機(jī)械類畢業(yè)論文--高壓線機(jī)械除冰車的設(shè)計(jì)

1、<p>　　高壓線機(jī)械除冰車的設(shè)計(jì)</p><p>　　Design of Mechanical De-icing Vehicle For High-Voltage Lines</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來(lái)，我國(guó)南方部分地區(qū)頻繁發(fā)生雨雪冰凍災(zāi)害，導(dǎo)致輸電線表面結(jié)冰、重力增大，高壓輸電線路大面積

2、受損。為了避免高壓線被壓壞，保證電力輸送的正常進(jìn)行，就需要將高壓線覆冰及時(shí)消除。在通過(guò)分析現(xiàn)有除冰技術(shù)各種利弊后，提出本文的機(jī)械除冰車方案。</p><p>　　本文的目的是設(shè)計(jì)并制造一種新型的高壓線機(jī)械除冰車。論文首先提出了除冰車的整體方案設(shè)計(jì)及所需解決的主要問(wèn)題，包括懸掛問(wèn)題、傳動(dòng)及驅(qū)動(dòng)方式、除冰刀、行走輪和驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì)。然后進(jìn)行了包括軸和除冰刀的設(shè)計(jì)計(jì)算、鎖緊機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算以及控制部分

3、的設(shè)計(jì)，并給出了軸和除冰刀的加工工藝。論文最后總結(jié)了本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)及特點(diǎn)，并展示了部分實(shí)物及試驗(yàn)照片。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的高壓線除冰車不僅除冰方式獨(dú)特、除冰效率高，而且其自動(dòng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)可以減少除冰車在除冰時(shí)對(duì)高壓線的損傷，其體積小，方便人工攜帶，操作簡(jiǎn)單，具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞：高壓線機(jī)械除冰車 機(jī)械設(shè)計(jì) 控制設(shè)計(jì) </p><

4、;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In recent years, snow and ice storms occur frequently in parts of southern China. transmission lines were covered by heavy ice and a large damage was caused . In

5、order to avoid transmission lines being crushed and ensure the normal power transmission, the heavy ice covered in high-voltage must be eliminated in time. So we propose a mechanical de-icing Vehicle in this paper throug

6、h analyzing variety of pros and cons of the existing de-icing technology. </p><p>　　The purpose of this paper is to design an manufacture a new type of mechanical de-icing vehicle for high-voltage lines. Fir

7、st we proposed a de-icing vehicle’s overall design and major problems needed to be solved, including the issue of suspension, transmission and drive, in addition to the design of ice skates, running wheels and driving wh

8、eels. Then we design and calculate the mechanical parts of the de-icing Vehicle, include the axis and ice skate’s, locking and adjusting mechanism’s design, </p><p>　　The de-icing machinery for high-voltage

9、proposed in this paper not only has unique de-icing way，high de-icing efficiency，but also its the automatic adjustment of the structure can reduce the injury to high-voltage lines during the de-icing，its small size， conv

10、enient artificially carry，has wide application prospects. </p><p>　　Key words： De-icing machinery for high-voltage lines mechanical design control design</p><p><b>　　目 錄</b></

11、p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 課題來(lái)源1</p><p>　　1.2 課題的目的和意義1</p><p>　

12、　1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.4 本文的研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　2 總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 除冰車的整體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2 本設(shè)計(jì)所需解決的問(wèn)題4</p><p>　　2.2.1 機(jī)械除冰車在高壓線上的懸掛方式4</p>

13、;<p>　　2.2.2 傳動(dòng)方式4</p><p>　　2.2.3 驅(qū)動(dòng)方式及控制4</p><p>　　2.2.4 除冰刀5</p><p>　　2.2.5 行走輪與驅(qū)動(dòng)輪5</p><p>　　3 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算6</p><p>　　3.1 后輪軸6</p>

14、<p>　　3.1.1 前提假設(shè)6</p><p>　　3.1.2 電機(jī)的選擇6</p><p>　　3.1.3 后輪軸系的估算6</p><p>　　3.2 前輪軸8</p><p>　　3.3 除冰刀及除冰刀軸8</p><p>　　3.3.1 方案比較8</p>

