【正文】 （42）式中， 查表42，對于空心軸，則式中， ，即空心軸的內(nèi)徑 d 與外徑d之比，通常取應當指出，當軸截面上開有鍵槽時，應增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱。應當注意，這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑 。作用在軸上的扭矩，一般從傳動件輪轂寬度中點算起。然后求出各支承處的水平反力 和垂直反力 （軸向反力可表示在適當?shù)拿嫔希瑘D44d是表示在垂直面上，圖44d是表示在垂直面上，故標以 和 ）(2)做出彎矩圖根據(jù)上述簡圖，分別按水平面和垂直面計算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計算結(jié)果分別做出水平面上的彎矩 圖（圖44c）和垂直面上的彎矩 ，圖（圖44e）；然后按下式計算總彎矩并做出M圖(圖44f)。當此機器人在管道內(nèi)行走時受到的最大壓力為40KG，=392N?，F(xiàn)選取旋繞比，由《機械設(shè)計》： （51）根據(jù)《機械設(shè)計》式()得 改取，不變，故()不變，取，.計算得 ，于是 上值與原來估計值相近，取彈簧鋼絲的標準直徑d=，此時D=18mm，是標準值，則：3．根據(jù)剛度條件，計算彈簧圈數(shù)n。(2)極限工作應力 取 ，則本設(shè)計的管道清潔機器人屬于輪腿式自驅(qū)動的一種。機器人所需要的動力及控制電路外置并通過電纜連接到管內(nèi)機器人。對于彎道、直管、異徑管等管道，機器人的設(shè)計必須滿足管道的幾何條件限制，否則不可能成功通過這些管道。因為機器人整體所具有的兩節(jié)機身幾何量相同，所以只需要考慮單節(jié)機身的幾個尺寸。與圓形管道軸線成45176。由，得；由，得。又， 因為大于支座的等效半徑，所以此位置下機身可以通過直角彎道。均勻分布于旋轉(zhuǎn)體上，且驅(qū)動輪的軸線與管道軸線呈一定的傾斜角口。由于彈簧的可伸縮性，使得管道檢測機器人有一定的管徑適應能力。在設(shè)計研究過程中通過對驅(qū)動輪軸線與管壁之間的夾角、輪子直徑等關(guān)鍵設(shè)計變量在一定范圍內(nèi)取若干值，然后自動地進行一系列的仿真分析，得到不同參數(shù)對樣機性能可能的變化范圍。當驅(qū)動輪的傾角從6176。時，由圖64可知， mm變化到4．5 mm時，牽引力的大小由6．901 N，它隨著驅(qū)動輪直徑的增大而增大。采用虛擬樣機技術(shù)構(gòu)建了機器人的參數(shù)化模型，通過對不同參數(shù)的設(shè)置，得到了不同條件下管道機器人的負載和運動特性仿真曲線，驗證了參數(shù)選擇和設(shè)計方案的可行性。本研究取得最重要的進展如下：（1）對管道機器人變管徑自適應性方案分析比較，設(shè)計出具有變徑范圍大，結(jié)構(gòu)簡單的各支腿單獨調(diào)整和支腿整體調(diào)整組合方案，并對變徑過程的傳遞關(guān)系進行了詳細的分析計算，所設(shè)計機構(gòu)在一定的管徑變化范圍內(nèi)，具有常封閉特性，增加了載體的穩(wěn)定性和可靠性，機構(gòu)具有自適應調(diào)節(jié)的功能。驅(qū)動動力從電機經(jīng)由減速器減速后，在滿足管徑自適應性的基礎(chǔ)上，如何更好地將動力傳遞到主動輪上，是選擇機器人傳動方式過程中重點考慮的問題。曲率半徑是這些管道機器人能通過能力主要的限制 ，在一定的曲率半徑下，太細長或者太粗短的機器人都容易在管道內(nèi)卡死，使之不能 通過管道。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)及日常生活中使用著大量管道，石油、天然氣、化工等領(lǐng)域也應用了大量管道，這些管道大多埋于地下或海底，輸送距離近千里，它們的泄漏會造成嚴重的環(huán)境污染，甚至引起火災，多數(shù)管道安裝環(huán)境人們不能直接到達或人們無法直接介入，另外，在一些工廠里有大量的通風管道，在某些餐廳或飯店里裝有大量的油煙管道，這些管道或者架設(shè)在空中，或者管道內(nèi)徑很小，在做質(zhì)量檢測、故障診斷、清洗時比較困難。國內(nèi)許多高校、企業(yè)都投入研究力量進行研究、制造，如通風管道機器人、石油管道機器人、下水管道疏通機器人等。參考文獻［1］龍振宇主編 .. 北京：機械工業(yè)出版社，［2］祖業(yè)發(fā)主編 . ：機械工業(yè)出版社，［3］ 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一種新型蠕動式管道機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計[會議論文]2008［29］鄧宗全。她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們！最后我還要感謝華北科技學院四年來對我的栽培。多少個日日夜夜，王老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩王老師的專業(yè)知識外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。姜元生 六獨立輪驅(qū)動管內(nèi)檢測牽引機器人,機械工程學報 2005致 謝經(jīng)過近半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導，以及一起學習的同學們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。