機械創(chuàng)新設(shè)計大賽

成員：邢江寬、李昂、羅學(xué)立、朱文鋒、劉豪指導(dǎo)教師：

王德國王文明基于回轉(zhuǎn)凸輪機構(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，管道運輸是一種便捷、高效的運輸方式。但是管道長期運行會出現(xiàn)污染物沉積、有害物質(zhì)腐蝕等問題，為獲取管道運行資料、檢測管道存在的隱患、提高管道的使用壽命，就必須對管道進行有效的定期檢測與維護。對管道的檢測與維護，國外已經(jīng)有了可以投入使用的系列產(chǎn)品，國內(nèi)的很多研究機構(gòu)和公司也已經(jīng)有了比較成熟的研究。

背景描述

本團隊正是對現(xiàn)今普遍的爬行器研究工作作一個簡化以及創(chuàng)新，作為作為一個教學(xué)模型。

本作品真實地模擬了一個工程設(shè)備的運行，可以在機械原理和機械設(shè)計等一系列機械類課堂上，協(xié)助教師更好地講解多種運動機構(gòu)的運動特點，如往復(fù)絲杠與螺母配合的運動特性和以摩擦力為起因的自鎖現(xiàn)象等。這種真實形象的演示展現(xiàn)了機構(gòu)在工程上的實際用途，可以幫助學(xué)生對機構(gòu)有更清晰更深入的理解。作品簡介

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

把前置卡瓦、螺母座以及傳動螺母等零部件看成一個運動總成A（下文簡稱A），除A之外的所有零部件組成運動總成B（下文簡稱B）。假設(shè)A處于往復(fù)絲杠的最后端，A在往復(fù)絲杠上向前運動，按正常情況，B應(yīng)該往后運動，但因為后置卡瓦的齒形作用，使管壁與后置卡瓦之間產(chǎn)生巨大的摩擦力，阻礙了B的相對運動趨勢，這時B傳遞給A一個作用力，A在此力的作用下向前運動（后置卡瓦的齒形是向后傾斜的，當A向前運動時，后置卡瓦與管壁不會形成大的摩擦力阻礙A向前運動）。

當A爬行到往復(fù)絲杠最前端時，往復(fù)絲杠前段有一導(dǎo)向槽，A在其作用下進入反向螺母，這時按理說A應(yīng)該往后運動，但由于A上前置卡瓦的作用，A同樣不能運動，而此時B會在螺紋傳動的作用下向前爬行，當B中的往復(fù)絲杠向前運動到傳動螺母達到往復(fù)絲杠最后端時，完成一個運動周期。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構(gòu)的三維解除爆炸圖創(chuàng)新點1、本教具形象的將石油裝備中的管道爬行裝置簡化，并且能夠展示凸輪機構(gòu)還有自鎖現(xiàn)象等機械原理知識；1、以往的爬行器設(shè)計都是在管道內(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；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，實現(xiàn)變徑，可以給課堂帶來更多的創(chuàng)新氛圍；3、設(shè)計采用兩軸聯(lián)動，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)成簡潔的同時，也保證了其包含的運動機構(gòu)的數(shù)量。而且在設(shè)計過程中，在不影響功能正常發(fā)揮的條件下，本小組對各零部件進行了簡化，從而使整個模具的尺寸更加合理，更加符合教學(xué)要求，同時加工難度大大降低，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)，而且其相對簡單的構(gòu)造以及合理的造價使其在推廣，特別是各高校機械院系的推廣上有很大的潛力。

謝謝！