圆柱坐标式机械手设计--毕业论文.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）
圆 柱 坐 标 式 机 械 手

摘 要

本毕业设计设计了圆柱坐标式机械手，该机构可实现两个直线方向和一个旋转方向的运动。在控制器的作用下，它可以完成将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作。在设计过程中，机械手部选用了移动式齿轮齿条手部来实现对工件的夹取；两个直线运动均采用液压驱动，包括横梁液压缸水平方向的移动和升降液压缸垂直运动；旋转运动采用齿轮齿条的结构形式，通过对齿条的驱动实现立柱的回转运动。通过上述三种机构的运动可以精确定位工件位置，然后机械手进行夹取，最后可以根据要求进行工件的转移。该结构实现简单,且整体结构紧凑，可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。

关键词： 圆柱坐标，工业机器人，机械手

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 function 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 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 turn 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 structure 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　录

前　言 1
第1章 总体设计方案 9
1.1总体设计的思路 9
1.2总体方案的确定 10
1.3机械手的组成 10
1.4机械手的坐标形式 12
1.5机械手的主要参数 13
第2章 机械手相关的设计与计算 15
2.1手指的相关设计与计算 15
2.1.1手指夹紧力的计算 15
2.1.2手部液压缸的选取 17
2.1.3水平伸缩缸尺寸计算 19
2.1.4升降液压缸主要参数的确定 20
2.2立柱与底座的设计 23
第3章 相关的校核 24
3.1手爪扇形齿轮与齿条强度校核 24
结　论 25
谢 辞 26
参考文献 27
外文资料翻译 28

前　言

机器人技术的发展，可以说是科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，也是为社会经济发展产生了重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，人类的发展随着人们逐渐的这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中,需求能够解放人的一种工具。那么这种工具就是代替人们去能够从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。另一方面，人们有各种各样的好的想法，它也归功于电子技术，计算机技术以及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。
毕业设计是对大学三年所学的知识的总结和运用。它是基础知识和专业知识的统一，是理论和实践相结合，这加深了我们对所学知识的理解和灵活运用。通过查阅大量的资料，学到了很多在课堂上学不到的知识和掌握了一部分新的理念，为我们走向工作岗位奠定了一定的知识基础。同时，也是检验我们掌握所学知识的深度和力度
本说明书是根据设计课题要求，有本人编写的简明工具文本，全书共一册内容互相衔接，配合设计图纸一起使用。本说明书内容包括绪论、机构简图、设计计算说明，配合设计图纸、机械手的使用方法和技术，为用户在使用过程中维护和改进本产品提供原始数据。

1.机器人概述
在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。
“工业机器人”（Industrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。
机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。
简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。
机器人一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机器人，也即本文所研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机（Manipulator）。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机器人在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。
机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机器人以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。
要机器人像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机器人的性能。一般而言，机器人通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如图 1 所示。

图1 机器人的一般组成

机器人的机械系统主要由执行机构和驱动－传动系统组成。执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动－传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。驱动－传动系统主要包括驱动机构和传动系统。驱动机构提供机器人各关节所需要的动力，传动系统则将驱动力转换为满足机器人各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。有的文献则把机器人分为机械系统、驱动系统和控制系统三大部分。其中的机械系统又叫操作机(Manipulator)，相当于本文中的执行机构部分。

