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第四章工业机器人设计思考题与习题1.工业机器人的定义是什么？操作机的定义是什么？答:我国国家标准GT/T12643-1997《工业机器人词汇》将工业机器人定义为“是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度操作机，能搬运物料、工件或夹持工具，用以完成各种作业”；将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置"。
2.工业机器人由哪几部分组成?并比较它与数控机床组成的区别.答：工业机器人由操作机、驱动单元和控制装置组成。
数控机床一般由机床本体、伺服系统和数控装置组成。
二者组成的区别主要在于机械本体，机器人操作机通常由末端执行器、手腕、手臂和机座组成,而数控机床机械本体通常包含主运动部件、进给运动部件、支承部件、冷却润滑、排屑等部分.3.工业机器人的基本功能和基本工作原理是什么?它与机床主要有何相同和不同之处？答:工业机器人基本功能是提供作业所需的运动和动力，其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求.在基本功能及基本工作原理上，工业机器人与机床有如下相同之处：二者的末端执行器都有位姿变化要求；二者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。
二者的主要不同之处有：机床是以直角坐标形式运动为主，而机器人是以关节形式运动为主；机床对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人对灵活性要求很高，其刚度、精度相对较低4.工业机器人的结构类型有哪几类？各种类型的特点如何?答：工业机器人的结构类型有如下四类：关节型机器人，其特点是关节一般为回转运动副，灵活性好，工作空间范围大(同样占地面积情况下），但刚度和精度较低；球坐标型机器人，其特点是按球坐标形式动作(运动)，灵活性好，工作空间范围大，但刚度、精度较差;圆柱坐标型机器人,其特点是按圆柱坐标形式动作,灵活性较好，工作空间范围较大，刚度、精度较好;直角坐标型机器人,其特点是按直角坐标形式动作,刚度和精度高，但灵活性差,工作空间范围小.5.如何选择和确定机器人的坐标系？分析图4-5所示的PUMA机器人的坐标系是如何确定的？答：坐标系按右手定则确定。
工业机器人设计与实例详解工业机器人是一种具有高度自动化和智能化的机器设备。
它广泛应用于各种制造领域，如汽车制造、电子制造、医疗器械制造等。
本文将详细介绍工业机器人的设计与实例。
一、工业机器人的设计1.结构设计工业机器人的结构设计包括机械结构、传动系统、控制系统和电气系统等。
机械结构应具有足够的刚度和精度，使机器人能够承受重载和高速度。
传动系统应具有高精度和高效率，以确保机器人的高速度和精度。
控制系统应具有高性能和高稳定性，以确保机器人的高精度和高速度。
电气系统应具有高可靠性和高效率，以确保机器人的稳定性和运行效率。
2.运动学设计工业机器人的运动学设计是机器人设计中非常重要的一个方面。
它涉及机器人的轨迹规划、运动学正逆问题、末端执行器设计和动力学分析等。
运动学设计应满足机器人的高速度和高精度要求。
3.控制算法设计工业机器人的控制算法设计关键是机器人的路径规划和控制系统的设计。
路径规划应采用高效的算法，以实现机器人的高速度和高精度。
控制系统的设计应具有高性能和高稳定性，以确保机器人的高速度和高精度。
二、工业机器人的实例1.汽车制造在汽车制造中，工业机器人被广泛应用于车身焊接、喷漆、车体检测和零件加工等领域。
通过使用工业机器人，可以实现车身的高精度和高效率生产，提高汽车制造的质量和效率。
2.电子制造在电子制造中，工业机器人被广泛应用于半导体生产和电子零件组装等领域。
通过使用工业机器人，可以实现电子产品的高精度和高效率生产，提高电子制造的质量和效率。
3.医疗器械制造在医疗器械制造中，工业机器人被广泛应用于手术器械生产和医疗器械组装等领域。
通过使用工业机器人，可以实现医疗器械的高精度和高效率生产，提高医疗器械制造的质量和效率。
综上所述，工业机器人的设计与实例是机器人技术中的重要方面。
要设计出高精度、高效率、高性能和高稳定性的工业机器人，需要考虑机器人的结构设计、运动学设计和控制算法设计等方面。
