范晋伟　纪　实

(北京工业大学机械与应用电子工程学院，北京 100024)



内窥镜装置的单级气缸驱动绳索联动悬臂的优化设计*

范晋伟纪实

(北京工业大学机械与应用电子工程学院，北京 100024)

针对固体火箭发动机内壁表面的检测的问题，现有的内窥镜检测装置悬臂设计伸缩量已经达到3.5m，为了满足测量精度要求，故对基于ANSYS软件分析平台对悬臂前端的步进电机和工业相机及整条悬臂进行了静力学分析和模态分析并进行优化。确保悬臂的力学特性能够满足要求，且保证电机的工作频率避开悬臂的固有频率，使得工业相机的拍摄环境相对稳定，检测出会发生共振，因此对该装置进行优化设计，增加阻尼器对装置进行减振处理，以达到装置正常运行。

悬臂振动；静力学分析；模态分析

某弹道导弹的燃料内部为中空，由于是固体燃料棒，放置时间过长易导致燃料棒内部表面产生裂纹，因此设计了单级气缸驱动绳索联动内窥镜检测装置，满足对燃料棒内壁表面的检测。该检测装置能够伸出3.5m，通过两端的分别伸入，完成对整个7m药柱的全部检测[1-3]。单级气缸驱动绳索联动内窥镜装置如图1所示。

内窥镜装置前端安装有步进电机和工业相机，当伸出3.5m时产生较大力矩，需要进行静力学分析。按照工作步骤，当电机转动一个角度过后，工业相机进行拍照，如步进电机的频率与悬臂固有频率相同，产生共振，会影响拍摄效果，故需进行模态分析。

1　整体结构

整个单级气缸驱动绳索联动内窥镜装置主要由单级气缸、五级箱体、步进电动机、工业相机、激光测距仪，工业控制机、电气柜、手动控制面板和空气压缩机等组成。……