本设计的齿轮箱分为齿轮箱体与齿轮箱盖两部分，其中齿轮箱体主要要求满足丝杆的连接，丝杆端部轴承的放置，以及两个传动齿轮的放置，齿轮箱盖主要要求是电机的连接孔。

齿轮箱中的带齿轮的联轴器与电机直接相连，所以考虑将齿轮箱的位置安置在外升降筒的尾部。

又考虑到挂壁自重小，结构紧凑的要求，将齿轮箱安置于外升降筒内，并且外部轮廓与外升降筒内壁贴合。

考虑到外升降筒的截面为正六边形，采用齿轮箱的两个表面贴合六边形的两个相隔面。

齿轮箱用来固定的两个面分别用螺栓与外升降筒连接，考虑到连接的可靠性，两个面分别用两个螺栓连接，两个螺栓在同水平位置，考虑到连接刚度，螺栓选用公称直径，螺纹工作长度为的螺栓，螺栓之间的距离设置为。

由于内升降筒的行程限制，齿轮箱的高度不能做得太长，又考虑到内部的装配问题，将齿轮箱的高度设定为。

在齿轮与轴承之间安放挡圈，因此在齿轮箱中要开挡圈槽，考虑到齿轮与轴承之间的挡圈直径应该大于轴承的直径，但结构的设计无法将挡圈装配进去，因此，考虑要将齿轮箱体分为两部分。

上部高度刚好到挡圈位置，高度为，下部为安置齿轮的位置。

先在指定位置为内外丝杆开两个通孔，孔径应该略大于丝杆的外径，现设定为。

在防止轴承的位置开两个直径为，深为的孔。

最后钻挡圈的孔，直径比轴承孔直径略大，设定为，深度为。

齿轮箱的下部高度为，开两个半径为，深度为的孔，由于齿轮又径向跳动，将两个孔之间以孔径宽度打通，这样也有利于齿轮箱的散热。

减少功率的损失。

齿轮箱盖要求固定电机的位置，并通过通孔来安置电机主动转轴，具体截面尺寸与齿轮箱体相仿，高度设置为，其中放置联轴器所钻的孔高度为。

在齿轮箱盖的下表面边缘钻直径为的螺栓孔，螺栓与齿轮箱体固定，目前设置为左右各两个，圆心与边缘的距离为。

这样设计的齿轮箱体和齿轮箱盖，既可以达到结构紧凑的要求，又可以满足其中的传动要求正常进行。

由于巡线机器人在高空电缆上工作，而齿轮箱在整个手臂中的所占的重量比例比较大，因此为了尽量减轻电缆的负载，齿轮箱体和齿轮箱盖所选择的材料尤为重要，考虑了材料的成本和材料的密度，最后选择了铝合金，牌号为的材料，这种材料属于号硬铝合金，这类合金的强度和耐热性能均好，但耐蚀性不如纯铝和防锈铝合金。

常用包铝方法提高硬铝制品在海洋和潮湿大气中的耐蚀性，它又良好的高温强度和工艺性能，关键是它的密度很小，只有。

内升降筒的设计计算内升降筒的结构尺寸设计如图所示由于制造工艺性的方便，其中内升降筒截面六边形分为和两个部分来制造，制造后再进行装配工作。

在部件六角形的中间边上做成如图造型，宽度，长度，是为了满足外升降筒的外侧必须安置外丝杆的要求，并且为了减轻机器人挂臂的重量，将部件的轮廓设计成薄壁形状。

壁厚设定为。

下面考虑内丝杆的安置位置，由于内丝杆的基本位置既定，根据内丝杆与外丝杆的相对位置，在距离此边处钻个孔，作为内丝杆放置的位置，考虑到内丝杆的径向跳动，这个孔的直径要比内丝杆的外径略大，设定为，边缘也做薄壁形状，为加工工艺性，以及内升降筒的刚度考虑，在如图指定位置做圆角处理，圆角半径如图所示。

部件为了考虑到部件的强度问题，在内通孔边做挡板，来支撑孔薄壁并与之固定，这样既可以有效地加强内升降筒内部结构的牢固性，又可以加强部件与部件连接的稳定性。

由于对内升降筒内外表面没用特定的精度要求以及传动要求，在内丝杆的外表面的粗糙度设定为，内丝杆的内表面设定为。

为了考虑到内外升降筒的行程，下螺母的位置高度会与内升降筒的高度位置重叠，经过计算得轴向重叠长度为，因此，在内升降筒的下端，部件的中间面开槽，高度为，宽度为整个部件的最大宽度。

由于内升降筒的位置在外升降筒的内部，受到的载荷引起的弯曲应力并不大，所以这里的计算过程从略。

外升降筒的设计外升降筒的设计计算外升降筒的结构尺寸设计如图所示由于为了制造工艺性的方便，其中升降筒的六角形截面分为和两部分制造。

制造后再进行装配工作。

为了加强外升降筒的刚度，在升降筒六角形的六个角上以圆弧形加厚，加厚的长度与外升降筒致。

半径为，在六角形的角上恰恰上弯曲应力最大的地方，在外升降筒截面的角上加厚可以有效地提高外升降筒的抗弯系数。

减少轮廓弯曲变形的风险。

将部件做成以下形状是为了迎合外丝杆摆放的位置，并且留有间隙，以防丝杆径向晃动，造成传动的不稳定性，同时，这样也可以合理地利用空间，达到结构紧凑的要求。

由于电机的安置位置在外升降筒的尾部，因此齿轮箱的位置在外升降筒的尾部，根据齿轮箱所设计的尺寸，在外升降筒的尾部开槽，高度为，长度为，根据丝杆的工作长度，挡板的厚度，齿轮箱高度，再减去丝杆工作长度在齿轮箱内的长度。

