陜西理工大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書

1、<p>　　高壓輸電導(dǎo)線越障行走系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　[摘要]本文針對(duì)輸電導(dǎo)線結(jié)冰后，會(huì)造成桿塔倒塌電路中斷等，會(huì)對(duì)人們正常的生產(chǎn)生活造成巨大的不便和利益損失。為了解決這一問題，從而設(shè)計(jì)出一種簡單、實(shí)用的單導(dǎo)線、雙導(dǎo)線用的越障行走除冰機(jī)。該機(jī)器具有自動(dòng)爬行，制動(dòng)、防滑、除冰、越障等能力。</p><p>　　本文首先分析了輸電導(dǎo)線結(jié)冰后的實(shí)際情況，查閱大量資料后并且咨詢指

2、導(dǎo)老師后，確定了具有越障能力的除冰機(jī)的方案：直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、鏈輪傳動(dòng)作為減速機(jī)構(gòu)、通過壓輪與夾緊輪配合行走、通過彈簧復(fù)位裝置進(jìn)行越障、使用敲擊棒進(jìn)行敲擊和壓輪擠壓的方式除冰。這幾種機(jī)構(gòu)都比較容易制造，而且后期維護(hù)方便。然后進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后繪制機(jī)器整體的裝配圖以及重要部分的零件圖。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的除冰機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、方便生產(chǎn)制造以及后期維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。</p>

3、;<p>　　[關(guān)鍵詞]除冰機(jī);輪式小車;鏈輪傳動(dòng);敲擊除冰;彈簧復(fù)位</p><p>　　Design of High Voltage Transmission Line for Obstacle Bracing System</p><p>　　Abstract:This article for the transmission line after the ice, w

4、ill cause the tower collapse circuit disruption, etc., will be the normal production and life caused great inconvenience and loss of profits. In order to solve this problem, to design a simple, practical single wire, dou

5、ble wire with the barrier to walk the ice machine. The machine has automatic crawling, braking, anti-skid, deicing, obstacle and other capabilities.</p><p>　　This paper first analyzes the actual situation af

6、ter the icing of the transmission wire. After consulting a large amount of information and consulting the instructor, the scheme of the deaerator with obstacle capability is determined: the DC motor is driven and the spr

7、ocket wheel is used as the deceleration mechanism. With the clamping wheel with the walk, through the spring reset device for obstruction, the use of percussion bar and pressure roller squeeze the way de-icing. These ins

8、titutions a</p><p>　　This article designed the deicing machine, with a simple structure, light weight, easy to manufacture and post-maintenance and other advantages.</p><p>　　Keywords: deicing m

9、achine;wheeled trolley; gear drive;Percussion deicing; spring reset</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒 論1</b></p><p>　　1.1 課題研究的內(nèi)容和意義1</p><p&g

10、t;　　1.2 輸電線的常見規(guī)格1</p><p>　　1.3輸電線覆冰的危害1</p><p>　　1.4 除冰機(jī)器及其技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨向2</p><p>　　2總體原理方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1越障方案比較4</p><p>　　2.2 總體方案確定5</p><p&g

11、t;　　2.3驅(qū)動(dòng)方式選擇6</p><p>　　2.3.1 驅(qū)動(dòng)源的類型的確定6</p><p>　　2.3.2減速方式的選擇6</p><p>　　2.4除冰方式選擇6</p><p>　　3運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定9</p><p>　　3.1行走電機(jī)參數(shù)的確定9</p><p>　　3

12、.2敲擊電機(jī)參數(shù)的確定9</p><p>　　3.3電機(jī)型號(hào)的選擇10</p><p>　　3.4敲擊盤的設(shè)計(jì)計(jì)算12</p><p>　　3.5翻轉(zhuǎn)夾緊機(jī)構(gòu)和復(fù)位機(jī)構(gòu)重要零件的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.6 減速機(jī)構(gòu)和彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算14</p><p>　　3.6.1鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算14</p

13、><p>　　3.6.2 敲擊彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算16</p><p>　　3.6.3翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)彈簧設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.6.4夾緊輪復(fù)位彈簧設(shè)計(jì)19</p><p>　　4傳動(dòng)軸及機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算20</p><p>　　4.1傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1.1從動(dòng)軸的設(shè)

14、計(jì)計(jì)算20</p><p>　　4.2機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算23</p><p><b>　　結(jié)束語25</b></p><p><b>　　致謝26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　附錄

15、</b></p><p><b>　　1緒 論</b></p><p>　　1.1 課題研究的內(nèi)容和意義</p><p>　　高壓輸電線路是目前運(yùn)用廣泛的遠(yuǎn)距離輸電方法，由于電路在工作時(shí)懸掛在較高的地方，特別是偏遠(yuǎn)山區(qū)，線與線之間距離大，檢修困難。結(jié)冰后很容易造成導(dǎo)線斷裂，導(dǎo)線桿倒塌，造成大面積地區(qū)停電停產(chǎn)，停電時(shí)間長了可能會(huì)嚴(yán)

16、重影響醫(yī)院等特殊單位，可能會(huì)造成生命危險(xiǎn)。目前主要是人為檢修，雖然除冰效果好，不容易損傷導(dǎo)線，但是安全系數(shù)低，而且工作強(qiáng)度大效率低等問題非常突出。為了減少高壓輸電線結(jié)冰后對(duì)人們造成的利益損失，設(shè)計(jì)出方便電路檢修人員使用一款高壓輸電線上具有自動(dòng)除冰功能的機(jī)器尤為重要。</p><p>　　目前雖然已經(jīng)有可以除冰的機(jī)器，但大多都是機(jī)器人，不能廣泛的運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)中。在制造和使用時(shí)的費(fèi)用都比較昂貴，而且大多處于理論或者

17、技術(shù)不太成熟的階段，因此創(chuàng)造出一種原理簡單、自身重量輕、具有自動(dòng)越障和除冰功能的機(jī)器，用來提高高壓輸電線路除冰時(shí)的工作效率、價(jià)格便宜，制造容易并保證工作人員安全的機(jī)器就顯得非常必要了。</p><p>　　1.2 輸電線的常見規(guī)格</p><p>　　經(jīng)過詢問我國有關(guān)輸電部門，能夠明白目前我國的輸電情況，能夠分為長距離和短距離輸電，長距離主要有這幾種類型: 110KV,輸電導(dǎo)線橫截面積24

18、0 ; 220KV,輸電導(dǎo)線橫截面積為500 ,一相兩線,就是2×500 ,每相兩線之間用架子隔開,間距約為100mm; 500KV,導(dǎo)線橫截面積為400mm2 ,一相四線,就是4 ×400 ,每相四線之間使用方形架子相對(duì)固定,間距約為100mm。近距離是市區(qū)和城鎮(zhèn)，市區(qū)為10KV，橫截面積50到120，城區(qū)為35KV，橫截面積為120和150?？墒莾筛鶎?dǎo)線桿之間的真實(shí)距離是根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況確定的，并沒有固定的值。

