需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 摘要 機械式輸電線除冰技術(shù)是利用傳統(tǒng)的工具通過機構(gòu)運動方式達到輸電線除冰的目的。由于機械式輸電線除冰技術(shù)除冰效率高，操作簡單，因此受到很多國家的重視，在國內(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明了輸電線覆冰對人們生產(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。 本輸電線除冰機主要由 4 部分組成，行走部分和除冰部分。行走部分主要通過齒輪傳動機構(gòu)實現(xiàn)，除冰部分通過對滾刀具實現(xiàn)除冰。 關(guān)鍵詞：輸電線除冰 機械式 覆冰 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 is by in to of by in in on of on s to a by to on 要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 目錄 摘要 . I . 1 章 緒論 . 1 . 1 . 6 展趨勢 . 6 . 7 第 2 章 方案設(shè)計 . 8 作原理 . 8 構(gòu)的設(shè)計方案 . 9 體結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 12 第 3 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 15 傳動零件的設(shè)計 . 15 齒輪機構(gòu)設(shè)計 . 15 軸的設(shè)計 . 20 軸承校核 . 23 除冰機構(gòu)的設(shè)計 . 26 除冰方式選擇 . 26 . 28 冰機構(gòu)電機選擇 . 28 機三維裝配圖 . 29 第 4 章 功能及創(chuàng)新點 . 32 總結(jié) . 33 參考文獻 . 34 致謝 . 36 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 第 1 章 緒論 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 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。對電力系統(tǒng)的安全 運行造成了嚴(yán)重威脅 ,也一直是電力系統(tǒng)研究中急待解決的難點問題。據(jù)不完全統(tǒng)計 ,自上世紀(jì) 50年代以來 ,我國輸電線路便不斷遭受覆冰危害。 2003年 ,由覆冰引起的 110 5009次 ,占總事故的3127%,其中 5003次 ;由于覆冰引起 110 5007次 ,占總事故的 41。 24% 。 2004年 12月至 2005年 2月 ,我國華中電網(wǎng)出現(xiàn)大面積冰災(zāi)事故 ,僅湖南省就有 700多萬人受災(zāi) ,直接經(jīng)濟損失超過 10億元。 2008年 1月 ,南方多個省份遭受了 50年一遇的冰雪災(zāi)害 ,華中、華東部 分地區(qū)出現(xiàn)長時間持續(xù)的大強度、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、覆冰閃絡(luò)等多種災(zāi)害 , 湖南電網(wǎng) 14條 500 44條 220 21條 110 江西電網(wǎng) 17條 500 57條 220 68條 110 浙江電網(wǎng) 23條 500 21條 220 4條 110 “西電東送”大通道江城、宜華 500 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 厚度達到 40 60遠超出了15 20 如圖 1州 500華中、華東電網(wǎng)幾十條 500桿、解列和停運 ,最大電力缺口接近 4000萬 至 2月 12日 ,全國因災(zāi)停運線路共 35968條 ,停運變電站 1731座 , 110 500709座 ,全國 13個省份拉閘限電 ,共有 17個省級電網(wǎng)電力供應(yīng)緊張。全國受災(zāi)人口達 1億多 ,直接經(jīng)濟損失超過 1100億元。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 1電線覆冰情況 隨著我國經(jīng)濟的高速發(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)境更加復(fù)雜 ,如經(jīng)過大面積的水庫、湖泊和崇山峻嶺 ,給線路維護帶來很多困難 . 而且在嚴(yán)冬及初春季節(jié) ,我國云貴高原、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、閃絡(luò)、燒傷 ,甚至斷線倒桿 ,使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)遭到破壞 ,安全運行受到嚴(yán)重威脅 尋道員用帶電操作桿或其它類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性 1 。在國外 ,一些國家的地理與氣候情況與我國相似 ,甚至一些國家的情況更加惡劣 ,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 ,維護工人 的安全 ,開發(fā)一種可以替代或部分替代工人進行除冰作業(yè)的新型設(shè)備一直是國內(nèi)外相關(guān)研究的熱點 . 