那么，外升降筒的总长度总考虑到挡板装配的可靠性，现在在外升降筒的上部留有的余量，所以外升降筒的总长总。

外升降筒的强度校核在巡线机器人工作时，挂臂承担整个巡线机器人的重量负载，而且根据巡线机器人的动作要求，当机器人需要做升降动作时，总是两个挂臂其中的个，承担所有的负载，另个手臂不动或者空载，也就是在不负载的情况下，自主升降，这样更增加了升降手臂的负载，因此，这只手臂所受的弯矩相对比较大，是外升降筒强度校核的关键。

为了保证外升降筒所受的应力不大于巡线机器人要求的许用强度，在信号控制上，必须限制巡线机器人在平移轨道上运动的行程，这样做虽然对挂壁的横向行程有损失，但确可以保证外升降筒不会由于超过许用弯矩而影响传动精度，使巡线机器人的升降有稳定的速度，接下来就是对巡线机器人在平移轨道上允许的行程进行计算。

主要技术指标要求挂臂所受弯矩不得大于。

而挂臂主要承受弯矩的就是外升降筒，所以这里只对外升降筒进行校核。

测量质量，根据材料性质以及所占体积，得单根平移轨道自重，主箱体自重约为，单只挂臂自重根据各个零件的质量之和，估计约。

测量长度，以下长度均为工作长度，主箱体的工作长度约为，单根平移轨道长度为，机器人挂臂运行到平移轨道端部时，其中由于平移蜗箱的连接长度以及留下的长度余量，估计水平长度损失为，即两臂水平距离为。

另外，假设箱体重心位置到负载手臂的水平距离为。

两端位置强度校核先计算负载挂臂处于平移轨道两端时，当这只挂臂负载伸缩时，在平衡状态下如简图所示位置根据要求写力平衡方程负载挂臂所承受的总弯矩必须小于等于需用弯矩，即总。

计算得的外升降筒电机的额定功率参数为，额定转速参数为为。

由于电动机的额定转速大大超过计算得的机械所需的转速值，因此要在电动机前加置变速器来改变转速。

为了使转速值留有余量，选择的变速器。

电机型号的选择选择型号为的变速器，变速后，该电机所能提供的最大转速符合所需转速要求，并且可以适当调节转速的大小，这样即使挂臂升降的速度要求有定程度的增大，也可以实现动作要求。

该电动机的最大效率为，初选电机效率的数值可以达到。

结论结论检线机器人技术为架空电力线路提供了新的平台。

对巡线机器人技术的研究更是在近些年成为研究的热点。

巡线机器人个重要的作用就是自主跨越障碍。

因此，关于巡线机器人挂臂的研究更成为其中的重点，如何可以让巡线机器人灵活自主地跨越障碍，就有赖于其挂臂的研究，本设计主要针对于实现挂臂伸缩和旋转这两个自由度的做系列的计算和改进。

让巡线机器人可以在长距离架空电力线路上自主前进。

并且在自重上，做到尽量小，减小对电力线路的负载。

经过初期结构方案的确定，到中期设计计算，图纸设计，再到最后撰写论文。

如今巡线机器人伸缩挂臂的设计终于设计完毕。

本设计始终本着自重小，刚性好的特点，切从实际出发。

本设计在充分分析了国内外的巡线机器人技术研究的现状和发展的趋势的基础上，结合本校已有的巡线机器人技术，设计出款实用的机器人挂臂。

在此基础上，本人撰写了论文。

该课题的主要设计内容为巡线机器人基本结构的设计工程图纸设计机械本体及各部件强度的校核本设计已基本达到主要技术要求和结构要求，但还有很多以后须要改进的地方，比如自身的重量还可以进步减小，升降齿箱的结构过于紧凑等等。

以后的设计研究可以在机械本体的结构和所用的材料上加以改进。

参考文献参考文献孙靖民，王新荣现代机械设计方法选讲哈尔滨哈尔滨工业大学出版社张运楚，梁自泽，谭民架空电力线路巡线机器人的研究综述机器人郭洪红工业机器人技术西安西安电子科技大学出版社姚俊，马松辉建模与仿真西安西安电子科技大学出版社李元宗机器人转动惯性张量的坐标变换机器人，温熙森，邱静，陶俊勇机电系统分析动力学及其应用北京科学出版社龙春风机械设计北京清华大学出版社，董吉谔电力金具手册北京中国电力出版社参考文献费仁元，张慧慧机器人机械设计和分析北京北京工业大学出版社周延泽巡线机器人的爬行方案设计机器人技术与应用龚振邦机器人机械设计北京北京电子工业出版社付京逊，冈萨雷斯，李机器人学北京中国科学技术出版社赵锡芳机器人动力学上海上海交通大学出版社致谢致谢在本次毕业设计中，从资料收集到顺利开题，再到整个设计任务的顺利完成，学生得到了指导教师认真耐心的指导。

她多次对设计图纸提出了中肯的修改意见，并帮助学生寻找出现问题的原因，从而顺利的克服了个个难关。

使学生在短短几个月中，对机械手设计有了较深刻的认识，并通过此次设计对所学的专业知识进步消化融会贯通，并能初步与实践相结合。

老师在本次设计中给予了学生很大的帮助和支持，她严谨的工作态度使学生在本次设计中获益非浅。

没有他的教导和帮助，就不会有今天的成绩。

她高尚的品质和孜孜不倦的研究方式，使学生在以后的学习和工作中有了奋斗目标。

在此衷心向老师致以崇高的敬意和衷心的感谢。

毕业设计论文独创性声明毕业设计论文独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的毕业设计论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除