隨著城市的發(fā)展和個人經(jīng)濟能力的提升，人們對高生活質(zhì)量的追求、國內(nèi)相關(guān)清洗標準的出臺、環(huán)保意識體系的逐步完善，相信人們對油煙管道清洗機器人產(chǎn)品需求一定會日益增加。隨著國內(nèi)外管道機器人的研制越來越受到關(guān)注，我國管道機器人的發(fā)展與國外相比還有很大的差距。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標準，各種管道的安裝方式，本人都是隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。225mm的管道進行設(shè)計，并考慮直角彎道的情況，因此應討論機器人在這類管道中所應滿足的幾何條件限制，驗證所設(shè)計的幾何量尺寸是否滿足機器人通過管道直角彎頭所要求的幾何尺寸。（3）對機器人過彎道能力的幾何量設(shè)計，目前大部分管道機器人可以輕松地通過水平直管及在傾斜度為30176。液壓與氣動方式對環(huán)境要求較高，實現(xiàn)起來較復雜，而電機驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單，較易實現(xiàn)密封與調(diào)速控制。此種機器人可在自主動力的驅(qū)動下，進入地下管道，利用行星磨頭對其進行清洗、維護。同樣以驅(qū)動輪軸線與管道軸線的夾角和驅(qū)動輪的直徑為設(shè)計變量，對機器人的移動速度進行設(shè)計仿真研究。時，由仿真結(jié)果得知， N，它隨著驅(qū)動輪傾角的增大而減小，如圖63所示。由理論分析可知：螺旋頭驅(qū)動的管道機器人牽引力的大小直接與驅(qū)動輪位置參數(shù) 、驅(qū)動輪的尺寸參數(shù)R有關(guān)。模型完成之后，建立起管道機器人各部分參數(shù)化模型，在驅(qū)動輪和導向輪上施加徑向力 、 ，運動仿真如圖61所示。均勻分布于保持機構(gòu)上，導向輪的軸線與管道軸線平行。6 管道機器人建模與仿真分析管道機器人整體三維實體模型如圖61所示，整體由螺旋頭、驅(qū)動電機和保持機構(gòu)3部分組成。將 代入橢圓方程得 所以可得 由且 ，得 ，進而得 或 取 ，則 ， 。在圖53和圖54中，GH為單節(jié)機身的中心軸線，各已知的尺寸分別為, ,。單節(jié)機身在管道中的兩種極限姿態(tài)位置對于圓形截面管道的直角彎頭，機器人最有可能被卡死的位置是在機身中心軸線GH與管道中心軸線成45176。本管道機器人針對內(nèi)徑248。管道對機器人的幾何條件限制目前大部分管道機器人可以輕松地通過水平直管及在傾斜度為30176。兩節(jié)共有12驅(qū)動電動機，能獨立工作，提高了機器人的穩(wěn)定性。4．驗算。 因彈簧在一般在和條件下工作，可以按第3類彈簧來考慮，現(xiàn)選用碳素彈簧鋼絲C級，我們設(shè)計導柱為14mm間隙c為4mm，則彈簧中徑D為18mm。 (4)初步估算軸的直徑 選擇軸的材料為40Cr經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表42查得材料機械數(shù)據(jù)為： 根據(jù)公式初步計算軸直徑 = = 帶入數(shù)據(jù)得出d ，現(xiàn)在選擇 ，根據(jù)軸上面的定位要求，現(xiàn)在軸的基本參數(shù)如下圖所示：圖45軸的基本尺寸參數(shù)選用A型普通鍵，軸鍵、輪轂的材料都用20鋼。圖b中的a值可查滾動軸承樣本手冊，圖d中的e值與滑動軸承的寬徑比 時，??；當時，取 ，但不小于 ；對于調(diào)心軸承， 。一般的軸用這種方法計算即可。對于直徑d≤100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大5%～7%；有兩個鍵槽時，應增大10%15%。在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常用這種方法初步估算軸徑。對于僅僅（或主要）承受扭矩的軸（傳動軸），應按扭轉(zhuǎn)強度計算：對于只承受彎矩的軸（心軸），應按彎矩強度條件計算：對于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應按彎扭合成強度條件進行計算，需要時還應按疲勞強度條件進行精確校核。而對剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細長軸，還應進行剛度計算，以防止工作時產(chǎn)生過大的彈性變形。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應滿足：軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置；軸上的零件應便以裝拆和調(diào)整；軸應具有良好的制造工藝性等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是軸設(shè)計中的重要內(nèi)容。 (mm)* (mm)* (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 否 (mm) (mm) (mm) (mm) （mm） (mm) 39．蝸桿節(jié)圓直徑 (mm) (mm) 126（mm）表41 蝸輪精度項目名稱蝸輪蝸桿