因此 ,研制安全有效的除冰機械以代替人進行導(dǎo)線除冰具有較好的應(yīng)用前景和實用意義。 圖 1塔被超過設(shè)計承受能力的覆冰載荷壓壞 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 1塔被不均勻覆冰縱向不平衡張力拉壞 圖 1塔被斷線沖擊荷載與縱向不平衡張力扭壞 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 1塔因長時間舞動而發(fā)生倒塌 (1)過荷載。即導(dǎo)線覆冰厚的實際重量超過設(shè)計值很多 ,導(dǎo)致架空輸電導(dǎo)線及桿塔載荷過大超出自身機械強度極限最終斷線 垮塔。如圖 1 (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產(chǎn)生張力差 ,使導(dǎo)線在線夾內(nèi)滑動松脫 ,甚至?xí)驗閮蓚?cè)水平張力差過大而拉垮桿塔 ;不同期脫冰會使導(dǎo)線跳躍電氣間隙減小 ,造成導(dǎo)線相間短路或直接對地短路事故。如圖 1 (3)絕緣子串冰閃事故。絕緣子覆冰或被冰凌橋結(jié)后 ,絕緣強度下降 ,泄露距離縮短 ,融冰時 ,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度降低。 (4)導(dǎo)線覆冰舞動事故。因?qū)Ь€不均勻覆冰 ,在風(fēng)的作用下產(chǎn)生舞動 ,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 展趨勢 目前國內(nèi)和國外的除冰技術(shù)可歸納有 3 0 余種，總體可分為： 主要包括過電流融冰法、短路電流融冰法和直流電流融冰法。此類方法也是目前工程中普遍采用的方案 ,在實際運用過程中積累了許多寶貴經(jīng)驗。 滑輪刮鏟法是目前唯一可行的輸電線路除冰的機械方法 ,其過程是由地面工作人員拉動可以在線路上行走的滑輪達到鏟除覆冰的目的。但該方法并不適用于我國西部高海拔、地形復(fù)雜地區(qū)。 被動 法就是依靠風(fēng)、地球引力、隨機散射和溫度變化等脫冰的被需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 動方法無需附加能量?，F(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)力錘等來減少輸電線路的覆冰 ,安裝防震錘等來減少導(dǎo)線的舞動。被動法有費用低的優(yōu)點 ,但不能阻止覆冰的形成 ,而且僅適用于特定的地區(qū)。 除上述幾種方法外 ,還有利用電磁脈沖、氣動脈沖、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階段。而最近國內(nèi)外比較熱門的機械除冰法主要通過除冰機器人來完成，目前國內(nèi)外設(shè)計的除冰機器人通常包 括 3部分： 且向著小型化，實用化，可越障，智能化的方向發(fā)展。 冰機研究的內(nèi)容和意義 針對目前各類機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，并在實踐中證明這種理論是可行的。它繼承了輪式車輛移動速度快捷的特點，又具有騎掛在電線上的能力，在傳動系統(tǒng)設(shè)計上采用了齒輪傳動設(shè)計，結(jié)構(gòu)相對簡單，工作可靠。并且在控制方面，具有很好的功能擴展性。作為一種運輸平臺，具有很廣闊的功能開發(fā)空間。另外除冰機構(gòu)也是本次設(shè)計的創(chuàng)新點，采用對滾式刀具進行除冰，除冰效果好。 本論文主要完成了輸電線除冰機的原理設(shè)計，方案選擇，機構(gòu)的實現(xiàn)，各部分零件的設(shè)計與整機的裝配，并在此基礎(chǔ)上采用三維制圖軟件建立實體模型并進行虛擬裝配和運動仿真。 本課題研究的目的在于根據(jù)輸電線系統(tǒng)的除冰需要，研制一種簡單，實用的輸電線除冰機。輪式輸電線除冰機是一種用于，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，不會因為環(huán)境的改變而停止工作。它的前端是一對用于除冰的對滾刀具，用于清除在電線結(jié)的冰。刀具的對滾通過齒輪傳動機構(gòu)完成。輪式除冰機主體部分是行走機構(gòu)。該設(shè)計 采用壓輪推進方式 , 機體上的兩個固定壓輪騎掛在輸電線上保持機體的平衡 , 機體的重心位于輸電線下方 , 這樣機體不會在行進過程中出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)。兩個動壓輪分別與兩個固定壓輪配合 , 當(dāng)推動動壓輪時 , 動壓輪向上抬升 , 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的動力。該設(shè)計的電力驅(qū)動分為兩個分支 : 一部分直接傳至除冰機構(gòu) , 供刀具除冰使用 ; 另一部分傳至動壓輪，實現(xiàn)小車的行走。 該設(shè)計的目的是提供一種體積小，運作靈活，運行穩(wěn)定的輸電線除冰機，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器。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 第 2 章 方案設(shè)計 作原理 本設(shè)計采用四輪式結(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)境能力強的特點。