【正文】 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計）授權(quán)使用說明本論文（設(shè)計）作者完全了解**學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計）的電子版和紙質(zhì)版。最后該系統(tǒng)具有效率高，性能好，精度高，工作穩(wěn)定，大大節(jié)省了機器人的本身成本。（根據(jù)機械設(shè)計表16－11） 根據(jù)機械設(shè)計附表22－3：軸承的基本額定動載荷C=。（1）軸徑的尺寸的初訂 ① 從動輪軸選用40Cr鋼，鍛件，調(diào)質(zhì)則整根高速軸都使用材料40Cr，調(diào)質(zhì)。 圖810 錐齒輪軸的支點受力圖 L1=, L2=, L3= R=－； R= ③ 水平面支承反力，如圖811所示。 ② 高速軸傳遞功率，轉(zhuǎn)速。 ① 為軸頭1，上有軸承蓋,固定軸承的位置，所以取深溝球軸承61800，并且軸的長伸到履帶板的外面，直徑取為10mm。小齒輪實際圓周速度v===（m/s）與初估=，值無需修正。 ⑤ 載荷系數(shù)K＝。 （727） 因為；；所以校驗合格。 （721） 從上兩式中取小者作為許用接觸疲勞應(yīng)力：。（直齒） c）端面重合度＝。 （714） 因為 ；；所以校驗合格。 (77) 從上兩式中取小者作為許用接觸疲勞應(yīng)力：。 b）螺旋角（直齒） c）端面重合度＝。 求作用在帶輪軸上的切向力F模數(shù)制同步帶輪：F===F。同步帶按齒形可分為梯形齒和圓弧形齒兩種。 當(dāng)電機的驅(qū)動力足夠大的時候，牽引力: 其中為履帶與管道壁面接觸的正壓力。（2）齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) 小齒輪齒形系數(shù)，大齒輪齒形系數(shù)（根據(jù)機械設(shè)計表105） 小齒輪應(yīng)力校正系數(shù)，大齒輪應(yīng)力校正系數(shù)。 ⑥ 大、小齒輪接觸壽命系數(shù) k=k=1。取小齒輪齒數(shù)＝14；初估小齒輪圓周速度；＝。 ② 最小許用彎曲安全系數(shù) 保失效概率。（8）中心距，小、大齒輪的分度圓直徑，齒寬和模數(shù) d=＝。 （53） d）縱向重合度＝0。帶入式（47）。 （45）其中=arctan；arctanu 。為了適應(yīng)不同直徑管道的檢測，管道檢測機器人通常需要具備管徑適應(yīng)調(diào)整的機架機構(gòu)，即主要有兩個作用：① 在不同直徑的管道中能張開或收縮，改變機器人的外徑尺寸，使機器人能在各種直徑的管道中行走作業(yè)；② 可以提供附加正壓力增加機器人的履帶與管道內(nèi)壁間的壓力，改善機器人的牽引性能，提高管內(nèi)移動檢測距離。圖21 管道探傷機器人三維圖 管道探傷機器人的技術(shù)指標(biāo)(依據(jù)現(xiàn)代管道機器人技術(shù)) 行走速度： 自重: 6kg 凈載重： 11kg 機身尺寸： 351mm155mm155mm 自適應(yīng)管道半徑范圍： 200mm300mm 越障能力： 2mm5mm 爬坡能力： 15 工作電壓： 12V 一次性行走距離： 2500m 牽引力: 300N400N 密封性能： 履帶密封，機架半開放 管道探傷機器人的工作指標(biāo)(依據(jù)現(xiàn)代管道機器人技術(shù)) 工作環(huán)境： 中性液體環(huán)境，液面高度不得高于30mm 工作溫度： 050第3章 元器件選用 電動機的選用 本設(shè)計采用圓周三點限位支架，三個履帶行走構(gòu)件相互獨立，因而需要提供三個相同的電動機分別驅(qū)動各個履帶。管道探傷機器人作為一類特種機器人，正是在這樣的環(huán)境下應(yīng)運而生，管道探傷機器人的優(yōu)點在于它不僅具有探傷質(zhì)量高、作業(yè)速度快等優(yōu)點，而且使操作檢測人員免受大劑量射線的輻射之苦。關(guān)鍵詞：齒輪轉(zhuǎn)動機構(gòu)；履帶；軸。我國從20世紀(jì)70年代開始油氣管道的大規(guī)模建設(shè)，截止到目前，國內(nèi)已建油氣管道的總長度約6萬千米，逐漸形成了區(qū)域的油氣管網(wǎng)供應(yīng)格局，中國的管道工業(yè)得到了極大的發(fā)展。