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1、洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圓 柱 坐 標(biāo) 式 機(jī) 械 手 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手，該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直線方向和一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的運(yùn)動(dòng)。在控制器的作用下，它可以完成將工件從一條流水線拿到另一條流水線這一簡(jiǎn)單的動(dòng)作。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)械手部選用了移動(dòng)式齒輪齒條手部來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾?。粌蓚€(gè)直線運(yùn)動(dòng)均采用液壓驅(qū)動(dòng)，包括橫梁液壓缸水平方向的移動(dòng)和升降液壓缸垂直運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用齒輪齒條的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)對(duì)齒條的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)上述三種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可以精確定位工件位置，然后機(jī)械手進(jìn)行夾取，最后可以根據(jù)要求進(jìn)行工件的轉(zhuǎn)移。該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,且整體結(jié)構(gòu)緊湊，可以代替人手的繁重

2、勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平。 關(guān)鍵詞： 圓柱坐標(biāo)，工業(yè)機(jī)器人，機(jī)械手 CYLINDRICAL COORDINATE ROBOT ABSTRACT This graduation design design the cylinder sit mark type machine hand, should organization can realization two straight line direction and 1 revolve direction of sport.Under the functi

3、on of the controller, it can the completion get hold of a work piece another flowing water line this action that is simple from a flowing water line.In the design process, the machine hand chose to use to move the type wheel gear Chi a hand to clip work piece to take to the realization;Two straight

4、line sport all adoption the liquid press to drive and include a horizontal beam liquid to press an urn of level direction of move and ascend and descend the liquid press an urn perpendicular sport; Revolve sport adoption wheel gear Chi the structure form of, pass to drive Chi realization to sign tur

5、n round of pillar sport. Pass three above-mentioned kinds of organization of sport can precision fixed position work piece position, then the machine hand carry on clipping to take, end can according to request carry on a transfer of work piece.Should structure realization simple, and whole structur

6、e tightly packed, can replace hand of heavy labor, show Zhao to ease a worker of labor strength, improvement labor condition, exaltation labor rate of production and automation level. KEY WORDS: Cylindrical coordinate, Industrial robot, Manipulator 10 目　錄 前　言 1 第1章 總體設(shè)計(jì)方案 9 1.1總體設(shè)計(jì)的思路

7、9 1.2總體方案的確定 10 1.3機(jī)械手的組成 10 1.4機(jī)械手的坐標(biāo)形式 12 1.5機(jī)械手的主要參數(shù) 13 第2章 機(jī)械手相關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 15 2.1手指的相關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算 15 2.1.1手指夾緊力的計(jì)算 15 2.1.2手部液壓缸的選取 17 2.1.3水平伸縮缸尺寸計(jì)算 19 2.1.4升降液壓缸主要參數(shù)的確定 20 2.2立柱與底座的設(shè)計(jì) 23 第3章 相關(guān)的校核 24 3.1手爪扇形齒輪與齒條強(qiáng)度校核 24 結(jié)　論 25 謝 辭 26 參考文獻(xiàn) 27 外文資料翻譯 28 前　言 機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，可以說(shuō)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展共

8、同的一個(gè)綜合性的結(jié)果，同時(shí)，也是為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了重大影響的一門(mén)科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中各國(guó)加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，就加強(qiáng)了本國(guó)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類(lèi)自身發(fā)展的必然結(jié)果，人類(lèi)的發(fā)展隨著人們逐漸的這種社會(huì)發(fā)展的情況，人們?cè)絹?lái)越不斷探討自然過(guò)程中，在改造自然過(guò)程中，認(rèn)識(shí)自然過(guò)程中,需求能夠解放人的一種工具。那么這種工具就是代替人們?nèi)ツ軌驈氖聫?fù)雜和繁重的體力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)不可達(dá)世界的認(rèn)識(shí)和改造，這也是人們?cè)诳萍及l(fā)展過(guò)程中的一個(gè)客觀需要。另一方面，人們有各種各樣的好的想法，它也歸功于電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及制造技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生了提供了

9、強(qiáng)大的技術(shù)保證。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)三年所學(xué)的知識(shí)的總結(jié)和運(yùn)用。它是基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的統(tǒng)一，是理論和實(shí)踐相結(jié)合，這加深了我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和靈活運(yùn)用。通過(guò)查閱大量的資料，學(xué)到了很多在課堂上學(xué)不到的知識(shí)和掌握了一部分新的理念，為我們走向工作崗位奠定了一定的知識(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，也是檢驗(yàn)我們掌握所學(xué)知識(shí)的深度和力度 本說(shuō)明書(shū)是根據(jù)設(shè)計(jì)課題要求，有本人編寫(xiě)的簡(jiǎn)明工具文本，全書(shū)共一冊(cè)內(nèi)容互相銜接，配合設(shè)計(jì)圖紙一起使用。本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容包括緒論、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明，配合設(shè)計(jì)圖紙、機(jī)械手的使用方法和技術(shù)，為用戶(hù)在使用過(guò)程中維護(hù)和改進(jìn)本產(chǎn)品提供原始數(shù)據(jù)。 1.機(jī)器人概述 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械

