孙海朋

（重庆能源工业技师学院，重庆 400037）

小型除冰机的结构设计及整机虚拟装配研究

孙海朋

（重庆能源工业技师学院，重庆 400037）

为解决城市内部的小巷小道、住宅小区等中小规模的除冰作业，探讨研制一种新型的结构简单的小型除冰机械，其具有结构简单、体积小、易于操作等优点，具有非常广阔的应用前景。文章对其各主要典型结构进行了三维建模，详细介绍了其建模过程及整机虚拟装配的具体方法。

新型小型除冰机械；三维建模；整机虚拟装配

1 主要技术参数

文章设计的小型除冰机，主要为解决城市内部的小巷小道、住宅小区等中小规模的除冰场所，其基本参数如表1所示。

表1 技术参数

2 小型除冰机基本结构

小型除冰主要由原动机、传动装置、破冰装置、集冰装置、抛冰装置和机架及行走装置七大部分组成。

3 整机传动方式

由一个带传动将柴油机的输出转速传递到中间传动轴，中间传动轴一部分通过同级带传动到减速器处，转速降低后，输出轴通过带轮与除冰车后轮轴相连，驱动车体前行；一部分通过皮带与集雪搅龙相连；另一部分通过齿轮传动带动扬雪转子轴旋转。

4 工作原理

由柴油机提供动力，通过中间轴及减速器驱动后轮前进。破冰装置由于压力的作用将积冰压碎，集冰装置是由反向焊接的螺旋搅龙叶片，、推雪板和挡板等主要结构组成，螺旋搅龙轴高速旋转，冰屑在螺旋叶片的作用下会迅速集中于集雪搅龙的中部，即抛雪转子室的入口处，之后冰雪碎屑就随着车体前行进入转子室。转子叶片高速旋转，在离心力作用下，冰雪碎屑将被沿着抛雪筒抛出。

5 小型除冰机虚拟装配

本设计中对小型除冰机各零件都做出了3D模型，这些模型都是由solidworks创建的，小型除冰机的整机装配也是由solidworks装配体模块完成的。SolidWorks可以创建具有全相关性的3D实体数学模型，使用者在设计的过程中，可以人为的制定各零件间的约束关系来模拟该小型除冰机真实的装配效果。在装配的同时可以模拟机械的运动，运动干涉的部分，通过修改模型尺寸，可以消除干涉，不用做出实物，提高设计的经济性。

SolidWorks整机建模之后，可以通过旋转视图，借助压缩、显示隐藏、透明化显示模型等方法，可以清晰直观地观察整机的各个部位。

（1）破冰装置建模。碾压滚的建模：制图时可根据碾压滚的基本尺寸为模型，画出轮廓，再根据连接要求设计出连接位置。重点是刀齿的建模，建模最为重要的就是建模平面的建立和选择，绘出一个刀齿后运用直线和圆周阵列，完成其他刀齿的建模。如图1所示。碾压滚的安装：破冰装置为碾压滚，两端由轴承与机架侧板连接，随车滚动前行。

图1 碾压滚

（2）集冰装置建模。集雪搅龙的建模：集雪搅龙建模难点是搅龙叶片，搅龙的叶片为对称螺旋结构，这样就能实现将冰雪碎屑向中间收集的目的，这里笔者用了曲面建模，一条线绕另一条线旋转，设定好旋转的高度及周数，就能建出螺旋叶片的基本形状，再加厚曲面，叶片建模就完成了。建模重点是控制好尺寸，如两螺旋叶片间距应为扬雪叶片腔入口直径。如图2所示。集雪搅龙的安装：通过轴承连接在机架的侧板上，以及推雪板上，以便实现集冰的自由转动。

图2 集雪搅龙

（3）抛冰装置建模。扬雪叶轮的建模：如图3所示，扬雪叶轮叶片笔者选择了最简单的形式，建模的时候主要是严格按照设计尺寸绘制，只有这样才能正确的装配在一起。建模的时候尽量减少草图平面个数，这样在后期修改时会很方便，就如扬雪叶片，在一个平面上就可以绘出所有特征的草图，按照设计尺寸拉伸就可以得出整个特征。抛冰装置的安装：抛冰装置由转子腔、转子轴承、抛雪筒组成，转子轴承一端通过轴承座与机架连接固定，一端通过轴承与集雪搅龙轴相连。

图3 扬雪叶轮

图4 车轮

（4）行进装置建模。车轮建模：建模之前需要详细研究，对各方面进行观察，选择适当的方法来对各部件的特征进行有顺序的添加细节特征，这样才能更有效地提高工作效率。就如此车轮，一个旋转命令，就可将车轮特征基本建立完成。行进装置：通过中间传动轴，由带轮将较高的转速传递给减速器，通过减速器的减速作用，将转速降低，通过皮带，驱动后轮前行，为整机提供稳定的前进速度。如图4所示。

图5 机架

（5）除冰机机架建模。机架建模：机架主要由矩形管焊接而成，焊接线路主要由3D造型完成，之后再逐个添加上焊件即可。机架的主要功能：固定各构件，使各构件保持固定的相对位置关系。本次设计的除冰机机架主要用60×40×3.2矩形管焊接而成，机架如图5所示。

图6 小型除冰机整体装配图

（6）小型除冰机整机虚拟装配。按照实际装配条件，选择适当的约束条件，依次将各零件组装起来。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，确保零件正确的定位。装配完成后，检查干涉，对零件尺寸进行修改。修改完成之后，整机运行，看整机是否能正常工作。如图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

孙海朋（1981-），男，河南商丘人，大学本科，维修电工高级技师，主要研究方向：机电一体化。