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全套 设计 湖南 高压 电线 除冰 机器人 机构 cad 图纸

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毕业设计任务书 学生姓名 学号 班 级 指导教师 职称 单 位 毕业设计题目 湖南地区高压电线除冰机器人机构设计 毕业设计主要内容和要求： 该机器人采用机械除冰方式，利用冲击头沿轴线高速敲击高压线上的附冰，使附冰以块状的形式脱落。同时该机器人可通过更换打击头以适应不同直径规格的高压输电线。机器人的行走采用三个带槽轮子，紧夹高压线缆，以确保机器人在除冰过程平稳前行。该机器采用电磁感应耦合电源装置，自带可充电蓄电池，续航能力强。本文还介绍避免因发动机的震动引起高压输电线共振舞动的方 法。同时，机器人可以携带检测和通信设备，对输电线路进行巡查作业。 主要参考资料： 1张屹，邵威，高虹亮，罗成 . 高压输电线路除冰机器人的机构设计 J 2高虹亮，孟遂民，罗成，马小强 J 3甘辰予，陈劲生 能除冰机器人的设计 J 4蒋正龙，陆佳政，雷红才，黄福勇 . 湖南 2008 年冰灾引起的倒塔原因分析 J5 吴功平，肖晓晖，肖华，戴锦春，鲍务均，胡杰 . 架空高压输电线路巡线机器人样机研制J6 张运楚，梁自泽，谭民 . 架空电力线路巡线机器人的研究综述 J4677 许源 刘人玮 李军 . 湖南电网防冻融冰体系改革之探讨 J24毕业设计应完成的主要工作： 4. 毕业设计的翻译文章及外文原文 毕业设计进度安排： 序号 毕业设计各阶段内容 时间安排 备注 1 查阅资料并撰写毕业设计开题报告 2 指导教师审核开题报告 ,学生根据指导老师意见做进一步修改 3 系里组织开开题报告会 4 由指导老师指导查阅资料，并翻 译外文资料 5 撰写文献综述，经指导老师审阅 后着手毕业论文的写作 6 开始编写毕业设计工作计划，进 入毕业设计的撰写 7 整改设计论文 8 毕业设计答辩 课题信息： 课题性质： 设计 论文 课题来源： 教学 科研 生产 其它 发出任务书日期： 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见： 教研室主任签名： 年 月 日 学生签名： 本科毕业设计外文资料翻译 系 别： 工程技术系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 学 号： 2011 年 12 月 30 日 2 外文资料翻译译文 在每种类型的旋转机械中，转子振动的因素是很重要的设计。在最常见的应用中，主要的重点是适当的平衡，尽量减少转子剩余不平衡振动水平。在更先进的设计转速 中 ，功率密度和性能受到实际的限制，那么将 大大增加对转子动力学设计的水平和复杂 程度的考虑。高性能涡轮机械技术要求最苛刻的 地方 分 别 在旋转机械方面的转子动力学以及其他许多重要的工程材料 学方面 。 先进的涡轮机械需要 用 广泛的计算研究和预测的转子动力学特性的成分进行设计， (i) 关键（共振）的速度， (响应和灵敏度转子质量不平衡分布， (稳定（自激）阈值的速度。标准治疗这种分析涉及到数学建模的转子和支持系统的范围内假定非线性动力学模型 1,2 。在专门的情况下（如刀片损失的事件）切合实际的预测不能没有包括占主导地位非线 性 3 。然而，这是假设的动态线性， 还有 大多数转子动力学设计分析的工作要做。 在数学表述 中 的线性模型横向转子振动很简单，并体现在标准线性振动模型的任何多自由度系统，表现在以下紧凑型矩阵形式： M(q) + Cq + Kq = F(t) (在模式 M, C, K =质量，阻尼和刚度的速度取决于系数矩阵 q, q, q= 位移，速度和加速度矢量广义坐标 （函数 f （吨） ） =广义力载体 转子动力系统一个有趣的特点 是，运动方程通常有非对称矩阵，尤其是刚度 K 和阻尼 C矩阵。在 K 矩阵通常是非对称由于动态特性的轴承，密封和其他转子定子流体动力学相互作用力量。非对称的 C矩阵源自转子陀螺效应和流体的惯性影响密封和程度较轻的轴承。一些研究提出了数学模型，使群众矩阵， M 档，也将非对称类似的原因， K 和 C矩阵的非对称。然而，令人信服的理由，如在 2 中所描述，已说服了转子动力学说放弃这一想法，取而代之的是对称的质量矩阵。 虽然理论上正式声明的线性转子动力学分析模型是明确的，即均衡器 。 （ ，虽然计算算法，充分利用这一分析模型现在很标准，但事实仍然是想要可 3 靠和准确的转子振动的预测仍然是一个相当大的挑战。为什么？众所周知的，是由于一些重要的“投入”不够好。因此，虽然存在许多有效的计算机代码，使转子振动分析， “产出”这种代码是唯一，好“投入” 。但最不确定的投入转子动态系数为轴承转子定子，密封件和其他转子定子流体动力学的相互作用。 液体膜动力轴承，是最常用的模型，为小扰动的杂质静态平衡立场，就是所谓的 8 具有下列形式： 在这里，互动式的动态 径向力组件（ 成的径向位移（ X， Y ）的相对静态平衡态和径向速度（ X， Y ） 这一位移 。这个概念是画报图所示。 1 。请注意， 在该模型所描述的方程 。 （ ，该动力是一个功能只有位置和速度，而不是加速。这是符合古典雷诺润滑方程，其中忽略流体的惯性作用。此外，惰性少流，轴承刚度矩阵可非对称（即 = ，但同时阻尼矩阵应假定为对称（即 ，因为任何斜对称添加剂轴承阻尼矩阵必须有一个后果，流体的惯性作用 1 。在高雷诺数转子定子液环，如海豹和一 些轴承（例如，水润滑轴承） ，这是不恰当的忽视流体的惯性的影响，因此，另外一组系数矩阵的需要，包括转子轨道振动加速度的影响后的总转子定子的互动动力。这导致一般各向异性模型显示如下： 4 在这里， 应实行。而 有 11 个完全转子动态系数来确定上述各向异性线性模型。这些系数一般职能的轴转速和轨道频率。其中几个重要的独特功能 子动力学试验设施是它设定为允许提取的所有系数的各向异性模型与惯性，所描绘均衡器。 （ 。目前大部分业务测试平台的基础之上更近似各向同性模型，这是严格只适用于旋转对称流场。对于各向同性的模式，均衡器。 （ 降低以下。 原因减少版本的均衡器。 （ （不包括惯性矩阵）不能用于流体轴承，是因为这种轴承，其基本功能，支持静态径向负荷，必须运行在相当大的静态偏心率，因此，是众 所周知的转子动态相当各向异性。 静和混合（合并静水和动水）轴承，同时还有各向异性静态偏心，也受到频率特性的依赖惯性的影响，即使在其中的一部分，同时占主导地位的是粘性的影响。这是由于一些原因： （一）雄厚的财力（相比，薄膜厚度）的概念所固有的静 /混合轴承， （二）流量的急剧区之间的过渡口袋，薄膜部分的轴承， （三）流体的惯性影响，流动供应线， （四）可能流体的惯性的影响，即使在薄膜部分。 考虑到所有上述考虑，很明显，转子动态上讲，混合轴承结合了最复杂的特点，既流体轴承和密封。也就是说，妥善处理 混合轴承，需要考虑到双方的各向异性和惯性的影响，合并。 因此，线性模型体现在均衡器。 （ 是必要的。这并不排除潜在的有用的均 5 衡器。 （ 或（ ，甚至以下。（ ，在某些特殊情况下，在特意的实验，并分析将证明这种简化。 各向异性模型的惯性。 （ ，当然是最好的办法，提供了一个已提供了足够的试验装置通用允许提取的所有系数的方程模型。 （ 。 最近，动态特性，静水和混合轴承已引起特别注意，因为它们在高速涡轮机械中增加应用负载的支持要素。结合静水行动的动力效应许可证的混合轴承纳入转子设计在外部提供的润滑是不切实际或不可能的。