15、<p>　　3.3.2 除冰刀軸的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.4 鎖緊機(jī)構(gòu)10</p><p>　　3.4.1 方案比較10</p><p>　　3.4.2 鎖緊輪的選擇12</p><p>　　3.4.3 鎖緊軸系的估算12</p><p>　　3.5 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13</

16、p><p>　　3.5.1 方案比較13</p><p>　　3.5.2 調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的工作原理15</p><p>　　4 控制部分的設(shè)計(jì)16</p><p>　　5 典型零件的加工工藝19</p><p>　　5.1 軸的加工工藝19</p><p>　　5.2 除冰刀的加工工

17、藝20</p><p>　　6 本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)、實(shí)物及試驗(yàn)照片21</p><p>　　6.1 創(chuàng)新點(diǎn)及實(shí)物照片21</p><p>　　6.2 其他特點(diǎn)及實(shí)物照片21</p><p>　　6.3 試驗(yàn)照片23</p><p><b>　　結(jié) 論25</b></p>

18、<p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p>　　附錄 相關(guān)工程圖28</p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 課題來(lái)源</b></p><p>　　針對(duì)惡劣天氣導(dǎo)致高壓輸電線路結(jié)冰的現(xiàn)象，創(chuàng)新性的提

19、出并加工出了一種適用于線徑為的高壓線除冰破障機(jī)械。</p><p>　　1.2 課題的目的和意義</p><p>　　在2007~2008新年之際，我國(guó)南方發(fā)生了特大雪災(zāi)。由于準(zhǔn)備工作的不足，雪災(zāi)帶來(lái)的損失和危害非常嚴(yán)重，人們正常的工作和生活受到極大的影響。雪災(zāi)發(fā)生后，許多電力工人為了維護(hù)電力輸送這條生命線，有些人甚至還獻(xiàn)出了自己寶貴的生命。因此， 進(jìn)行早期冰凍災(zāi)害的預(yù)防，降低災(zāi)害破壞程

20、度的研究是非常有意義的。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　目前國(guó)外一般采用噴火器進(jìn)行高壓線除冰，如圖1-1所示。但是成本很高。</p><p><b>　　圖1-1噴火器融冰</b></p><p>　　針對(duì)2008年初發(fā)生的低溫雨雪冰凍災(zāi)害，導(dǎo)致南方電網(wǎng)區(qū)域的貴州大部分地區(qū)、廣西桂北地

21、區(qū)、廣東粵北地區(qū)、云南滇東北地區(qū)電網(wǎng)設(shè)施遭受到嚴(yán)重破壞，西電東送也受到嚴(yán)重影響。為提高電網(wǎng)對(duì)極端氣候、重大自然災(zāi)害的抵御能力，南方電網(wǎng)啟動(dòng)了包括“直流融冰裝置樣機(jī)研制”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，如圖1-2所示。</p><p>　　圖1-2直流融冰裝置</p><p>　　直流融冰技術(shù)先進(jìn)，不需要很大的負(fù)荷，一般只需要1至2萬(wàn)千瓦，而且直流輸出電壓可調(diào)，可在一定范圍內(nèi)針對(duì)不同長(zhǎng)短的單條線路進(jìn)行融冰，不

22、再需要進(jìn)行線路串接，操作比較簡(jiǎn)單，為線路的融冰工作提供了更為簡(jiǎn)便的方式。固定式（可控硅）直流融冰裝置是采用引入變電站10千伏電源，通過(guò)三繞組整流變壓器后，送入12脈波可控硅整流器，經(jīng)整流后輸出3000伏/1400安的直流。該裝置可實(shí)現(xiàn)輸出電壓、電流調(diào)節(jié)功能，可滿足城前嶺變電站除220千伏城煙線外的其余110千伏及以上電壓等級(jí)線路的直流融冰。但采用直流融冰雖是一種切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)有效的防冰災(zāi)措施，但直流融冰裝置存在直流輸出電流大、大角度大電

23、流長(zhǎng)期運(yùn)行、已建變電站的接入等多項(xiàng)新的問(wèn)題。</p><p>　　另外，在全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽中也有關(guān)于機(jī)械除冰裝置的設(shè)計(jì)。如陜西理工大學(xué)在第四屆全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新大賽中提出了一種類似爬桿機(jī)器人的除冰設(shè)備，通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)冰柱施加強(qiáng)大的夾力將冰柱夾碎，或者通過(guò)伸縮機(jī)構(gòu)強(qiáng)大的推力將冰條割斷來(lái)去除高壓線覆冰。</p><p>　　綜上所述，目前尚沒(méi)有采用成本低廉、不需要新增復(fù)雜裝置、采用擠壓、震動(dòng)、

