產(chǎn)品設(shè)計說明書-模板

1、可編輯 精品文檔 項目編號： 工程編號： 版 本 號： 保密級別： 一般 保密 機密絕密 產(chǎn)品設(shè)計說明書產(chǎn)品設(shè)計說明書 產(chǎn)品名稱：產(chǎn)品名稱： 產(chǎn)品型號：產(chǎn)品型號： 工程編號：工程編號： 設(shè)設(shè) 計：計： 編編 寫：寫： 可編輯 精品文檔 校校 核：核： 審審 核：核： 年 月 可編輯 精品文檔 XXX 產(chǎn)品設(shè)計說明書 目 錄 1.背景及意義.1 2.設(shè)計需求分析.1 2.1 需求表 .1 2.2 需求分析.2 3概念設(shè)計.7 3.1 功能設(shè)計.7 3.1.1 總功能模型圖.7 3.1.2 功能結(jié)構(gòu)模型圖.7 3.2 功能原理映射矩陣 .8 3.3 原理方案分析.10 可編輯 精品文檔 XXXXX

2、X 產(chǎn)品設(shè)計說明書產(chǎn)品設(shè)計說明書 1 1背背景景及及意意義義 根據(jù)我國有關(guān)規(guī)程規(guī)定，根據(jù)基礎(chǔ)情況，每隔 2-6 年需對大型球罐或圓柱形儲罐檢測 一次，每隔 2 年需對使用 5 年以上的管線進行檢測（通常，在低洼、潮濕的地方挖開數(shù)處 檢查） 。各項檢測之前，都必須進行罐體的清洗打磨。目前國內(nèi)傳統(tǒng)的清洗和打磨方法主要 利用人工手持打磨設(shè)備進行打磨，存在著勞動強度大，施工周期長、安全性差等問題。 隨著我國大型石油儲罐的大量建設(shè)，以及人類對環(huán)境保護問題的日益重視，人工作業(yè) 已不符合環(huán)境和發(fā)展的客觀要求，淘汰人工作業(yè)是歷史的必然。機器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展， 以及檢測人員自我保護意識的增強，使得機器人代替人

3、工進行罐壁打磨作業(yè)成為迫切任務(wù)。 本項目開發(fā)的能攜帶自動化打磨裝備的爬壁機器人，可以大大降低大型容器打磨作業(yè)的成 本，提高工作效率，特別是把檢測人員從危險作業(yè)環(huán)境中解脫出來。因此，大型容器壁面 打磨機器人的研制具有重要的社會效益、經(jīng)濟意義和廣闊的應(yīng)用前景。 2 2設(shè)設(shè)計計需需求求分分析析 2.12.1 需求表需求表匯總匯總 表 2.1 XXX 產(chǎn)品設(shè)計需求表 名 稱內(nèi) 容 小車最大尺寸 焊縫打磨寬度 越障高度 自重和承載 基 本 需 求 能量要求 名 稱內(nèi) 容 吸附功能 機器人在罐壁工作時，應(yīng)可靠地吸附在球罐內(nèi)、外表面，且吸附 力不能過大。 移動轉(zhuǎn)向功能功 能 需 求 可編輯 精品文檔 名 稱

4、內(nèi) 容 機器人移動速率 03m/min 打磨力大小 打磨后表面要求 性 能 需 求 運動精度要求 2.22.2 基本需求依據(jù)基本需求依據(jù) 2 2. .2 2. .1 1 儲儲罐罐打打磨磨的的基基本本要要求求 根據(jù) GB/T17261-1998鋼制球形儲罐型式與基本參數(shù) ，現(xiàn)有的球罐直徑在 4600mm 到 26800mm 之間。 根據(jù) GB12337-1998鋼制球形儲罐中制造球罐的鋼板厚度在 6mm 到 120mm 之間。 根據(jù)球罐焊接工藝 ，焊縫與母材應(yīng)圓滑過渡，對接焊縫的余高尺寸為 0-3mm，考 慮裕量，取打磨機器人的越障高度為 5mm；球罐必須開設(shè)人孔，且人孔直徑大于等于 500mm

5、。 2 2. .2 2. .2 2 打打磨磨工工具具及及打打磨磨工工藝藝分分析析 1 1打磨工具打磨工具 2 2. .2 2. .3 3 機機器器人人自自重重和和承承載載要要求求 2.32.3 功能需求分析功能需求分析 1 1吸附要求吸附要求 機器人在罐壁表面爬行時應(yīng)該保證其可以可靠的吸附在罐壁面上，但吸附力不宜過大， 否則需要的電機驅(qū)動力過大，也不容易轉(zhuǎn)向；打磨時，機器人應(yīng)該要增大吸附力使其可以 牢牢吸附在罐壁表面，以免打磨過程中力的作用導(dǎo)致機器人滑落。 2.42.4 性能需求分析性能需求分析 1 1機器人移動速率和打磨速率的估算機器人移動速率和打磨速率的估算 可編輯 精品文檔 2 2打磨力

6、和打磨質(zhì)量要求打磨力和打磨質(zhì)量要求 3 3運動精度要求運動精度要求 3 3概概念念設(shè)設(shè)計計 3.13.1 功能設(shè)計功能設(shè)計 3 3. .1 1. .1 1 總總功功能能模模型型圖圖 打打磨磨球球罐罐焊焊縫縫及及其其兩兩側(cè)側(cè) 各各1 15 50 0m mm m左左右右范范圍圍 E E 球球罐罐焊焊縫縫（表表面面是是鐵鐵 銹銹、油油漆漆） S S 露露出出金金屬屬光光澤澤的的 打打磨磨區(qū)區(qū)域域 殘殘屑屑 物物質(zhì)質(zhì) 能能量量 信信號號 功功能能 圖 3.1 大型容器壁面打磨機器人總功能模型圖 3 3. .1 1. .2 2 功功能能結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)模模型型圖圖 吸吸附附罐罐壁壁 待待打打磨磨球球 罐罐焊焊縫

