为了解决当前清管器存在的清蜡效率低、续航能力差、易卡堵等问题,提出并设计了一种新型的基于涡轮的旋转冲击式清管器,该清管器主要由驱动机构、动力机构、支撑机构、清蜡机构等组成。建立了清管器弯管通过模型,并计算出DN508管道（内径487.4mm）所允许通过的清管器的最大长度为1176.2mm,介绍了清管器的工作原理,并对各组件进行了设计。建立并分析了皮碗的圆筒壁模型和悬臂梁模型,得出皮碗与管壁的接触应力与皮碗的厚度、过盈量、唇部弯曲角度、压差有关;结果表明:相同厚度、过盈量的情况下,唇部弯曲角度越大,皮碗对压差变化的敏感性越差;相同过盈量、唇部弯曲角度的情况下,厚度越大,皮碗受到的接触应力越大;相同厚度、唇部弯曲角度的情况下,皮碗过盈量越大,接触应力越大。结合本文的实际情况,决定采用唇部弯曲角度为102°、厚度为30mm、过盈量为4%的皮碗作为清管器的密封皮碗;选取唇部弯曲角度为120°、厚度为30mm、过盈量为4%的皮碗作为清管器的驱动皮碗。对尾部支架的导流性能进行了分析,结果表明:出口速度增大了6倍且流场较稳定;对比分析了圆形泄流孔与方形泄流孔的流场情况,决定采用圆形泄流孔,同时泄流率设置为4%;基于贝塞尔曲线理论完成了涡轮叶片型线的造型,并研究了涡轮在不同流量下的性能,输出扭矩模拟值与理论值的最大误差在15%左右。对支撑机构与管壁间的接触力进行了理论分析与仿真分析,两者结果的一致性较好;对支撑机构进行了运动学分析,结果表明:清管器在管内运动较为平稳,在越过障碍物时没有发生跳动,在通过弯管时没有与管壁发生干涉,导向性较好,同时清管器整体沿顺时针方向发生了旋转;研究了清蜡机构的管径适应能力,得到清蜡机构的折展比为0.82,能够通过的最小管径为399.67mm。对凸轮进行了受力分析并推导出凸轮机构轴向输出力、消耗扭矩的计算公式。对比五次多项式运动规律、余弦加速度运动规律、摆线-直线-摆线运动规律、改进正弦加速度运动规律的特征曲线与特征值,选用余弦加速度运动规律作为凸轮的轮廓线;由于凸轮的作用,轴向输出力在原有基础上得到了较大幅度的提高,提高了清管器的清蜡效率。