24、切削的三重方式去除高壓線覆冰的小型機(jī)械。</p><p>　　1.4 本文的研究?jī)?nèi)容</p><p>　　基于已有方案的弊端，本論文提出了并實(shí)際加工一種新的適用于高壓線除冰設(shè)備——懸掛式機(jī)械除冰車。該除冰車最大優(yōu)勢(shì)是屬于高空破障作業(yè)工具，能夠克服河流、溝壑等交通工具難以逾越的障礙，采用擠壓、震動(dòng)、切削的三重除冰效果，真正起到預(yù)防災(zāi)害的目的。該除冰車的制造成本低、體積小、可靠性高，具有很廣

25、闊的市場(chǎng)前景。</p><p>　　論文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：</p><p>　　除冰車整體方案的設(shè)計(jì)及所需解決的技術(shù)問(wèn)題；</p><p>　　除冰車機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括前、后輪軸、除冰刀與除冰刀軸的計(jì)算，鎖緊機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；</p><p><b>　　控制部分的設(shè)計(jì)；</b></p>

26、<p>　　典型零件的加工工藝；</p><p>　　除冰車的創(chuàng)新點(diǎn)、實(shí)物及試驗(yàn)照片展示。</p><p><b>　　2 總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)機(jī)械除冰車在高壓線上的行走，讓使用者只需要通過(guò)小巧的控制器就可以控制除冰車來(lái)達(dá)到其除冰的效果，并且不能對(duì)高壓線造成損傷。為此，除冰車在整

27、體設(shè)計(jì)上要求結(jié)構(gòu)盡量精簡(jiǎn)，在高壓線上的懸掛和移動(dòng)方式可靠，傳動(dòng)方式優(yōu)化，驅(qū)動(dòng)和控制方便，零部件配置合理，除冰刀的形狀及碎冰效果能達(dá)到預(yù)期等。</p><p>　　2.1 除冰車的整體設(shè)計(jì)</p><p>　　圖2-1除冰車整體俯視圖</p><p>　　圖2-2除冰車整體右視圖 圖2-3除冰刀局部圖</p>

28、<p>　　本論文提出的除冰車的整體結(jié)構(gòu)如圖2-1、2-2所示。除冰車在工作時(shí)，其運(yùn)動(dòng)傳遞過(guò)程如下：</p><p>　?。?）圖2-1中直流電機(jī)1帶動(dòng)鏈輪3傳動(dòng)到鏈輪4，將運(yùn)動(dòng)傳遞到后輪軸，使驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)行走凹輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使整個(gè)除冰車在高壓線上行走。</p><p>　?。?）直流電機(jī)2驅(qū)動(dòng)鏈輪1傳動(dòng)到鏈輪2，將運(yùn)動(dòng)傳遞到除冰刀軸，使如圖2-3中所示的除冰刀轉(zhuǎn)動(dòng)。&

29、lt;/p><p>　　2.2 本設(shè)計(jì)所需解決的問(wèn)題</p><p>　　2.2.1 機(jī)械除冰車在高壓線上的懸掛方式</p><p>　　懸掛在高壓線上的設(shè)備會(huì)出現(xiàn)兩側(cè)劇烈晃動(dòng)、墜落、行走不穩(wěn)定的情況，除冰車也不例外。為了解決此問(wèn)題，本設(shè)計(jì)中除冰車采用擺動(dòng)原理[1]，選擇兩側(cè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其兩側(cè)下方分別掛有相對(duì)較重的蓄電池和電動(dòng)機(jī)，使得整個(gè)除冰車的重心偏下，從而避免上述

30、普通懸掛問(wèn)題，如圖2-2所示。</p><p>　　2.2.2 傳動(dòng)方式</p><p>　　鏈傳動(dòng)是應(yīng)用較廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高，徑向壓軸力小，能在高溫及低速情況下工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)安裝精度要求較低，成本低廉。除冰車對(duì)傳動(dòng)的精度要求不是很高，更重要的一點(diǎn)是鏈條的長(zhǎng)度和松緊可以根據(jù)要求不斷的調(diào)整，能夠保證將除冰車的除冰效果調(diào)整到