10、化、自動(dòng)化已成為突出的主題。化工等連續(xù)性生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化已基本得到解決。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專(zhuān)用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效辦法；程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。機(jī)器人的出現(xiàn)并得到應(yīng)用，為這些作業(yè)的機(jī)械化奠定了良好的基礎(chǔ)。 “工業(yè)機(jī)器人”（Industrial Robot）：多數(shù)是指程序可變（編）的獨(dú)立的自動(dòng)抓取、搬運(yùn)工件、操作工具的裝置（國(guó)內(nèi)稱(chēng)作工業(yè)機(jī)器人或通用機(jī)器人）。 機(jī)器人是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動(dòng)化裝置。

11、機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢(shì)，但功能較少，適應(yīng)性較差。目前我國(guó)常把具有上述特點(diǎn)的機(jī)器人稱(chēng)為專(zhuān)用機(jī)器人，而把工業(yè)機(jī)械人稱(chēng)為通用機(jī)器人。 簡(jiǎn)而言之，機(jī)器人就是用機(jī)器代替人手，把工件由某個(gè)地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進(jìn)行加工。 機(jī)器人一般分為三類(lèi)。第一類(lèi)是不需要人工操作的通用機(jī)器人，也即本文所研究的對(duì)象。它是一種獨(dú)立的、不附屬于某一主機(jī)的裝置，可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定操作。它是除具備普通機(jī)械的物理性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類(lèi)是需要人工操作的，稱(chēng)為操作機(jī)（Manipulator）。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過(guò)操作機(jī)來(lái)

12、完成特定的作業(yè)，后來(lái)發(fā)展到用無(wú)線電訊號(hào)操作機(jī)器人來(lái)進(jìn)行探測(cè)月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類(lèi)是專(zhuān)業(yè)機(jī)器人，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)器人在國(guó)外通常被稱(chēng)之為“Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)。除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專(zhuān)用的。 機(jī)器人按照結(jié)構(gòu)形式的不同又可分為多種類(lèi)型，其中關(guān)節(jié)型機(jī)器人以其結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間體積小，相對(duì)工作空間最大，甚至能繞過(guò)基座周?chē)囊恍┱系K物等這樣一些特點(diǎn)，成為機(jī)器人中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，世界一些著名機(jī)器人的本體部分都采用這種機(jī)構(gòu)形式的機(jī)器人。 要機(jī)器人像人一樣拿取

13、東西，最簡(jiǎn)單的基本條件是要有一套類(lèi)似于指、腕、臂、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動(dòng)機(jī)構(gòu)——執(zhí)行機(jī)構(gòu)；像肌肉那樣使手臂運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動(dòng)作的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的性能就決定了機(jī)器人的性能。一般而言，機(jī)器人通常就是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三部分組成，如圖 1 所示。 圖1 機(jī)器人的一般組成 機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)器人賴(lài)以完成工作任務(wù)的實(shí)體，通常由連桿和關(guān)節(jié)組成，由驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，按控制系統(tǒng)的要求完成工作任務(wù)。驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供機(jī)器人各關(guān)節(jié)所需要的動(dòng)力，傳動(dòng)

14、系統(tǒng)則將驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為滿足機(jī)器人各關(guān)節(jié)力矩和運(yùn)動(dòng)所要求的驅(qū)動(dòng)力或力矩。有的文獻(xiàn)則把機(jī)器人分為機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分。其中的機(jī)械系統(tǒng)又叫操作機(jī)(Manipulator)，相當(dāng)于本文中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。 2.國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì) （1）國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀： 我國(guó)`汽車(chē)制造廠的焊裝線上。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)已安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。以上原因主要是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶(hù)

15、的要求，“一客戶(hù)，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人，6000米水下無(wú)纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開(kāi)發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種；在機(jī)器人視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、聲覺(jué)等基礎(chǔ)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用上開(kāi)展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)

16、遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品。 （2）發(fā)展趨勢(shì)： 國(guó)內(nèi)各行各業(yè)對(duì)機(jī)器人的需求將越來(lái)越多，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)將穩(wěn)步增長(zhǎng)，根據(jù)目前的現(xiàn)狀，我國(guó)機(jī)器人近幾年發(fā)展的形式將會(huì)怎樣呢？根據(jù)我們的分析將會(huì)呈現(xiàn)如下幾個(gè)特點(diǎn)： 1）．從國(guó)際市場(chǎng)來(lái)看，機(jī)器人工業(yè)是一種高投入低贏利的產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)極為激烈，機(jī)器人工業(yè)必須上一定規(guī)模才有利潤(rùn)可言，才有必需的開(kāi)發(fā)投入，才能走上良性循環(huán)的發(fā)展道路。世界上機(jī)器人產(chǎn)量最大的三家公司年產(chǎn)機(jī)器人數(shù)均超千臺(tái)以上，其中ABB公司達(dá)到9000臺(tái)，安川

