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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