第1篇 机电装备设计理论基础与方法 8
第1章 机电装备设计方法 8
1.1 设计类型 8
1.1.1 创新设计 8
1.1.2 变型设计 13
1.1.3 组合设计 13
1.2 可靠性设计准则 14
1.2.1 可靠性的衡量指标 14
1.2.2 可靠性的综合 16
1.2.3 可靠性指标的分解 19
1.3 人机工程学设计准则 20
1.3.1 人体感觉器官特性匹配 21
1.3.2 人体形态匹配 21
1.3.4 机器因素方面 22
1.3.3 人体力学特性匹配 22
1.3.5 环境因素方面 24
1.3.6 人机系统方面 24
1.4 造型设计准则 24
1.4.1 特征 24
1.4.2 美学准则的运用 25
1.4.3 色彩设计准则 32
1.5 绿色产品设计准则 35
1.6 设计过程 37
1.6.1 典型步骤 37
1.6.2 系列化设计过程 45
1.6.3 模块化设计过程 48
1.7 结构工艺性评价 51
1.7.1 加工工艺性 51
1.7.2 装配工艺性 52
1.8.1 标准化及其目的 53
1.8 标准化评价 53
1.7.3 维修工艺性 53
1.8.2 标准分类 54
1.8.3 企业标准体系结构 54
1.8.4 产品设计标准化 55
第2章 机电装备传动系统设计 56
2.1 主传动系统设计 56
2.1.1 基本要求 56
2.1.2 分类和布局形式 56
2.1.3 有级变速主传动系统设计 58
2.1.4 无级变速主传动系统设计 78
2.1.5 数控机床主传动系统设计 79
2.2 计算转速 85
2.2.1 机床的功率转矩特性 85
2.2.2 传动件计算转速的确定 86
2.3.1 概述 87
2.3 进给传动系统设计 87
2.3.2 普通机械进给传动系统设计的特点 88
2.3.3 进给运动部件的爬行 92
2.3.4 电伺服驱动机械传动系统的设计 94
2.3.5 齿轮传动间隙的消除 102
2.4 微量进给装置设计 105
2.4.1 设计要求 105
2.4.2 机械结构弹性变形微量进给装置 106
2.4.3 压电和电致伸缩传感器微量进给装置 106
第3章 机电装备传动部件设计 111
3.1 同步带传动 111
3.1.1 特点 111
3.1.2 分类 112
3.1.3 结构和规格 112
3.1.4 结构与主要参数 118
3.1.5 设计计算 122
3.2 高速带传动 125
3.2.1 特点 125
3.2.2 类型、结构和尺寸 125
3.2.3 带轮 126
3.3 谐波齿轮传动 127
3.3.1 构造和工作原理 127
3.3.2 传动速比 128
3.3.3 主要特点及其应用 128
3.3.4 传动机构几何尺寸计算 129
3.3.5 设计计算 130
3.3.6 刚度特性 131
3.3.7 基本构件的材料和结构 132
3.3.8 单级谐波齿轮减速器简介 134
3.4 滚珠螺旋传动 135
3.4.1 工作原理及特点 135
3.4.2 结构形式 136
3.4.3 滚珠丝杠副尺寸参数、标记方法、型号和精度等级 139
3.4.4 滚珠丝杠副的支承与联接 142
3.4.5 滚珠丝杠副的选择计算 144
3.5 轴系 153
3.5.1 概述 153
3.5.2 主轴轴系的基本要求 153
3.5.3 主轴轴承的选择及滚动轴承 157
3.5.4 主轴的滑动轴承 161
3.5.5 主轴组件的布局 168
3.5.6 轴系组件的初步计算 173
3.5.7 主轴滚动轴承的预紧 178
3.5.8 主轴组件的润滑和密封 180
3.5.9 提高主轴组件性能的一些措施 181
4.1.3 设计步骤 182
4.1.2 基本要求 182
4.1 基本要求及设计步骤 182
4.1.1 概述 182
第4章 机电装备支承件设计 182
4.2 静力分析 183
4.2.1 受力和变形分析 183
4.2.2 静刚度 185
4.3 动态特性 192
4.3.1 动态分析 192
4.3.2 改善动态特性的措施 193
4.4 热变形特性 195
4.4.1 热平衡和温度场 195
4.4.2 热变形和热应力 196
4.4.3 减少热变形的措施 197
4.5 结构设计 198
4.5.1 截面形状的选择 198
4.5.2 壁厚设计 200
4.5.3 结构工艺性 201
4.5.4 焊接结构 202
4.5.5 材料与时效处理 203
第5章 导轨设计 207
5.1 功用、类型及基本要求 207
5.1.1 功用和分类 207
5.1.2 导轨副应满足的要求 208
5.1.3 类型选择原则 209
5.1.4 设计程序及内容 209
5.2 滑动导轨 210
5.2.1 材料与热处理 210
5.2.2 结构形式 211
5.2.3 压强验算 214
5.2.4 油沟设计 215
5.2.5 静压导轨设计 216
5.3.1 特点、应用和卸荷系数的确定 217
5.3 卸荷导轨设计 217