在地方汽轮机油或其他外部润 滑油，工作液中的转子可作为一种润滑剂。叶轮轴承指导中发现的核冷却剂泵和火箭发动机轴承液态氢或氧气泵是两个例子这种类型的应用程序。大承载能力的可能性，很长的寿命和更多的支持阻尼的反摩擦轴承使混合轴承更具吸引力。正是由于这些原因，美国宇航局目前正在大力推行混合轴承用于航天飞机和其他先进的发射系统。 静压轴承可以设计各种各样的配置如上 图 2 和 图 3 说明更详细的几种不同的设计，有可能为实验，主旨，并结合实验和推力轴承。 述 影响流体轴承性能的转子轴承系统已经被认识到了许多年。最早的一 个尝试模型实验由斯托多拉 4 报道于 1925 年，他调查了油膜刚度对临界转速的骨干支持轴承的影响。进一步开展工作的建模与线性轴承因为它们影响到转子的动态特性，由哈格和桑基 5 斯塔雷特 6 报道。 早期对于静压轴承的兴趣出现在 1940 年年底，并且重点是他们的高负荷和刚度的能力是在没有滑动速度的要求和几乎为零脱离摩擦的条件下。早期出版物的静态负荷计算方法和设计曲线也提供了基本的静态刚度的信息，因为负荷计算可以作为一个功能的位移（即薄膜厚度） 。在 20 世纪 60 年代末，需要拥有一个全面的会计 转子动态性能造成更完整的处理静水和混合轴承动态特性的东西。 戴维斯 7,8 利用贫瘠的土地，集中参数近似类型的研究动态行为的静压轴承。这种类型的分析可以公开表达形式来写的润滑油流量的轴承 ;这些问题都可以用来计算 6 近似压力分布和力量。送达后，以确定性能特点层流静压轴承的优点和局限性的各种方法，包括薄土地的方法，这种方法也适用于由伦纳德和罗 9 罗 10 ，已由奥多诺霍等人获得。 11 。 1969年，亚当斯和夏皮罗 12 利用计算机分析，以确定挤压油膜垫性能的各种赔偿类 型。也包含在参考是有见地的说明阻尼效应的内在轴承和静压之间的关系阻尼垫一个单位到一个普通平板具有相同的比例。 罗德和伊扎特 13 计算表明，效果明显的润滑油压缩在凹槽和补给线，动态行为特点是“打破频率”上面刚度急剧增加和阻尼急剧下降以及。这些结果也得到了韦斯纳斯 14 和高斯 15 和戈什 16 等人的分析，使用一阶摄动法，确定刚度和阻尼性能的同时旋转是受到飞机谐波的激发。影响可压缩流体在休会量被忽视。结果表明，改善动态特性有可能通过适当的选择压力和偏心率和供应的压力。罗 10 罗和郑 17 本理论刚度和阻尼的结果混合轴承，包括非对称部分的刚度矩阵抓住了其中的潜力自激转子振动。戈什 18 研究了流体惯性的影片土地层流，毛细管补偿混合轴承。他表明，流体的惯性的影响减少动刚度系数。 最近的理论治疗争取获得更多的流体力学，特别是动荡和流体的惯性作用，逐步成为更重要的高转速杂志正在成为至关重要的各种航空航天应用。罗德里夫和沃尔 19 分析了轴承设计的低温火箭涡轮泵使用液体气体作为润滑剂。有限差分格式包括动荡的影响，惯性和可压缩流体中的发展。几何包括一些凹降息的影响 ，但不包括轴向沟槽。流量，压力分布，和刚度进行了计算，但是，没有阻尼。实验计划是发达国家比较结果与理论模型。协定被认为是良好的比较特点。有限差分方法也采用海 20 的混合轴承有关的涡轮泵。该分析模型包括动荡和入口惯性的影响，但不可液体流动的同时，摩擦损失，承载能力和动态系数计算。实验验证了六个容器里，水润滑轴承杂交表明，流体的惯性在凹严重影响流量的预测相比，不包括此类惯性的影响。其他性能因素，并不是有很多影响。 阿瑞帝雷丝 ，瓦伦怀特，和夏皮罗 21 提出了一个数学模型预测的静态和动态性能特 点湍流混合轴承。矩阵柱法 22 适用于可变规模有限差分网格是用来解决执政润滑方程在内部外地点。迭代计划之间的雷诺方程和流动连续性方程被启用。惯性效应在休会边缘，但被列入可压缩流体作用忽视。轴承审议了直径和审批相类似的可能是部署在火箭涡轮泵。液态氦和氧被用作润滑剂。 有限元技术已被布赛义德和曹莫利费尔 23 用来分析湍流混合轴承 。分析结果 7 相比，得到了曹莫利费尔和尼古拉 24 的认可 。一般来说，协议被认为是良好的预测与实验的特点。 最近由圣安德烈斯 25,26 发表的一本出版 物完整记载了惯性和高效率的数值分析准确预测的动态性能湍流混合轴承。散流的势头方程来描述湍流惯性流动轴承，特别考虑到下游的压力，发展的孔板补给线和隐窝边缘入口处的影响。这些分析都带进观点的重要性，流体力学和液体可压缩性的影响动态特性的混合轴承和生产标准，以确保稳定运行。数值结果预测的性能特点湍流混合轴承运行在任意中心。 格利尼克桥 27 ， （ 66年至 1967年）发布了有关测量工作和鉴定轴承转子动力学系数的工作，从频域方程中得出轴承部分的 120 毫米模型同时或两个相互正交方向同时测量振幅和相位之 间的相对运动轴承的刚度和阻尼计算系数。莫顿 28 通过这一技术更全面的计算了 308 毫米工业轴承的刚度和阻尼系数，并随后开发出一种技术，让一个步骤改变生效，适用于旋转轴。据估计由散射实验产生的刚度和阻尼会表现出相当的系数。跨阻尼条件特别差界定和莫顿将此归因于条件不足的矩阵，但他并不追求这一点。 帕金斯 30,31 采用了刚性转子与两个外部的独立的正弦负载。他调整了相对幅值和相位，使轴承的动议最早是纯粹的横向，然后是纯粹的纵向。因此，他能够简化运动方程。他评价系数为平原轴承的 360 环状沟。当 他相比，预测和衡量系数，他常常发现超过百分之百的分歧。 在 1977 年伯罗斯和斯坦韦 32 提出了利用伪随机二进制序列（ 的时域方法进行数据分析。阿多元回归估计是在离散域或从时域性差别转子轴承模型。然而，这一估计可能会产生偏见 33 ，这项工作产生了明显的成果。与其优势相比，这种技术与其他方法的测试转子轴承系统已经经过了讨论 34 。使用多频测试 35,36,37 可以克服一些缺点与时域算法 32 。这种方法具有若干优点，其中包括所有的系统模式内订明的频率范围，高噪 声抑制。该方法涉及迫使该系统在 x和 所有频率范围内的频息，同时进行。然而，随着使用 使类型的信号，有一种危险的饱和的系统，以便一些振幅频率是如此之大，非遇到非线性和测试变得无效。在 37 ， 38 布罗斯等人利用施罗德相谐波信号（ 克服了这一问题，他们希望在一个特定的频率范围内 39 激发由平等的振幅正弦信号的频率。 安田等人 40 同时转子系统由两个独立的统计学随机输入信号的测量频率响应函数水泵水封。 12 动态系数分别提取采用最小二乘技术。该方法在较短的 时间内获得的 8 数据比席卷正弦的方法更激动人心。此外，数据的 方向也同时获得。 诺德曼和斯克里 41 适用于冲击力的投入转子轴承系统，并采用了曲线拟合技术的频率响应函数获得的实验研究。该试验台的对称配置是刚性转子运行的两个“相同的”轴承。瞬态振动转子而引起的运用武力冲动转子（由转子突出一个“校准锤” ） 。输入信号（动力）和输出信号（位移转子）转化为频域和复杂的频率响应函数从而计算。分析频率响应函数，这取决于轴承系数，被安装在测量功能。刚度和阻尼系数结果拟合过程迭代最小二乘错误作为一个标准 。同样的技术也适用于测定动态系数的环形湍流密封涡轮泵 42 。 神吉和川 43 构建了一个试验台的水密封对称配置和流动的支持下套管空气波纹管和液压传动。双方向前和向后圆形武力激发适用。解决后的未知阻抗的职能， 8刚度和阻尼系数的各向异性模型，得到了曲线拟合在广泛的频率范围。 潜在的航空航天应用了一些新的实验旨在测试水压和混合轴承转子动力学特点，包括在本论文和 44墨菲和瓦格纳 45 最近提出的刚度和阻尼系数提取同步轨道偏心杂志与制冷剂 - 113的工作液。他们限制于无法从同步 轨道提取惯性系数以及其他数据，来确定频率和所有的系数。 