復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)(丁曉紅)
本書是在遵循課程教學(xué)改革“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”的要求，考慮加強(qiáng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)，倡導(dǎo)“理實(shí)一體、知行合一”的教學(xué)理念基礎(chǔ)上編寫的。全書分為上下兩篇，第1篇主要介紹常用基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)技術(shù)，包括8章內(nèi)容，涵蓋從機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析技術(shù)、機(jī)械制造工藝規(guī)程到電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)全過程中涉及的相關(guān)知識(shí)，從設(shè)計(jì)的角度對專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和聯(lián)系，并引入產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)、增材制造等新知識(shí)和新技術(shù)；第2篇以小型沖床、四足行走機(jī)器人和模塊化工業(yè)機(jī)器人3個(gè)典型的設(shè)計(jì)案例，具體分析原理方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析、工藝和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)踐中應(yīng)用知識(shí)和創(chuàng)新知識(shí)，舉一反三，提高綜合設(shè)計(jì)能力。
本書可作為高等學(xué)校機(jī)械類專業(yè)的教材，也可供相關(guān)專業(yè)的師生和工程技術(shù)人員參考。
第1篇常用基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)技術(shù)
第1章概述2
1.1復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的含義2
1.2機(jī)械的分類4
1.3機(jī)械工程的發(fā)展史5
1.3.1古代機(jī)械階段5
1.3.2近代機(jī)械階段6
1.3.3現(xiàn)代機(jī)械階段8
第2章設(shè)計(jì)的內(nèi)涵10
2.1設(shè)計(jì)的意義和必要性10
2.1.1機(jī)械工程師應(yīng)具有的素質(zhì)10
2.1.2機(jī)械產(chǎn)品的全生命周期11
2.2問題的提出和產(chǎn)品規(guī)劃12
2.2.1用途描述12
2.2.2限制條件12
2.3設(shè)計(jì)的流程13
2.3.1設(shè)計(jì)計(jì)劃13
2.3.2草案圖繪制14
2.3.3計(jì)劃圖繪制15
2.3.4零件圖、裝配圖、電氣控制圖繪制16
2.3.5制造、裝配、調(diào)試階段16
2.3.6檢查、試車階段16
2.3.7設(shè)計(jì)的后期工作16
2.4設(shè)計(jì)的思考過程17
2.4.1一般的思考過程17
2.4.2創(chuàng)造性的思考方法18
2.5設(shè)計(jì)技術(shù)23
第3章機(jī)構(gòu)分析與方案設(shè)計(jì)26
3.1機(jī)構(gòu)選型26
3.1.1執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的常用機(jī)構(gòu)26
3.1.2機(jī)構(gòu)選型的運(yùn)動(dòng)特性分析31
3.1.3機(jī)構(gòu)選型的基本原則33
3.2機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)34
3.2.1運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)34
3.2.2運(yùn)動(dòng)方案確定37
3.2.3執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)（運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖設(shè)計(jì)）39
3.2.4原動(dòng)機(jī)選擇46
3.2.5系統(tǒng)方案評價(jià)與決策47
3.3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與力分析49
3.3.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析49
3.3.2機(jī)構(gòu)力分析50
第4章機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51
4.1典型工藝零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51
4.1.1金屬切削件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51
4.1.2鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)54
4.1.3焊接件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)57
4.1.43D打印件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)59
4.2典型功能零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)61
4.2.1動(dòng)連接件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)61
4.2.2靜連接件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)68
4.2.3其他典型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)75
4.3零件精度設(shè)計(jì)79
4.3.1孔、軸公差與配合79
4.3.2滾動(dòng)軸承的公差與配合81
4.3.3鍵和花鍵的公差83
4.3.4圓柱齒輪的公差86
第5章機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析90
5.1有限元基本概念90
5.2有限元分析模型與求解基本流程91
5.2.1有限元分析建模準(zhǔn)備91
5.2.2有限元模型建立與求解94
5.2.3有限元模型結(jié)果分析97
5.2.4常用軟件98
5.3機(jī)械結(jié)構(gòu)靜特性分析99
5.3.1結(jié)構(gòu)分析和簡化99
5.3.2受力分析101
5.3.3機(jī)床主軸箱的靜特性分析103
5.4機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析106
5.4.1基本概念106
5.4.2結(jié)構(gòu)在載荷作用下的動(dòng)特性計(jì)算107
5.4.3機(jī)床主軸箱模態(tài)分析109
第6章機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)110
6.1機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則110
6.1.1優(yōu)化數(shù)學(xué)模型110
6.1.2機(jī)械結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)111
6.2機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的流程112
6.2.1一般設(shè)計(jì)流程112
6.2.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)分類和特點(diǎn)114
