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齊 齊 哈 爾 工 程 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 超高壓巡線除冰機(jī)器人院 （系） 專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師成 績(jī)年 月 日齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）II超高壓巡線除冰機(jī)器人摘要針對(duì)目前各類(lèi)機(jī)械式除冰方法的不足之處，本文設(shè)想了一種全新的行走平臺(tái)，并在實(shí)踐中證明這種理論是可行的。除冰機(jī)構(gòu)也是本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)，采用對(duì)滾式刀具進(jìn)行除冰，除冰效果好。本論文主要完成了輸電線除冰機(jī)的原理設(shè)計(jì)，方案選擇，機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，各部分零件的設(shè)計(jì)與整機(jī)的裝配，并在此基礎(chǔ)上采用制圖軟件建立實(shí)體模型并進(jìn)行虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真。機(jī)械式輸電線除冰技術(shù)是利用傳統(tǒng)的工具通過(guò)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式達(dá)到輸電線除冰的目的。由于機(jī)械式輸電線除冰技術(shù)除冰效率高，操作簡(jiǎn)單，因此受到很多國(guó)家的重視，在國(guó)內(nèi)也引起了極高的重視，尤其是各大院校和科研院所。本文從輸電線覆冰原理及其危害綜合說(shuō)明了輸電線覆冰對(duì)人們生產(chǎn)生活的影響，提出了一種新的輸電線除冰解決方案。研發(fā)一款新式輸電線除冰機(jī)。本輸電線除冰機(jī)主要由 4 部分組成，行走部分和除冰部分。行走部分主要通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，除冰部分通過(guò)對(duì)滾刀具實(shí)現(xiàn)除冰。關(guān)鍵詞：輸電線除冰 機(jī)械式 覆冰齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IIIAbstractAiming at the shortcomings of various types of mechanical de-icing methods, we envisage a new walking platform, and proved in practice this theory is feasible. It inherits the wheeled vehicles moving fast speed characteristics, but also has the ability to ride hanging on the wire, the drive system designed with a gear design, the structure is relatively simple, reliable work. And in control, with good functional scalability. As a transport platform, with a very broad functional development space. Also deicing mechanism is designed for this innovation, the use of roll-type cutter deicing, good deicing effect.This paper mainly completed the design principles of transmission line de-icing machine, program selection, realization mechanism, various parts of the design and the whole assembly, and use mapping software to establish a solid model on this basis and virtual assembly and motion simulation .Mechanical transmission line icing technology is the use of traditional tools to achieve the purpose of the transmission line by de-icing mechanism movement. Due to the high mechanical efficiency of the transmission line icing deicing technology, simple operation, so attention in many countries, in the country also attracted high attention, especially universities and research institutes. From the transmission line icing consolidated statement of principles and endanger the transmission line icing impact on people's life and production, we propose a new power line de-icing solutions. Developing a new power line de-icing machine.The power line de-icing machine is mainly composed of four parts, undercarriages and deicing section. Walking through some of the major gear mechanism implemented in part by de-icing tool to achieve roll icing.Keywords: mechanical transmission line icing Icing齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IV目 錄摘要 .IIAbstractIII第 1 章 緒論11.1 課題研究意義.11.2 除冰機(jī)器人研究現(xiàn)狀.11.3 除冰設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)41.4 覆冰原理.41.5 輸電線路覆冰的危害.51.5.1 線路過(guò)荷載51.5.2 不均勻覆冰或不同期脫冰51.5.3 絕緣子串冰閃61.5.4 導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)61.6 巡線機(jī)器人.81.6.1 巡線機(jī)器人機(jī)構(gòu).91.6.2 工作電源.101.6.3 控制系統(tǒng).111.7 除冰機(jī)器人機(jī)構(gòu).11第 2 章 超高壓巡線除冰機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)152.1 工作原理.152.2 驅(qū)動(dòng)方式選擇152.3 傳動(dòng)方式選擇.152.4 行走方式選擇.162.5 除冰方式選擇.17第 3 章 繞線壓緊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)183.1 電機(jī)的選擇183.2 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算.183.2.1 選擇蝸桿、蝸輪材料18齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）V3.2.2 確定蝸桿頭數(shù) Z1及蝸輪齒數(shù) Z 2193.2.3 確定蝸桿蝸輪中心距 a.193.2.4 蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì)203.2.5 環(huán)面蝸輪蝸桿校核計(jì)算233.3 軸的設(shè)計(jì).253.3.1 軸的材料選擇253.