克鲁蒂蔡等人 46 最近建立了一个高速试验台研究水润滑轴承，并用它来测试静态孔口补偿混合轴承速度可达 25000转。在他们的平台，测试轴承是自由暂停高速轴在中间立场的支持轴承。对照静态负荷适用于通过轮换耐钢丝绳。虽然只有静态负荷结果 46 ，动态测试指出了目前的进展情况。 墨菲斯科尔等 47 描述了多功能测试仪器来衡量转子动力学系数的轴承和密封件。径向磁轴承将用于静态和动态负载轴。径向磁轴承将用于静态和动态负载轴。迅速正弦 波扫描是作为动力激发瞬态投入测试。测试环境密切关系到真正的火箭发动机涡轮泵的运行条件。 题 的 声 明 这项研究在本论文集中的实验和理论确定转子动力学系数为石油喂静压口补偿轴承，其中包括混合效应轮换。当前利益和缺乏实验数据和充分的分析工具，强调需要这种类型的研究。在凯斯西储大学使用试验设施实验研究已完成。计算机代码的基础上有限差分模型被用来进行理论预测，同样的配置和经营状况的测试矩阵。代码确定静态和动态性能的动力，在制度层状没有流体的惯性，静水或混合轴承是不可使用润滑剂的。动态性能受到了 扰动的位置和速度，解决了静态特性。改变力向量（综合压力）可以判 9 断刚度和阻尼矩阵系数的混合轴承。 这一论断的安排如下：第二章中，测试平台和仪器仪表的描述。此外，实验过程中已列入第二章。第三章，位置所用的方法在衡量和确定转子动力学系数的轴承和密封件。特别是发达国家的方法是此工作的重点。发展功能混合 /静压轴承静态和动态分析（ 计算机代码显示在第四章。之前，讨论方法的数值解，简要概述了一个典型的混合轴承的运作。实验和计算结果公布在第五章，误差分析也载于附录第五章。有关工作列入年底。 10 外文原文 F to of of In is on of to In as to of to is of in to as as in of of (i) (to of of of an 1,2. In be 3. it is of of is is as in M(q) + Cq + Kq = F(t) (M, C, K = q, q, q= a of F（ t） =n of is of K C K is of 11 of C s in to a in M, to be K C as 2, to in of a of is ( to is a of to of as as at of is by x, y) to by x, y) of is 1. in q. ( is a is be ,be as , to be a of 1. In of as it is to an of to 12 to as be 1 to be in of of of is it is to of of as q. ( is (to a q. (is is by to 13 at to be of of is by is so a of (i) to in (of (in of it is of of of q. (is q. (or ( in ( is a to of of q. ( of of as in of to be is or In of or in be as a in in or of of of 14 It is is be in a of as 2. 3 in he of on of of to a 925 4, of on of a in on of as s 5 6. in in 940s on a of be as a of In 960s, a of in of 7,8 to of of to be be to a 9 10, to of of et 11. 969 12 to in is an of in of a to of a 13 of in 15 by a as by 14 et 15. 16, a to of in an of is by of 10 17 of 18 on of He to of as to 19 as A of in a of in An to to be 20 to a at in to includi 本 科 毕 业 设 计 题目 湖南地区高压电线除冰机器人机构设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 职 称 20 年 4 月 26 日 毕业设计开题报告 学生姓名 学号 专业班级 指导教师 职称 单 位 课题性质 设计 论文 课题来源 科研 教学 生产 其它 毕业设计题目 湖南地区高压电线除冰机器人机构设计 一、研究的目的、意义 目的： 随着我国经济的高速发展，超高压大容量输电线路越建越多，线路走廊穿越的地理环境更加复杂，如经过大面积的水库、湖泊和崇山峻岭，给线路维护带来很多困难而且在严冬及初春季节，我国云贵高原、川陕一带及两湖地区常出现雾凇和雨凇现象，造成架空输电线路覆冰，使线路舞动、闪络 、烧伤，甚至断线倒杆，使电网结构遭到破坏，安全运行受到严重威胁在紧急情况下，寻道员用带电操作杆或其它类似的绝缘棒只能为很少的一部分覆冰线路除冰，人工除冰有很高的危险性 。 意义： 在国外，一些国家的地理与气候情况与我国相似，甚至一些国家的情况更加恶劣，为了保证电力系统的可靠性，提高高压输电线除冰的效率，减少损失，维护工人的安全，开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点因此，研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。 二 现状： 在国外，一些 国家的地理与气候情况与我国相似，甚至一些国家的情况更加恶劣，为了保证电力系统的可靠性，提高高压输电线除冰的效率，减少损失，维护工人的安全，开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点因此，研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。 全球气候正经历以变暖为主要特征的变化，气候变暖导致“厄尔尼诺”和“拉尼娜”等极端天气气候事件的频率与强度明显增加，输电线路所处地质条件复杂，容易遭受冰灾等极端天气的影响，目前国内外对已多次发生的输电线路冰灾事故进行 了相关的研究。 2008年年初袭击湖南的持续低温、雨雪、冰冻天气过程来 I 临之前，湖南温度偏高、空气干燥。湖南东、南、西部三面环山，向中部、北部过渡为丘陵和平地，冷空气袭击湖南后，湖南降温迅速，冷暖空气交汇形成的锋面逆温强度大，加上湖南北低南高的地势使逆温层得以加强，地势陡增处南下冷空气因推进受阻而徘徊驻留，随着暖湿气流不断补充，易形成长时间降雨、冰冻，形成持续的雨凇。由于降温迅速，湘西高海拔山区和纬度较高的湘北地区地表气温低，但降水主要集中在湘南、湘中、湘东，且停留时间较长，导致湘南、湘中、湘东冰冻灾害强于湘 北和湘西高海拔山区。湖南电网冰冻灾害是在大尺度天气形势控制下形成的，拉尼娜现象起到推波助浪的作用，冰冻灾害受损范围与程度具有较强的微地形影响特征。长时间的低温 (0 5 )、降水过程为覆冰提供了适宜条件。 2008 年初，受冷暖空气共同影响，湖南从 0102出现 4 次明显的雨雪天气过程，这次持续时间长的冻雨和冰冻天气给湖南电网带来了灾难性的影响。湖南省电力公司 500 路 33 条有 14 条线路倒塔 182 基，变形 75 基，导线断线或受损 159 处， 高压线路倒杆 6 万 4 千多基，发生断线超过 5 万处；低 压线路倒杆断杆 33 万多基，断线近37 万处，在整个冰冻期间，发生了多次电网解裂和衡阳、郴州等地区大面积停电事故，使湖南电网受了有史以来最严峻的威胁，直接经济损失数 10 亿元。 