19、</p><p>　　1.3輸電線覆冰的危害</p><p>　　輸電導(dǎo)線結(jié)冰具有很大危害，特別嚴(yán)重的時(shí)候是2008年南方雪災(zāi)的時(shí)候，導(dǎo)致了很多線塔的倒塌，并且導(dǎo)線結(jié)冰后每段距離的結(jié)冰厚度也可能不一樣，在冰塊脫落導(dǎo)線時(shí)有可能導(dǎo)致導(dǎo)線發(fā)生跳躍，導(dǎo)致輸電線斷裂；并且線路各檔距內(nèi)的覆冰厚度不均勻時(shí)，導(dǎo)線弧垂將會(huì)發(fā)生很大變化，造成懸垂的絕緣子傾斜，金具承受的水平方向作用力比較大，在覆冰過厚的電線桿

20、之間，會(huì)造成導(dǎo)線嚴(yán)重下垂而發(fā)生接地事故[22]。架空地線因沒有電流通過，溫度低于導(dǎo)線的溫度，其覆冰厚度可能大于導(dǎo)線，而使其弧垂值變大，從而縮小了與導(dǎo)線的距離，到一定程度時(shí)與導(dǎo)線之間會(huì)發(fā)生短路,在導(dǎo)線覆冰后容易發(fā)生導(dǎo)線晃動(dòng)，相近的導(dǎo)線接觸容易造成短路從而發(fā)生燒毀保險(xiǎn)，從而導(dǎo)致停電[23]。具資料顯示，1986年忻州分公司，由于導(dǎo)線覆冰10天內(nèi)斷電四次，共損失人民幣3628.9739萬元，給國家和人民造成了巨大的損失。絕緣子覆冰后，會(huì)大大降

21、低絕緣性能，當(dāng)冰塊融化時(shí)容易形成冰柱，使絕緣子串短路，容易造成接地事故[22]。在今天這個(gè)智能時(shí)代，當(dāng)沒電時(shí)人們就已經(jīng)無法正常生活，給人們造成了巨大不便，而且也會(huì)給國家或企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此研制一種實(shí)用的簡單的除冰機(jī)對(duì)解決這個(gè)</p><p>　　圖1.1 冰雪災(zāi)害造成的影響</p><p>　　1.4 除冰機(jī)器及其技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨向</p><p>　?。?/p>

22、1）2011年哈爾濱工業(yè)大學(xué)的學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造出了一臺(tái)高壓線除冰巡檢機(jī)器人，并且自已設(shè)計(jì)制造了隨動(dòng)越障扇輪、人字定心機(jī)構(gòu)、碟形鏈傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)，使得該機(jī)器人在塔橋懸掛式電線上能夠跨越障礙物而且速度不受影響，還能爬上30度左右的斜坡，可承受8級(jí)風(fēng)力,這部除冰機(jī)器人上裝有遠(yuǎn)程遙控模塊，操作者可在室內(nèi)控制機(jī)器人，具有無線視頻功能可幫助工作人員在室內(nèi)通過視頻隨時(shí)觀察除冰機(jī)的工作狀態(tài)及電線有無破損情況[21]。機(jī)器人上部還裝有可以夜視的燈頭，可以在黑夜和

23、重度污染的天氣下工作，但目前還處于實(shí)驗(yàn)階段，并未投入實(shí)際使用。</p><p>　　圖1.2 高壓線除冰巡檢機(jī)器人</p><p>　?。?）中國科院沈陽自動(dòng)化所在2006年研制成功了一臺(tái)除冰機(jī)器人樣機(jī)，該機(jī)器人采用雙臂懸掛結(jié)構(gòu)，通過機(jī)器本身配備的攝像機(jī)識(shí)別障礙物。通過機(jī)械臂的交替移動(dòng)，對(duì)于高壓線路一般障礙物都可以順利跨越[20]。通過攝像設(shè)備該機(jī)器人對(duì)于線路設(shè)備損傷可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，但此

24、機(jī)器對(duì)于間隔棒等難以跨越。</p><p>　?。?）長春理工大學(xué)研究的攀爬除冰機(jī)器人,涉及除冰機(jī)器人領(lǐng)域,解決了現(xiàn)有除冰機(jī)器人存在的靠人工送到鐵塔高處、只能實(shí)現(xiàn)單一除冰功能的問題。包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的第一除冰機(jī)構(gòu)和第二除冰機(jī)構(gòu)、兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的第一攀爬機(jī)構(gòu)和第二攀爬機(jī)構(gòu)、兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的第一機(jī)械手機(jī)構(gòu)和第二機(jī)械手機(jī)構(gòu),第一除冰機(jī)構(gòu)和第二除冰機(jī)構(gòu)分別安裝在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)左右兩側(cè),第一攀爬機(jī)構(gòu)和第二攀爬機(jī)構(gòu)分別安裝在

25、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)前后兩端,第一機(jī)械手機(jī)構(gòu)安裝在第一攀爬機(jī)構(gòu)上端,第二機(jī)械手機(jī)構(gòu)安裝在第二攀爬機(jī)構(gòu)上端[19]。本實(shí)用新型采用滑輪與機(jī)械臂相配的方式實(shí)現(xiàn)越障,結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂攀爬、除冰、越障、檢測等靈活多用的目的。</p><p>　?。?）哈爾濱工程大學(xué)發(fā)明了一種適用于輸電線路巡檢機(jī)器人的行走越障機(jī)械臂行進(jìn)輪在自身重力的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓線的上夾持,并在遇到障礙物時(shí)能夠克服壓縮彈簧的彈力在豎直方向上發(fā)生偏移

26、,以實(shí)現(xiàn)自主越障。但此設(shè)計(jì)只能用于具有成熟技術(shù)的除冰機(jī)的改進(jìn)。</p><p>　?。?）美國魁北克水電研究所在90年代研究出了了一套面向120～315kV線路的融冰優(yōu)化的思路，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M線路覆冰以后的情況，調(diào)整線路中的電流觀察除冰效果。該仿真工具能夠分析出不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下線路的除冰情況，通過最優(yōu)控制方法以達(dá)到線路覆冰最小化的效果[18]。工作人員可以根據(jù)實(shí)際情況控制這種基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的除冰線路優(yōu)化方法，并為實(shí)際的

27、融冰方法的制定提供依據(jù)，以方便科學(xué)選擇停運(yùn)除冰線路。正常工作情況下通過控制轉(zhuǎn)移電流很不放便，這有可能會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，雖然應(yīng)用的輸電網(wǎng)絡(luò)PACTS設(shè)備范圍越來越使得電網(wǎng)在電流控制方面更加靈活，但對(duì)于電網(wǎng)大面積結(jié)冰后，采用該除冰方法作用有限，而且耗費(fèi)能源。</p><p>　?。?）美國TRC公司在90年代研制了懸臂自治巡線機(jī)器人,具有架空線長距離爬行、執(zhí)行電暈損耗、絕緣子、結(jié)合點(diǎn)、壓接頭燈檢查任務(wù)，并將數(shù)據(jù)處理

28、后傳送給工作人員。當(dāng)機(jī)器人遇到桿塔時(shí)，使用仿人攀爬的方法從側(cè)面越過，但是該機(jī)器人的體積較大，不適合掛線和下線操作[17]。</p><p>　　圖1.3 懸線自治巡線機(jī)器人</p><p>　　由目前的研究成果看，由于工作環(huán)境特殊，各方面條件的限制，國內(nèi)外還沒有較為結(jié)構(gòu)以及控制簡單的具有跨越間隔棒或防振錘的成熟的越障除冰出現(xiàn)，目前除冰機(jī)正在向著結(jié)構(gòu)簡單、智能、小型化的方向發(fā)展。</p

