机械装备设计

第1章绪论 / 1

1.1机械装备制造业的重要地位1

1.2机械制造装备应具备的主要功能2

1.3机械制造装备的分类3

1.4机械制造装备设计的基本要求3

1.5机械制造装备设计的类型及步骤4

1.5.1机械制造装备设计的类型4

1.5.2机械制造装备设计的典型步骤4

1.6机械装备制造业发展现状及发展趋势8

1.6.1我国机械装备制造业的发展现状8

1.6.2机械装备制造业的发展趋势9

1.6.3典型案例11



第2章金属切削机床设计 / 14

2.1概述14

2.1.1机床设计应满足的基本要求14

2.1.2机床的设计方法16

2.1.3机床设计步骤17

2.2金属切削机床设计的基本理论18

2.2.1机床的运动学原理18

2.2.2精度24

2.2.3刚度25

2.2.4振动26

2.2.5热变形27

2.2.6噪声27

2.2.7低速运动平稳性27

2.3金属切削机床总体设计28

2.3.1机床系列型谱的制订28

2.3.2机床运动功能设置29

2.3.3机床的总体结构方案设计29

2.3.4机床主要参数的设计31

2.4主传动系统设计38

2.4.1主传动系统设计应满足的基本要求38

2.4.2主运动传动方案设计39

2.4.3有级变速主传动系统的设计41

2.4.4无级变速主传动系统61

2.5进给传动系统设计63

2.5.1进给传动系统的类型和设计要求63

2.5.2进给传动系统的传动精度66

2.5.3电气伺服进给系统67

2.6机床控制系统设计75

2.6.1概述75

2.6.2机床的时间控制76

2.6.3机床的程序控制78

2.6.4机床的数字控制79



第3章典型部件设计 / 83

3.1主轴部件设计83

3.1.1主轴部件应满足的基本要求83

3.1.2主轴的传动方式84

3.1.3主轴滚动轴承87

3.1.4主轴滑动轴承92

3.1.5主轴95

3.2支承件设计103

3.2.1支承件的功能和应满足的基本要求103

3.2.2支承件的材料103

3.2.3支承件的结构设计105

3.3导轨设计113

3.3.1导轨的功用、分类和应满足的基本要求113

3.3.2滑动导轨114

3.3.3滚动导轨118

3.3.4静压导轨120

3.3.5导轨的润滑、防护以及提高导轨耐磨性的措施121

3.4数控工具系统123

3.4.1数控加工刀具的特点123

3.4.2数控加工常用刀具的种类124

3.4.3数控加工刀具的材料124

3.4.4数控加工刀具的选择129

3.4.5数控机床的自动换刀装置130

3.4.6刀库的管理133

3.4.7数控刀具状态的在线监测136



第4章机床夹具设计 / 140

4.1机床夹具的功能和应满足的要求140

4.1.1机床夹具的功能140

4.1.2机床夹具应满足的要求140

4.2机床夹具的类型和组成141

4.2.1机床夹具的类型141

4.2.2机床夹具的基本组成142

4.3机床夹具定位机构的设计143

4.3.1工件定位原理143

4.3.2完全定位和不完全定位144

4.3.3欠定位和过定位145

4.3.4工件的定位方式146

4.3.5定位误差的分析与计算155

4.4机床夹具夹紧机构的设计157

4.4.1夹紧机构的组成和要求157

4.4.2夹紧力的确定158

4.4.3常用夹紧机构160

4.4.4其他夹紧机构164

4.4.5夹紧机构的动力装置165

4.5机床夹具的其他装置167

4.5.1孔加工刀具的导向装置167

4.5.2对刀装置169

4.5.3分度装置170

4.5.4夹具体及夹具与机床的连接装置170

4.6可调整夹具的设计171

4.6.1可调整夹具的特点172

4.6.2可调整夹具的调整方式172

4.6.3可调整夹具的设计173

4.6.4成组夹具设计173

4.7机床夹具设计步骤174

4.7.1机床专用夹具的设计步骤174

4.7.2夹具精度的验算176

4.7.3夹具装配图上应标注的尺寸和技术要求177



第5章机器人机构及应用 / 182

5.1机器人概述182

5.1.1机器人分类182

5.1.2机器人技术183

5.1.3机器人产业183

5.1.4机器人学科前沿184

5.2机器人机构设计的数学基础186

5.2.1齐次变换186

5.2.2欧拉角189

5.2.3滚动角、俯仰角和偏航角190

5.2.4机器人的D-H参数表示法191

5.2.5应用实例193

5.3操作机器人机构及应用195

5.3.1操作机器人的工作原理及要求195

5.3.2操作机器人的组成及分类195

5.3.3几种典型的机械臂197

5.3.4腕部机构199

5.3.5手部机构202

5.3.6操作机器人应用实例——基于并联机构的Delta操作机器人204

5.4移动机器人机构及应用206

5.4.1移动机器人的分类206

5.4.2履带式移动机器人206

5.4.3轮式移动机器人209

5.4.4腿式移动机器人211

5.4.5多腿机器人的稳定裕度和步态214

5.4.6轮腿复合式移动机器人217



第6章生产物流系统设计 / 220

6.1物流系统基础知识220

6.1.1物流系统概念220

6.1.2影响生产物流系统的主要因素、基本要求及设计原则221

6.1.3生产物流系统的结构222

6.1.4生产物流系统的组织形式224

6.1.5生产物流系统的特点及功能224

6.2电动葫芦与桥式起重机225

6.2.1电动葫芦225

6.2.2桥式起重机227

6.3机床间工件输送装置的设计228

6.3.1输送机228

6.3.2步伐式输送装置232

6.3.3自动运输小车235

6.3.4辅助装置237

6.4机床上下料装置设计240

6.4.1机床上料装置的分类及上下料装置设计原则240

6.4.2卷料、板料及棒料上料装置241

6.4.3件料上料装置242

6.5自动化立体仓库设计251

6.5.1自动化立体仓库的优点251

6.5.2自动化立体仓库的构成251

6.5.3自动化立体仓库的分类254

6.5.4自动化立体仓库设计257

6.6物流系统设计260

6.6.1物流系统设计的要求及主要任务260

6.6.2物流系统设计的主要过程261



第7章机械加工自动化生产线总体设计 / 269

7.1自动化生产线概述269

7.1.1机械加工生产线及其基本组成269

7.1.2机械加工生产线的类型270

7.1.3机械加工生产线的设计原则及设计步骤271

7.2自动化生产线工艺方案设计272

7.2.1生产线工艺设计应考虑的因素272

7.2.2生产线工艺方案的拟订与生产节拍272

7.3自动化生产线总体布局设计277

7.3.1自动化生产线制造系统277

7.3.2自动化生产线的总体设计278

7.3.3自动线工艺方案的拟订280

7.4柔性制造系统284

7.4.1柔性制造系统概述284

7.4.2柔性制造系统的总体设计285

7.5先进制造模式295

7.5.1计算机集成制造295

7.5.2并行工程298

7.5.3精益生产与敏捷制造300

7.5.4虚拟制造与网络化制造304

7.5.5智能制造与绿色制造308

7.5.6云制造311



参考文献 / 315