同时，工业机器人在汽车制造、电子制造和医疗器械制造等领域中的广泛应用，为制造业的高质量和高效率生产提供了有力的保障。
机械制造装备设计知识点一、名词解释1.功能柔性化：指只需要进行少量的调整或修改软件，就可以方便地改变产品或系统的运行功能，以满足不同的加工需要。
2.产品结构柔性化：是指产品设计时采用模块化设计方法和只需对结构作少量的重组和修改。
3.系列化设计的基本概念：在设计的某一类产品中选择功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基准，以它为基础，运用结构典型化、零件通用化、标准化的原则，设计出其它各种尺寸参数的产品构成产品的基型系列。
4.基准不重合误差：在定位方案中，若工件的工序基准与定位基准不重合，则同批工件的工序基准位置相对定位基准的最大变动量。
5.主轴旋转精度：是指装备后，在无载荷，低转速条件下测量的主轴前端部的径向和轴向跳动。
6.金属切削机床：是采用切削的方法把金属毛坯加工成机器零件的机器。
7.工业机器人：是一种自动化生产装备，其功能是提供作业所须得运动和动力。
8.定位误差：指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。
9.低速运动平稳性：在低速运动时，主动件匀速运动，从动件没有产生时走时停或者时快时慢的现象。
10.主运动：是指切除加工表面上多余的金属材料的主要运动。
11.级比：主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值。
12.发生线：任何一个表面都可以看成是一条曲线沿着另一条曲线运动的轨迹这两条曲线称为该表面的发生线。
13.机床的几何精度：是指机床在空载条件下在不运动或速度较低时各主要部件的形状，相互位置和相对运动的精确程度。
14.机床的抗振性：是指机床在交变载荷作用下抵抗变形的能力。
15.爬行现象：是指当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件产生时走时停或者时快时慢的现象。
16.工业机器人的额定载荷：是指在机器人规定的性能范围内，机械接口处所能承受的允许值。
17.基准转换误差：是夹具定位基准工序基准不重合两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去所产生定位误差。
18.计算转速：主轴或各传动轴传递全部功率的最低转速为其计算转速。
机械制造装备设计习题及解答《机械制造装备设计》习题及解答⼀、填空题1. 机床精度包括：⼏何精度,传动精度,运动精度和定位精度。
2. 相邻两个变速组齿轮，采⽤交错排列或共⽤齿轮传动机构可以缩短其轴向长度。
3. 矩型导轨和燕尾型导轨常⽤镶条来调整侧⾯间隙，镶条分为平镶条和斜镶条两种。
4. 机床夹具的基本组成部分包括定位元件，夹紧装置，夹具体三部分。
5. 减⼩夹紧变形的⽅法合理确定夹紧⼒的⽅向、作⽤点和⼤⼩，在可能条件下采⽤机动夹紧，并使各接触⾯上所受的单位压⼒相等，提⾼⼯件和夹具元件的装夹刚度。
6. 在机床上⽤夹具装夹⼯件时，其主要功能是使⼯件定位，夹紧。
7. 在⾦属切削机床上使⽤的夹具统称为机床夹具。
8. —个尚未定位的⼯件其位置是不确定的，空间直⾓坐标系中有6个⾃由度。
9. 机床应具有的性能指标包括：⼯艺范围，加⼯精度，⽣产率，⾃动化程度和可靠性。
10. 矩形导轨和燕尾形导轨可采⽤镶条来调整侧⾯间隙，辅助导轨副⽤压板来调整间隙。
11. 主轴上的传动⽅式主要有带传动和齿轮传动；精密机床、⾼速加⼯中⼼和数控车床常⽤的驱动⽅式是：电动机直接驱动主轴。
12. 定位元件中适合于⼯件以精基准圆柱孔定位的元件有定位轴，定位销，⼼轴。
13. 分度装置的分度精度等级⼀般分为超精密，级精密级，普通级三种。
14. 基准误差研究的主要对象是⼯件的定位基准，⼯序基准两个基准。
15. 定位是确定⼯件在夹具中的占有正确位置的过程。
16. 定位⽅法中属于不正确的定位⽅式是⽋定位。
17. —个变速组内的最⼤传动⽐与最⼩传动⽐的⽐值称为变速组的变速范围；其中，级⽐指数为_J_的变速组称为基本组，第⼀扩⼤组的级⽐指数为X1=X0×J^ （⽤公式表⽰）。
18. 加强筋（肋）的主要⽤途是加强局部刚度和减少薄壁振动。
19. 主轴组件由主轴、⽀承轴承、传动件、定位元件等组成。