29、><p><b>　　2總體原理方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1越障方案比較</b></p><p>　?。?）靠機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)越障：這種方法一般對(duì)機(jī)器整體的控制系統(tǒng)要求較高，需要很復(fù)雜的控制系統(tǒng)，重量很難控制，并且沒有除冰功能，但可以越過較大障礙物[1]。</p><p>　　（2）主

30、動(dòng)式越障機(jī)構(gòu)：它由齒輪減速機(jī)構(gòu)、支撐蓋、轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤、方位滾輪、方位滾珠和距離傳感器組成。自鎖電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)除冰機(jī)在正常的直線除冰過程中的自鎖,保證除冰機(jī)在線上的穩(wěn)定性。在越障過程中,除冰機(jī)整機(jī)的前行和越障機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)以一定速度運(yùn)動(dòng),使轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤相對(duì)于障礙物轉(zhuǎn)動(dòng),保證其順利通過障礙物方位滾輪和方位滾珠沿轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的周向均勻分布于左右支撐蓋內(nèi),也對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤起到了定位作用。這種機(jī)構(gòu)雖然理論上可以實(shí)現(xiàn)越障，但機(jī)構(gòu)本身體積受轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的限制，再加上除

31、冰機(jī)整個(gè)機(jī)器體積就顯得比較大了，重量也得不到控制，不合適高空作業(yè)的需求[9]。</p><p>　　圖2.1 越障機(jī)械臂簡圖 圖2.2 主動(dòng)式越障機(jī)構(gòu)簡圖</p><p>　?。?）壓輪夾持的越障機(jī)構(gòu)：行走時(shí)靠壓輪夾持和高壓線間的摩擦力帶動(dòng)除冰機(jī)前進(jìn)，遇到障礙時(shí)夾緊輪由于受到間隔棒等障礙物的壓力迫使彈簧發(fā)生形變，從而實(shí)現(xiàn)越障。遇到電線桿時(shí)靠連接夾緊輪的四

32、桿機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)一定角度從而靠機(jī)械手使機(jī)器轉(zhuǎn)到下一個(gè)電線桿[2]。</p><p>　　圖2.3 壓輪夾持的除冰機(jī)簡圖</p><p>　?。?）夾爪夾持越障機(jī)構(gòu)：其主要由連接桿、左右爪片以及旋轉(zhuǎn)棘輪三部分組成。當(dāng)整機(jī)遇到障礙物的時(shí)候,旋轉(zhuǎn)棘輪能夠繞軸線自由旋轉(zhuǎn)使得障礙物順利通過的同時(shí)還能自主回到旋轉(zhuǎn)棘輪的初始位置。這種方法機(jī)構(gòu)的爬坡能力不足，越障機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜[6]。</p>

33、<p>　　圖2.4 夾爪夾持越障機(jī)構(gòu)</p><p>　?。?）這是指導(dǎo)老師講解的一種越障方案，通過查閱資料，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤式的越障機(jī)構(gòu)，靠圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)從而機(jī)械手抓到導(dǎo)線上，既實(shí)現(xiàn)了行走，既實(shí)現(xiàn)了越障，但此方案對(duì)制造和安裝精度要求較高[3]。</p><p>　　圖2.5 機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)越障</p><p>　　通過參考已有越障的方法，機(jī)械臂、壓輪夾持、轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤、夾爪

34、夾持這幾種，雖然均能實(shí)現(xiàn)越障但都有各種不足之處，所以本次設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)要更簡單，性能更好。</p><p>　　2.2 總體方案確定 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是跨越間隔棒和跨越電線桿，所以最少最少需要兩種以上機(jī)構(gòu)才能完成越障[4]。通過查閱大量資料[7]，構(gòu)思了以下兩種方案：</p><p>　　方案一越障原理：除冰機(jī)放置在導(dǎo)線上，依靠壓輪和夾緊輪與導(dǎo)線之

35、間產(chǎn)生的摩擦力前進(jìn)，遇到間隔棒時(shí)夾緊輪隨著接觸障礙物的程度變大，從而變成與導(dǎo)線平行的位置，通過障礙物后通過彈簧復(fù)位裝置夾緊輪又回到正常工作位置，又與壓輪夾緊導(dǎo)線繼續(xù)前進(jìn)，從而完成對(duì)間隔棒的跨越。最后利用類似曲柄滑塊裝置在機(jī)械手的幫助下實(shí)現(xiàn)對(duì)電線桿的越障。簡圖如下：</p><p>　　圖2.6 除冰機(jī)方案一</p><p>　　方案二：行走和跨越間隔棒還是采用同樣的機(jī)構(gòu)。把方案一中類似曲柄

36、滑塊機(jī)構(gòu)替換為翻轉(zhuǎn)裝置，在跨越電線桿時(shí)，由機(jī)械手向下拉使夾緊輪離開導(dǎo)線，并向機(jī)器自身的外側(cè)偏轉(zhuǎn)一的角度，由機(jī)械手移動(dòng)到下根導(dǎo)線，從而完成對(duì)電線桿的跨越。機(jī)構(gòu)簡圖即如下圖：</p><p><b>　　圖2.7 方案二</b></p><p>　　在對(duì)兩種方案的機(jī)構(gòu)的簡潔性以及可制造性對(duì)比之下，確定最后方案為方案二。</p><p>　　2.3驅(qū)

37、動(dòng)方式選擇 </p><p>　　2.3.1 驅(qū)動(dòng)源的類型的確定</p><p>　　交流電機(jī)：電機(jī)功率雖然較大可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力要求，但由于導(dǎo)線受空間的限制，不可以用于高空作業(yè)，因此在這里不合適。</p><p>　　直流電機(jī)：振動(dòng)方面有著不可替代的優(yōu)勢。綠色無污染，可以滿足環(huán)環(huán)境保護(hù)要求的型號(hào)較多，選擇種類多?，F(xiàn)在已經(jīng)有的電機(jī)，可以參考的有Z系列和ZY系列和ZT系

38、列，但Z系列的電機(jī)一般使用在海拔高度較低的地方，但此除冰機(jī)大部分都是用在我國海拔較高的地區(qū)故不適合本次設(shè)計(jì)，本次需要的電機(jī)都不需要高頻率調(diào)速，因此不考慮ZT系列的電機(jī)，所以最后確定用ZY系列的電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　所以設(shè)計(jì)最后采用ZY系列直流電機(jī)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，采用蓄電池供電作為驅(qū)動(dòng)源。</p><p>　　2.3.2減速方式的選擇</p><p>　?。?）帶

39、傳動(dòng) 抗拉強(qiáng)度較大，耐濕性好，廉價(jià)，可以傳送較大功率，但所需空間比較大，對(duì)空間要求比較高要求一定空間才能正常工作，使用時(shí)間長了容易產(chǎn)生打滑和疲勞破壞[15]。</p><p>　?。?）蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)用于交錯(cuò)軸間傳遞運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力，傳動(dòng)比大，零件數(shù)目少，工作較平穩(wěn)，噪聲低，結(jié)構(gòu)緊湊，可以自鎖；效率低，易發(fā)熱，蝸輪制造需要貴重的有色金屬，當(dāng)滑動(dòng)速度過大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化