7、縫及及 兩兩側(cè)側(cè)各各 1 15 50 0m mm m范范圍圍 驅(qū)驅(qū)動動機機器器人人固固定定機機器器人人 改改變變移移動動方方 向向 控控制制打打磨磨力力 移移動動打打磨磨工工 具具 移移動動打打磨磨工工 具具 旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)砂砂輪輪 無無銹銹干干凈凈的的焊焊縫縫 及及兩兩側(cè)側(cè)各各1 15 50 0m mm m 范范圍圍 殘殘渣渣 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換電電能能為為 機機械械能能 能能量量 電電能能信信號號 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換電電能能為為 機機械械能能 電電能能 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換電電能能為為 機機械械能能 電電能能 物物質(zhì)質(zhì) 能能量量 信信號號 主主功功能能 輔輔助助功功能能 觀觀看看打打磨磨 照照亮亮現(xiàn)現(xiàn)場場 電電能能 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換電

8、電能能為為 機機械械能能 電電能能 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換電電能能為為 機機械械能能 電電能能 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換電電能能為為 機機械械能能 電電能能 圖 3.2 大型容器壁面打磨機器人功能結(jié)構(gòu)圖 3 3. .2 2 功功能能原原理理映映射射矩矩陣陣 功能原理映射矩陣如表 3.1。 表 3.1 大型容器壁面打磨機器人功能原理映射矩陣 功 能名 稱 原理方案 可編輯 精品文檔 吸附 罐壁 SN 軛鐵 永磁體 吸附 電磁體 吸附 真空吸 附 移 動機 器人 驅(qū)動 電機 驅(qū)動 電機 輪式 履 帶 履 帶 驅(qū)動 電機 驅(qū)動 電機 履帶式 機 器人 轉(zhuǎn)向 電 動 機 導(dǎo)向輪 驅(qū)動 電機 驅(qū)動 電機 固 定機 器人 盤形電磁鐵

9、伸縮桿 S N 開關(guān)驅(qū)動電機 移 動打 磨頭 打 磨壁 面 可編輯 精品文檔 控 制打 磨力 監(jiān) 控打 磨 照 亮現(xiàn) 場 各個功能原理間的優(yōu)缺點：各個功能原理間的優(yōu)缺點： （1）吸附方式比較 吸附方式優(yōu)點缺點 永磁吸附 結(jié)構(gòu)簡單，維持吸附力不需要能耗， 安全 跟壁面離合較難，要求壁面是鐵磁 性材料 電磁吸附跟壁面離合容易，吸附力易調(diào)整 維持磁力需要能耗，重量大，突然 斷電會造成吸附力消失，要求壁面 是鐵磁性材料 真空吸附 不受壁面材料的影響,壁面材料都可 以采用真空吸附 容易漏氣，控制較難，需要維持干 活 （2）驅(qū)動方式比較 驅(qū)動方式優(yōu)點缺點 輪式移動速度快，便于控制 著地面積小，跟壁面離合難

10、，需要 較大驅(qū)動力，轉(zhuǎn)向易 履帶式著地面積大，對壁面適應(yīng)性強，體積較大，轉(zhuǎn)向難 （3）固定方式比較 固定方式優(yōu)點缺點 電磁式 吸附力大，重量小，與壁面離合簡 單 需要持續(xù)消耗能量，需要要與壁面 接觸才產(chǎn)生吸附力 磁力座式 吸附力大，結(jié)構(gòu)簡單，不需持續(xù)耗 能 重量大，與壁面離合難 可編輯 精品文檔 （4）移動打磨頭方式比較 移動打磨 頭方式 優(yōu)點缺點 龍門直線 模組式 結(jié)構(gòu)簡單，控制簡單占用空間大 關(guān)節(jié)式占用空間小結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制復(fù)雜 3.33.3 原理方案分析原理方案分析 3.3.13.3.1 方案方案 1 1 分析分析 1 1原理方案描述原理方案描述 方案 1 采用： 三維結(jié)構(gòu)圖 工作原理：工作原理： 2 2設(shè)計參數(shù)、設(shè)計變量及評價參數(shù)設(shè)計參數(shù)、設(shè)計變量及評價參數(shù) 設(shè)計參數(shù)：設(shè)計參數(shù)： 設(shè)計變量：設(shè)計變量： 評價參數(shù)：評價參數(shù)：總質(zhì)量，總成本； 3 3概念設(shè)計參數(shù)計算概念設(shè)計參數(shù)計算 計算內(nèi)容計算內(nèi)容計算過程計算過程計算結(jié)果計算結(jié)果 磁吸附力 FA的計 算 （a）（b） FN Ff G FA 考慮圖（a）情況，為了保證小車可以牢牢吸住壁面， 要求：N900 A F 可編輯 精品文檔 GnnFfF gfA 其中，為橡膠履帶和壁面之間摩擦系數(shù)，其值為f ；為安全系數(shù)，?。粸樗查g加速度系5 . 0fn5 . 1n g n 數(shù)，取。2 g n 因為 G=15kg=150N，故。