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（答辩稿）管道爬行器的研究与设计（CAD图纸+DOC论文）

管道爬行器的研究与设计摘要型弹性套柱销联轴器。选择键键是机械传动部分的动力传递原件，在选择时要求其符合传递扭矩的要求。且键已被国家定位标准件，在此主要进行间的选择和校核。根据轴的直径，由机械设计表选择普通平键的圆头平键,材料选钢。依据键的校核如下式中传递的转矩.，为键的高度键的接触长度，轴的直径，可计算得查机械设计表静载荷时可知所选的圆头平键符合条件.吊环的设计如前所诉，吊环采用榫卯结构，吊环与环槽的表面粗糙度要求达到.。其工作原理是根据吊环的自重，调节吊环始终与地面保持垂直。因其受力不大，减轻重量，故材料采用硬铝。图吊环装配图图吊环爆炸图.轴承的设计用于固定螺杆。螺杆后部只是普通光轴，转速低。故采用滑动轴承表面粗糙度要求较高，又因轴承在主体内的紧固要求采用自行设计的轴承。的为减轻重量材料采用硬铝。其工程图如图。图轴承工程图.机腿的设计其三维装配图，爆炸图如图，。图机腿装配图图机腿爆炸图机腿通过关节的伸缩进行自适应调节。连接杆与推动盘连结。连接杆与机腿采用铰链。为适应管道最大内径的调节，关节尺寸为，关节尺寸为，关节尺寸为。.驱动轮的设计驱动轮的设计与方案二大至上致部分结构不同，故不在赘述原理。驱动轮装配和爆炸如图，图。原动力电动机的选择与计算在机器人的电气控制研究设计部分完成。图驱动轮装配体图驱动轮爆炸视图.管道爬行的实现图管道内爬行实现.管道内路口转弯的实现在十字型管道内爬行时，会遇到驱动轮悬空，并可能被卡住的情况。此时，在通过摄像观测装置观测到该种情况时，工作人员通过控制机身电机，进给螺杆开始转动，使螺母水平移动，从而使机腿伸缩，以通过该类型管道，如图。其控制过程框图如图。程序中控制由现场工作人员控制，通过对机身电机的控制，以实现机腿的伸缩。这里只是叙述了爬行器前半身过复杂管道的控制过程图，再后半身过复杂管道时，基本类似，故不在赘述。机器人的电气电路控制设计将在本文的第六部分进行阐述。.总体装配体设计根据三维造型和各零件的设计，现设计出方案三总体装配图如图。图爬行器装配体工程图管道爬行机器人的功能分析根据管道机器人的机械部分的设计，要求这种伞型足的爬行器在管道中要完成前进，后退，转弯以及前伞，后伞的张开和闭合等动作，管道机器人在工作条件下需要有较强劲的动力，较好的可控性，能够在管道内确定自己的位置，来精确的定位的管道破损处定位系统，由机器人的位置来确定管道破损的确切位置。要求较小的体积以及较简单的电路。根据机器人的动作要求可以把管道机器人的动力源设计为由个电机来控制机器人的爬行前进，后退采用的动力驱动。由个电机来控制前后伞足的张开和闭合。根据前后伞足的张开和闭合，爬行机器人的转弯等，必须要求前后伞足的张开及闭合为独立事件，相互不干扰才能完成转弯时伞足的独立动作。管道爬行机器人的动作分析管道爬行机器人主要完成的动作有六轮的驱动前进，后退，调速。伞足的张开和闭合前后相对独立。管道中的转弯动作顺序前伞足闭合后伞足前进前伞足打开后伞足闭合前伞足前进后伞足打开。由吊环进行机器人的姿态调整自适应。照明管道中十分黑暗，摄像头摄像，必须有照明设施。电气控制基本元器件的选取基于以上电气运转控制及顺序制动的问题分析，根据管道机器人的使用特点和工作条件，要求方便，安全，可靠，性能优越，价廉，适用于复杂的环境条件，体积小，重量轻，可控性能好等，可对元器件进行如下选取.电机的参数计算与选取驱动轮电机的参数计算通过对机器人的三维实体建模，以及材料的选取，通过已知密度进行零件分析，查阅资料综合算的爬行器的总质量为通过查阅相关资料查得橡胶与钢之间摩擦系数为.，则取实际计算摩擦系数为最大功率轮子承受的压力为机器人的重力与机腿张开时产生的管壁压力为机器人的重力，为机腿对管壁的压力由于工作时，机腿张开的幅度不同，所产生的压力也不同。