31、最佳，故本設(shè)計(jì)選擇鏈傳動(dòng)方案[1]。</p><p>　　2.2.3 驅(qū)動(dòng)方式及控制</p><p>　　采用兩個(gè)的蓄電池為兩個(gè)直流電機(jī)和兩個(gè)電動(dòng)推桿提供電能，并通過(guò)鏈轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)除冰車的行走及除冰刀的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于此次屬于高空作業(yè)，為了操作簡(jiǎn)便，采用無(wú)線遙控方式控制除冰車的工作過(guò)程[2]。</p><p>　　由于考慮到高壓線上的磁場(chǎng)可能對(duì)無(wú)線遙控系統(tǒng)造成一定程度的影

32、響，所以本設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單的繼電器和限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)、停止，如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 除冰車行走模擬圖</p><p>　　2.2.4 除冰刀 </p><p>　　本設(shè)計(jì)中，除冰刀中間呈圓形凹面，凹面為周期性波紋曲線，波紋曲面上均勻分布有滾花狀的微刃，除冰刀的兩側(cè)設(shè)計(jì)有鷹嘴型的除冰刃。</p><p&g

33、t;　　2.2.5 行走輪與驅(qū)動(dòng)輪</p><p>　　行走輪與驅(qū)動(dòng)輪均設(shè)計(jì)為凹輪，使之能夠與高壓導(dǎo)線外形貼合。凹輪采用超耐磨材料，內(nèi)凹處應(yīng)粘有人字形橡膠以增大摩擦力，為除冰車在高壓線上行走提供必要條件[4]。</p><p>　　通過(guò)繞度的計(jì)算確定除冰刀和前后輪的相對(duì)位置，使結(jié)構(gòu)更緊湊更穩(wěn)定。</p><p>　　3 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算</p>

34、<p><b>　　3.1 后輪軸</b></p><p>　　3.1.1 前提假設(shè)</p><p>　　除冰車必須能夠除去線徑左右的高壓線上包裹的直徑為以上的冰柱，并保證其懸掛在高壓線上除冰時(shí)的速度達(dá)到米/小時(shí)，且除冰刀能夠達(dá)到以上的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　3.1.2 電機(jī)的選擇</p><p>　

35、　直流電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速。所以本設(shè)計(jì)選擇直流電機(jī)[3]。</p><p>　　表3-1 兩直流電機(jī)的基本參數(shù)</p><p>　　3.1.3 后輪軸系的估算</p><p><b>　　圖3-1后輪軸</b></p><p>　?。?） 后輪軸最小直徑的估算</p>

36、<p>　　為了實(shí)現(xiàn)除冰車的慢速運(yùn)行，本設(shè)計(jì)選用表3-2中的電動(dòng)機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)后輪行走。電動(dòng)機(jī)上的鏈輪齒數(shù)，后輪軸上的鏈輪齒數(shù)，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)效率一般?。ū驹O(shè)計(jì)取），則后輪軸的輸出功率：</p><p><b>　　后輪軸的轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　選取軸的材料為鋼，調(diào)質(zhì)處理，查《機(jī)械設(shè)計(jì)第八版》表15-3，取，得：</p><

37、;p>　　后輪軸上用于安裝鏈輪的最小直徑及外端緊固螺母處的軸徑分別為，。選用的鏈輪，其厚度為，則。緊固螺母處選用型號(hào)，其軸長(zhǎng)。</p><p>　　鏈輪的采用軸肩定位，定位軸肩的高度一般取</p><p><b>　　圓整后，取。</b></p><p>　　（2） 軸承的選擇</p><p>　　因軸承同時(shí)承受

38、徑向載荷和軸向載荷，故選用角接觸球軸承。按照工作要求，安裝軸承處的直徑即可。選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)角接觸球軸承，其尺寸。右端角接觸球軸承采用軸肩定位，故</p><p><b>　　。</b></p><p>　　為增強(qiáng)軸的剛性將直徑再升一級(jí)，取，。</p><p>　　安裝行走輪處左端采用軸用彈性擋圈定位。當(dāng)軸徑時(shí)，選用的軸用彈性擋圈直