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)253.3.3 軸承校核 28第 4 章 機(jī)器人行走跨越障礙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)30第 5 章 其它機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)33第 6 章 數(shù)控硬件電路設(shè)計(jì)366.1 硬件電路設(shè)計(jì)366.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)366.1.2 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路的功能366.2 關(guān)于各線路元件之間線路連接376.3 關(guān)于電路原理圖的一些說(shuō)明38總結(jié)與展望41參考文獻(xiàn)42齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1第 1 章 緒論1.1 課題研究意義輸電線路覆冰會(huì)經(jīng)常造成線路跳閘、斷線、倒桿、通信中斷等線路事故，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)造成了巨大損失。因此，為保證電網(wǎng)安全運(yùn)行，減少工人因線路除冰而帶來(lái)的傷亡，設(shè)計(jì)一除冰機(jī)器人來(lái)解決這一問(wèn)題就至關(guān)重要了。研制一種簡(jiǎn)單，實(shí)用的輸電線除冰機(jī)器人。它是一種用于，在山地，荒野，河流，湖泊等地理環(huán)境的輸電線路上清冰。它是適用于各種地貌，不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的改變而停止工作。它的前端是一滾刀和壓輪，先利用銑刀在覆冰中間銑出一弧形面，而其后的壓輪對(duì)覆冰進(jìn)行擠壓達(dá)到除冰的目的。本論文主要完成了輸電線除冰機(jī)的原理設(shè)計(jì)，方案選擇，機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，各部分零件的設(shè)計(jì)與整機(jī)的裝配，并在此基礎(chǔ)上采用三維制圖軟件建立實(shí)體模型并進(jìn)行虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真。本課題研究的目的在于根據(jù)輸電線系統(tǒng)的除冰需要，研制一種簡(jiǎn)單，實(shí)用的輸電線除冰機(jī)。該設(shè)計(jì)的電力驅(qū)動(dòng)分為兩個(gè)分支: 一部分直接傳至除冰機(jī)構(gòu), 供刀具除冰使用; 另一部分傳至動(dòng)壓輪，實(shí)現(xiàn)小車(chē)的行走。1.2 除冰機(jī)器人研究現(xiàn)狀山東大學(xué)于2005年成功研制了一種巡線機(jī)器人。該機(jī)器人的主體結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖：圖1-1 2005巡線機(jī)器人中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所于2006年成功研制了能在500KV的輸電線路上實(shí)現(xiàn)巡檢作業(yè)的機(jī)器人樣機(jī)，該機(jī)器人也采用雙臂懸掛機(jī)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跨越障礙，該機(jī)器人還配備了攝像機(jī)來(lái)識(shí)別障礙物，定位機(jī)械手的位置。通過(guò)手臂的交替移動(dòng)，能夠跨越防震錘，懸垂線夾等這類(lèi)比較簡(jiǎn)單的障礙物，請(qǐng)參見(jiàn)圖：齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2圖1-2 山東電力研究院與加拿大魁北克水電研究院進(jìn)行合作，對(duì)Linerover小車(chē)在能源動(dòng)力。遠(yuǎn)程通訊與控制、防水性能等方面做出了技術(shù)改進(jìn)完善了機(jī)構(gòu)的性能，但不具備越障能力，請(qǐng)參見(jiàn)圖：圖1-3湖南大學(xué)在國(guó)家科技支撐計(jì)劃的資助下，聯(lián)合國(guó)防科技大學(xué)、武漢大學(xué)、和山東大學(xué)等多家單位研制開(kāi)發(fā)了單體除冰機(jī)器人、可跨越障礙除冰的兩臂除冰機(jī)器人和三臂除冰機(jī)器人。分別請(qǐng)參見(jiàn)圖：圖1-5 單體除冰機(jī)器人、可跨越障礙除冰的兩臂除冰機(jī)器人和三臂除冰機(jī)器人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制有粗略和精準(zhǔn)定位兩種模式，粗略控制是吧線塔和地線的資料數(shù)據(jù)預(yù)先的編制好程序輸入機(jī)器人，劇此控制機(jī)器人的行走和越障；精確齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3定位控制則根絕傳感器反饋的信息進(jìn)行控制。1990年日本法政大學(xué)的Hideo Nakamura等人開(kāi)發(fā)了電器列車(chē)饋電電纜巡檢機(jī)器人。機(jī)器人采用多關(guān)節(jié)小車(chē)結(jié)構(gòu)和“頭部決策，尾部跟隨”的放生控制體系，以10cm/ 秒的速度沿電纜平穩(wěn)爬行，并跨越分支線，絕緣子等障礙物。泰國(guó)S.Peungsungwal等人，2001年，使用電流互感器，以便獲得從電力線作為機(jī)器人的電源的感應(yīng)電流，設(shè)計(jì)了一個(gè)原型自給自足電氣檢查機(jī)器人，首先執(zhí)行在攝像機(jī)圖像的，可視化導(dǎo)航的障礙，如基于電力線確定絕緣子，僅此型式試驗(yàn)的檢測(cè)機(jī)器人不超過(guò)跨越障礙的能力，是電力線塔間爬行2線但它，遇到的障礙會(huì)自動(dòng)停止。在地面上的頂部放置，將獲取的數(shù)據(jù)和圖片資料儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)記錄器中。地面工作人員可回放復(fù)查，進(jìn)一步確定損傷情況。1.3 除冰設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)目前國(guó)內(nèi)和國(guó)外的除冰技術(shù)可歸納有30余種，總體可分為：1.大電流融冰法:包括直流電流融化的冰融化的冰和短路電流的過(guò)電流。這種方法實(shí)際上是廣泛處理目前積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)得多，在工程項(xiàng)目使用。2.機(jī)械除冰方法：滑輪刮刀法是一種機(jī)械式傳動(dòng)系除冰的唯一可行的方法，加工線滑輪將拉動(dòng)地面工作人員可以步行達(dá)到的目的凍結(jié)的消滅。但是，這樣一來(lái)，中國(guó)的西部高原，不適合復(fù)雜地形。3.