现场调查了 2008 年湖南冰灾期间 220 电线路的受损情况，发现倒塔线路覆冰厚度主要集中在 20 60 时微地形和微气象造成覆冰加重和覆冰的不均匀性，档距、塔形等对线路倒塔也存在影响。分析倒杆断线的形式认为覆冰太厚超过设计值，垂直荷载压垮和不平衡张力拉垮是造成线路倒塔的原因。 2005 年湖南冰灾后对覆冰倒塌的杆塔以及选择性选取 的一些重要杆塔进行了改造， 7条 500 路新增和改造杆塔共 142 基， 220 9 条线路增加和改造铁塔 32 基，通过对局部区域杆塔更换塔型 (将自立塔改为加强型转角耐张塔 )、采用提高一级覆冰设计厚度(将 15冰设计改为 20措施提高杆塔的抗冰强度，通过新增杆塔缩小设计档距、缩短耐张段的距离，减少单基铁塔所受的重力荷载等技术措施进行改造， 2008 年这些改造的500 塔未发生倒塌现象， 220 2 基因仅对主材加厚，在此次冰灾中发生扭曲受损，在同一区域有 3 基未改的杆塔发生了倒塌。因此对杆塔抗 冰强度适当加强，是防止覆冰倒塌的最好措施之一。 为应对冰冻灾害的影响，应进一步完善重大灾害的应急预案；按照差异化原则，易覆冰区段线路按 20以上覆冰设计，建设电网最小骨干网架；加快覆冰机理、融冰技术和冰情监测的研究和应用，覆冰期间提高重要线路的需送容量防止导线结冰，深入开展微地形、微气象的监测和冰区分布图的绘制工作。 三、 设计内容： 对除冰机器人的巡线机构，控制系统，以及对除冰机器人的各个机构的设计及绘图。 四、进度安排 1. 查阅资料，完成开题报告； . 结合课题进行外文资料阅读，完成英文翻译； . 学习、了解相关的知识，完成文献综述； 设计并绘制设计的整体图； . 设计并绘制控制系统的电路图； 对设计内容进行修改； 整理资料，编写设计说明书；准备答辩。 五、参考文献 1张屹，邵威，高虹亮，罗成 . 高压输电线路除冰机器人的机构设计 J 2高虹亮，孟遂民，罗成，马小强 J 3甘辰予，陈劲生 能除冰机器人的设计 J 4蒋正龙，陆佳政，雷红才，黄福勇 . 湖南 2008 年冰灾引起的倒塔原因分析 J5 吴功平，肖晓晖，肖华，戴锦春，鲍务均，胡杰 . 架空高压输电线路巡线机器人样机研制 J6 张运楚，梁自泽，谭民 . 架空电力线路巡线机器人的研究综述 J4677 许源 刘人玮 李军 . 湖南电网防冻融冰体系改革之探讨 J248 李红旗，陈志高，于钦刚，李翔，陈懿夫 . 输电线路机械除冰技术研究 J249 李宁，周羽生，邝江华，彭琢 . 输电线路除冰技术的研究 J. 防灾科技学院学报 ,10 3: 10 s 20099， 1 11濮良贵，纪名刚 . 机械设计 M. 北京 :高等教育出版社， 2002. 12 张红先，李波，方针 . 2008 年湖南电网冰灾中技术措施的应用效果分析 J. 湖南电力 ,2008,10 13周良德，朱泗芳 . 现代工程图学 M. 湖南科学技术出版社 ， 2002. 14濮良贵 ,纪明刚 . 机械设计 M. 北京：高等教育出版社， 2006. 15 杜蕴莹，邢军，王澄，叶勇，严行健 . 南方覆冰灾害造成输电线路倒塔原因及策略的研究 J. 江苏电机工程， 1416 李庆峰，苑峥，吴穹，高剑，宿志一，周文俊 . 全国输电线路覆冰情况调研及事故分析 J. 电网技术， 3317 陆佳政。张红先，李波，方针 . 2008 年湖南电网冰灾中技术措施的应用效果分析 J. 湖南电力， 2008,1018 何清，阮羚 . 输电线路除 (融 )冰新技术分析及实施可行性研究 J. 4219 马一民 ,白雪松 . 浅谈输电线路除冰方法， R北京，报告会主办单位：国网北京电力建设研究院， 20 许树楷，赵杰 . 电网冰灾案例及抗冰融冰技术综述 J. 南方电网技 1 指导教师意见： 指导教师签名 ： 年 月 日 教研室意见： 审查结 果： 同 意 不 同 意 教研室主任签名： 年 月 日 中国地质大学长城学院 本科毕业设计文献综述 系 别： 工程技术系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 商殿尊 学 号： 05208332 2012 年 3 月 1 日 2 1. 引 言 随着我国经济的高速发展，超高压大容量输电线路越建越多，线路走廊穿越的地理环境更加复杂，如经过大面积的水库、湖泊和崇山峻岭，给线路维护带来很多困难而且在严冬及初春季节，我国云贵高原、川陕 一带及两湖地区常出现雾凇和雨凇现象，造成架空输电线路覆冰，使线路舞动、闪络、烧伤，甚至断线倒杆，使电网结构遭到破坏，安全运行受到严重威胁在紧急情况下，寻道员用带电操作杆或其它类似的绝缘棒只能为很少的一部分覆冰线路除冰，人工除冰有很高的危险性 。 在国外，一些国家的地理与气候情况与我国相似，甚至一些国家的情况更加恶劣，为了保证电力系统的可靠性，提高高压输电线除冰的效率，减少损失，维护工人的安全，开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点因此，研制安全有效的除冰机械以代替人 进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。 2. 湖南除冰机器人研究探讨 全球气候正经历以变暖为主要特征的变化，气候变暖导致“厄尔尼诺”和“拉尼娜”等极端天气气候事件的频率与强度明显增加，输电线路所处地质条件复杂，容易遭受冰灾等极端天气的影响，目前国内外对已多次发生的输电线路冰灾事故进行了相关的研究。 2008 年年初袭击湖南的持续低温、雨雪、冰冻天气过程来 南温度偏高、空气干燥。湖南东、南、西部三面环山，向中部、北部过渡为丘陵和平地，冷空气袭击湖南后，湖南降温迅速，冷暖空气交汇形成的锋面逆温强度大 ，加上湖南北低南高的地势使逆温层得以加强，地势陡增处南下冷空气因推进受阻而徘徊驻留，随着暖湿气流不断补充，易形成长时间降雨、冰冻，形成持续的雨凇。由于降温迅速，湘西高海拔山区和纬度较高的湘北地区地表气温低，但降水主要集中在湘南、湘中、湘东，且停留时间较长，导致湘南、湘中、湘东冰冻灾害强于湘北和湘西高海拔山区。湖南电网冰冻灾害是在大尺度天气形势控制下形成的，拉尼娜现象起到推波助浪的作用，冰冻灾害受损范围与程度具有较强的微地形影响特征。长时间的低温 (0 5 )、降水过程为覆冰提供了适宜条件。 2008 年初，受 冷暖空气共同影响，湖南从 0102出现 4 次明显的雨雪天气过程，这次持续时间长的冻雨和冰冻天气给湖南电网带来了灾难性的 3 影响。湖南省电力公司 500 路 33 条有 14 条线路倒塔 182 基，变形 75 基，导线断线或受损 159 处，地线断线或受损 322 处； 220 44 条线路倒塔 679基， 110 121 条倒塔 1864 基； 35 压线路倒杆 6 万 4 千多基，发生断线超过 5 万处；低压线路倒杆断杆 33 万多基，断线近 37 万处，在整个冰冻期间，发生了多次电网解裂和衡阳、郴州等地区大面积停电事故，使湖南 电网受了有史以来最严峻的威胁，直接经济损失数 10 亿元。 现场调查了 2008 年湖南冰灾期间 220 电线路的受损情况，发现倒塔线路覆冰厚度主要集中在 20 60 时微地形和微气象造成覆冰加重和覆冰的不均匀性，档距、塔形等对线路倒塔也存在影响。分析倒杆断线的形式认为覆冰太厚超过设计值，垂直荷载压垮和不平衡张力拉垮是造成线路倒塔的原因。 