如果不及时的清除积雪，将会严重的影响交通安全，给人们的日常生活带来很多的不便。因此，研发小型除雪机设备，有着很重要的实用、使用价值。
本论文首先进行分析研究了路面上积雪的机械性能，并且查阅参考了目前的国内外有关该设备的大量技术资料；设计了由汽油机提供动力，经输出轴输出动力，通过链传动传递动力，带动其他工作。该扫雪机的工程是利用搅龙旋转将雪粉碎集中，通过抛雪叶轮高速旋转，将雪高速推向弯管，再通过与弯管壁撞击折射出去。从而达到清除积雪的目的和最佳效果。
本文对小型手推式除雪机进行了理论分析和实用结构设计分析，同时用UG8.0软件绘制了三维实体造型效果图和二维工程图，为国内生产该种除雪机提供技术资料。

关键词：小型除雪机；原理；三维造型；工程图

Abstract
In the northern of China ,winter time is so long and the snow is very big ,the snow accumulation of the road is more .If the snow on the road of Some large snow removal equipment can not be used that is not promptly cleared , it will seriously affect traffic safety, and cause a lot of inconvenience to people`s daily life .Therefore ,the research and development of small snow blower , has a very important practical,and useful value.
This paper firstly analyses the physical and mechanical properties of snow compaction on the road, then access to a lot of information about this equipment at home and abroad.This design is provided by the gasoline engine.and power by the output shaft turn to output power, power is transmitted via a chain drive to drive other work. The project use a snowplow auger rotation to focus on crushing snow and throw the snow through the high-speed rotation of the impeller, the use of high-speed centrifugal force will push the snow bends, then the snow will hit the wall with the curved and be refracted out. Clear aim and the best results is cleaning snow is achieved.
In this paper, a small hand-push snow throwers is considered about theoretical analysis and practical structural design analysis.At the same time, we draw some three-dimensional and two-dimensional solid modeling renderings with UG8.0 software engineering drawings .These snow throwers provide technical information for the domestic production .

Key words：Small hand-push snow blower; The principle; 3D model; engineering drawing

III

目录
摘 要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 选题意义 1
1.2 国内外除雪机的发展现状 1
1.2.1 国外除雪机的发展现状 1
1.2.2 国内除雪机的发展现状 2
1.3 除雪工具的分类 3
1.4 设计的任务 4
2 路面积雪特性的研究 5
2.1 积雪的物理性质 5
2.1.1 雪的密度 5
2.1.3 雪的摩擦系数 6
3 小型手推式除雪机设计方案 7
3.1 总体方案及其比较 7
3.2 小型手推式除雪机的工作原理 7
3.2.1 基本结构 7
3.2.2 工作原理 7
3.3 小型手推式除雪机基本结构的确定 9
3.3.1 原动机的选择 9
3.3.2 传动方式的选择 10
3.3.3 集雪装置的设计 10
4 小型扫雪机的设计计算和校核 11
4.1 链传动的计算 11
4.1.1 传动链的设计步骤 11
4.1.2 链轮基本数据计算 13
4.2 传动轴的结构设计和校核 14
4.2.1 轴的结构设计 15
4.2.2 轴的校核 17
4.3 蜗轮蜗杆减速装置设计 18
4.3.1 选择材料 19
4.3.3 按齿面接触强度验算 20
4.3.4 计算传动的主要尺寸 21
4.3.5 校核齿根弯曲疲劳强度 23
4.3.6 验算效率 23
4.4 搅龙轴的设计 24
4.5 搅龙叶片的设计 25
4.6 抛雪叶轮简述 26
4.7 二维CAD装配图 27
5 小型手推式除雪机的三维造型 29
5.1 主要部件的装配图 29
5.1.1 传动轴的装配 29
5.1.2 执行轴和支架的部分装配 30
5.1.3 链条的装配 31
5.2 小型手推式除雪机的总体造型 32
结论 33
致谢 34
参考文献 35
附录A 英文原文 36
附录B 外文翻译 50