被動(dòng)的方法：被動(dòng)系統(tǒng)中，需要額外的能量，以便除冰，是依靠風(fēng)力，重力，溫度變化和其他的隨機(jī)散射和被動(dòng)的方法。這里，夾具，環(huán)的除冰，雪環(huán)性，拒水涂層的憎恨冰，以減少風(fēng)錘導(dǎo)體平衡重奔騰，它被施加到傳輸線，其被安裝以減少振動(dòng)錘的傳輸線的結(jié)冰你有。被動(dòng)方式，但是具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，以防止冰蓋的形成，也不能僅適用于一個(gè)特定的區(qū)域。4.其他方法:除上述幾種方法外,還有利用電磁脈沖、氣動(dòng)脈沖、電暈放電、電子凍結(jié)、碰撞前顆粒加熱和凍結(jié)等防冰除冰方法,但很多還處于理想或試驗(yàn)階段。而最近國(guó)內(nèi)外比較熱門(mén)的機(jī)械除冰法主要通過(guò)除冰機(jī)器人來(lái)完成，目前國(guó)齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4內(nèi)外設(shè)計(jì)的除冰機(jī)器人通常包括3部分：1.爬行機(jī)構(gòu) 2.越障機(jī)構(gòu) 3.除冰機(jī)構(gòu)。并且向著小型化，實(shí)用化，可越障，智能化的方向發(fā)展。1.4 覆冰原理天氣，地理，地形，海拔高度，高度吊線，導(dǎo)線直徑，液滴直徑，電場(chǎng)強(qiáng)度：通過(guò)許多因素，包括電聲強(qiáng)度。根據(jù)不同的分類(lèi)，你可以把導(dǎo)線覆冰分為：1.按冰的表現(xiàn)特性分為：釉，霧凇，混合釉，雪和霜;釉是指遇到過(guò)下面的陰涼降水量 0℃的物體溫度：1.冰的性能特點(diǎn)又分為冰它形成透明或無(wú)光表面粗糙度玻璃狀覆蓋層的表面上，更大的密度上，通常以/為 0.85g 厘米 3。石灰分為兩種：一種粒狀霧凇，小液滴在冷卻觸上述快速粒狀冰的形式冷對(duì)象更緊密的結(jié)構(gòu)和其他一點(diǎn)，這樣的結(jié)構(gòu)晶霧凇，有你才會(huì)有擺脫。 0.25 克/厘米 3訂購(gòu)石灰密度。曲，該混合導(dǎo)體的迎風(fēng)側(cè)冷凍不透明或半透明冰覆蓋，在 0.26到 0.6 克/厘米 3 的密度，則過(guò)冷混合釉和掛在附著力強(qiáng)的水滴。的雪，干燥，雪秉承絲濕點(diǎn)性質(zhì)。在干雪密度≤0.1g/ cm 3 時(shí)，弱粘合力，0.1 是濕雪在0.5 克/ cm 3 的密度，它是一種弱的粘合強(qiáng)度。霜位于空氣中的水分和 0℃的低溫表面下方接觸形成在導(dǎo)線縮合不是一種威脅，為了提高電暈損耗傳輸線[7]。釉結(jié)冰，對(duì)于最有害的架空輸電線路，電力的 2008 年風(fēng)暴南冰的初期，主要是這個(gè)原因造成的，雨因凍結(jié)密度，已經(jīng)形成了附著力強(qiáng)。2.冰的形成機(jī)理分為：結(jié)冰降水，云和冰升華結(jié)冰。 ；3.電線上的冰的橫截面形狀可拆分為：圓形或橢圓形覆冰、翼型覆冰和新月形等，請(qǐng)參見(jiàn)圖 1-6。4.在生長(zhǎng)過(guò)程中的絲的冰的表面被拆分：干增長(zhǎng)、濕增長(zhǎng)[1]。這種分類(lèi)，已經(jīng)有利于形成結(jié)冰過(guò)程中的熱平衡和傳熱的形成機(jī)理進(jìn)行分析。干雪和結(jié)冰結(jié)霜，干燥的成長(zhǎng)過(guò)程，積冰的成長(zhǎng)過(guò)程，這是濕雨夾雪和濕雪是混合成介于兩者之間的結(jié)冰過(guò)程。齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）51-6 導(dǎo)線覆冰截面圖1.5 輸電線路覆冰的危害1.5.1 線路過(guò)荷載線路覆冰時(shí)，在張力下數(shù)百導(dǎo)線到幾千公斤負(fù)荷，電線和結(jié)冰重量的由線程產(chǎn)生，管接頭，傳遞給塔絕緣子，塔前上被傳遞到電纜，只要一方面以承受張力，將出現(xiàn)，打破事故的酒吧，常常延伸到段張力。1.5.2 不均勻覆冰或不同期脫冰結(jié)冰或除冰的相鄰不平整輪廓線將是不同的電壓差，線線目錄將滑動(dòng)嚴(yán)重鋁外導(dǎo)體在虛線的出口到共享文件夾，抽搐鋼芯，這導(dǎo)致不同的剪輯鋁個(gè)股邊緣收縮，夾子附近的壓力線上，同比增長(zhǎng) 1?20 米。錦上添花不平等的電壓差是靜態(tài)負(fù)荷，而不是冰動(dòng)態(tài)加載的同一時(shí)期，兩者是不同的。其次，在張力下塔相鄰檔位的直線之間的差，一個(gè)較大的絕緣子串將由損傷偏置碰撞橫向臂。同樣，當(dāng)一定的水平，交叉手臂的旋轉(zhuǎn)，碰撞達(dá)到的電壓差芯電纜間隙降吹光纜，電纜支撐系統(tǒng)，因?yàn)樗Ю蟊罎ⅰ?.5.3 絕緣子串冰閃閃冰閃絡(luò)是一種特殊形式。當(dāng)絕緣體嚴(yán)重結(jié)冰，大傘冰橋，漏出的距離縮短，減小介電強(qiáng)度。融化的冰形成導(dǎo)電水膜，從而使絕緣子串變形應(yīng)力分布，閃絡(luò)電壓水污染的冰表面薄膜通過(guò)溶解到電解質(zhì)中降低。冰融化周期往往伴隨著霧氣，使冰的電導(dǎo)率融化冰的形成閃爍的大氣污染微粒進(jìn)一步增加。冰弧持續(xù)會(huì)燒壞絕緣降低介電強(qiáng)度。1.5.4 導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)因?yàn)楦淖兘饘俳z的空氣動(dòng)力特性的冰蓋的非對(duì)稱形狀。當(dāng)風(fēng)速在 4?為 20m / s，而風(fēng)向和對(duì)齊≥45° 時(shí)，螺紋具有良好的空氣動(dòng)力性能，產(chǎn)生在風(fēng)激勵(lì)低頻大振幅振蕩。光閃光燈，磕磕絆絆，發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞配件和絕緣體，電線股，齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6斷裂，傾斜的塔倒塌等電器事故。表 1-1 除冰方法序號(hào) 方法 定類(lèi) 數(shù)據(jù) 消耗能量 比較系數(shù)1 融冰（3mm）除冰 理論 904 1002 航空標(biāo)準(zhǔn)除冰法除冰 實(shí)驗(yàn) 400 443 融冰（1mm）除冰 理論 301 334 射頻+鏟刮 除冰 實(shí)驗(yàn) 305 345 加熱法 防冰 實(shí)驗(yàn) 180 206 紅外線 除冰 實(shí)驗(yàn) 170 197 激光+鏟刮 除冰 實(shí)驗(yàn) 120 138 形記合金 除冰 理論 72 89 氣動(dòng)脈沖（50Ls）除冰 實(shí)驗(yàn) 6.8 0.7510 電磁脈沖 除冰 實(shí)驗(yàn) 2.3 0.2511 氣動(dòng)低環(huán) 除冰 理論 0.9 0.0612 鏟刮 除冰 理論 0.2 0.0213 碰撞試驗(yàn) 除冰 實(shí)驗(yàn) 0.011 0.001214 牽引試驗(yàn) 除冰 實(shí)驗(yàn) 0.007 0.00069適用于輸電線路的機(jī)械除冰技術(shù)強(qiáng)烈的震動(dòng)法于 1988 年由 Mulherin 和唐納森的發(fā)展?？笨怂姽景l(fā)明了一種電纜除冰裝置。該裝置包括一對(duì)脈沖導(dǎo)線，導(dǎo)線被連接到電纜，并且沿導(dǎo)線的螺旋卷繞端的電纜連接到電磁能量在所述導(dǎo)體產(chǎn)生裝置的脈沖，而另一端連接到一起以一閉合電路，引出布線路徑電磁脈沖產(chǎn)生的導(dǎo)線之間的排斥力，該排斥力振弦，斷絲使結(jié)冰上關(guān)閉的振動(dòng)，隨著需求加振動(dòng)源和振動(dòng)的結(jié)果將導(dǎo)致電纜，由此疲勞是困難的技術(shù)中，在實(shí)際應(yīng)用中?