5.3.2 机械卸荷导轨 218
5.3.3 液压卸荷导轨 218
5.4 滚动导轨设计 218
5.4.1 特点、应用、材料和技术要求 218
5.4.2 结构 220
5.4.3 预紧 221
5.4.4 滚动体的尺寸与数目 222
5.4.5 长度 223
5.5 润滑与防护 223
5.5.1 润滑 223
5.5.2 防护 224
5.6 提高耐磨性的措施 225
6.1.1 基本要求 228
6.1.2 分类 228
6.1 概述 228
第6章 机电装备伺服系统设计 228
6.2 典型伺服系统 230
6.2.1 步进电动机驱动的开环系统 230
6.2.2 交流伺服电动机驱动的半闭环系统 235
6.2.3 伺服电动机驱动的闭环系统 238
6.3 动力学设计 239
6.3.1 动力学计算基本公式 239
6.3.2 等效负载转矩计算 241
6.3.3 机械传动系统的等效惯量 242
6.3.4 电动机的计算和选择 244
6.3.5 刚度、固有频率和精度 252
6.4 动力学方法设计计算实例 254
6.4.1 激光加工机的设计计算 254
6.4.2 经济型数控车床的纵向进给系统的设计计算 262
6.5 控制理论方法的基本内容和步骤概述 264
第2篇 典型机电装备设计 266
第7章 金属切削机床设计与数控化 266
7.1 概述 266
7.1.1 基本概念 266
7.1.2 基本要求 270
7.1.3 设计步骤 273
7.2 总体设计 274
7.2.1 型谱制定 275
7.2.2 几何运动设计 275
7.2.3 总体结构方案设计 282
7.3 主要技术参数设计 285
7.3.1 主参数和尺寸参数 285
7.3.2 运动参数 286
7.4.1 功能和基本要求 291
7.4 刀架和自动换刀装置设计 291
7.4.2 类型 292
7.4.3 刀具交换装置 294
7.4.4 换刀机械手 296
7.4.5 手爪 299
7.4.6 结构原理 300
7.4.7 转位机构和定位机构设计 309
7.4.8 链式刀库的构成 311
7.4.9 刀具识别装置 317
7.5 典型加工中心主要结构及工作原理 322
7.5.1 主传动系统 323
7.5.2 进给运动传动系统 324
7.5.3 主轴箱主要结构 324
7.5.4 刀库结构 326
7.5.5 换刀机械手结构及动作过程 328
7.6 卧式车床数控化改装 330
7.6.2 主轴脉冲发生器及其安装 331
7.6.1 主传动系统 331
7.6.3 电动刀架安装 332
7.6.4 进给传动系统 332
7.6.5 脉冲当量的选择与改造中的传动结构 335
7.6.6 可控电动尾座 336
第8章 物流系统设计 338
8.1 功能和要求 338
8.1.1 意义 338
8.1.2 功能 338
8.1.3 要求 338
8.2 总体设计 339
8.2.1 范畴 339
8.2.2 设计方法与步骤 339
8.3 上料装置设计 341
8.3.1 类型与特点 341
8.3.2 料仓式上料装置设计 342
8.3.3 料斗式上料装置及毛坯自动定向方法 348
8.3.4 装卸料机械手 354
8.4 机床间工件传送装置设计 356
8.4.1 托盘和随行夹具 357
8.4.2 自动运输小车 358
8.4.3 随行工作台存放站 361
8.5 自动化仓库设计 362
8.5.1 构成 362
8.5.2 工作过程 364
8.5.3 计算机管理 365
第3篇 包装机械装备设计 367
第9章 裹包机械 367
9.1 典型裹包机械 368
9.1.1 折叠式裹包机 368
9.1.2 接缝式裹包机 369
9.2.1 连续供送定位切断 371
9.2 卷筒材料供送装置 371
9.2.2 间歇供送定位切断 373
9.3 典型机构 376
9.3.1 卷带供送驱动机构 376
9.3.2 封袋及切断装置 380
第10章 灌装机械 391
10.1 灌装与定量基本方法 391
10.1.1 灌装方法 391
10.1.2 定量方法 392
10.2 主体结构及工作原理 393
10.2.1 供料装置 393
10.2.2 灌装阀 396
10.2.3 托瓶机构 403
10.2.4 供瓶装置 404
10.3 灌装阀设计 404
10.3.1 结构设计一般步骤 404
10.3.2 流道工艺计算 407
10.3.3 生产能力计算 410
10.4 分件供送螺杆装置 411
10.4.1 典型结构 411
10.4.2 组合特性 412
10.5 星形拨轮齿槽形成原理 413
第11章 封口机械 416
11.1 封口形式 416
11.2 典型刚性容器封口机械 418
11.2.1 刚性容器封口机械的类型 418
11.2.2 典型刚性容器封口机的结构 418
11.3 封口装置 424
11.3.1 卷封装置 424
11.3.2 压盖装置 430
11.3.3 滚纹装置 431
参考文献 434