2.国内发展状况及趋势
（1）国内现状：
我国`汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。
我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种；在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品。
（2）发展趋势：
国内各行各业对机器人的需求将越来越多，国内市场将稳步增长，根据目前的现状，我国机器人近几年发展的形式将会怎样呢？根据我们的分析将会呈现如下几个特点：
1）．从国际市场来看，机器人工业是一种高投入低赢利的产业，市场竞争极为激烈，机器人工业必须上一定规模才有利润可言，才有必需的开发投入，才能走上良性循环的发展道路。世界上机器人产量最大的三家公司年产机器人数均超千台以上，其中ABB公司达到9000台，安川电机公司近2500台，KUKA公司近2000台，从国内现状来看，大公司、大企业通过与外国机器人公司合资合作，引进技术和资金，逐步规模化生产机器人，把国内机器人产业推向一个新的阶段，其中有代表性的，如首钢集团公司与安川电机公司合资的首钢莫托曼公司、唐山电子设备厂与松下电器公司合资的唐山松下产业机器有限公司、东风汽车公司与德国KUKA公司合作、济南二机床公司与美国ISI机器人公司合作等等。这些合资合作的开展，将会有效地推动中国机器人工业的进步，全面促进中国机器人工业水平的提高，但是它也会和其他外国机器人公司一样，冲击中国机器人市场，影响具有自主开发能力的中国机器人产业的形成，也会使国内其他的机器人生产厂家面临一种严峻的挑战。
2）．由注重机器人单机开发过渡到成套开发机器人应用系统
生产机器人多的大型公司，可以凭借规模优势，占据较大的市场份额，形成规模效益，而一些中小公司要想在激烈的市场竞争中求得生存，必须具有自己的特色。国外许多中小公司把自己的市场定位在机器人系统集成或某些有特长领域，从而形成自己的局部优势，在市场中求得生存和发展，如奥地利IGM公司以向用户提供大型机器人焊接系统著称，机器人在系统中只占售价的1/3左右，卖单台机器人赢利甚微，而卖机器人系统却赢利可观。意大利COMAU公司以承接压机生产线见长，在这里，机器人系统是促销售的关键。我国国内机器人生产厂家规模大都较小，甚至谈不上规模，而国内一般企业又没有能力将机器人有效地集成到生产系统中去，因此，那些进行系统集成并向用户提供一条龙服务的公司，在机器人市场中将有较强的竞争力。国内机器人生产厂家中北京机械工业自动化研究所，以承接涂装自动化生产线见长，累计产值近2000万元，中国科学院沈阳自动化研究所承接焊接生产线，累计产值近5000万元，哈尔滨工业大学机器人研究所的机器人码垛生产线正在产业化，累计产值超千万元。
3）．机器人开发走开放型科研之路
国内通过“七五”机器人技术攻关，已具备了生产国产机器人的基础，但国产机器人无论在技术上，还是可靠性上，都与国外机器人差相当一段距离，要尽快缩短这种距离，必须走一条开放型的自主科研道路。
a.多方筹措开发资金，通过政府部门投资、用户单位投资、自我积累、外商投资、银行贷款等形式，筹措国产机器人的开发资金。
b.消化和利用国外机器人技术、资料、样机和关键元器件，为我所用。
c.选择引进国外质量可靠的机器人零部件和元器件。
d.大力开展国内合作，利用国内技术优势，开发具有中国技术特色的国产机器人产品。
e.注意机器人产品的高可靠性，使国产机器人的可靠性与国外机器人具有可比性，同时要做到低成本、易操作。
第1章 总体设计方案

在确定机器人总体设计方案前，我们还要拟定本设计的基本步骤及其要遵循的一些基本原则，从而使设计方案更合理。

1.1总体设计的思路
设计机器人大体上可分为两个阶段：
1、系统分析阶段
（1） 根据系统的目标，明确所采用机器人的目的和任务。
（2） 分析机器人所在系统的工作环境。
（3） 根据机器人的工作要求，确定机器人的基本功能和方案。如机器人的自由度、动作精度的要求、所能抓取的重量、容许的运动范围等。
2、技术设计阶段
（1） 根据系统的要求确定机器人的自由度和允许的空间工作范围，选择机器人的坐标形式；
（2） 拟订机器人的运动路线和空间作业图；
（3）确定驱动系统的类型；
（4）选择各部件的具体结构，进行机器人总装图的设计；
（5） 绘制机器人的零件图，并确定尺寸。
下面结合本演示系统的基本要求和设计的基本原则确定本系统的方案。
1.2总体方案的确定
提到总体方案的确定，让我们重复一下本课题的要求：
设计一种圆柱坐标式机械手，要求该装置具有三个独立的运动（两个直线运动和一个旋转运动）。该机构中立柱可相对于机座旋转180度，回转速度15r/min，横梁采用液压驱动，可水平伸缩距离400mm，移动速度约0.2m/s，机械手可上下垂直运动，其垂直升降量1000mm，移动速度约0.15m/s，机械手最大夹持重量10kg，所夹持工件为圆柱形，直径范围：φ30mm—φ120mm。

1.3机械手的组成
工业机械手是能够模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
机械收主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成，各部分之间的相互关系如图1-1所示：
工 件
执行机构
驱动系统
控制系统

位置检测装置

图1-1 各部分的相互关系
1.执行机构
执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。
（1）手部（或称抓取机构） 是与物体接触的部分，主要其抓取和放置物件的作用。
（2）手腕 是连接手部和手臂的部分，可以调整和改变工件方位。
（3）手臂 是支撑手腕和手部的部件，用以改变工件的空间位置。
（4）立柱 是支撑手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分。手臂的回转运动和升降（或俯仰）运动均与立柱有密切关系。
（5）机座 是机械手的基础部分。执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，起支撑作和连接作用。
有时为了完成远距离的操作和扩大使用范围，可以增设滚轮行走机构。
2.驱动系统
机械手的驱动系统是驱动执行机构运动运动的动力装置，常用的有液压、气压、电力和机械式驱动四种形式。
3.控制系统
控制系统是机械手动作的指挥系统，用来控制动作的顺序（程序）、位置和时间、速度和加速度等。
4.位置检测装置
位置检测装置控制执行机构的运动位置，可随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，使执行机构以一定的精度达到设定位置。