；跈C(jī)械振動(dòng)和電磁脈沖技術(shù)的強(qiáng)度和對(duì)飛機(jī)除冰開(kāi)發(fā)電技術(shù)的原理。鑒于產(chǎn)生控制范圍內(nèi)的電磁力或電脈沖強(qiáng)螺紋振動(dòng)，使兩接觸網(wǎng)是除冰可以受理的方法。對(duì)于自由機(jī)械沖擊的基礎(chǔ)和三種技術(shù)的影響上開(kāi)發(fā)冰的飛機(jī)的飛行：由芬克和銀行 1985 年，1988 年通過(guò)德制成 Mulherin 和 Donald 子，1991 年，齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7研究和超聲波振動(dòng)的改進(jìn)結(jié)冰和 Mack 等格雷伯技術(shù); 1988 年朱姆沃爾特和埃格伯 1993 年念債券和 Shin，1994 年，分別研究并于 1992 年改善史密斯和其他電磁脈沖除冰技術(shù)的馬丁和推桿，1996 年拉夫堡由海思和其他發(fā)展和氣動(dòng)脈沖除冰的應(yīng)用技術(shù)。電磁脈沖技術(shù)傳輸線將除冰的最能接受的方法。威奇托州立大學(xué)還向電脈沖方法除冰制成（電脈沖除冰，EIDI） ，即放電用電容器組的線圈，由此通過(guò)線圈產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈被布置在導(dǎo)電性的附近板（即制造）上的目標(biāo)是一個(gè)高的幅度，機(jī)械強(qiáng)度持續(xù)時(shí)間短，因此，打破僵局和脫落，但在線路融冰由于未成熟的技術(shù)和研究成本太高不能達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。赫拉爾迪等于 1995 年基于飛機(jī)除冰開(kāi)發(fā)相變記憶合金。另一種使用由電場(chǎng)或磁場(chǎng)力還處于概念階段機(jī)械操作的彈性涂料。然而，用作對(duì)照實(shí)驗(yàn)這些方法和它們的典型過(guò)程的基礎(chǔ)為除冰上開(kāi)發(fā)。1.6 巡線機(jī)器人巡線機(jī)器人是為了在線檢測(cè)輸電線路產(chǎn)生的機(jī)械電器故障、杠塔及其他地基和交叉跨越安全距離等變化，國(guó)外尋巡線機(jī)器人的研究始于 20 世紀(jì) 80 年代末，日本東京電力公司 Sawada 等人、日本 Sato 公司、每過(guò) TRC 公司、加拿大魁北克水電研究院 Montabault 等人先后開(kāi)展了巡線機(jī)器人的研制。他們研制的巡線機(jī)器人可分為 2 類(lèi)：一類(lèi)是具有跨越障礙物功能，但由于其結(jié)構(gòu)尺寸大和重量重，因而實(shí)用性差，并大多仍處于實(shí)驗(yàn)室研制階段；另一類(lèi)是只能在 2個(gè)桿塔間的直線巡線，不具備跨越障礙功能物，因而其巡線作業(yè)范圍受到了很大限制。國(guó)內(nèi)巡線機(jī)器人的研究始于 90 年代末，在 2002 年開(kāi)開(kāi)始國(guó)家“十五”863 計(jì)劃的連續(xù) 2 次資助下，已研制成功了具有沿 220kV 單分裂導(dǎo)線全程線路行駛和巡檢作業(yè)的巡線機(jī)器人樣機(jī)，并在機(jī)器人構(gòu)件、電能在線補(bǔ)給、機(jī)器人局部自治和系統(tǒng)與技術(shù)集成等關(guān)鍵技術(shù)上去的了實(shí)質(zhì)性的突破，該樣機(jī)已經(jīng)通關(guān)過(guò)了現(xiàn)場(chǎng)線路的帶電運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，并表現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。同時(shí)在巡線機(jī)器人的基礎(chǔ)上除冰機(jī)器人才有所發(fā)展。齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）81-7 在現(xiàn)場(chǎng)線路上的巡線機(jī)器人1-8 巡線機(jī)器人機(jī)構(gòu)1.6.1 巡線機(jī)器人機(jī)構(gòu)巡線機(jī)器人是機(jī)電一體化系統(tǒng)，涉及到機(jī)構(gòu)、控制、通信、定位系統(tǒng)、移動(dòng)平臺(tái)傳感器集成和信息融合，電力和機(jī)械系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，是的技術(shù)障礙的檢查機(jī)器人的發(fā)展之一就是目前的限制。設(shè)計(jì)要求巡檢機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)有：1.期望速度可以在高壓電纜順利蠕變;2.有一定的爬坡能力;3.為了避免對(duì)路面震動(dòng)錘的電源線，夾具，絕緣子，線路桿塔等障礙;4.防止機(jī)器人跌倒的故障的情況下可靠的自保護(hù)措施;5.提供安裝和便攜式電源檢測(cè)，記錄和分析儀器足夠的空間。可以進(jìn)行就行了爬行機(jī)制可分為一步爬行抓取機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)步進(jìn)類(lèi)別抓取機(jī)構(gòu)交替地移動(dòng)完全爬行多個(gè)臂，一般是用于斜拉橋電纜，管壁檢查維護(hù);輪齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9蠕變機(jī)構(gòu)依靠摩擦輪由電機(jī)和向前行走驅(qū)動(dòng)機(jī)器人之間的線路驅(qū)動(dòng)。輪蠕變機(jī)制運(yùn)行平穩(wěn)，有利于工作在線檢測(cè)儀器的快速，可靠的移動(dòng)平臺(tái)，使目前使用這種檢測(cè)機(jī)器人爬行機(jī)制。機(jī)制障礙的關(guān)鍵是控制機(jī)器人的機(jī)構(gòu)。如果機(jī)器人從架空線暫停，障礙必須確保順利機(jī)器人姿勢(shì)，并保持與其他電線電纜塔金屬零件的安全距離，所以很難設(shè)計(jì)。通過(guò)文件人形障礙攀爬屈臂機(jī)構(gòu)位置控制復(fù)雜，不適合在較大的障礙文學(xué)障礙機(jī)構(gòu)的直徑和長(zhǎng)度分為蛇形障礙機(jī)構(gòu)在文獻(xiàn)中也防止瀝青巡線機(jī)器人避類(lèi)似行為人小問(wèn)題攀登的空氣，因此，仿生的設(shè)計(jì)是要解決這個(gè)問(wèn)題的有效方法。一個(gè)有前途的解決方案是使用可伸縮的多臂結(jié)構(gòu)，上臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)爬行彼此連接下部旋轉(zhuǎn)接頭。當(dāng)障礙物，機(jī)器人之間的相互合作，利用人形調(diào)整政策攀登的姿態(tài)，過(guò)障礙。由于不僅僅是多自由度機(jī)械手以上結(jié)果可以達(dá)到更復(fù)雜的空氣調(diào)整心態(tài)，可能跨越所有類(lèi)型的線路故障．1-9 電能在線補(bǔ)給和電源監(jiān)控系統(tǒng)1.6.2 工作電源對(duì)于檢查機(jī)器人合作，以確保在范圍字段長(zhǎng)時(shí)間，你必須提供連續(xù)可靠供電。由于尺寸和重量的限制檢查機(jī)器人通常幾百瓦，電池不能長(zhǎng)期滿足電力需求。 [3]嘗試用小型汽油動(dòng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)器人，但需要對(duì)汽油發(fā)電機(jī)油箱，工作通過(guò)把環(huán)境，可靠性差的影響。一般是因?yàn)闄z查機(jī)器人沿著大工作電流的電力線抓取，所以最好直接從電源線供電，以獲得權(quán)力。 [7]，使用電流變壓器耦合的設(shè)計(jì)方法來(lái)經(jīng)由電力線提供電源進(jìn)行了深入的研究，所需要的機(jī)器人和最大的芯橫截面的重量比驅(qū)動(dòng)力的分析，二次繞組的匝數(shù)，和其他變量的關(guān)系，來(lái)控制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可行性該方案。使用連接的電源的電源線的解決長(zhǎng)期檢查機(jī)器人的問(wèn)題，而且還導(dǎo)致復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制。這是因?yàn)檎系K物機(jī)器人，電流互感器磁芯要出的電源線是，我們需要解決的核裂變機(jī)構(gòu)控制和備用電源齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10開(kāi)關(guān)技術(shù)．1.6.3 控制系統(tǒng)1-10 控制系統(tǒng)1.7 除冰機(jī)器人機(jī)構(gòu)目前還沒(méi)有除冰機(jī)器人技術(shù)成熟和國(guó)外技術(shù)相對(duì)成熟的產(chǎn)品代表加拿大魁北克水電研究院塞爾 Montambault 等。2000 年，開(kāi)始了遠(yuǎn)程開(kāi)發(fā)汽車(chē)總部襯墊。它主要是用來(lái)消除傳輸線路結(jié)冰線。但機(jī)器人太大，復(fù)雜，只能是兩塔之間的質(zhì)量清除結(jié)冰，不屏障功能，因此不能完全取代上網(wǎng)手動(dòng)除霜。參考除冰機(jī)器人和檢查機(jī)器人在國(guó)內(nèi)外的利益，中國(guó)三峽大學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電源線除冰機(jī)器人。機(jī)器人不能太厚結(jié)冰理論上滿足除冰的需求是直絲的情況下，具有自主功能障礙，高效，環(huán)保，節(jié)能的特點(diǎn)一起。機(jī)器人的使用的模塊化結(jié)構(gòu)，使用的仿生學(xué)設(shè)計(jì)，組合物模塊包括一個(gè)夾緊裝置，除冰器裝置步行，梗阻設(shè)備。齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11圖 1-11 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)器人模型整體設(shè)計(jì)參數(shù)如下：1.導(dǎo)線直徑 D≤25 mm；2.小車(chē)自重 m≤20 kg；3.電機(jī)功率降 1．2 W，電壓如 12 V；4.小車(chē)行走速度 y=0．26 m／s。圖 1-12 越障過(guò)程圖當(dāng)障礙物的機(jī)器人除冰，是整個(gè)線最困難的技術(shù)要素的子公司。這樣的間隔物作為絕緣體，包括夾鉗，地震錘和障礙。機(jī)器人，必須滿足以下功能。的障礙完成后，有效的故障能夠及時(shí)跟隨，障礙物，它必須是一個(gè)平穩(wěn)的過(guò)程。這一要求不與線路連接干擾，則應(yīng)該能夠保持在聯(lián)機(jī)機(jī)器人一個(gè)穩(wěn)定的位置。機(jī)器人帳戶的穩(wěn)定性，作為安全性和有效性的障礙。障礙是模仿機(jī)器人猴爬上樹(shù)的障礙的方法的一種方式。換句話說(shuō)，它是利用另一種方式提前臂的障礙。目前，在機(jī)器人臂的單個(gè)導(dǎo)體傳輸線模型中，有主要有兩種類(lèi)型，是三臂模式之一之一，是兩個(gè)臂模式。所有的元素，考慮這雙除冰機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)。目前，障礙物的方法：升起臂式障礙物，障礙物轉(zhuǎn)動(dòng)臂上升時(shí)，所述臂的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的阻塞，提高輪分裂障礙。為了提高考慮來(lái)控制，通過(guò)降低馬達(dá)的數(shù)量的能力，采取的除冰設(shè)備裝置和控制安裝進(jìn)去，鉗，機(jī)器人使用上升偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12障礙。有兩種類(lèi)型的障礙，接近第一，抑制使用兩個(gè)電機(jī)，這兩種運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)增加的方法中，它可以由電動(dòng)機(jī)控制臂實(shí)現(xiàn)升高因此，橫擺運(yùn)動(dòng)被設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)增加的第二軌道的偏轉(zhuǎn)，由此提高機(jī)器人的控制性能。后者設(shè)計(jì)。具體操作障礙：機(jī)器人遇到障礙。首先，機(jī)器人整體的停機(jī)時(shí)間。啟動(dòng)的障礙電動(dòng)馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)上軌道的阻塞線材阻擋臂斷增加車(chē)輪，有故障的馬達(dá)的越多，發(fā)生在阻擋軌道驅(qū)動(dòng)整個(gè)臂的失敗的偏轉(zhuǎn)，我們將繼續(xù)努力。臂直到不與障礙物干擾整個(gè)的失敗。的障礙，電機(jī)停轉(zhuǎn)。然后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在手臂向前整個(gè)障礙物的前方。按下障礙物上方的螺旋機(jī)構(gòu)的前部，通過(guò)障礙物，可以重置電機(jī)故障的反向旋轉(zhuǎn)，故障的臂。機(jī)構(gòu)有一個(gè)在設(shè)計(jì)的障礙。相反，你可以使用電機(jī)絲條的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是一個(gè)更準(zhǔn)確的定位。快速響應(yīng)。圖請(qǐng)參考機(jī)器人避具體行動(dòng)。圖 1-13 除冰機(jī)構(gòu) 1圖 1-14 除冰機(jī)構(gòu) 2當(dāng)機(jī)器人懸垂在絕緣體障礙如懸臂，在絕緣體另一臂，但現(xiàn)在在電線上的障礙物結(jié)冰的另一側(cè)不被擦除，并在上述一平面中的切割輪，這將導(dǎo)致在該輪電線沒(méi)有解決的情況下?；诳紤]這種情況，我們提出了前兩個(gè)除冰程序。見(jiàn)齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13圖特定圖兩個(gè)切刀，其中除了在機(jī)器這些楔向前的推力的兩側(cè)冰鎮(zhèn)導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)切割器軸和垂直于線的軸線，在不存在的障礙和上述除冰類(lèi)似電動(dòng)銑刀運(yùn)行后面破刀具不能刪除結(jié)冰。當(dāng)面臨著懸掛夾具，所述第一馬達(dá)停止或運(yùn)行，然后在電極的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)螺桿移動(dòng)開(kāi)始向前障礙，螺釘和螺母連接到所述從動(dòng)楔和前葉片向前直到一起向前轉(zhuǎn)動(dòng)懸垂線夾和覆冰終端被刪除，直到障礙是一個(gè)貧窮線輪可以這么遠(yuǎn)高于下跌。當(dāng)你閱讀本節(jié)中，除了結(jié)冰螺旋槳引擎完成逆轉(zhuǎn)裝置的提前剛剛恢復(fù)，然后上面的障礙所描述的操作。圖 1-15 是第二套方案除冰機(jī)制：圖 1-15 整體圖齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14第 2 章 超高壓巡線除冰機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)2.1 工作原理本設(shè)計(jì)采用四輪式結(jié)構(gòu)布局，具有小型輕質(zhì)，除冰效率高，安裝方便，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)的特點(diǎn)。