40、[15]。</p><p>　?。?）鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，鏈輪齒受力情況較好，承載能力較大；與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，可以適應(yīng)高溫和潮濕的環(huán)境有一定的緩沖與減震性能；中心距可大而結(jié)構(gòu)輕便。但是同樣，所需空間較大，但結(jié)構(gòu)簡單，使用方便比較適合本次設(shè)計(jì)要求[15]。</p><p>　?。?）齒輪傳動(dòng) 具有傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)扭矩大、壽命長等，但

41、有傳動(dòng)距離小，噪聲大、制造安裝精度較高、價(jià)格較貴等缺點(diǎn)[15]。</p><p>　　為了能適應(yīng)惡劣的環(huán)境，傳動(dòng)距離大、能具有一定的減震性能，以及機(jī)械效率等，所以最終選擇鏈輪傳動(dòng)作為減速機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2.4除冰方式的選擇 </p><p>　　目前已經(jīng)用于實(shí)際的除冰方式有這幾種：</p><p>　?。?）靠熱能除冰：通過使用

42、交流電，利用熱電阻原理是冰塊消融，或者通過人工直接加熱，這種方法雖然對(duì)環(huán)境無污染，但太耗費(fèi)能源。</p><p>　?。?）化學(xué)方法除冰：通過使用化學(xué)物品灑落在導(dǎo)線上，從而使冰塊慢慢融化，但這種方法容易損壞導(dǎo)線，對(duì)地面植被的損壞也比較嚴(yán)重。</p><p>　?。?）敲擊棒除冰：此方法靠電機(jī)帶動(dòng)，從而不斷敲打?qū)Ь€上的冰塊，最終達(dá)到脫落的目的，這種方法高效節(jié)能。</p><

43、;p>　　（4）銑削除冰：這種方法除冰效率高，也無污染，但容易劃傷導(dǎo)線磨損刀具。</p><p>　　因此設(shè)計(jì)最終采用敲擊錘除冰，這種綠色的除冰方式。</p><p>　?。?）擠壓除冰：當(dāng)擠壓力達(dá)到一定的程度后，擠破冰塊，這種除冰綠色環(huán)保，且易于實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)性好。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)為了達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單，易于制造等要求，故采用敲擊棒敲擊除冰和擠壓除冰。設(shè)

44、計(jì)的擠壓輪和敲擊棒如下圖所示：</p><p>　　圖2.8 敲擊錘示意圖</p><p>　　圖2.9 壓輪示意圖</p><p>　　1.機(jī)架 2.小鏈輪 3.大鏈輪 4.敲擊電機(jī) 5.敲擊錘 6.行走輪 7.行走電機(jī)</p><p>　　圖2.10 行走機(jī)構(gòu)簡圖</p><p>　　1.大鏈輪 2.行走輪 3.夾

45、緊輪 4.輔助支撐桿1 5.復(fù)位彈簧 6.輔助支撐桿2 7.夾緊輪支撐桿 8.機(jī)架</p><p>　　圖2.11 越障機(jī)構(gòu)簡圖</p><p>　　綜合考慮:本次設(shè)計(jì)采用壓輪和夾緊輪、復(fù)位裝置和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)越障、驅(qū)動(dòng)采用ZY直流電機(jī)、除冰方式為敲擊棒敲擊除冰和壓輪擠壓除冰、采用鏈輪減速裝置，從而完成導(dǎo)線上的越障和除冰。</p><p><b>　　3運(yùn)動(dòng)

46、參數(shù)的確定</b></p><p>　　3.1行走電機(jī)參數(shù)的確定</p><p>　　經(jīng)過參考我國現(xiàn)有的架線應(yīng)力弧垂表，確定電線在最大檔距120m左右弧垂最大為4m的情況下，算得導(dǎo)線與水平面之間的最大角度約為15°，在此處考慮到電線結(jié)冰后導(dǎo)線之間的弧度會(huì)受重力影響會(huì)變大，所以此處取30°。</p><p>　　(1)對(duì)機(jī)器整體進(jìn)行受力

47、分析[10]，如下圖：在此處M≦80Kg,μ=0.32,經(jīng)計(jì)算可知</p><p>　　(摩擦系數(shù)μ為硅鋁合金與剛紙的摩擦系數(shù))</p><p>　　圖3.1 行走輪在輸電導(dǎo)線上上坡時(shí)的受力分析圖</p><p>　　(2)小車的行走速度為5到10，在此處取V=6m/min=0.1m/s </p><p>　　(3)電動(dòng)機(jī)功率的確定，經(jīng)查資料

48、知鏈傳動(dòng)的效率η=0.96，由</p><p>　　=621.7=64.7W</p><p>　　考慮到過間隔棒時(shí)輪子的阻力，安全系數(shù)在此處取為1.3，則行走電動(dòng)機(jī)的功率為</p><p>　　=64.71.3=84.11W,取P=85W. （3.1）</p><p>　　(4)電機(jī)轉(zhuǎn)速的確定</p>

49、;<p>　　行走輪的最大直徑取為100mm,行走輪內(nèi)圈接觸滾動(dòng)直徑取為60mm，行走輪速度</p><p>　　r/min， （3.2）</p><p>　　最后確定鏈輪的傳動(dòng)比i=2.2，因此可知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速r/min</p><p>　?。?）行走電動(dòng)機(jī)扭矩的確定，2個(gè)行走輪扭矩的確定：</p><p

50、><b>　　， </b></p><p>　　3.2敲擊電機(jī)參數(shù)的確定</p><p>　　取覆冰時(shí)的最大厚度為30mm[2],覆冰的密度取850,環(huán)境的溫度為-10攝氏度。由我國建筑中流冰的 </p><p>　　,此時(shí)導(dǎo)線的橫截面積</p><p><b>　　

51、A=</b></p><p>　　,由公式可計(jì)算出剪應(yīng)力的大小為</p><p>　　,， （3.3）</p><p>　　由 24.26=145.2W,</p><p>　　敲擊盤上有四個(gè)敲擊棒，每次有一個(gè)棒參與敲擊所以總功率1145.2=145.2W</p>

52、<p>　　總扭矩=424.20.256=24.7N,最終取敲擊電機(jī)的扭矩=25</p><p>　　圖3.2 導(dǎo)線結(jié)冰后的橫截面圖 圖3.3 敲擊錘敲擊冰塊的示意圖</p><p>　　3.3電機(jī)型號(hào)的選擇</p><p>　　因?yàn)闄C(jī)器是在高空工作，交流電機(jī)的性能不適合這里，而且磁電機(jī)的節(jié)能效果比異步機(jī)好；在轉(zhuǎn)速方面異步電機(jī)的轉(zhuǎn)

53、速比永磁直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速更難控制，因此選擇永磁直流電機(jī)作為設(shè)計(jì)的電機(jī)類型。</p><p>　　表3.1 電機(jī)選型表</p><p>　　因?yàn)樵摍C(jī)器對(duì)重量的控制很嚴(yán)格，所以重量較小的電機(jī)因優(yōu)先選擇，而一般電池的電壓和重量成正比例關(guān)系，因此為了符合設(shè)計(jì)要求的情況下選擇行走電90ZYT05PX36A3。</p><p>　　敲擊電機(jī)為90ZYT106PX36A3，兩種均為

