本书将机床设计、夹具设计、工业机器人设计、增材制造装备设计等内容合成为一门机械专业设计课程的内容，构成了新的课程和知识体系。本书介绍了智能加工装备设计的基本理论、方法和应用，反映了国内外的先进技术和发展趋势。本书共7章，第1章为绪论，第2章为金属切削机床设计，第3章为机床部件设计，第4章为机床夹具设计，第5章为工业机器人设计，第6章为增材制造装备设计，第7章为制造装备实验。 　　本书适合于高等工科院校“机械设计及其自动化”“智能制造工程”等专业的教学，也可供从事机械制造装备设计和研究的工程技术人员参考。 　　本书配有电子课件教学视频、教学大纲和习题答案等教学资源，欢迎选用本书作教材的教师，登录www.cmpedu.com注册后下载。 　　

高等院校教师

前言
书中教学视频及图片资源对照表
第1章　绪论 1
1.1　机械制造装备与制造业的关系 1
1.2　制造技术的演变 2
1.3　智能制造装备 4
1.3.1　智能制造装备的特征 4
1.3.2　智能制造装备的分类 5
习题与思考题 8
第2章　金属切削机床设计 9
2.1　机床设计的基本要求和理论 9
2.1.1　机床设计应满足的基本要求和
主要评定指标 9
2.1.2　机床运动学原理 14
2.1.3　机床设计方法与内容 20
2.2　金属切削机床总体设计 22
2.2.1　工艺分析 23
2.2.2　运动分析与分配 24
2.2.3　机床结构布局形式设计 26
2.2.4　机床主要技术参数设计 31
2.3　主传动系统设计 38
2.3.1　主传动系统设计应满足的基本
要求 38
2.3.2　主传动系统分类 38
2.3.3　机械分级变速主传动系统的
设计 39
2.3.4　机电结合的无级变速主传动系统
设计 59
2.3.5　零传动的主运动传动系统设计 60
2.4　进给传动系统设计 62
2.4.1　进给传动系统分类 62
2.4.2　机械进给传动系统设计 63
2.4.3　伺服进给传动系统设计 64
2.4.4　直线电动机直接传动系统 69
2.5　支承件设计 71
2.5.1　支承件的材料 71
2.5.2　支承件的结构设计 73
习题与思考题 80
第3章　机床部件设计 82
3.1　主轴设计 82
3.1.1　主轴部件的基本要求 82
3.1.2　主轴的传动方式 83
3.1.3　主轴部件结构设计 84
3.1.4　主轴滚动轴承 88
3.1.5　主轴滑动轴承 93
3.1.6　磁悬浮轴承 98
3.2　导轨设计 98
3.2.1　导轨的功用、要求和分类 98
3.2.2　滑动导轨 99
3.2.3　滚动导轨 106
3.2.4　提高导轨精度和耐磨性的措施 110
3.3　机床刀架设计 111
3.3.1　对机床刀架的基本要求 111
3.3.2　机床刀架的类型 111
3.3.3　数控刀架的基本结构 114
3.3.4　典型的机床刀架结构 118
3.4　机床刀库设计 123
3.4.1　刀库的类型 124
3.4.2　链式刀库的构成 125
3.4.3　自动换刀装置的形式 127
3.4.4　换刀机械手 129
3.5　机床回转工作台设计 133
3.5.1　回转工作台的基本要求和主要
性能参数 133
3.5.2　回转工作台的类型 134
3.5.3　转台的构成 135
3.5.4　典型的转台结构 140
习题与思考题 143
第4章　机床夹具设计 145
4.1　概述 145
4.1.1　夹具功能及组成 145
4.1.2　夹具分类 146
4.1.3　夹具设计要求 147
4.2　工件定位 148
4.2.1　工件定位原理 148
4.2.2　定位元件设计 153
4.2.3　定位误差分析与计算 160
4.3　工件夹紧 164
4.3.1　夹紧机构设计 164
4.3.2　基本夹紧机构 168
4.3.3　夹紧机构动力装置 173
4.4　智能夹具设计 174
4.4.1　零点定位系统 174
4.4.2　智能夹具设计实例 177
习题与思考题 183
第5章　工业机器人设计 186
5.1　概述 186
5.1.1　工业机器人的结构及分类 186
5.1.2　工业机器人的主要特性表示
方法 188
5.1.3　工业机器人总体设计 190
5.2　工业机器人运动功能设计 190
5.2.1　工业机器人的位姿描述 190
5.2.2　工业机器人的运动学方程 192
5.2.3　工业机器人的工作空间分析 194
