機(jī)械式輸電線除冰機(jī)設(shè)計(jì)（機(jī)械CAD圖紙）

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1、本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文CAD圖紙 QQ 401339828 優(yōu)秀設(shè)計(jì) 摘要 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 字典

2、 目錄 摘要 I 第1章 緒論 1 1.1輸電線覆冰概況 1 1.2輸電線覆冰危害及機(jī)理 3 1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)除冰設(shè)備及技術(shù)的特點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì) 4 1.4除冰機(jī)研究的內(nèi)容和意義 4 第2章 方案設(shè)計(jì) 6 2.1 工作原理 6 2.2 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 6 2.3 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3.1 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 12 3.1.1 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3.1.2 軸的設(shè)計(jì) 17 3.1.3 軸承校核 20 3.2 除冰機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23 3.2.1 除冰方式選擇 23 3.2.2刀架設(shè)計(jì) 25 3.2.3 除冰機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇 2

3、5 3.3 整機(jī)三維裝配圖 28 第4章 功能及創(chuàng)新點(diǎn) 20 總結(jié) 31 參考文獻(xiàn) 32 致謝 33 第1章 緒論 1.1輸電線覆冰概況 輸電線路因受結(jié)冰危害通常容易引起嚴(yán)重的斷線、桿塔倒塌、大面積停電、限電等事故。對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重威脅,也一直是電力系統(tǒng)研究中急待解決的難點(diǎn)問(wèn)題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),自上世紀(jì)50年代以來(lái),我國(guó)輸電線路便不斷遭受覆冰危害。2003年,由覆冰引起的110～500kV輸電線路跳閘79次,占總事故的3127%,其中500kV線路跳閘13次;由于覆冰引起110～500kV線路非計(jì)劃停運(yùn)47次,占總事故的41。24% 。2004年12月至20

4、05年2月,我國(guó)華中電網(wǎng)出現(xiàn)大面積冰災(zāi)事故,僅湖南省就有700多萬(wàn)人受災(zāi),直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)10億元。2008年1月,南方多個(gè)省份遭受了50年一遇的冰雪災(zāi)害,華中、華東部分地區(qū)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的大強(qiáng)度、大范圍低溫雨雪冰凍天氣, 導(dǎo)致湖南、江西、浙江、安徽、湖北等地的電網(wǎng)發(fā)生倒塔、斷線、舞動(dòng)、覆冰閃絡(luò)等多種災(zāi)害, 湖南電網(wǎng)14條500 kV、44條220 kV和121條110 kV線路停運(yùn); 江西電網(wǎng)17條500 kV、57條220 kV和168條110 kV線路停運(yùn); 浙江電網(wǎng)23條500 kV、21條220 kV和14條110 kV線路停運(yùn), “西電東送”大通道江城、宜華500 kV直流線路損壞

5、嚴(yán)重, 河南、重慶、四川等地的電網(wǎng)也受到不同程度的沖擊和破壞。部分地區(qū)的線路覆冰厚度達(dá)到40～60mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了15～20 mm的設(shè)計(jì)值,如圖1-1。貴州500kV骨干網(wǎng)基本癱瘓,華中、華東電網(wǎng)幾十條500kV線路倒塔、倒桿、解列和停運(yùn),最大電力缺口接近4000萬(wàn)kW。截至2月12日,全國(guó)因?yàn)?zāi)停運(yùn)線路共35968條,停運(yùn)變電站1731座, 110～500kV線路倒塔8709座,全國(guó)13個(gè)省份拉閘限電,共有17個(gè)省級(jí)電網(wǎng)電力供應(yīng)緊張。全國(guó)受災(zāi)人口達(dá)1億多,直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)1100億元。 圖1-1 輸電線覆冰情況 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,超高壓大容量輸電線路越建越多,線路走廊穿越的地理環(huán)

6、境更加復(fù)雜,如經(jīng)過(guò)大面積的水庫(kù)、湖泊和崇山峻嶺,給線路維護(hù)帶來(lái)很多困難. 而且在嚴(yán)冬及初春季節(jié),我國(guó)云貴高原、川陜一帶及兩湖地區(qū)常出現(xiàn)霧凇和雨凇現(xiàn)象,造成架空輸電線路覆冰,使線路舞動(dòng)、閃絡(luò)、燒傷,甚至斷線倒桿,使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)遭到破壞,安全運(yùn)行受到嚴(yán)重威脅.在緊急情況下,尋道員用帶電操作桿或其它類(lèi)似的絕緣棒只能為很少的一部分覆冰線路除冰,人工除冰有很高的危險(xiǎn)性[1 ]。在國(guó)外,一些國(guó)家的地理與氣候情況與我國(guó)相似,甚至一些國(guó)家的情況更加惡劣,為了保證電力系統(tǒng)的可靠性,提高高壓輸電線除冰的效率,減少損失,維護(hù)工人的安全,開(kāi)發(fā)一種可以替代或部分替代工人進(jìn)行除冰作業(yè)的新型設(shè)備一直是國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的熱點(diǎn). 因

