水下船舶清洗机器人结构设计-新品【含7张CAD图纸】.zip

2014 届毕业设计（论文）任务书届毕业设计（论文）任务书二级学院： 机电工程学院 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 职 称： 课题名称水下船舶清洗机器人结构设计课题类型 毕业设计 毕业论文课题内容及其目标(指标)要求 课题来源于常州太烨传感科技有限公司。 船舶在长期的航行中，水下部分的船体表面会附有贝类、藻类生物及生出锈斑，严重影响船舶的航行速度和使用寿命，还增加船舶的燃料消耗，所以定期清洗非常重要，人工清洗人员工作量大、难度大、效率低，目前中国国内对于这方面的研究还很少，对于壁面清洗机器人有一些研究，主要是清洗玻璃、墙壁等，但是对于船舶清洗研究的却是很少，主要是因为船舶清洗是在水下，设计时要考虑水的影响，密封性的要求，水下移动、吸附等问题，增大了设计的难度。因此研制水下清洗机器人成为需要，水下船舶清洗机器人将大大提高船舶清洗的效率，减少工作量，减少工作强度，实现自动化清洗。该机器人的结构主要分成两部分：一部分是移动部分，另一部分是清洗部分。移动部分主要解决的问题是机器人在曲面上的移动，清洗部分的结构设计利用清洗盘的转动来实现清洗。本课题主要内容包括：国内外文献分析，总统方案设计，水下船舶清洗机器人机械结构设计，装配图零件图的设计，结构优化设计。进程安排3-4 周：进行文献检索，论文收集，熟悉课题，调查研究，收集资料，撰写开题报告；5-7 周：总体方案拟定，功能原理设计，外文资料翻译；8-11 周：机械结构设计，总图、部装图绘制； 12-13 周：方案细化，总图、部件图审定、修改；14-16 周： 编写设计计算说明书；17-18 周： 提交修改毕业设计资料，准备答辩。指导教师： 胡少刚 2014 年 1 月 8 日系 主 任：年 月 日常州工学院机电工程学院毕业论文- I -CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书题目题目： 水下船舶清洗机器人结构设计 二级学院： 专 业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 评阅教师： 职称： 年 月SJ005-1常州工学院机电工程学院毕业论文- I -摘要为了实现水下船体表面上的机器人，灵活的吸附功能和可靠运行，进行了研究机构的水下机器人运动船体清洁。描述了水下船体表面移动机构的基本部件，工作原理和替换，移动机构运动学建模来确定运动学参数。论文系统综述了水下清刷技术和壁面移动机器人技术的发展，成功研制了水下船体表面清刷机器人原理样机。针对水下作业环境的特点，对机器人的本体结构、吸附结构和清刷作业装置等关键技术进行了系统的研究。论文首先介绍了壁面移动机器人的分类和特点，总结了水下清刷作业和壁垒移动机器人的国内外发展现状和应用情况，提出了采用滑块、吸盘吸附式的水下船体表面清刷机器人本体结构方案。研究设计了机器人的吸附机构、驱动机构、传动机构和清洗机构。针对机器人在水下作业的特点，研究设计了机器人携带的作业工具即水下清刷作业装置。该装置由异步电动机驱动，通过齿轮传动，带动钢丝刷旋转来完成对船体表面的清刷作业。关键词：机器人 移动机构 清洗机构 力学分析常州工学院机电工程学院毕业论文- II -AbstractIn order to realize a robot on the surface of the underwater hull , flexible and reliable operation of the adsorption function carried out underwater hull cleaning robot research institutions. Describes the basic components of the underwater hull surface movement mechanism , working principle and replace, move kinematics modeling agency to determine kinematic parameters .Underwater clean brush technology and wall papers mobile robotics development system overview , successfully developed the underwater ship hull cleaning robot prototype . According to the characteristics of the underwater environment , the key technology of the robot s body structure , adsorption structures and brush clearing operations unit were studied systems.Paper introduces the classification and characteristics of the wall of the mobile robot , summed up the underwater brush clearing operations and barriers to domestic and foreign mobile robot development status and application of proposed using the slider , sucker adsorption underwater ship hull cleaning robot body structure of the program .Study Design The adsorption mechanism