1 总论 1
1.1 机械制造业概述 1
1.1.1 制造业形势与发展 1
1.1.2 加工制造技术发展趋势 5
1.2 机械制造装备类型 7
1.2.1 加工装备 7
1.2.2 工艺装备 8
1.2.3 储运装备 9
1.2.4 辅助装备 10
1.3 机械制造装备设计要求 10
1.4 机械制造装备设计方法 13
1.4.1 机械制造装备产品设计类型 13
1.4.2 机械制造装备新产品开发设计内容与步骤 13
1.4.3 机械制造装备新产品设计评审与文件 14
1.4.4 系列化产品设计 16
1.4.5 模块化产品设计 17
1.4.6 现代设计方法特点 21
1.5 机械制造装备的造型、色彩与人机工程设计 22
1.5.1 产品造型与色彩设计 22
1.5.2 产品人机工程设计 24
1.6 机械制造装备设计评价方法 26
1.6.1 评价目标与评分 26
1.6.2 技术经济评价方法 28
1.6.3 产品成本估算方法 29
1.6.4 降低产品成本途径 32
复习题与习题 33
2 金属切削机床设计 35
2.1 机床产品评价指标 35
2.1.1 机床工艺范围 35
2.1.2 机床精度和精度保持性 35
2.1.3 机床生产率 36
2.1.4 自动化程序 36
2.1.5 机床性能 36
2.1.6 机床宜人性 38
2.1.7 机床成本 38
2.2 机床初步设计 38
2.2.1 机床工艺方案拟定 38
2.2.2 机床运动方案拟定 39
2.2.3 机床技术参数确定 40
2.2.4 机床总体布局设计 46
2.2.5 并联机床设计创新 47
2.3 机床主传动系统设计 48
2.3.1 主传动系统功用及设计要求 48
2.3.2 主传动系统方案确定 49
2.3.3 主传动有级变速系统 52
2.3.4 具有某些特点的主传动有级变速系统 65
2.3.5 主传动无级变速系统 69
2.3.6 主传动系统计算转速 72
2.3.7 主传动系统结构设计 75
2.4 机床进给传动系统设计 78
2.4.1 进给传动系统类型及设计要点 78
2.4.2 进给传动系统传动精度 80
2.4.3 进给传动系统传动系统类型 81
2.4.4 进给伺服电动机选择 83
2.4.5 滚珠杠副设计 84
2.4.6 伺服进给系统降速传动设计 89
2.4.7 伺服进给系统性能分析 91
2.5 机床主轴组件设计 95
2.5.1 主轴组件基本要求 95
2.5.2 主轴 96
2.5.3 主轴传动件 97
2.5.4 主轴滚动支承 99
2.5.5 主轴组件结构尺寸 110
2.5.6 主轴滑动轴承 113
2.5.7 主轴电磁轴承 115
2.6 机床支承件设计 116
2.6.1 支承件功用及其基本设计要求 116
2.6.2 支承件刚度 116
2.6.3 支承件动态特性和热变形特性 118
2.6.4 支承件结构设计 119
2.7 机床导轨设计 124
2.7.1 导轨功用及其基本要求 124
2.7.2 普通滑动导轨 125
2.7.3 爬行现象及其防止措施 129
2.7.4 滚动导轨 131
2.7.5 液全动压导轨和静压导轨 132
2.8 机床刀架装置设计 133
2.8.1 刀架装置的功能及其基本要求 133
2.8.2 刀架装置类型 134
2.8.3 刀架结构 136
2.8.4 自动换刀装置 139
2.8.5 自动选刀方式 142
2.8.6 换刀机械手 145
2.9 机床控制系统设计 147
2.9.1 手动与机动控制系统 147
2.9.2 自动控制系统 154
复习题与习题 156
3 机床夹具设计 160
3.1 夹具概述 160
3.1.1 夹具分类 160
3.1.2 夹具组成 160
3.2 定位机构设计 162
3.2.1 六点定位原理 162
3.2.2 平面定位元件设计 164
3.2.3 圆柱孔表面定位元件设计 166
3.2.4 圆锥孔表面定位元件设计 168
3.2.5 外圆表面定位元件设计 169
3.2.6 定位误差分析 170
3.3 夹紧装置设计 175
3.3.1 夹紧设置的组成及设计要求 175
3.3.2 夹紧力确定 175
3.3.3 夹紧机构设计 178
3.3.4 夹紧动力装置设计 183
3.4 导向和对刀机构设计 185
3.4.1 夹具在机床上的定位 185
3.4.2 夹具与机床连接 185
3.4.3 元件定位面对夹具定位面的位置要求 187
3.4.4 夹具对刀装置 187
3.4.5 孔加工刀具的导向装置 188
