到很多不会的地方，陈艳老师不怕辛苦的给我讲解，陈艳严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己宽以待人的崇高风范，朴实无华平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！同时也向我的同学表示由衷的谢意，在我的论文完成过程中他们给予了我许多支持和帮助!最后感谢我的父母多年来对我的默默付出，他们的关心为我完成学业提供了动力!由于本人所学知识和能力有限，在设计中难免存在些问题，恳请各位老具有真实性和有效性。.分析内容由于该管道清洗机构采用的是空间正交剪叉式机构，主要是进行旋转和伸缩运动，各单元节通过铰链链接，故将从位移速度和加速度三个方面分析旋转伸缩机构的运动学特性。从而知道怎样能提高机构的可靠性。．旋转伸缩机构的运动学建模，如图.所示图.坐标描述如.所示建立空间直角坐标系,坐标原点与第级空间剪叉单元的顶点重合为剪叉结构的节点,节点分别位于轴上。由于整个空间剪叉组合正交,则落在轴上,且运动规律与相似。通过计算的运动特性,即可分析出其它各节点的运动情况。在旋转伸缩机构中设为固定点,节点运动轨迹为两种运动的叠加方面向直线运动,速度为,同时又绕着做圆周运动,角速度为。为了研究方便进行运动分解,先讨论节点向的直线运动,如图.所示为面上叠加的剪叉机构。设组成剪叉单元的杆长为,初始条件为剪叉机构完全收位置,即杆与轴的初始夹角为。则各节点初始坐标位置,以矩阵的形式表达为.其中,表示,节点的初始坐标则经过时间,剪叉单元跨度和高度分别为.各节点的坐标位置变为接下来,节点绕着轴运动,时刻转过的角度在空间的坐标表示为.其中为绕坐标轴轴旋转的坐标变换矩阵。用表示其在惯性坐标系中的速度分量,用表示其在惯性坐标系中的加速度分量。式子两边对时间求阶导,则可得速度方程。节点的速度．新型旋转伸缩机构的运动学分析设剪叉结构单个杆长为,底盘旋转角速度.,螺纹块移动速,则展开所用总时间为。由建立的物理模型可知,的运动轨迹为沿着轴做直线运动,轴的位移分量为零。由于剪叉结构空间位置具有对称性,的轴速度分量与相同。下面着重分析节点的运动,的运动轨迹为空间螺旋曲线,节点运动轨迹的仿真结果如图.示。随着的增大空间轨迹纵向距离成倍增大。各节点的速度分析结果如图.,.所示,分别为各点在惯性坐标系下方向的速度分量。方向的速度分析结果表明轴方向速度变化具有相似性,随着机构的旋转,速度方向交替变化,且速度大小呈衰减趋势,直到剪叉臂完全收拢停止。始终在面上运动,向的速度为。节点轴速度分量的初始值大小随着的取值成倍增加,且速度急剧减小,然后趋于平稳,整个过程显示了剪叉机构伸展过程的运动特性。图.为旋转伸缩机构伸展过程中不同时刻的结构状态。图.节点的运动轨迹图.节点,轴的速度分量图.节点轴的速度分量.数据分析的意义通过建模以及对数据的分析，知道了该机构清洗时各点的速度和加速度，便于选则所需的材和对电机的选择。上面设计了种新型旋转伸缩机构模型,将两组平面剪叉机构整合成正交立体的空间剪叉机构,运用复合轮系机构及螺旋系统实现了对剪刀叉的驱动,伸展结构有较强的伸缩性能和抗扭曲通过对该机构的运动学分析,揭示了这种机构的运动特性,分析了该机构的结构关系并建立了其运动学模型。对不同结构参数的旋转伸缩机构,分析了其展开过程中任意节点的位置速度和加速度的变化规律,计算结果与试验中该机构的运动特性完全相符,为下步的多刚体多柔体展开动力学分析奠定了基础。