粗鏜活塞銷孔專用機(jī)床及夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、題題 目：目：粗鏜活塞銷孔專用機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)摘 要本文主要介紹解放牌汽車活塞銷孔的加工工藝，并設(shè)計(jì)粗鏜活塞銷孔的組合專用機(jī)床和專用夾具。這次設(shè)計(jì)的題目是：粗鏜活塞銷孔專用機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)。并繪制出解放牌汽車用鋁活塞銷孔零件圖、加工示意圖、被加工零件工序圖、組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和夾具結(jié)構(gòu)圖。通過設(shè)計(jì)粗鏜活塞銷孔的專用機(jī)床和夾具。培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論，基本知識(shí)，基本方法和基本技能，分析問題和解決問題的能力。并且到當(dāng)?shù)毓S進(jìn)行實(shí)地考察，了解了在現(xiàn)今工廠中所用到的粗鏜活塞銷的專用機(jī)床及其夾具，并確定了其發(fā)展方向和所要求的精度范圍?，F(xiàn)今工廠中所用到的粗鏜活塞銷的專用機(jī)床及其夾具，并確定了其發(fā)展方向和所要

2、求的精度范圍。畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工業(yè)院校學(xué)生畢業(yè)前進(jìn)行的全面綜合訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與技能解決實(shí)際問題的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校獲得的最后訓(xùn)練機(jī)會(huì)，也是對(duì)學(xué)生在校期間所獲得知識(shí)的檢驗(yàn)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 組合專用機(jī)床；粗鏜；夾具；活塞銷孔AbstractThis paper is central introduce the technology that process pistons thole hole of JIE FANG automobile.And design the special-purpose lathe and fixture for boring the piston

3、s thole hole. The design is entitled: rough boring machine for the Pistons pin hole and fixture design.And to map out Detroit liberating Al Car Parts pin hole,processing diagram,map processes parts processing,machine tool portfolio size map and link structure of the fixture.Boring through the rough

4、design of the piston pin hole for machine tools and fixtures.Training of the integrated use of the basic theory,basic knowledge,the basic methods and basic skills,analytical and problem-solving abilities. And to the local factory site visits,in the understanding of the present factory in the rough b

5、oring Pistons used a special machine and its sales fixture, and to determine its direction and scope of the required accuracy.The current factory in the rough boring Pistons used a special machine and its sales fixture, and to determine its direction and scope of the required accuracy. Higher indust

6、rial design graduate students graduated from institutions prior to a comprehensive training,is to train students in the integrated use of the knowledge and skills to solve practical problems of teaching, students in school was the last training opportunities, but also to students in school during th

7、e access to knowledge The test.Keywords： special-purpose lathe；boring；fixture；pistons thole hole目目 錄錄摘摘 要要.IAbstract.II第第 1 章章前言前言.31.1 本課題的研究意義.31.2 背景.31.3 目的.3第第 2 章章概述概述.42.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求：.42.2 零件的工作條件和技術(shù)要求：.42.3 活塞主要技術(shù)條件分析.42.4 活塞的材料及毛坯制造.52.5 活塞銷孔的機(jī)械加工工藝過程的分析.6第第 3 章章粗鏜活塞銷孔專用機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)粗鏜活塞銷孔專用機(jī)床及夾具

8、設(shè)計(jì).73.1 夾具的初步設(shè)計(jì)方案.73.2 機(jī)床的初步設(shè)計(jì).73.2.1 動(dòng)力部件的選擇.73.2.2 確定切削用量及選擇刀具.83.2.3 確定切削力切削扭矩切削功率.93.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)及鏜桿.103.3 夾具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算.103.3.1 原動(dòng)力計(jì)算.103.3.2 彈性夾盤的設(shè)計(jì).113.3.3 支架和底座設(shè)計(jì).123.3.4 鏜套及襯套選用.133.3.5 扳手和螺栓的選用.133.4 機(jī)床的液壓系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì).133.4.1 機(jī)床液壓滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì).133.4.2 液壓滑臺(tái)液壓缸所受的外負(fù)載.143.4.3 液壓滑臺(tái)系統(tǒng)工作原理.143.4.4 定位液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì).153.

9、4.5 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件.173.5 V 帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì).183.5.1 確定切削功率.183.5.2 計(jì)算軸間距選取 V 帶.183.5.3 確定帶輪、計(jì)算基準(zhǔn)直徑及包角.193.5.4 組合機(jī)床聯(lián)系尺寸的確定.20參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .22致致 謝謝 .23附附 錄錄 1 .24附附 錄錄 2 .36第第 1 章章 前言前言1.1 本課題的研究意義鏜床是裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段之一，鏜削工業(yè)是關(guān)系國計(jì)民生、國防建設(shè)的基礎(chǔ)工業(yè)和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。專用夾具設(shè)計(jì)更是為提高加工質(zhì)量及效率 自動(dòng)化的要求，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步。培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論，基本知識(shí)，基本方法和基本技能，分析問題和解決

10、問題的能力。并且到當(dāng)?shù)毓S進(jìn)行實(shí)地考察，了解了在現(xiàn)今工廠中所用到的粗鏜活塞銷的專用機(jī)床及其夾具，并確定了其發(fā)展方向和所要求的精度范圍?，F(xiàn)今工廠中所用到的粗鏜活塞銷的專用機(jī)床及其夾具，并確定了其發(fā)展方向和所要求的精度范圍。畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工業(yè)院校學(xué)生畢業(yè)前進(jìn)行的全面綜合訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與技能解決實(shí)際問題的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校獲得的最后訓(xùn)練機(jī)會(huì)，也是對(duì)學(xué)生在校期間所獲得知識(shí)的檢驗(yàn)。粗鏜活塞銷孔專用機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)。并繪制出解放牌汽車用鋁活塞銷孔零件圖、加工示意圖、被加工零件工序圖、組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和夾具結(jié)構(gòu)圖。1.2 背景 在當(dāng)今社會(huì)，各種加工方法不斷更新，本文主要介紹解放牌汽車活塞