39、徑為，而安裝軸用彈性擋圈處軸徑，?？紤]到直徑為的高壓電纜需要從除冰車的兩側(cè)板間穿過(guò)，并保證行走輪凹槽與電纜良好接觸，故選擇定，同時(shí)取。</p><p>　　右端用軸肩定位，，為了使行走輪左右長(zhǎng)度相等、盡可能保證結(jié)構(gòu)對(duì)稱，則。為滿足合理的軸肩結(jié)構(gòu)，此處改降一級(jí)后再于軸承連接，，。</p><p>　　最右端安裝軸承處，。</p><p>　　確定好除冰車的兩軸承間距后

40、，根據(jù)兩電動(dòng)機(jī)的尺寸（兩電動(dòng)機(jī)間距），算出 (電動(dòng)機(jī)上的鏈輪應(yīng)與軸中的鏈輪在同一平面)。</p><p>　?。?） 軸上零件的軸向定位 </p><p>　　車輪與軸間的軸向定位采用平鍵連接。按查表得平鍵截面。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)度為，為了保證車輪與軸配合有良好的對(duì)稱性，故選用車輪輪觳和軸的配合為。鏈輪與軸間的軸向定位用螺母固定，充分利用兩者間的摩擦力。</p>&l

41、t;p>　?。?） 軸的校核 </p><p>　　截面2、A、3、4、B、5、6、7只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩、過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以上述截面均無(wú)需校核。</p><p>　　從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面8、9處的過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，且形式相近，但其截面均不受扭矩，同時(shí)軸徑很

42、大，故不必校核。</p><p>　　從受載情況看，截面C上的應(yīng)力雖然最大，但是應(yīng)力集中不大，且軸的直徑相當(dāng)大，故截面C也不用校核，經(jīng)多次試驗(yàn)亦合格[6-13]。</p><p><b>　　3.2 前輪軸</b></p><p>　　前輪軸在高壓線除冰車中起到平衡作用，因此結(jié)構(gòu)和后輪軸的412段完全相同。</p><p&

43、gt;　　3.3 除冰刀及除冰刀軸</p><p>　　3.3.1 方案比較</p><p>　　方案I：除冰刀溝槽里的突起微刃（如圖3-2所示）在除冰刀轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生壓力使冰擠碎，并采用類似凸輪的原理，在行走時(shí)產(chǎn)生周期性振動(dòng)，使冰受沖擊而破碎，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)除冰的效果。</p><p>　　圖3-2 除冰刀方案I</p><p>　　方案II：采

44、用鷹嘴型除冰刃（如圖3-3所示），內(nèi)凹處過(guò)度線采用正弦函數(shù)和直線連接，使過(guò)度不再平緩，增強(qiáng)了震動(dòng)除冰的效果[15]。</p><p>　　圖3-3 除冰刀方案II</p><p>　　相比而言，選擇方案II，因?yàn)槠渚哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?） 除冰刀溝槽里的突起微刃，在除冰刀轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生壓力將冰擠碎；</p><p>　　（2）

45、微刃的凹凸過(guò)度連接部分采用直線、圓弧和正弦函數(shù)組成的曲線，利用類似凸輪的原理，使其在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生微量的沖擊，在行走時(shí)產(chǎn)生周期的震動(dòng)，使冰受沖擊而破碎，實(shí)現(xiàn)震動(dòng)除冰的效果；</p><p>　?。?） 兩側(cè)的鷹嘴形除冰刃能夠把高壓線兩側(cè)的厚冰切除，從而達(dá)到擠壓、震動(dòng)、切削的三重除冰效果。</p><p>　　3.3.2 除冰刀軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　選用patt

46、man01電動(dòng)機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)除冰刀高速旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)上的鏈輪齒數(shù)，后輪軸上的鏈輪齒數(shù)鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)效率取，則除冰軸的輸出功率：</p><p><b>　　除冰軸的轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　除冰軸最小直徑的估算：</p><p>　　考慮經(jīng)濟(jì)性原則，同時(shí)增強(qiáng)軸的剛性、強(qiáng)度，故加大軸的最小直徑，取。此時(shí)軸均無(wú)需校核。</p>