of the robot , the drive mechanism , drive mechanism and a cleaning mechanism . According to the characteristics of underwater robot research tool designed operating underwater robots that carry brush clearance operations unit . The device consists of an asynchronous motor is driven by gear driven rotating wire brush to finish clearing brush on the hull surface operations .Keywords: Mechanical cleaning mechanism robot movement mechanism analysis常州工学院机电工程学院毕业论文- III -目 录摘要.IAbstract.II目 录.III第 1 章 绪论.11.1 课题背景.11.2 课题研究的目的和意义.11.3 现状.1第 2 章 总体方案设计.102.1 设计的基本要求.102.1.1 工艺范围.102.1.2 进给方案的选取.102.1.3 吸附结构.112.1.4 清洗机构的设计.12第 3 章 进给系统设计计算.133.1 切削力的计算.133.2 丝杠螺母的设计与计算.133.2.1 强度验算.133.2.2 效率计算.143.2.3 刚度验算.143.2.4 稳定性验算.153.3 电机的选择.163.3.1 计算传动比.163.3.2 转动惯量计算.173.3.3 所需传动力矩计算.173.3.4 电机的选择.183.4 轴承的选用与校核.193.4.1 角接触球轴承的选择.193.4.2 深沟球轴承的选择.19结论.21致谢.22参考文献.23常州工学院机电工程学院毕业论文- 1 -第 1 章 绪论1.1 课题背景课题来源于常州太烨传感科技有限公司。船舶在长期的航行中，水下部分的船体表面会附有贝类、藻类生物及生出锈斑，严重影响船舶的航行速度和使用寿命，还增加船舶的燃料消耗，所以定期清洗非常重要，人工清洗人员工作量大、难度大、效率低，目前中国国内对于这方面的研究还很少，对于壁面清洗机器人有一些研究，主要是清洗玻璃、墙壁等，但是对于船舶清洗研究的却是很少，主要是因为船舶清洗是在水下，设计时要考虑水的影响，密封性的要求，水下移动、吸附等问题，增大了设计的难度。因此研制水下清洗机器人成为需要，水下船舶清洗机器人将大大提高船舶清洗的效率，减少工作量，减少工作强度，实现自动化清洗。该机器人的结构主要分成两部分：一部分是移动部分，另一部分是清洗部分。移动部分主要解决的问题是机器人在曲面上的移动，清洗部分的结构设计利用清洗盘的转动来实现清洗。本课题主要内容包括：国内外文献分析，总统方案设计，水下船舶清洗机器人机械结构设计，装配图零件图的设计，结构优化设计。1.2 课题研究的目的和意义船舶正常工作时总有一部分沉在水下，常年累月，在水下的船体表面会附着一些贝类、藻类等生物，严重影响船舶的航行速度和使用寿命，还增加了船舶的燃料消耗，所以每隔一段时间就要对船舶进行清洗.但传统的清洗方法是工人要潜入水里才能对船舶进行清洗，具有一定的风险性，工作量大，难度大.因此研究水下清洗机器人成为必要.本设计的研究目的就是在于制造出一种在水下可以游动并且可以吸附在船体上的清洗机器人.一方面机器人可以像鱼类一样在水下自由的游动；另一方面该机器人可以通过电磁吸附吸附在船体上并且通过移动装置在船体上爬行，同时进行清洗.因此该机器人代替了人工潜入水下进行清洗，减少了工人的工作量，减轻了工作强度，实现了水下船舶清洗的自动化，同时对于爬行机器人在曲面上的移动提出了一种新的爬行方式，具有重要意义。1.3 现状目前中国国内对于这方面的研究还很少，对于壁面清洗机器人有一常州工学院机电工程学院毕业论文- 2 -些研究，主要是清洗玻璃、墙壁等，但是对于船舶清洗研究的却是很少，一方面船舶清洗是在水下，设计时要考虑水的影响，密封性的要求，水下移动、吸附等问题，增大了设计的难度，目前国内有哈尔滨工业大学于 2003 年研制出了一种水下清洗机器人，采用履带式移动方式，吸附在船体上清洗船舶。国外一些国家也开始研究清洗机器人，主要是壁面清洗机器人的研究，都取得一些成绩，但是在实现复杂运动和清洗功能的技术理论和实践上仍需要经历一段成熟期。 对于清洗机器人的研究，尤其是水下清洗机器人，目前仍然是处于开始期，还有很多关键的技术需要解决，并且水下清洗机器人作为一种新的清洗概念和作业方式，还有很长一段路要走，但是随着中国航海事业的发展，船舶的排水量的增加，水下船舶部分的清洗也将是一项很繁重的任务，如果实现自动化清洗，将大大提高效率，减轻工作量，所以水下清洗机器人有着很好的发展前景。爬行方案机器人要完成在船体表面的爬行，一方面通过电磁吸附吸附在船体上，同时机器人在船体上要完成移动。爬行部分主要解决两个问题，一个问题是机器人在曲面的移动，另一个问题是机器人在船体表面的吸附。爬行方案 对于移动机器人现在的研究主要集中在平面里的移动，例如清洗玻璃的机器人，在玻璃上爬行，清洗管道的机器人等等。下面是现在已经存在的几种机器人及其移动方案：多吸盘真空吸附式壁面清洗机器人系统，该机器人用于清洗高空玻璃，传统的清洗方法是靠升降平台或吊篮承载清洁工进行玻璃幕墙的清洗，虽简便易行，但劳动强度大，工作效率又低，属于高空极限作业，对人身安全及玻璃壁面都有很大的危险性.该机器人可以代替人工清洗。考虑到现场实际中的一些特点以及对壁面清洗机器人的要求，该壁面清洗机器人多采用真空式吸附方式。 下面是几种移动方案： 1） 常州工学院机电工程学院毕业论文- 3 -图 1图 1 是机器人主体，它由构成基本相同形状的两个帧的机制的模型。根据每帧有三条腿，分