5.2.4　工业机器人的轨迹规划 194
5.2.5　工业机器人的速度和加速度 195
5.2.6　工业机器人的静力学与动力学 196
5.2.7　工业机器人的运动与动力学设计
举例 198
5.3　工业机器人的驱动与传动系统设计 201
5.3.1　工业机器人的驱动系统设计 201
5.3.2　工业机器人的传动系统设计 202
5.4　工业机器人的机械结构系统设计 206
5.4.1　工业机器人的机身 206
5.4.2　工业机器人的末端操作器 208
5.4.3　机器人的手腕 213
5.4.4　机器人的手臂 215
5.5　工业机器人的应用 217
习题与思考题 218
第6章　增材制造装备设计 219
6.1　增材制造技术基础 219
6.1.1　增材制造概述 219
6.1.2　增材制造技术与装备 219
6.2　增材制造装备机械设计 224
6.2.1　材料挤出装备机械设计 224
6.2.2　光固化装备机械设计 226
6.2.3　粉末床熔融装备机械设计 230
6.2.4　定向能量沉积装备机械设计 235
6.2.5　黏结剂喷射装备机械设计 238
6.3　增材制造装备核心功能部件 241
6.3.1　增材制造热源系统 241
6.3.2　装备打印头 249
习题与思考题 254
第7章　制造装备实验 255
7.1　机床主轴实验 255
7.1.1　实验目的 255
7.1.2　实验原理 255
7.1.3　主要仪器与试材 257
7.1.4　实验方法与步骤 257
7.1.5　实验注意事项 257
7.1.6　实验结果处理 257
7.1.7　思考题 258
7.2　机床导轨实验 258
7.2.1　实验目的 258
7.2.2　实验原理 258
7.2.3　主要仪器与试材 259
7.2.4　实验方法与步骤 259
7.2.5　实验注意事项 261
7.2.6　实验结果处理 261
7.2.7　思考题 263
7.3　刀具自动补偿实验 263
7.3.1　实验目的 263
7.3.2　实验原理 263
7.3.3　主要仪器与试材 264
7.3.4　实验方法与步骤 264
7.3.5　实验注意事项 264
7.3.6　实验结果处理 264
7.3.7　思考题 265
7.4　机床零点标定实验 265
7.4.1　实验目的 265
7.4.2　实验原理 265
7.4.3　主要仪器与试材 266
7.4.4　实验方法与步骤 266
7.4.5　实验注意事项 266
7.4.6　实验结果处理 266
7.4.7　思考题 267
7.5　五轴加工中心虚拟仿真实验 267
7.5.1　实验目的 267
7.5.2　实验原理 267
7.5.3　主要仪器与试材 268
7.5.4　实验方法与步骤 269
7.5.5　实验注意事项 270
7.5.6　实验结果处理 270
7.5.7　思考题 270
7.6　增材制造工艺实验 270
7.6.1　实验目的 270
7.6.2　实验原理 271
7.6.3　主要仪器与试材 271
7.6.4　实验方法与步骤 271
7.6.5　实验注意事项 272
7.6.6　实验结果处理 273
7.6.7　思考题 273
7.7　专用夹具设计实验 273
7.7.1　实验目的 273
7.7.2　实验原理 273
7.7.3　主要仪器与试材 275
7.7.4　实验方法与步骤 276
7.7.5　实验注意事项 276
7.7.6　实验结果处理 277
7.7.7　思考题 277
7.8　变速器拆装实验 277
7.8.1　实验目的 277
7.8.2　实验原理 277
7.8.3　主要仪器与试材 278
7.8.4　实验方法与步骤 279
7.8.5　实验注意事项 280
7.8.6　实验结果处理 280
7.8.7　思考题 280
7.9　振动实验 280
7.9.1　实验目的 280
7.9.2　实验原理 280
7.9.3　主要仪器与试材 281
7.9.4　实验方法与步骤 281
7.9.5　实验注意事项 283
7.9.6　实验结果处理 283
7.9.7　思考题 283
7.10　机器人实验 284
7.10.1　实验目的 284
7.10.2　实验原理 284
7.10.3　主要仪器与试材 285
7.10.4　实验方法与步骤 285
7.10.5　实验注意事项 286
7.10.6　实验结果处理 286
7.10.7　思考题 286
参考文献 287