图.剪叉臂展开过程总结管道清洗十分的重要，能够让人们的生活更加的健康，也能够节约能源保护环境。空间正交剪叉式清洗机构具有结构简单成本低廉的优点，这种空间在不同情况下污垢的种类，存在很大差别。在我们的生活中看见污垢产生是非常普遍的，不同的产生过程会有不同的污立图图.杆长需要的条件图.不同机构示意图第章基于空间正交剪叉式机构的管道清洗机构分析.该机构的组成如图.所示，该机构主要由剪叉式机构和两个电机组成，加上旋转地盘以及机构顶部的清洗海绵组成。.该机构的运动方式该机构能够实现空间立体式的旋转和伸缩运动。从而实现对管道全方位和长距离的清洗。.该机构的清洗管道的方式在两个电机的带动下实现旋转和伸缩的同时进行。．伸缩功能的设计与实现每个基本单元由两个等长的直杆,中间通过抗剪铰相而成,称为剪式单图.机构的整体示意图元。剪式单元之间相互铰接,可实现伸缩运动功能,机构底部节点个与固定装置铰接,另个与水平滑块铰接,顶部节点以同样的方式相连。该机构具有将滑块的水平运动转化放大为结构垂直运动的功能。传统的剪叉式机构大多为平面机构,不具备空间运动的特性,如果将传统的平面剪叉式机构演化成空间剪叉式构,则无疑会拓展剪叉式机构的应用领域。国内外许多学者对平面剪叉机构进行了演化变异,形成了各种空间可展结构。采用种变异演化方法将两组型基本单元的中间铰链通过个圆环形铰链连接起来,并将个型基本单元的运动平面相对于另外个基本单元旋转个角度所得,如图.在情况下所示。这种空间型剪叉式机构具有以下特点只有个运动自由度,仅需要个原动件第级运动单元有四个滑块,它们沿半径方向作同步运动支撑刚度和抗扭转刚度成倍增加,稳定性得到大大提高。．旋转功能的设计与实现设计的清洗装置将可旋转底盘与空间剪叉伸缩臂组合在起形成个具有旋转伸缩功能的机构见图.。可旋转伸缩机构系统由四大部分组成,如图.所示。基座为固定装置旋转底盘是系统的传动系统,它由两根主动丝杆两根导向杆螺旋机构复合轮系机构和可转动底盘等构成控制与动装置由两个独立驱动电机和减速器构成伸缩部分由空间剪叉机构组成。图.空间型剪叉式机构示意图,.电机,.圆柱齿轮,.螺纹杆.锥齿轮,.螺纹移动块.剪叉结构,.滚珠.底盘.墓座通过螺旋副连接,同时又与剪叉连杆通过接旋转副铰接与剪叉结构铰接另外两个滑块,与两根导向杆通过圆柱副连接底盘与电机固连,由齿轮带动,并通过轴承实现与外做的分离旋转。图.可伸缩旋转机构的运动简图运动原理电机驱动齿轮旋转，旋转后带动齿轮转动，齿轮带动底盘转动,整个底盘带动剪叉伸缩臂实现旋转。电机驱动锥齿轮旋转，锥齿轮带动锥齿轮,旋转，锥齿轮,驱动螺杆然后螺杆,驱动螺纹块,在螺旋副作用下作直线运动,向圆盘中心收缩,迫使剪叉连杆逐渐伸展。同理,通过调整两个电动机转向,可改变空间剪叉臂的收缩和旋转的方向。在两个电机同时作用下,空间剪叉臂可同时进行旋转和往复运动。.机构的有限元分析．建模由于该机构工作时主要是受转矩和弯矩，而且是由相同的杆组合而成，故取最小的单元杆,进行有限元分析如下图.所示图.可旋转伸缩机构的结构图图.可伸缩旋转机构的运动简图．结论从有限元分析的图可以看出该机构工作时杆件的中间和两端受力和变形比较大。在使用过程中，要以中间承受里的大小作为设计准则和校核准则。图.有限元分析图第章对该清洗管道机构的效果分析.效果分析方法由于空间剪叉结构的外载荷仅作用在节点上,所以节点的运动规律对下步空间剪叉机构的拉压承载力和扭转承载力的计算与分析至关重要。