畢業(yè)設計（論文）-高壓線路除冰機設計

③齒輪的寬高比(3-43)(3-44)2）依據(jù)要求計算實際載荷系數(shù)①根據(jù),8級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)②由(3-45)(3-46)齒間載荷分配系數(shù)用插值法查得,結合得則載荷系數(shù)為(3-47)3）根據(jù)公式可得，按照實際在和分布計算所得的模數(shù)為(3-48)根據(jù)以上的計算結果，對比進行分析，則從相關標準中就近取；為了滿足接觸疲勞強度，同時符合接觸疲勞強度，計算得到的分度圓直徑，進而來計算小齒輪的齒數(shù)，即取，則，取，與互為質數(shù)。幾何尺寸計算及強度校核根據(jù)前面的計算結果，計算齒輪間中心距(3-49)由于齒輪的模數(shù)從實際值1.49mm增大到2mm,因此實際的中心距設定為63mm。按上述計算的中心距計算螺旋角(3-50)（3）根據(jù)螺旋角計算分度圓直徑(3-51)(3-52)計算上述計算結果計算齒輪寬度(3-53)取。（5）根據(jù)以上內容，對齒面接觸疲勞強度進行校核(3-54)通過結果看出滿足要求。（6）根據(jù)以上內容，對齒根彎曲疲勞強度進行校核查《機械設計基礎》圖10-17得：，查《機械設計基礎》圖10-18得：，(3-55)(3-56)結算結果表明，齒根彎曲疲勞強度滿足要求，同時根據(jù)力學分析，小齒輪所能承受的破壞能力遠遠大于大齒輪的承受能力。主要設計結論根據(jù)以上計算結果，我們可以確定齒數(shù)模數(shù)壓力角,螺旋角,變位系數(shù),中心距,齒寬，。小齒輪的材料為，大齒輪的材料為鋼。齒輪的等級精度選取級。綜上所述，將幾何尺寸匯于表，如表所示。表3-2齒輪幾何尺寸表序號名稱符號參數(shù)值1端面模數(shù)2螺旋角β3分度圓直徑4齒頂高5齒根高6全齒高7頂隙8齒頂圓直徑9齒根圓直徑10中心距傳動軸上的軸承壽命計算預期壽命：(3-57)Ⅱ軸上(3-58)故取徑向載荷：(3-59)查表13-5取同理可知，(3-60)本章小結通過以上對凸輪和齒輪的參數(shù)計算和軸承的壽命計算，綜合設計了變速箱的傳動比和凸輪軸的尺寸，經過分析計算該設計結構合理，我們所選用的齒輪參數(shù)和軸承的參數(shù)均符合使用要求，在這個過程中我學習到了如何對自己的設計進行理論分析計算，同時我也理解了理論與實踐相結合的重要性。在今后的實驗過程中，我還會對部分軸類和盤類零件進行強度和疲勞測試，再結合理論力學和材料力學進行理論計算分析，確保各個核心零件的強度能夠達到使用要求，滿足設計的需要。Pro/Engineer三維建模Pro/Engineer軟件簡介Pro/E（Pro/Engineer操作軟件）是美國參數(shù)技術公司（ParametricTechnologyCorporation，簡稱PTC）的重要產品。在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。Pro/E是我大學所學的第一個三維繪圖軟件，也是我所學的第一個三維軟件，通過老師的指導教學和我自己的努力鉆研，我對該軟件的各個功能有個清楚的了解和認識，并且我認為它能夠幫助我完成我畢業(yè)設計過程中的疑難問題，幫助我繪制相關的零件，并對相關配合的零件進行性組裝，通過這個過程我能夠清楚的意識到三維軟件對機械行業(yè)的重要性，它能夠幫助工程師設計他們的機構，并且進行裝配分析，及時找出設計過程中的缺點，減輕工作量，避免不必要的麻煩。接下里我將對三維軟件Pro/E（Pro/Engineer操作軟件）進行建模的闡述，簡單的介紹下它的模塊分類。由于Pro/E（Pro/Engineer操作軟件）十幾個集成性比較高的軟件，他被應用于機械的各個領域，包括機械設計行業(yè)、數(shù)控加工行業(yè)、有限元分析領域、仿真模擬領域、模具行業(yè)、鈑金行業(yè)等。其中最大優(yōu)點是它能夠對3D零件進行二維處理，繪制相關的零件圖，根據(jù)設計的更改，我們可以對零件的建模進行修改，之后利用軟件本身的自動鏈接功能進行修改，這個在一定程度上大大減輕了我設計的工作量。