2005 年湖南冰灾后对覆冰倒塌的杆塔以及选择性选取的一些重要杆塔进行了改造， 7 条 500 路新增和改造杆塔共 142 基， 220 9 条线路增加和改造铁塔 32 基， 通过对局部区域杆塔更换塔型 (将自立塔改为加强型转角耐张塔 )、采用提高一级覆冰设计厚度 (将 15冰设计改为 20措施提高杆塔的抗冰强度，通过新增杆塔缩小设计档距、缩短耐张段的距离，减少单基铁塔所受的重力荷载等技术措施进行改造， 2008 年这些改造的 500 塔未发生倒塌现象， 220 2 基因仅对主材加厚，在此次冰灾中发生扭曲受损，在同一区域有 3 基未改的杆塔发生了倒塌。因此对杆塔抗冰强度适当加强，是防止覆冰倒塌的最好措施之一。 为应对冰冻灾害的影响，应进一步完善重大灾害的应急预案；按照差异化原则 ，易覆冰区段线路按 20以上覆冰设计，建设电网最小骨干网架；加快覆冰机理、融冰技术和冰情监测的研究和应用，覆冰期间提高重要线路的需送容量防止导线结冰，深入开展微地形、微气象的监测和冰区分布图的绘制工作。 3. 研究启发 “ 输电线路除冰机器人除冰机构设计 ” 介绍了除冰原理，除冰方法，除冰机器人，除冰机构，并综合各功能模块设计高效除冰机器人，并在除冰机构上进行除冰。通过总结国内的巡线机器人，除冰机器人专利和除冰机构专利，在老师的指导开始选择了复合式除冰的方法提高除冰的效率，通过对国内外近 30 种的除冰方式的选择 ，选着了调节合适的微波和在导线上涂抹吸热材料，打到高效除冰的方案，并同时设计了一个机械复合式的方法除冰。在对覆冰导线带来的严重后果，通过 2008 年的冰灾让我们认识到了除冰机器人研制的重要性，希望我的设计能在输电线路除冰上面有一份贡献。 4 参考文献： 1张屹，邵威，高虹亮，罗成 . 高压输电线路除冰机器人的机构设计 J 2高虹亮，孟遂民，罗成，马小强 J 3甘辰予，陈劲生 能除冰机器人的设计 J 4蒋正龙，陆佳政，雷红才，黄福勇 . 湖南 2008 年冰灾引起的倒塔原因分析J5 吴功平，肖晓晖，肖华，戴锦春，鲍务均，胡杰 . 架空高压输电线路巡线机器人样机研制 J6 张运楚，梁自泽，谭民 . 架空电力线路巡线机 器人的研究综述 J4677 许源 刘人玮 李军 . 湖南电网防冻融冰体系改革之探讨 J248 李红旗，陈志高，于钦刚，李翔，陈懿夫 . 输电线路机械除冰技术研究 J249 李宁，周羽生，邝江华，彭琢 . 输电线路除冰技术的研究 J. 防灾科技学院学报 ,10 3:购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 摘要 机械式输电线除冰技术是利用传统的工具通过机构运动方式达到输电线除冰的目的。由于机械式输电线除冰技术除冰效率高，操作简单，因此受到很多国家的重视，在国内也引起了极高的重视，尤其是各大院校和科研院所。本文从输电线覆冰原理及其危害综合说明了输电线覆冰对人们生产生活的影响，提出了一种新的输电线除冰解决方案。研发一款新式输电线除冰机。 本输电线除冰机主要由 4 部分组成，行走部分和除冰部分。行走部分主要通过齿轮传动机构实现，除冰部分通过对滚刀具实现除冰。 关键词：输电线除冰 机械式 覆冰 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 I is by in to of by in in on of on s to a by to on 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 . 1 . 3 展趋势 . 4 . 4 第 2 章 方案设计 . 6 作原理 . 6 构的设计方案 . 6 体结构设计 . 10 第 3 章 结构设计 . 12 传动零件的设计 . 12 齿轮机构设计 . 12 轴的设计 . 17 轴承校核 . 20 除冰机构的设计 . 23 除冰方式选择 . 23 . 25 冰机构电机选择 . 25 机三维装配图 . 26 第 4 章 功能及创新点 . 29 总结 . 30 参考文献 . 31 致谢 . 33 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 第 1 章 绪论 输电线路因受结冰危害通常容易引起严重的断线、杆塔倒塌、大面积停电、限电等事故。对电力系统的安全运行造成了 严重威胁 ,也一直是电力系统研究中急待解决的难点问题。据不完全统计 ,自上世纪 50年代以来 ,我国输电线路便不断遭受覆冰危害。 2003年 ,由覆冰引起的 110 5009次 ,占总事故的3127%,其中 5003次 ;由于覆冰引起 110 5007次 ,占总事故的 41。 24% 。 2004年 12月至 2005年 2月 ,我国华中电网出现大面积冰灾事故 ,仅湖南省就有 700多万人受灾 ,直接经济损失超过 10亿元。 2008年 1月 ,南方多个省份遭受了 50年一遇的冰雪灾害 ,华中、华东部分地区出现 长时间持续的大强度、大范围低温雨雪冰冻天气 , 导致湖南、江西、浙江、安徽、湖北等地的电网发生倒塔、断线、舞动、覆冰闪络等多种灾害 , 湖南电网 14条 500 44条 220 21条 110 江西电网 17条 500 57条 220 68条 110 浙江电网 23条 500 21条 220 4条 110 “西电东送”大通道江城、宜华 500 河南、重庆、四川等地的电网也受到不同程度的冲击和破坏。 部分地区的线路覆冰厚度达到 40 60远超出了15 20 如图 1州 500华中、华东电网几十条 500杆、解列和停运 ,最大电力缺口接近 4000万 至 2月 12日 ,全国因灾停运线路共 35968条 ,停运变电站 1731座 , 110 500709座 ,全国 13个省份拉闸限电 ,共有 17个省级电网电力供应紧张。全国受灾人口达 1亿多 ,直接经济损失超过 1100亿元。 图 1电线覆冰情况 随着我国经济的高速发展 ,超高压大容量输电线路越建越多 ,线路走廊穿越的地理环境更加 复杂 ,如经过大面积的水库、湖泊和崇山峻岭 ,给线路维护带来很多困难 . 而且在严冬及初春季节 ,我国云贵高原、川陕一带及两湖地区常出现雾凇和雨凇现象 ,造成架空输电线路覆冰 ,使线路舞动、闪络、烧伤 ,甚至断线倒杆 ,购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 使电网结构遭到破坏 ,安全运行受到严重威胁 寻道员用带电操作杆或其它类似的绝缘棒只能为很少的一部分覆冰线路除冰 ,人工除冰有很高的危险性 1 。在国外 ,一些国家的地理与气候情况与我国相似 ,甚至一些国家的情况更加恶劣 ,为了保证电力系统的可靠性 ,提高高压输电线除冰的效率 ,减少损失 ,维护工人的安全 ,开 发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点 . 因此 ,研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。 图 1塔被超过设计承受能力的覆冰载荷压坏 图 1塔被不均匀覆冰纵向不平衡张力拉坏 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图 1塔被断线冲击荷载与纵向不平衡张力扭坏 图 1塔因长时间舞动而发生倒塌 (1)过荷载。即导线覆冰厚的实际重量超过设计值很多 ,导致架空输电导线及杆塔载荷过大超出自身机械强度极限最终断线垮塔。如图 1 (2)不同期脱冰或不均匀覆冰事故。相邻档导线不均匀覆冰或不同期脱冰会产生张力差 ,使导线在线夹内滑动松脱 ,甚至会因为两侧水平张力差过大而拉垮杆塔 ;不同期脱冰会使导线跳跃电气间隙减小 ,造成导线相间短路或直接对地短路事故。如图 1 (3)绝缘子串冰闪事故。