54、端蓋安裝方式。</p><p>　　電機(jī)安裝尺寸，如下圖所示</p><p>　　圖3.4 電機(jī)安裝及外形尺寸</p><p>　　表3.2 電機(jī)安裝尺寸表</p><p>　　3.4敲擊盤的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　本此設(shè)計(jì)采用敲擊棒除冰，既達(dá)到了節(jié)能，又達(dá)到了除冰的效果。</p><p>

55、;　　通過參考有關(guān)資料得知兩根導(dǎo)線之間的距離為400mm,且確定每次有一個(gè)敲擊棒敲擊導(dǎo)線，這樣有利于減小所需電機(jī)的扭矩和功率，從而減小能耗。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)角度為51°，另一個(gè)角度為61°。時(shí)既可以實(shí)現(xiàn)除冰，又能減小電動(dòng)機(jī)的功率。原理圖如圖所示，</p><p>　　圖3.5 敲擊盤設(shè)計(jì)示意圖</p><p>　　. 根據(jù)工作條件選擇在此處取敲擊頭的重量為0.5

56、kg,由于敲擊盤旋轉(zhuǎn)時(shí)主要受到離心力的作用，計(jì)算知最小敲擊力</p><p>　　==103N, （3.4）</p><p>　?。閺椈傻淖杂砷L度，為受到離心力時(shí)的伸長量），在此處設(shè)計(jì)</p><p>　　R=127+40++=256mm，</p><p>　　敲擊頭的長度為80mm,彈此時(shí)圓簧自身長度為51mm,再伸

57、長38mm,此時(shí)敲擊棒的質(zhì)心剛好可以敲在導(dǎo)線上，最大限度的利用了電機(jī)的動(dòng)能。盤中心距離導(dǎo)線的垂直距離為=161.1mm</p><p><b>　　敲擊盤裝配圖：</b></p><p>　　圖3.6 敲擊盤裝配示意圖</p><p>　　3.5翻轉(zhuǎn)夾緊機(jī)構(gòu)和復(fù)位機(jī)構(gòu)重要零件的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于除冰機(jī)再遇到電

58、線桿時(shí)要有一定的越障能力，故設(shè)計(jì)一翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在機(jī)械手的幫助下翻越電線桿。翻轉(zhuǎn)夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要考慮三個(gè)方面，一是要有翻轉(zhuǎn)能力，二是要有一定的夾緊能力。通過查閱相關(guān)資料[13]，作出了以下簡圖。</p><p><b>　　翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)簡圖：</b></p><p>　　圖3.7 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡圖</p><p>　　在這里設(shè)上翻轉(zhuǎn)桿的長度為A，彈簧長為

59、B，彈簧夾緊時(shí)的長度為C,套筒底部到下機(jī)架的長度為D，夾緊輪的半徑為R，機(jī)器總高為H。即要滿足當(dāng)正常工作時(shí),要翻轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)滿足.</p><p>　　經(jīng)計(jì)算可知，具體尺寸如圖所示。還有夾緊輪支撐桿如下圖所示：</p><p>　　圖3.8 下翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)零件圖 圖3.9 上翻轉(zhuǎn)桿零件圖</p><p>　　圖3.10 夾緊輪支撐桿示意圖<

60、;/p><p>　　3.6 減速機(jī)構(gòu)和彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　由于前面確定使用鏈輪減速器，故在此對(duì)鏈輪和鏈條的參數(shù)進(jìn)行確定。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可知，滾子鏈和鏈輪嚙合的基本參數(shù)是節(jié)距，滾子外徑和內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬，并且所有的元件都需要進(jìn)行熱處理，以提高其強(qiáng)度、耐磨性、抗沖擊性，考慮我國鏈條的生產(chǎn)歷史現(xiàn)狀，以及世界上許多國家的鏈節(jié)距都是采用英制單位，我國主要使用的A系列滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)[15]

61、。因此本次設(shè)計(jì)也采用A系列鏈傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　齒形鏈在工作時(shí)沒有噪聲，傳動(dòng)更平穩(wěn)，承受沖擊性能好，但齒形鏈比滾子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于制造，價(jià)格較高,故本次設(shè)計(jì)確定為設(shè)計(jì)一個(gè)滾子鏈[15]。要求鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度，由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受的沖擊也大，故小鏈輪應(yīng)采用更好地制造材料，滾子鏈?zhǔn)怯蓾L子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成，內(nèi)鏈板和套筒之間，外鏈板與銷軸之間為過盈配合，滾

62、子與套筒之間、套筒與銷軸之間為間隙配合，當(dāng)內(nèi)外鏈板相對(duì)撓曲時(shí)，套筒可繞銷軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，滾子是活套在套筒上的，工作時(shí)，滾子鏈沿鏈輪齒廓滾動(dòng)，這樣就可以減輕齒廓的磨損[15]。鏈的磨損主要發(fā)生在銷軸和套筒的接觸面上，因此，內(nèi)外鏈板至少應(yīng)該留有間隙，以便潤滑油滲入銷軸和套筒的摩擦面之間，鏈板一般為8字形，以使它的各個(gè)很截面具有接近相等的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)也減少了鏈的質(zhì)量以及運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力，當(dāng)傳遞大功率時(shí)，可采用雙排鏈或多排鏈，故本次設(shè)計(jì)采用單排鏈，

63、鏈的壽命取決于材料和熱處理方法，故所有鏈的組成原件均需采用熱處理[15]。</p><p>　　3.6.1鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　取鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比i=2.2,主動(dòng)輪69.96r/min.</p><p>　　齒數(shù)的選擇：取小鏈輪的齒數(shù),則大鏈輪的齒數(shù)</p><p><b>　　確定計(jì)算功率.</b><

64、;/p><p>　　查工況系數(shù)表知,查主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，單排鏈則</p><p>　　1.01.364.7=84.11W （3.5）</p><p>　　選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距.</p><p>　　根據(jù)=84.11W，n=69.96r/min和,查表滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)表可選08A號(hào)鏈條，鏈條節(jié)距P=12.7mm.<

65、/p><p>　　計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距.</p><p>　　初選中心距=（30-50)P=381mm-635mm,相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為</p><p>　　=96.29mm， （3.6）</p><p>　　取鏈長節(jié)數(shù)97mm.查鏈傳動(dòng)布置表，采用線性插值法計(jì)算得到中心距，最大中心距為</p><p>　　=

66、624.84mm. （3.7）</p><p><b>　　計(jì)算鏈速V.</b></p><p>　　， （3.8)</p><p>　　由V=0.2m/s和08A，所以本鏈條應(yīng)采用滴油潤滑。</p><p><b>　　計(jì)算壓軸力.</b><

67、/p><p>　　, （3.9）</p><p>　　壓軸力系數(shù),=1.053200=3360N</p><p>　　(7) 鏈條型號(hào)為08A-1，鏈輪齒數(shù)=10,=22,鏈節(jié)數(shù)=97,中心距a=500mm.</p><p>　　小鏈輪參數(shù):=41mm , （3.10）

68、</p><p>　　=55mm （3.11）</p><p>　　41-2=39mm ,</p><p><b>　　=7.3mm,</b></p><p>　　=1.651mm , （3.12）</p><p>　　=p