工作原理如圖 2 1所示，輸電線除冰機工作時由行走電機推動機器行走，通過大齒輪帶動軸 1轉(zhuǎn)動，再通過兩個減速齒輪組分別帶動軸 2和軸 3轉(zhuǎn)動，驅(qū)動行走輪轉(zhuǎn)動，并帶動鏈輪回轉(zhuǎn)，通過傳動鏈帶動行走輪 2轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)輸電線除冰機在電線上行走。工作電機通過一組減速齒輪使輪 5轉(zhuǎn)動，驅(qū)動工作刀具做回轉(zhuǎn)運動。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 2構(gòu)運動簡圖 輪式輸電線除冰機由電 動機提供動力。行走機構(gòu)通過三級齒輪減速機構(gòu)實現(xiàn)減速，除冰機構(gòu)通過一級齒輪減速機構(gòu)實現(xiàn)減速。輪式輸電線除冰機的組成框圖，如圖 2 2所示。 構(gòu)的設(shè)計方案 能夠?qū)崿F(xiàn)輪式輸電線除冰機功能的技術(shù)原理很多，但各有利有弊，具體分析如下： 1）小型柴油機驅(qū)動 柴油機驅(qū)動的優(yōu)點是馬力大，適應(yīng)環(huán)境能力強。但重量和所占空間過大，驅(qū)動時會產(chǎn)生較大振動，容易引起輸電線舞動，不適用于在輸電上行走使用，另外對環(huán)境會產(chǎn)生污染，不環(huán)保。 2）電動機驅(qū)動 型號較多，選擇范圍廣。在質(zhì)量和振動方面有著不可替代的優(yōu)勢 。對環(huán)境無污染，可以滿足環(huán)護要求。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 2式輸電線除冰車組成框圖及運動傳遞路線 2減速方式選擇 1）帶傳動 抗拉強度較大，耐濕性好，廉價，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的場合。 2）鏈傳動 鏈傳動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?？梢赃m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 反向傳動的場合。 3）齒輪傳動 瞬時傳動比恒定；傳動比范圍大，可用于減速或增速；速度和傳遞功率的范圍大，可用于高速（ v40m/s）、中速和低速（ v25m/s）的傳動；功率可從小于 105動效率高，一對高精度的漸開線圓柱齒輪，效率可達 99%以上；結(jié)構(gòu)緊湊，適用于近距離傳動。 4）蝸桿傳動 蝸桿傳動用于交錯軸間傳遞運動及動力。傳動比大，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。 鏈傳動和帶傳動雖然適應(yīng)環(huán)境的能力比較強，但是所需傳動空間比較大，不 適用于在輪式輸電線除冰車上使用。蝸桿傳動效率低，易發(fā)熱，環(huán)境適應(yīng)性差。因此，綜合考慮各方面因素，減速方式選擇通過齒輪傳動機構(gòu)來完成。 1）履帶式 履帶式行走機構(gòu)廣泛用于工程機械、拖拉機等野外作業(yè)車輛。行走電機減速機構(gòu)行走輪除冰電機減速機構(gòu)除冰刀具需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 行走條件相對惡劣，該行走機構(gòu)具有足夠的強度和剛度；具有良好的行進及轉(zhuǎn)向功能。但是履帶式行走機構(gòu)特別笨重，不適于作為輸電線除冰車的行走機構(gòu)。 2）輪式 輪式行走機構(gòu)廣泛于汽車、火車、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。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。液壓傳動的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置。液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓元件實險了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計、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。由于流體流動的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄漏不僅污染場地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。 由于履帶式系統(tǒng)過于笨重，因此不適合在輸電線上行走；液壓系統(tǒng)過于 復(fù)雜，也不適合用于輸電線除冰機上。因此輸電線除冰機的行走機構(gòu)采用輪式行走機構(gòu)。為了使輪式行走機構(gòu)在輸電線上行走更加平穩(wěn)，在行走輪中部開通一個直徑為 30 1)加熱除冰 通過電阻加熱或噴火加熱，使覆冰融化，達到清除覆冰的目的。加熱除冰方法對環(huán)境沒有任何污染，清除效率高。但是這個方法耗能過多，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 , 其特點是除凈率高 , 但這種方法成本高 , 且容易對環(huán)境造成污染 , 尤其是鈉鹽融雪劑對鋼筋混凝土結(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 , 對植被的損害也較嚴(yán)重。 