V

1 绪论
1.1 选题意义
我国的东北、华北、西北等北部的部分地区，冬季的积雪和冰常常造成严重的交通障碍，在有些路段如坡道、转弯、交叉路口、机场跑道等，路面有积雪和积冰则影响更为严重，常常引发交通事故。冬季降雪覆盖在路面上给人们的出行带来诸多不便。
对于城市来说，积雪会给城市的道路交通带来很大的麻烦，尤其是我国较寒冷的北方地区。我国北方气候寒冷、温差大、冬季时间持续较长，降雪量大，常常会引起滑车、交通事故、行人摔伤等一些不便，而环卫工作人员在降大雪后都忙于清除主要路面的积雪，而对于一些小型机械行驶的路面，以及很少人行走的小区内很难有效清理，这给过往的路人，居民带来不便。特别的是在一些学校里、工厂里、企业院内或居民小区内的窄小路面上的积雪得不到环卫工作人员的及时清除，给过往的行人，居民的户外生活带来不便，甚至会发生安全事故。
就目前来说，我国对于小型的、较窄路面的清雪方式主要是依靠人力，通过用铁锹、扫帚等工具对积雪进行处理，清雪的效率很低，浪费人们的很多宝贵时间。所以，这次毕业设计将针对小型路面积雪扫雪机的设备，为提高道路积雪的清扫效率，为过往的行人带来更多的方便，同时减少不必要的事故发生，还能够在大雪后为紧张的环卫部门减轻一定的压力，而设计一款小型扫雪机。本设计的目的在于设计一种小型低成本的除雪设备，可以广泛用于各种小面积的除雪需求环境。
1.2 国内外除雪机的发展现状
1.2.1 国外除雪机的发展现状
近几十年来，国外的清雪机发展非常迅速，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，不断提高产品的作业性能和操作性能，以适应冬季清雪提出的更高要求，增强产品的竞争力。
在国外，最初的清雪机械是采用推土机或装载机，利用其推土板和装载斗将积雪集中在一起，这后来便发展成犁式清雪机。早在1943年日本就开始把V型犁安装在载重卡车上清雪。经过多年的发展，国外犁式清雪机已具有较高的技术水平。以俄罗斯新产品K0281222型犁式清雪机为例，这种清雪机基础车采用MT328082型拖拉机，其功能有清雪、清除垃圾和砂堆，既可以用于街道、人行道的垃圾清除，也可用于公路和建筑工地的清雪。

图1.1 美国Ariens扫雪机

1.2.2 国内除雪机的发展现状
我国对除雪机械的开发、生产较晚，尚处于起步阶段。目前，我国的公路和城市道路冬季除雪大部分仍沿用传统的养护方式，及人工作业和小型除雪机械相结合的方式，高速公路和一级公路开始使用大型专用除雪机械进行冬季养护，但除雪机械在数量和品种规格上还很少，所用除雪设备基本上依赖进口，机械化程度和总体水平远远落后于发达国家。最近几年，国内一些厂家参照国外先进技术研制了适合我国国情的各式清雪机。陕西高速公路管理局研制了FCX-1型清雪车；吉林省公路机械厂与原吉林工业大学共同开发了CB1500压实冰雪清除车；重庆迪马公司生产的DMT5160TYFl多功能清雪车配备有推雪铲、滚刷、融雪剂散布机等装置；哈尔滨雪狼清雪机械设备有限公司生产的CXL-ITID型清雪车可对雨雪薄冰具有很好的清除功能，对车辆碾压过的2cm至8cm冰雪硬层能更有效的清除，是目前国内理想的环保清雪车。哈尔滨天达科技有限公司研制的P2400抛雪式清雪车，前置组装式螺旋风扇抛扬结构，抛雪方向在足够方位内任选，是厚雪清除、拓宽道路、抢险救灾的理想设备。