69、=13 （3.13）</p><p>　　大鏈輪參數(shù)：， （3.14）</p><p><b>　　=104mm</b></p><p>　　90-2=88mm,</p><p><b>　　=7.3mm,</b></p

70、><p><b>　　=1.651mm,</b></p><p><b>　　=p=13</b></p><p>　　圖3.11 大鏈輪示廓圖</p><p>　　3.6.2 敲擊彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　彈簧在各種機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛，主要用于：控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，例如離合

71、器中的控制彈簧，減震和緩沖，像汽車的彈簧，儲(chǔ)存和輸出能量，像槍的扳機(jī)，測量力的大小，像彈簧測力計(jì)[15]。按照承受的載荷又可以分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧，而按彈簧的形狀的不同，又可以分為螺旋彈簧，環(huán)形彈簧，蝶形彈簧，板簧，平面渦卷彈簧等等[15]。</p><p>　　為了滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)功能，特設(shè)計(jì)如下圖所示帶鉤的拉伸彈簧[15]。</p><p>　　圖3.12

72、 帶鉤拉伸彈簧</p><p>　　1.敲擊彈簧的設(shè)計(jì) </p><p>　　(1).根據(jù)工作條件選擇材料和許用應(yīng)力。現(xiàn)選用碳素彈簧絲SL型，在此處取敲擊頭的重量為0.5kg,由于敲擊盤旋轉(zhuǎn)時(shí)主要受到離心力的作用，知最大敲擊力 </p><p>　　=103N, （3.15）</p><p>　　從彈簧材料及其許用

73、應(yīng)力表知，</p><p><b>　　=564MPa,</b></p><p>　?。閺椈傻淖杂砷L度，為受到離心力時(shí)的伸長量），在此處設(shè)計(jì)R=127+40++=256mm</p><p>　　（2).現(xiàn)選取彈簧的旋繞比C=6，則由</p><p>　　=1.25, （3.16）<

74、/p><p>　　根據(jù)公式可得=1.87mm，所以在此處取d=2mm.查=1540MPa，重新計(jì)=548MPa</p><p>　　取D=14mm,C==10,計(jì)算得K=1.1448，與原估值相近，根據(jù)GB/T1358-2009,取d=2mm,D=14mm</p><p>　　(3)根據(jù)剛度計(jì)算彈簧圈數(shù)n.</p><p>　　=18.5

75、 （3.17）</p><p>　　,此時(shí)彈簧的剛度=3.11</p><p><b>　　驗(yàn)算</b></p><p>　　彈簧的初拉力=18.8N, （3.18）</p><p>　　初應(yīng)力=119MPa,

76、 （3.19）</p><p>　　按照彈簧初應(yīng)力選擇表可知C=6時(shí)，推薦值為60到145MPa,所以此應(yīng)力值合適。</p><p>　　極限工作應(yīng)力 =862.4MPa,</p><p>　　極限工作載荷F=161.7N,抗彎扭系數(shù)b=3.6,節(jié)距P=2mm螺旋角 </p><p><b>　　

77、=2.604°</b></p><p>　　最后根據(jù)GB/T2087-2001中選擇與計(jì)算接近的彈簧為 </p><p>　　d=2mm,D=14mm,n=18.5,=51mm</p><p>　　3.6.3翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)彈簧設(shè)計(jì)</p><p>　　(1)考慮到下半部分

78、機(jī)架和輪子的重量，取一半重量為10kg,平均每個(gè)彈簧的工作應(yīng)力為 </p><p><b>　　=50N,</b></p><p>　　最小伸縮量應(yīng)大于輪子半徑值，還是選用SL型碳素彈簧絲，從彈簧材料及其許用應(yīng)力表查， =0.80.51600=640MPa</p><p>　　(2)根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算簧絲直徑，現(xiàn)選取旋繞比C=

79、7，由</p><p>　　知k=1.212,由 =1.303mm</p><p>　　由于空間限制還是取標(biāo)準(zhǔn)簧絲直徑d=2mm,D=20mm C=10.</p><p>　?。?）根據(jù)剛度條件，計(jì)算彈簧圈數(shù)n</p><p>　　由 ，</p>

80、<p>　　知=0.963,由彈簧及其材料許用應(yīng)力表知G=81000MPa,則彈簧的圈數(shù)為=20.5，</p><p>　　此時(shí)彈簧的剛度為=0.963N/M</p><p><b>　?。?）驗(yàn)算</b></p><p>　　彈簧初拉力 =9.24N,</p><p><b>

81、　　初應(yīng)力</b></p><p><b>　　=58.8MPa,</b></p><p>　　由彈簧應(yīng)力選擇圖知，C=10時(shí)推薦值為45MPa到130MPa,所以此值符合要求。</p><p>　　極限工作應(yīng)力=896MPa,極限工作載荷F=107N</p><p>　　最終確定彈簧參數(shù)為d=2mm.D=2

82、0mm,=61mm，P=2mm,=1.8°</p><p>　　3.6.4夾緊輪復(fù)位彈簧設(shè)計(jì)</p><p>　　1.夾緊輪復(fù)位彈簧設(shè)計(jì)</p><p>　　此處考慮到夾緊輪在受到間隔棒的阻力時(shí)可以正常工作，所以彈簧的拉力應(yīng)大于輪子與間隔棒之間的摩擦力，既可以實(shí)現(xiàn)拉伸，又不會(huì)影響機(jī)器整體的前進(jìn)。彈簧的拉力應(yīng)大于

83、 =0.321010=32N.</p><p>　　彈簧采用SL型碳素材料，查彈簧材料及其許用應(yīng)力表知，=1550MPa </p><p>　　根據(jù)強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)簧絲直徑，現(xiàn)選取旋繞比C=5，由K的計(jì)算公式知：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　由實(shí)際情況初步確定簧絲直徑d=2mm,D=18m

84、m,C=9.</p><p>　　根據(jù)剛度條件設(shè)計(jì)彈簧圈數(shù)n.</p><p>　　由 0.648N/M,</p><p>　　由彈簧及其材料許用應(yīng)力表知G=82000MPa,則彈簧的圈數(shù)為</p><p><b>　　,</b></p><p>

85、　　此時(shí)彈簧的剛度0.648</p><p><b>　　驗(yàn)算</b></p><p>　　彈簧初拉力 =9.24N,</p><p>　　初應(yīng)力 ==69.35MPa，</p><p>　　由旋繞比C=10時(shí)，推薦值為30MPa到90MPa，所以

86、此設(shè)計(jì)符合要求。</p><p><b>　　極限工作應(yīng)力</b></p><p>　　=0.561550MPa=868MPa，</p><p><b>　　極限工作載荷</b></p><p><b>　　==107N</b></p><p>　　設(shè)計(jì)

87、的彈簧如下圖所示：</p><p>　　圖3.13 設(shè)計(jì)的彈簧立體圖</p><p>　　4 傳動(dòng)軸及機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　4.1傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸是組成機(jī)器的主要零件，一切回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。按照承受載荷的不同，軸可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸和