17、電機(jī)公司近2500臺(tái)，KUKA公司近2000臺(tái)，從國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀來(lái)看，大公司、大企業(yè)通過(guò)與外國(guó)機(jī)器人公司合資合作，引進(jìn)技術(shù)和資金，逐步規(guī)?；a(chǎn)機(jī)器人，把國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)推向一個(gè)新的階段，其中有代表性的，如首鋼集團(tuán)公司與安川電機(jī)公司合資的首鋼莫托曼公司、唐山電子設(shè)備廠與松下電器公司合資的唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司、東風(fēng)汽車(chē)公司與德國(guó)KUKA公司合作、濟(jì)南二機(jī)床公司與美國(guó)ISI機(jī)器人公司合作等等。這些合資合作的開(kāi)展，將會(huì)有效地推動(dòng)中國(guó)機(jī)器人工業(yè)的進(jìn)步，全面促進(jìn)中國(guó)機(jī)器人工業(yè)水平的提高，但是它也會(huì)和其他外國(guó)機(jī)器人公司一樣，沖擊中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)，影響具有自主開(kāi)發(fā)能力的中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的形成，也會(huì)使國(guó)內(nèi)其他的機(jī)器人

18、生產(chǎn)廠家面臨一種嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 2）．由注重機(jī)器人單機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)渡到成套開(kāi)發(fā)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng) 生產(chǎn)機(jī)器人多的大型公司，可以憑借規(guī)模優(yōu)勢(shì)，占據(jù)較大的市場(chǎng)份額，形成規(guī)模效益，而一些中小公司要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中求得生存，必須具有自己的特色。國(guó)外許多中小公司把自己的市場(chǎng)定位在機(jī)器人系統(tǒng)集成或某些有特長(zhǎng)領(lǐng)域，從而形成自己的局部?jī)?yōu)勢(shì)，在市場(chǎng)中求得生存和發(fā)展，如奧地利IGM公司以向用戶(hù)提供大型機(jī)器人焊接系統(tǒng)著稱(chēng)，機(jī)器人在系統(tǒng)中只占售價(jià)的1/3左右，賣(mài)單臺(tái)機(jī)器人贏利甚微，而賣(mài)機(jī)器人系統(tǒng)卻贏利可觀。意大利COMAU公司以承接壓機(jī)生產(chǎn)線見(jiàn)長(zhǎng)，在這里，機(jī)器人系統(tǒng)是促銷(xiāo)售的關(guān)鍵。我國(guó)國(guó)內(nèi)機(jī)器人生產(chǎn)廠家規(guī)模大都較小，甚至

19、談不上規(guī)模，而國(guó)內(nèi)一般企業(yè)又沒(méi)有能力將機(jī)器人有效地集成到生產(chǎn)系統(tǒng)中去，因此，那些進(jìn)行系統(tǒng)集成并向用戶(hù)提供一條龍服務(wù)的公司，在機(jī)器人市場(chǎng)中將有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)機(jī)器人生產(chǎn)廠家中北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，以承接涂裝自動(dòng)化生產(chǎn)線見(jiàn)長(zhǎng)，累計(jì)產(chǎn)值近2000萬(wàn)元，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所承接焊接生產(chǎn)線，累計(jì)產(chǎn)值近5000萬(wàn)元，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所的機(jī)器人碼垛生產(chǎn)線正在產(chǎn)業(yè)化，累計(jì)產(chǎn)值超千萬(wàn)元。 3）．機(jī)器人開(kāi)發(fā)走開(kāi)放型科研之路 國(guó)內(nèi)通過(guò)“七五”機(jī)器人技術(shù)攻關(guān)，已具備了生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的基礎(chǔ)，但國(guó)產(chǎn)機(jī)器人無(wú)論在技術(shù)上，還是可靠性上，都與國(guó)外機(jī)器人差相當(dāng)一段距離，要盡快縮短這種距離，必須走一條開(kāi)放型

20、的自主科研道路。 a.多方籌措開(kāi)發(fā)資金，通過(guò)政府部門(mén)投資、用戶(hù)單位投資、自我積累、外商投資、銀行貸款等形式，籌措國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)資金。 b.消化和利用國(guó)外機(jī)器人技術(shù)、資料、樣機(jī)和關(guān)鍵元器件，為我所用。 c.選擇引進(jìn)國(guó)外質(zhì)量可靠的機(jī)器人零部件和元器件。 d.大力開(kāi)展國(guó)內(nèi)合作，利用國(guó)內(nèi)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)具有中國(guó)技術(shù)特色的國(guó)產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)品。 e.注意機(jī)器人產(chǎn)品的高可靠性，使國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的可靠性與國(guó)外機(jī)器人具有可比性，同時(shí)要做到低成本、易操作。 第1章 總體設(shè)計(jì)方案 在確定機(jī)器人總體設(shè)計(jì)方案前，我們還要擬定本設(shè)計(jì)的基本步驟及其要遵循的一些基本原則，從而使設(shè)計(jì)方案更合理。 1.1總