7、此,研制安全有效的除冰機(jī)械以代替人進(jìn)行導(dǎo)線除冰具有較好的應(yīng)用前景和實(shí)用意義。 圖1-2 鐵塔被超過(guò)設(shè)計(jì)承受能力的覆冰載荷壓壞 圖1-3 鐵塔被不均勻覆冰縱向不平衡張力拉壞 圖1-4 鐵塔被斷線沖擊荷載與縱向不平衡張力扭壞 圖1-5 鐵塔因長(zhǎng)時(shí)間舞動(dòng)而發(fā)生倒塌 1.2輸電線覆冰危害及機(jī)理 (1)過(guò)荷載。即導(dǎo)線覆冰厚的實(shí)際重量超過(guò)設(shè)計(jì)值很多,導(dǎo)致架空輸電導(dǎo)線及桿塔載荷過(guò)大超出自身機(jī)械強(qiáng)度極限最終斷線垮塔。如圖1-2所示。 (2)不同期脫冰或不均勻覆冰事故。相鄰檔導(dǎo)線不均勻覆冰或不同期脫冰會(huì)產(chǎn)生張力差,使導(dǎo)線在線夾內(nèi)滑動(dòng)松脫,甚至?xí)驗(yàn)閮蓚?cè)水平張力差過(guò)大而拉

8、垮桿塔;不同期脫冰會(huì)使導(dǎo)線跳躍電氣間隙減小,造成導(dǎo)線相間短路或直接對(duì)地短路事故。如圖1-3所示。 (3)絕緣子串冰閃事故。絕緣子覆冰或被冰凌橋結(jié)后,絕緣強(qiáng)度下降,泄露距離縮短,融冰時(shí),絕緣子的局部表面電阻增加,形成閃絡(luò)事故導(dǎo)致持續(xù)電弧燒傷絕緣子并使其絕緣強(qiáng)度降低。 (4)導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)事故。因?qū)Ь€不均勻覆冰,在風(fēng)的作用下產(chǎn)生舞動(dòng),造成金具損壞,導(dǎo)線斷股,相間短路及桿塔傾斜或倒塌等嚴(yán)重事故。如圖1-5所示。 1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)除冰設(shè)備及技術(shù)的特點(diǎn)、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3 0 余種，總體可分為： 1.大電流融冰法:主要包括過(guò)電流融冰法、短路電流融冰法和直流電流融冰法。此

9、類(lèi)方法也是目前工程中普遍采用的方案,在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中積累了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。 2.機(jī)械除冰法:滑輪刮鏟法是目前唯一可行的輸電線路除冰的機(jī)械方法,其過(guò)程是由地面工作人員拉動(dòng)可以在線路上行走的滑輪達(dá)到鏟除覆冰的目的。但該方法并不適用于我國(guó)西部高海拔、地形復(fù)雜地區(qū)。 3.被動(dòng)法:被動(dòng)法就是依靠風(fēng)、地球引力、隨機(jī)散射和溫度變化等脫冰的被動(dòng)方法無(wú)需附加能量。現(xiàn)已經(jīng)在輸電線路上得到應(yīng)用的有平衡重量、線夾、除冰環(huán)、阻雪環(huán)、憎水憎冰涂料、風(fēng)力錘等來(lái)減少輸電線路的覆冰,安裝防震錘等來(lái)減少導(dǎo)線的舞動(dòng)。被動(dòng)法有費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn),但不能阻止覆冰的形成,而且僅適用于特定的地區(qū)。 4.其他方法:除上述幾種方法外,還有利用電

10、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)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除冰機(jī)研究的內(nèi)容和意義 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。它繼承了輪式車(chē)輛移動(dòng)速度快捷的特點(diǎn)，又具有騎掛在電線上的能力，在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采用了齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，工作可靠。并且在控制方面，具有很好的功能擴(kuò)展性。作為一

11、種運(yùn)輸平臺(tái)，具有很廣闊的功能開(kāi)發(fā)空間。另外除冰機(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)。輪式輸電線除冰機(jī)是一種用于，在山地，荒野，河流，湖泊等地理環(huán)境，不適合人工除冰的輸電線路上清冰。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。它的前端是一對(duì)用于除冰的對(duì)滾刀具，用于清除在電線結(jié)的冰。刀具的對(duì)滾通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成。輪式除冰機(jī)主

12、體部分是行走機(jī)構(gòu)。該設(shè)計(jì)采用壓輪推進(jìn)方式, 機(jī)體上的兩個(gè)固定壓輪騎掛在輸電線上保持機(jī)體的平衡, 機(jī)體的重心位于輸電線下方, 這樣機(jī)體不會(huì)在行進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)。兩個(gè)動(dòng)壓輪分別與兩個(gè)固定壓輪配合, 當(dāng)推動(dòng)動(dòng)壓輪時(shí), 動(dòng)壓輪向上抬升, 與固定壓輪配合從上下夾緊輸電線, 依靠壓輪與輸電線的摩擦獲得前進(jìn)的動(dòng)力。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。 該設(shè)計(jì)的目的是提供一種體積小，運(yùn)作靈活，運(yùn)行穩(wěn)定的輸電線除冰機(jī)，也提供一種適于在條件艱苦的環(huán)境下工作的電線除冰機(jī)器。