图1.2 破冰除雪机

1.3 除雪工具的分类
目前，各国普遍采用的除雪方法是机械除雪法和融雪法两种基本方法。机械除雪法是通过机械对冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一种方法,除雪机械包括除雪机和除冰机两种。
根据扫雪机工作原理的不同，可以将扫雪机分为推移式类型、抛雪式类型和吹雪式类型：
推移式扫雪机：推雪铲刀，扫雪犁等装置是安装在大型的车辆上，如推土机，来将雪推走，留出行走的通道，然后再用其他的车辆将堆雪拉走。它的缺点是这种扫雪机只能够将积雪推到路边，而没有集雪、抛雪的能力，只适合用于新鲜的雪或破碎之后的冰雪，清理的效率低，很容易划伤地面，并且耗费时间较多。
抛雪式扫雪机：先收集积雪，再利用抛雪泵将积雪抛到路边或抛上运输车辆。其中最为常见的是螺旋式扫雪机类型。
吹雪式扫雪机：利用航空发动机来产生强大的高压空气流，再由喷口吹出来清除地面上的积雪。吹雪式扫雪机的运行速度高，生产率高，成本也很高，它的缺点是只适用于新鲜的雪，只能够在机场、桥梁和高速路上使用，不适合于开发小型产品。
根据工作方法的不同，扫雪机有抛雪式、传送式类型：
一、抛雪式扫雪机：叶片高速旋转时将雪旋进扫雪机里，再通过导管运送到储雪箱中。它的特点是：采用大功率的主机，宽幅、高效，使用比较广。
二、传送式扫雪机：先将积雪收集，再利用输送带向后传送、装车。这种扫雪机在俄罗斯内比较常见。
1.4 设计的任务
本课题预设计一台小型路面积雪清扫机。工作原理是扫雪机在工人的推行操作下，沿积雪路面将雪收集到储雪筒中，雪在高速旋转的叶片下通过抛雪桶，在抛雪叶片的作用下作离心运动而离开抛雪桶，最后被抛到路边，完成清扫任务。这种清扫机主要适用于较窄的小路和工厂、学校、单位或住宅小区内路面积雪的清扫工作，能实现集雪、储雪、抛雪的功能，可以提高积雪的清扫效率。
在完成预想设备的基础上进行合理的方案构想和主要的结构设计，并对其主要的零件进行计算和校核。
(1) 查阅相关除雪机的资料，弄懂积雪的物理性质，根据查阅的数据，对不同地段不同时间不同温度路面上的积雪的物理特性进行研究与分析；
(2) 查阅有关除雪机的国内外资料进行方案设计，和不同的方案进行比较，选择最优，最后确定除雪机的基本设计方案；
(3) 详细地对除雪机的各个工作部分进行设计，并确定扫雪机的基本尺寸，以及各部件之间的连接方式。
（4）绘制该除雪机的三维模型以及二维装配图、零件图，完成后编写该手推式除雪机的设计论文。
令设计参数为：清扫幅宽为1m，清扫积雪的厚度最大为200mm，积雪扬程为3m。

63

2 路面积雪特性的研究
2.1 积雪的物理性质
要研究合适有效的除雪方法和装置，首先要掌握积雪的物理性质，再设计计算除雪机械的除雪阻力、除雪功率等相关问题。
随着天气温度的变化、积雪落下时间的长短，以及由于车辆行驶、除雪作业及水分介入等因素作用，积雪的物理性质发生复杂的变化。
积雪的主要物理性质包括：雪的密度、雪的硬度、雪的摩擦系数等等。
2.1.1 雪的密度
雪的密度直接决定了扫雪车的设计和使用方法。因为雪是由水固化而来的，所以雪的密度值为积雪融化之后，雪水的质量和融化前积雪的体积的比值。雪的密度的变化范围为：0．07~~0．79g／cm3。而其它的资料数据考察为：0．019g／cm3~~0．89g／cm3之间。雪密度的不同，因其降落的条件、沉积的条件和测量的方法等等因素而有差异[8]。由于我国的降雪条件和俄罗斯比较相符，因此有关雪质的选择，较多地选在0．019g／cm3~~0．89g／cm3这个范围内。许多外国的学者对不同条件下积雪的密度进行了综合的测量与分析，得出以下的结论：
(1) 雪的密度随着雪沉积的时间的增大而增大，并且平均每个月的增加量大约为：10％～20％；

表2.1 雪的密度与时间的关系
雪的状态
密度／g·cm-3
新降雪
0．10—0．15
30天后的雪
0．20—0．30
多于30天后的雪
0．34一0．42
密实的雪
0．40—0．60
冰雪混合
0．60—0．75
冰
0．90

