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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