11、銷孔的加工工藝，并設(shè)計(jì)粗鏜活塞銷孔的組合專用機(jī)床和專用夾具。對(duì)零件的加工要求不斷嚴(yán)格，零件的精度也在不斷的要求更高，所以，我們要不斷的更新加工的設(shè)備，加強(qiáng)機(jī)床的設(shè)計(jì)，只有這樣，我們才能跟上時(shí)代的發(fā)展，在提高機(jī)床的工作效率的同時(shí)，又能完成所要求的加工精度。鏜床的設(shè)計(jì)是我們迎接新世紀(jì)需要，將機(jī)床的自動(dòng)化和半自動(dòng)化等擁有車窗中，是我們的工業(yè)有突出的發(fā)展和進(jìn)步，不斷提升機(jī)床的性能，使工作更加安全可靠，更能使用人的需求，安全可靠，工作良好。1.3 目的這次設(shè)計(jì)的題目是：粗鏜活塞銷孔專用機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)。并繪制出解放牌汽車用鋁活塞銷孔零件圖、加工示意圖、被加工零件工序圖、組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和夾具結(jié)構(gòu)圖。并翻

12、譯一篇有關(guān)的外文資料。第第 2 章章 概述概述2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求：通過設(shè)計(jì)粗鏜活塞銷孔的專用機(jī)床和夾具。培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論，基本知識(shí)，基本方法和基本技能，分析問題和解決問題的能力。設(shè)計(jì)方案和計(jì)標(biāo)正確，敘述清楚，圖紙符合制圖規(guī)范。翻譯一篇有關(guān)的外文資料。 需學(xué)習(xí)“機(jī)械制造工藝學(xué)”， “機(jī)床夾具設(shè)計(jì)”， “組合機(jī)床設(shè)計(jì)”等方面知識(shí)和參考資料。使用二維軟件進(jìn)行零件的繪制和總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)包括：繪制解放牌汽車用鋁活塞銷孔零件圖，加工示意圖，夾具圖。并翻譯一篇有關(guān)的外文資料。設(shè)計(jì)中需參考國內(nèi)外各品牌結(jié)構(gòu)和樣式，對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確計(jì)算。力爭使所設(shè)計(jì)的機(jī)床及夾具優(yōu)越且價(jià)格適中，有競爭力。2

13、.2 零件的工作條件和技術(shù)要求：工作條件：在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)，活塞在一部分工作循環(huán)壓縮氣體，而在另一部分工作循環(huán)，汽缸內(nèi)的混合氣體燃燒膨脹，活塞承受高溫氣體的壓力，并把壓力通過活塞銷、連桿傳給曲軸?？梢娀钊窃诟邷馗邏合伦鏖L時(shí)間變負(fù)荷的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞的結(jié)構(gòu)就要適應(yīng)這樣的工作條件。技術(shù)要求：1.銷孔圓度和圓柱度均不大于0.0152.銷孔軸線對(duì)止口端面平行度不大于100：0.043.銷孔軸線與止口內(nèi)圈中心線對(duì)稱度不大于0.204.銷孔表面允許有深度不大于0.08 的正常退刀痕跡2.3 活塞主要技術(shù)條件分析銷孔尺寸公差I(lǐng)T6 級(jí)以上。當(dāng)銷孔直徑小于50mm 時(shí)銷孔圓度誤差不大于 0.0015mm，圓柱度

14、誤差不大于0.003mm。銷孔內(nèi)圓表面粗糙度 Ra0.2m?；钊N孔軸心線到頂面的距離定為560.08mm。銷孔軸心線對(duì)裙部軸心線的垂直度在100mm 長度上公差為0.35mm。銷孔軸心線在裙部軸心線的對(duì)稱度為0.2mm?；钊身敳?、頭部和裙部組成。裙部包括銷座、銷孔等，由于活塞是在高溫高壓條件下連續(xù)負(fù)荷運(yùn)動(dòng)的，所有必須有相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)來滿足活塞的這一特定的工作條件，路合金材料的導(dǎo)熱性好、質(zhì)量輕、慣性力小，用它制造活塞有利于活塞的工作?；钊捻敳抗ぷ鳁l件最為惡劣，從活塞的整體結(jié)構(gòu)上，設(shè)計(jì)成頂部及頭部的壁澆厚，一下壁漸薄。并使銷孔至內(nèi)表面為整體小坐；對(duì)銷座設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋，使整個(gè)活塞有足夠的剛性。為得到

15、滿意的配合間隙，理想的活塞應(yīng)該和缸筒一樣是正圓的。實(shí)際工作狀態(tài)下的活塞，其側(cè)壓力主要在垂直于銷孔的方向，又因其在熱變形的情況下要求它能正常的工作，即在熱變形厚趨于正圓，所以大多數(shù)活塞裙部是設(shè)計(jì)成橢圓的。也有的活塞考慮到自上而下溫度減低的特點(diǎn)，將裙部設(shè)計(jì)成錐體（下小上大）。6102 發(fā)動(dòng)機(jī)活塞是裙部桶形變形，為使活塞能在及其惡劣的條件下連續(xù)運(yùn)行，要求裙部保留有間隙和刀痕，以便能儲(chǔ)存潤滑油，是發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中活塞與缸壁見形成一層油膜。 2.4 活塞的材料及毛坯制造在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和高速柴油機(jī)中,為了減少往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)部分的慣性都用銅硅鋁合金作為活塞材料,它的化學(xué)成分Si46%Cu58%,Mg0.20.6,

16、其余是鋁。圖 2-1 零件毛坯鋁活塞毛坯采用金屬模澆鑄。毛坯的精度較高，活塞銷孔也能鑄出，因而機(jī)械加工余量可以相應(yīng)地減少。鋁活塞毛坯在機(jī)械加工前要切去澆冒口，并進(jìn)行時(shí)效處理，消除鑄造時(shí)因冷卻不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。時(shí)效處理時(shí)將活塞加熱至180200，保溫 68 小時(shí)，自然冷卻。活塞經(jīng)過時(shí)效處理后還能增加強(qiáng)度和硬度。2.5 活塞銷孔的機(jī)械加工工藝過程的分析零件名稱：解放牌汽車活塞材料：鋁合金HB95140年產(chǎn)量： 2530 萬件鋁活塞的毛坯一般都鑄出錐形銷孔（便于拔模） 。由于銷孔是許多工序施加夾緊力的部分，所以在粗車止口工序之后即對(duì)銷孔進(jìn)行粗鏜，以便在其后的工序，夾緊力能較均勻地分布，而不至于壓

