第８期 ２０１１年８月 文章编号：１００１—３９９７（２０１ １）０８—０１２９—０２ 机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ １２９ 多功能小型扫雪除冰车的研制木 李天生李方 曾理邱荣水盘汉志伍超 （湖南工学院机械工程系，衡阳４２１００２） Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｓｍａｌｌ ｄｅｉｃｉｎｇ／ｓｎｏｗ ｓｗｅｅｐｅｒ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉ－—ｆｕｎｃｔｉｏｎ ＬＩ Ｔｉａｎ—ｓｈｅｎｇ，ＬＩ Ｆａｎｇ，ＺＥＮＧ Ｌｉ，ＱＩＵ Ｒｏｎｇ－ｓｈｕｉ，ＰＡＮ Ｈａｎ－ｚｈｉ，ＷＵ Ｃｈａｏ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｎｇｙａｎｇ ４２ １ ００２，Ｃｈｉｎａ） 【摘要】针对目前国内外的除雪或除冰车结构复杂、售价高、使用维修成本大、推广和普及困难的 发展现状，成功研制了一台多功能的扫雪除冰车。该车同时具有前螺旋扫雪，中间破冰滚筒除冰，后扫 冰机构收集破碎冰块的多重功能。详细介绍了该车的典型结构与工作原理，运用ＰＲＯＥ软件对其进行 了建模、虚拟装配和运动仿真；制造出了实物样机并给出了主要性能参数。实践证明该扫雪除冰车外形 尺寸小、功能全、操作简单和『生价比高，最后分析了其应用前景。 关键词：多功能；扫雪除冰车；结构特性，Ｉ工作原理；性能参数 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】／ｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｄｅｉｃｉｎｇ ｏｒ ｓｎｏｗ ｓｗｅｅｐｅｒ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ曲ｒ０越 ｓｕｃｈ ｏｓ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｉｇｈ ｐｒｉｃｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ ｆｏｒ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａｎｄ ｄｉｆｉｆｃｕｌｔ ｆｏｒ ｐｏｐｕｌａｒｉｚｉｎｇ，ａ ｎｅｗ ｄｅｉｃｉｎｇ／ｓｎｏｗ ｓｗｅｅｐｅｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｓｕｃｈ ａｓ ｆｒｏｎｔ ｓｐｉｒａｌ Ｓｎｏｗ ｓｗｅｅｐｉｎｇ，ｍｉｄｄｌｅ ｉｃｅ－ｂｒｅａｋｉｎｇ ａｎｄ ｒｅａｒ ｉｃｅ ｓｗｅｅｐｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ．Ｔｙｐｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉ— ｐｉｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｅｅｐｅｒ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｄｅｔａｉｌ。Ｔｈｅｎ ３Ｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｖｉｒｔｕａｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ ａｎｄ ｍｏｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌａ～ ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｅｅｐｅｒ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｏｎｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＰＲＯＥ ｓ＠ｗａｒｅ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｈａｖａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｅｅｐｅｒ．Ｐｒｃｔｉａｃｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｗｅｅｐｅｒ ｉｓ ｃｈａｒｃｔａｅｒｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｓｍａｌｌ－ｓｉｚｅ，ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｓｉｍｐｌｅ ｏｐｅｒｔｉａｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ ｃｏｓｔ ｐｅ￣ｒｍａｎｅｅ．Ａ ｔ ｌａｓｔ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｉｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎ；Ｉｃｅ－ｒｅｍｏｖｉｎｇ／ｓ［１ＯＷ ｓｗｅｅｐｅｒ；Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；Ｗｏｒｋｉｎｇ－ｐｒｉｎｃｉ一 １ ｔ １ 己Ｉ言 哼 ，曼 ． 、 ｉ、 ｉ ｛ ＾ ｛ １要一 ～～ 一～——～——— —一～一——一一一一一一一一～ ｛ ＾ ■ ｍ １、ｈ … … … 小 … … …～………’ 打，从而获得破冰效果。 