20. 机动夹紧装置包括⼒源装置，中间传⼒机构，夹紧元件三部分21. 按夹紧⼒的⽅向单件联动夹紧有三种⽅式单件同向联动夹紧，单件对向联动夹紧，互垂⼒或斜交⼒联动夹紧。
《机械制造装备设计》课程标准一、课程概述机械制造装备设计是机械工程的一门分支学科。
是一门研究各种机械制造装备的结构、工作原理和设计方法的科学。
《机械制造装备设计》是机械类专业的主干专业课程，与《机电一体化设计》、《模具设计》等学科处于同一层次。
它与《机床电器控制》、《机械CAD/CAM》、《现代制造技术》等构成机械制造及自动化方向的专业选修课程体系。
该课程是将原机制专业的四门专业课程（即机床设计、夹具设计、工业自动化、工业机器人）融合形成机械制造装备设计新学科内容，是按照重基础、少学时、低重心、新知识、宽面向的原则整合而成的，是实施素质教育的机制专业课程体系改革的主要内容之一。
这门学科的重点是为机械制造及其自动化专业的学生，了解典型机械制造装备的工作原理、性能、传动与结构，掌握机械制造装备设计的基本理论、基本知识和基本方法，完成复杂机械制造装备的设计能力的培养服务的。
先修课程有《工程力学》、《机械设计》、《机械工程材料》、《机械制造技术基础》、《机械设计课程设计》、《金工实习》等。
二、课程目标1.了解常用机械制造装备的典型结构、运动与传动等。
2.掌握分析和调整机械制造装备运动、传动的方法。
3.掌握机械制造装备运动、传动设计的方法。
4.掌握机械制造装备整机和主要部件的设计方法。
5.了解机械制造装备性能的实验研究方法。
6.掌握机械制造装备运动学理论，掌握机械制造装备传动系统设计、主要零部件的载荷及力学分析、传动件计算条件确定的有关理论，了解精度、强度、刚度、动态特性、热特性、噪声理论在机械制造装备设计中的应用。
7.具有分析、比较和选择机械制造装备主要参数的能力、机械制造装备整体方案设计的能力、机械制造装备主要部件设计的能力。
三、课程内容和要求这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。
这四个层次的一般涵义表述如下：知道——是指对这门学科、机械制造装备的结构和工作原理的认知。
理解——是指对这门学科所涉及的基本概念、原理、方法的领会，能作自主的解释、说明，并把握一般机械装备的结构与性能之间的相互关系。
02209 机械制造装备设计第一章机械制造及装备设计方法第一节概述一、全新生产制造模式的主要特征⑴以用户的需求为中心；⑵制造的战略重点是时间和速度，并兼顾质量和品种；制造的战略重点是时间和速度，并兼顾质量和品种；⑶以柔性、精益和敏捷作为竞争的优势；以柔性、精益和敏捷作为竞争的优势；⑷技术进步、人因改善和组织创新是三项并重的基础工作；技术进步、人因改善和组织创新是三项并重的基础工作；集成对象涉及技术、⑸实现资源快速有效的集成是其中心任务，集成对象涉及技术、、人组织和管理等，应在企业之间、组织和管理等，应在企业之间、制造过程和作业等不同层次上分别实施相应的资源集成；施相应的资源集成；⑹组织形式采用如“虚拟公司”在内的多种类型。
组织形式采用如“虚拟公司”在内的多种类型。
第二节机械制造装备应具备的主要功能一、机械制造装备应满足的一般功能包括：机械制造装备应满足的一般功能包括：（1）加工精度方面的要求；加工精度方面的要求；（2）强度、刚度和抗振性方面的要求；强度、刚度和抗振性方面的要求；（3）加工稳定性方面的要求；加工稳定性方面的要求；（4）耐用度方面的要求，提高耐用度的主要措施包括减少磨损、均耐用度方面的要求，提高耐用度的主要措施包括减少磨损、匀磨损、匀磨损、磨损补偿等5）技术经济方面的要求二、柔性化含义：即产品结构柔性化和功能柔性化. 含义：即产品结构柔性化和功能柔性化. 产品结构柔性化是指产品设计时采用模块化设计方法和机电一体化技术，只需对结构作少量的重组和修改，或修改软件，体化技术，只需对结构作少量的重组和修改，或修改软件，就可以快速地推出满足市场需求的，具有不同功能的新产品。
速地推出满足市场需求的，具有不同功能的新产品。
市场需求的是指只需进行少量的调整或软件修改，功能柔性化是指只需进行少量的调整或软件修改，就可以方便地改变产品或系统的运行功能，以满足不同的加工需要。
改变产品或系统的运行功能，以满足不同的加工需要。
机械制造装备设计知识点机械制造装备设计知识点一、名词解释1.功能柔性化：指只需要进行少量的调整或修改软件，就可以方便地改变产品或系统的运行功能，以满足不同的加工需要。
