一种刀片嵌入橡胶轮式的破冰装置研究

摘要

我国北方地区降雪较多，如果降雪不能及时清除，就会在车辆、行人的反复碾压下形成压实冰雪，造成人们出行的不便，严重时还会造成多起交通事故，严重威胁人们的生命安全。因此设计研发高效的清除压实冰雪的机械是很有必要的。
　　本课题来源于与哈尔滨雪狼除雪机械设备有限公司的合作项目，其目的在于研制一种工作效率高的清除路面压实冰雪的机械，以快速有效的清除压实冰雪，方便人们的生活。
　　本文首先对研究的背景进行介绍，对破冰除雪机械以及破冰力学的国内外发展现状进行了综述概括。
　　对路面压实冰雪的物理力学特性（密度、强度、摩擦系数等）进行了概括总结，提出断裂力学和莫尔库伦理论作为压实冰雪破坏的准则。提出了橡胶轮破冰车的构思，并对破冰车进行了总体方案设计（包括结构和液压的设计）。
　　对破冰机构进行了具体的结构设计，包括破冰机构的吊装机构以及破冰装置的结构设计。结合冰雪的力学特性和具体的破冰结构对破冰机构的破冰机里进行了分析，分析分为两个过程：分析单个破冰刀片破冰过程，指出冰雪的破碎过程分为表面裂纹的产生和冰雪的崩裂破碎；对整个破冰机构的破冰过程进行分析。应用莫尔库伦理论和断裂力学的理论分别对破冰力学进行了具体的分析，并对橡胶破冰轮进行了有限元分析，验证该工作装置的可靠性。
　　考虑到静压力破冰所需要的压力较大并且不好掌控的缺点，提出了振动破冰的想法。采用偏心轮作为振动机构，对破冰机构的一阶振动和二阶振动作了分析，并且对二阶振动进行了详细的分析，首先分析了不同的结构参数对破冰机构和车架振幅的影响，然后分析了不同的结构参数对破冰机构破冰力的影响。最后对振动破冰机构进行了简易的设计。
　　对橡胶轮破冰车破冰过程进行分析，对橡胶破冰轮进行有限元的仿真，分析了其在静力破冰过程中的受力状况，验证了其工作时的可靠性；用ADAMS进行破冰轮破冰过程中的破冰接触力分析，得出了破冰过程中的瞬时破冰接触力，验证橡胶轮破冰机构可以对路面压实冰雪进行破坏。

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第1章 绪 论

1.1课题来源、目的及意义

1.2机械清除冰雪的形式

1.3清除冰雪机械的国内外发展现状

1.4破冰力学的国内外研究现状

1.5论文主要研究内容

第2章 破冰车的总体方案研究

2.1引言

2.2 冰雪的物理特性

2.3压实冰雪的破坏准则

2.4破冰车的总体方案研究

2.5破冰车整体结构设计方案

2.6破冰车液压系统设计方案

2.7破冰车转向稳定性分析

2.8本章小结

第3章 破冰装置结构设计及破冰力学分析

3.1引言

3.2破冰车工作阻力分析

3.3橡胶轮式破冰装置结构设计

3.4橡胶轮式破冰装置破冰机理分析

3.5本章小结

第4章 振动破冰机构设计及其破冰机理分析

4.1引言

4.2破冰机构振动分析

4.3振动破冰机构的整体结构方案

4.4本章小结

第5章 破冰装置除冰过程的仿真分析

5.1引言

5.2破冰轮破除冰雪有限元分析

5.3破冰车破冰机构运动学仿真

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