47、<p><b>　　3.4 鎖緊機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　3.4.1 方案比較</p><p>　　方案I：鎖緊機(jī)構(gòu)由一個(gè)鎖緊塊和鏈接插銷組合而成，如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 鎖緊機(jī)構(gòu)方案I</p><p>　　方案II：通過(guò)鉸鏈來(lái)連接鎖緊機(jī)構(gòu)和除冰車中間內(nèi)板的左端，右端靠彈簧

48、插銷來(lái)連接的，鎖緊機(jī)構(gòu)靠鎖緊輪來(lái)鎖緊除冰車，使除冰車緊貼高壓線行走，在外力的作用下可以偏轉(zhuǎn)一定的角度，如圖3-5、3-6所示。</p><p>　　圖3-5 鎖緊機(jī)構(gòu)方案II （未鎖緊狀態(tài)） 圖3-6 鎖緊機(jī)構(gòu)方案II （鎖緊狀態(tài)）</p><p>　　方案I只能起到簡(jiǎn)單的鎖緊機(jī)構(gòu)的作用，效果不好，而且在行走的時(shí)候還可能阻礙除冰車的運(yùn)行，此外，利用插銷來(lái)鏈接鎖緊塊和除冰車的中間

49、內(nèi)板，使得整個(gè)鎖緊過(guò)程過(guò)于繁瑣，也相對(duì)延長(zhǎng)了安裝工人在高壓線上的安裝時(shí)間。</p><p>　　相比而言，選擇方案II，因?yàn)槠渚哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)： </p><p>　?。?） 采用凹輪鎖緊機(jī)構(gòu)對(duì)高壓線除冰車進(jìn)行鎖緊，其鎖緊輪和兩行走凹輪一樣，均采用超耐磨材料，增大除冰車在高壓線上行走的摩擦力，減少電機(jī)因打滑空轉(zhuǎn)的危險(xiǎn)。</p><p>　?。?） 利用簡(jiǎn)單的插銷機(jī)構(gòu)

50、，可以進(jìn)行快速的鎖緊，在節(jié)約時(shí)間的同時(shí)，也減少操作工人在高壓線的動(dòng)作時(shí)間，使其更安全，更可靠。</p><p>　?。?） 鎖緊輪與兩個(gè)行走凹輪，與高壓線上下外形貼合，除冰車在高壓線上行走時(shí)受到外力的作用時(shí)偏離極限位置時(shí)，使除冰車仍能懸掛在高壓線上，在撤出外力的作用下除冰車能回到正常的工作狀態(tài)，其可以承受約8級(jí)風(fēng)力。</p><p>　?。?） 鎖緊機(jī)構(gòu)均采用標(biāo)準(zhǔn)件，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)置在

51、除冰車的中間內(nèi)板下側(cè)，使除冰車的結(jié)構(gòu)更加緊湊，并以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和通用化[14]。</p><p>　　3.4.2 鎖緊輪的選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)選擇的鎖緊輪為內(nèi)凹型，保證其內(nèi)表面與高壓導(dǎo)線外形基本貼合，內(nèi)凹處的半徑為12mm。另外，要保證鎖緊輪耐磨，選擇超耐磨材料。</p><p>　　3.4.3 鎖緊軸系的估算</p><p>

52、　　圖3-7 鎖緊軸零件圖</p><p>　?。?） 鎖緊軸最小直徑的估算</p><p>　　由上述后輪軸的估算校核后得到，而鎖緊輪軸的轉(zhuǎn)速是由后輪軸傳遞過(guò)來(lái)的，所以鎖緊輪的轉(zhuǎn)速，則。</p><p>　　選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)第八版》表15-3，取，得：</p><p>　　最小直徑是用來(lái)安裝軸承。</p

53、><p>　　為滿足鏈輪的軸向固定，采用軸肩定位（定位軸肩的高度一般取為），，圓整取。</p><p>　?。?） 軸承的選擇</p><p>　　因軸承同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的作用，故選用角接觸球軸承。按照工作要求，安裝軸承處的直徑即可。選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)角接觸球軸承，其尺寸，故取。右端角接觸球軸承采用軸肩定位，故：</p><p&