1.4机械手的坐标形式

工业机械手的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下。
1．直角坐标式
直角坐标机械手的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，如图1-2(a)所示。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机械手有可能达到很高的位置精度（μm级）。但是，这种直角坐标机械手的运动空间相对机械手的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机械手的结构尺寸要比其他类型的机械手的结构尺寸大得多。
2．圆柱坐标式
圆柱坐标机械手的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，如图1-2(b)。这种机械手构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是一个圆柱状的空间。
3．球坐标式
球坐标机械手的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，如图1-2(c)。这种机械手结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。
4．关节坐标式
关节型机械手的空间运动是由三个回转运动实现的，如图1-2(d)。关节型
机械手动作灵活，结构紧凑，占地面积小。相对机械手本体尺寸，其工作空间比较大。此种机械手在工业中应用十分广泛。
(a)直角坐标型 （b）圆柱坐标型 （c）球坐标型 （d）关节型

图 1-2 机械手的坐标形式
本设计采用圆柱坐标型机械手。

1.5机械手的主要参数
机械手的主要参数是说明机械手的规格和性能的具体指标，一般包括一下几项：
1.抓取重量（又称臂力）是指机械手所能抓取或搬运物件的最大重量，它对其他参数如行程范围、运动速度、坐标形式和缓冲装置的设计均有影响，是机械手最基本的参数。
2.运动速度
运动速度反映了机械手的生产水平，影响机械手的运动周期和工作效率，很多机械手由于速度低而限制了它的使用范围。影响机械手动作快慢的两个主要运动是手臂的伸缩和回转运动。速度大小与机械手的驱动方式、定位方式、抓重大小和行程距离有关系。
3.行程范围
机械手的手臂运动行程对使用性能有较大的影响。一般来说，通用机械手的手臂回转应尽可能大些，回转行程范围应大于180°，使机械手具有一定的通用性；手臂伸缩行程及工作半径要适宜，太大会增加手臂悬伸量，相应的偏重力矩和转动惯量也增加，且刚性降低，对于定位精度也难以保证。
4.定位精度
定位精度是衡量机械手工作质量的又一重要指标，是指机械手的运动部件从某一起始位置运动到预期的另一位置时所到达的实际位置的准确程度。定位精度的高低取决于位置控制方式以及机械手运动部件本身的精度和刚度，并和抓取重量、运动速度等因素也有密切关系。定位精度包括位置设定精度和重复定位精度两种，一般所说的定位精度是指重复定位精度。