(2)雪的密度随着雪的沉积深度的增加而变大。对于沉积两个月之久的山坡上的积雪，深度为20cm的积雪的密度为0．3~~0．329g／cm3，而相同的地点深度为0．1～0．2cm的积雪的密度则变为0．6~~0．649g／cm3；
(3)新降下的雪的密度随着降落的时间长短的不同而不同，其测量的结果如表2.1所示；
(4)新降下的雪的密度和当时的温度也有一定的关系，其关系如表2.2所示。

表2.2 新降下的雪的密度和当时的温度的关系
降雪时的气温／ o C
新降下的雪的密度／g．cm-3

最小值
最大值
平均值
-10～-5．1
0．011
0．295
0．087
-5．1～-2．1
0．035
0．258
0．104
-2．1～-0．1
0．043
0．455
0．128
0～+2．0
0．069
0．529
0．183
+2．0以上
0．158
0．588
0．196

2.1.2 雪的硬度
雪的硬度也可以称为雪的抗压强度，其意义是指积雪在抵抗其他的物体进入本身时的最大能力[9]。表示方法为：进入积雪内的刚体的单位面积上所受到的来自积雪的阻力。扫雪车设计时计算的重要参数包括雪的抗压强度。由测量得知，雪的抗压强度因环境的不同而不同。
积雪抗压强度特征：
(1) 一般情况下积雪的抗压强度会随着雪的密度的增大而增大。
(2) 雪的抗压强度也与温度有关，随着温度的降低而增大。
2.1.3 雪的摩擦系数
雪的摩擦系数有：雪的内外摩擦系数、轮胎与冰雪路面的附着系数[10]。平常路面上在积雪之后，它的使用特性将会发生很大的改变。当对冬季养护的道路的机器进行计算时，必须得知道机器是沿着各种各样的冰雪路面行走的滚动阻力系数和附着系数。而行驶阻力系数，由于它不仅产生摩擦，而且还挤压雪，因此一般要比外摩擦系数大。

3 小型手推式除雪机设计方案
3.1 总体方案及其比较
方案一:利用吹风的方式。利用鼓风机里吹出的高速气流将积雪吹到路边。吹雪式的清雪车的运行速度较高，生产率高，缺点是只适用于新鲜的雪，不能够对压实的积雪或冰雪进行清理，而且只能在机场、桥梁和高速路等等宽敞地上使用，成本价高，不适合用于小型地区。
方案二:随着清雪车发展技术的不断进步，可以利用清雪车前部的铲子，来将积雪推到路的旁边。推移式清雪车只能够将积雪推到路边，而不能储备积雪，只适合用于新鲜的雪或破碎之后的雪，效率很低，对地面有很大的损伤。
方案三:依靠机械传动来清理积雪。先由集雪器将积雪打碎，再通过高速旋转的搅龙叶片运送到抛雪桶内，最后由抛雪叶轮将积雪抛出，抛到路边。螺旋转子式清雪车的适用范围比较广，无论是对于松散的雪还是压实的雪，清雪效果和清雪效率都要比之前的两个方案好，而且这种方案设计，设计出的产品体积小、成本低，更适宜用于道路窄小的地方。
综上，选用第三种方案。
3.2 小型手推式除雪机的工作原理
3.2.1 基本结构
小型手推式除雪机主要包括：原动机、传动装置、集雪装置、抛雪装置、行走装置和操作装置等。原动机可以采用原动机机或发动机，而目前大多数采用的是汽油机或柴油机；集雪装置是用来收集积雪的，主要采用的是推雪铲和螺旋状的搅龙叶片；抛雪装置是将收集的积雪抛到路的一边，主要的方式有抛雪叶轮和鼓风机两种；行走装置是来实现机器的前进，为手推式；操作装置主要是通过人来控制设备的运转工作。
3.2.2 工作原理
工作时由原动机提供动力，经由链传动将动力传递到工作部分。积雪由集雪装置收集到一个腔体内，再由抛雪装置清除出机体，抛雪叶轮利用高速旋转时的离心力将积雪抛出。这样在人力推动(手推式)下，清雪车不断前进，就能实现连续的清除积雪。小型机械清雪机的结构示意图如图3.1所示：

