機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽

成員：邢江寬、李昂、羅學(xué)立、朱文鋒、劉豪指導(dǎo)教師：

王德國(guó)王文明基于回轉(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的海洋立管爬行器示教裝置背景描述

在石油天然氣行業(yè)中，管道運(yùn)輸是一種便捷、高效的運(yùn)輸方式。但是管道長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)污染物沉積、有害物質(zhì)腐蝕等問題，為獲取管道運(yùn)行資料、檢測(cè)管道存在的隱患、提高管道的使用壽命，就必須對(duì)管道進(jìn)行有效的定期檢測(cè)與維護(hù)。對(duì)管道的檢測(cè)與維護(hù)，國(guó)外已經(jīng)有了可以投入使用的系列產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的很多研究機(jī)構(gòu)和公司也已經(jīng)有了比較成熟的研究。

背景描述

本團(tuán)隊(duì)正是對(duì)現(xiàn)今普遍的爬行器研究工作作一個(gè)簡(jiǎn)化以及創(chuàng)新，作為作為一個(gè)教學(xué)模型。

本作品真實(shí)地模擬了一個(gè)工程設(shè)備的運(yùn)行，可以在機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)等一系列機(jī)械類課堂上，協(xié)助教師更好地講解多種運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，如往復(fù)絲杠與螺母配合的運(yùn)動(dòng)特性和以摩擦力為起因的自鎖現(xiàn)象等。這種真實(shí)形象的演示展現(xiàn)了機(jī)構(gòu)在工程上的實(shí)際用途，可以幫助學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)有更清晰更深入的理解。作品簡(jiǎn)介

本作品為一項(xiàng)教學(xué)模具，用以模擬爬行器的工作原理。整個(gè)作品的關(guān)鍵零部件包括后置卡瓦、前置卡瓦、分瓣式爬行筒、螺母座、傳動(dòng)螺母和往復(fù)絲杠等。作品名稱：基于往復(fù)凸輪機(jī)構(gòu)的外管道爬行器示教裝置設(shè)計(jì)原理詳細(xì)說明

把前置卡瓦、螺母座以及傳動(dòng)螺母等零部件看成一個(gè)運(yùn)動(dòng)總成A（下文簡(jiǎn)稱A），除A之外的所有零部件組成運(yùn)動(dòng)總成B（下文簡(jiǎn)稱B）。假設(shè)A處于往復(fù)絲杠的最后端，A在往復(fù)絲杠上向前運(yùn)動(dòng)，按正常情況，B應(yīng)該往后運(yùn)動(dòng)，但因?yàn)楹笾每ㄍ叩凝X形作用，使管壁與后置卡瓦之間產(chǎn)生巨大的摩擦力，阻礙了B的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，這時(shí)B傳遞給A一個(gè)作用力，A在此力的作用下向前運(yùn)動(dòng)（后置卡瓦的齒形是向后傾斜的，當(dāng)A向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，后置卡瓦與管壁不會(huì)形成大的摩擦力阻礙A向前運(yùn)動(dòng)）。

當(dāng)A爬行到往復(fù)絲杠最前端時(shí)，往復(fù)絲杠前段有一導(dǎo)向槽，A在其作用下進(jìn)入反向螺母，這時(shí)按理說A應(yīng)該往后運(yùn)動(dòng)，但由于A上前置卡瓦的作用，A同樣不能運(yùn)動(dòng)，而此時(shí)B會(huì)在螺紋傳動(dòng)的作用下向前爬行，當(dāng)B中的往復(fù)絲杠向前運(yùn)動(dòng)到傳動(dòng)螺母達(dá)到往復(fù)絲杠最后端時(shí)，完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期。如此反復(fù)，爬行器爬行到預(yù)定位置。A作品重要構(gòu)件往復(fù)絲杠傳動(dòng)螺母螺母座卡瓦爬行器外筒成果展示CAD繪圖卡瓦成果展示CAD繪圖螺母蓋成果展示CAD繪圖爬行筒成果展示CAD繪圖往復(fù)絲杠成果展示CAD繪圖總裝配圖作品演示作品效果圖作品演示作品核心機(jī)構(gòu)的三維解除爆炸圖創(chuàng)新點(diǎn)1、本教具形象的將石油裝備中的管道爬行裝置簡(jiǎn)化，并且能夠展示凸輪機(jī)構(gòu)還有自鎖現(xiàn)象等機(jī)械原理知識(shí)；1、以往的爬行器設(shè)計(jì)都是在管道內(nèi)部爬行，本作品爬行方式為沿管道外壁爬行，適應(yīng)性更強(qiáng)；2、增設(shè)圓弧形固定裝置，與爬行筒頂端螺孔通過螺栓連接，可以根據(jù)具體工作條件調(diào)整爬行器工作直徑，實(shí)現(xiàn)變徑，可以給課堂帶來更多的創(chuàng)新氛圍；3、設(shè)計(jì)采用兩軸聯(lián)動(dòng)，保證了爬行器爬行的穩(wěn)定性。推廣應(yīng)用意義

本作品在做到構(gòu)成簡(jiǎn)潔的同時(shí)，也保證了其包含的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)量。而且在設(shè)計(jì)過程中，在不影響功能正常發(fā)揮的條件下，本小組對(duì)各零部件進(jìn)行了簡(jiǎn)化，從而使整個(gè)模具的尺寸更加合理，更加符合教學(xué)要求，同時(shí)加工難度大大降低，制作成本也得到控制。因此，本作品不僅在加強(qiáng)課堂教學(xué)效果以及加深教育意義上能有出色的表現(xiàn)，而且其相對(duì)簡(jiǎn)單的構(gòu)造以及合理的造價(jià)使其在推廣，特別是各高校機(jī)械院系的推廣上有很大的潛力。

謝謝！