第2章 机械手相关的设计与计算

2.1手指的相关设计与计算

2.1.1手指夹紧力的计算
1.手部
手部是机械手直接抓取和握紧（或吸附）物件或夹持专用工具执行作业任务的部件，因此手部的结构和尺寸应依据作业任务要求来设计，从而形成了多种的结构型式。它安装在手臂的前端，可以模仿人手动作。
设计手部时除了要满足抓取要求外，还应满足以下几点要求：
（1）手指握力的大小要适宜
确定手指的握力（即夹紧力）时，应考虑工件的重量以及传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落，但握力太大又会造成浪费并可能损坏工件。
（2）应保证工件能顺利地进入或脱开手指
开合式手指应具有足够大的张开角度来适应较大的直径范围，保证有足够的夹紧距离以方便抓取和松开工件。移动式钳爪要有足够大的移动范围。
（3）应具有足够的强度和刚度，并且自身重量轻
因受到被夹工件的反作用力和运动过程中的惯性力、振动等的影响，要求机械手具有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，但结构要简单紧凑、自重轻，并使手部的重心在手腕的回转轴线上，使手腕的扭转力矩最小。
（4）动作迅速、灵活、准确，通用机械手还要求更换手部方便
根据用途手部可分为夹持式手部、吸附式手部和专用工具（喷枪、扳手、焊接工具）三类。
经过分析和比较此设计采用夹持式手部。
夹持式手部对抓取工件的形状具有较大的适应性，故应用较广。它的动作与钢丝钳或虎钳相似。
2.结构
夹持式手部是有驱动装置、传动机构和手指（或手爪）等组成。驱动装置多半用活塞缸。传动机构常用连杆机构、滑槽机构、齿轮齿条机构等。手指常用两指，也有多指等形式。指端是手指上直接与被夹工件接触的部位，它的结构形状取决于工件的形状。手部结构按模仿人手手指的动作，可分为回转型、移动型等形式。经分析和比较此设计选择移动式的齿轮齿条手部。
根据所夹取的零件半径（30120的圆柱形棒料）经分析取扇型齿轮的齿顶圆半径R=47，模数m=4，=23。齿条齿数取=23。
手指夹紧力的计算：
公式： (2-1)
式中:为抓取的工件重量，最大为10Kg ，为安全系数取1.22,暂取1.5，为工作情况系数，可按=1.12.5此取=2，为方位系数，即为当爪子处在不同位置夹取工件不同放置位置是的系数，根据查取的公式： =0.5tan，粗略计算约等于0.91.1，此处取1。
根据公式（2-1） 计算得： 1.521109.8N
= 294N
因为此设计采用移动型齿轮齿条手部结构，查资料知其夹紧力为驱动力的一半，
=0.5
所以，=588N，此处考虑其他因素取600N。
3.手腕
手腕是连接手部和手臂的部件，它的作用是调整或改变手部的方位。一般手腕设有回转运动或再增加一个上下摆动即可满足要求，若有特殊要求可增加手腕左右摆动或横向移动。机械手的手腕结构相对比较复杂。因此设计时要注意下面几个问题：
（1） 可以有手臂完成的动作，尽量不设置手腕。
（2） 手腕结构尽可能简单化，对不需要三维自由度的手腕，可采用两个或一个回转运动。
此设计可以不要手腕，动作可以由手臂完成。机械手手部如图2-1。

图2-1 机械手手部

2.1.2手部液压缸的选取
1.初算活塞杆直径

经分析液压缸的最大工作力为

由于手爪是靠推力夹紧的，所以驱动液压缸的活塞杆选用材料HT200 查表得:
，
由

取

得:

又

得:

2.压杆稳定性校核

欧拉公式:

由于此活塞杆是一端固定，一端铰接，所以

根据结构要求取

查表得 HT-15的弹性模量

取

又

为了更安全，取

得:

而

得:

根据GB/T-2348-1993圆整得：

3.液压缸参数确定

由
d = (0.61) D
得缸体内径
D = 35/0.6 = 58.33
根据GB/T-2348-1993圆整得
D = 65
查参考文献[16]选用T5160-1型夹紧油缸
液压缸行程：
S =（282-162）
= 120mm
根据表GB/T-2348-1993 圆整得：
S = 125
4.选择调速阀

查参考文献[16]选择YF型溢流阀，技术规格为表2-1。

表2-1 技术规格
通径

额定流量

调速范围

螺纹联结

重量

10
2
0.57
YF-L10B
2.4

2.1.3水平伸缩缸尺寸计算
1.选择调速阀：选用ZFRM型调速阀，技术规格为表2-2。

表2-1 技术规格
通径

工作压力

调速范围

重量

16
0.5-31.5
0-160
11.3
2.液压缸内壁直径计算
=

=0.1303
取

3.考虑伸缩缸与夹紧缸配合
取活塞直径 d=70
4.活塞行程S=400
5.缸头厚度计算

（1）选择材料
TQ-400 =400 =250
（2） F= （q值取其屈服极限）
=
=31689+675885N
=707574N
（3）
=0.009
=9
（4）缸头法兰按T5016-1型夹紧缸缸头2倍尺寸制造。

2.1.4升降液压缸主要参数的确定
1. 活塞杆直径和液压缸缸径
（1）根据参考文献[1]中液压缸活塞杆外径尺寸系列表37.7-2 取活塞杆直径为25
（2）根据参考文献[1]表37.7-7，工程液压缸的技术规格，液压缸缸径φAL为40mm，速度比φ=1.33，推力为20.11kN，拉力15.08kN。
2.液压缸缸盖及密封
根据参考文献[2]表19-13和GB3452.1-92 O型圈用（内径）=78.7，公差0.30，为密封截面直径，=5.300.13
毡圈密封（内径）=76 D（外径）=80
3.缸底厚度计算
根据参考文献[1]公式37.3-29

已知=0.04 =16 =0.01（缸底油孔直径） =100
0.0110
取
h=10
4.缸底油孔直径的计算
根据参考文献[1]式37.9-1
管子油口内径d
d1130 Q为液体流量，V为流速
对于压油管V3-6/s，这里V取5m/s
根据参考文献[1]表37.7-5
为液压缸输出速度，AL活塞直径

