毕业设计（论文）-高压线路除冰机设计

③齿轮的宽高比(3-43)(3-44)2）依据要求计算实际载荷系数①根据,8级精度，由图10-8查得动载系数②由(3-45)(3-46)齿间载荷分配系数用插值法查得,结合得则载荷系数为(3-47)3）根据公式可得，按照实际在和分布计算所得的模数为(3-48)根据以上的计算结果，对比进行分析，则从相关标准中就近取；为了满足接触疲劳强度，同时符合接触疲劳强度，计算得到的分度圆直径，进而来计算小齿轮的齿数，即取，则，取，与互为质数。几何尺寸计算及强度校核根据前面的计算结果，计算齿轮间中心距(3-49)由于齿轮的模数从实际值1.49mm增大到2mm,因此实际的中心距设定为63mm。按上述计算的中心距计算螺旋角(3-50)（3）根据螺旋角计算分度圆直径(3-51)(3-52)计算上述计算结果计算齿轮宽度(3-53)取。（5）根据以上内容，对齿面接触疲劳强度进行校核(3-54)通过结果看出满足要求。（6）根据以上内容，对齿根弯曲疲劳强度进行校核查《机械设计基础》图10-17得：，查《机械设计基础》图10-18得：，(3-55)(3-56)结算结果表明，齿根弯曲疲劳强度满足要求，同时根据力学分析，小齿轮所能承受的破坏能力远远大于大齿轮的承受能力。主要设计结论根据以上计算结果，我们可以确定齿数模数压力角,螺旋角,变位系数,中心距,齿宽，。小齿轮的材料为，大齿轮的材料为钢。齿轮的等级精度选取级。综上所述，将几何尺寸汇于表，如表所示。表3-2齿轮几何尺寸表序号名称符号参数值1端面模数2螺旋角β3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距传动轴上的轴承寿命计算预期寿命：(3-57)Ⅱ轴上(3-58)故取径向载荷：(3-59)查表13-5取同理可知，(3-60)本章小结通过以上对凸轮和齿轮的参数计算和轴承的寿命计算，综合设计了变速箱的传动比和凸轮轴的尺寸，经过分析计算该设计结构合理，我们所选用的齿轮参数和轴承的参数均符合使用要求，在这个过程中我学习到了如何对自己的设计进行理论分析计算，同时我也理解了理论与实践相结合的重要性。在今后的实验过程中，我还会对部分轴类和盘类零件进行强度和疲劳测试，再结合理论力学和材料力学进行理论计算分析，确保各个核心零件的强度能够达到使用要求，满足设计的需要。Pro/Engineer三维建模Pro/Engineer软件简介Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（ParametricTechnologyCorporation，简称PTC）的重要产品。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。Pro/E是我大学所学的第一个三维绘图软件，也是我所学的第一个三维软件，通过老师的指导教学和我自己的努力钻研，我对该软件的各个功能有个清楚的了解和认识，并且我认为它能够帮助我完成我毕业设计过程中的疑难问题，帮助我绘制相关的零件，并对相关配合的零件进行性组装，通过这个过程我能够清楚的意识到三维软件对机械行业的重要性，它能够帮助工程师设计他们的机构，并且进行装配分析，及时找出设计过程中的缺点，减轻工作量，避免不必要的麻烦。接下里我将对三维软件Pro/E（Pro/Engineer操作软件）进行建模的阐述，简单的介绍下它的模块分类。由于Pro/E（Pro/Engineer操作软件）十几个集成性比较高的软件，他被应用于机械的各个领域，包括机械设计行业、数控加工行业、有限元分析领域、仿真模拟领域、模具行业、钣金行业等。其中最大优点是它能够对3D零件进行二维处理，绘制相关的零件图，根据设计的更改，我们可以对零件的建模进行修改，之后利用软件本身的自动链接功能进行修改，这个在一定程度上大大减轻了我设计的工作量。图4-1Pro/Engineer5.0初始界面Pro/Engineer绘制三维模型应用Pro/Engineer野火版5.0强大的三维建模功能，通过设计所得的零件尺寸，各螺钉螺栓均采用标准件，通过Pro/Engineer的建模，该装置得以更直观的展现。