17、壞銷孔所在的搭子?；钊N孔是活塞精度要求最高的部位，為保證嚴(yán)格的尺寸，形狀位置公差及表面粗糙度等，共選用五道工序進(jìn)行銷孔加工。二工序是在毛坯上鉆銷孔。內(nèi)頂面作為活塞的軸向定位面，用銷座內(nèi)側(cè)面做角向孔基礎(chǔ)上，尺寸擴(kuò)大到 26mm，鉆頭在鉆模套引導(dǎo)下對(duì)活塞進(jìn)行鉆孔加工。 七工序是擴(kuò)銷孔，用頭部外斷面定位，第一環(huán)岸自定心，在之口端面壓緊，同時(shí)在銷孔外側(cè)倒角。十一工序?yàn)榇昼M半精鏜銷孔，采用自定心夾具加緊，頭部外斷面定位，利用第一環(huán)岸加緊，鏜桿上一把刀，用以對(duì)銷孔的粗鏜及半精鏜加工。十三工序時(shí)精細(xì)鏜銷孔的工序，選用高精度的靜壓鏜床和聚晶金剛石鏜刀，加工完的銷孔尺寸及形狀公差可完全滿足產(chǎn)品要求，夾具及加工

18、方法與十一工序基本相同。以上四道工序的設(shè)備及全部工裝，在設(shè)計(jì)時(shí)已保證了加工的銷孔的軸心線與裙部新線偏移 1mm 的要求，一般情況下不需調(diào)整。為進(jìn)一步降低表面粗糙度數(shù)值，增加表面硬度及去掉沒溝槽產(chǎn)生的毛刺，切削加工完畢的銷孔，最后要經(jīng)過一次滾擠。第第 3 章章 粗鏜活塞銷孔專用機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)粗鏜活塞銷孔專用機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)3.1 夾具的初步設(shè)計(jì)方案粗鏜活塞銷孔專用夾具的自由度：它用底面及外圓表面定位，消去個(gè)自由度，根據(jù)零件的形狀及要求，使用自定心夾具的三個(gè)定位銷初定位，使用圓頭銷定位活塞銷孔，進(jìn)行精定位，確保定位的精確性，由夾爪極夾塊自定心加緊。設(shè)計(jì)銷與孔大小相同。根據(jù)定位小孔的大小及尺寸，選用

19、32 的定位銷，過渡配合，使用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，銷的頭部設(shè)計(jì)為球面，以保證定位時(shí)不準(zhǔn)確，不壓壞零件的表面，長度為 100mm。支架高度與工件孔在同一水平，形狀如鏜削支架由液壓裝置驅(qū)動(dòng)。當(dāng)彈性夾盤將工件加緊后，液壓裝置快退，將定位銷抽出，即可進(jìn)行加工。圖 3-1 彈性夾具3.2 機(jī)床的初步設(shè)計(jì)根據(jù)加工工序的需要決定采用具有固定式夾具的主軸箱橫向進(jìn)給的臥式單工位專用機(jī)床：3.2.1 動(dòng)力部件的選擇采用通用部件。第一種動(dòng)力部件是傳遞主運(yùn)動(dòng)的部件，包括動(dòng)力源和主軸箱。第二種傳遞進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件，包括液壓滑臺(tái)。第三種是定位進(jìn)給，使用液壓系統(tǒng)控制。1.液壓滑臺(tái) 液壓滑臺(tái)由滑臺(tái)，滑座，油缸三部分組成。表 3-1

20、液壓滑臺(tái)技術(shù)性能臺(tái)面寬(mm)行程(mm)進(jìn)給力(N)油缸內(nèi)徑 /活塞直徑(mm)油泵流量(升/分)快進(jìn)流量(升/分)最小進(jìn)給量(mm/分)工進(jìn)速度（mm/min）100200320050/3588404010002.動(dòng)力源滑臺(tái)與滑座配置雙矩形導(dǎo)軌，初選HY20A 型液壓滑臺(tái)，導(dǎo)軌為“矩矩 ”型式。 選擇直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力部件，動(dòng)力源是為主軸箱的刀具提供切削主運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置它與主軸配套使用。因?yàn)閷?duì)鋁及其合金等輕金屬進(jìn)行粗鏜削時(shí)，根據(jù)組合機(jī)床設(shè)計(jì) p20 對(duì)傳動(dòng)裝置的選擇，應(yīng)采用皮帶輪傳動(dòng)裝置，所以現(xiàn)決定采用皮帶輪傳動(dòng)裝置的型號(hào)為TXxx-F42。3.主軸箱主軸箱安裝在滑臺(tái)上，鏜桿直接由皮帶輪帶動(dòng)

21、，可以跟隨電動(dòng)機(jī)一起在加工時(shí)在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，鏜刀桿上安裝 1 個(gè)鏜刀進(jìn)行鏜削。本設(shè)計(jì)采用自行設(shè)計(jì)的主軸箱和 TX20A-F42 皮帶輪傳動(dòng)裝置。4.電動(dòng)機(jī)的選用根據(jù)上面算出的轉(zhuǎn)速為 1414.7(r/min)和功率為 0.8952=1.79(kW)。現(xiàn)決定選用型號(hào)為 Y100L2-4 的電動(dòng)機(jī)。其額定功率為 3(kW)，轉(zhuǎn)速為 1420(r/min)。3.2.2 確定切削用量及選擇刀具查組合機(jī)床設(shè)計(jì) 表 3-11 得。粗鏜的鏜刀的材料高速鋼，切削速（ m/min）在 100150 范圍內(nèi)選取，初步定為120。鏜削余量為0.24mm，使用硬質(zhì)合金鏜刀加工。每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 f（mm/轉(zhuǎn)）在 0.51

22、.5 范圍內(nèi)選取，但考慮到液壓滑臺(tái)的進(jìn)給速度v （401000mm/min）的限制要取合適的值。f由公式 n=1000v/D 得：n=1000120/27=1414.7(r/min) v=fn取滑臺(tái)的進(jìn)給速度為 1000，則f=v /n=1000/1414.7=0.7（mm/r）ff3.2.3 確定切削力切削扭矩切削功率由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊（第二版）表 1-2-3，鋁硅合金鏜削使用 392ts0.75kp，kp為修正系數(shù)，S 為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，T 為切削深度。切削力 Fc,切削扭矩 M，切削功率 N，刀具耐用度T 的計(jì)算公式： 初定鏜刀裝在鏜桿上的幾何參數(shù)為：主偏角K=45，前角。=20，刃傾角 s0，

23、刀尖圓弧半徑=20（mm）,初定鏜孔加工余量 ap=1.5mm1.切削力Fc=9.81CFCapXFCfyFCKFCFc =9.81401.510.70.751200KFC其中 KFC= KMFC K0FC KKFC KsFC KFC查機(jī)械制造技術(shù) p48 表 2-3，得 KMFC=1查表 2-4 得 K0FC=1.0 KKFC=1.0 KsFC=1.0 KFC=1.0KFC= KMFC K0FC KKFC KsFC KFC =11.01.01.01.01.0 =1 Fc=9.81CFCapXFCfyFCKFC =9.81401.510.70.751200KFC =9.81401.510.70

