倪 坤，冯艳秋

（1. 徐工集团江苏徐州工程机械研究院，江苏 徐州 221004；2. 徐州徐工铁路装备有限公司，江苏 徐州 221004）

近年来，随着城市道路、高速公路、机场建设的快速发展，冬季路面积雪已成为目前交通所面临的主要问题，严重制约经济发展。目前，在我国冬季路面除雪方式主要有人工除雪、化学除雪、机械除雪3类。其中，除雪铲是应用最广、起源最早的除雪设备。由以往的试验可知，除雪铲的质量和结构强度的合理性直接影响着除雪铲的工作效率及使用寿命。

由于影响除雪铲的质量和结构强度的因素很多，利用常规的分析方法选择合理的结构参数，不仅需要大量的试验，而且分析工作繁琐、复杂，大大影响了设计效率和质量。本文利用正交试验法和灰色系统理论，研究除雪铲目标质量与各结构参数之间的关联性，得到各参数与理想目标质量之间的关联度，从而获得优化的结构参数组合。

1 除雪铲的有限元模型

1.1 除雪铲的受力分析

除雪铲在进行除雪作业时所受到的除雪阻力FP主要包括：铲刃与路面的滑动摩擦阻力Ff，分离积雪的切削阻力Fc，以及将积雪沿铲体表面抛出时雪对铲体的阻力Fa，即［1］

式中 Ff——犁刃与路面的滑动摩擦阻力；

Fc——分离积雪的切削阻力；

Fa——将积雪沿犁面抛出时雪对犁的阻力。

图1 铲体受力直角坐标系

为便于计算分析，建立如图1所示的铲体受力直角坐标系。定义除雪铲前进的方向为X轴正方向，铲体左侧方向为Y轴正方向，垂直向上方向为Z轴正方向。……