绝缘子覆冰或被冰凌桥结后 ,绝缘强度下降 ,泄露距购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 离缩短 ,融冰时 ,绝缘子的局部表面电阻增加 ,形成闪络事故导致持续电弧烧伤绝缘子并使其绝缘强度降低。 (4)导线覆冰舞动事故。因导线不均匀覆冰 ,在风的作用下产生舞动 ,造成金具损坏 ,导线断股 ,相间短路 及杆塔倾斜或倒塌等严重事故。如图 1 展趋势 目前国内和国外的除冰技术可归纳有 3 0 余种，总体可分为： 主要包括过电流融冰法、短路电流融冰法和直流电流融冰法。此类方法也是目前工程中普遍采用的方案 ,在实际运用过程中积累了许多宝贵经验。 滑轮刮铲法是目前唯一可行的输电线路除冰的机械方法 ,其过程是由地面工作人员拉动可以在线路上行走的滑轮达到铲除覆冰的目的。但该方法并不适用于我国西部高海拔、地形复杂地区。 被动法就是依靠 风、地球引力、随机散射和温度变化等脱冰的被动方法无需附加能量。现已经在输电线路上得到应用的有平衡重量、线夹、除冰环、阻雪环、憎水憎冰涂料、风力锤等来减少输电线路的覆冰 ,安装防震锤等来减少导线的舞动。被动法有费用低的优点 ,但不能阻止覆冰的形成 ,而且仅适用于特定的地区。 除上述几种方法外 ,还有利用电磁脉冲、气动脉冲、电晕放电、电子冻结、碰撞前颗粒加热和冻结等防冰除冰方法 ,但很多还处于理想或试验阶段。而最近国内外比较热门的机械除冰法主要通过除冰机器人来完成，目前国内外设计的除冰机器人通常包括 3部分： 且向着小型化，实用化，可越障，智能化的方向发展。 冰机研究的内容和意义 针对目前各类机械式除冰方法的不足之处，本文设想了一种全新的行走平台，并在实践中证明这种理论是可行的。它继承了轮式车辆移动速度快捷的特点，又具有骑挂在电线上的能力，在传动系统设计上采用了齿轮传动设计，结构相对简单，工作可靠。并且在控制方面，具有很好的功能扩展性。作为一种运输平台，具有很广阔的功能开发空间。另外除冰机构也是本次设计的创新点，采用对滚式刀具进行除冰，除冰效果好。 本论文主 要完成了输电线除冰机的原理设计，方案选择，机构的实现，各部分零件的设计与整机的装配，并在此基础上采用三维制图软件建立实体模型并进行虚拟装配和运动仿真。 本课题研究的目的在于根据输电线系统的除冰需要，研制一种简单，实用的输电线除冰机。轮式输电线除冰机是一种用于，在山地，荒野，河流，湖泊等地理环境，不适合人工除冰的输电线路上清冰。它是适用于各种地貌，不会因为购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 环境的改变而停止工作。它的前端是一对用于除冰的对滚刀具，用于清除在电线结的冰。刀具的对滚通过齿轮传动机构完成。轮式除冰机主体部分是行走机构。该设计采用压轮推 进方式 , 机体上的两个固定压轮骑挂在输电线上保持机体的平衡 , 机体的重心位于输电线下方 , 这样机体不会在行进过程中出现倒转。两个动压轮分别与两个固定压轮配合 , 当推动动压轮时 , 动压轮向上抬升 , 与固定压轮配合从上下夹紧输电线 , 依靠压轮与输电线的摩擦获得前进的动力。该设计的电力驱动分为两个分支 : 一部分直接传至除冰机构 , 供刀具除冰使用 ; 另一部分传至动压轮，实现小车的行走。 该设计的目的是提供一种体积小，运作灵活，运行稳定的输电线除冰机，也提供一种适于在条件艰苦的环境下工作的电线除冰机器。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 第 2 章 方案设计 作原理 本设计采用四轮式结构布局，具有小型轻质，除冰效率高，安装方便，适应环境能力强的特点。工作原理如图 2 1所示，输电线除冰机工作时由行走电机推动机器行走，通过大齿轮带动轴 1转动，再通过两个减速齿轮组分别带动轴 2和轴 3转动，驱动行走轮转动，并带动链轮回转，通过传动链带动行走轮 2转动，实现输电线除冰机在电线上行走。工作电机通过一组减速齿轮使轮 5转动，驱动工作刀具做回转运动。 图 2构运动简图 轮式输电线除冰机由电动机提供动 力。行走机构通过三级齿轮减速机构实现减速，除冰机构通过一级齿轮减速机构实现减速。轮式输电线除冰机的组成框图，如图 2 2所示。 构的设计方案 能够实现轮式输电线除冰机功能的技术原理很多，但各有利有弊，具体分析如下： 1）小型柴油机驱动 柴油机驱动的优点是马力大，适应环境能力强。但重量和所占空间过大，驱动时会产生较大振动，容易引起输电线舞动，不适用于在输电上行走使用，另外对环境会产生污染，不环保。 2）电动机驱动 型号较多，选择范围广。在质量和振动方面有着不可替代购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 的优势。对环境无 污染，可以满足环护要求。 图 2式输电线除冰车组成框图及运动传递路线 2减速方式选择 1）带传动 抗拉强度较大，耐湿性好，廉价，可以传送较大功率。但所需空间比较大，不适用于受空间限制要求中心距小以及急速反向传动的场合。 2）链传动 链传动的制造与安装精度要求较低，链轮齿受力情况较好，承载能力较大；有一定的缓冲与减震性能；中心距可大而结构轻便。可以适应恶劣的工作环境。但是同样，所需空间较大，不适用于受空间限制要求中心距小以及急速反向传动的 场合。 3）齿轮传动 瞬时传动比恒定；传动比范围大，可用于减速或增速；速度和传递功率的范围大，可用于高速（ v40m/s）、中速和低速（ v25m/s）的传动；功率可从小于 105动效率高，一对高精度的渐开线圆柱齿轮，效率可达 99%以上；结构紧凑，适用于近距离传动。 4）蜗杆传动 蜗杆传动用于交错轴间传递运动及动力。传动比大，工作较平稳，噪声低，结构紧凑，可以自锁；效率低，易发热，蜗轮制造需要贵重的减摩性有色金属。 链传动和带传动虽然适应环境的能力比较强，但是所需传动空间比较大，不适用于在轮 式输电线除冰车上使用。蜗杆传动效率低，易发热，环境适应性差。因此，综合考虑各方面因素，减速方式选择通过齿轮传动机构来完成。 行走电机减速机构行走轮除冰电机减速机构除冰刀具购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1）履带式 履带式行走机构广泛用于工程机械、拖拉机等野外作业车辆。行走条件相对恶劣，该行走机构具有足够的强度和刚度；具有良好的行进及转向功能。但是履带式行走机构特别笨重，不适于作为输电线除冰车的行走机构。 2）轮式 轮式行走机构广泛于汽车、火车、航空等各种交通工具，应用范围极广，可在大多数路况行走，适应能力较强。质量较轻，便于携带、装配、更换。 3）液压缸式 在 同等功率情况下，液压执行元件体积小、重量轻、结构紧凑。液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置。液压装置工作比较平稳，由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压元件实险了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。但是工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。 由于履带式系统过于笨重，因此不适合在输电线上行走；液压系统过于复杂，也不 适合用于输电线除冰机上。因此输电线除冰机的行走机构采用轮式行走机构。为了使轮式行走机构在输电线上行走更加平稳，在行走轮中部开通一个直径为 30 1)加热除冰 通过电阻加热或喷火加热，使覆冰融化，达到清除覆冰的目的。