13、 第2章 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)。工作原理如圖2—1所示，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)，再通過(guò)兩個(gè)減速齒輪組分別帶動(dòng)軸2和軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)行走輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)鏈輪回轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)鏈帶動(dòng)行走輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輸電線除冰機(jī)在電線上行走。工作電機(jī)通過(guò)一組減速齒輪使輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)工作刀具做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 圖2-1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 輪式輸電線除冰機(jī)由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。行走機(jī)構(gòu)通過(guò)三級(jí)齒輪減速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減速，除冰機(jī)構(gòu)通過(guò)一級(jí)齒輪減速機(jī)構(gòu)實(shí)

14、現(xiàn)減速。輪式輸電線除冰機(jī)的組成框圖，如圖2—2所示。 2.2 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 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： 1.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2-2 輪式輸電線除冰車(chē)組成

15、框圖及運(yùn)動(dòng)傳遞路線 2．減速方式選擇 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。可以適應(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（v>40m/s）、中速和低速（v<25m/s）的傳動(dòng)；功率可從小于1W到105kW；傳

16、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。 3.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)

17、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

18、大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，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。 4.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 依靠撒布化學(xué)藥劑固體顆?；蛞后w使冰雪融化為化學(xué)融冰, 其特點(diǎn)是除凈率高, 但這種方法成本高, 且容易

19、對(duì)環(huán)境造成污染, 尤其是鈉鹽融雪劑對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有破壞作用, 易造成混凝土路面的表層脫落, 使電線質(zhì)量受損而縮短其使用壽命, 對(duì)植被的損害也較嚴(yán)重。 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

20、能源儲(chǔ)存裝置，因此加熱除冰法不適用。化學(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)如圖2-3所示。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。

21、不會(huì)讓小塊覆冰成為行走輪推進(jìn)除冰機(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)如圖2-4。 圖2-3 通過(guò)鏈傳動(dòng)是行走輪同步 圖2-4 行走輪減震機(jī)構(gòu) 綜合考慮：本設(shè)計(jì)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，齒輪傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，輪式行走方式，對(duì)滾洗刀除冰方式。 2.3 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.輸電線輪式除冰機(jī)上部 如圖2-5所示,輸電線輪式除冰機(jī)上部能把小車(chē)懸掛在輸電線上，提供向上的支撐力。同時(shí)，具有一定的越障和減震能力，可以越過(guò)沒(méi)有清理完全的覆冰。前端是除冰機(jī)構(gòu)的一部分，能使其完成除冰工作。 2.輸電線輪式除冰機(jī)下部 如圖2-6所示，輸電線輪

22、式除冰機(jī)下部向小車(chē)提供向前的推力，推進(jìn)小車(chē)向前行走。前端是除冰機(jī)構(gòu)的一部分，能使其完成除冰工作。同時(shí)，通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)與上部的除冰機(jī)構(gòu)和下面的電動(dòng)機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸。 圖2-5 輸電線輪式除冰機(jī)上部 圖2-6 輸電線輪式除冰機(jī)下部 3.減速器 減速器是指原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立傳動(dòng)裝置。目前，許多減速器在我國(guó)已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并在專(zhuān)門(mén)工廠批量生產(chǎn)。減速器的種類(lèi)很多，按傳動(dòng)類(lèi)型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器等，以及由它們相互組合起來(lái)的減速器；按齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器及圓錐——圓柱齒輪減速器；按傳動(dòng)級(jí)數(shù)可分為單級(jí)減速器和多級(jí)減速器；按傳動(dòng)的布置形式可以分為展開(kāi)式、

23、分流式及同軸式減速器。 輸電線輪式除冰機(jī)的減速器為三級(jí)展開(kāi)式齒輪減速器。如圖2-7，每級(jí)傳動(dòng)比均是2。為了減輕減速器的重量，把減速器的外殼切除一部分。 4.電池組支架 電池組支架用于存放電池組，為除冰機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)提供電能。為了減輕輸電線輪式除冰機(jī)的重量，支架設(shè)計(jì)成如圖2-8所示。 圖2-7 輸電線除冰機(jī)減速器 圖2-8 輸電線除冰機(jī)電池組支架 第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 3.1.1 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 選定齒輪的類(lèi)型，精度等級(jí)，材料以及齒數(shù) 1） 按照?qǐng)D2—1所示的傳動(dòng)方案，因?yàn)辇X輪受軸向力很小，故選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，制作比較簡(jiǎn)單可以降低

24、成本。 2） 該輸電線輪式除冰機(jī)工作時(shí)的速度較低，所以選擇8級(jí)精度（GB10095-88）。 3） 材料選擇。由輪齒的失效形式可知，設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，應(yīng)該使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合以及抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對(duì)齒輪的材料性能基本要求為：齒面要硬、齒芯要韌。一般齒輪材料有鋼，鑄鐵，以及非金屬材料。 齒輪材料的選擇原則：齒輪材料必須滿足工作的要求；應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型的方法以及熱處理和制造工藝：如正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)質(zhì)碳鋼可以用于制作在中等沖擊載荷平穩(wěn)下工作的齒輪

25、；合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下的齒輪；飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼；金屬制作的軟齒面齒輪，配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為30~50HBS或更多。由剪草機(jī)的工作條件可知對(duì)齒輪材料要求不高，而且大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，因此可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。 根據(jù)齒輪材料選擇的原則以及常用材料的力學(xué)特性選擇大小齒輪的材料為ZG310-570，采用表面淬火。 2 齒輪尺寸設(shè)計(jì) 開(kāi)式（半開(kāi)式）齒輪傳動(dòng)，由于輪齒主要為磨損失效，為使得輪齒不至于過(guò)小，故小齒輪不適宜選用過(guò)多的齒數(shù)，本設(shè)計(jì)中選擇小齒輪齒數(shù)z=15，大齒輪的齒數(shù)，取。設(shè)計(jì)傳動(dòng)比。

