【正文】 引力進(jìn)行詳細(xì)分析，為模擬樣機(jī)設(shè)計(jì)與制造提供理論依據(jù)。傳動(dòng)系統(tǒng)是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力進(jìn)行傳遞與分配的作用，可見，傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器的重要組成部分。在設(shè)計(jì)中蝸桿與兩蝸輪之間的軸線夾角為90176。其具體設(shè)計(jì)如圖22所示是滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式示意圖，其工作原理是：安裝在軸套和絲杠螺母之間的壓力傳感器間接檢測(cè)驅(qū)動(dòng)車輪和管道內(nèi)壁之間的壓力 ，并實(shí)時(shí)將壓力值回饋回監(jiān)控裝置，當(dāng)壓力的值小于所允許的最小壓力值 時(shí)，連桿AB的一端和車輪軸鉸接在一起，另一端鉸接在固定支點(diǎn)A，推桿CD與連桿AB鉸接在B點(diǎn)，另一端鉸接在軸套上C點(diǎn)，軸套在圓周方向相對(duì)固定，因此滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)絲杠螺母沿軸線方向在滾珠絲杠上來回滑動(dòng)，從而帶動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)連桿AB繞支點(diǎn)A轉(zhuǎn)動(dòng)，使車輪撐開或者緊縮以達(dá)到適應(yīng)不同的管徑的目的。也就是： = （213）式中—機(jī)器人管內(nèi)作業(yè)姿態(tài)角，—機(jī)器人本體重量。 (mm) (mm) 176。對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。其計(jì)算步驟如下(1) 做出軸的計(jì)算簡圖（即力學(xué)模型）(a)向心軸承 (b)向心推力軸承 (c)并列向心軸承 (d)滑動(dòng)軸承圖43軸的支反力作用點(diǎn)軸所受的載荷是從軸上零件傳出來的，計(jì)算時(shí)，常將軸上的分布載荷簡化為集中，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)。(1)彈簧初拉力 （52）初應(yīng)力 ：按《機(jī)械設(shè)計(jì)》式()得當(dāng)C=，初應(yīng)力的推薦值為65～150Mpa，所以此初應(yīng)力值合適。夾角的位置，根據(jù)機(jī)器人自身的姿態(tài)，又可分為兩種極限姿態(tài)位置，以下簡稱位置1和位置2。輪腿上裝有彈簧機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)輪與導(dǎo)向輪在彈簧力的作用下緊壓在管壁上。本文研究了適用于微小管道的螺旋式驅(qū)動(dòng)檢測(cè)機(jī)器人，從理論上分析計(jì)算了螺旋式微小型管道機(jī)器人的承載能力、移動(dòng)速度和尺寸約束。 畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比較完整的管道清潔機(jī)器人設(shè)計(jì)，擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了自己的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。在論文寫作過程中，得到了王彩紅老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。研究適于廚房油煙管道清洗的更高效率的機(jī)器人對(duì)促進(jìn)我國清洗行業(yè)的發(fā)展、提高人民健康水平、環(huán)境保護(hù)等，具有長遠(yuǎn)的環(huán)境效益和積極的社會(huì)意義，所以本課題的研究很有必要，具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。以內(nèi)的上升管道內(nèi)爬動(dòng)。同樣，在驅(qū)動(dòng)輪的傾角固定在8176。螺旋頭由3組6個(gè)驅(qū)動(dòng)輪呈120176。225mm的管道進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮直角彎道的情況，因此應(yīng)討論機(jī)器人在這類管道中所應(yīng)滿足的幾何條件限制，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的幾何量尺寸是否滿足機(jī)器人通過管道直角彎頭所要求的幾何尺寸?，F(xiàn)估計(jì)取彈簧直徑為3mm．2．根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算彈簧鋼絲直徑。然后將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。 軸的工作能力設(shè)計(jì)指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。雖然 大于預(yù)期設(shè)定速度，但是我們可以通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速使機(jī)器人低于此速度行駛，而且還有一定得速度儲(chǔ)備，在機(jī)器人需要快速行進(jìn)至工作位置的情況下，盡可能有較快的速度。由此可見該機(jī)構(gòu)具有常封閉特性，這樣便增加了載體的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)由于彈簧壓緊力f的回饋?zhàn)饔每墒箼C(jī)構(gòu)具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)的功能。