24、.7512001 =450.4(N)2.切削功率Pc=FcVc/60103 =450.4120/60000 =0.895(kW)3.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)及鏜桿根據(jù)活塞銷孔的大小，由于鏜桿直徑和長度對(duì)剛性影響較大，直徑受到加工孔徑的限制，但應(yīng)盡量大些，直徑 d 一般用下式選?。篸=（0.6-0.8）D 選擇 0.6 計(jì)算得 19.2mm，查表選取鏜桿直徑及鏜刀截面尺寸： 由鏜孔直徑 D=27(mm)，取鏜桿直徑 =22(mm), （ D-d）/2=B 即算得 B=.2.5mm根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊，表 3-4-4 查得：圖 3-2 鏜桿D0=32mm,D=25mm,B=8mm,H=9mm,d=M8,d

25、1=1M12,d2=14mm,R=6mm,m=5mm,h=10mm,h1=12 mm,l=36 mm,f=2 mm,T=8 mm,C=2 mm,a0=45mm鏜刀截面 BB=88(mmXmm)主軸直徑 d=25(mm)由式 d=B 4(M/100) 查組合機(jī)床設(shè)計(jì)p59 表 3-15 得,取系 B=7.3mm。3.3 夾具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算3.3.1 原動(dòng)力計(jì)算年生產(chǎn)率 30 萬件，一年 365 天，每天 8 小時(shí)工作，所以有300000/365/8=1.460 件每小時(shí)。由功率要求，查表選：為保證加緊可靠，實(shí)際所需夾緊力數(shù)值為：Wk=WK式中 Wk 為實(shí)際所需夾緊力（N）W 為在一定條件下，由靜

26、力平衡算出的理論夾緊力（N）K 為安全系數(shù)。查表 1-2-1:k0=1.2，k1=1.2，k2=1.6，k3=1.0，k4=1.0，k5=1.0，k6=1.0；安全系數(shù) k=k0k1k2k3k4k5k6得 2.342.5 根據(jù)規(guī)定，選取 2.5。.削力為 F=395=0.1783920.24=17N切削力矩為 Mp=1716=272Nmm切削功率為 FV=2.1kwMe=Wk【rtg1+rztg(+2)】/0(N.mm)由表 1-2-24 中，初選螺紋公稱直徑為10(mm)的螺栓，查得其許用夾緊力為 3924(N)，加在螺母上的夾緊扭矩為9.320(N.mm)Me=450

27、.4【0+4.675tg(157+950)】/0.9=484.7(N.mm)M10 的許用夾緊力 =3924450.4(N)M10 的螺栓滿足強(qiáng)度要求。3.3.2 彈性夾盤的設(shè)計(jì)由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊表 1-3-4 彈性盤自定心夾具的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.彈性盤夾持直徑 d=Dg（mm）=100.82.安裝直徑 D=1.5d=151mm3.卡爪懸伸長度 H=0.25D=37.8mm4.彈性有效變形半徑 r1=0.5D=75.5mm5.卡盤位置半徑 r 2=0.5r1=37.7mm6.彈性盤厚度 h=0.05r1=3.77mm7.卡盤所需 2c=WknH3k1/（h3105）=0.00013mm8.卡盤實(shí)際張量

28、 2s=2c+ p=0.138mm9.每個(gè)卡爪所需徑向加緊力 Wk=KMp/(Nr 0.1)=1.36N10.薄壁盤所需推力 Q=4 kcs103k3/(r2Hln（r2/r1)，其中kc=93.771012 由表 1-3-7 的 k3=0.81.11.驗(yàn)算彈性盤厚度。3.3.3 支架和底座設(shè)計(jì)鏜模支架和底座均為鏜模主要零件。支架和底座要求剛性要好，變形要小。支架和底座典型結(jié)構(gòu)和尺寸見機(jī)床設(shè)計(jì)手冊，表 3-2。.圖 3-3 支架表 3-2 支座尺寸表圖 3-4 底座底座厚度尺寸 H 與長度尺寸之比為 H/l=1/5,筋厚一般取 15-20mm，底座的壁厚 20mm 找正基面的平面度為 0.05

29、mm。底座為 45 號(hào)鋼，鑄造后時(shí)效處理，上表面采用鏜削，然后是磨削，上裝支架等工具。型式HBLS1,S2abcdehkl1按工件中心高定1/2-3/5H1/3-1/2H按工件中心據(jù)定10-2015-2530-403-520-3020-303-5按鏜套標(biāo)準(zhǔn)定3.3.4 鏜套及襯套選用D=35mm，上偏差+0.0016，下偏差 0.，D=45mm，上偏差-0.0009，下偏差-0.020，H=35mm，l=6mm,D1=56mm,D2=54mm,h=15mm,m=23mm,m1=28mm,r=2,r1=33mm,r2=39.5mm,r3=11mm,r4=2mm,t=1.5 mm,a=1 mm,b

30、=3 mm,c=1 mm,c1=2 mm 配用螺釘 M108GB830-76.鏜套是固定式鏜套，使用過渡配合裝在鏜桿支架上，作用是，保證鏜桿的剛度，確保鏜削時(shí)，鏜桿的中心和所加工的活塞孔在一條直線上，使之滿足加工的要求，另外也可以減少加工中的震動(dòng)，避免加工中造成的不必要的傷害等，保證機(jī)床和人身安全。襯套選取：1.材料：20 按 GB699-652.熱處理：滲碳深度 0.8-1.2mm，HRC58-64.3.d 的公差帶為 H6, 上偏差+0.003，下偏差為 0，l=0.005mm，d=32H6 上偏差+0.016，下偏差 0.H=35mm,D=38mm,c=3mm.鏜套襯套的大小根據(jù)鏜套的大

31、小而定，采用過渡配合，一方面方便拆裝，另外也便于保證同軸度，確保加工的精確性。長時(shí)間使用后，如果磨損等，可以根據(jù)需要更換。3.3.5 扳手和螺栓的選用螺栓選用 M16 的，45 號(hào)鋼，使用 4 個(gè)，在彈性夾具的四周均勻分布，普通螺栓，六角頭。螺栓長度為 50mm，螺栓連接時(shí)，采用鉸削加工，配合時(shí)為過渡配合，作用力為剪切力和翻轉(zhuǎn)扭矩。當(dāng)用扳手扳動(dòng) M10 螺栓上的六角螺母時(shí)，查表 1-2-25 得，柄長度L=120(mm),作用力為 45（N）用 M16 的螺栓，并用扳手長度 L=120(mm)的扳手的方案符合要求。3.4 機(jī)床的液壓系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)3.4.1 機(jī)床液壓滑臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)工進(jìn)長度的確