工作原理請(qǐng)參見(jiàn)圖2—1，輸電線除冰機(jī)工作時(shí)由行走電機(jī)推動(dòng)機(jī)器行走，通過(guò)大齒輪帶動(dòng)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)輸電線除冰機(jī)在電線上行走。工作電機(jī)通過(guò)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)工作刀具做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。能夠?qū)崿F(xiàn)輪式輸電線除冰機(jī)功能的技術(shù)原理很多，但各有利有弊，具體分析如下：2.2 驅(qū)動(dòng)方式選擇1.小型柴油機(jī)驅(qū)動(dòng) 柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是馬力大，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。但重量和所占空間過(guò)大，驅(qū)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，容易引起輸電線舞動(dòng)，不適用于在輸電上行走使用，另外對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生污染，不環(huán)保。2.電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 型號(hào)較多，選擇范圍廣。在質(zhì)量和振動(dòng)方面有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。對(duì)環(huán)境無(wú)污染，可以滿足環(huán)護(hù)要求。行走電機(jī)減速機(jī)構(gòu)行走輪除冰電機(jī)減速機(jī)構(gòu)除冰刀具圖2-1 輸電線除冰組成框圖及運(yùn)動(dòng)傳遞路線齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）152.3 傳動(dòng)方式選擇1.帶傳動(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，不適用于受空間限制要求中心距小以及急速反向傳動(dòng)的場(chǎng)合。 2.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；有一定的緩沖與減震性能；中心距可大而結(jié)構(gòu)輕便?？梢赃m應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。但是同樣，所需空間較大，不適用于受空間限制要求中心距小以及急速反向傳動(dòng)的場(chǎng)合。3.齒輪傳動(dòng) 瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定；傳動(dòng)比范圍大，可用于減速或增速；速度和傳遞功率的范圍大，可用于高速（v40m/s）、中速和低速（v25m/s）的傳動(dòng)；功率可從小于1W到105kW；傳動(dòng)效率高，一對(duì)高精度的漸開(kāi)線圓柱齒輪，效率可達(dá)99%以上；結(jié)構(gòu)緊湊，適用于近距離傳動(dòng)。4.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，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減摩性有色金屬。鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)雖然適應(yīng)環(huán)境的能力比較強(qiáng)，但是所需傳動(dòng)空間比較大，不適用于在輪式輸電線除冰車(chē)上使用。蝸桿傳動(dòng)效率低，易發(fā)熱，環(huán)境適應(yīng)性差。因此，綜合考慮各方面因素，減速方式選擇通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。2.4 行走方式選擇1.履帶式 履帶式行走機(jī)構(gòu)廣泛用于工程機(jī)械、拖拉機(jī)等野外作業(yè)車(chē)輛。行走條件相對(duì)惡劣，該行走機(jī)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度；具有良好的行進(jìn)及轉(zhuǎn)向功能。但是履帶式行走機(jī)構(gòu)特別笨重，不適于作為輸電線除冰車(chē)的行走機(jī)構(gòu)。2.輪式 輪式行走機(jī)構(gòu)廣泛于汽車(chē)、火車(chē)、航空等各種交通工具，應(yīng)用范圍極廣，可在大多數(shù)路況行走，適應(yīng)能力較強(qiáng)。質(zhì)量較輕，便于攜帶、裝配、更換。3.液壓缸式 在同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓傳動(dòng)的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來(lái)布置。液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。液壓元件實(shí)險(xiǎn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和使用。但是工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。由于流體流動(dòng)的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16泄漏不僅污染場(chǎng)地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。由于履帶式系統(tǒng)過(guò)于笨重，因此不適合在輸電線上行走；液壓系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，也不適合用于輸電線除冰機(jī)上。因此輸電線除冰機(jī)的行走機(jī)構(gòu)采用輪式行走機(jī)構(gòu)。為了使輪式行走機(jī)構(gòu)在輸電線上行走更加平穩(wěn)，在行走輪中部開(kāi)通一個(gè)直徑為30mm的凹槽。2.5 除冰方式選擇1.加熱除冰 通過(guò)電阻加熱或噴火加熱，使覆冰融化，達(dá)到清除覆冰的目的。加熱除冰方法對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染，清除效率高。但是這個(gè)方法耗能過(guò)多，不節(jié)能。2.化學(xué)法除冰 依靠化學(xué)品分配固體顆?；蛞后w化學(xué)品，使積雪融化，融化的冰，其特征在于通過(guò)加入網(wǎng)格率高，但這種方法是昂貴的，其對(duì)環(huán)境的污染，特別是鈉鹽道路鹽損害的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)案由，很容易導(dǎo)致混凝土路面面層脫落，從而減少螺紋損壞和生命，植被破壞嚴(yán)重的質(zhì)量。3.振動(dòng)除冰 振動(dòng)式除冰法, 通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)一具有一定重量的除冰錘上下往復(fù)的敲擊動(dòng)作,當(dāng)敲擊到覆冰上時(shí)，覆冰由于受到震動(dòng)，與輸電線脫離。達(dá)到除冰的目的。此方法除冰效果明顯，效率較高，能耗少。但是由于震動(dòng)會(huì)引起電線的舞動(dòng)，有違除冰的本意。4.對(duì)滾銑削除冰 對(duì)滾銑削式除冰工作裝置安裝在輸電線除冰機(jī)前端, 通過(guò)滾壓輪上的組合刀片, 依靠較高轉(zhuǎn)速把輸電線上的覆冰銑除。