建模之前，首先对Pro/Engineer的建模环境进行相关的设置，包括零件的命名，零件的名称里面不能有汉字出现，同时设置默认的单位为毫米，力的单位为牛顿，时间的单位为秒，重量的单位为千克，材料选择为STEEL。对于销、立柱等这些较简单的部件，只需应用拉伸、剪切、旋转等操作就可以构建成功。而对于运动部分的复杂零件，则除了使用拉伸、剪切、旋转等简单操作外，还需要应用到扫描、阵列、等高级操作以及倒角、倒圆等修饰性操作。变速箱创建该变速箱由锥齿轮和直齿轮配合而成，同时采用花键轴作为输入轴，可以承受一定的载荷，传动上安全可靠。利用锥齿轮和直齿轮实现减速的目的，使得输出轴输出满足要求的扭矩，达到理想的效果，不会因为负载太大而导致拾膜机构被卡死，机器损坏。三维效果图如图4-2所示：图4-2变速箱三维模型带轮机构创建带传动机构中的输出轮安装在驱动轴上，传递轮与齿轮减速机构的输出轴相连，两轮之间通过V形带连接，三维效果图如图4-3所示：图4-3带轮机构三维模型行走机构创建行走轮机构主要使用用来保证除冰机能够平稳的在高压线上行走，并且在行走过程中能克服一下外界的阻力因素，行走轮下面的柔性支撑轮可以使得该机构适合不同的场合，符合不同的需求，解决行走过程中遇到的问题。使得工作更加可靠。三维效果图如图4-4所示：图4-4行走机构三维模型凸轮动机构创建凸轮机构做为除冰装置的核心部分，它的周期性旋转运动转化为连杆的往复运动，进而带动除冰爪往复运动，达到除冰的目的，三维效果图如图4-5所示：图4-5凸轮机构三维模型缓冲除冰爪的创建为了保证除冰机在工作的过程中不因为高压线上积冰的阻力太大而被卡死，进而使得电机发热损坏电机，我们专门设计了避障式除冰机构，在遇到阻力较大的时候，机构本身的缓冲装置可以让凸轮机构继续工作，在连续高速的频率下去除冰，在保证高速除冰的效果下，增加除冰机的寿命。三维效果图如图4-6所示：图4-6除冰机构三维模型本章小结通过应用Pro/ENGINEER野火版5.0强大的三维建模软件进行了零件的设计和绘制，之后我用它的装配功能对我做设计的零件进行了装配，之后利用机构分析对装配体零件进行了仿真分析。我们通过对各个机构的原理进行分析应用，绘制了结构简图等三维模型，在这个过程中我学习到了设计的思路和利用三维软件实现自己设计的方法，这将对我以后的工作有非常大的帮助。Pro/Engineer虚拟样机运动仿真分析 Pro/Engineer5.0运动仿真功能介绍我利用Pro/Engineer(PROE)软件对我所绘制的零件进行装配分析，检查零件之间没有干涉后，切换到Pro/Engineer(PROE)的机构仿真界面进行运动模拟准备。Pro/Engineer(PROE)是集CAD/CAM/CAE于一体的大型设计软件，其中CAE常用的模块有MechanismDesigneXtension(MDX)和Pro/MECHANICA(Pro/M)。集成模式运行于Pro/Engineer平台之上，操作及界面与Pro/Engineer相同，能够直接使用Pro/Engineer的参数进行分析及优化，本软件能够对我的设计进行模拟运动分析，通过运动观察机构在运动过程中的原理，并且对机构的合理性进行分析，最后可以添加伺服电动机进行模拟分析，同时根据需求可以求出相关零件的速度、位移、加速度等曲线。虚拟样机运动仿真分析按照各个机构的传动关系，在整机装配过程中，对运动件使用约束定义约束集，其中包括“销钉”连接、“滑动杆”连接、“槽”连接和“圆柱”连接，其他固定零件，采用“基于所选参照的自动约束”进行固定装配，其中包括“配对”、“对齐”和“缺省”，完成整机装配后，在Pro/Engineer环境中点击下拉式菜单“应用程序”——“机构”即可进入运动仿真界面，如图5-1（运动仿真界面）。图5-1集膜机构三维模型①定义连接副依次添加“定义凸轮从动机构连接”、“定义齿轮副连接”、“定义带传动”（实际为链传动，由于链传动和带传动均为同向传动，因此可由带传动替代链传动），为整机运动仿真做前期机构连接准备。②添加“伺服电动机”点选减速电机链轮的“销钉”旋转轴作为驱动图元，切换到“轮廓”选项卡，更改“规范”类型中的“位置”为“速度”，输入“模”类型中的A值500，点击“确定”，完成“伺服电动机”的添加定义，如图5-2（添加定义伺服电动机）。