加热除冰方法对环境没有任何污染，清除效率高。但是这个方法耗能过多，不节能。 2)化学法除冰 依靠撒布化学药剂固体颗粒或液体使冰雪融化为化学融冰 , 其特点是除净率高 , 但这种方法成本高 , 且容易对环境造成污染 , 尤其是钠盐融雪剂对钢筋混凝土结构有破坏作用 , 易造成混凝 土路面的表层脱落 , 使电线质量受损而缩短其使用寿命 , 对植被的损害也较严重。 3）振动除冰 振动式除冰法 , 通过马达带动一具有一定重量的除冰锤上下往复的敲击动作 ,当敲击到覆冰上时，覆冰由于受到震动，与输电线脱离。达到除冰的目的。此方法除冰效果明显，效率较高，能耗少。但是由于震动会引起电线的舞动，有违除冰的本意。 4）对滚铣削除冰 对滚铣削式除冰工作装置安装在输电线除冰机前端 , 通过滚压轮上的组合刀片 , 依靠较高转速把输电线上的覆冰铣除。此方法工作效率高，清除效果好。 加热方法耗能过多，输电线除冰机不能携 带过重的能源储存装置，因此加热除冰法不适用。化学法对环境污染大，对输电线腐蚀比较大，不宜采用。振动购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 除冰法容易使输电线产生舞动，违背了清除覆冰的初衷。综合来看，采用对滚铣削除冰法是最佳选择。 行走轮是推动输电线除冰机行走的主要零件 ,上端行走轮倒挂在电线上 ,主要目的是给除冰机提供一个拉力 ,使除冰机能挂在电线上。下端行走轮通过齿轮与电动机相连，负责推进除冰机行进。为了使输电线除冰机推进更加平稳，将下端两行走轮通过链传动连接在一起，实现下端两行走轮同步。具体结构如图 2外 ，通过对滚刀具除冰机构的电线上可能依然会有小块的覆冰。因此，行走轮还应该具有一定的越障能力。不会让小块覆冰成为行走轮推进除冰机行走的障碍。我们为此设计了一个减震机构。通过减震机构，行走轮可以轻易地越过小块覆冰。具体结构如图 2 图 2过链传动是行走轮同步 图 2走轮减震机构 综合考虑：本设计采用电机驱动，齿轮传动减速机构，轮式行走方式，对滚洗刀除冰方式。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 体结构设计 如图 2输电线轮式除冰机上部能把小车悬挂在输电线上，提供向上的支撑力 。同时，具有一定的越障和减震能力，可以越过没有清理完全的覆冰。前端是除冰机构的一部分，能使其完成除冰工作。 如图 2电线轮式除冰机下部向小车提供向前的推力，推进小车向前行走。前端是除冰机构的一部分，能使其完成除冰工作。同时，通过齿轮机构与上部的除冰机构和下面的电动机相连，实现动力传输。 图 2电线轮式除冰机上部 图 2电线轮式除冰机下部 减速器是指原动机和工作机之间的独立传动装置。目前，许多减速器在我国已有国家标准，并在专门工厂批量生产。 减速器的种类很多，按传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器等，以及由它们相互组合起来的减速器；按齿轮形状购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器及圆锥 圆柱齿轮减速器；按传动级数可分为单级减速器和多级减速器；按传动的布置形式可以分为展开式、分流式及同轴式减速器。 输电线轮式除冰机的减速器为三级展开式齿轮减速器。如图 2级传动比均是 2。为了减轻减速器的重量，把减速器的外壳切除一部分。 电池组支架用于存放电池组，为除冰机构和行走机构提供电能。为了减轻输电线轮式除冰机的重量，支架设计成如图 2 图 2电线除冰机减速器 图 2电线除冰机电池组支架 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 第 3 章 结构设计 传动零件的设计 齿轮机构设计 1 选定齿轮的类型，精度等级，材料以及齿数 1） 按照图 2 1所示的传动方案，因为齿轮受轴向力很小，故选用直齿圆柱齿轮传动，制作比较简单可以降低成本。 2） 该输电线轮式除冰机工作时的速度较低，所以选择 8级精度（ 3） 材料选择。由轮齿的失效形式可知，设计齿轮时，应该使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合以及抗塑性变形的能力，而 齿根要有较高的抗折断的能力。因此，对齿轮的材料性能基本要求为：齿面要硬、齿芯要韧。一般齿轮材料有钢，铸铁，以及非金属材料。 齿轮材料的选择原则：齿轮材料必须满足工作的要求；应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型的方法以及热处理和制造工艺：如正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可以用于制作在中等冲击载荷平稳下工作的齿轮；合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下的齿轮；飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢；金 属制作的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为 3050剪草机的工作条件可知对齿轮材料要求不高，而且大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，因此可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。 根据齿轮材料选择的原则以及常用材料的力学特性选择大小齿轮的材料为用表面淬火。 2 齿轮尺寸设计 开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使得轮齿不至于过小，故小齿轮不适宜选用过多的齿数，本设计中选择小齿轮齿数 15，大齿轮的齿数 301522 Z ，取 302 Z 。设计传动比 2u 。除冰机正常行走时的速度为 大约 3m/s。设计除冰机的前后轮直径均为 40想除冰机工作时处于理想状况下即轮子只滚动不滑动。由此可得，后轮轴的转速约为 s/查机械设计手册得：橡胶轮对输电线滚动摩擦力臂为 1015/于设计要求剪草机质量不大于 20 设计输电线除冰机机工作寿命为 8年。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 3 轴 1和轴 2上齿轮 1和齿轮 2的设计 基本参数 151 Z 302 Z 2u 按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行计算，即 (31） 确定公式内各计算数值 （ 1）试选载荷系数 K （ 2）小齿轮转矩 2 注：由机械设计手册查得：圆柱齿轮机械传动 3）选取齿宽系数 1d （ 4）材料的弹性影响系数 （ 5）由齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 00 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 50 （ 6）计算应力循环次数 7 (3812 (3（ 7）查得接触疲劳寿命系数 （ 8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得 i 1/ (3 5 2/ (32）计算 （ 1）计算小齿轮分度圆直径，代入接触疲劳许用应力中的较小值 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 (3（ 2）计算圆周速度与齿宽 s/ （ 3）计算齿宽与齿高之比 模数 2/ Z (3齿高 t h/b (3（ 4） 计算载荷系数 根据速度 s/ ,7级精度，查得动载系数 1v K ; 直齿轮，假设 b/ 00 N 查得 K ; 使用系数 K ; 7级精度小齿轮对称支撑布置， 由 b ， 故载荷系数 2. 