毕业设计（论文）-蠕动式管道清洁机器人设计.docx

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蠕动式管道机器人的结构设计

目录TOC\o1-3\h\z\u

28326第一章绪论 1

255191.1研究背景及意义 1

104241.2国内外发展现状 2

186581.2.1国外发展现状 2

183071.2.2国内发展现状 4

26490第二章方案设计与分析 6

185492.1主要设计指标 6

259992.2机械系统总体方案设计 6

15462.2.1结构形式的确定 7

218732.2.2驱动方案的设计 7

194952.3蠕动方式的选择 8

48542.3.1.伸缩机构设计 8

288412.3.2管道支撑方式选择 10

267202.4整体布局及工作原理 11

6458第三章机构运动分析 12

80263.1运动及动力学特性分析 12

248003.1.1直线运动 12

17463.1.2直线运动动力学分析 12

25310第4章结构设计与强度校核 14

319384.1机器人总体结构设计 14

76594.2电机的选择 14

171904.21行走电机选择 14

311714.2.2蠕动电机选择 16

250044.2.3清扫头电机选择 16

191054.3滚珠丝杆副选择 17

86774.3.1导程确定 18

187214.3.2确定丝杆的等效转速 18

250884.3.3确定丝杆的等效负载 18

272924.3.4确定丝杆所受的最大动载荷 19

67394.3.5精度的选择 19

94684.36选择滚珠丝杆型号 20

51874.3.7校核 23

170504.3.8主驱动变径机构中丝杆螺母的有限元强度校核 24

13484.3加紧机构的设计 28

198784.3.1曲柄滑块机构设计 29

59014.3.2运动校核 32

61794.4齿轮传动设计 33

282094.4.1齿轮计算 33

195894.4齿轮校核 38

2749总结与展望 41

5228参考文献 42

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第一章绪论

1.1研究背景及意义

当今时代全球化和工业化已经成为世界发展的潮流，物资能源在这个大潮中占据主导地位，管道运输作为一种非常有效的运送物资和能源的运输方式，广泛得应用在普通工业、石油天然气等各个领域，已成为流体能源首选的运输方式。图1-1为卡拉库利气田天然气经处理后运输到中国的管道，图1-2为化工废气处理输送管道。

图SEQ图表\*ARABIC1-1天然气输送管道图1-2化工废气处理输送管道

管道运输在带来巨大的经济效益的同时还带来了不小的隐患，新闻即报道了多个因管道泄漏而造成的重大爆炸事件，如2010大连管道泄漏事件及2013青岛管道泄漏事件等，其中不乏人员的伤亡，还包括物资能源的浪费和对生态环境的污染。所以对管道进行定时定量地检测维修乃至更换成为了管道运输行业必不可少的责任和工作。为了保证管道的安全性以及提高其寿命，那么就必须对物料输送管道进行检测维护和相应的管道作业，而大多数管道具有长、弯道多、管径小且半径范围可变的特点，光靠人员无法进行检测，此时管道机器人应运而生。

近年来，随着石油产业的不断发展，石油管道的建设和运营越来越需要高效、精准的技术支持。然而，石油管道的长期运行可能会导致管道内部形成附着性沉淀物，这些物质严重影响了石油管道的运输效率和安全性。

为了解决这一问题，石油管道清蜡机器人应运而生。该机器人能够搭载高清晰度摄像头和先进的控制系统，实现对石油管道内部沉淀物的高效、迅速和精准清理。

可是，石油管道清蜡机器人的研究与开发并不是一项容易的工作。首先，石油管道的各种极端工况如低温、高温、高压和腐蚀等对机器人的材料和部件提出了严格的要求。其次，现有的石油管道清蜡机器人技术还未能满足越来越严格的安全标准和石油管道运营条件的需要。

为此，国内科技工作者正在进行针对性研究和开发，探索防止沉淀物生成的新型石油管道清蜡技术，并开展清蜡机器人智能化、网络化和自主化研究，以便更好地满足石油管道的工况和安全要求。

在未来，石油管道清蜡机器人将继续得到广泛关注和应用。随着科技的不断进步，相信清蜡机器人会成为石油管道运营的不可或缺的重要工具，提高石油管道的安全性和效率。

传统式管道机器人需要人工辅助判断管道的堵塞状况，其不确定性和实用性差，在这个大背景下，设计一款基于视觉的能够转弯、越障、自主变径、远程检测和自主清洗的自适应管道清扫检测机器人对管道