圖4-1Pro/Engineer5.0初始界面Pro/Engineer繪制三維模型應用Pro/Engineer野火版5.0強大的三維建模功能，通過設計所得的零件尺寸，各螺釘螺栓均采用標準件，通過Pro/Engineer的建模，該裝置得以更直觀的展現(xiàn)。建模之前，首先對Pro/Engineer的建模環(huán)境進行相關的設置，包括零件的命名，零件的名稱里面不能有漢字出現(xiàn)，同時設置默認的單位為毫米，力的單位為牛頓，時間的單位為秒，重量的單位為千克，材料選擇為STEEL。對于銷、立柱等這些較簡單的部件，只需應用拉伸、剪切、旋轉等操作就可以構建成功。而對于運動部分的復雜零件，則除了使用拉伸、剪切、旋轉等簡單操作外，還需要應用到掃描、陣列、等高級操作以及倒角、倒圓等修飾性操作。變速箱創(chuàng)建該變速箱由錐齒輪和直齒輪配合而成，同時采用花鍵軸作為輸入軸，可以承受一定的載荷，傳動上安全可靠。利用錐齒輪和直齒輪實現(xiàn)減速的目的，使得輸出軸輸出滿足要求的扭矩，達到理想的效果，不會因為負載太大而導致拾膜機構被卡死，機器損壞。三維效果圖如圖4-2所示：圖4-2變速箱三維模型帶輪機構創(chuàng)建帶傳動機構中的輸出輪安裝在驅動軸上，傳遞輪與齒輪減速機構的輸出軸相連，兩輪之間通過V形帶連接，三維效果圖如圖4-3所示：圖4-3帶輪機構三維模型行走機構創(chuàng)建行走輪機構主要使用用來保證除冰機能夠平穩(wěn)的在高壓線上行走，并且在行走過程中能克服一下外界的阻力因素，行走輪下面的柔性支撐輪可以使得該機構適合不同的場合，符合不同的需求，解決行走過程中遇到的問題。使得工作更加可靠。三維效果圖如圖4-4所示：圖4-4行走機構三維模型凸輪動機構創(chuàng)建凸輪機構做為除冰裝置的核心部分，它的周期性旋轉運動轉化為連桿的往復運動，進而帶動除冰爪往復運動，達到除冰的目的，三維效果圖如圖4-5所示：圖4-5凸輪機構三維模型緩沖除冰爪的創(chuàng)建為了保證除冰機在工作的過程中不因為高壓線上積冰的阻力太大而被卡死，進而使得電機發(fā)熱損壞電機，我們專門設計了避障式除冰機構，在遇到阻力較大的時候，機構本身的緩沖裝置可以讓凸輪機構繼續(xù)工作，在連續(xù)高速的頻率下去除冰，在保證高速除冰的效果下，增加除冰機的壽命。三維效果圖如圖4-6所示：圖4-6除冰機構三維模型本章小結通過應用Pro/ENGINEER野火版5.0強大的三維建模軟件進行了零件的設計和繪制，之后我用它的裝配功能對我做設計的零件進行了裝配，之后利用機構分析對裝配體零件進行了仿真分析。我們通過對各個機構的原理進行分析應用，繪制了結構簡圖等三維模型，在這個過程中我學習到了設計的思路和利用三維軟件實現(xiàn)自己設計的方法，這將對我以后的工作有非常大的幫助。Pro/Engineer虛擬樣機運動仿真分析 Pro/Engineer5.0運動仿真功能介紹我利用Pro/Engineer(PROE)軟件對我所繪制的零件進行裝配分析，檢查零件之間沒有干涉后，切換到Pro/Engineer(PROE)的機構仿真界面進行運動模擬準備。Pro/Engineer(PROE)是集CAD/CAM/CAE于一體的大型設計軟件，其中CAE常用的模塊有MechanismDesigneXtension(MDX)和Pro/MECHANICA(Pro/M)。集成模式運行于Pro/Engineer平臺之上，操作及界面與Pro/Engineer相同，能夠直接使用Pro/Engineer的參數(shù)進行分析及優(yōu)化，本軟件能夠對我的設計進行模擬運動分析，通過運動觀察機構在運動過程中的原理，并且對機構的合理性進行分析，最后可以添加伺服電動機進行模擬分析，同時根據(jù)需求可以求出相關零件的速度、位移、加速度等曲線。虛擬樣機運動仿真分析按照各個機構的傳動關系，在整機裝配過程中，對運動件使用約束定義約束集，其中包括“銷釘”連接、“滑動桿”連接、“槽”連接和“圓柱”連接，其他固定零件，采用“基于所選參照的自動約束”進行固定裝配，其中包括“配對”、“對齊”和“缺省”，完成整機裝配后，在Pro/Engineer環(huán)境中點擊下拉式菜單“應用程序”——“機構”即可進入運動仿真界面，如圖5-1（運動仿真界面）。圖5-1集膜機構三維模型①定義連接副依次添加“定義凸輪從動機構連接”、“定義齒輪副連接”、“定義帶傳動”（實際為鏈傳動，由于鏈傳動和帶傳動均為同向傳動，因此可由帶傳動替代鏈傳動），為整機運動仿真做前期機構連接準備。