为了安全和电机满足设计要求的目标，机腿张开对管壁的压力可取倍的重力。即管道爬行器的研究与设计摘要管道,爬行,研究,钻研,设计三维,毕业设计,全套,图纸本科毕业论文设计论文题目管道爬行器的研究与设计学生姓名所在院系机电学院所学专业机械设计制造及其自动化导师姓名完成时间摘要本课题是在对管道爬行器的结构和运动研究分析的基础上。本次设计在的基础上构建管道爬行器的若干套三维造型，然后依据要求进行选择。最终方案采用列车连接结构,伸缩结构和“伞”型结构，以适应管道内部的弯道和大范围内径变化管道。通过电气控制，使各电机顺序动作以完成通过十字型和丁字型等较复杂的管道,通过新型吊环的调节始终保持摄像装置与水平面的平行。对管道爬行器的控制要求，采用常规的电气控制分析方法设计电气部分的控制电路，最终方案采用人工控制电机的顺序动作进行管道内的转弯，里程计反馈信息与管道工程图相结合的方法来进行爬行器的定位。为研究管道爬行器打下了定的基础。关键词自适应性，伸缩结构，内径变化，新型吊环，态调整的选择加传感器的关节进行调整利用吊篮方式进行调整采用新式吊篮进行调整.自适应分析伸缩臂长和加弹簧方式伸缩臂长和“伞”型摇杆.方案的基本确定方案的设计与分析.机身的设计.机腿的设计伸缩单元变长单元关节单元.驱动轮的设计.方案的分析方案二的设计与分析.机身的设计.机身内部传动结构设计.进给螺杆与螺母的设计.吊篮的设计.机腿的设计.方案二的分析方案三的设计与分析.机身的设计.机身内部传动机构的设计进给丝杠和螺母的设计选择联轴器选择键.吊环的设计.轴承的设计.机腿的设计.驱动轮的设计.管道爬行的实现.管道内路口转弯的实现.总体装配体设计管道爬行机器人的功能分析管道爬行机器人的动作分析电气控制基本元器件的选取.电机的参数计算与选取驱动轮电机的参数计算主电机参数计算机器人动力源的选取.电源的选取.电机调速元件的选取串联电阻调速方法的实现新型调节脉宽型调速的实现电机调速方法的确定及元件的确定电路设计.轮足电机动作的正转与反转的电路设计.前后伞足的张开闭合电路设计.电机部分总电路设计.电机顺序动作的电路设计人为控制逻辑控制单片机进行自动控制.照明系统的电路设计.管道内机器人定位系统的设计爬行器管道内定位方案的提出与分析机器人定位系统部件的选择与设计结论结束语致谢参考文献绪论随着社会的发展和人民生活水平的提高，天然气管道以及各种输送管道的应用越来越多。在我国及世界各个国家内，由于地形的限制和土地资源的有限，在地下都埋设了很多的输送管道，例如，方面天然气管道石油管道等，在埋有管道的地面上都已经建成了很多的建筑物公路等，给管道的维修和维护造成了很大的困难。当这些管道由于些原因造成了泄露堵塞等问题时，人们普通的做法是挖开道路进行维修，有些时候如果不能准确判断泄露和堵塞的具体位置时，会浪费很多的时间和精力，同时降低了工作效率。另方面石油天然气化工电力冶金等工业的管道工程大多采用焊接管路。为了保证焊接管路的焊接质量和运行安全,管道工程都要对焊缝进行检测,检测焊接部位是否存在虚焊漏焊伤痕等焊接缺陷。常用的焊缝检测方法是采用无损检测,如超声射线涡流等。对于管路检测,则大多采用管道内爬行探伤检验设备简称爬行器对焊缝进行射线检测。这类爬行器由于受管道尺寸的限制,大多结构十分紧凑。在检测过程中,爬行器在其控制系统的控制下,可连续对同管道不同位置上的焊缝质量进行检验。考虑管道焊缝检测的效率,常常当管道焊接具有定长度之后,才集中对管道进行检测。如果次要检测的管道比较长,爬行器的控制系统应采用车载式布置。使用时,通过外部的控制器对爬行器上的控制系统发出指令,决定爬行器的工作状态。随着机电体化技术的发展，以及机器人技术的发展和管道测试等技术的进步发展，相互之间的渗透程度越来越深，管道爬行机器人是在狭窄空间中进行精密操作检测或作业的机器人系统。其中机器人的作业环境般是危险的。火力发电厂核电厂化工厂民用建筑等用到