21、體設(shè)計(jì)的思路 設(shè)計(jì)機(jī)器人大體上可分為兩個(gè)階段： 1、系統(tǒng)分析階段 （1） 根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)，明確所采用機(jī)器人的目的和任務(wù)。 （2） 分析機(jī)器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境。 （3） 根據(jù)機(jī)器人的工作要求，確定機(jī)器人的基本功能和方案。如機(jī)器人的自由度、動(dòng)作精度的要求、所能抓取的重量、容許的運(yùn)動(dòng)范圍等。 2、技術(shù)設(shè)計(jì)階段 （1） 根據(jù)系統(tǒng)的要求確定機(jī)器人的自由度和允許的空間工作范圍，選擇機(jī)器人的坐標(biāo)形式； （2） 擬訂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路線和空間作業(yè)圖； （3）確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類(lèi)型； （4）選擇各部件的具體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行機(jī)器人總裝圖的設(shè)計(jì)； （5） 繪制機(jī)器人的零件圖，并確定尺寸。 下面結(jié)合本演示

22、系統(tǒng)的基本要求和設(shè)計(jì)的基本原則確定本系統(tǒng)的方案。 1.2總體方案的確定 提到總體方案的確定，讓我們重復(fù)一下本課題的要求： 設(shè)計(jì)一種圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手，要求該裝置具有三個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)（兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）。該機(jī)構(gòu)中立柱可相對(duì)于機(jī)座旋轉(zhuǎn)180度，回轉(zhuǎn)速度15r/min，橫梁采用液壓驅(qū)動(dòng)，可水平伸縮距離400mm，移動(dòng)速度約0.2m/s，機(jī)械手可上下垂直運(yùn)動(dòng)，其垂直升降量1000mm，移動(dòng)速度約0.15m/s，機(jī)械手最大夾持重量10kg，所夾持工件為圓柱形，直徑范圍：φ30mm—φ120mm。 1.3機(jī)械手的組成 工業(yè)機(jī)械手是能夠模仿人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓

23、取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。 機(jī)械收主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成，各部分之間的相互關(guān)系如圖1-1所示： 工 件 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 位置檢測(cè)裝置 圖1-1 各部分的相互關(guān)系 1.執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。 （1）手部（或稱(chēng)抓取機(jī)構(gòu)） 是與物體接觸的部分，主要其抓取和放置物件的作用。 （2）手腕 是連接手部和手臂的部分，可以調(diào)整和改變工件方位。 （3）手臂 是支撐手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置。 （4）立柱 是支撐手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部

24、分。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切關(guān)系。 （5）機(jī)座 是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，起支撐作和連接作用。 有時(shí)為了完成遠(yuǎn)距離的操作和擴(kuò)大使用范圍，可以增設(shè)滾輪行走機(jī)構(gòu)。 2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，常用的有液壓、氣壓、電力和機(jī)械式驅(qū)動(dòng)四種形式。 3.控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是機(jī)械手動(dòng)作的指揮系統(tǒng)，用來(lái)控制動(dòng)作的順序（程序）、位置和時(shí)間、速度和加速度等。 4.位置檢測(cè)裝置 位置檢測(cè)裝置控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，可隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，

25、使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。 1.4機(jī)械手的坐標(biāo)形式 工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下。 1．直角坐標(biāo)式 直角坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖1-2(a)所示。由于直線運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機(jī)械手有可能達(dá)到很高的位置精度（μm級(jí)）。但是，這種直角坐標(biāo)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)講，是比較小的。因此，為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)空間，直角坐標(biāo)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類(lèi)型的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。 2．圓柱坐標(biāo)式 圓柱坐標(biāo)機(jī)械手

26、的空間運(yùn)動(dòng)是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖1-2(b)。這種機(jī)械手構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，精度還可以，常用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。 3．球坐標(biāo)式 球坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖1-2(c)。這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)類(lèi)球形的空間。 4．關(guān)節(jié)坐標(biāo)式 關(guān)節(jié)型機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如圖1-2(d)。關(guān)節(jié)型 機(jī)械手動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對(duì)機(jī)械手本體尺寸，其工作空間比較大。此種機(jī)械手在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。 (a)直角坐標(biāo)型 （b）圓柱坐標(biāo)型 （c）球

27、坐標(biāo)型 （d）關(guān)節(jié)型 圖 1-2 機(jī)械手的坐標(biāo)形式 本設(shè)計(jì)采用圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手。 1.5機(jī)械手的主要參數(shù) 機(jī)械手的主要參數(shù)是說(shuō)明機(jī)械手的規(guī)格和性能的具體指標(biāo)，一般包括一下幾項(xiàng)： 1.抓取重量（又稱(chēng)臂力）是指機(jī)械手所能抓取或搬運(yùn)物件的最大重量，它對(duì)其他參數(shù)如行程范圍、運(yùn)動(dòng)速度、坐標(biāo)形式和緩沖裝置的設(shè)計(jì)均有影響，是機(jī)械手最基本的參數(shù)。 2.運(yùn)動(dòng)速度 運(yùn)動(dòng)速度反映了機(jī)械手的生產(chǎn)水平，影響機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)周期和工作效率，很多機(jī)械手由于速度低而限制了它的使用范圍。影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的兩個(gè)主要運(yùn)動(dòng)是手臂的伸縮和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。速度大小與機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式、定位方式、抓重大小和行程距離有關(guān)系。