图3.1 小型机械清雪机的结构示意图

本设计通过利用搅龙旋转将雪集中向后推送，再利用离心式叶片高速旋转产生的作用力将雪高速推向弯管，再通过和弯管壁撞击折射扬出弯管，从而达到除雪目的。
动力传递过程为：发动机→传动轴→涡轮蜗杆减速器→驱动轴→搅龙
1. 搅龙 2. 清雪铲3. 抛雪筒 4. 传动系统 5. 发动机
6. 操作装置 7. 车轮 8. 车架9. 抛雪轮
图3.2 扫雪机结构图
3.3 小型手推式除雪机基本结构的确定
3.3.1 原动机的选择
因为扫雪机主要是用于较窄的小路和工厂、学校、单位或住宅小区内，所以动力机的体积不能过大，因此选用汽油机。
本次设计的参数为：每小时的扫雪量1000 ，积雪的密度250kg/m，积雪的厚度20cm，因此每小时的扫雪量为： 1.0×103m2×0.2m×250㎏/m3＝5.0×kg (3.1)
利用抛雪叶轮抛雪，其数据为：抛雪扬程3m，雪排出的初速度4m/s，因此排雪消耗的功率为：
m·g·h／t＝5.0×10kg×10N/kg×3m/s÷3600=416.66w (3.2)
集雪搅龙叶片旋转时受到积雪的阻力作用，阻力矩m=20N·m，搅龙转速l2r/s，因此集雪搅龙消耗的功率为：
20N·m×2×3.14×1 r/s=251.2w (3.3)
扫雪机工作时要克服本身的重量200kg，路面的摩擦系数0.2，前进速度lm/s，因此前进时消耗的功率为： 200kg×10N/kg×0.2×lm/s=400w (3.4)
综上，扫雪机消耗的总功率为：
416.66w+251.2w+400w=1067.86w (3.5)
根据以上的设计要求，对动力源选型。考虑到扫雪车在工作时可能遇到踏实的积雪，所以选用功率稍大的发动机，以来满足不同的工作状况下的需要。根据以上数据的分析以及考虑到功率的磨损消耗情况，选用EM100汽油机：
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
最大输出：2.2kw/2500r/min
净重：27kg
3.3.2 传动方式的选择
首先由汽油机提供扫雪机所需要的动力，经过链传动将动力传输给传动轴，传动轴将动力传输给抛雪叶轮，并通过蜗轮蜗杆减速将动力传输给搅龙叶片。行走动力来源于手推。
3.3.3 集雪装置的设计
因为积雪要被运送到抛雪桶内再抛出，所以要把积雪往集雪桶的中央聚拢，因此螺旋集雪转子是由两个旋向相反的螺旋轴对接而成的，搅龙叶片随着螺旋轴来螺旋旋转，以达到集雪的目的。设计中采用的是带状螺旋集雪叶轮，这样的设计能够对积雪有很好的破碎作用，不至于再积雪较多的时候发生堵塞储雪桶的情况。螺旋轴和搅龙叶片的基本机构如下图3.3所示：
图3.3 螺旋轴和搅龙叶片的基本机构

由上所述形式的集雪装置把切雪、碎雪、集雪、抛雪、运雪几大功能于一身，
具有有效的清雪效果。左右两边的搅龙旋向相反，能够将两边的积雪集中到中央，传递到抛雪轮下，在抛雪轮的高速旋转下将雪抛出。考虑到积雪具有一定的粘性且较易堆积，所以集雪螺旋使用的是绞龙式螺旋叶片。绞龙式螺旋叶片是螺旋式扫雪机的主要扫雪执行部件，它的主要参数有螺旋的外径、带宽、头数、螺距、螺旋的长度及转速等等，扫雪机的除雪效率和积雪的除净度与这些参数的选择有直接的关系。