按齿根弯曲疲劳强度设计 弯曲疲劳强度的设计公式为 m 3 (31） 确定公式内的各计算数值 （ 1）查得小齿轮的弯曲疲劳极限 00 ；齿轮的弯曲疲劳极限80 ； （ 2）查得弯曲疲劳寿命系数 11 （ 3）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S= 1F 11 7/ N (3购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 2F 2 266/ (3（ 4）计算载荷系数 （ 5）查取齿形系数 （ 6）查取应力校正系数 （ 7）计算大、小齿轮的 加以比较得： 0 1 2 1 7 F Y (3 0 1 6 F Y (3大齿轮的数值大。 2） 设计计算 m (3由上可得，小齿轮的分度圆直径大于 42数大于 虑到加工难易以及轴的强度故取模数 m=3，小齿轮 分度圆直径为 45 3. 几何尺寸计算 1） 计算分度圆直径 1 Z (302 Z (32） 计算中心距 0452/1 (33） 计算齿轮宽度 取 B , B . 4） 计算齿顶圆直径 a (3 a (3购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 5） 计算齿根圆直径 f (3 f (3齿轮结构通常与其几何尺寸，材料及制造工艺有关，一般多采用铸造或者锻造毛坯。为了减轻重量 ,在大齿轮轮毂打六个通孔；当齿轮根圆直径与该处轴所需直径差值过小时，为避免由于键槽处轮毂过于薄弱而发生失效，应将齿轮与轴加工成一体；由于小齿轮的齿顶圆直径较小，所以可以做成实心结构的齿轮。 图 3 1 小齿轮形状结构图 图 3 3 大齿轮形状结构图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 7 轴的设计 1 轴的材料选择 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力 集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，其中最常用的是 45号钢。 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。 必须指出：在一般工作温度下（低于 200），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度。但也应当注意，在既定条件下，有时也可以选择强度较低 的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。 各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。 高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有价廉，良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。 根据轴的常用材料及其主要力学性能，结合此处的实际的情况，所受载荷小而且转速低所以三个轴均选择用 45钢（调质）。 2 轴的结构设计 轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。 轴的结构主要取决于以 下因素：轴在机器中的安装位置以及形式；轴上零件的类型，尺寸，数量以及和轴联接的方法；载荷的性质，大小，方向以及分布情况；轴的加工工艺等。由于影响轴的结构因素较多，而且结构形式又要随着具体情况的不同而不同，所以轴没有标准的结构形式。设计时必须针对不同情况进行具体的分析。但是，不论何种具体条件，轴的结构都应该满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。 轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈和轴承端盖等来保证的。 轴肩 分为定位轴肩和非定位轴肩 两类，利用轴肩定位是最方便可靠的方法，但采用轴肩就必然会使轴的直径加大，而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中。另外，轴肩过多时也不利于加工。因此，轴肩定位多用于轴向力较大的场合。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 8 套筒定位 结构简单，定位可靠，轴上不需开槽钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度，一般用于轴上两个零件之间的定位。如两零件的间距较大时，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的质量及材料用量。因套筒与轴的配合较松，如轴的转速较高时，也不宜采用套筒定位。 圆螺母 定位可承受大的轴向力，但轴上螺纹处有较大的应力集中，会降低轴的疲劳强度，故一 般用于固定轴端的零件，有双圆螺母和圆螺母与止动垫片两种型式。当轴上两零件间距离较大不宜使用套筒定位时，也常采用圆螺母定位。 轴承端盖 用螺钉或榫槽与箱体联接而使滚动轴承的外圈得到轴向定位。在一般情况下，整个轴的轴向定位也常利用轴承端盖来实现。 轴上零件的周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动。常用的周向定位零件有键花键、销紧定螺钉以及过盈配合等，其中紧定螺钉只用在传力不大之处 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。安装标准件（如滚动轴承、联轴器、密封圈等）部位的轴径，应取为相应的标准值及所选配合的 公差。 为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便，并减少配合表面的擦伤，在配合轴段前应采用较小的直径。为了使与轴作过盈配合的零件易于装配，相配轴段的压入端应制出锥度；或在同一轴段的两个部位上采用不同的尺寸公差。 确定各轴段长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。轴的各段长度主要是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。为了保证轴向定位可靠，与齿轮和联轴器等零件相配合部分的轴段长度一般应比轮毂长度短 2 3 结合以上设计准则设计各个轴的结构尺寸如下： （ 1） 轴的设计 1） 求作用在轴 上齿轮 1的力 因为 N ，故 8 030/7 2 0 02d/2F 22 (34ta nF （ 20 ） (3由此可见，轴所承受的力很小。 0859550/602472009550/11 (32） 初步确定轴的最小直径 根 据机械设计手册查得，取 0A =112,于是得 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 9 030112 33220m i n 考虑到需要开键