3）振動除冰 振動式除冰法 , 通過馬達帶動一具有一定重量的除冰錘上下往復(fù)的敲擊動作 ,當(dāng)敲擊到覆冰上時，覆冰由于受到震動，與輸電線脫離。達到除冰的目的。此方法除冰效果明顯，效率較高，能耗少。但是由于震動會引起電線的舞動，有違除冰的本意。 4）對滾銑削除冰 對滾銑削式除冰工作裝置安裝在輸電線除冰機前端 , 通過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。 加熱方法耗能過多，輸電線除 冰機不能攜帶過重的能源儲存裝置，因此加熱除冰法不適用?；瘜W(xué)法對環(huán)境污染大，對輸電線腐蝕比較大，不宜采用。振動除冰法容易使輸電線產(chǎn)生舞動，違背了清除覆冰的初衷。綜合來看，采用對滾銑削除冰法是最佳選擇。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 行走輪是推動輸電線除冰機行走的主要零件 ,上端行走輪倒掛在電線上 ,主要目的是給除冰機提供一個拉力 ,使除冰機能掛在電線上。下端行走輪通過齒輪與電動機相連，負責(zé)推進除冰機行進。為了使輸電線除冰機推進更加平穩(wěn)，將下端兩行走輪通過鏈傳動連接在一起，實現(xiàn)下端兩行走輪同步。具體結(jié)構(gòu)如圖 2外，通過對滾刀具除冰機構(gòu)的電線上可能依然會有小塊的覆冰。因此，行走輪還應(yīng)該具有一定的越障能力。不會讓小塊覆冰成為行走輪推進除冰機行走的障礙。我們?yōu)榇嗽O(shè)計了一個減震機構(gòu)。通過減震機構(gòu)，行走輪可以輕易地越過小塊覆冰。具體結(jié)構(gòu)如圖 2 圖 2過鏈傳動是行走輪同步 圖 2走輪減震機構(gòu) 綜合考慮：本設(shè)計采用電機驅(qū)動，齒輪傳動減速機構(gòu)，輪式行走方式，對滾洗刀除冰方式。 體結(jié)構(gòu)設(shè)計 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 如圖 2輸電線輪式除冰機上部能把小車懸掛在輸電線上，提供向 上的支撐力。同時，具有一定的越障和減震能力，可以越過沒有清理完全的覆冰。前端是除冰機構(gòu)的一部分，能使其完成除冰工作。 如圖 2電線輪式除冰機下部向小車提供向前的推力，推進小車向前行走。前端是除冰機構(gòu)的一部分，能使其完成除冰工作。同時，通過齒輪機構(gòu)與上部的除冰機構(gòu)和下面的電動機相連，實現(xiàn)動力傳輸。 圖 2電線輪式除冰機上部 圖 2電線輪式除冰機下部 減速器是指原動機和工作機之間的獨立傳動裝置。目前，許多減速器在我國已有國家標(biāo)準(zhǔn)，并在專門工廠 批量生產(chǎn)。減速器的種類很多，按傳動類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；按傳動級數(shù)可分為單級減速器和多級減速器；按傳動的布置形式可以分為展開式、分流式需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 及同軸式減速器。 輸電線輪式除冰機的減速器為三級展開式齒輪減速器。如圖 2級傳動比均是 2。為了減輕減速器的重量，把減速器的外殼切除一部分。 電池組支架用于存放電池組，為除冰機構(gòu)和行走機構(gòu)提供電能。為了減輕輸電線輪式除冰機的重量，支架設(shè)計成 如圖 2 圖 2電線除冰機減速器 圖 2電線除冰機電池組支架 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 第 3 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 傳動零件的設(shè)計 齒輪機構(gòu)設(shè)計 1 選定齒輪的類型，精度等級，材料以及齒數(shù) 1） 按照圖 2 1所示的傳動方案，因為齒輪受軸向力很小，故選用直齒圓柱齒輪傳動，制作比較簡單可以降低成本。 2） 該輸電線輪式除冰機工作時的速度較低，所以選擇 8級精度（ 3） 材料選擇。由輪齒的失效形式可知，設(shè)計齒輪時，應(yīng)該使齒面具有較高的抗磨損、抗點蝕、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；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，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強度 合金鋼；金屬制作的軟齒面齒輪，配對兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為 3050剪草機的工作條件可知對齒輪材料要求不高，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用表面淬火。 2 齒輪尺寸設(shè)計 開式（半開式）齒輪傳動，由于輪齒主要為磨損失效，為使得輪齒不至于過小，故小齒輪不適宜選用過多的齒數(shù)，本設(shè)計中選擇小齒輪齒數(shù) 15，大齒輪的齒數(shù) 301522 Z ，取 302 Z 。設(shè)計傳動比 2u 。除冰機正常行走時的速度為 大約 3m/s。設(shè)計除冰機的前后輪直徑均為 40想除冰機工作時處于理想狀況下即輪子只滾動不滑動。由此可得，后輪軸的轉(zhuǎn)速約為 s/查機械設(shè)計手冊得：橡膠輪對輸電線滾動摩擦力臂為 1015/于設(shè)計要求剪草機質(zhì)量不大于 20 設(shè)計輸電線除冰機機工作壽命為 8年。