26、除冰機(jī)正常行走時(shí)的速度為大約3m/s。設(shè)計(jì)除冰機(jī)的前后輪直徑均為40mm。設(shè)想除冰機(jī)工作時(shí)處于理想狀況下即輪子只滾動(dòng)不滑動(dòng)。由此可得，后輪軸的轉(zhuǎn)速約為。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：橡膠輪對(duì)輸電線滾動(dòng)摩擦力臂為10~15/mm，由于設(shè)計(jì)要求剪草機(jī)質(zhì)量不大于20Kg，則車(chē)輪沿輸電線的最大滾動(dòng)阻力矩為。設(shè)計(jì)輸電線除冰機(jī)機(jī)工作壽命為8年。 3 軸1和軸2上齒輪1和齒輪2的設(shè)計(jì) 基本參數(shù) ⒈ 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即 ≥ (3-1) 1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）小齒輪轉(zhuǎn)矩 注：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查

27、得：圓柱齒輪機(jī)械傳動(dòng)7級(jí)精度的傳動(dòng)效率為0.98-0.995 （3）選取齒寬系數(shù) （4）材料的彈性影響系數(shù) （5）由齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (3-2) (3-3) （7）查得接觸疲勞壽命系數(shù); （8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 (3-4) (3-5) 2）計(jì)算 （1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入接觸疲勞許用應(yīng)力中的較小值 ≥ (3-6) （2）

28、計(jì)算圓周速度與齒寬 （3）計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) (3-7) 齒高 (3-8) （4） 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)速度,7級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù); 直齒輪，假設(shè)＜查得; 使用系數(shù); 7級(jí)精度小齒輪對(duì)稱(chēng)支撐布置，； 由，得；故載荷系數(shù) 2. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 ≥ (3-9) 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1）查得小齒輪的彎曲疲勞極限；齒輪的彎曲疲勞極限； （2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；;

29、（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得 (3-10) (3-11) （4）計(jì)算載荷系數(shù) （5）查取齒形系數(shù) ； （6）查取應(yīng)力校正系數(shù),; （7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較得： (3-12) (3-13) 大齒輪的數(shù)值大。 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 ≥ (3-14) 由上可得，小齒輪的分度圓直徑大于42mm，模數(shù)大于2.8即可滿足齒輪強(qiáng)度要求。考慮到加工難易以及軸的強(qiáng)度故取模數(shù)m=3，小齒輪分度圓直徑為45mm。

30、 3. 幾何尺寸計(jì)算 1） 計(jì)算分度圓直徑 (3-15) (3-16) 2） 計(jì)算中心距 (3-17) 3） 計(jì)算齒輪寬度 取 , . 4） 計(jì)算齒頂圓直徑 (3-18) (3-19) 5） 計(jì)算齒根圓直徑 (3-20) (3-21) 齒輪結(jié)構(gòu)通常與其幾何尺寸，材料及制造工藝有關(guān)，一般多采用鑄造或者鍛造毛坯。為了減輕重量,在大齒輪輪轂打六個(gè)通孔；當(dāng)齒輪根圓直徑與該處軸所需直徑差值過(guò)小

31、時(shí)，為避免由于鍵槽處輪轂過(guò)于薄弱而發(fā)生失效，應(yīng)將齒輪與軸加工成一體；由于小齒輪的齒頂圓直徑較小，所以可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。 圖3—1 小齒輪形狀結(jié)構(gòu)圖 圖3—3 大齒輪形狀結(jié)構(gòu)圖 3.1.2 軸的設(shè)計(jì) 1 軸的材料選擇 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。 由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造尤為廣泛，其中最常用的是45號(hào)鋼。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高

32、軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 必須指出：在一般工作溫度下（低于200℃），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類(lèi)和決定鋼的熱處理方法時(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度與耐磨性，而不是軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度。但也應(yīng)當(dāng)注意，在既定條件下，有時(shí)也可以選擇強(qiáng)度較低的鋼材，而用適當(dāng)增大軸的截面面積的辦法來(lái)提高軸的剛度。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、滾壓等），對(duì)提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。 高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復(fù)雜的形狀，且具有價(jià)廉，良好的吸振性和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制造外形復(fù)雜的軸

33、。 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)）。 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)，大小，方向以及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素較多，而且結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而不同，所以軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)該滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有

34、良好的制造工藝性等。 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)，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及材料用量。因套筒與軸的配合較松，如軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，也不宜采用套筒定位。 圓螺母　定位可承受大的軸向力，但軸上螺