28、 3.行程范圍 機(jī)械手的手臂運(yùn)動(dòng)行程對(duì)使用性能有較大的影響。一般來(lái)說(shuō)，通用機(jī)械手的手臂回轉(zhuǎn)應(yīng)盡可能大些，回轉(zhuǎn)行程范圍應(yīng)大于180°，使機(jī)械手具有一定的通用性；手臂伸縮行程及工作半徑要適宜，太大會(huì)增加手臂懸伸量，相應(yīng)的偏重力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也增加，且剛性降低，對(duì)于定位精度也難以保證。 4.定位精度 定位精度是衡量機(jī)械手工作質(zhì)量的又一重要指標(biāo)，是指機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)部件從某一起始位置運(yùn)動(dòng)到預(yù)期的另一位置時(shí)所到達(dá)的實(shí)際位置的準(zhǔn)確程度。定位精度的高低取決于位置控制方式以及機(jī)械手運(yùn)動(dòng)部件本身的精度和剛度，并和抓取重量、運(yùn)動(dòng)速度等因素也有密切關(guān)系。定位精度包括位置設(shè)定精度和重復(fù)定位精度兩種，一般所說(shuō)的定位精

29、度是指重復(fù)定位精度。 第2章 機(jī)械手相關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.1手指的相關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.1.1手指夾緊力的計(jì)算 1.手部 手部是機(jī)械手直接抓取和握緊（或吸附）物件或夾持專(zhuān)用工具執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的部件，因此手部的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)依據(jù)作業(yè)任務(wù)要求來(lái)設(shè)計(jì)，從而形成了多種的結(jié)構(gòu)型式。它安裝在手臂的前端，可以模仿人手動(dòng)作。 設(shè)計(jì)手部時(shí)除了要滿足抓取要求外，還應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求： （1）手指握力的大小要適宜 確定手指的握力（即夾緊力）時(shí)，應(yīng)考慮工件的重量以及傳送或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落，但握力太大又會(huì)造成浪費(fèi)并可能損壞工件。 （2）應(yīng)保證工件能

30、順利地進(jìn)入或脫開(kāi)手指 開(kāi)合式手指應(yīng)具有足夠大的張開(kāi)角度來(lái)適應(yīng)較大的直徑范圍，保證有足夠的夾緊距離以方便抓取和松開(kāi)工件。移動(dòng)式鉗爪要有足夠大的移動(dòng)范圍。 （3）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并且自身重量輕 因受到被夾工件的反作用力和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的慣性力、振動(dòng)等的影響，要求機(jī)械手具有足夠的強(qiáng)度和剛度以防折斷或彎曲變形，但結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單緊湊、自重輕，并使手部的重心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小。 （4）動(dòng)作迅速、靈活、準(zhǔn)確，通用機(jī)械手還要求更換手部方便 根據(jù)用途手部可分為夾持式手部、吸附式手部和專(zhuān)用工具（噴槍、扳手、焊接工具）三類(lèi)。 經(jīng)過(guò)分析和比較此設(shè)計(jì)采用夾持式手部。 夾持式手部對(duì)

31、抓取工件的形狀具有較大的適應(yīng)性，故應(yīng)用較廣。它的動(dòng)作與鋼絲鉗或虎鉗相似。 2.結(jié)構(gòu) 夾持式手部是有驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和手指（或手爪）等組成。驅(qū)動(dòng)裝置多半用活塞缸。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)常用連桿機(jī)構(gòu)、滑槽機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)等。手指常用兩指，也有多指等形式。指端是手指上直接與被夾工件接觸的部位，它的結(jié)構(gòu)形狀取決于工件的形狀。手部結(jié)構(gòu)按模仿人手手指的動(dòng)作，可分為回轉(zhuǎn)型、移動(dòng)型等形式。經(jīng)分析和比較此設(shè)計(jì)選擇移動(dòng)式的齒輪齒條手部。 根據(jù)所夾取的零件半徑（30120的圓柱形棒料）經(jīng)分析取扇型齒輪的齒頂圓半徑R=47，模數(shù)m=4，=23。齒條齒數(shù)取=23。 手指夾緊力的計(jì)算： 公式： (2