88、傳動(dòng)軸三類[15]。</p><p>　　工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸為轉(zhuǎn)軸，只承受彎矩不承受扭矩的軸為心軸。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。軸還可按照周線形狀的不同,分為曲軸和直軸兩大類。此外,還有一種鋼絲軟軸,又稱鋼絲撓性軸。它是多組鋼絲分層卷繞而成的，具有良好的撓性,具有良好的撓性，可以將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到不開敞的空間。</p><p>　　軸的設(shè)計(jì)和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括

89、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝,定位以及軸的制造工藝等方面的要求,合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,會(huì)影響軸的工作能和軸上零件的可靠性,還會(huì)增加軸的制度成本和軸上零件裝配的困難。軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度,剛度和震動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下,軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,以防止斷裂或塑性變形本次設(shè)計(jì)，

90、軸只承受扭矩而不承受彎矩，故設(shè)計(jì)的是傳動(dòng)軸。且軸的材料采用碳鋼，同時(shí)對(duì)它進(jìn)行熱處理提高耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，本次采用最常用的45剛，最后采用熱處理[15]。</p><p>　　4.1.1從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　（1）從動(dòng)軸是連接行走輪和大鏈輪的重要部分，所以設(shè)計(jì)參考了大鏈輪的尺寸，以及電動(dòng)機(jī)主軸所匹配的轉(zhuǎn)速和功率和鏈輪尺寸，以滿足工作強(qiáng)度和剛度的要求。由第三章行走電機(jī)所需要的

91、功率P=64.7W,轉(zhuǎn)速n=69.96r/min,扭矩T=14.5</p><p>　?。?）求作用在鏈輪上的力已知大鏈輪的分度圓直徑為=90mm,則圓周力</p><p>　　=353.6N, （4.1）</p><p>　　徑向力=tan=203.8N, （4.2）</p

92、><p><b>　　軸向力=0</b></p><p>　?。?）確定軸的最小直徑。先按式初步估算軸的最小直徑為10mm,選取軸的材料為45剛回火處理。根據(jù)材料的應(yīng)力值表選擇=110，于是得</p><p>　　=8.5mm, (4.3) </p><p>　　

93、由于后期還有鍵槽的設(shè)計(jì)故考慮=9mm</p><p><b>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：</b></p><p>　　圖4.1 從動(dòng)軸設(shè)計(jì)圖</p><p>　　軸端尺寸通過小鏈輪的內(nèi)孔尺寸，從而選擇在GB-T61721-2000中的螺母，孔軸直徑為12mm,從而確定軸端的尺寸為12mm,從GBT276-1994中選擇軸承為深溝球軸承內(nèi)徑為15mm

94、,所以確定套筒和軸部位的直徑為15mm,在由齒輪內(nèi)孔內(nèi)孔尺寸24mm,確定軸的最大軸徑為24mm,以及由鍵槽深度確定接下來的軸直徑20mm .倒圓角尺寸為r=2mm,倒角尺寸為1mm1mm.</p><p>　　（5）求軸上的載荷 ，此軸可看作簡支梁來校核，兩支點(diǎn)的距離為258mm.通過軸作出危險(xiǎn)截面C的彎矩和扭矩圖如下，</p><p>　　圖4.2 主動(dòng)軸的彎扭矩圖</p>

95、<p>　?。?）可以判斷出2-21為危險(xiǎn)截面，并計(jì)算出支撐反力F,如下表截面應(yīng)力表：</p><p>　　表4.1 主動(dòng)軸彎扭矩計(jì)算</p><p>　　按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。</p><p>　　進(jìn)行校核時(shí)，校核危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度即可。由于軸是單向轉(zhuǎn)動(dòng)，且扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，因此取=0.6，由于軸材料為45剛，所以=60MPa軸的計(jì)算應(yīng)力&

96、lt;/p><p>　　==1.565MPa （4.4）</p><p><b>　　由于，故安全。</b></p><p>　　(7)對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核</p><p>　　首先確定92-10為危險(xiǎn)截面，此處所受的集中應(yīng)力最大，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而只需校核該截面的左右兩側(cè)。<

97、/p><p><b>　　截面的左側(cè)：</b></p><p>　　抗彎截面系數(shù)=1382.4</p><p>　　抗扭截面系數(shù)=2764.8</p><p>　　截面左側(cè)的彎矩 M=56373.65=50246.079</p><p>　　截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ==12

98、.95MPa （4.5）</p><p>　　軸的材料為45剛，回火處理。 查軸的常用材料及其主要力學(xué)性能表，知</p><p><b>　　=640MPa,</b></p><p><b>　　=275MPa,</b></p><p><b>　　=1

99、55MPa</b></p><p>　　由于軸肩上是集中應(yīng)力，故軸的材料應(yīng)力集中系數(shù)為，</p><p><b>　　材料的敏性系數(shù)為</b></p><p>　　故有效的應(yīng)力集中系數(shù)為 1.99 （4.6）</p><p>　　=1.36

100、 （4.7）</p><p>　　得尺寸系數(shù)，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)，磨削加工的表面質(zhì)量系數(shù)為 =0.94，</p><p>　　軸表面強(qiáng)化處理。則綜合系數(shù)為：=2.6 （4.8）</p><p>　　-1=1.54, （4.9）</p><p>

101、;　　得碳鋼的特性系數(shù)為：</p><p>　　，于是計(jì)算安全系數(shù)值，可得</p><p><b>　?。?.10）</b></p><p>　　, (4.11）</p><p><b>　　故可知其是安全的。</b></p><p>　

102、　（2）接下來要考慮夾緊輪主軸的設(shè)計(jì)和校核，夾緊輪主軸主要要考慮與之直接接觸的深溝球軸承的內(nèi)圈直徑的尺寸，以及夾緊輪的尺寸設(shè)計(jì)，從而確定夾緊輪的主軸的尺寸，它夾緊輪之間通過平鍵來實(shí)現(xiàn)圓周方向的定位，兩頭設(shè)計(jì)有螺紋，直接與螺母相連接，既實(shí)現(xiàn)了功能，有實(shí)現(xiàn)了軸的應(yīng)有的承載功能。由于從動(dòng)軸是安全的，因?yàn)閵A緊輪主軸更短，而且直徑相差不大，故可認(rèn)為夾緊輪主軸是安全的，在此不再進(jìn)行計(jì)算說明。下圖為夾緊輪主軸的示意圖：</p><

103、p>　　圖4.2 夾緊輪主軸示意圖</p><p>　　4.2機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　作為基礎(chǔ)部件，機(jī)器的所有零部件最終都安裝在機(jī)座上或者導(dǎo)軌面上。因此機(jī)座在機(jī)器中即起支撐作用，承受其他部件的重量和載荷，又作為整個(gè)機(jī)器的基準(zhǔn)，保證部件之間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)座也影響機(jī)器的工作精度和抗振性能，若兼作運(yùn)動(dòng)部件的軌道時(shí)，還影響著機(jī)器的運(yùn)動(dòng)精度和耐磨性[15]。</p>

104、<p><b>　　機(jī)架一般應(yīng)滿足:</b></p><p>　　精度要求。應(yīng)合理選擇和確定機(jī)架的加工精度，應(yīng)能保證機(jī)座上或箱體內(nèi)外零部件的相互位置關(guān)系準(zhǔn)確[15]。</p><p>　　工作要求。機(jī)座和箱體的設(shè)計(jì)首先要滿足剛度，其次要滿足強(qiáng)度、抗振性、穩(wěn)定性等方面的要求；當(dāng)同時(shí)用作滑道時(shí)，滑道部分還應(yīng)具有足夠的耐磨性[15]。</p>&