支腿整體調(diào)整方式目前管道機(jī)器人在適應(yīng)不同管徑的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)常用的有：蝸輪蝸桿調(diào)節(jié)方式，升降機(jī)調(diào)節(jié)方式、滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式和彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式。動(dòng)力變換裝置的設(shè)計(jì)圖21車輪端面圖在如圖21所示的輪式移動(dòng)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)預(yù)緊彈簧施加基本的預(yù)緊力后，剛好使得位于最上側(cè)的輪處于與管壁相接觸的臨界狀態(tài)，也就是說上輪與管壁間的接觸壓力剛好為零，所以機(jī)器人整體的驅(qū)動(dòng)力絕大部分來自輪1和輪3，而且機(jī)器人本體的重心位置位于管道的軸線下方40mm左右（如圖21所示），增強(qiáng)了機(jī)器人的穩(wěn)定性。如壁面爬行、水下推動(dòng)等機(jī)構(gòu)。根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境特點(diǎn)確定管道機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)，并對(duì)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，要求其可靠、高效率完成水平和豎直油煙管道的清洗任務(wù)。該機(jī)器人在清淤時(shí)有打滑現(xiàn)象?！?m之間，清潔系統(tǒng)主要是安裝在機(jī)器人上、可在管道外部控制的清潔動(dòng)力刷，電纜長度超過30m，不易損壞，能夠滿足基本需要。日木吸取法、美等國的研究成果和應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)，開發(fā)了多種形式的管道機(jī)器人。彎道或連續(xù)180176。盡管常規(guī)管道機(jī)器人有的己經(jīng)實(shí)用化了，但還存在著很多問題?，F(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(yīng)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(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，甚至引起火災(zāi)，多數(shù)管道安裝環(huán)境人們不能直接到達(dá)或人們無法直接介入，另外，在一些工廠里有大量的通風(fēng)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(cè)、故障診斷、清洗時(shí)比較困難。盡管通過添加化學(xué)劑，采用合理的工藝流程，進(jìn)行水質(zhì)處理措施可以在一定程度上改善這些情況，但要完全避免污垢的產(chǎn)生是不可能的。可改善當(dāng)前清洗油煙管道工人的工作環(huán)境、降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約清洗成本、消除油煙管道清洗的衛(wèi)生死角、提高管道使用壽命、提高油煙管道的清洗效率、減少火災(zāi)以及可避免化學(xué)清洗導(dǎo)致的污染和純機(jī)械清洗對(duì)管道造成的損傷等。美國是機(jī)器人的誕生地，早在1962年就研制出了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。用于排水管道疏通的疏通機(jī)一般作業(yè)直徑范圍100mm～250mm之間，最大疏通距離一般為50m。適用于大直徑、淤積不嚴(yán)重、管路復(fù)雜的排水管道。近幾年來，用于空調(diào)管道清洗和檢測(cè)的管道機(jī)器人如雨后春筍般的出現(xiàn)的市場在上，己初見規(guī)模。下水道自動(dòng)清淤機(jī)器人清華大學(xué)研制的下水自動(dòng)清淤機(jī)器人適合248。盡管自驅(qū)動(dòng)管內(nèi)機(jī)器人行走可以采用的輪式、腳式爬行式、蠕動(dòng)式，履帶式等多種形式，但本文則是對(duì)輪式管道機(jī)器人的研究，可以設(shè)計(jì)機(jī)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(jī)構(gòu)具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)的功能。對(duì)于大口徑的管道機(jī)器人，由于其自重較大，如果支撐臂不具備自動(dòng)定心性能，必定產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角，其結(jié)果使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)阻力增大，出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象。故在本設(shè)計(jì)中選用步進(jìn)電機(jī)作為機(jī)器人本體的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力；減速器選用行星齒輪減速器。當(dāng)機(jī)器人在行進(jìn)過程中，其中的一個(gè)或多個(gè)支腿遇到障礙物（包括突起和凹陷）時(shí)，利用支腿內(nèi)部的調(diào)整彈簧來改變支腿的長度使得支腿與管壁處于理想的接觸狀態(tài)，以滿足穩(wěn)定作業(yè)要求。故在彈簧壓緊調(diào)節(jié)方武的力學(xué)特性如下：圖23彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式選取其中的一個(gè)支承臂作為研究對(duì)象，其受力分析如圖所示，由前述滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式的分析可知，彈簧壓緊調(diào)節(jié)方式的力學(xué)平衡方程為： （29）式中，—彈簧的壓緊力，N?？