小型除冰機的結構設計及整機虛擬裝配研究

孫海朋

（重慶能源工業技師學院，重慶 400037）

小型除冰機的結構設計及整機虛擬裝配研究

孫海朋

（重慶能源工業技師學院，重慶 400037）

為解決城市內部的小巷小道、住宅小區等中小規模的除冰作業，探討研制一種新型的結構簡單的小型除冰機械，其具有結構簡單、體積小、易于操作等優點，具有非常廣闊的應用前景。文章對其各主要典型結構進行了三維建模，詳細介紹了其建模過程及整機虛擬裝配的具體方法。

新型小型除冰機械；三維建模；整機虛擬裝配

1 主要技術參數

文章設計的小型除冰機，主要為解決城市內部的小巷小道、住宅小區等中小規模的除冰場所，其基本參數如表1所示。

表1 技術參數

2 小型除冰機基本結構

小型除冰主要由原動機、傳動裝置、破冰裝置、集冰裝置、拋冰裝置和機架及行走裝置七大部分組成。

3 整機傳動方式

由一個帶傳動將柴油機的輸出轉速傳遞到中間傳動軸，中間傳動軸一部分通過同級帶傳動到減速器處，轉速降低后，輸出軸通過帶輪與除冰車后輪軸相連，驅動車體前行；一部分通過皮帶與集雪攪龍相連；另一部分通過齒輪傳動帶動揚雪轉子軸旋轉。

4 工作原理

由柴油機提供動力，通過中間軸及減速器驅動后輪前進。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構組成，螺旋攪龍軸高速旋轉，冰屑在螺旋葉片的作用下會迅速集中于集雪攪龍的中部，即拋雪轉子室的入口處，之后冰雪碎屑就隨著車體前行進入轉子室。轉子葉片高速旋轉，在離心力作用下，冰雪碎屑將被沿著拋雪筒拋出。

5 小型除冰機虛擬裝配

本設計中對小型除冰機各零件都做出了3D模型，這些模型都是由solidworks創建的，小型除冰機的整機裝配也是由solidworks裝配體模塊完成的。SolidWorks可以創建具有全相關性的3D實體數學模型，使用者在設計的過程中，可以人為的制定各零件間的約束關系來模擬該小型除冰機真實的裝配效果。在裝配的同時可以模擬機械的運動，運動干涉的部分，通過修改模型尺寸，可以消除干涉，不用做出實物，提高設計的經濟性。

SolidWorks整機建模之后，可以通過旋轉視圖，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的各個部位。

（1）破冰裝置建模。碾壓滾的建模：制圖時可根據碾壓滾的基本尺寸為模型，畫出輪廓，再根據連接要求設計出連接位置。重點是刀齒的建模，建模最為重要的就是建模平面的建立和選擇，繪出一個刀齒后運用直線和圓周陣列，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，兩端由軸承與機架側板連接，隨車滾動前行。

圖1 碾壓滾

（2）集冰裝置建模。集雪攪龍的建模：集雪攪龍建模難點是攪龍葉片，攪龍的葉片為對稱螺旋結構，這樣就能實現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，設定好旋轉的高度及周數，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。建模重點是控制好尺寸，如兩螺旋葉片間距應為揚雪葉片腔入口直徑。如圖2所示。集雪攪龍的安裝：通過軸承連接在機架的側板上，以及推雪板上，以便實現集冰的自由轉動。

圖2 集雪攪龍

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

圖3 揚雪葉輪

圖4 車輪

（4）行進裝置建模。車輪建模：建模之前需要詳細研究，對各方面進行觀察，選擇適當的方法來對各部件的特征進行有順序的添加細節特征，這樣才能更有效地提高工作效率。就如此車輪，一個旋轉命令，就可將車輪特征基本建立完成。行進裝置：通過中間傳動軸，由帶輪將較高的轉速傳遞給減速器，通過減速器的減速作用，將轉速降低，通過皮帶，驅動后輪前行，為整機提供穩定的前進速度。如圖4所示。

圖5 機架

（5）除冰機機架建模。機架建模：機架主要由矩形管焊接而成，焊接線路主要由3D造型完成，之后再逐個添加上焊件即可。機架的主要功能：固定各構件，使各構件保持固定的相對位置關系。本次設計的除冰機機架主要用60×40×3.2矩形管焊接而成，機架如圖5所示。

圖6 小型除冰機整體裝配圖

（6）小型除冰機整機虛擬裝配。按照實際裝配條件，選擇適當的約束條件，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，對零件尺寸進行修改。修改完成之后，整機運行，看整機是否能正常工作。如圖6所示。

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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，大學本科，維修電工高級技師，主要研究方向：機電一體化。