35、紋處有較大的應(yīng)力集中，會(huì)降低軸的疲勞強(qiáng)度，故一般用于固定軸端的零件，有雙圓螺母和圓螺母與止動(dòng)墊片兩種型式。當(dāng)軸上兩零件間距離較大不宜使用套筒定位時(shí)，也常采用圓螺母定位。 軸承端蓋　用螺釘或榫槽與箱體聯(lián)接而使?jié)L動(dòng)軸承的外圈得到軸向定位。在一般情況下，整個(gè)軸的軸向定位也常利用軸承端蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)。 軸上零件的周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的周向定位零件有鍵﹑花鍵、銷(xiāo)﹑緊定螺釘以及過(guò)盈配合等，其中緊定螺釘只用在傳力不大之處 有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件（如滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等）部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差。 為了使齒輪、軸承等有配合要

36、求的零件裝拆方便，并減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑。為了使與軸作過(guò)盈配合的零件易于裝配，相配軸段的壓入端應(yīng)制出錐度；或在同一軸段的兩個(gè)部位上采用不同的尺寸公差。 確定各軸段長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。軸的各段長(zhǎng)度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來(lái)確定的。為了保證軸向定位可靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零件相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短2～3mm。 結(jié)合以上設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)各個(gè)軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下： （1） 軸Ⅰ的設(shè)計(jì) 1） 求作用在軸Ⅰ上齒輪1的力 因?yàn)? ，故 (3-22) （

37、） (3-23) 由此可見(jiàn)，軸所承受的力很小。 (3-24) 2） 初步確定軸的最小直徑 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，取=112,于是得 (3-25) 考慮到需要開(kāi)鍵槽以及加工工藝，故取。顯然，軸的最小直徑是安裝車(chē)輪處，即。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 ①為了滿足車(chē)輪的軸向定位要求，車(chē)輪外用M10的螺母定位；內(nèi)用套筒定位。 ②初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受的徑向和軸向力均很小，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 276-1994,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0組基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列

38、深溝球軸承6004，其尺寸為，由于不需要安裝擋油環(huán)，所以軸承內(nèi)用套筒定位，套筒用行走輪定位；外用軸承錐形套筒定位。軸承安裝在下車(chē)體外殼上，其周向定位是借助過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 ③由于軸上零件比較少。所以不需要軸肩。因此設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度為130mm的光軸，需要在指定位置開(kāi)鍵槽。軸的兩端分別有10mm的螺紋。 ④軸上零件的周向定位 齒輪、車(chē)輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按由手冊(cè)查得平鍵截面（摘自GB/T 1095-2003），鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為5mm（摘自GB/T 1096-2003）。 同時(shí)為了保證齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7/

39、n6；同樣車(chē)輪與與軸的聯(lián)接，選用B型平鍵，車(chē)輪與軸的配合為H7/k6. ⑧由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，M10螺紋倒角為245；M27螺紋倒角為145；各軸肩處的圓角半徑取R1。 初步確定的軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)如圖3—4所示。 圖3—4軸Ⅰ的結(jié)構(gòu) 3 提高軸強(qiáng)度的措施 (1) 合理布置軸上零件以減小軸的載荷； (2) 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響； 軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的,軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中,軸的疲勞破壞往往在此發(fā)生。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中程度。為此軸肩處應(yīng)采用較大的過(guò)渡圓角半徑r來(lái)降低應(yīng)力集中。但對(duì)定位軸肩，還必須保證零

40、件得到可靠的定位。當(dāng)靠軸肩定位的零件的圓角半徑很小時(shí)，為了增大軸肩處的圓角半徑，可采用內(nèi)凹圓角或加裝隔離環(huán)。 (3)改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷； (4)改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度； 軸的表面粗糙度和表面強(qiáng)化處理方法也會(huì)對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。軸的表面愈粗糙，疲勞強(qiáng)度也愈低。因此，應(yīng)合理減小軸的表面及圓角處的加工粗糙度值。 表面強(qiáng)化處理的方法有：表面高頻淬火等熱處理；表面滲碳、氰化、氮化等化學(xué)熱處理；碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。通過(guò)碾壓、噴丸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理時(shí)可使軸的表層產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而提高軸的抗疲勞能力。 各個(gè)軸均采用淬火處理。 4 軸的結(jié)構(gòu)工藝性 軸的結(jié)構(gòu)工藝性是

41、指軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于加工和裝配軸上零件，并且生產(chǎn)率高，成本低。一般地說(shuō),軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單,工藝性越好。因此,在滿足使用要求的前提下,軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。 為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出45的倒角；需要磨削加工的軸段，應(yīng)留有砂輪越程槽；需要切制螺紋的軸段，應(yīng)留有退刀槽。它們的尺寸可參看標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)。 為減少加工了減少裝夾工件的時(shí)間，在同一軸上，不同軸段的鍵槽應(yīng)布置（或投影）在軸的同一母線上。為了刀具種類(lèi)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，軸上直徑相近的圓角、倒角、鍵槽寬度、砂輪越程槽寬度和退刀槽寬度等應(yīng)盡可能采用相同的尺寸。 3.1.3 軸承校核 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的零件之一，它是

42、依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專(zhuān)業(yè)工廠大量制造即供應(yīng)各種規(guī)格常用的軸承。 滾動(dòng)軸承的構(gòu)成：包括：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架 內(nèi)圈用來(lái)和軸頸裝配，外圈用來(lái)和軸承座孔裝配。通常是內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可以用于外圈回轉(zhuǎn)而內(nèi)圈不動(dòng)，或是內(nèi)、外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)內(nèi)、外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)、外圈的滾道內(nèi)滾動(dòng)。保持架的作用主要是均勻地隔開(kāi)滾動(dòng)體。 滾動(dòng)體的基本類(lèi)型有：鋼球、圓柱滾子、圓錐滾子、滾針、鼓形滾子、不對(duì)稱(chēng)鼓形滾子。 與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有旋轉(zhuǎn)精度高、啟動(dòng)力矩小、是標(biāo)準(zhǔn)件、選用方便等特點(diǎn)。 與滑動(dòng)軸

