基于ANSYS托卡马克内窥机器人伸缩臂的分析与设计论文.doc

PAGE 毕 业 设 计 设计题目 基于ANSYS托卡马克内窥机器人伸缩臂的分析与设计 学生姓名 祝敏 学 号 专业班级 机械设计制造及其自动化09-10班 指导教师 陈长琦 院系名称 机械与汽车工程学院 2013 年 6 月 3 日 目录 TOC \o 1-3 \h \u 中文摘要 1 Abstract 2 1 绪论 3 1.1 课题背景 3 1.2 本文主要任务 6 2 模块的总体设计 6 2.1伸缩杆机构总体设计内容 6 2.2 关键部位方案确定 7 2.3 本章小结 10 3 机构与零件的设计、选取与校核 11 3.1 联轴器的选择 11 3.2 电动机的选择 h 12 3.3 螺旋副的计算与校核 h 14 3.3 螺母周向固定键的设计计算 h 17 3.4 导向装置的选取与设计 h 18 3.5 角接触球轴承的校核计算 h 18 3.6 铰支端轴承的选取 h 20 3.7 推杆端转动的设计 h 21 3.8 其他主要零部件的设计与三维建模 h 23 3.9 波纹管的选取 h 28 3.10 本章小结 h 29 4 ANSYS有限元分析 30 4.1 ANSYS分析简介 30 4.2 分析过程及结果 31 4.3 本章小结 36 结论 37 谢辞 38 参考文献 39 PAGE \* MERGEFORMAT 2 PAGE \* MERGEFORMAT 2 PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 1 基于ANSYS托卡马克内窥机器人伸缩臂的分析与设计 摘要：本次课题旨在设计一种用于托卡马克内窥检测的机器人装置的伸缩杆模块并加以分析验证其可行性。由于机器人必须在不破坏托卡马克装置中原有真空度及温度的条件下伸入，因此它必须满足真空度及温度要求：的高真空，120℃的工作温度，200℃的烘烤温度。机器人有11个自由度，由5个模块、导向系统及推进系统组成。托卡马克内窥机器人的主要任务是在托卡马克装置运行的间歇期间伸入托卡马克腔体内对第一道壁进行近距离的直观检视，进而发现损坏的石墨瓦片以利于维护。内窥机器人的潜在功能还包括在安装了相关插件后可对内壁进行激光烧蚀，以及利用氦嗅探传感器进行对故障组件的定位。本文详细地介绍了设计过程中关键步骤，包括模块关键部位的方案确定，机构与零件的设计、选取与校核的过程，还加入了利用ANSYS软件进行有限元分析的过程与结果。对托卡马克内窥机器人伸缩杆模块的设计与分析进行了一次比较全面的论证与实践。 关键词：托卡马克;内窥机器人;伸缩杆模块;检视;维护 Design and Analysis of the telescopic of the Tokamak endoscopic inspection robot based on ANSYS Abstract: The purpose of this project is to design a telescopic rod module of the Tokamak endoscopic inspection robotic devices, then to analyze it in order to verify its feasibility. The inspection robot have to stretch in the vessel under the premise that it do not destroy the vacuum and temperature conditions in the Tokamak device. In this case, the r