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 3 軸 1和軸 2上齒輪 1和齒輪 2的設(shè)計 基本參數(shù) 151 Z 302 Z 2u 按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進行計算，即 (31） 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 （ 1）試選載荷系數(shù) K （ 2）小齒輪轉(zhuǎn)矩 675 0098 2 注：由機械設(shè)計手冊查得：圓柱齒輪機械傳動 3）選取齒寬系數(shù) 1d （ 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度極限 00 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 50 （ 6）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7 (3812 (3（ 7）查得接觸疲勞壽命系數(shù) （ 8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，得 i 1/ (3 i 52/ (32）計算 （ 1）計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 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 (3（ 2）計算圓周速度與齒寬 s/ （ 3）計算齒寬與齒高之比 模數(shù) 2/ Z (3齒高 2 5 mh t h/b (3（ 4） 計算載荷系數(shù) 根據(jù)速度 s/ ,7級精度，查得動載系數(shù) 1v K ; 直齒輪，假設(shè) b/ 00 N 查得 K ; 使用系數(shù) K ; 7級精度小齒輪對稱支撐布置， 由 b ， 故載荷系數(shù) 2. 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 彎曲疲勞強度的設(shè)計公式為 m 3 (31） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （ 1）查得小齒輪的彎曲疲勞極限 00 ；齒輪的彎曲疲勞極限80 ； （ 2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 11 （ 3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= 1F 11 7/ N (3需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 2F 266/ (3（ 4）計算載荷系數(shù) （ 5）查取齒形系數(shù) （ 6）查取應(yīng)力校正系數(shù) （ 7）計算大、小齒輪的 加以比較得： 0 1 2 F Y (3 0 6 F Y (3大齒輪的數(shù)值大。 2） 設(shè)計計算 m (3由上可得，小齒輪的分度圓直徑大于 42數(shù)大于 慮到加工難易以及軸的強度故取模數(shù) m=3，小齒輪分度圓直徑為 45 3. 幾何尺寸計算 1） 計算分度圓直徑 1 Z (3m m 902 Z (32） 計算中心距 0452/1 (33） 計算齒輪寬度 取 B , B . 4） 計算齒頂圓直徑 a (3 a (3需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 5） 計算齒根圓直徑 f (3 f (3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通孔；當(dāng)齒輪根圓直徑與該處軸所需直徑差值過小時，為避免由于鍵槽處輪轂過于薄弱而發(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 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 軸的設(shè)計 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廉，對應(yīng)力 集中的敏感性較低，同時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度，故采用碳鋼制造尤為廣泛，其中最常用的是 45號鋼。 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，在傳遞大動力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，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和決定鋼的熱處理方法時，所根據(jù)的是強度與耐磨性，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，有時也可以選擇強度較低 的鋼材，而用適當(dāng)增大軸的截面面積的辦法來提高軸的剛度。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強化處理（如噴丸、滾壓等），對提高軸的抗疲勞強度都有著顯著的效果。 高強度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復(fù)雜的形狀，且具有價廉，良好的吸振性和耐磨性，以及對應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點，可用于制造外形復(fù)雜的軸。 