小口径管道检测爬机结构设计(2)
3.2.1 转动惯量 10
3.2.2 扭矩 11
3.3 传感器选型 12
3.3.1 电位移传感器 12
3.3.2 电位移传感器工作原理 12
3.3.3 激光测距仪 14
3.3.4 激光测距仪工作原理 15
4 身管检测爬机具体结构设计 17
4.1 驱动部件结构设计 17
4.1.1 运动学分析 17
4.1.2 力学分析 18
4.1.3 驱动轮弹簧设计计算 18
4.1.4 驱动部件具体结构 20
4.2 电机部件结构设计 21
4.3 测量部件结构设计 22
4.3.1 前测量部件 23
4.3.2 后测量部件 25
4.4 方向控制部件 26
4.4.1 前方向控制部件 26
4.4.2 后方向控制部件 28
4.5 身管检测爬机总装 29
结 论 31
致 谢 32
参考文献33
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.1.1 选题背景
火炮是现代军队中的主要武器装备之一，它在战场上有着举足轻重的作用。火炮身管是火炮的关键部件，它的一些参数，比如阴阳线半径，膛线缠脚，内表面缺陷等参数对火炮身管的加工，弹道学特征甚至火炮的寿命有重要的影响[1]。
身管是火炮装备的重要部件，它是赋予火炮弹丸的初速度、发射方向以及弹丸飞行时的稳定性的装备，是火力打击效果的保障。它工作的环境状况十分严峻，不仅要受到高温高压的火药气体的影响，同时还要受到高速运动的炮弹的作用。火炮身管及内膛的参数测量的研究一直没有间断过[2]，但是考虑到身管内膛检测的环境十分复杂、可以利用的空间有限、有滑膛和线膛之分且管径各不相同以及测量系统的稳定性和可靠性的因素，火炮身管内膛检测系统很大程度上都采用手动推进式或者半自动牵引式，这就使得整个测量系统可操作性差，测量不变，效率低下，制约了火炮身管内膛检测水平的整体提高[3]。火炮内膛分为滑膛和线膛，目前已有的身管内膛检测检测系统的通用性不佳。线膛炮的內膛相对特殊，它的內膛直径有两种，及阴线直径和阳线直径。只有严格控制好线膛炮阴线和阳线的直径，才能保证炮弹飞行的稳定性和可靠性。但是在目前国内的制造膛线的工厂中，大多依靠工装和加工工艺来保证加工质量，不能够有效地快速地准确地达到身管內膛参数检测的目的。因此有效地解决这一问题，实现火炮身管的自动化精确检测意义重大。
1.1.2 选题意义
火炮身管的內膛参数对于火炮的安全使用、火炮的射击效果和使用年限有着至关重要的影响。因此对火炮身管內膛参数进行无损检测也就成了重中之重，成为了火炮研制以及生产过程中极其重要的一部分。它既适用于新生产出厂的火炮身管的质量测试，检验各参数是否达标，同时也适用于使用过的身管检测，及时发现出现的问题以方便修缮。由此，火炮身管內膛参数的高效准确检测对于提升出厂火炮的设计质量、准确预测使用过的火炮的剩余寿命起到了关键性的作用，身管的检测在整个火炮的制造和验收与大修检查中意义重大[4-6]，对于我国进一步提高火炮的加工质量和生产效率也有重要意义。本课题研究设计的火炮身管检测爬机是一种基于小口径管道检测的爬行机器人，它可以进行全自动的火炮身管内膛参数检测。它针对于某型滑膛炮身管设计，但稍加改变亦适用于线膛炮，可知其通用性较强，而且检测的效率较高，进一步改进，可以军民两用，可应用到石油天然气化工等小口径管道的检测上，发展前景十分广阔，有极大的应用价值和市场价值。