32、-1) 式中:為抓取的工件重量，最大為10Kg ，為安全系數(shù)取1.22,暫取1.5，為工作情況系數(shù)，可按=1.12.5此取=2，為方位系數(shù)，即為當(dāng)爪子處在不同位置夾取工件不同放置位置是的系數(shù)，根據(jù)查取的公式： =0.5tan，粗略計(jì)算約等于0.91.1，此處取1。 根據(jù)公式（2-1） 計(jì)算得： 1.521109.8N = 294N 因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)采用移動(dòng)型齒輪齒條手部結(jié)構(gòu)，查資料知其夾緊力為驅(qū)動(dòng)力的一半， =0.5 所以，=588N，此處考慮其他因素取600N。 3.手腕 手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改

33、變手部的方位。一般手腕設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足要求，若有特殊要求可增加手腕左右擺動(dòng)或橫向移動(dòng)。機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜。因此設(shè)計(jì)時(shí)要注意下面幾個(gè)問(wèn)題： （1） 可以有手臂完成的動(dòng)作，盡量不設(shè)置手腕。 （2） 手腕結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單化，對(duì)不需要三維自由度的手腕，可采用兩個(gè)或一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 此設(shè)計(jì)可以不要手腕，動(dòng)作可以由手臂完成。機(jī)械手手部如圖2-1。 圖2-1 機(jī)械手手部 2.1.2手部液壓缸的選取 1.初算活塞桿直徑 經(jīng)分析液壓缸的最大工作力為 由于手爪是靠推力夾緊的，所以驅(qū)動(dòng)液壓缸的活塞桿選用材料HT200 查表得: ， 由

34、取 得: 又 得: 2.壓桿穩(wěn)定性校核 歐拉公式: 由于此活塞桿是一端固定，一端鉸接，所以 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求取 查表得 HT-15的彈性模量 取 又 為了更安全，取 得: 而 得: 根據(jù)GB/T-2348-1993圓整得： 3.液壓缸參數(shù)確定 由 d = (0.61) D 得缸體內(nèi)徑 D = 35/0.6 = 58.33 根據(jù)GB/T-2348-1993圓整得 D = 65 查參考文獻(xiàn)[16]選用T5160-1型夾緊油缸 液壓缸行程： S =（282-16

35、2） = 120mm 根據(jù)表GB/T-2348-1993 圓整得： S = 125 4.選擇調(diào)速閥 查參考文獻(xiàn)[16]選擇YF型溢流閥，技術(shù)規(guī)格為表2-1。 表2-1 技術(shù)規(guī)格 通徑 額定流量 調(diào)速范圍 螺紋聯(lián)結(jié) 重量 10 2 0.57 YF-L10B 2.4 2.1.3水平伸縮缸尺寸計(jì)算 1.選擇調(diào)速閥：選用ZFRM型調(diào)速閥，技術(shù)規(guī)格為表2-2。 表2-1 技術(shù)規(guī)格 通徑 工作壓力 調(diào)速范圍 重量 16 0.5-31.5 0-160 11.3

36、2.液壓缸內(nèi)壁直徑計(jì)算 = =0.1303 取 3.考慮伸縮缸與夾緊缸配合 取活塞直徑 d=70 4.活塞行程S=400 5.缸頭厚度計(jì)算 （1）選擇材料 TQ-400 =400 =250 （2） F= （q值取其屈服極限） = =31689+675885N =707574N （3） =0.009 =9 （4）缸頭法蘭按T5016-1型夾緊缸缸頭2倍尺寸制造。 2.1.4升降液壓缸主要參數(shù)的確定 1. 活塞桿直

37、徑和液壓缸缸徑 （1）根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]中液壓缸活塞桿外徑尺寸系列表37.7-2 取活塞桿直徑為25 （2）根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表37.7-7，工程液壓缸的技術(shù)規(guī)格，液壓缸缸徑φAL為40mm，速度比φ=1.33，推力為20.11kN，拉力15.08kN。 2.液壓缸缸蓋及密封 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表19-13和GB3452.1-92 O型圈用（內(nèi)徑）=78.7，公差0.30，為密封截面直徑，=5.300.13 氈圈密封（內(nèi)徑）=76 D（外徑）=80 3.缸底厚度計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]公式37.3-29 已知=0.04 =16 =0.01（缸底油孔直徑） =10

38、0 0.0110 取 h=10 4.缸底油孔直徑的計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]式37.9-1 管子油口內(nèi)徑d d1130 Q為液體流量，V為流速 對(duì)于壓油管V3-6/s，這里V取5m/s 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表37.7-5 為液壓缸輸出速度，AL活塞直徑 已知=0.15 /s, =0.0007536 13.86 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表37.9-1選公稱(chēng)直徑, 故d取15 采用卡套式直通管接頭 鋼管外徑為22，管接頭連接螺紋ZM221.5 采用推薦管路通過(guò)流量為1050 所以公稱(chēng)壓力P=16