43、承相比，滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)： 1、一般條件下，滾動(dòng)軸承的效率和液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承相當(dāng)，但較混合潤(rùn)滑軸承要高一些； 2、徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預(yù)緊可用預(yù)緊力消除游 隙， 運(yùn)轉(zhuǎn)精度高； 3、對(duì)于同尺寸的軸徑，滾動(dòng)軸承的寬度比滑動(dòng)軸承小，可使機(jī)器的 軸向結(jié)構(gòu)緊湊； 4、大多數(shù)滾動(dòng)軸承能同時(shí)受徑向和軸向載荷，故軸承組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 5、消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封，易于維護(hù)； 6、不需要有用有色金屬； 7、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本低； 與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)： 1、承受沖擊載荷能力較差； 2、高速重載載荷下軸承壽命較低； 3、振動(dòng)及噪聲較大； 4、徑向尺寸比滑動(dòng)軸承；

44、 能否正確選用滾動(dòng)軸承，對(duì)主機(jī)能否獲得良好的工作性能，延長(zhǎng)使用壽命；對(duì)企業(yè)能否縮短維修時(shí)間，減少維修費(fèi)用，提高機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)率，都有著十分重要的作用。因此，不論是設(shè)計(jì)制造單位，還是維修使用單位，在選擇滾動(dòng)軸承時(shí)都必須高度重視。一般來(lái)說(shuō)，選擇軸承的步驟可能概括為：1.根據(jù)軸承工作條件（包括載荷方向及載荷類(lèi)型、轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑方式、同軸度要求、定位或非定位、安裝和維修環(huán)境、環(huán)境溫度等），選擇軸承基本類(lèi)型、公差等級(jí)和游隙；2.根據(jù)軸承的工作條件和受力情況和壽命要求，通過(guò)計(jì)算確定軸承型號(hào)，或根據(jù)使用要求，選定軸承型號(hào)，再驗(yàn)算壽命；3.驗(yàn)算所選軸承的額定載荷和極限轉(zhuǎn)速。 選擇軸承的主要考慮因素是極限轉(zhuǎn)速、要求

45、的確良?jí)勖洼d荷能力，其它的因素則有助于確定軸承類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、尺寸及公差等級(jí)和游隙工求的最終方案。類(lèi)型選擇，各類(lèi)滾動(dòng)軸承具有不同的特性，適用于各種機(jī)械的不同使用情況。選擇軸承類(lèi)型時(shí)，通常應(yīng)考慮下列因素。一般情況下：對(duì)承受推力載荷時(shí)選用推力軸承、角接觸軸承，對(duì)高速應(yīng)用場(chǎng)合通常使用球軸承，承受重的徑向載荷時(shí)，則選用滾子軸承?？傊?，選用人員應(yīng)從不同生產(chǎn)廠家、眾多的軸承產(chǎn)品中，選用合適的類(lèi)型。軸承所占機(jī)械的空間和位置在機(jī)械設(shè)計(jì)中，一般先確定軸的尺寸，然后，根據(jù)軸的尺寸選擇滾動(dòng)軸承。通常是小軸選用球軸承，大軸選用滾子軸承。但是，當(dāng)軸承在機(jī)器的直徑方向受到限制時(shí)，則選用滾針軸承、特輕和超輕系列的球或滾子軸承

46、；當(dāng)軸承在機(jī)器的軸向位置受到限制時(shí)，可選用窄的或特窄系列的球或滾子軸承。軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)載荷是選用軸承的最主要因素。滾子軸承用于承受較重的載荷，球軸承用于承受較輕的或中等載荷，滲碳鋼制造或貝氏體淬火的軸承，可承受沖擊與振動(dòng)載荷。在載荷的作用方向方面，承受純徑向載荷時(shí)，可選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。承受較小的純軸向載荷時(shí)，可選用推力球軸承；承受較大的純軸向載荷時(shí)，可選用推力滾子軸承。當(dāng)軸承承受徑向和軸向聯(lián)合載荷時(shí)，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。對(duì)于懸臂支撐結(jié)構(gòu)，常采用圓錐滾子軸承或角接觸球軸承，且成對(duì)使用。 滾動(dòng)軸承類(lèi)型選擇應(yīng)注意的問(wèn)題: 1、考慮軸承的承受

47、載荷情況 方向：受徑向力時(shí)，用向心軸承；受軸向力時(shí)，用推力軸承；徑向力和周向力聯(lián)合作用時(shí)，用向心推力軸承； 大?。菏艿捷^大載荷時(shí)，可用滾子軸承，或尺寸系列較大的軸承；受到較小載荷時(shí)，可用球軸承，或尺寸系列較小的軸承 2、考慮對(duì)軸承尺寸的限制 當(dāng)對(duì)軸承的徑向尺寸嚴(yán)格限制時(shí)，可選用滾針軸承； 3、考慮軸承的轉(zhuǎn)速 一般來(lái)講，球軸承比滾子軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速，輕系列的軸承比重系列的軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速；此外，各類(lèi)推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低，不易用于高轉(zhuǎn)速的情況。 4、考慮對(duì)軸承的調(diào)心性要求 調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承均能滿足一定的調(diào)心要求（即：軸心線與軸承座孔心線可適當(dāng)偏轉(zhuǎn)），而圓柱滾子軸