32、定：工進(jìn)長度 =切入長度 +加工孔長度 +切出長度，取切入長度為7(mm)，加工孔長度為102(mm)， 切出長度取 8(mm)。工進(jìn)長度=7+102+8=117(mm)，快進(jìn)長度，初定為170(mm)?？焱碎L度 =快進(jìn)長度 +工進(jìn)長度 =283+117=220(mm)， 滑臺(tái)式后帶“A”表示滑座導(dǎo)軌為鑄鐵導(dǎo)軌。又球墨鑄鐵的密度為7300kg/m3 ， 可根據(jù)滑座的外形尺寸和密度來估算其重力。估算液壓滑臺(tái)的重力N1=9.840020080730010-9=457.86(N)估算主軸箱和動(dòng)力源的重N2=9.8200472388730010-9=2400(N)，即運(yùn)動(dòng)部件的重力 N= N1 +N2

33、=800(N) ，取 N=2000(N)。3.4.2 液壓滑臺(tái)液壓缸所受的外負(fù)載F 包括三種類型：F-工作負(fù)載F=3100(N)Fa-運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載Fa=Gv/gXt一般取t=0.05（s） ，F(xiàn)a=200012/9.8/0.05/60=800.5(N)，F(xiàn)f-導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力Ff=fG在本設(shè)計(jì)中取靜摩擦系數(shù)為 0.18，動(dòng)摩擦系數(shù)為 0.1。Ffs=0.182000=360(N)Ffa=0.12000=200(N)工作循環(huán)各階段的外負(fù)載為：啟動(dòng)加速：F= Ffs +Fa = 360+800.5=1160.5(N)工進(jìn)：F= Ffa+ F=

34、200+3100=3300(N)快進(jìn)：F= Ffa=200(N)快退：F= Ffa=200(N)3.4.3 液壓滑臺(tái)系統(tǒng)工作原理考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)，快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量，減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用變量泵供油。現(xiàn)采用限壓式變量葉片泵。1.調(diào)速方式的選擇在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)鏜削類專用機(jī)床的特點(diǎn)，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱少和速度剛性好的特點(diǎn)。2.速度換接方式的選擇本系統(tǒng)采用行程閥切換的速度換接回路，它的特點(diǎn)是可提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性。3.液壓回路組

35、合1）快進(jìn)按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA 通電吸合控制油路有泵16 經(jīng)電磁先導(dǎo)閥 13 的左位，單向閥11，進(jìn)入液動(dòng)閥14 的左端油腔，液動(dòng)閥14左位接入系統(tǒng)。液動(dòng)閥14 右端回油經(jīng)過節(jié)流器和閥13 回油箱。閥14 處于左位。主油路從泵16單向閥 15液動(dòng)閥 14 左位 行程閥9（常態(tài)） 液壓缸左腔。回油路從液壓缸的右腔閥 14 的左位 單向閥 3閥 9液壓缸的左腔。2）工進(jìn)壓下行程閥 9，則油路不能通過而只能通過調(diào)速閥6，此時(shí)系統(tǒng)的壓力升高，壓力的升高使順序控制閥2 打開而且也會(huì)另限量葉片泵的流量減少，直到與經(jīng)過調(diào)速閥6 流量相同為止。液壓的有杠腔的油液則通過液動(dòng)閥14，經(jīng)順序閥 2 和背壓閥

36、1 回油路。（兩側(cè)的壓力差使單向閥 3 關(guān)閉）3）死檔鐵停留：滑臺(tái)工進(jìn)終了，滑臺(tái)體前端頂上固定在滑座體上的死檔鐵，滑臺(tái)不能前進(jìn)，而而油路系統(tǒng)還在供油，迫使油缸大腔油壓升高，壓力繼電器5發(fā)出信號(hào)，使2YA 通電， 1YA 斷電，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)快退。壓力繼電器7延時(shí)的過程就是滑臺(tái)在死擋鐵停留的時(shí)間。4）滑臺(tái)快退及原位停止：2YA 的通電使閥 14 接入系統(tǒng)，進(jìn)油路有泵16閥 15液動(dòng)閥14 右路 液壓缸右腔。回油：液壓缸的左腔單向閥 7閥 14 右位回油缸。由于此時(shí)空載，系統(tǒng)的壓力很低，泵輸出的流量最大，滑臺(tái)快退。當(dāng)滑臺(tái)快退到原位時(shí)，檔塊壓下原位的行程開關(guān)，使電磁鐵都斷電，閥 13和 14 都處于中位，

37、滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。泵通過閥 14 的中位卸荷。3.4.4 定位液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)由液壓系統(tǒng)的溢流閥設(shè)定定位時(shí)的液壓缸作用力，N=5N。 Ff=Fg, 在本設(shè)計(jì)中取靜摩擦系數(shù)為 0.18，動(dòng)摩擦系數(shù)為 0.1。Ffs=0.1810=1.8(N)Ffa=0.110=1(N)圖 3-5 液壓缸端蓋要求：材料 35，技術(shù)條件；去尖角 145,熱處理，調(diào)質(zhì) HRC3035，發(fā)藍(lán)，活塞要求 45Cr，技術(shù)條件熱處理，淬火發(fā)藍(lán)，使用 M12 的螺釘將端蓋與缸體連接，其中有彈簧保證活塞桿能順利的返回，比較方便進(jìn)行定位作用，活塞桿連接定位銷，保證同軸要求，缸體要求與上述相同。工作原理為是，當(dāng)快進(jìn)時(shí)液壓缸的伸出段將定位銷推

38、入到一定的位置，保證了零件在夾具體上的位置精度，當(dāng)加緊完成后，液壓缸自動(dòng)的將定位銷從遠(yuǎn)位置縮回，準(zhǔn)備下一次的定位工作。在彈性夾具盤下的液壓定位裝置如下圖所示，它有溢流閥保證液壓力在定位時(shí)的恒定，以防止推力過大，將彈性家具盤頂壞，確保了工作的連續(xù)進(jìn)行和安全可靠，液壓缸將斜面推到固定的位置，斜快推動(dòng)頂桿，將夾具盤推變形，零件可以安全的放入，然后可以進(jìn)行所需的加工過程。整個(gè)過程有快進(jìn)快退，和定壓過程，快退時(shí)，斜快自動(dòng)沿槽型的面退回，準(zhǔn)備下一次的定位工作。液壓設(shè)備由手動(dòng)控制，方便可靠，結(jié)構(gòu)簡單，占用的空間較小，在不加工時(shí)液壓系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)到不伸長的狀態(tài)，可以使家具體不會(huì)因變形而降低加緊的誤差。圖 3-6