39、圖2-2為所述的升降液壓缸。 圖2-2 升降液壓缸 2.2立柱與底座的設(shè)計(jì) 立柱是支承水平液壓缸和機(jī)械手的部件，立柱設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接關(guān)乎到機(jī)械手的工作。此設(shè)計(jì)的立柱經(jīng)過(guò)分析與計(jì)算，最后采用圖2-3的立柱。立柱與托盤(pán)采用四個(gè)GB818-85-M30螺釘連接。托盤(pán)與液壓缸的連接用四個(gè)GB528-M24螺栓進(jìn)行連接。立柱與底座的連接采用四個(gè)GB818-85-M30的螺釘進(jìn)行連接。圖2-3為所設(shè)計(jì)的立柱與各部件的連接。 圖2-3 立柱與各部件的連接 19 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第3章 相關(guān)的校核 3.1手爪扇形齒輪與齒條強(qiáng)度校核 校核 1、材料：齒輪

40、：40 滲碳淬火 硬度5862 齒條：40 滲碳淬火 硬度 4855 2、因所受的力不大硬齒面扇形齒輪與齒條按接觸疲勞強(qiáng)度校核 查表計(jì)算 查表 查資料： 安全系數(shù) 由上面的公式知： 符合要求 20 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)　論 本設(shè)計(jì)的題目是圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手，本文所做的主要工作有： 1．總體方案的確定。 經(jīng)綜合考慮，確定采用圓柱坐標(biāo)形式，具有腰部回轉(zhuǎn)、豎直升降、水平伸縮三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，使整體的結(jié)構(gòu)小型化。 2．機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研制。 各自由度自成體系，又能協(xié)調(diào)的組織在一起，其各個(gè)部分連接處線條分明、直觀性好

41、，其各個(gè)部分可以分別拆卸，快速更換，方便維修。 通過(guò)分析以及查閱資料，最終各機(jī)構(gòu)的形式是：機(jī)械手部通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)，采用齒輪齒條式機(jī)構(gòu)完成工件的夾??；通過(guò)橫梁液壓缸和升降液壓缸的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)水平和垂直方向的運(yùn)動(dòng)，因此可以確切定位工件夾取位置；立柱采用立柱軸與托盤(pán)的連接形式，通過(guò)驅(qū)動(dòng)立柱軸實(shí)現(xiàn)立柱的旋轉(zhuǎn)。 然而這次設(shè)計(jì)中也存在著少許不足：首先，設(shè)計(jì)中的校核比較少，使整個(gè)設(shè)計(jì)中存在很多不足，希望老師多加指點(diǎn)；其次，由于本人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的欠缺，設(shè)計(jì)過(guò)程中有時(shí)不知道從何處入手，該怎么做等問(wèn)題。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我感到前所未有的緊張和忙碌。從最開(kāi)始的資料收集，到分析計(jì)算、繪圖，使我覺(jué)得自己所掌握的知識(shí)儲(chǔ)備是

42、那么的少，僅僅靠書(shū)本上的知識(shí)是很難解決許多實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題的。其實(shí)，不單單是我，我相信所有的畢業(yè)生只要認(rèn)真參與了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，肯定是收益菲淺。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我才發(fā)現(xiàn)，三年中我們還有很多東西都不曾了解，有很多東西我們都還沒(méi)有熟練掌握。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我將這三年所學(xué)到的知識(shí)得到了系統(tǒng)化、貫穿成一條線。在整個(gè)過(guò)程中，我感到這是一次能力的升華，我認(rèn)為，這必將對(duì)我以后的生活、學(xué)習(xí)和工作有著深遠(yuǎn)的影響！ 21 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 謝 辭 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作是在葛老師的全面指導(dǎo)下完成的，在課題選擇、方案制定、工作實(shí)施以及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)過(guò)程中，無(wú)處不滲透著葛老師的心血。葛老師

43、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的工作態(tài)度，一絲不茍的工作作風(fēng)，對(duì)科學(xué)研究的忘我精神，對(duì)我的學(xué)習(xí)和生活都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，使我從中受益非淺。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，正是由于葛老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作態(tài)度和對(duì)學(xué)生無(wú)微不至的關(guān)懷，使我在大學(xué)里最后的一次設(shè)計(jì)中，也是最綜合的一次設(shè)計(jì)中得到了實(shí)踐性的鍛煉，為我以后步入工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為此，學(xué)生對(duì)您表示衷心的感謝和深深的敬意！ 同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，很多的同學(xué)和老師給予了我巨大的幫助和支持。在這難忘的兩個(gè)多月中，沒(méi)有他們的支持，我的設(shè)計(jì)不可能這樣順利的完成。在此，對(duì)這些同學(xué)和老師也表示衷心的感謝！ 在我查找資料的過(guò)程中，得到了學(xué)校圖書(shū)館有關(guān)人員的大力支持，給我們提供了必要的資料

44、，使我的設(shè)計(jì)工作得到了順利進(jìn)行，并最終按時(shí)完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。在此，也一并對(duì)他們的熱心幫助表示感謝！ 最后，學(xué)生向在百忙之中評(píng)閱本論文的各位老師表示衷心的感謝！ 32 參考文獻(xiàn) [1] 【朱根龍.簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).2002-12-6. 2005 1-796 [2] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社. 2001 1-145 [3] 王昆，何小柏.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社. 2009 1-210 [4] 朱冬梅，胥北瀾.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社.　2000 1-388 [5] 劉鴻文.材料力學(xué).高等教