紤]驅(qū)動(dòng)能力時(shí)減速比的計(jì)算根據(jù)電機(jī)的相關(guān)資料，可知電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為 ，為滿足機(jī)器人能正常行駛，則整個(gè)軀動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)減速增扭后，驅(qū)動(dòng)力矩應(yīng)大于等于機(jī)器人所受到的總的阻力矩，即應(yīng)保證傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比 應(yīng)滿足： 2．考慮機(jī)器人最高運(yùn)行速度傳動(dòng)比的計(jì)算根據(jù)電機(jī)相關(guān)資料，可知電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為則傳動(dòng)系統(tǒng)的最大傳動(dòng)比 應(yīng)該滿足： 基于上述傳動(dòng)比，我們可以確定傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比 應(yīng)該滿足： （214）傳動(dòng)比里面蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：=580，選用20則減速器的出動(dòng)比 為： （215）我們選用 根據(jù)《小功率計(jì)算機(jī)》書上說明，選用GBX40行星減速器。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 （41）式中： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， —軸所受的扭矩， —軸的抗扭截面系數(shù)， —軸的轉(zhuǎn)速 —軸傳遞的功率，功率 —計(jì)算截面處軸的直徑， —許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，見表42表42 軸的幾種材料的 及 值軸的材料 Q235A、20 Q2735 45 40Cr、35SiMn 38SiMnMo、3Cr13 15～25 20～35 25～45 35～55 149～126 135～112 135～103 112～97由上式可得軸的直徑 （42）式中， 查表42，對(duì)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(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱。當(dāng)此機(jī)器人在管道內(nèi)行走時(shí)受到的最大壓力為40KG，=392N。對(duì)于彎道、直管、異徑管等管道，機(jī)器人的設(shè)計(jì)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。又， 因?yàn)榇笥谥ё牡刃О霃?，所以此位置下機(jī)身可以通過直角彎道。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪的傾角從6176。驅(qū)動(dòng)動(dòng)力從電機(jī)經(jīng)由減速器減速后，在滿足管徑自適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，如何更好地將動(dòng)力傳遞到主動(dòng)輪上，是選擇機(jī)器人傳動(dòng)方式過程中重點(diǎn)考慮的問題。國內(nèi)許多高校、企業(yè)都投入研究力量進(jìn)行研究、制造，如通風(fēng)管道機(jī)器人、石油管道機(jī)器人、下水管道疏通機(jī)器人等。多少個(gè)日日夜夜，王老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)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(shí)外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種管道的安裝方式，本人都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。此種機(jī)器人可在自主動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)入地下管道，利用行星磨頭對(duì)其進(jìn)行清洗、維護(hù)。模型完成之后，建立起管道機(jī)器人各部分參數(shù)化模型，在驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪上施加徑向力 、 ，運(yùn)動(dòng)仿真如圖61所示。在圖53和圖54中，GH為單節(jié)機(jī)身的中心軸線，各已知的尺寸分別為, ,。兩節(jié)共有12驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，能獨(dú)立工作，提高了機(jī)器人的穩(wěn)定性。圖b中的a值可查滾動(dòng)軸承樣本手冊(cè)，圖d中的e值與滑動(dòng)軸承的寬徑比 時(shí)，取；當(dāng)時(shí)，取 ，但不小于 ；對(duì)于調(diào)心軸承， 。對(duì)于僅僅（或主要）承受扭矩的軸（傳動(dòng)軸），應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算：對(duì)于只承受彎矩的軸（心軸），應(yīng)按彎矩強(qiáng)度條件計(jì)算：對(duì)于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算，需