中图分类号：ＴＨ１６，Ｕ４１８．３＋２６文献标识码：Ａ 在我国北方冬季普遍降雪特别是一些高寒地区降雪期长达 造成交通中断，屡屡发生事故。 目前，除雪的常用方式有： 纵观除雪破冰机械的发展现状，现有设备绝大部分功能单 廉，适合于小型公路和街道的使用且同时具有扫雪除冰功能的设 备具有广阔的发展前 。 （５－６）个月，积雪给道路、机场及人们出行带来极大的不便，甚至 一、外形大、价格高。所以研制具有：小巧轻便，操作简单，价格低 机械除雪、融雪除雪、综合式除雪等。机械除雪是通过机械 ２设计总体方案 设备清除积雪的方法；融雪除雪是利用热能或撒布化学药剂而使 （１）在保证安全性、经济性的前提下，扫雪和除冰功能可同 积雪融化的一种方法；综合式除雪是机械除雪与融雪除雪相结合 时实现或交替使用。即有雪无冰时，只执行扫雪的功能，而有冰无 的一种除雪方法。机械除雪应用最为广泛。其除雪效率高、成本 雪时，便执行除冰和扫冰的功能。当环境中出现冰雪混合的情况 低、无污染、但对结冰路面及低等级路面除雪效果差ｌｌｌ。除雪车在 则扫雪和除冰功能同时启动。 国外已有很多厂家生产如：瑞士的某公司和美国的某公司；德国 的某公司。 （２）破冰采用除冰滚筒来实现，破冰力的大小可以根据冰层 的厚度给以调节。 国内在除冰机械的开发和生产比除雪机械的时间还要短， （３）整车的速度可根据冰雪的厚度来实现调节，即在冰雪比 除冰机械按其工作原理可分为以下几种类型Ｉ２１。振动式：液压系统 较厚的时候能使车的速度放慢以便将冰雪一次性除尽，而在冰雪 驱动振动马达，带动偏心块的旋转，在离心力的作用下，使得振动 比较薄的时候能使小车速度加快以提高扫雪除冰的效率 轮沿圆周径向运动。静碾压裂式：通过悬挂于装载机前端滚压轮 根据总体方案的设计要求，得到系统的主要组成部分：转 上的组合刀片将冰层压碎。柔性链条击打式：采用特制链条，前端 向、扫雪、扫冰、除冰和升降机构、离合机构、后轮驱动机构等。整 安装吊环，在主机的驱动下，链条作高速旋转，对路面进行柔性抽 车主要机构及布局，如图１所示。 ★来稿日期：２０１０—１０—１８★基金项目：湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目（湘教通［２０１０１２４４号）， 湖南省普通高校教改项目（湘教通ｆ２０１０１２４３号） 第８期 ２０１１年８月 文章编号：１００１—３９９７（２０１１）０８—０１３１—０３ 机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｌ３ｌ 汽车ＡＦＳ头灯随动转向规律研究 刘新良迟永滨 （华南理工大学机械与汽车工程学院，广州５１０６４０） Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｆｏｌｌｏｗ－ｕｐ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｌａｗ ｏｆ ｈｅａｄｌａｍｐ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ｆｒｏｎｔ—－ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ＬＩＵ Ｘｉｎ－ｌｉａｎｇ，ＣＨＩ Ｙｏｎｇ－ｂｉｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０６４０，Ｃｈｉｎａ） １ 卅 ．， ’、喜 ｔ、尊 ．，Ｈ ＼曩一 ／ 、． 、． ’、． 一 ’、毫 ｔ、－ 十 ～ 【摘要】车辆夜间转弯时的转角特性是汽车随动转向前照灯系统（ＡＦｓ）的关键特性之一。介绍了 ＡＦＳ系统的基本原理，分析了当前国内外对汽车ＡＦＳ头灯随动转向规律的研究成果。在此基础上提出 了两种新的转角特性曲线模型，同时建立了评价该特性曲线性能的数学模型，并结合具体车型对前照 灯的随动转向效果在ｍａｔｌａｂ软件中进行了分析验证，得到了分析计算结果。该结果数据说明设计的转 角特性所确定的头灯转角是合适的，也进一步证明了曲线型转角特性的性能优于直线型转角特性。 关键词：随动转向；数学模型；ＡＦＳ；汽车头灯 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ ｃｏｒｎｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｄｕｒｉｎｇ ｄｒｉｖｉｎｇ ａｔ ｎｉｇｈｔ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｆｒｏｎｔ－ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（ＡＦＳ）． ｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＡＦＳ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｈｅａｄｌａｍｐｆｏｌｌｏｗ——ｕｐ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｌａｗ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａ］９ｒｏａｄ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｓ ｗｅ１１．０ｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆｔｈａｔ，ｔｗｏ ｎｅｗ ｃｕｒｖｅ ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ ｃｏｒｎｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｒｅ ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．