图5-2添加定义伺服电动机③机构分析点选“机构分析”按钮，更改类型“位置”为“运动学”，输入“终止时间”为25，，点击“运行”，开始运动仿真分析。④检查回放点击“回放”按钮，弹出回放仿真窗口，点击，计算机开始运动仿真模拟，此窗口可通过拖动鼠标中键观察整机各个部位的运动情况，能够更好的了解整机运动状况，便于后期相关零件的参数调整和仿真展示。回放检查完毕后，点击“保存”，将当前结果集保存到磁盘。生成分析的测量结果点击按钮，弹出“测量结果”对话框，在此对话框中新建“测量”，“类型”根据需要测量的属性选取，本次分析测量中，主要对摆定块和的位移和速度进行分析测量，分别创建并命名为“除冰爪位移”和“凸轮速度”。分析出的测量曲线如图5-3（除冰爪位移曲线图）、图5-4（凸轮速度曲线）。图5-3除冰爪位移曲线图图5-4凸轮速度曲线图本章小结我应用Pro/ENGINEER野火版5.0软件的机构分析对装配体零件进行了仿真分析。同时我对核心零件的速度和位移进行了分析，利用软件生成相关的曲线，然后与设计的速度为位移进行对比，满足设计的需求。在这个过程中我学习到了如何利用模拟分析软件进行分析对比，验证自己的设计思路。结论本课题的设计通过查阅相关资料，得到一些已有的高压线除冰方案和各自的特点，我对他们的设计结构进行了对比分析，在其基础上，提出了如何解决高效、安全快速除冰问题，全面优化了高压线除冰机的结构，同时增加了远程遥控模块，实现了设计的半自动化。之后我对高压线除冰机的整体结构进行了设计，并运用Pro/Engineer软件进行三维建模、整机装配以及运动仿真分析，得出了关键部件的运动曲线，为整机的设计方案研究提供了重要理论依据，在整机结构的方案设计中，Pro/Engineer三维软件提供了相当大的辅助帮助，大大缩减了设计时间，提高了工作效率。具体分为以下三点：1、对高压线除冰装置的除冰机构、行走机构、传动机构进行设计，并优化了设计方案，最终确定了合理的设计方案；2、对设计中所需要的电机进行选择、凸轮机构和啮合齿轮进行了尺寸设计计算、强度校核等。3、利用三维软件Pro/Engineer对设计的方案进行绘图，包括各个零件的绘制，接下来利用其装配功能将所画的零件进行装配，并利用3D的优越性检查干涉，优化3D数模。数模优化以后，利用仿真进行模拟分析，制作动画。本次设计的高压线除冰机同样有不足之处，没有通过实际验证，部分数据的应用不是很准确，本设计的实际应用效果还需要大量的实验作为基础来调整设计当中的结构及参数，相信最终能够达到理想的应用效果，为人们的生活解决用电障碍，带来更大的方便。致谢本文是在xxx老师的带领和悉心指导下参考文献[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].三学大学学报，2008.12，Vol.30No.6:P69-72.[2]高虹亮，孟遂民，罗成，马小强.架空输电线路除冰机器人的结构设计[J].电力建设，2009.3，Vol.30No.3:P93-96.[3]甘辰予，陈劲生.LEGO智能除冰机器人的设计[J].大众科技，2009.10，No.10.[4]巢亚锋,岳一石,王成,王峰,黄福勇,周卫华.输电线路融冰、除冰技术研究综述[J].高压电器,2016,(11):1-9+24.[5]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,Vol.3No.3:P10-16[6]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[J].高电压技术，2008.11，Vol.34No.11:P2468-2474.[7]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，2008.5,Vol.32No.9:P33-36.[8]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[J].电力系统自动化，