变电站巡检全向移动小车结构设计【三维PROE】【全套6张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

变电站巡检全向移动小车结构设计

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目 录

摘 要III

AbstractIV

第一章 绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2国内外研究现状1

第二章 总体方案设计3

2.1设计要求3

2.2方案选择3

2.2.1运动方式选择3

2.2.2全向轮类型选择4

2.2.3小车整体布置方案7

2.3全向运动原理分析7

第三章 总体参数选择与计算9

3.1电动机的选择9

3.1.1选择电动机类型9

3.1.2电动机容量的选择9

3.1.3电动机转速的选择10

3.2分配传动比10

3.2.1总传动比10

3.2.2分配传动比10

3.3运动和动力参数计算10

3.3.1各轴的转速10

3.3.2各轴的输入功率11

3.4.3各轴的输入转矩11

第四章 主要零部件的设计12

4.1 传动齿轮的设计12

4.1.1选精度等级、材料和齿数12

4.1.2按齿面接触疲劳强度设计12

4.1.3按齿根弯曲强度设计14

4.1.4几何尺寸计算15

4.2传动轴及轴上装置的设计16

4.2.1尺寸与结构设计计算16

4.2.2强度校核计算17

4.2.3轴承及键的校核与寿命计算19

4.3全向轮的设计20

4.3.1全向轮直径确定21

4.3.2小滚子直径的确定21

4.3.3全向轮结构设计22

4.4车轮支架的设计25

4.5小车平台的设计26

总 结27

参考文献28

致 谢29

摘 要

变电站巡检全向移动小车，采用的是具有全向移动功能的全向轮搭载而成。全向移动小车的关键结构为全向轮，全向轮种类繁多，样式各异，本文选用瑞士轮1作为本次巡检小车的车轮，而小车整体平台采用四轮式左右对称布置结构。本次设计的巡检小车主要由伺服电机、传动齿轮、传动轴、全向轮、车轮支架及平台组成。

本次设计主要针对变电站巡检全向移动小车的结构进行设计。首先，通过全向移动装置结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了全向移动小车总体结构方案和各个装置装置的设计方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了变电站巡检全向移动小车装配图及主要零部件图。

通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。

关键词：巡检，全向移动，全向轮，齿轮

Abstract

Omnidirectional mobile substation inspection trolley, using omnidirectional mobile features full-equipped from the wheel. Omnidirectional mobile car key structures for omnidirectional wheel, omnidirectional wheel wide range of different styles, a Swiss paper selects a patrol car as this wheel, and the car as a whole platform with four symmetrical arrangement style. The patrol car designed primarily by the servo motor, transmission gears, shafts, omnidirectional wheels, wheel bracket and platforms.

This design is mainly designed to move the whole structure for substation patrol car. First, the mobile device carried by the whole structure and principle analysis, the analysis presented in this full design the overall structure of the program to the mobile carriage and means on the basis of the respective devices; Next, the main technical parameters were calculated selection; then, for each The main components were designed and verification; and finally, through the AutoCAD drawing software to draw a substation inspection omnidirectional mobile trolley assembly drawings and the main parts diagram.

Through this design, the consolidation of the university is expertise, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, etc; mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life.

Keywords: Inspection, Omnidirectional mobile, Omni-directional wheel, Gear

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

变电站巡检全向移动小车，采用的是具有全向移动功能的全向轮搭载而成。

“全方向”这个术语是用来描述一个系统在任意的环境结构中立刻向某一方向移动的能力。机器人型运动装置通常是为在平坦的平面上移动而设计的，运行在仓库地面、路面、LAKE、桌面等。在这种二维的空间，一个物体有三个自由的维度，能够在各种方向之间转换并且能够以物体的重心为中心进行旋转，但是很多传统的车辆不能独立地控制每个方向的度数。

传统的车轮不能够向平行于轮轴的方向移动，这种所谓的非完整的限制车轮阻止了车辆使用侧向滑动，比如小汽车，向垂直于行驶的方向移动。虽然它能够在一个二维的空间基本达到每个位置和方向，但需要复杂而巧妙的引导和复杂的路径来完成。这种情况在人工操作和自动驾驶的车辆上都是存在的。

当一个车辆没有完整性的限制（holonomic constraints）,它可以在任何方位驶向每一个方向，这种能力就是被广泛熟知的全向移动能力。

全向移动装置在常规的（non-holonomic）的平台上拥有非常大的优势，伴随像汽车一样的阿克曼(车)转向驾驶盘或者不同的驾驶系统，在狭窄的区域移动。它们可以在狭窄的小道上横行或斜行、原地转向或者沿着复杂的轨道移动。这种机器人可以在有固定或者活动的障碍物以及狭窄的小道等复杂环境中轻松的完成任务，这种环境通常可以在工厂车间、办公室、仓库以及医院等地方发现。灵活的材料处理和运动，加上实时的控制已经成为现代制造业一个基本的部分。自动引导的移动装置（VGA’S）在灵活的制造系统中用来移动和调节部件而得到了广泛的应用。

全向移动装置发展的未来是更进一步的提高这种结构的有效性，并且增加一个可以测试车辆特殊的机动性的地面行驶平台。全向移动装置根据移动性能而排列的车轮可以分为两类：常规的车轮设计和特殊的车轮设计。