根據(jù)軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，結(jié)合此處的實際的情況，所受載荷小而且轉(zhuǎn)速低所以三個軸均選擇用 45鋼（調(diào)質(zhì)）。 2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計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：軸在機器中的安裝位置以及形式；軸上零件的類型，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，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計時必須針對不同情況進行具體的分析。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保證的。 軸肩 分為定位軸肩和非定位軸肩 兩類，利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然會使軸的直徑加大，而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力集中。另外，軸肩過多時也不利于加工。因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場合。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 套筒定位 結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，軸上不需開槽鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強度，一般用于軸上兩個零件之間的定位。如兩零件的間距較大時，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，也不宜采用套筒定位。 圓螺母 定位可承受大的軸向力，但軸上螺紋處有較大的應(yīng)力集中，會降低軸的疲勞強度，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，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動軸承的外圈得到軸向定位。在一般情況下，整個軸的軸向定位也常利用軸承端蓋來實現(xiàn)。 軸上零件的周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。常用的周向定位零件有鍵花鍵、銷緊定螺釘以及過盈配合等，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部位上采用不同的尺寸公差。 確定各軸段長度時，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。軸的各段長度主要是根據(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度一般應(yīng)比輪轂長度短 2 3 結(jié)合以上設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計各個軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下： （ 1） 軸的設(shè)計 1） 求作用在軸 上齒輪 1的力 因為 N ，故 8030/72002d/2F 22 (3nF （ 20 ） (3由此可見，軸所承受的力很小。 0 8 595 5 0/602472 0 095 5 0/11 (32） 初步確定軸的最小直徑 根 據(jù)機械設(shè)計手冊查得，取 0A =112,于是得 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 030112 33220m i n 考慮到需要開鍵槽以及加工工藝，故取 。顯然，軸的最小直徑是安裝車輪處，即 1 。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足車輪的軸向定位要求，車輪外用 用套筒定位。 初步選擇滾動軸承。因軸承同時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) ，參照國家標(biāo)準(zhǔn) 276軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0組基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列深溝球軸承 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。軸承安裝在下車體外殼上，其周向定位是借助過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 由于軸上零件比較少。所以不需要軸肩。因此設(shè)計成長度為 130要在指定位置開鍵 槽。軸的兩端分別有 10 軸上零件的周向定位 齒輪、車輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按 6手冊查得平鍵截面 （摘自 1095，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 5自 1096。 同時為了保證齒輪與軸的配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H7/樣車輪與與軸的聯(lián)接，選用 ，車輪與軸的配合為 H7/ 由機