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（完稿）气体输送管道轮式式机器人的设计（CAD全套）

较早从事管道机器人理论和样机的研究,年他提出了轮腿式管内行走机构模型,该机构虽然简单,但起了抛砖引玉的作用。日本的管道机器人在经历了年代的摇篮期后在年代进入了实用期，继而在年代进入了普及提高期。日本东京工业大学航空机械系的和在年开始先后研制出适用于的以及适用于管道的管道机器人。美国是世界的机器人强国，己经拥有很多管道机器人产品。美国公司系列管道检测机器人是国外现有的己成型管道机器人。美国纽约煤气集团公司的和卡内基梅隆大学机器人技术学院的博士在美国国家航空和宇宙航行局的资助下于年开发了长距离无缆方式的管道机器人系统，专门用于检测地下煤气管道的情况。其具有次作业检测距离长，采用无缆方式，自带电池并且电池可以多次反复充电，使管道机器人具有良好的自推进能力。管道机器人具有彩色摄像头，结构紧凑。可以通过的弯管接头和垂直管道。与外部操作人员采用无线传输方式。德国工业机器人的总数占世界第三位,仅次于日本和美国。天然气的应用不仅是作为燃料，更是作为种重要的化工原料得到了大量的应用。经过多年的探测，在我国万平方公里的土地和多万平方公里的管辖海域下，蕴藏着十分丰富的天然气资源。但是天然气的分布大多集中在人口稀少的油田中，因此，天然气的运输就成为项十分重要的工作。管道输送过程中必须依靠日常的维护，天然气的日常维护其中就包括了管道内污物的清除以及泄露的防止。但是现阶段使用的管道机器人大多为进口，成本昂贵。本设计主要是针对大口径气体输送管道的日常维护而进行。本设计能够实现的功能为管壁附着的污物的清扫以及壁厚的检测，通过壁厚的异常判断管道安全状况。为天然气的输送效率和安全提供保障。管道机器人的发展.天然气输送管道的发展中国是最早用木竹管输送天然气的国家。世纪以前，输气管道也使用木竹管。世纪后期用铸铁管，世纪年代开始使用钢管。输气动力开始全靠天然气井口压力。世纪年代采用了双燃料发动机驱动的压气机给管内天然气加压，输气压力从原来.帕上升到,帕,帕。输送距离也越来越长。后来又出现了规模巨大的管网系统。年代开始，在天然气进出口国之间，相继建成了许多跨国管道，如由苏联经原捷克和斯洛伐克奥地利德国的千米的输气管道由奥地利到意大利的长千米的管道由阿尔及利亚经突尼斯地中海和突尼斯海峡到意大利的全长,千米的管道等。到年时，世界输气管道总长达到万千米。长距离输气管道普遍采用压气机增压输送。输气管道在管材选用提高输送效率实现全线自动化等方面的技术也有了迅速的发展。我国的西气东输工程是项具有战略意义的大工程，其目的为将西部地区天然气向东部地区输送，主要是新疆塔里木盆地的天然气输往长江三角洲地区。输气管道西起新疆塔里木的轮南油田，向东最终到达上海，延至杭州。途省区，全长。设计年输气能力亿立方米，最终输气能力亿立方米。年月日全线贯通并投产。天然气管道可分为矿场集输管道长输管道和城市输配管网。我们可以用大口径长距离长距离巨输量来概括长输管道的特点。我国的西气东输工程管道从新疆库尔勒至上海市全长多公里，管径，最高输送压力，年设计输量亿立方米年，建成后可以解决沿线中东部地区个省市大中城市的气化问题。.管道机器人发展状况国外管道机器人研究进展国外关于燃气管道机器人的研究始于世纪年代,由于年代的微电子技术计算机技术自动化技术的发展,管道检测机器人技术于年代初得到了迅猛发展并接近于应用水平。般认为,法国的较早从事管道机器人理论和样机的研究,年他提出了轮腿式管内行走机构模型,该机构虽然简单,但起了抛砖引玉的作用。日本的管道机器人在经历了年代的摇篮期后在年代进入了实用期，继而在年代进入了普及提高期。