6.3結(jié)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)115
6.3.1基于變密度法的結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)117
6.3.2基于仿生原理的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋分布設(shè)計(jì)118
6.4結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)120
6.4.1形狀優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型121
6.4.2形狀優(yōu)化的設(shè)計(jì)過程121
6.5結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)123
6.6多學(xué)科綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念124
第7章機(jī)械制造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)127
7.1工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備127
7.1.1基本要求127
7.1.2原始資料127
7.1.3內(nèi)容與步驟127
7.2毛坯的設(shè)計(jì)與制造128
7.2.1毛坯的選擇128
7.2.2等材制造129
7.2.3增材制造134
7.3機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)136
7.3.1擬定零件的機(jī)械加工工藝路線136
7.3.2確定各工序采用的設(shè)備137
7.3.3切削用量的選擇及相關(guān)計(jì)算138
7.3.4機(jī)械加工工藝文件設(shè)計(jì)140
7.4典型零件機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)實(shí)例142
7.4.1主軸類零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程142
7.4.2箱體類零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程150
7.4.3齒輪類零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程152
7.4.4連桿類零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程154
第8章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)161
8.1電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容161
8.1.1設(shè)計(jì)的基本原則161
8.1.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容161
8.1.3設(shè)計(jì)的基本流程162
8.2電氣控制電路的設(shè)計(jì)163
8.2.1電氣傳動(dòng)方案的選擇163
8.2.2常用低壓電器164
8.2.3基本控制電路166
8.2.4繼電器-接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法172
8.3現(xiàn)代電氣控制電路的設(shè)計(jì)174
8.3.1單片機(jī)控制系統(tǒng)174
8.3.2可編程序控制器PLC177
8.3.3接口電路的選擇179
8.4現(xiàn)代伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)179
8.4.1驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)179
8.4.2常用傳感器180
8.4.3工業(yè)PC控制系統(tǒng)181
8.4.4伺服系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)181
第2篇典型設(shè)計(jì)案例
第9章小型沖床設(shè)計(jì)184
9.1設(shè)計(jì)內(nèi)容184
9.1.1原理方案設(shè)計(jì)要求184
9.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求185
9.1.3工藝設(shè)計(jì)要求185
9.1.4控制設(shè)計(jì)要求186
9.2原理方案設(shè)計(jì)186
9.2.1原理方案選擇186
9.2.2沖壓機(jī)構(gòu)的原理方案187
9.2.3機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案分析189
9.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化190
9.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)190
9.3.2曲軸強(qiáng)度分析192
9.3.3曲軸尺寸優(yōu)化193
9.4工藝方案設(shè)計(jì)197
9.4.1曲軸的主要技術(shù)要求197
9.4.2曲軸的材料與毛坯198
9.4.3曲軸的機(jī)械加工工藝198
9.5控制方案設(shè)計(jì)200
9.5.1沖床實(shí)現(xiàn)的主要功能200
9.5.2沖床電氣元件的選擇200
9.5.3電氣控制原理圖200
第10章四足行走機(jī)器人設(shè)計(jì)202
10.1設(shè)計(jì)內(nèi)容202
10.1.1原理方案設(shè)計(jì)要求202
10.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求203
10.1.3工藝設(shè)計(jì)要求203
10.1.4控制設(shè)計(jì)要求204
10.2原理方案設(shè)計(jì)204
10.2.1原理方案選擇204
10.2.2行走機(jī)構(gòu)的原理方案205
10.2.3原動(dòng)機(jī)的選擇207
10.3結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)208
10.3.1結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)208
10.3.2回轉(zhuǎn)副設(shè)計(jì)與校核210
10.3.3主軸設(shè)計(jì)與校核212
10.3.4總裝圖213
10.4工藝方案設(shè)計(jì)213
10.4.1軸承座的主要技術(shù)要求213
10.4.2軸承座的材料與毛坯213
10.4.3小端軸承座的機(jī)械加工工藝217
10.5控制方案設(shè)計(jì)217
10.5.1電氣控制總體方案確定217
10.5.2電氣元件表218
10.5.3電氣原理圖220
第11章模塊化工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)221
11.1設(shè)計(jì)內(nèi)容221
11.1.1原理方案設(shè)計(jì)要求221
11.1.2電氣控制設(shè)計(jì)要求221
11.2原理方案設(shè)計(jì)222
11.2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖222
11.2.2Delta機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析223
11.3控制方案設(shè)計(jì)224
11.3.1電氣元件的選擇225
11.3.2運(yùn)動(dòng)控制器功能與連線227
11.3.3電氣原理圖230
參考文獻(xiàn)234
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