水轮机叶片坑内修复机器人机械臂的研制

【摘要】：我国现有大中型水电站约300座，水电站在运行过程中水轮机叶片的汽蚀现象严重影响了发电效率，叶片的修复技术被广泛的应用。部分高校和科研机构对叶片修复机器人开展了大量的研究工作。目前现有的修复专用机器人的机械臂成本较高、结构复杂，结构的刚度和强度也不能完全满足坑内修复的需要。为更好地完成在机坑内进行叶片修复工作，确保机械臂结构刚度和操作灵活性，本文的任务是设计一种多关节机械臂，安装在已有的移动平台上，完成在机坑内对叶片汽蚀部位的磨削工作。 本文依照机械设计原理、机器人设计原理进行了水轮机叶片修复机器人机械臂的结构设计，内容包括各关节的传动方式、直流电机型号、减速器、关节受力等的计算和选择。设计的机械臂具有四个主动关节和一个被动关节，主动关节应用转动和移动两种形式实现，被动关节利用弹簧机构实现，并利用CATIA软件对机械臂进行三维建模与运动仿真，对重要传动部件进行了强度校核。通过样机试验，机械臂满足设计和使用要求。