我们将采用数学建模的方法对该机构的清洗效果进行分析。在数学建模的情况下，有数据有图像，结果展开机构结构上具有尺度致性重复性好等特征,加工装配简单,实用性很强。因此在管道清洗应用和其他空间可展开结构方面具有广泛的应用前景。但是该机构清洗效率和速度不是非常的高，目前清洗管道不能清洗弯曲的管道，还有待改进。今后在这方面还要多做研究，将其优点扩大使其应用前景更广泛。参考文献杨善让，徐志明.换热设备的污垢与对策第版.北京科学出版社，.夏新民.换热器在线清洗技术介绍.石油化工设备技术.蒋兴桥，宋华东，张雯淘.清洗技术的研究及应用.清洗世界.李德福，刘洁.石油化工设备清洗技术.北京化学工业出版社，.陆震维，陈玉梅.化工装置清洗技术现状和展望.化工进展李德福，张学发.工业清洗技术.北京化学工业出版社，.冯若，黄金兰.超声清洗及其物理机制.应用声学.罗宪中，李贵平.超声清洗领域新拓展超声防垢.清洗世界.郭永刚，王景芹.超声波在石油化工中应用的研究进展.当代化工.丘泰球，胡爱军.超声波防除积垢节能技术及设备开发.应用声学.,.,.吕仲文.机械创新设计.北京机械工业出版社，.王成焘.现代机械设计思想与方法.上海上海科学技术文献出版社，.王步瀛.机械零件强度计算的理论和方法.北京高等教育出版社，.，.，.，，.致谢首先要向我的导师陈艳表示衷心的感谢。本次毕业设计是在我的导师陈艳的悉心指导下完成的，大学四年虽说好好学习了，但是专业知识远远的不够，刚刚拿到论文题目实则找不到头绪，最后还是请陈艳老师提点，才能想出方案，期间又遇用预拌混凝土和干混 砂浆”。广州市在关于我市建设工程推广使用干混砂浆和预拌砂浆有关事 项的通知中规定“在本市行政区域内，各建设工程和文明 施工工程政府投资工程奥运工程应当使用预拌砂浆。在家庭装修和其 他工程中提倡使用预拌砂浆”。年天津市在天津市发展散装水泥管 理办法政府令中规定“应当逐步推广使用预拌砂浆”。南拌砂浆。年北 京市建委发改委规划委和环保局也联合下发了关于在本市建设工程 使用预拌砂浆的通知，通知规定“自年月日起，本市四环路以 内新开工的建筑工程必须使用预拌砂浆，四环路以外申报优质环线以内，市 郊区县镇地区新开工工程全部使用预拌商品砂浆年月日起 全市新开工工程全部使用预拌商品砂浆”。年上海市又在上海 市扬尘污染防治管理办法中规定施工单位应当使用预 制现场搅拌砂浆”。 同时，全国各地也纷纷出台了关于干混砂浆应用的地方政策。年 上海市建委上海市环保局联合下发了关于在本市建筑工程使用预拌商 品砂浆的通知，通知规定“从年月日起，在外砂浆列为推广应用范围。年国家发改委等部门下发了关于加快水 泥工业结构调整的若干意见的通知，在通知中强调“大力发展预拌砂浆 和商品混凝土，大中型城市要禁止现场搅拌混凝土，条件成熟的地区应限 砂浆列为推广应用范围。年国家发改委等部门下发了关于加快水 泥工业结构调整的若干意见的通知，在通知中强调“大力发展预拌砂浆 和商品混凝土，大中型城市要禁止现场搅拌混凝土，条件成熟的地区应限 制现场搅拌砂浆”。 同时，全国各地也纷纷出台了关于干混砂浆应用的地方政策。年 上海市建委上海市环保局联合下发了关于在本市建筑工程使用预拌商 品砂浆的通知，通知规定“从年月日起，在外环线以内，市 郊区县镇地区新开工工程全部使用预拌商品砂浆年月日起 全市新开工工程全部使用预拌商品砂浆”。年上海市又在上海 市扬尘污染防治管理办法中规定施工单位应当使用预拌砂浆。年北 京市建委发改委规划委和环保局也联合