4 小型扫雪机的设计计算和校核
4.1 链传动的计算
4.1.1 传动链的设计步骤
与带传动、齿轮传动相比，链传动的主要特点是：没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，传动效率较高（封闭式链传动传动效率=0.95～0.98）；链条不需要象带那样张得很紧，所以压轴力较小；传递功率大，过载能力强；能在低速重载下较好工作；能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。但链传动也有一些缺点：瞬时链速和瞬时传动比不为常数，工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。
通过各个传动方式优缺点的比较，在恶劣环境下工作的扫雪机上由汽油机到传动轴之间的传动方式选用链传动，在扫雪机的结构中占有很重要的份重，因此，要对其进行设计计算。
1、选择链轮的齿数 和确定传动比i
小链轮齿数少，可减少外廓尺寸，但齿数过少，会增加运动的不均匀性和动载荷；链条在进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大；链传动的圆周增大，从整体上加速铰链和链轮的磨损。对于高速传动或承受冲击载荷的链传动，不少于25，且链轮齿应淬硬。链轮的齿数也不宜过多，通常限定链轮的最大齿数，一般不大于114。
传动比过大，链条在小链轮上的包角就会过小，参与啮合的齿数减少，每个轮齿承受的载荷增大，加速轮齿的磨损，且易出现跳齿和脱链现象。一般链传动的传动比。
综上所述传动比设为，由于高速传动，z1 不小于25，由《机械设计》课本查得小链轮齿数z1=25，
则大连轮齿数为：
(4.1)

符合要求
2、计算当量的单排链的计算功率
因为链传动工作平稳，由《机械设计》课本查表选择传动系数为 KA=1.3 ，齿数系数，多排链系数，计算功率为：

(4.2)
式中：——工作系数；
——主动链轮齿数系数；
——多排链系数；
P——传递的功率，。

3、确定链条的型号和节距p
链条型号根据当量的单排链的计算功率和主动链轮转速由《机械设计》 图9-11得到。然后由表9-1确定链条节距p。
根据链轮的转速和，查表选择：
链条的型号为链号06B，节距p=9.525mm
4、 计算链的节数和中心距 初选中心距为：
初选中心距 =（30~50）p= 35p (4.3)
确定的中心距为：
=233.38mm (4.4) 其中 ≈234㎜
得链节数为：
(4.5)
因此，链长节数为：L p =94节
最大中心距： （4.6）
查《机械设计》表9-7得：
经计算得：㎜
考虑总体装配时尺寸相互之间的配合，令中心距，链节数
5、计算链速v,确定其润滑方式
链的平均速度为：

m/s (4.7)
由于v小于12~15m/s， 因此，可用。
由v=9.922m/s和链号06B，查《机械设计》课本图9-14得应采用油池润滑或油盘飞溅润滑。
6、计算压轴力Fp
有效的圆周力为 N (4.8)
链轮水平布置时的压轴力系数 ，则其压轴力为：
N （4.9）
式中：——有效圆周力，；
——压轴力系数，对于水平传动；对于垂直传动。
4.1.2 链轮基本数据计算
链条型号为06B，查《机械设计》表9-1滚子链规格和主要参数得：节距，滚子直径，内链接内宽，销轴直径，内链板高度，排距，单排抗拉载荷为8.9kN
1、小链轮的主要尺寸
分度圆直径： （4.10）
齿顶圆直径： （4.11）
（4.12）
齿根圆直径： （4.13）
2、大链轮的主要尺寸
分度圆直径： （4.14）
齿顶圆直径： （4.15）
（4.16）
齿根圆直径： （4.17）
4.2 传动轴的结构设计和校核
轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件（如齿轮、涡轮等），都必须安装在轴上才能进行运动以及动力的传递。因此轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。
传动轴是扫雪机构传动的重点，动力由汽油机输出后直接通过链轮将动力传向传动传动轴，带动传动轴上的螺旋桨高速转动的同时还要连接涡轮蜗杆转动并将动力传给搅龙轴，以此实现方向的转变和动力的传送。
轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸，其设计过程如下：
轴的工作情况：无腐蚀条件
汽油机轴的转速：n1=2500r/min
轴的输入功率： P1=P=2.2kW （4.18）
转矩： （4.19） 轴选用实心轴，材料：45，正火、回火 ；
硬度（HB）： 230MPa，抗拉强度：600MPa
4.2.1 轴的结构设计
按照扭矩初算轴径，轴选用45钢调质，硬度HBS317-255。
根据《机械设计基础》查表得，c=118
1、求输出轴上的功率，转速和转矩
输入功率：2.2kw，查课本《机械设计课程设计》，传动链为开式，取链传动的传动效率为：，
则 ： （4.20）
同时又因为
（4.21） 所以
（4.22）
2、求出作用在链轮上的力
因为已知链轮的分度圆直径为106mm
所以圆周力
（4.23）
3、初步确定出轴的最小直径
选取轴的材料为45钢，调质处理。
查《机械设计》表15-3得， 取=112，于是得
（4.24）
因为要考虑到安装的链轮的内径，所以选取输出轴的最小直径为12mm，=12mm。
4、根据轴向的定位要求来确定轴的各段直径和长度