54、gt;<b>　　，。</b></p><p>　　安裝車輪處左端采用軸用彈性擋圈定位。當(dāng)軸徑時(shí)，選用的軸用彈性擋圈直徑為，而安裝軸用彈性擋圈處軸徑，。安裝鎖緊輪的?？紤]到直徑為的高壓電纜需要從除冰車的兩側(cè)板間穿過(guò)而且輪子凹槽與高壓線接觸較好，定。</p><p><b>　　右端用軸肩定位，，</b></p><p>　

55、　最右端安裝軸承處，。</p><p>　?。?） 軸上零件的軸向定位 </p><p>　　鎖緊輪與軸間的軸向定位采用平鍵連接。按查表得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為，為了保證車輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選用車輪輪觳和軸的配合為。鏈輪與軸間的軸向定位用螺母固定，充分利用兩者間的摩擦力。</p><p>　?。?） 軸的校核 </p>&l

56、t;p>　　截面2、A、3、4、B、5、6、7只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩、過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以上述截面均無(wú)需校核。</p><p>　　從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面8，9處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，且形式相近，但其截面均不受扭矩，同時(shí)軸徑很大，故不必校核。</p><p>　　從受載

57、的情況看，截面C上的應(yīng)力雖然最大，但是應(yīng)立集中不大，且這里軸的直徑相當(dāng)大，故截面C也不用校核，經(jīng)多次試驗(yàn)亦合格。</p><p><b>　　3.5 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　3.5.1 方案比較</p><p>　　方案I：手動(dòng)調(diào)節(jié)，如圖3-8所示。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不會(huì)明顯增大除冰車的質(zhì)量。在除冰刀的支撐板上可以通

58、過(guò)調(diào)節(jié)絲桿來(lái)調(diào)節(jié)除冰刀的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)除冰刀位置的確定，但由于懸掛在兩塔之間的高壓線是有一定繞度的，且各個(gè)點(diǎn)的繞度不一樣，所以當(dāng)繞度改變時(shí)，除冰刀與高壓線的初始相對(duì)位置就會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)其位置改變且小于初始的相對(duì)位置時(shí)，除冰刀在除冰的過(guò)程中很可能會(huì)損害高壓線。</p><p>　　圖3-8 除冰刀調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)方案I</p><p>　　方案II：電動(dòng)推桿調(diào)節(jié)，如圖3-9、3-10所示。通過(guò)兩

59、個(gè)支撐座把12V的電動(dòng)推桿固定在懸臂板和電機(jī)支撐板上，通過(guò)遠(yuǎn)程控制模塊，通過(guò)遙控手柄控制電動(dòng)推桿伸出量，從而實(shí)現(xiàn)高壓線和除冰刀相對(duì)位置的確定。但其控制和結(jié)構(gòu)相對(duì)手動(dòng)調(diào)節(jié)復(fù)雜。</p><p>　　圖3-9 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)方案II（原始狀態(tài)）</p><p>　　圖3-10 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)方案II（極限狀態(tài)）</p><p>　　分析后，選擇方案I與II相結(jié)合，因?yàn)檫@樣除冰車具有

60、以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?） 可以隨時(shí)調(diào)節(jié)除冰刀與高壓線的相對(duì)位置，避免在除冰的過(guò)程中對(duì)高壓線的損害；</p><p>　?。?） 不會(huì)使得除冰車的整體質(zhì)量明顯增大，而影響除冰車的電機(jī)的選擇；</p><p>　?。?） 兩種調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)合，可以盡可能保證由高壓線的繞度來(lái)確定除冰刀調(diào)整的極限位置，使得除冰刀在調(diào)整的時(shí)候更加方便和準(zhǔn)確；</p>

61、;<p>　?。?） 除冰刀附近裝有攝像頭，使操作者可在室內(nèi)控制除冰車，隨時(shí)觀察除冰動(dòng)態(tài)及電線破損情況，從而通過(guò)遙控手柄調(diào)節(jié)電動(dòng)推桿的伸出量。此外在除冰車的上部還裝有夜視燈，可以在夜間和霧霾天氣下作業(yè)。</p><p>　　3.5.2 調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的工作原理</p><p>　　根據(jù)高壓線的繞度計(jì)算，確定其最大的極限位置。電動(dòng)推桿的舉力均為15KG，滿足強(qiáng)度要求。其繞鉸鏈的旋轉(zhuǎn)