105、lt;p>　　運(yùn)輸性要求。機(jī)座和箱體體積大，重量重，因此設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮設(shè)備在運(yùn)輸過程中起吊裝運(yùn)，盡量不要出現(xiàn)超大尺寸、超大重量的設(shè)計(jì)[15]。</p><p>　　工藝性要求,機(jī)架，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工工序多,必須考慮毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配、安裝固定、搬運(yùn)等工序問題[15]。除此之外，還有人機(jī)工程，經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。</p><p>　　截面形狀,絕大多數(shù)都要受力情況很復(fù)雜，

106、因而產(chǎn)生壓縮或拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)等變形,本機(jī)器機(jī)座主要承受的是彎曲應(yīng)力，所以采用方鋼作為機(jī)架的材料，并且機(jī)架設(shè)計(jì)尺寸由零件的相對(duì)位置可以確定[15]。本機(jī)架主要起支撐和連接作用，由上下兩部分組成，從而把整個(gè)機(jī)器支撐起來，安裝上必要的零部件以實(shí)現(xiàn)正常工作。機(jī)架上還有許多焊接件，如電機(jī)座和電池安裝的座子，夾緊輪支撐座等，最終焊接后應(yīng)該對(duì)焊接處進(jìn)行一定的處理，避免毛刺等缺陷的出現(xiàn)。最終機(jī)架的設(shè)計(jì)如下圖所示：</p><p&g

107、t;<b>　　圖4.4 上機(jī)架</b></p><p><b>　　圖4.5 下機(jī)架</b></p><p>　　最后對(duì)機(jī)器重心進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過查閱資料后得知，行走電機(jī)和敲擊電機(jī)重量各自均為5.5kg,蓄電池(CNLF24)的重量為2kg,尺寸為,在proe軟件中測得敲擊盤裝配后的重量為6kg,為了使機(jī)器的重心最終能落在機(jī)器的幾何中心。把此問題近

108、似看作由杠桿平衡問題來處理，最終可以算出來行走電機(jī)的電池的重心離機(jī)器幾何中心的距離在垂直導(dǎo)線方向上L=20mm，估計(jì)下半部分機(jī)架裝配后的重量為20kg,上半部分機(jī)架的重量估計(jì)為20kg,最終求得整個(gè)機(jī)器的重量為65.5kg。滿足老師給的總質(zhì)量小于80kg的要求。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　在王老師的指導(dǎo)下順利做完了本次設(shè)計(jì)，也從而

109、對(duì)機(jī)械中設(shè)計(jì)一個(gè)完整機(jī)器有了一個(gè)較深刻的體會(huì)與理解，同時(shí)也檢驗(yàn)了自己大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)，起到了學(xué)以致用的效果，也加深了我對(duì)知識(shí)的理解。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)做的是一個(gè)除冰機(jī)，主要爭對(duì)高海拔地區(qū)高壓線覆冰后會(huì)對(duì)人們的日常生活以及生產(chǎn)制造所造成不必要的巨大損失，為了減少這種情況造成的危害，從而設(shè)計(jì)出了這部控制簡單，且易于生產(chǎn)制造的除冰機(jī)。人工把除冰機(jī)本架到導(dǎo)線上，并把機(jī)器調(diào)整到工作狀態(tài)，機(jī)器在直流動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)

110、動(dòng)下前行，同時(shí)在敲擊電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，敲擊盤開始工作，在遇到間隔棒等障礙物時(shí)，夾緊輪在障礙物的阻擋下向后轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，最后在跨過障礙物后，靠復(fù)位彈簧拉回原來的工作位置，在快要到達(dá)下一個(gè)電線桿時(shí)讓機(jī)器停止工作，擰底板螺母，轉(zhuǎn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，從而脫離現(xiàn)在的位置，人工挪到下一個(gè)工作位置，此時(shí)就完成了一個(gè)完整的工作周期。該除冰機(jī)主要是自動(dòng)跨越導(dǎo)線上的間隔棒，在機(jī)械手的協(xié)助下跨越導(dǎo)線桿，在前進(jìn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)越障和除冰，本除冰機(jī)可以很好的解決以前的除冰機(jī)的控制

111、復(fù)雜以及機(jī)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，且易于制造生產(chǎn)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)就是機(jī)構(gòu)簡單，控制容易實(shí)現(xiàn)，而且造價(jià)也不高，制造精度不需要很高，節(jié)省了人力物力。通過此次設(shè)計(jì)也加強(qiáng)了我查閱機(jī)械資料的能力，提高了分析解決問題的能力。由于本人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，本次設(shè)計(jì)時(shí)難免會(huì)有不足之處，懇請各位老師能提出你們寶貴的意見和建議，我虛心接受并在今后的設(shè)計(jì)中改正并提高。</p><p><b>

112、　　致謝</b></p><p>　　首先，我想感謝學(xué)校里默默付出的老師！請?jiān)试S我說一聲：“老師，您辛苦了！”感謝你們在這四年里對(duì)我們的諄諄教誨，感謝您在我遇到困難時(shí)對(duì)說那一句句激勵(lì)的話語，讓我在充滿荊棘的路上勇敢前行！</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)既是對(duì)我的一次檢驗(yàn)，也是對(duì)我的一種肯定。通過一步步做完畢設(shè)，既鍛煉了自己的設(shè)計(jì)能力，也學(xué)習(xí)到了新的學(xué)習(xí)技能和新的知識(shí)。剛開始做

113、時(shí)，有點(diǎn)怯懦怕做不出來，最后在王老師的鼓勵(lì)和指導(dǎo)下，一步步硬著頭皮前行，最后到越障方案的提出直至最終方案的確定，越障和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，到最后機(jī)器整體的裝配，我深深地知道了：“堅(jiān)持就是勝利”。每次做錯(cuò)或做不出來時(shí)，王老師總是很耐心的說做設(shè)計(jì)的人一定要有耐心，要有恒心。只有自己做了，才能正真體會(huì)到自己獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器，會(huì)獲得很多。不光是設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)器，更學(xué)到了新技能，授之以魚，不如授之以漁。更是為我以后工作打好了基礎(chǔ)，培養(yǎng)了了許多要繼續(xù)

114、保持下去的習(xí)慣，比如說“設(shè)計(jì)時(shí)一定要細(xì)致”，不能粗心大意。還讓我親身體會(huì)到了，當(dāng)遇到問題時(shí)，一定要去細(xì)心分析。學(xué)會(huì)換個(gè)思路去想問題，不能一條路走不通，就輕言放棄。做設(shè)計(jì)一定要有恒心，此次設(shè)計(jì)可以說又是一次學(xué)習(xí)的大好機(jī)會(huì)，不僅提高了我的設(shè)計(jì)能力和自學(xué)能力，還給了我在機(jī)械這個(gè)行業(yè)繼續(xù)干下去很大的信心。在此次設(shè)計(jì)中固然也有許多不足之處，希望老師能夠理解并且能給我改進(jìn)的意見和建議，我將非常感謝。</p><p>　　此次