此方法工作效率高，清除效果好。加熱方法耗能過(guò)多，輸電線除冰機(jī)不能攜帶過(guò)重的能源儲(chǔ)存裝置，因此加熱除冰法不適用?；瘜W(xué)法對(duì)環(huán)境污染大，對(duì)輸電線腐蝕比較大，不宜采用。振動(dòng)除冰法容易使輸電線產(chǎn)生舞動(dòng)，違背了清除覆冰的初衷。綜合來(lái)看，采用對(duì)滾銑削除冰法是最佳選擇。5.行走輪同步行走方法與減震方法行走輪是推動(dòng)輸電線除冰機(jī)行走的主要零件,上端行走輪倒掛在電線上,主要目的是給除冰機(jī)提供一個(gè)拉力,使除冰機(jī)能掛在電線上。下端行走輪通過(guò)齒輪與電動(dòng)機(jī)相連，負(fù)責(zé)推進(jìn)除冰機(jī)行進(jìn)。為了使輸電線除冰機(jī)推進(jìn)更加平穩(wěn)，將下端兩行走輪通過(guò)鏈傳動(dòng)連接在一起，實(shí)現(xiàn)下端兩行走輪同步。具體結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖2-3。此外，通過(guò)對(duì)滾刀具除冰機(jī)構(gòu)的電線上可能依然會(huì)有小塊的覆冰。因此，行走輪還應(yīng)該具有一定的越障能力。不會(huì)讓小塊覆冰成為行走輪推進(jìn)除冰齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17機(jī)行走的障礙。我們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了一個(gè)減震機(jī)構(gòu)。通過(guò)減震機(jī)構(gòu)，行走輪可以輕易地越過(guò)小塊覆冰。具體結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖2-4。綜合考慮：本設(shè)計(jì)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，輪式行走方式，對(duì)滾洗刀除冰方式。齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18第 3 章 繞線壓緊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 電機(jī)的選擇由于步進(jìn)電機(jī)具有控制較容易，維修也較方便，而且控制為全數(shù)字化的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及實(shí)際情況我們選擇步進(jìn)電機(jī)，選擇參數(shù)為:額定電壓、輸出扭矩和電機(jī)轉(zhuǎn)速等。57 系列兩相步進(jìn)電機(jī)和目標(biāo)的固定采用 24V，24V DC 的電壓由系統(tǒng)來(lái)滿足步進(jìn)電機(jī)的工作需要。傳送帶和支撐板摩擦的輸出轉(zhuǎn)矩，主要是由除了皮帶與翻轉(zhuǎn)之間的滑動(dòng)摩擦力的作用決定的片的重量和帶摩擦系數(shù)，但由于摩擦系數(shù)低的雖然帶拉緊輥大之間，與該滑動(dòng)摩擦非常小，它可以忽略不計(jì)。計(jì)算公式如下:則由曲線可得:當(dāng) n=30r/min 時(shí)，f=100HZ。根據(jù)計(jì)算結(jié)果我們選擇電機(jī)型號(hào)為：57BYJ250C3.2 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 選擇蝸桿、蝸輪材料1.選擇蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型采用準(zhǔn)平行環(huán)面蝸桿傳動(dòng).2.選擇蝸桿、蝸輪材料，確定許用應(yīng)力考慮蝸桿傳動(dòng)中，傳遞的功率不大，速度只是中等，根據(jù)《機(jī)械零件課齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19程設(shè)計(jì)》表 5－2，蝸桿選用 40Cr，因希望效率高些，耐磨性好故蝸桿螺旋齒面要求：調(diào)質(zhì) HB265 285.蝸輪選用鑄錫磷青銅 ZQSn10-1，金屬模鑄造，為了節(jié):約貴重有色金屬，僅齒圈用錫磷青銅制造，輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表 5－3 查得蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力[ ] =190 H?2/Nm由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表 5－5 查得蝸輪材料的許用彎曲應(yīng)力[ ]=44 F2/3.2.2 確定蝸桿頭數(shù) Z 及蝸輪齒數(shù) Z12由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表 5－6，選取 Z ＝1 則 Z ＝Z ·i＝1×50＝502故取 Z ＝50 3.2.3 確定蝸桿蝸輪中心距 a 1.確定蝸桿的計(jì)算功率 c1P1ACKP?FMP（ ）式中 K ——使用場(chǎng)合系數(shù)，每天工作一小時(shí),輕度震動(dòng)由《機(jī)械工程手冊(cè)》查得：K ＝0.7；AK ——制造精度系數(shù)，取 7 級(jí)精度，F(xiàn)查得：K ＝0.9；FK ——材料配對(duì)系數(shù)，齒面滑動(dòng)速度 10MP由《機(jī)械工程手冊(cè)》查得：K ＝0.85。MP代入數(shù)據(jù)得＝ KW 1ACP?FM（ K） .4701.3598??齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20以等于或略大于蝸桿計(jì)算功率 所對(duì)應(yīng)的中心距作為合理的選取值根據(jù)1CP《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》 （第二版）表 2·5－22a，選取蝸桿的中心距：a＝100mm. a＝100mm由于準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿為新型得蝸桿,它的優(yōu)點(diǎn)是:接觸面大,導(dǎo)程角 ,它的值穩(wěn)定且 一定,則潤(rùn)滑好,接.??觸面大應(yīng)直接根據(jù)“原始型”傳動(dòng)蝸桿設(shè)計(jì)參數(shù)。3.2.4 蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的幾何參數(shù)和尺寸計(jì)算表1.中心距：由《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》 （第二版）標(biāo)準(zhǔn)選取 a=100mm2.齒數(shù)比：u＝ ＝5021z3.蝸輪齒數(shù)：由《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》 （第二版）選取 250z?4.蝸桿頭數(shù)：由《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》 （第二版）選取 1z5.蝸桿齒頂圓直徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》 （第二版）表2.5－16選取 =45mm1ad6.蝸輪輪緣寬度：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》 （第二版）表 2.5－16選取 b =28mm27.蝸輪齒距角： ＝?23607.z???8.蝸桿包容蝸輪齒數(shù)：K＝ =5 19.蝸輪齒寬包角之半： ＝0.5 （K－0.45）=w??16.38?10.