小型便攜清雪車設計研究

劉振達 劉姝言

我國北方冬天氣溫寒冷，降雪比較多，給城市交通和行人外出造成較大困難，如何更好的解道路、居民區及時、快速和環保地清理道路積雪的問題，已經成為生活在北方的產品設計從業者們共同關注的問題。

1 前期調查與分析

現今科技日新月異，目前已有的除雪技術也有很多，

（1）有傳統的人工除雪技術；（2）在道路上撒播化學物質融雪除雪技術；（3）靠各種清雪機械除雪技術。這些技術可以說是各有利弊。第一種為人工除雪，它需要人工使用推雪板、鐵鍬等清雪工具進行積雪的清掃。這是一種效率非常低的方法不僅浪費大量的人力物力，作業成本高，而且不能及時快速除雪，安全系數低。第二種為融雪除雪法，它是通過融雪劑潑灑車將融雪劑均勻地撒布于雪面，使雪溶化成水。與人工除雪相比，這種技術除雪效果好、效率高、設備簡單、易于實施而不足之處在于所使用的融雪劑主要是鹽，不僅費用較高會使路面及周邊植被遭到嚴重破壞，對環境的影響是長期不可恢復的。融雪劑在氣溫過低時會失去作用，也不利于保護車輪胎。第三類為機械除雪法，它是利用機械裝置將路面的積雪或冰與路面分開并移送出路面的方法，它的優點是應用范圍廣，適應性很強。缺點是大型機械無法進入，噪音又大。人工清掃又耗時費工，極其迫切地需要自動化程度高、小巧靈活，噪音低，性能良好的機械來代替，進而，設計一款相對方便的清雪車勢在必行。

2 設計構思及方案

基于現有的清雪車在使用過程中噪聲大又笨重等問題，為校園、庭院設計出一款低噪音輕巧的小型清雪車。本設計針對，大型設備清理占地面積大、影響交通，窄小街道、機關大院、小區、學校、公園等小道大面積場所清雪費工費力的情況，經過實地調查咨詢和嚴格思考，進行小型清雪機的設計。

這是一款人力電動兩用清雪車，可以由使用者實現電動和手動兩種方式工作，它提供了一種結構簡單、生產成本低、能夠明顯改善平衡性且省力的鏈輪結構，給使用者輕巧、靈活、方便捷、省力等優點。在清雪過程中降低了清雪機車工作時的噪音。另一方面在使用中使清雪機車更輕巧、靈活，更易于在校園與小路上使用。

該清雪車上分別由三個輪子、坐椅、車把、車架、腳蹬、鏈輪結構、電力驅動裝置等為主要部分組成。清雪車的三個輪子其中一個較大的輪子在清雪車前方，并且為驅動輪。通過腳蹬或帶電力驅動清雪車行駛及工作；另兩個較小的輪子在清雪車后方與前輪呈等腰三角形位置處，支撐輪椅的整體平衡，用軸承固定，可以隨著清雪車的轉向自動改變角度。

清雪車的人力驅動裝置及清雪裝置以雙腳踩踏前輪處的腳踏板執行。踩踏腳踏板即可同步驅動，也可先后交替驅動，還可以單獨驅動。車把可以在清雪車前行時的任何狀態下操控方向，可在操控方向時以任何角度驅動清雪車前行，整個操作過程方便實用。清雪車在雙腳輕踩腳踏板的時候，可以實現驅動，當不用電力驅動或電量不足時，可以同時使用人力配合電力驅動。通過鏈輪傳輸，將動力傳到前端螺旋裝置，通過鏈輪結構變速使螺旋裝置加速旋轉引導地面積雪向一側飛去實現無聲清雪。此外，可通過鏈輪結構轉換為加速檔位、減速檔位、空擋三種，實現不同的清雪效果。由于車體輕巧，可以輕松出入清掃小路。

當然，安全是最首要的要求。清雪車裝有自動控鎖制動裝置，極大地保證了駕駛者及路人的安全性，有效地避免了清雪時前方突然出現路人意外卷入螺旋裝置的威脅。

我們設計的這款清雪車是一款帶驅動碎雪裝置的清雪車，工作方式簡單，當手動開關松開后，掃雪裝置即停止工作，可以單手操作。該清雪機的揚雪方向可以單獨設定，掃雪裝置使用壽命長。這款清雪機動力十足，揚雪吸力強大，即使是堆積得很堅硬得雪堆也可以鏟除。清雪機的揚雪距離達10-15米。該型清雪機每次加滿油箱，可連續工作1.5小時。

清雪車適用于重負荷工作，此款清雪車可以清掃大量積雪及已壓實的雪層。清雪車揚雪的過程是：第一步：攪龍卷入積雪。第二步：通過扇葉將積雪拋出。該型清雪車適用于部隊場院，訓練場地，生活小區，市政環衛，機場公路交通，工礦企業廠區，公園景區，校園操場，城市廣場等。

總的來說，這就是一款小型便捷清雪車。這種清雪車是以三個輪子為著地支撐，前輪為驅動。并且在后輪有電瓶裝置，此裝置可以在輪椅電量不足時起到腳踏驅動前行。與傳統清雪車形式不同的是，此款清雪車較現在市面上的清雪車的體積小可以清掃一些大型清雪車去不了的小街區。并且這款清雪車噪音小，適合于北方的學校以及公司院內，在清雪時候可以不打擾人們的正常生活和學習。當清雪的時候拐彎行駛時可以避免障礙物所帶來的巨大轉力，導致清雪車側翻。此設計也大大減輕了清雪車的整體質量，在清雪效果不簡減的同時使清雪車更輕巧靈活易于操作。用一句話描述即為結構合理，使用方便，運轉靈活，操作自如。容易被清雪工作人員接受。

3 產品未來展望

各國城市的除雪都各具特色，無論是美國的“電熱毯”實時融雪，還是英國的清雪火車護鐵路，還是日本的除雪機器人等等，都在為除雪工程進行合理規劃，我們設計的清雪車可能做不了這么浩大的工程，但它仍能為校園道路，公園小巷帶來便利，使道路暢通無阻。

通過小型清雪車的設計，它能讓出行的人高興，它能讓環衛工人開心。我們設計的這款清雪車，就是想為那些在寒風中瑟瑟發抖的環衛工人貢獻自己的一份力量，我們希望他們能夠少一些辛苦，也希望道路變得暢通，來往的行人方便出行，少一些困擾。

課題：東北石油大學國家大學生創新創業訓練計劃項目：“straightway”校園便攜清雪機項目編號201710220052。

（作者單位：東北石油大學）