已知=0.15 /s,

=0.0007536

13.86
根据参考文献[1]表37.9-1选公称直径,
故d取15
采用卡套式直通管接头
钢管外径为22，管接头连接螺纹ZM221.5
采用推荐管路通过流量为1050
所以公称压力P=16
图2-2为所述的升降液压缸。
图2-2 升降液压缸

2.2立柱与底座的设计
立柱是支承水平液压缸和机械手的部件，立柱设计的质量直接关乎到机械手的工作。此设计的立柱经过分析与计算，最后采用图2-3的立柱。立柱与托盘采用四个GB818-85-M30螺钉连接。托盘与液压缸的连接用四个GB528-M24螺栓进行连接。立柱与底座的连接采用四个GB818-85-M30的螺钉进行连接。图2-3为所设计的立柱与各部件的连接。

图2-3 立柱与各部件的连接
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洛阳理工学院毕业设计（论文）
第3章 相关的校核

3.1手爪扇形齿轮与齿条强度校核
校核
1、材料：齿轮：40 渗碳淬火 硬度5862
齿条：40 渗碳淬火 硬度 4855
2、因所受的力不大硬齿面扇形齿轮与齿条按接触疲劳强度校核

查表计算

查表

查资料：

安全系数
由上面的公式知：

符合要求

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河南科技大学毕业设计（论文）
结　论

本设计的题目是圆柱坐标式机械手，本文所做的主要工作有：
1．总体方案的确定。
经综合考虑，确定采用圆柱坐标形式，具有腰部回转、竖直升降、水平伸缩三个自由度的运动，使整体的结构小型化。
2．机械结构设计研制。
各自由度自成体系，又能协调的组织在一起，其各个部分连接处线条分明、直观性好，其各个部分可以分别拆卸，快速更换，方便维修。
通过分析以及查阅资料，最终各机构的形式是：机械手部通过液压缸驱动，采用齿轮齿条式机构完成工件的夹取；通过横梁液压缸和升降液压缸的驱动实现水平和垂直方向的运动，因此可以确切定位工件夹取位置；立柱采用立柱轴与托盘的连接形式，通过驱动立柱轴实现立柱的旋转。
然而这次设计中也存在着少许不足：首先，设计中的校核比较少，使整个设计中存在很多不足，希望老师多加指点；其次，由于本人设计经验的欠缺，设计过程中有时不知道从何处入手，该怎么做等问题。
此次毕业设计，使我感到前所未有的紧张和忙碌。从最开始的资料收集，到分析计算、绘图，使我觉得自己所掌握的知识储备是那么的少，仅仅靠书本上的知识是很难解决许多实际生产中的问题的。其实，不单单是我，我相信所有的毕业生只要认真参与了这次毕业设计，肯定是收益菲浅。在毕业设计中，我才发现，三年中我们还有很多东西都不曾了解，有很多东西我们都还没有熟练掌握。通过毕业设计，使我将这三年所学到的知识得到了系统化、贯穿成一条线。在整个过程中，我感到这是一次能力的升华，我认为，这必将对我以后的生活、学习和工作有着深远的影响！

21
洛阳理工学院毕业设计论文

谢 辞

本次毕业设计工作是在葛老师的全面指导下完成的，在课题选择、方案制定、工作实施以及设计说明书的撰写过程中，无处不渗透着葛老师的心血。葛老师严谨治学的工作态度，一丝不苟的工作作风，对科学研究的忘我精神，对我的学习和生活都产生了深远的影响，使我从中受益非浅。在整个设计过程中，正是由于葛老师严谨求实的工作态度和对学生无微不至的关怀，使我在大学里最后的一次设计中，也是最综合的一次设计中得到了实践性的锻炼，为我以后步入工作岗位打下了坚实的基础。为此，学生对您表示衷心的感谢和深深的敬意！
同时在设计的过程中，很多的同学和老师给予了我巨大的帮助和支持。在这难忘的两个多月中，没有他们的支持，我的设计不可能这样顺利的完成。在此，对这些同学和老师也表示衷心的感谢！
在我查找资料的过程中，得到了学校图书馆有关人员的大力支持，给我们提供了必要的资料，使我的设计工作得到了顺利进行，并最终按时完成了毕业设计任务。在此，也一并对他们的热心帮助表示感谢！
最后，学生向在百忙之中评阅本论文的各位老师表示衷心的感谢！

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参考文献

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外文资料翻译

Machining Introduction
1 Lathes
Lathes are machine tools designed primarily to do turning, facing and boring, Very little turning is done on other types of machine tools, and none can do it with equal 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 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, longitudinal 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 moder