分布式多截面驱动管道拖动器的设计与研究-机械设计及理论专业论文.docxVIP

Classified Index：TP242.2 U.D.C: 62-112.5 Dissertation for the Master Degree in Engineering DESIGN AND RESEARCH ON DRIVING WHEEL MULTI-SECTION DISTRIBUTION INPIPE TRACTOR Candidate： Zhang Fangliang Supervisor： Prof. Tang Dewei Academic Degree Applied for： Master of Engineering Specialty： Mechanical Design and Theory Affiliation： School of Mechatronics Engineering Date of Defence： June, 2009 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - - I - 摘 要 随着工业技术的发展，小直径管道的应用越来越广泛，小管径工程管道 机器人技术是一个研究难点，其中机构的设计和多方面性能的分析是研究的 关键内容。针对小直径管道环境，基于多截面驱动的设计思想，开发了一种 新型多截面驱动管道拖动器，并对该拖动器进行了多方面性能的评价。 对几种轮式管道机器人驱动轮分布方案做了比较，提出了驱动轮多截面 分布的设计方案。在分析车轮越障能力以及车体受力情况的基础上，总结了 驱动轮多截面分布的优缺点以及需要解决的问题。在给出了拖动器具体设计 方案后，分析了拖动器在直管中的越障性能和弯管运动情况。 拖动器整体结构进行了详细设计，并建立了拖动器的三维模型。利用建 立的三维模型，对拖动器整体进行了干涉分析。通过理论计算及有限元分析 等手段对各零件的可靠性进行了分析。 建立拖动器整体仿真模型，并进行了仿真实验。通过拖动器直管中运动 仿真，验证了牵引力与弹簧预紧力之间的理论关系，并得出了直管中拖动器 整体的运动姿态。通过拖动器在直管中越障能力的仿真，得出了拖动器在直 管中越障时各组件的工作状态、车体与管壁的接触状况以及预紧弹簧的变化 情况。通过拖动器在弯管中的仿真，得出了弯管中各轮与管壁接触情况，拖 动器在弯管中具有足够的通过能力。 关键词 管道拖动器；多截面驱动；结构设计；仿真分析 - - II - Abstract Along with the development of technology, small diameter pipeline is more and more extensive, small diameter engineering piping robot technology is a research difficulty, including the design and performance analysis is the key content. For small diameter pipeline environment, based on the design thought of multi-section, develop a new multi-section driving pipeline developed a new section of pipeline dragging machine, and evaluated the dragging machine’s various performances. Several wheeled pipline robots driving wheel distribution projects are coMPared, and put forward driving wheel multi-section distribution design program. Based on the analysis of the wheel hull obstacle-climbing capability and the machine stressed situation, summarizes the advantages and disadvantages of driving wheel multi- section distribution and problems need to be solved. In given the specific design scheme of the dragging machine, anal