ｔｈｅｎ ａ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｔｏ ｅｖａｌｕ— ａｔｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆｔｈｅ ｃｏｒｎｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｕｒｖｅ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗ－ｕｐ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｅｆｅｃｔ ｆｈｅａｏｄｌｉｇｈｔｓ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｙｐｅｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｔｅｓｔｅｄ ｉｎ ｍａｔｌａｂ，ａ ｒｅｓｕｈ ａｆｔｅｒ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌｔａｉｎｇ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔ ｄｅｍｏｎｓｔｒｔｅｓ ｔａｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｒｎｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｒｎｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆｔｈｅ ｈｅａｄ— ｌｉｇｈｔ ｉｓ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｒｖｅｄ ｃｏｒｎｅｒｌ厂ｅａｔｕｒｅ ｉｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｔｏ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｒｎｅｒｆｅａｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｏｌｌｏｗ－ｕｐ ｓｔｅｅｒｉｎｇ；Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ；Ａｄｖａｎｃｅｄ ｆｒｏｎｔ－ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｓｔｅｅｒｉｎｇ；Ａｕｔｏ ｂｕｌｂ 中图分类号：ＴＨ１６，Ｕ４６３．６５＋１文献标识码：Ａ １引言 汽车前照灯是汽车上重要的安全部件。当前大部分汽车头灯 ＡＦＳ系统以车辆在转弯时方向盘的转角（可换算为前轮偏 转角）以及汽车瞬时车速作为控制参数输入，根据设计的控制算 法得到与车速和方向盘转角相适应的车灯转角，并以之作为目标 角度来对汽车前大灯进行随动调节。针对转弯时车灯水平偏转角 与车速和前轮偏转角之间的随动关系进行了研究，建立了车灯随 动转向数学模型。 的照射角度是固定的，当汽车在弯道上行驶时，由于光束不能偏 转，光照视野不能满足驾驶要求。主动转向头灯系统也称智能化自 适应前照灯照明系统（ＡｄｖａｎｃｅｄＦｒｏｎｔ－ｌｉｇｈｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ，简称ＡＦＳ）， 能根据汽车的转向信号以及车速信号等，自动调节车灯光束的方 向，确保车辆在转弯时无延迟的对准即将进入驾驶员视野的路面， 为驾驶员提供最优的照明效果，提高了汽车的主动安＿拿胜。 ★来稿日期：２０１０—１０—２９ ２ ＡＦＳ随动转向规律分析 ＡＦＳ头灯转角主要与汽车在弯道行驶时的瞬时速度和前轮偏 设计总体方案预期的所有功能。基本达到了设计的性能指标，扫 参考文献 雪除冰车的主要性能参数和样机实物，如表１所示。 ［１］王晓方．除雪车功能及主要参数设计［Ｊ］＿农业装备与车辆工程，２００６ （１２）：２４—２５． ［２］王振．国内除雪除冰机械现状刍议［Ｊ］．工程机械，２００２，３３（７）：４６＿４７． ５结束语 ［３］濮良贵，纪名刚．机械设计，第８版［Ｍ］ Ｅ京：高等教育出版社，２００６． 目前，国内市场同时具有扫雪和除冰功能的小型设备尚处 ［４］成大先．机械设计手册（单行本．轴及其联接）［Ｍ］一Ｅ京：化学工业出版 社，２００４（１）． 于起步阶段，本产品具有外形尺寸小、功能强、操作简单方便和性 ［５］王继成．产品中的人机工程学［Ｍ］ Ｅ京：化学工业出版社，２００４． 价比高等优点在国内尚属首创。针对国内近几年连续出现严重的 ［６］陈家瑞．汽车构造［ＭＩ．北京：人民交通大学出版社，２００６． ［７］简晓春，杜仕武．现代汽车技术及应用［Ｍ］．北京：人民交通出版社， 冰雪灾害，导致部分偏远、小地区交通不畅的实际情况，此产品能 ２００４． 解决大型扫雪、除冰设备无法进入上述地区的现状，主要推广对 ［８］刘国良，刘洛麟．Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ ２００６完全学习手册一图解ＣＯＳＭＯＳＷｏｒｋｓ 象是县、乡镇交通管理部门和学校等企事业单位以及小巷、街道 ［Ｍ］一Ｅ京：电子工业出版社，２００６． ［９］易臻，陈斌．ＡｕｔｏＣＡＤ ２００４机械制图全新教程［Ｍ］．上海：上海科学普 及出版社，２００４． 居民用户等。因此其潜在有很大的经济价值和社会效益。