39、 液壓系統(tǒng)1.電機(jī) 2.定壓泵 3.溢流閥 4.換向閥 5.油缸3.4.5 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件1.液壓滑臺(tái)液壓系統(tǒng)計(jì)算1）工作壓力 P 的確定：工作壓力 P 可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型來初步確定，現(xiàn)參閱液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊p10 表 2-1 取液壓缸工作壓力為4(Mpa)。2）計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D 和活塞杠直徑d：按 HY20A 液壓滑臺(tái)的參數(shù)定D/d 為 50/35 按最低工作速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度。由式 A (qmin/vmin)式中 A 為液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積，qmin是由產(chǎn)品樣本查得GE 系列調(diào)速閥 AQF3-E10B 的最小穩(wěn)定流量為50(mL/min)，vmin=

40、4(cm/min)。A(qmin/vmin)=50/4=12.5(cm2)由于調(diào)速閥是安裝在油路上的，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選液壓缸無杠腔的實(shí)際面積。即 A=（/4） D2=（/4） 52 =19.63(cm2)19.6312.5液壓缸能選到所需流速。3）計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量：q快進(jìn)=（/4）d2V快進(jìn) =（/4）(3.5X10-2)212=11.5(L/min)q工進(jìn)=（/4）D2 V工進(jìn) =（/4）(510-2)2 1=2 (L/min)q快退=（/4） (D2d2) V快退=（/4） (0.0520.0352) =12(L/min)2.定位液壓系統(tǒng)計(jì)算用定量油泵供油，供

41、油率一般為 Q=8l/min 左右，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)定需求壓力時(shí)，溢流閥就自動(dòng)卸荷。液壓系統(tǒng)計(jì)算 P3=0.003p p 選 2Mpa 則 p3=0.006N，回油腔作用力 p4=p4F= 0.3F=1.510-4N?；钊饔昧?P=P1+ p2+p3+p5+p6=20+0.00.+0.0015+ p5+p2=21 N，活塞作用力 p 近似計(jì)算 p=P1/p2=22N，吸油管 d=4.6mm，壓油管內(nèi)徑 d=6.5mm，進(jìn)油管的壁厚 h=pd/2=2mm。油缸計(jì)算 Q=3.14D25V1/40 D=320/3.14、4=25.4mm。3.液壓油箱容積的確定本設(shè)計(jì)為中壓系統(tǒng)。液壓油箱有效容量按泵的流

42、量的 57 倍來確定?，F(xiàn)選用容量為 160L 的油箱。3.5 V 帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)已知電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L2-4，額定功率為（ 3kW） ，轉(zhuǎn)速n1=1420（r/min） ，傳動(dòng)比 i=1.014。3.5.1 確定切削功率由機(jī)床零件設(shè)計(jì)手冊，機(jī)械工業(yè)出版社，吳總澤 主編。根據(jù)切削力大小知，切削功率為 172516=6800w 查表 4-8 載荷變動(dòng)小，輕載荷啟動(dòng)，每天工作 8 小時(shí)知，ka=1.1。由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊，表 14-7 知設(shè)計(jì)功率 pd=kap=1.1p=1.12.2=2.42kw。選定帶型，由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊，圖 14-2，3 及 14-4 選取 dd=90A 帶，傳動(dòng)比i=n1/n2

43、=3，小帶輪基準(zhǔn)直徑 140mm 大帶輪基準(zhǔn)直徑 420mm。帶的速度vmax=2530m/s。選取 25m/s。3.5.2 計(jì)算軸間距選取 V 帶根據(jù) Pca、n1，由圖 8-8 確定選用 SPZ 型窄 V 帶型。軸間距計(jì)算： A0=0.7（dd1+dd2）=a02(dd1+dd2)在 392 和 1200 之間，選取 500mm。所取基準(zhǔn)長度 ld0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+（dd2-dd1）=100+2803.14+4500=1000+2803.14+39.2=1918.4mm。由機(jī)床零件設(shè)計(jì)手冊，表 14-3表 14-5 鉆去 ld 得 1490mm。A 型 v 帶，由

44、表 14-1 查得：節(jié)寬 bp=11，頂寬 b=13，高度 h=8.0，楔角 a=40 度，適用槽型的基準(zhǔn)寬度為 11mm，實(shí)際軸間距 a=a0+（ld-ld0）/2=267+(1940-1918.4)/2=312mm.V 帶計(jì)算及選?。焊鶕?jù) 0.7(D1+ D2) a02(D1+ D2)，初步確定中心距a0=300(mm)Ld=2a0+(/2) (D1+ D2)+ (D2 D1)2/(4a0)=2300+(/2)(75+80)+(80-75) 2/(4300)=844(mm)由表 8-3 選帶的基準(zhǔn)長度Ld=800(mm)V 帶根數(shù)計(jì)算：z=pd/(p1+ p2kakl ka 為小帶輪包角的

45、修正系數(shù)，查表 14-9 Kl 為帶長修正系數(shù)，由由機(jī)床零件設(shè)計(jì)手冊，表 14-11，12。 Z=2.42/2.64/0.961.03=1.96 可以選定為 2 根。單根 v 帶的預(yù)緊力：FQ=（2.5/0.92-12.42/z/v+mv2=5001.7170.0968+625m=83+6250.11940/1000=95.125NM 由由機(jī)床零件設(shè)計(jì)手冊，表 14-10 查出為 0.10kg/m.作用在軸上的力 Fr=2 FQsina1/2=295.125sin74.1=190.250.96=183N.單根 v 帶傳遞的額定功率：P1(kw)由由機(jī)床零件設(shè)計(jì)手冊，表 14-13（a）-（n）

46、查得，p 為 2.45kw，傳動(dòng)比 i 不為一的額定功率增量 p 由由機(jī)床零件設(shè)計(jì)手冊，表 14-13（a）-（n）查得為 0.19kw。3.5.3 確定帶輪、計(jì)算基準(zhǔn)直徑及包角由機(jī)床零件設(shè)計(jì)手冊，由于是 A 型 v 帶傳動(dòng)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的軸直徑，長度，選取小帶輪的直徑，并根據(jù)傳動(dòng)比的大帶輪的直徑。表 14-14-14-18 查得：槽型 SPA，基準(zhǔn)直徑為 40mm，圓跳動(dòng) 0.3t/mm，大帶輪 420mm，圓跳動(dòng)0.5t/mm。圖 3-7這是 v 帶的輪緣外形圖，輪槽尺寸及輪寬按表 14-16 計(jì)算，參考圖 14-15 典型結(jié)構(gòu)，畫出小帶輪的工作圖。技術(shù)要求，輪槽工作面不應(yīng)有砂眼，氣孔，各輪