②添加“伺服電動機”點選減速電機鏈輪的“銷釘”旋轉軸作為驅動圖元，切換到“輪廓”選項卡，更改“規(guī)范”類型中的“位置”為“速度”，輸入“?！鳖愋椭械腁值500，點擊“確定”，完成“伺服電動機”的添加定義，如圖5-2（添加定義伺服電動機）。圖5-2添加定義伺服電動機③機構分析點選“機構分析”按鈕，更改類型“位置”為“運動學”，輸入“終止時間”為25，，點擊“運行”，開始運動仿真分析。④檢查回放點擊“回放”按鈕，彈出回放仿真窗口，點擊，計算機開始運動仿真模擬，此窗口可通過拖動鼠標中鍵觀察整機各個部位的運動情況，能夠更好的了解整機運動狀況，便于后期相關零件的參數(shù)調整和仿真展示?；胤艡z查完畢后，點擊“保存”，將當前結果集保存到磁盤。生成分析的測量結果點擊按鈕，彈出“測量結果”對話框，在此對話框中新建“測量”，“類型”根據(jù)需要測量的屬性選取，本次分析測量中，主要對擺定塊和的位移和速度進行分析測量，分別創(chuàng)建并命名為“除冰爪位移”和“凸輪速度”。分析出的測量曲線如圖5-3（除冰爪位移曲線圖）、圖5-4（凸輪速度曲線）。圖5-3除冰爪位移曲線圖圖5-4凸輪速度曲線圖本章小結我應用Pro/ENGINEER野火版5.0軟件的機構分析對裝配體零件進行了仿真分析。同時我對核心零件的速度和位移進行了分析，利用軟件生成相關的曲線，然后與設計的速度為位移進行對比，滿足設計的需求。在這個過程中我學習到了如何利用模擬分析軟件進行分析對比，驗證自己的設計思路。結論本課題的設計通過查閱相關資料，得到一些已有的高壓線除冰方案和各自的特點，我對他們的設計結構進行了對比分析，在其基礎上，提出了如何解決高效、安全快速除冰問題，全面優(yōu)化了高壓線除冰機的結構，同時增加了遠程遙控模塊，實現(xiàn)了設計的半自動化。之后我對高壓線除冰機的整體結構進行了設計，并運用Pro/Engineer軟件進行三維建模、整機裝配以及運動仿真分析，得出了關鍵部件的運動曲線，為整機的設計方案研究提供了重要理論依據(jù)，在整機結構的方案設計中，Pro/Engineer三維軟件提供了相當大的輔助幫助，大大縮減了設計時間，提高了工作效率。具體分為以下三點：1、對高壓線除冰裝置的除冰機構、行走機構、傳動機構進行設計，并優(yōu)化了設計方案，最終確定了合理的設計方案；2、對設計中所需要的電機進行選擇、凸輪機構和嚙合齒輪進行了尺寸設計計算、強度校核等。3、利用三維軟件Pro/Engineer對設計的方案進行繪圖，包括各個零件的繪制，接下來利用其裝配功能將所畫的零件進行裝配，并利用3D的優(yōu)越性檢查干涉，優(yōu)化3D數(shù)模。數(shù)模優(yōu)化以后，利用仿真進行模擬分析，制作動畫。本次設計的高壓線除冰機同樣有不足之處，沒有通過實際驗證，部分數(shù)據(jù)的應用不是很準確，本設計的實際應用效果還需要大量的實驗作為基礎來調整設計當中的結構及參數(shù)，相信最終能夠達到理想的應用效果，為人們的生活解決用電障礙，帶來更大的方便。致謝本文是在xxx老師的帶領和悉心指導下參考文獻[1]張屹，邵威，高虹亮，羅成.高壓輸電線路除冰機器人的機構設計[J].三學大學學報，2008.12，Vol.30No.6:P69-72.[2]高虹亮，孟遂民，羅成，馬小強.架空輸電線路除冰機器人的結構設計[J].電力建設，2009.3，Vol.30No.3:P93-96.[3]甘辰予，陳勁生.LEGO智能除冰機器人的設計[J].大眾科技，2009.10，No.10.[4]巢亞鋒,岳一石,王成,王峰,黃福勇,周衛(wèi)華.輸電線路融冰、除冰技術研究綜述[J].高壓電器,2016,(11):1-9+24.[5]張紅先，李波，方針.2008年湖南電網冰災中技術措施的應用效果分析[J].湖南電力,2008,Vol.3No.3:P10-16[6]蔣正龍，陸佳政，雷紅才，黃福勇.湖南2008年冰災引起的倒塔原因分析[J].高電壓技術，2008.11，Vol.34No.11:P2468-2474.[7]李慶峰，苑崢，吳穹，高劍，宿志一，周文俊.全國輸電線路覆冰情況調研及事故分析[J].電網技術，2008.5,Vol.32No.9:P33-36.[8]吳功平，肖曉暉，肖華，戴錦春，鮑務均，胡杰.架空高壓輸電線路巡線機器人樣機研制[J].電力系統(tǒng)自動化，