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48、ual facility. Because lathes also can do drilling and reaming, their versatility permits several operations to be done with a single setup of the work piece. Consequently, more lathes of various types are used in manufacturing than any other machine tool. The essential components of a lathe are the

49、 bed, headstock assembly, tailstock assembly, and the leads crew and feed rod. The bed is the backbone of a lathe. It usually is made of well normalized or aged gray or nodular cast iron and provides s heavy, rigid frame on which all the other basic components are mounted. Two sets of parallel, lon

50、gitudinal ways, inner and outer, are contained on the bed, usually on the upper side. Some makers use an inverted V-shape for all four ways, whereas others utilize one inverted V and one flat way in one or both sets, They are precision-machined to assure accuracy of alignment. On most modern lathes

51、the way are surface-hardened to resist wear and abrasion, but precaution should be taken in operating a lathe to assure that the ways are not damaged. Any inaccuracy in them usually means that the accuracy of the entire lathe is destroyed. The headstock is mounted in a foxed position on the inner w

52、ays, usually at the left end of the bed. It provides a powered means of rotating the word at various speeds . Essentially, it consists of a hollow spindle, mounted in accurate bearings, and a set of transmission gears-similar to a truck transmission—through which the spindle can be rotated at a numb

53、er of speeds. Most lathes provide from 8 to 18 speeds, usually in a geometric ratio, and on modern lathes all the speeds can be obtained merely by moving from two to four levers. An increasing trend is to provide a continuously variable speed range through electrical or mechanical drives. Because t

54、he accuracy of a lathe is greatly dependent on the spindle, it is of heavy construction and mounted in heavy bearings, usually preloaded tapered roller or ball types. The spindle has a hole extending through its length, through which long bar stock can be fed. The size of maximum size of bar stock t

55、hat can be machined when the material must be fed through spindle. The tailsticd assembly consists, essentially, of three parts. A lower casting fits on the inner ways of the bed and can slide longitudinally thereon, with a means for clamping the entire assembly in any desired location, An upper ca

56、sting fits on the lower one and can be moved transversely upon it, on some type of keyed ways, to permit aligning the assembly is the tailstock quill. This is a hollow steel cylinder, usually about 51 to 76mm(2to 3 inches) in diameter, that can be moved several inches longitudinally in and out of th

57、e upper casting by means of a hand wheel and screw. The size of a lathe is designated by two dimensions. The first is known as the swing. This is the maximum diameter of work that can be rotated on a lathe. It is approximately twice the distance between the line connecting the lathe centers and the

58、 nearest point on the ways, The second size dimension is the maximum distance between centers. The swing thus indicates the maximum work piece diameter that can be turned in the lathe, while the distance between centers indicates the maximum length of work piece that can be mounted between centers.

59、 Engine lathes are the type most frequently used in manufacturing. They are heavy-duty machine tools with all the components described previously and have power drive for all tool movements except on the compound rest. They commonly range in size from 305 to 610 mm(12 to 24 inches)swing and from 61

60、0 to 1219 mm(24 to 48 inches) center distances, but swings up to 1270 mm(50 inches) and center distances up to 3658mm(12 feet) are not uncommon. Most have chip pans and a built-in coolant circulating system. Smaller engine lathes-with swings usually not over 330 mm (13 inches ) –also are available i

61、n bench type, designed for the bed to be mounted on a bench on a bench or cabinet. Although engine lathes are versatile and very useful, because of the time required for changing and setting tools and for making measurements on the work piece, thy are not suitable for quantity production. Often the

62、 actual chip-production tine is less than 30% of the total cycle time. In addition, a skilled machinist is required for all the operations, and such persons are costly and often in short supply. However, much of the operator’s time is consumed by simple, repetitious adjustments and in watching chips

63、 being made. Consequently, to reduce or eliminate the amount of skilled labor that is required, turret lathes, screw machines, and other types of semiautomatic and automatic lathes have been highly developed and are widely used in manufacturing. 2 Turning The engine lathe, one of the oldest metal

64、removal machines, has a number of useful and highly desirable attributes. Today these lathes are used primarily in small shops where smaller quantities rather than large production runs are encountered. The engine lathe has been replaced in today’s production shops by a wide variety of automatic la

65、thes such as automatic of single-point tooling for maximum metal removal, and the use of form tools for finish on a par with the fastest processing equipment on the scene today. Tolerances for the engine lathe depend primarily on the skill of the operator. The design engineer must be careful in usi

66、ng tolerances of an experimental part that has been produced on the engine lathe by a skilled operator. In redesigning an experimental part for production, economical tolerances should be used. Turret Lathes?Production machining equipment must be evaluated now, more than ever before, this criterion for establishing the production qualification of a specific method, the turret lathe merits a high rating. In designing for low quantities such as 100 or 200 parts, it is most economical to use the