N531-自适应管道机器人的结构设计 下载积分：50　资料编号： N531

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Word版说明书1份，共57页，约22000字

开题报告一份

CAD版本图纸，共6张

摘要

随着全球化和工业化进程的迅速发展，石油、天然气等物资的输送显得极为重要，管道作为流体类物资的主要运输路径，其铺设路线已横跨大半个地球，而由管道泄露造成的事故也发生在全球各地。携带检测装置和清扫装置的自适应管道机器人可以辅助检测维修人员进行管道的检测和清扫，提高管道运输的经济效益和安全性能。

本论文在研究分析管道机器人国内外发展现状的过程中发现现有的管道机器人技术依旧存在一些不足，大部分管道机器人只适用于在大管径管道环境下作业，而适用于中小管径管道作业的管道机器人要么变径范围小，要么只能进行检测工作或工作时间短，在此基础上，本论文提出了一种能在中小管径管道内可控变径并可以完成清扫检测任务的管道清扫检测机器人。首先对该款管道机器人进行了总体方案的设计，包括机械系统总体方案的设计和控制系统总体方案的设计；其次管道机器人机械系统的具体设计包括管道机器人整体长度的设计，控制室的设计，行走装置的设计，连接机构的设计以及清扫装置的设计；其间包括对重要零件进行静力学分析与仿真，确保结构强度足够和选用材料合理；最后对机器人的运动特性进行分析。

本论文设计出来的自适应管道机器人能稳定地在中小管径范围内进行检测清扫作业，提高了中小管径管道维护工作的效率。

关键词：自适应管道机器人；结构设计；有限元强度校核；运动仿真

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外发展现状 2

1.2.1国外发展现状 2

1.2.2国内发展现状 3

1.3研究难题和技术要点 4

1.4主要研究内容和方法 5

第二章 管道机器人总体方案的设计 7

2.1主要设计指标 7

2.2机械系统总体方案设计 8

2.2.1结构形式的确定 8

2.2.2驱动方案的设计 9

2.2.3行走装置和清扫装置的变径方案的确定 10

2.2.4通讯方式和能源供给方式的确定 11

2.3控制系统总体方案设计 11

2.3.1控制系统设计要求 11

2.3.2控制系统方案 12

2.4本章小结 13

第三章 管道机器人机械系统的具体设计与有限元分析 14

3.1控制室的设计 14

3.2行走装置的设计 15

3.2.1驱动机构的设计 16

3.2.2轮子支撑架的有限元强度校核 19

3.2.3主动变径机构的设计 22

3.2.4主驱动变径机构中连杆的有限元强度校核 27

3.2.5主驱动变径机构中丝杆螺母的有限元强度校核 29

3.3连接机构的设计 31

3.4清扫装置的设计 32

3.4.1清扫装置中驱动机构的设计 33

3.4.2清扫装置中小齿轮的有限元强度校核 34

3.4.3清扫装置中自适应变径机构的设计 37

3.5本章小结 37

第四章 管道机器人运动特性分析 38

4.1驱动机构的变径过程分析 38

4.1.1驱动变径机构末端端点的运动学方程 38

4.1.2 基于Adams的驱动机构变径过程的运动仿真 39

4.2管道机器人越障能力的分析 41

4.3基于Adams的机器人通过直管过程的运动仿真 42

4.4管道机器人通过弯管过程分析 44

4.4.1弯管通过的约束条件 44

4.4.2机器人通过弯管状态分析 45

4.5本章小结 47

总结与展望 48

总结 48

展望 48

致谢 49

参考文献 50

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