47、槽間距的累計(jì)誤差不得超過+-0.8，材料：HT200。由表 8-4 和表 8-8 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑D1=75(mm)。根據(jù)式 D2=iD1=1.01475=76.05(mm)根據(jù)表 8-8，取 D2=80(mm)按式 v= D1 n1/60/1000 驗(yàn)算帶的速度5(m/s)v=X75 1420/60/1000=5.573535 (m/s)帶的速度合適。帶輪包角：a1=180-（dd2-dd1）/a57.3 =180-280/48957.3=148.2 度。帶輪的包角合適。3.5.4 組合機(jī)床聯(lián)系尺寸的確定具體輪廓尺寸的確定：鏜模架厚度為75(mm)工件寬度為 102(mm)工件和鏜模架間的距

48、離為27(mm)夾具底座的總長尺寸（加上補(bǔ)償鑄件的鑄造誤差15mm,再加上夾具座往中間底座上固定用的凸臺(tái)尺寸，每邊48mm） 。A=75+102+27+15+48X2=315(mm)夾具座高度定為250(mm)L1=45+134+21+40=240(mm)L2=138(mm)L3=102(mm)L4=27+75=102(mm)其中：L1-工件端面至主軸箱端面在加工終了時(shí)的距離L2-主軸箱厚度L3-工件沿機(jī)床長度方向的尺寸L4-工件的另一端面至鏜套座端面的距離l1-機(jī)床長度方向上，主軸箱與動(dòng)力滑臺(tái)的重合長度，l 1=138(mm)l2-加工終了位置，滑臺(tái)前端面至滑座端面的距離，取l2=20(mm

49、)l3-滑座前端面至側(cè)底座前端面的距離，取l3=100(mm) L=(2 L1+2 L2+ L3)2 l12 l22l3 =(2X240+2X 138+ 102)2X 1382X202X100 =342(mm)a=(LA)/2 =(342315)/2 =13.5(mm)通常，當(dāng)機(jī)床不用冷卻液時(shí)，a 的尺寸最小可取1015(mm)。 a 的尺寸大小符合要求。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1顧崇衡.機(jī)械制造工藝學(xué).陜西科學(xué)出版社，19952叢鳳廷.組合機(jī)床設(shè)計(jì).上海科學(xué)技術(shù)出版社，19943哈爾濱工業(yè)大學(xué).機(jī)床夾具設(shè)計(jì).上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19904東北重型機(jī)械學(xué)院.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版，1978

50、 5周開勤.機(jī)械零件手冊.高等教育出版社，19946濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社，19967大連組合機(jī)床研究所.組合機(jī)床設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社， 1978 8王啟平.機(jī)械制造工藝學(xué).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，19999陳宏鈞.實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，199710戴曙.金屬切削機(jī)床.機(jī)械工業(yè)出版社，199311陳日曜.金屬切削原理.機(jī)械工業(yè)出版社，200212孫恒.陳作模.機(jī)械原理.高等教育出版社，200013張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用.高等教育出版社，200314胡鳳蘭.互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ).高等教育出版社，200515Tool and Manufacturing Engineers

51、 Handbook VolumeI.Machinery.SME，198316Kuehnle M R.Toroidal Drive combines duct Engineering.Aug.1979致致 謝謝經(jīng)過一個(gè)多月的艱苦工作，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)在各位老師的悉心指點(diǎn)下，終于圓滿地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。特別感謝我的指導(dǎo)老師給我的大力幫助，無私的給我們借閱設(shè)計(jì)所需的專業(yè)文獻(xiàn)及資料，使我們在設(shè)計(jì)中有理可依，有資料可查，為我們的設(shè)計(jì)帶來很多的方便。而且他給我們耐心的指導(dǎo)，幫我們解決實(shí)際問題，每個(gè)星期都組織進(jìn)程交流會(huì)，了解我們的設(shè)計(jì)進(jìn)程，解答設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的新問題，新情況，使我們能順利進(jìn)行下

52、去。路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索，在以后的生活學(xué)習(xí)中，我會(huì)向老師一樣和同學(xué)朋友好好相處，將老師的那種美好品德發(fā)展下去，希望以后的日子里我們還能合作交流。這次設(shè)計(jì)也暴露了自己知識(shí)面不足的情況。在自己將來的學(xué)習(xí)中，一定要注意彌補(bǔ)。在設(shè)計(jì)得到了指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助，在此表示我深深的謝意！附附 錄錄 1人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃航行概要我們擁有關(guān)于人形機(jī)器人實(shí)時(shí)的路徑規(guī)劃的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和一算法。由于機(jī)器人有許多自由度,形狀和可用行為更接近于有效地發(fā)現(xiàn)解決方法。三空間的配置空間是在研究 A* 算法中在十分之一秒在低性能,鑲嵌著式硬件中發(fā)現(xiàn)解決方案。試驗(yàn)結(jié)果證明我們的解決辦法關(guān)于機(jī)器人生存在一個(gè)含有不同高

53、度樓房的障礙和一個(gè)更高水平平臺(tái)的世界。1. 簡介簡介路徑規(guī)劃是移動(dòng)機(jī)器人航行的基本問題之一 .。在很久以前，它已經(jīng)展現(xiàn)出問題,就是空間移動(dòng)一個(gè)東西是關(guān)于物體的自由度的一個(gè)時(shí)間復(fù)雜性指數(shù)的空間難問題Latombe, 1991很少。在移動(dòng)機(jī)器人自由度是往往小(三或更少) 這樣開啟了一個(gè)明確地裁制這一問題的一系列研究技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。如果一個(gè)人能疏忽方向,例如，一圓柱的完整系統(tǒng),二空間的配置空間問題能被A* ,D* Stentz,1995 ,或動(dòng)態(tài)規(guī)劃Buhmann et al., 1995有效地解決。類人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)要求比通常三個(gè)自由度更多。 他們的腳可以以一個(gè)更加巨大的選擇安置，并且身體勢的變動(dòng)準(zhǔn)

