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产品设计说明书-模板全解doc

时间:2019-06-21 08:35:43  来源:本站  作者:

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  项目编号: 工程编号: 版 本 号: 保密级别: 产品设计说明书 产品名称: 产品型号: 工程编号: 设 计: 编 写: 校 核: 审 核: 年 月 XXX产品设计说明书 目 录 1.背景及意义 1 2.设计需求分析 1 2.1 需求表 1 2.2 需求分析 2 3.概念设计 7 3.1 功能设计 7 3.1.1总功能模型图 7 3.1.2功能结构模型图 7 3.2 功能—原理映射矩阵 8 3.3 原理方案分析 10 XXX产品设计说明书 1.背景及意义 根据我国有关规程规定,根据基础情况,每隔2-6年需对大型球罐或圆柱形储罐检测一次,每隔2年需对使用5年以上的管线进行检测(通常,在低洼、潮湿的地方挖开数处检查)。各项检测之前,都必须进行罐体的清洗打磨。目前国内传统的清洗和打磨方法主要利用人工手持打磨设备进行打磨,存在着劳动强度大,施工周期长、安全性差等问题。 随着我国大型石油储罐的大量建设,以及人类对环境保护问题的日益重视,人工作业已不符合环境和发展的客观要求,淘汰人工作业是历史的必然。机器人技术的出现和发展,以及检测人员自我保护意识的增强,使得机器人代替人工进行罐壁打磨作业成为迫切任务。本项目开发的能携带自动化打磨装备的爬壁机器人,可以大大降低大型容器打磨作业的成本,提高工作效率,特别是把检测人员从危险作业环境中解脱出来。因此,大型容器壁面打磨机器人的研制具有重要的社会效益、经济意义和广阔的应用前景。 2.设计需求分析 2.1 需求表汇总 表2.1 XXX产品设计需求表 基本需求 名 称 内 容 小车最大尺寸 焊缝打磨宽度 越障高度 自重和承载 能量要求 功能需求 名 称 内 容 吸附功能 机器人在罐壁工作时,应可靠地吸附在球罐内、外表面,且吸附力不能过大。 移动转向功能 性能需求 名 称 内 容 机器人移动速率 0~3m/min 打磨力大小 打磨后表面要求 运动精度要求 2.2 基本需求依据 2.2.1 储罐打磨的基本要求 根据GB/T17261-1998《钢制球形储罐型式与基本参数》,现有的球罐直径在4600mm到26800mm之间。 根据GB12337-1998《钢制球形储罐》中制造球罐的钢板厚度在6mm到120mm之间。 根据《球罐焊接工艺》,焊缝与母材应圆滑过渡,对接焊缝的余高尺寸为0-3mm,考虑裕量,取打磨机器人的越障高度为5mm;球罐必须开设人孔,且人孔直径大于等于500mm。 2.2.2 打磨工具及打磨工艺分析 1.打磨工具 2.2.3 机器人自重和承载要求 2.3 功能需求分析 1.吸附要求 机器人在罐壁表面爬行时应该保证其可以可靠的吸附在罐壁面上,但吸附力不宜过大,否则需要的电机驱动力过大,也不容易转向;打磨时,机器人应该要增大吸附力使其可以牢牢吸附在罐壁表面,以免打磨过程中力的作用导致机器人滑落。 2.4 性能需求分析 1.机器人移动速率和打磨速率的估算 2.打磨力和打磨质量要求 3.运动精度要求 3.概念设计 3.1 功能设计 3.1.1 总功能模型图 图3.1 大型容器壁面打磨机器人总功能模型图 3.1.2 功能结构模型图 图3.2 大型容器壁面打磨机器人功能结构图 3.2 功能—原理映射矩阵 功能—原理映射矩阵如表3.1。 表3.1 大型容器壁面打磨机器人功能—原理映射矩阵 功能名称 原理方案 吸附罐壁 永磁体吸附 电磁体吸附 真空吸附 移动机器人 轮式 履带式 机器人转向 固定机器人 移动打磨头 打磨壁面 控制打磨力 监控打磨 照亮现场 各个功能原理间的优缺点: (1)吸附方式比较 吸附方式 优点 缺点 永磁吸附 结构简单,维持吸附力不需要能耗,安全 跟壁面离合较难,要求壁面是铁磁性材料 电磁吸附 跟壁面离合容易,吸附力易调整 维持磁力需要能耗,重量大,突然断电会造成吸附力消失,要求壁面是铁磁性材料 真空吸附 不受壁面材料的影响,壁面材料都可以采用真空吸附 容易漏气,控制较难,需要维持干活 (2)驱动方式比较 驱动方式 优点 缺点 轮式 移动速度快,便于控制 着地面积小,跟壁面离合难,需要较大驱动力,转向易 履带式 着地面积大,对壁面适应性强, 体积较大,转向难 (3)固定方式比较 固定方式 优点 缺点 电磁式 吸附力大,重量小,与壁面离合简单 需要持续消耗能量,需要要与壁面接触才产生吸附力 磁力座式 吸附力大,结构简单,不需持续耗能 重量大,与壁面离合难 (4)移动打磨头方式比较 移动打磨头方式 优点 缺点 龙门直线模组式 结构简单,控制简单 占用空间大 关节式 占用空间小 结构复杂,控制复杂 3.3 原理方案分析 3.3.1 方案1分析 1.原理方案描述 方案1采用: 三维结构图 工作原理: 2.设计参数、设计变量及评价参数 设计参数: 设计变量: 评价参数:总质量,总成本; 3.概念设计参数计算 计算内容 计算过程 计算结果 磁吸附力FA的计算 考虑图(a)情况,为了保证小车可以牢牢吸住壁面,要求: 其中,为橡胶履带和壁面之间摩擦系数,其值为;为安全系数,取;为瞬间加速度系数,取。 因为G=15kg=150N,故。 3.3.1原理方案比较分析 (1)两个方案的不同点 方案 不同点 方案一 方案二 (1)两个方案的优缺点比较 方案 优点 缺点 方案一 方案二 4 产品详细设计 计算内容 计算过程 计算结果 浙江工业大学-智源产品联合研发中心 第 2 页 — 1 — —— —— i 7

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