相比較而言，我國的地下管道檢測技術(shù)仍處于起步探索階段，大部分檢測管道腐蝕的技術(shù)都停留在管外檢測，方法傳統(tǒng)落后。實物圖如圖31所示。管道機器人正常行走時，其對稱中心和管道中心軸線基本重合，重力G在對稱的中心線上面。 下面是在管徑R=100mm時的，機架的力學(xué)分析的計算。取小齒輪齒數(shù)＝14；初估小齒輪圓周速度＝。 ④ 小齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N=60njL。（2）載荷系數(shù)K及其他參數(shù)均未變，均無需修正。 表51 一級齒輪組的具體數(shù)據(jù)項目單位小齒輪大齒輪中心距模數(shù)1傳動比2端面壓力角20齒數(shù)1428齒寬12分度圓直徑1428齒高齒頂圓直徑30齒根圓直徑節(jié)圓直徑 Ⅱ級傳動系齒輪的設(shè)計計算 壽命要求和初步數(shù)據(jù)Ⅱ級圓柱齒輪傳動的傳動扭矩，高速軸轉(zhuǎn)速n=200rpm，傳動比i=2，使用壽命為30000小時，工作時有輕度振動。 ⑤ 載荷系數(shù)K＝。 (532)齒寬b===。根據(jù)上述計算，齒輪數(shù)據(jù)如表52?？紤]到在輸油管道中行走，金屬履帶的抗腐蝕性較差，并且對管道的壁面產(chǎn)生一定的損壞，管道機器人的履帶行走系中的履帶部分采用橡膠履帶。 驗算帶速v v== Vmax （61） 求V帶基準(zhǔn)長度和中心距初步選取中心距；取＝150mm。（3）載荷系數(shù)。（根據(jù)機械設(shè)計 圖1021） ③ 最小許用接觸安全系數(shù)設(shè)失效概率1/100；。（2) 當(dāng)量齒數(shù) ① 小、大齒輪的分錐角。（根據(jù)機械設(shè)計表102） ② 動載荷系數(shù)。 設(shè)失效概率1/100；。（3）許用彎曲疲勞應(yīng)力 = （723） ① (根據(jù)機械設(shè)計圖1020) 小齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力，大齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力 。（根據(jù)機械設(shè)計圖108） ③ 齒向載荷分布系數(shù)。 ⑤ 大齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N=/i ==10。根據(jù)上述計算，齒輪數(shù)據(jù)如表73。 ② 軸為40Cr，調(diào)質(zhì)； ＝750； =70 =；此截面處直徑為17mm，遠滿足要求。并和圓柱齒輪間有過盈連接。 ② 軸的扭轉(zhuǎn)變形的計算 材料的切變模量。 ⑤ 5段軸為軸身，連接兩邊軸肩的作用，取直徑為24mm。 （根據(jù)機械設(shè)計表510） 需用應(yīng)力==256mpa；==512mpa。在論文完成過程中，參考和吸收了許多前人的研究成果，在此一并向他們表示感謝。、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本論文的完成是在楊老師的精心指導(dǎo)和幫助下完成的，在這幾個月的時間里，老師在我對課題的學(xué)習(xí)和研究中都給與了無微不至的關(guān)心和幫助。 （93）根據(jù)上述計算，將彈簧數(shù)據(jù)如表91。 ③ 3段為軸頸，直徑取15mm，故支承用深溝球軸承61802，采用油脂潤滑。（3）軸的剛度校驗： ① 軸的彎曲變形計算 =；==34mm。 ③ 3段為軸頸，直徑取6mm，故支承用深溝球軸承6308。 （81） ② 垂直面彎矩圖，如圖86所示。 ② 最小許用彎曲安全系數(shù) 保失效概率，選擇最小安全系數(shù) ==。 ④ 小齒輪接觸應(yīng)力當(dāng)量循環(huán)次數(shù) N=60njL 。 取小齒輪齒數(shù)＝16；初估小齒輪圓周速度＝。 b=5mm；=12mm；＝30mm；=m=1mm。（根據(jù)機械設(shè)計圖1021） ② 大齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力＝575 。（根據(jù)機械設(shè)計表107）（3）載荷系數(shù) 。（3）直齒圓柱齒輪傳動的幾何尺寸及參數(shù)保持不變。