54、許克服那些輪式機(jī)器人無法通過的障礙。這使類人機(jī)器人能跨越目標(biāo)Kuffner et al., 2002，爬上或爬下臺(tái)階Hirai et al.,1998; Gutmann et al., 2004，跨越障礙Guan etal., 2004，或者在對(duì)象下爬行Shiller et al., 2001;Kanehiro et al., 2004.更高的自由程度能夠被處理。例如，隨即道路圖 Kavraki et al., 1996。 然而，如果你發(fā)現(xiàn)一適當(dāng)?shù)慕品椒ǖ模瑥亩褂靡环N非機(jī)率的研究方法，然后可以看到，由于它關(guān)鍵的實(shí)質(zhì)，解決方案更適合。一可能的近似法是像圓筒一樣塑造機(jī)器人或通過允許有有效的碰撞

55、檢查的凸殼來塑造Okada et al., 2003.我們應(yīng)該采取不過分簡單化問題。 類人機(jī)器人是非完整性的，即， 他們在沒有足夠空間時(shí)是不能到位轉(zhuǎn)動(dòng)。身體中心的軌跡描繪類似汽車機(jī)器人的曲線，盡管輪半徑一般是相小的。 它是可能占輪半徑擴(kuò)大兩倍的機(jī)器人的圓筒模型外的旋轉(zhuǎn)空間Li et al., 2003; Sabe et al., 2004。然而，就像我們將顯示的，這樣近似法將是很悲觀的且阻止機(jī)器人穿過狹窄的空間。分解機(jī)器人的可能行動(dòng)到小組精選行動(dòng)里，例如，不同的腳安置，這將產(chǎn)生發(fā)現(xiàn)有效解決方案的另一方式。 被誘導(dǎo)的搜索圖以步的數(shù)量計(jì)按指數(shù)形式增長，然而，只有很小數(shù)量的腳步在一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以被探

56、索到Lorch et al., 2002.然而在一個(gè)雜種體系中，這樣腳步規(guī)劃系統(tǒng)是一個(gè)可貴的工具，且在這一體系中一位高水平計(jì)劃者為這個(gè)子系統(tǒng)提供小站Chestnutt and Kuffner, 2004.。Shiller et al2001分解了一數(shù)字模型的軌跡和方向，這一模型能夠向前走，斜向一邊，轉(zhuǎn)向和爬行。 他們?yōu)槊恳晃恢煤头较虻倪B接維持了一障礙空間并且能有效地發(fā)現(xiàn)十步彈道軌跡的解決方法。我們通過使用多圓筒模仿機(jī)器人的形狀和分解一組定向特征來為類人機(jī)器人的體心計(jì)算出一條彈道軌跡。 當(dāng)跟蹤這條彈道時(shí)，下幾腳步就被運(yùn)用一個(gè)分析方法計(jì)算出。這使類人機(jī)器人在一實(shí)時(shí)系統(tǒng)里能夠找到幾米的路徑;且包括行

57、動(dòng)，例如通過狹窄的空間斜向一邊走和爬上爬下臺(tái)階。我們的工作與 Shiller 的不同，我們不計(jì)劃行為，而是當(dāng)走一條已發(fā)現(xiàn)的道路，根據(jù)環(huán)境選擇行為，例如，在基石上攀登臺(tái)階。我們只也維護(hù)一障礙空間并且展示如何執(zhí)行有效的碰撞檢查。最重要的是，我們的系統(tǒng)在一個(gè)真正的機(jī)器人被示范，在這個(gè)機(jī)器人里立體聲范圍的數(shù)據(jù)不斷地更新了世界的表示方法。我們對(duì)形狀空間和動(dòng)作的近似法將在下一部分講訴。 第 3 部簡潔地描述我們的為碰撞檢查創(chuàng)建已導(dǎo)航地圖的方法。 第 4 部分詳述我們的 A*算法在道路搜尋上的應(yīng)用。索尼的類人機(jī)器人 QRIO 的實(shí)驗(yàn)性結(jié)果將在第 5 部分被描述。最后，我們在第 6 部分談?wù)撐覀兊姆椒ň窒藓脱?/p>

58、伸。2 形狀空間和行為這種機(jī)器人在二維空間里運(yùn)動(dòng)。 障礙、不同的高度的地板和臺(tái)階被列為一種模型。 我們沒有忽略非類人機(jī)器人的取向，因而形狀空間 C 是三維的。 為獲得有效的研究方法，我們用 8 個(gè)不同方向?qū)?C 離散為一個(gè)規(guī)則的均勻間隔的細(xì)胞柵格：C=X*Y*X, Y=ics|00 i n =i45| i 0.h0(x0, y0) =h0 h.作為一種數(shù)字類型 4（a）展示一個(gè)數(shù)值模擬世界完全被一種較空的理想所觀察，NAV結(jié)果剛度在數(shù)字4（b）顯示出來，白色表示平面高度，藍(lán)色和綠色階梯被棕色條紋標(biāo)記，邊界被棕色填充，障礙物為黑色，不同灰色陰影顯示網(wǎng)格的間隙，那里明亮間隙暗示比較深的間隙大一些，

59、記錄有多高的障礙物在底部，正確增大更多和正確的圖（到平面距離部 hl 大）和較高水平平面更小一點(diǎn)。4.路徑設(shè)計(jì)我們現(xiàn)在有基本工具從思想上定義路徑問題，讓 c, c0C 是組態(tài)，轉(zhuǎn)換c0=succ(c, a)對(duì)單一活動(dòng)，aA 在數(shù)據(jù) 1 給出，我們定義 succ 為一系列遞推活動(dòng)：a1a2. . . amsucc(c, a1a2. . . am) =succ(succ(c, a1), a2. . . am). (11)為測試a活動(dòng)是否在組態(tài)c中申請，我們在NAV類型和c間隙中寫入：app(c, a) = allow(c, a)clear(c, ra) clear(succ(c, a), ra)

60、. (12)當(dāng)允許(c, a) 禁止確定的活動(dòng)，依據(jù)在NAV位置c的類型t（e.g我們不允許后退和邊緣行走，在不確定情況和僅允許向樓梯行走），ra是條件空間要求的對(duì)與a情況（參考據(jù)3），和clear(c, r) = d r,c = (x, y,), NAV(x, y) = （a, d). (13)我們也定義app在a1a2. . . am 的一系列活動(dòng)中，app(c, a1a2 . . . am)app(c,a1)app(succ(c, a1), a2. . . am).如果14執(zhí)行，執(zhí)行14的一系列路徑。路徑設(shè)計(jì)的問題是給定開始和目標(biāo)組態(tài)。cstart ，cgoalCf ree 當(dāng)發(fā)現(xiàn)路a1