48、承、圓錐滾子軸承、滾針軸承滿足調(diào)心要求的能力幾乎為零 根據(jù)各個(gè)軸承的特點(diǎn)以及選用原則，可以肯定我們初步選定的型號(hào)6004深溝球軸承滿足要求。 由于軸1所承載的載荷最大，且軸1的轉(zhuǎn)速最大，故軸1上的軸承最危險(xiǎn)。若此軸承壽命滿足要求，則其它軸承亦可滿足要求。所選6004深溝球軸承的基本額定動(dòng)載荷C為9.38kN假設(shè)鏈傳動(dòng)的效率為0.9。 (3-26) (3-27) 顯然，軸承壽命滿足要求。 3.2 除冰機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.2.1 除冰方式選擇 1 銑削的方式 即先利用銑刀從覆冰的中間銑出一條裂縫，使覆冰的其它部分裂開(kāi),其后的楔形塊再對(duì)覆冰進(jìn)行擠壓,擠壓

49、掉覆冰,完成導(dǎo)線除冰。但是其除冰可行性和除冰效率有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。 2 敲擊的方式 采用特制沖擊頭固接于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊上，以15Hz 的頻率反復(fù)敲擊覆冰。但其采用敲擊方式除冰，容易引起電線共振和輸電線舞動(dòng)。這樣違背了我們?cè)O(shè)計(jì)輸電線除冰機(jī)的初衷。 3 加熱的方式 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。在要求的重量范圍內(nèi)，除冰機(jī)不能攜帶如此大的儲(chǔ)能設(shè)備。 4 對(duì)滾除冰的方式 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

50、效率高，清除效果好。 綜合以上幾種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)理念以及實(shí)際需求，我們選擇設(shè)計(jì)對(duì)滾方式除冰。 刀片 2 1 1-滾刀片 2-滾刀底座 圖3—10 滾刀 圖3-11 除冰機(jī)除冰機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置 圖3—11 刀架零件圖 3.2.2刀架設(shè)計(jì) 1　剪切裝置 剪切裝置由3片切削刀具組成。所有切削刀具固定在底刀架上 ,對(duì)滾除冰時(shí)軸線位置不動(dòng) ,刀刃為直線型。滾刀結(jié)構(gòu)如圖 3—10所示 ,滾刀的刀片形狀為傾斜平面 ,中部有一方便與輸電線接觸的弧度。刀刃為直線線 ,三片刀片均勻分布固定在刀架上。除冰時(shí) ,滾刀對(duì)滾轉(zhuǎn)動(dòng) ,兩組滾刀逐片組成剪口 ,

51、覆冰隨著滾刀刀片的旋轉(zhuǎn)被切成碎屑 ,并被清除。上下刀刃在除冰過(guò)程中始終沒(méi)有接觸。 2 對(duì)滾刀具傳動(dòng)裝置 對(duì)滾刀具傳動(dòng)裝置由圖 3—11中的兩對(duì)齒輪組成。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下車(chē)體上除冰機(jī)構(gòu)齒輪旋轉(zhuǎn)式，上車(chē)體除冰機(jī)構(gòu)的齒輪也跟著旋轉(zhuǎn)。通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)滾齒輪同步對(duì)滾。為對(duì)滾刀具提供高效穩(wěn)定的動(dòng)力輸出。 3.2.3 除冰機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇 由于網(wǎng)絡(luò)上并沒(méi)有相關(guān)的完整計(jì)算的論文，而且此項(xiàng)目并非特別普及，所以電機(jī)選擇是很大的難題，沒(méi)有相關(guān)資料可以借鑒。又因?yàn)椋覀儗W(xué)校的老師和同學(xué)們之前并未對(duì)此作過(guò)深入的研究，在本校也無(wú)法找到相關(guān)人員來(lái)解答和說(shuō)明此問(wèn)題。在此情況下，通過(guò)導(dǎo)師在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中積累的經(jīng)

52、驗(yàn)，建議采用電機(jī)為300W。為除冰機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力源。 3.3 整機(jī)三維裝配圖 圖3-11 右端后側(cè)除冰機(jī)三維圖 圖3-12 左端后側(cè)除冰機(jī)三維視圖 圖3-13 除冰機(jī)正面三維視圖 圖3-14 除冰機(jī)俯視圖 圖3—15 除冰機(jī)仰視三維視圖 第4章 功能及創(chuàng)新點(diǎn) 本設(shè)計(jì)作品的主要功能及特點(diǎn)如下： 1、該機(jī)采用對(duì)滾刀具的除冰原理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，噪音小，無(wú)污染，使用靈活方便，適合在輸電線上除冰； 2、擁有減震機(jī)構(gòu)，具有一定越障能力，使用安全可靠，便于維修； 3、輸電線直徑可以在20～40mm之間調(diào)整，覆冰直徑30~80mm,外型尺寸（長(zhǎng)寬高：3