3.5 夹具分度 190
3.5.1 机械式分度装置 190
3.5.2 高精度机械式分度装置 191
3.5.3 光栅、电子分度装置 192
3.6 夹具设计步骤 193
3.6.1 设计准备工作 193
3.6.2 夹具总体方案确定 193
3.6.3 绘制夹具装配图 194
3.6.4 绘制零件图 194
3.7 典型夹具设计 194
3.7.1 车床及圆磨床夹具 194
3.7.2 钻床夹具 195
3.7.3 镗床夹具 196
3.7.4 铣床夹具 196
3.7.5 随行夹具 197
3.8 可调夹具设计 199
3.8.1 可调夹具特点及其基本要求 199
3.8.2 可调夹具设计步骤 200
3.8.3 可调夹具结构设计 202
复习题与习题 202
4 工业机器人设计 205
4.1 工业机器人设计概述 205
4.1.1 工业机器人基本概念 205
4.1.2 工业机器人机械结构类型 206
4.1.3 工业机器人分类 209
4.1.4 工业机器人特性 211
4.1.5 工业机器人设计步骤 211
4.2 工业机器人总体方案设计 213
4.2.1 工业机器人运动方案设计 213
4.2.2 工业机器人主要参数确定 213
4.2.3 工业机器人驱动方式确定 214
4.2.4 工业机器人关节驱动功率确定 216
4.3 工业机器人关节驱动功率确定 216
4.3.1 工业机器人位姿描述 216
4.3.2 工业机器人运动学的正问题和逆问题 219
4.3.3 机械系统结构参数确定 220
4.3.4 工业机器人速度参数确定 221
4.3.5 机械系统静力学分析 222
4.3.6 机械系统动力学分析 223
4.3.7 机械系统误差分析 225
4.4 工业机器人机械结构设计 227
4.4.1 工业机器人驱动系统减速机构 227
4.4.2 工业机器人运动传递机构 229
4.4.3 工业机器人关节结构 231
4.4.4 工业机器人平衡系统 232
4.5 工业机器人控制系统设计 236
4.5.1 工业机器人控制功能及其要求 236
4.5.2 工业机器人运动控制算法 237
4.5.3 工业机器人关节伺服驱动控制 239
4.5.4 工业机器人计算机控制系统 242
复习题与习题 244
5 物料储运装备设计 245
5.1 物料储运装备概述 245
5.2 机床上料装置设计 246
5.2.1 机床上料装置类型及特点 246
5.2.2 料仓式上料装置 246
5.2.3 料斗式上料装置 250
5.2.4 工件姿势概率 253
5.2.5 装卸料机械手 256
5.3 物料运输 258
5.3.1 输料槽和输料道 258
5.3.2 输送机 261
5.3.3 自动运输小车 263
5.3.4 辅助装置 264
5.3.5 自动化立体仓库设计 267
5.4 自动化立体仓库构成 271
5.4.1 自动化立体仓库构成 271
5.4.2 自动化立体仓库分类 273
5.4.3 巷道式堆垛起重机 273
5.4.4 自动化立体仓库计算机控制 274
复习题与习题 275
6 机械加工生产线总体设计 276
6.1 机械加工生产线概述 276
6.1.1 机械加工生产线及其组成 276
6.1.2 机械加工生产线类型及特征 276
6.1.3 机械加工生产线设计原则 278
6.1.4 机械加工生产线设计步骤 278
6.2 机械加工生产线工艺方案设计 279
6.1.1 工艺方案制定 279
6.1.2 加工设备选择 283
6.1.3 生产线的生产率和经济性 284
6.3 机械加工生产线专用机床总体设计 285
6.3.1 工件工序图 285
6.3.2 加工示意图 286
6.3.3 机床联系尺寸图 290
6.3.4 机床生产率计算卡 294
6.4 机械加工生产线总体布局设计 296
6.4.1 机械加工生产线总体布局方式 296
6.4.2 机械加工生产线总联系尺寸图 299
6.5 生产线工作循环周期表 301
6.5.1 工作循环周期表绘制方法 301
6.5.2 生产线主要机构互锁要求 301
6.5.3 生产线基本工艺时间和辅助时间计算 302
6.5.4 工作循环周期表实例 303
6.6 柔性加工生产线 303
6.6.1 柔性加工生产线概况 303
6.6.2 柔性制造系统的组成、类型及功能 307
6.6.3 柔性制造系统的柔性 308
6.6.4 柔性制造系统效益 310
复习题与习题 311
参考文献 312