管道清洁机器人毕业设计论文.docxVIP

目录

1绪论 2

1.1本课题研究背景和研究意义 2

1.2国内外发展状况 4

1.3本设计的主要内容 12

2管道机器人总体设计 13

2.1管道机器人的总体结构设计 13

2.1.1移动方式选择 14

2.1.2传动方案的选择 15

2.2机器人变管径自适应性方案设计 17

2.3动力系统的设计计算 22

2.3.1管道机器人行驶阻力分析 22

2.3.2减速器的选择 26

2.4机器人的速度和驱动能力校核 28

2.4.1运动速度校核 28

2.4.2驱动能力校核 28

3链传动的设计计算 29

3.1链轮设计的初始条件 29

3.2链轮计算结果 30

3.3历史结果 30

4蜗轮蜗杆的设计计算 32

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4.1蜗轮蜗杆基本参数设计 32

4.1.1普通蜗杆设计输入参数 32

4.1.2材料及热处理 33

4.1.3蜗杆蜗轮基本参数 34

4.1.4蜗轮精度 36

4.1.5强度刚度校核结果和参数 37

4.1.6自然通风散热计算 38

4.2蜗杆轴的结构设计 39

4.2.1轴的强度较核计算 40

4.2.2轴的结构设计 45

4.2.3键的校核 45

5过弯道能力和其他部件设计 47

5.1弹簧的设计 47

5.2过弯道能力的设计 48

5.2.1工作原理 48

5.2.2过弯道能力的几何量设计 49

6管道机器人建模与仿真分析 53

7总结和展望 57

参考文献 60

致谢 63

管道机器人的设计与运动仿真

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1绪论

1.1本课题研究背景和研究意义

用于石油、天然气乃至民用上下水等管道在传输液、气体过程中，因温度、压力不同及介质与管道之间的物理化学作用，常常会高温结焦，生成油垢、水垢，存留沉积物，腐蚀物等，使有效传输管径减少，效率下降，物耗、能耗增加，工艺流程中断，设备失效，发生安全事故。尽管通过添加化学剂，采用合理的工艺流程，进行水质处理措施可以在一定程度上改善这些情况，但要完全避免污垢的产生是不可能的。我国的管道清洗行业长期以来80%采用的是化学方法以及手工清洗和机械清洗方法，成本高、效率低、污染环境等，远远不能满足现代社会日益增长的要求。探索和开发

高效的清洗方法成为工业生产和人民生活的不可或缺的环节。

利用行星磨头清洗是一种新的清洗方法。与化学清洗及手工、机械清洗相比，具有清洗质量好、效率高、适应性强、成本低等一系列优点，可达到返旧还新的效果。作为一种清洁、高效、对环境无污染的清洗技术

具有可观的经济和社会效益。

随着经济的发展、人们生活水平的提高，人们对于食品卫生、健康的要求越来越高，环保意识越来越强，如何实现油烟管道高效率的清洗成了

相关从业人员关注的问题。

本课题的研究目的是设计一种应用于清洗油烟管道的机器人，解决单独靠人力很难完成，甚至不可能完成的油烟管道清洗任务。本课题的研究

主要有以下意义：

1、可提高机器人的清洗效率。现有油烟管道机器人由于机械执行机构

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只有一个自由度，清洗管道壁时，要通过不断调整机器人的位姿来实现，

使操作变得复杂，清洗效率较低。

2、可完成竖直油烟管道的清洗。宾馆饭店常常位于高层建筑物中，竖直烟道的清洗是管道清洗的重要任务。针对现有机器人不能用于竖直管道清洗的缺点，我们设计了链式履带行走、永磁吸附的机械行走机构，用于

完成油烟管道的清洗爬壁任务。

3、可改善当前清洗油烟管道工人的工作环境、降低工人的劳动强度、

节约清洗成本、消除油烟管道清洗的卫生死角、提高管道使用寿命、提高

油烟管道的清洗效率、减少火灾以及可避免化学清洗导致的污染和纯机械

清洗对管道造成的损伤等。

4、应用于其它领域。通过更换机械执行机构、作业工具等可实现空调

管道的清扫、船体表面的清洗、检测、喷漆等任务。

现代工农业及日常生活中使用着大量管道，石油、天然气、化工等领域也应用了大量管道，这些管道大多埋于地下或海底，输送距离近千里，它们的泄漏会造成严重的环境污染，甚至引起火灾，多数管道安装环境人们不能直接到达或人们无法直接介入，另外，在一些工厂里有大量的通风管道，在某些餐厅或饭店里