53、30160380mm）； 4、車(chē)輪帶有凹槽，具有良好的導(dǎo)向性，使得除冰機(jī)在輸電線上行走時(shí)不易倒轉(zhuǎn)； 5、兩輪之間采用鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步行走； 6、外觀造型美觀，適合家庭用戶的審美要求； 7、采用滾刀刀具，除冰效果理想，而且成本較低，是輸電線除冰機(jī)的首選產(chǎn)品。 該設(shè)計(jì)作品的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下： 1、采用對(duì)滾刀具除冰，節(jié)省能源，無(wú)污染（噪音、廢氣），不易引起電線共振或舞動(dòng)； 2、采用齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)（實(shí)現(xiàn)減速），提高整機(jī)的工作效率，解決了從電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速過(guò)高的問(wèn)題； 3、采用具有減震的上車(chē)體，具有一定的越障能力； 4、外觀造型新穎，后端為大倒角設(shè)計(jì)，可減輕重量，適合在輸電線上除冰使用。

54、 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)成果的總結(jié)，是對(duì)我將來(lái)的學(xué)習(xí)、工作最為有力的一次鍛煉。它促進(jìn)我將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，并且深深的體會(huì)到了自己所學(xué)專(zhuān)業(yè)的博大精深。盡管在設(shè)計(jì)中遇到許多難題與不曾接觸過(guò)的東西，但在老師的幫助和我的刻苦努力下都一一克服，并學(xué)到了許多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。盡管我所設(shè)計(jì)的東西可能還有許多欠缺，但是我確實(shí)在此次設(shè)計(jì)中學(xué)得了很多東西，它將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)與工作產(chǎn)生很大的影響。 我這次設(shè)計(jì)的題目是：輸電線除冰機(jī)設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中做了如下工作： 1、查閱有關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解當(dāng)今國(guó)內(nèi)外輸電線除

55、冰機(jī)，巡線機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景，也看到了創(chuàng)新設(shè)計(jì)巨大發(fā)展?jié)摿Α? 2、根據(jù)輸電線除冰機(jī)的用途，對(duì)輸電線除冰機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了充分的論證，最終確定了方案。 3、對(duì)典型零件如直齒輪、軸進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了校核。 4、對(duì)所用軸承進(jìn)行了強(qiáng)度校核和以及壽命計(jì)算。 5、零件的圖紙以及裝配圖設(shè)計(jì)。 6、進(jìn)行了輸電線除冰機(jī)的三維設(shè)計(jì)及建模 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我具有了嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作作風(fēng)，為自己今后學(xué)習(xí)更多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為我將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中提供了一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，必將對(duì)我的將來(lái)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

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60、1[22] 朱興龍，王洪光，等.一種自主越障巡檢機(jī)器人行走夾持機(jī)構(gòu) [J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2006，23（8）：11-13 致謝 近一個(gè)學(xué)期的不懈努力,大學(xué)本科學(xué)習(xí)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)---畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成在即！這是我在畢業(yè)之前對(duì)所學(xué)的各門(mén)知識(shí)的一次深入的綜合的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的真正訓(xùn)練,。因此,它在我四年的大學(xué)生活的占有很重要的地位。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對(duì)自己的下一個(gè)階段的順利進(jìn)行作了一次適應(yīng)性的演練,很好的鍛煉了自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，回顧了以前的學(xué)習(xí)內(nèi)容并為將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作打下了很好的基礎(chǔ)。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我得到了老師的悉心指點(diǎn)。在整個(gè)過(guò)程中李老師體現(xiàn)的那種一絲

61、不茍，細(xì)心細(xì)致的科學(xué)精神讓我久久不能忘記,并肅然起敬。特別是李老師的扎實(shí)功底和諄諄教導(dǎo)讓我受益匪淺。我個(gè)人認(rèn)為我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成很大程度上源于老師教導(dǎo)我養(yǎng)成的專(zhuān)心致志，循序漸進(jìn),不斷積累，決不放過(guò)任何一個(gè)含糊問(wèn)題，以高度的責(zé)任感面對(duì)所有的細(xì)節(jié)的良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。 由于自己的能力有限,并且經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的儲(chǔ)備在一定的程度上也限制了我在設(shè)計(jì)上的水平, 但是正是這些缺陷激勵(lì)著我不斷的前行。在以后的學(xué)習(xí)和生活中我會(huì)更加的努力去掌握更多的知識(shí),讓自己的視野更加廣闊,并且這種良好的學(xué)習(xí)精神也將永遠(yuǎn)的保留下去。 所以在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的許多不足之處,期望各位老師和同學(xué)多多包涵并給予指教,以激勵(lì)我更好的改進(jìn),在將來(lái)的生活和學(xué)習(xí)中不斷的完善自己。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我也得到其他老師的指點(diǎn)，以及同組成員的幫助，在此向所有關(guān)心幫助過(guò)本文寫(xiě)作的老師、同學(xué)及參考文獻(xiàn)的作者表示衷心感謝！ 最后再一次的感謝母校和四年來(lái)辛勤培養(yǎng)我的各位老師,我將永遠(yuǎn)記住您們的教導(dǎo)，我將永遠(yuǎn)以母校為榮耀。