62、量大約為10°左右。</p><p>　　電動(dòng)推桿的電路圖如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-11 電動(dòng)推桿的電路圖</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，作者通過(guò)現(xiàn)有除冰技術(shù)的分析和比較，提出了一種新的機(jī)械除冰方案，并將其加工制造成實(shí)物。該除冰車采用兩側(cè)對(duì)

63、稱結(jié)構(gòu)，下方懸掛較重的蓄電池和電動(dòng)機(jī)，解決了除冰車正在高壓線上的懸掛問(wèn)題。采用兩個(gè)的蓄電池為兩個(gè)直流電機(jī)和兩個(gè)電動(dòng)推桿提供電能，并通過(guò)鏈轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)除冰車的行走及除冰刀的轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)無(wú)線遙控方式控制除冰車的工作過(guò)程。</p><p>　　同時(shí)，除冰車還設(shè)有鎖緊機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，保證除冰車運(yùn)行時(shí)能夠與高壓線緊密貼合并隨時(shí)調(diào)整與高壓線的相對(duì)位置，更好的完成除冰任務(wù)。另外，由于考慮到高壓線上的磁場(chǎng)可能對(duì)無(wú)線遙控系統(tǒng)造成一定

64、程度的影響，所以本設(shè)計(jì)還采用簡(jiǎn)單的繼電器和限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制電機(jī)的工作。</p><p>　　在設(shè)計(jì)方案完善后，作者將附錄中所有工程圖中零件實(shí)際加工出來(lái)，并完成了裝配。制造出來(lái)的除冰車在冰庫(kù)中進(jìn)行了模擬除冰，基本達(dá)到了預(yù)期效果。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)主要收獲和體會(huì)如下：</p><p>　　第一，學(xué)到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程是創(chuàng)造性勞動(dòng)的過(guò)程，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)

65、按科學(xué)程序進(jìn)行，一般包括課題調(diào)研、擬定設(shè)計(jì)方案、總體設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)、技術(shù)資料整理、產(chǎn)品試制、改進(jìn)設(shè)計(jì)等過(guò)程，一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)過(guò)多次改進(jìn)，才能完善和成熟。</p><p>　　第二，提高了綜合應(yīng)用各門知識(shí)的能力。以前課程設(shè)計(jì)接觸課程知識(shí)比較窄，而且時(shí)間有限，即使發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題也不能及時(shí)改進(jìn)，借用這次機(jī)會(huì)再次把專業(yè)知識(shí)做了系統(tǒng)的了解，特別是制造工藝和電氣方面的知識(shí)。</p><p>　　第三，鞏固了計(jì)

66、算機(jī)繪圖能力。以前所繪制的工程圖，標(biāo)注配合公差都標(biāo)注不完整，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅提高了自己的作圖能力，更是培養(yǎng)了自己細(xì)致作圖的習(xí)慣。</p><p>　　第四，提高了收集資料和查閱能力。收集資料是做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作，資料是否全面、可靠，關(guān)系到整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)程。查閱手冊(cè)是設(shè)計(jì)過(guò)程中隨時(shí)要做的事情。只有廣泛收集有用的資料才能設(shè)計(jì)出比較好的產(chǎn)品。</p><p>　　第五，明確了設(shè)計(jì)必須與產(chǎn)

67、品生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，產(chǎn)品才有生命力。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定下企業(yè)調(diào)查，要虛心聽(tīng)取老師和工程技術(shù)售貨員的意見(jiàn)，不斷發(fā)行設(shè)計(jì)，完善設(shè)計(jì)。</p><p>　　第六，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。科學(xué)工作來(lái)不得半點(diǎn)虛假，在設(shè)計(jì)過(guò)程中每個(gè)結(jié)構(gòu)、零件、材料、尺寸、公差都反映在圖紙上，每一個(gè)錯(cuò)誤都會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要有高度的責(zé)任心，要有嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。</p><p>　　總之，對(duì)我們每

68、個(gè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，為今后從事生產(chǎn)第一線的技術(shù)發(fā)行工作、技術(shù)管理工作有非常大的幫助</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）.北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　[2] 爾桂花，竇日軒．運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2002</p&g

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