標(biāo)準(zhǔn)直齒（7）許用接觸疲勞應(yīng)力 ＝ (74) ① 小齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力＝720 。 接觸疲勞強度設(shè)計計算 根據(jù)推薦，按接觸疲勞強度設(shè)計計算 (71)（1）齒數(shù)比 u=i=。 選普通V帶型號 因為用于履帶傳動，所以根據(jù)機械設(shè)計表87得 ＝；＝＝； 模數(shù)制同步帶產(chǎn)品：節(jié)線長度。履帶行走系的裝置包括履帶,驅(qū)動輪，張緊機構(gòu)，傳動機構(gòu)，原動件，張緊緩沖裝置(本設(shè)計中將此機構(gòu)設(shè)置在機架上)組成。所以校驗合格。 (530) Z==14，取14，初選正確；Z=28。 (523) d）縱向重合度＝0。 標(biāo)準(zhǔn)齒輪h=1，C=；小齒輪的變?yōu)橄禂?shù)x==；齒頂圓直徑d=Zm+2（ h+x）m；齒根園直徑d=Zm2（ h+ Cx）m；齒全高h=（2 h+ C）m。 參數(shù)的修正（1）動載荷系數(shù)k 小齒輪實際圓周速度 。（根據(jù)機械設(shè)計圖1021） ② 大齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力 ＝575 。（根據(jù)機械設(shè)計表107）（3）載荷系數(shù) （52） ① 工況系數(shù)。 由(44),(45)，(47)可知，隨著能所適應(yīng)的管道半徑的減小，機架部分所需要的推力和電機的轉(zhuǎn)矩是逐漸增大的。摩擦系數(shù)由材料和接觸條件決定，不能實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整。綜合以上幾點，經(jīng)過多方查閱資料。從上世紀(jì)50年代起，為了滿足長距離管道的自動清理及檢測的需求，英、美等國相繼開展了這方面的研究，其最初的成果是在1965年，美國Tuboscope公司采用漏磁檢測裝置Linalog首次進行了管內(nèi)檢測，盡管當(dāng)時尚屬于定性檢測，但具有劃時代的意義。因此，人們越來越多地把焦點放到管道探傷機器人身上。track。 管道探傷機器人的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀管道探傷機器人是目前智能機器人研究領(lǐng)域的熱點問題之一?？紤]到整個機構(gòu)適用于200~300mm管徑的管道內(nèi)部探傷，因而整體尺寸受到嚴(yán)格限制，進而限定了電動機的尺寸。機構(gòu)調(diào)節(jié)電動機為步進電動機，滾珠絲杠直接安裝在調(diào)節(jié)電動機的輸出軸上，絲杠螺母和筒狀壓力傳感器以及軸套之間用螺栓固定在一起，連桿CD 的一端C和履帶架鉸接在一起，另一端D 鉸接在固定支點上，推桿MN與連桿CD 鉸接在M點，另一端鉸接在軸套上的Ⅳ 點，連桿AB、BC和CD 構(gòu)成了平行四邊形機構(gòu)，機器人的驅(qū)動輪子安裝在輪軸B、C上，軸套在圓周方向相對固定．其工作原理為：調(diào)節(jié)電動機驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，由于絲杠螺母在圓周方向上相對固定，因此滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動將帶動絲杠螺母沿軸線方向在滾珠絲杠上來回滑動，從而帶動推桿MN運動，進而推動連桿CD繞支點D轉(zhuǎn)動，連桿CD 的轉(zhuǎn)動又帶動了平行四邊形機構(gòu)ABCD平動，從而使管道檢測機器人的平行四邊形輪腿機構(gòu)張開或者收縮，并且使履帶部分始終撐緊在不同管徑的管道內(nèi)壁上，達到適應(yīng)不同管徑的的．調(diào)節(jié)電動機驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動時，也同時推動其余對稱的2組同步工作．筒狀壓力傳感器可以間接地檢測各組驅(qū)動輪和管道內(nèi)壁之間的壓力和，保證管道檢測機器人以穩(wěn)定的壓緊力撐緊在管道內(nèi)壁上，使管道檢測機器人具有充足且穩(wěn)定的牽引力。 電機需要輸出的扭矩為T=F/ 。第5章 機架部分傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 根據(jù)管道機器人在管道中的運行，傳動螺桿轉(zhuǎn)速不