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《履帶式管道機(jī)器人設(shè)計(jì)及仿真研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號(hào)：TP242.2密級：不保密UDC：621學(xué)校代碼：11065碩士學(xué)位論文履帶式管道機(jī)器人設(shè)計(jì)及仿真研究費(fèi)振佳指導(dǎo)教師張繼忠教授學(xué)科專業(yè)名稱機(jī)械工程論文答辯日期2016年6月1號(hào)摘要管道機(jī)器人是一種能夠沿管道內(nèi)壁行走的機(jī)械裝置，可以通過計(jì)算機(jī)控制或人工操作進(jìn)行一系列的管道檢修任務(wù)。管道機(jī)器人工作行走距離較長，而且管道環(huán)境是封閉、多樣和復(fù)雜的，包括水平直管、斜坡管、垂直管以及各角度彎管等。其關(guān)鍵核心部分在于它的移動(dòng)方式，所以管道機(jī)器人能否順利進(jìn)行工作取決于移動(dòng)方式的選擇。目前管道機(jī)器人的移動(dòng)方式種類繁多，包括輪式、履
2、帶式、爬行式、腳式、蠕動(dòng)式等。傳統(tǒng)的管道機(jī)器人有許多不足之處，比如越障能力不足，適應(yīng)管徑尺寸過于單一，機(jī)械結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不便于操作控制等。本文針對傳統(tǒng)管道機(jī)器人的不足之處，設(shè)計(jì)了一款具有主動(dòng)適應(yīng)功能的履帶式管道機(jī)器人。該履帶式管道機(jī)器人具有良好的越障能力，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，操控方便，性能穩(wěn)定，能適應(yīng)管徑在200mm~300mm范圍內(nèi)變化的不同管道。首先通過理論分析確定履帶式管道機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用SolidWorks三維設(shè)計(jì)軟件對該機(jī)器人各裝置零部件進(jìn)行三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，之后進(jìn)行裝配，建立總體三維模型，真實(shí)的反映出機(jī)器人基本
3、特征參數(shù)。然后運(yùn)用ADAMS仿真分析軟件對該機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，得出在不同姿態(tài)角、傾斜度和管徑的影響下，主動(dòng)適應(yīng)裝置的螺旋機(jī)構(gòu)軸向驅(qū)動(dòng)力變化情況。仿真結(jié)果表明，姿態(tài)角對螺旋機(jī)構(gòu)軸向總驅(qū)動(dòng)力大小并沒有影響，為一固定值828.17N，而對單個(gè)履帶輪所需軸向驅(qū)動(dòng)力有所影響，最小值為255.22N，最大值為296.89N；傾斜度和管徑則對螺旋機(jī)構(gòu)軸向總驅(qū)動(dòng)力有較大影響，但二者影響正好相反，傾斜度越大，所需軸向總驅(qū)動(dòng)力越大，管徑越大，而所需軸向總驅(qū)動(dòng)力越小。再運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件對該機(jī)器人的主動(dòng)曲柄、從動(dòng)曲柄和連桿等
4、關(guān)鍵零件進(jìn)行有限元分析，得到真實(shí)的應(yīng)力及變形等信息，進(jìn)行強(qiáng)度校核。結(jié)果表明，主動(dòng)曲柄、從動(dòng)曲柄和連桿的變形量都在合理范圍內(nèi)，強(qiáng)度也均滿足要求。最后對這款全新設(shè)計(jì)的履帶式管道機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，記錄其最大爬行速度和最大爬升角度等信息，測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明該管道機(jī)器人具有良好的穩(wěn)定性、可行性及實(shí)用性。綜合比較，本課題所設(shè)計(jì)的履帶式管道機(jī)器人綜合性能較高，社會(huì)實(shí)用價(jià)值突出，應(yīng)具有良好的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：履帶式；管道機(jī)器人；主動(dòng)適應(yīng)；仿真；有限元分析AbstractThepipelinerobotisakindofmechanic
5、aldevicethatcanwalkalongtheinnerwallofthepipeline,andcancarryoutaseriesofpipelinemaintenancetasksbycomputercontrolormanualoperation.Thepipelinerobottowalklongerdistanceandpipelineisclosed,variedandcomplex,includingthehorizontalstraighttube,pipeslope,verticaltubea
6、ndtheanglepipeandother.Thekeypartofinpiperobotiswayitmoves,sotherobotcansmoothlydependsonthechoiceofmobile.Therearemanykindsofmobilerobot,includingawheeled,crawler,crawling,feet,creeping,.ThetraditionalpipelinerobothasalotofdefectsForexample,theobstacleabilityisi
7、nsufficient,adapttothetubesizeistoosingle,themechanicalstructureistoocomplex,noteasytocontrol.Thedeficiencyintraditionalpipelinerobotdesignedonesectiontohavetheinitiativetoadapttothefunctionofcrawlerrobotinpipeline.Thecrawlerpiperobothasagoodabilityofobstaclesurm
8、ounting,themachinehastheadvantagesofsimplestructure,convenientoperation,stableperformance,canadapttodifferentpipediameterchangesinthe200mm~300mmrange.Firstthro