2.产品结构柔性化：是指产品设计时采用模块化设计方法和只需对结构作少量的重组和修改。
3.系列化设计的基本概念：在设计的某一类产品中选择功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基准，以它为基础，运用结构典型化、零件通用化、标准化的原则，设计出其它各种尺寸参数的产品构成产品的基型系列。
4.基准不重合误差：在定位方案中，若工件的工序基准与定位基准不重合，则同批工件的工序基准位置相对定位基准的最大变动量。
5.主轴旋转精度：是指装备后，在无载荷，低转速条件下测量的主轴前端部的径向和轴向跳动。
6.金属切削机床：是采用切削的方法把金属毛坯加工成机器零件的机器。
7.工业机器人：是一种自动化生产装备，其功能是提供作业所须得运动和动力。
8.定位误差：指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。
9.低速运动平稳性：在低速运动时，主动件匀速运动，从动件没有产生时走时停或者时快时慢的现象。
10.主运动：是指切除加工表面上多余的金属材料的主要运动。
11.级比：主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值。
12.发生线：任何一个表面都可以看成是一条曲线沿着另一条曲线运动的轨迹这两条曲线称为该表面的发生线。
13.机床的几何精度：是指机床在空载条件下在不运动或速度较低时各主要部件的形状，相互位置和相对运动的精确程度。
14.机床的抗振性：是指机床在交变载荷作用下抵抗变形的能力。
15.爬行现象：是指当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件产生时走时停或者时快时慢的现象。
16.工业机器人的额定载荷：是指在机器人规定的性能范围内，机械接口处所能承受的允许值。
17.基准转换误差：是夹具定位基准工序基准不重合两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去所产生定位误差。
、概念题（每题2分，共20分）1、柔性制造系统答：1）是一个以网络为基础，面对车间的开方式集成制造系统。
拥有CAD、数控编程、工夹具管理、质量管理、数据采集等功能，可根据制造任务与生产环境的变化，迅速调整，以适应多品种、大批量生产。
2、机床运动功能式答：表示机床的运动的个数、形式、功能及排列顺序。
床运动功能3、爬行答;当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件跳跃运动，这种不平稳的运动称为爬行。
4、级比和级比指数答:指主动轴转速数列公比称为级比。
级比的指数，称为级比指数。
5、模块化设计答：在对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用模块，根据市场需要，对模块选择组合，可构成不同功能、不同规格的变形产品。
6、工业机器人位姿工业机器人的位置与姿态，是指机器人末端执行器的位置坐标。
其姿态是指末端执行器的三个转动角度。
7、定位误差定位误差：加工工序基准，在加工方向上的，最大位置变动量。
8、机械制造系统中的物流答：原料进厂经储存、加工、装配、包装、出厂全过程的每一个环节的移动和储存，称为生产物流。
9、生产线节拍生产节拍：指在连续完成相同的两个产品，之间的间隔时间称为生产节拍。
即完成一个产品平均时间。
10、机器人自由度工业机器人的自由度与姿态：自由度，是指机器人末端执行器的三个移动自由度，其姿态是指末端执行器的三个转动自由度。
一．填空题（请将正确答案填写在括号内。
每空1分,共计20分）1．影响机械装备加工精度的主要因素有：几何精度、（传动精度）、（运动精度）、定位精度、低速运动平稳性。
2．机械制造装备的一般功能要求有：（加工精度）、（刚度）、强度、抗振、加工稳定性、耐用度、技术经济性。
3. 机械制造装备的全自动化是指能自动完成工件的（上料）、（加工）、和卸料。
4绿色产品设计是在充分考虑产品( 功能)、( 质量)、成本和开发周期的同时，应对环境影响最小，对资源利用率最高。
5.金属切削机床，按加工原理不同可分为：( 车床)、( 钻床)、镗床、磨床、齿轮机床、螺纹机床、铣床、刨床、拉床、特种机床及其它机床。