蝸桿齒寬：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》 （第二版）表 2.5－16選取 =53mm1b齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2111.蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》 （第二版）表2.5－16，選取 =59mmL12.蝸桿齒頂圓弧半徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》 （第二版）表2.5－16，選取 R =82mm1a13.成形圓半徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》 （第二版）表 2.5－16選取 =65mmbd14.蝸桿齒頂圓最大直徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》 （第二版）表2.5－16，選取 =53.8mm1e15.蝸輪端面模數(shù)：m ＝ = mmt*2ahzd?53.846?16.徑向間隙： =0.5104mm0.16tCm?17.齒頂高：h =0.75 m =2.233mmat18.齒根高：h = h + C=2.7434mmf19.全齒高：h= h + h =4.9764mmaf20.蝸桿分度圓： ＝（0.624＋ ）a ＝40.534mm1d2.0i875.21.蝸輪分度圓： ＝2a－ ＝159.466mm2122.蝸輪齒根圓：d ＝ －2 h =153.9792mmf f23.蝸桿齒根圓：d ＝ －2 h =35.05，1fdf判斷：因?yàn)?=28.12mm,滿足要求0.875fa?24.蝸輪喉圓：d ＝ ＋2 h =163.932mmada25.蝸輪齒根圓弧半徑： =82.475mm110.5ffRd??26.蝸桿螺紋包角之半： 1arctn.eL????????齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22= =29.5arctn731?27.蝸輪喉母圓半徑： =2g???os.02d?=156390.7.?=25.88mm28.蝸輪外緣直徑：由作圖可得 =164.95mm2ed29.蝸桿分度圓導(dǎo)程角： ＝m?21arctn()ud= 21t4.50??30.蝸桿平均導(dǎo)程角： ＝w?21arctn().9dKu?31.分度圓壓力角： =2si()b??4?32.蝸桿外徑處肩帶寬度： 取 3mm3.189tm??33.蝸桿螺紋兩端連接處直徑： =35mmfDT34.蝸輪分度圓齒厚： 20.5SP??23149.6510.4dz??數(shù)據(jù)帶入公式得 5.508mmS35.齒側(cè)隙：查表 4-2-6 得 0.8nj?36.蝸桿分度圓齒厚： =4.298412Pj?37.蝸桿分度圓法向齒厚： =4.2851cosnmSr38.蝸輪分度圓法向齒厚： =5.492?39.蝸輪齒冠圓弧半徑： =19.27750.5afRd?齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2340.蝸桿測(cè)量齒頂高： 11220.51cosarina Shdd????????=2.203541.蝸桿測(cè)量齒頂高： 2220.51cosarina Shdd??????=2。1853.2.5 環(huán)面蝸輪蝸桿校核計(jì)算環(huán)面蝸桿傳動(dòng)承載能力主要受蝸桿齒面膠合和蝸輪齒根剪切強(qiáng)度的限制。因而若許用傳動(dòng)功率確定中心距，則然后校核蝸輪齒根剪切強(qiáng)度。由于軸承變形增加了蝸桿軸向位移，使蝸輪承受的載荷集中在 2－3 個(gè)齒上。而且，由于蝸輪輪齒的變形，造成卸載，引起載荷沿齒高方向分布不均，使合力作用點(diǎn)向齒根方向偏移。 因而，蝸輪斷齒主要由于齒根剪切強(qiáng)度不足造成的校核： ??'cfpFzAk????其中 —— 作用于蝸輪齒面上的及摩擦力影響的載荷;c—— 蝸輪包容齒數(shù)'z—— 蝸桿與蝸輪嚙合齒間載荷分配系數(shù);fA——蝸輪齒根受剪面積;pk公式中各參數(shù)的計(jì)算1. 的計(jì)算cF= ??22tan(')mr??——作用在蝸輪輪齒上的圓周力， 2Td——蝸桿喉部螺旋升角 ，4.5mr—— 當(dāng)量齒厚，'p齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24滑動(dòng)速度 190cossmdnvr?= 4.598??=2.01m/s根據(jù)滑動(dòng)速度 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3－3－9 得sv'258'???將數(shù)據(jù)帶入公式得 326.180(4.58)cFtan????= N 2752.計(jì)算得 = 5'z3.蝸輪齒根受剪面積 2cosffmbASr?—— 蝸輪齒根圓齒厚；2f 202cstan()xfmfPSrh????由上可知—— 蝸輪端面周節(jié)；x 1.xP?—— 蝸輪理論半包角； 0a24?—— 蝸輪分度圓齒厚所對(duì)中心角。2?7.236???數(shù)據(jù)帶入公式得 210.cos4.52.74tan(23.6)fS?????=7.03mm由上可得2287.03197.45cos.fAm????齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2536.275102.69.4MPa????對(duì)于錫青銅齒圈 取???b?查手冊(cè)取鑄錫磷青銅，砂模鑄造，抗拉強(qiáng)度 =225MPab?， 則 0.512.Pa?????3.3 軸的設(shè)計(jì)3.3.1 軸的材料選擇根據(jù)軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，結(jié)合此處的實(shí)際的情況，所受載荷小而且轉(zhuǎn)速低所以三個(gè)軸均選擇用45鋼（調(diào)質(zhì)）。軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。3.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置以及形式；軸上零件的類(lèi)型，尺寸，數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法；載荷的性質(zhì)，規(guī)模，方向和稅收的分配;軸加工工藝。由于影響車(chē)軸和結(jié)構(gòu)，甚至與不同的條件和不同的許多因素的結(jié)構(gòu)中，因此在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)軸的形式?jīng)]有結(jié)構(gòu)。它必須以分析各種情況來(lái)設(shè)計(jì)的。不管特定的條件下，該軸的結(jié)構(gòu)必須滿足：在軸與車(chē)軸安裝組件，精確的工作位置;軸類(lèi)零件必須易于安裝和拆卸，并且可調(diào)，作為有很好的準(zhǔn)備，等等。。軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、圓螺母、軸端擋圈和軸承端蓋等來(lái)保證的。軸肩 分為定位軸肩和非定位軸肩兩類(lèi)，利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然會(huì)使軸的直徑加大，而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力集中。另外，軸肩過(guò)多時(shí)也不利于加工。因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場(chǎng)合。套筒定位 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，軸上不需開(kāi)槽﹑鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸上兩個(gè)零件之間的定位。如兩零件的間距較大時(shí)，不宜