图4.1轴的各段直径和长度

各段的直径和长度见上图4.1
5、初步选择深沟球轴承
因轴承主要承受径向载荷的作用，也可同时承受较小的轴向载荷的作用，故选用深沟球轴承6306，与蜗杆相连接部分的选择6301 。
4.2.2 轴的校核
因为轴的转速较高所以要对该轴进行校核，以保证扫雪机的整体质量。由发动机传到传动轴，效率为0.92，转速为1786r/min。
1、求轴上的功率p和转矩T
由公式（4.20）得，由公式（4.22）得
2、求作用在轴端的力
已得轴端的分度圆直径为d=30mm f===1082.2N （4.25）
F=f=1082.2×= 394.496N （4.26）
F=ftan=1082.2×tan3.18=60.125N （4.27）
圆周力F 径向力 和轴向力F ： L =50㎜ L=750㎜
3、求轴上的载荷
（4.28） （4.29）
（4.30） （4.31） 又因为
（4.32）
由计算可知，轴端位子是最危险的截面，计算其M，M，M，其数值如表4.1所示：
表4.1 M，M，M的计算数值
载荷
水平面H
垂直面V
支反力
F=1074N F=72N
F=391N F=26N
弯矩M
M=46340N·mm
M=19582N·mm
总弯矩
M==50307N·mm

扭距T
T=11470N

4、按弯矩合成应力校核轴的强度
取=0.6，轴上的应力计算
===1.4Mpa （4.33）
轴的材料为45号钢，调质处理，查的[]=60 M pa,因此＜[]，故安全。
4.3 蜗轮蜗杆减速装置设计
由于汽油机传出的转速较高，而扫雪机的行走速度需要根据人正常行走速度而确定，所以需要减速器来减小传动轴传送的转速。因为所设计的扫雪机容积量有限，所以需要一个小型的减速器来减速。结合着减速器的优缺点，选取涡轮蜗杆减速器。
涡轮蜗杆减速器因为传动比比较大，零件的数目少，因而结构紧凑。在涡轮蜗杆的传动中，因为蜗杆齿是连续着不断地螺旋的齿，它和涡轮齿是逐步进入及逐步的退出啮合的，而且同时啮合的齿对数又比较多，所以冲击载荷较小，传动平稳，噪声低。而当蜗杆的螺旋线升角不大于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性。
设计的机构中蜗杆作为动力输入端，安装在涡轮的下方。
4.3.1 选择材料
考虑到蜗杆传动功率不大，速度中等，故蜗杆采用45钢；因希望效率高些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，表面硬度45~50HCRC。涡轮采用铸锡磷青铜ZCuSn10Pb1，金属型铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜，而轮芯用灰铸铁HT100制造。
4.3.2 按齿面接触疲劳强度计算

根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，计算出蜗轮蜗杆的主要参数和几何尺寸
1、确定作用在涡轮上转矩
（4.34）
= 9.55×106
=

2、确定载荷系数K
因为工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数，由《机械设计》表11-5选取使用系数，由于转速冲击不高，可取动载荷系数。
则：
3、确定弹性系数：
因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故ZE =160
4、 确定接触系数
接触系数查《机械设计》图11-18得
5、确定许用接触应力
根