日本东京工业大学航空机械系的和在年开始先后研制出适用于的以及适用于管道的管道机器人。美国是世界的机器人强国，己经拥有很多管道机器人产品。美国公司系列管道检测机器人是国外现有的己成型管道机器人。美国纽约煤气集团公司的和卡内基梅隆大学机器人技术学院的博士在美国国家航空和宇宙航行局的资助下于年开发了长距离无缆方式的管道机器人系统，专门用于检测地下煤气管道的情况。其具有次作业检测距离长，采用无缆方式，自带电池并且电池可以多次反复充电，使管道机器人具有良好的自推进能力。管道机器人具有彩色摄像头，结构紧凑。可以通过的弯管接头和垂直管道。与外部操作人员采用无线传输方式。德国工业机器人的总数占世界第三位,仅次于日本和美国。德国学者和等人在德国教育部的资助下于年研制成功了多关节蠕虫式管道机器人系统。该机器人由六节单元组成,其头部和尾部两个单元体完全相同,每个单元之间的节点个电动机驱动,使得可以抬起或者弯曲机器人个体,从而可以轻松越过障碍物或实现拐弯运动,该管道机器人系统具有个自由度,长度为,质量为,采用无缆控制方式,系统使用于直径为管道。国内管道机器人研究进展国内机器人研究起步较晚，多数停留在实验室阶段。哈尔滨工业大学开展了管道机器人的研制。该机器人具有以下特点适应大管径大于或等于的管道焊缝射线检测。次作业距离长,可达。课题研究成果主要用于大口径管道的自动化无损检测。上海大学研制了“细小工业管道机器人移动探测器集成系统”。其主要包含内径的垂直排列工业管道中的机器人机构和控制技术包括螺旋轮移动机构行星轮移动机构和压电片驱动移动机构等机器人管内位置检测技术涡流检测和视频检测应用技术,在此基础上构成管内自动探测机器人系统。该系统可实现管道内裂纹和缺陷的移动探测。设计的主体内容.管道机器人的基本结构管道机器人的基本形式主要有球式，脚式，轮式，履带式，蠕动式，爬行式等。本设计根据简便使用原则，决定采用轮式结构。机器人初步设计定为两层机构，底层为动力系统，上层为执行机构。底层机构采用箱式结构，大小初步定为。管道机器人底板采用型槽结构形式，机器人上组件通过相应的型槽用螺母圄定。型槽按照要求加工制造。其上型槽间距为,型槽宽度为。.管道机器人动力机构设计发电机，变速器的选择图水平摩擦力分析首先分析水平情况下的机器人的摩擦力情况。由公式上式中正为管道对机器人车轮正压力上为管道对车轮向上压力。为两力夹角。可得，当半径最小为时，管壁对车轮正压力最大。机器人重量约为，由公式上式中为机器人重力。再由公式得正最大为。初步选取常州德利来电器公司生产的直流电动机，型号为，功率，转速为。选取纽氏达特行星减速器系列减速器。减速比为。初步传动定为齿轮传动，传动比为，降速传动。根据初步设计。验证机器人的动力结构。由公式•其中为输出功率为电机功率为机械传动总效率。再由公式变•联•齿•滚其中变为变速器传递效率，取变二.联为联轴器传递效率，取联二.齿为齿轮传动效率，取齿二.级精度滚为滚动轴承传递效率，取滚二.。得二.，。由公式再由公式其中为电机转速为总传动比为输出转速。由公式变•齿得二,二.,二•。为保持前后轮传动比致，差速器传速比差二。取输入轴锥齿轮入二，盘二，为简化计算，差速器行星轮和太阳轮齿数选为相同行二太二。计算行星轮的参数取模数为，压力角用推荐压力角.。由得分度圆直径二由得齿顶高二由行.得齿根高二.则，齿全高二二.。由得锥角行二由行行行行得齿顶圆直径行二.由行行行行得齿根圆直径行二.齿轮宽度行二。计算齿根弯曲疲劳强度。由公式其中为许用弯曲应力为弯曲疲劳极限为弯曲寿命系数，选取二.为尺寸系数，选取二.为弯曲最小安全系数。行星轮材料为，硬度平均为，选取二。得计算实际齿轮弯曲应力。由得当量齿数.由其中为由合齿轮当量齿数，得端面重合度.。