第1章緒論001
1.1自動機械的概念與特點001
1.1.1自動機械的概念001
1.1.2自動機械的特點003
1.2自動機械的繫統組成003
1.3自動機械設計的幾個問題005
1.3.1自動機械設計的技術性能指標005
1.3.2自動機械設計的經濟性要求006
1.3.3自動機械設計的人機工程學要求007

第2章自動機械的設計原理008
2.1自動機械設計目標的分析與確定008
2.2自動機械的功能分析與工藝原理設計009
2.2.1自動機械的功能分析009
2.2.2自動機械的工藝原理設計009
2.3自動機械的生產率分析011
2.3.1概述011
2.3.2間歇作用型自動機械的理論生產率分析013
2.3.3連續作用型自動機械的理論生產率分析014
2.3.4提高自動機械生產率的途徑015
2.4自動機械工作循環圖的原理與作用017
2.4.1自動機械的工作循環時間與執行機構的運動循環時間017
2.4.2自動機械的工作循環圖018
2.5執行機構運動循環圖的設計021
2.6自動機械工作循環圖的設計022
2.6.1自動機械工作循環圖的設計步驟022
2.6.2執行機構運動循環的時間同步化設計023
2.6.3執行機構運動循環的空間同步化設計032

第3章驅動繫統的設計040
3.1概述040
3.2電機040
3.2.1電機概述040
3.2.2電機選型計算040
3.3氣壓驅動繫統設計050
3.3.1氣壓繫統概述050
3.3.2氣缸的結構與種類051
3.3.3氣缸的選型與計算053
3.3.4設計選型算例055
3.4液壓驅動繫統設計056
3.4.1液壓繫統概述056
3.4.2液壓缸的結構與分類057
3.4.3液壓缸的選型與計算059

第4章傳動繫統的設計066
4.1傳動繫統概述066
4.1.1傳動繫統的作用與設計要求066
4.1.2傳動繫統的分類066
4.1.3傳動繫統的組成070
4.2傳動繫統的設計步驟及其選擇072
4.2.1傳動繫統的設計步驟072
4.2.2傳動繫統的選擇072
4.3自動機械的原始運動參數和運動原理圖074
4.3.1自動機械的原始運動參數074
4.3.2自動機械的運動原理圖075
4.4自動機械傳動繫統的設計要點076
4.4.1外聯傳動鏈的設計076
4.4.2內聯傳動鏈的設計082

第5章執行機構的設計085
5.1執行機構概述085
5.1.1執行機構的功能和種類085
5.1.2執行機構的設計原則085
5.2執行機構的選型和構型087
5.2.1執行機構的選型087
5.2.2執行機構的構型087
5.3自動機械中幾種常用的執行機構088
5.3.1連杆機構089
5.3.2凸輪機構089
5.3.3間歇運動機構089
5.3.4組合機構091

第6章自動機械結構設計093
6.1自動機械的結構特點093
6.2機架設計094
6.2.1機架設計的準則和要求094
6.2.2機架的結構類型095
6.2.3機架的設計步驟097
6.2.4鑄造機架的結構設計要點098
6.2.5焊接機架的結構設計要點101
6.3支承設計104
6.3.1回轉支承的設計105
6.3.2導軌110

第7章控制繫統設計118
7.1運動控制概述118
7.2控制繫統的設計119
7.3控制繫統設計舉例125
7.3.1項目分析127
7.3.2項目實施128

第8章凸輪機構現代設計理論148
8.1凸輪機構的分類應用148
8.2平面凸輪機構和空間凸輪機構的運動學分析152
8.2.1復極矢量和平面囓合原理152
8.2.2基本平面凸輪機構的輪廓曲線及壓力角、曲率半徑的計算156
8.2.3空間凸輪機構分析158
8.3機構運動規律160
8.3.1凸輪機構運動規律的規範化160
8.3.2常用的凸輪機構運動規律161
8.4凸輪機構的運動特性分析165
8.4.1運動規律特性值165
8.4.2運動規律的選擇166
8.5運動規律優化設計簡介167
8.6電子凸輪168
8.6.1電子凸輪概述168
8.6.2電子凸輪曲線定義及建模168
8.6.3電子凸輪取置機械手案例171
8.6.4電子凸輪在弧面凸輪機構中的應用案例174

第9章分度凸輪機構178
9.1平行分度凸輪機構178
9.1.1平行分度凸輪機構的工作原理180
9.1.2平行分度凸輪機構運動分析180
9.1.3平行分度凸輪機構運動設計計算186
9.1.4平行分度凸輪機構CAD/CAM 簡介187
9.1.5平行分度凸輪機構設計示例188
9.1.6內置式平行分度凸輪機構簡介192
9.1.7平行分度凸輪機構運動規律的反求方法簡介193
9.2圓柱分度凸輪機構194
9.2.1圓柱分度凸輪機構的工作原理195
9.2.2圓柱分度凸輪機構的主要參數196
9.2.3圓柱分度凸輪的輪廓方程199
9.2.4圓柱分度凸輪機構的壓力角和曲率計算202
9.2.5圓柱分度凸輪機構設計203
9.2.6新型冗餘圓柱分度凸輪機構204
9.3弧面分度凸輪機構206
9.3.1弧面分度凸輪機構的工作原理207
9.3.2弧面分度凸輪機構的主要結構參數207
9.3.3弧面分度凸輪的輪廓方程209
9.3.4弧面分度凸輪機構的壓力角和曲率計算211

第10章多分支傳動機構213
10.1鏈條分支傳動機構213
10.2曲柄群分支傳動機構215
10.2.1曲柄群分支傳動機構的工作原理215
10.2.2曲柄群分支傳動機構運動分析215
10.2.3曲柄群分支傳動機構運動設計計算222
10.2.4結構分析與設計223

第11章弧面凸輪行星減速機構230
11.1弧面凸輪行星減速機構的工作原理230
11.2弧面凸輪行星減速機構運動分析231
11.2.1傳動原理231
11.2.2運動機構簡圖232
11.3弧面凸輪行星減速機構運動設計計算233
11.3.1傳動比的計算233
11.3.2正確囓合條件234
11.3.3整機裝配條件235
11.3.4運動連續條件237
11.4設計示例238
11.4.1半定子式小型超環面行星蝸杆機構示例238
11.4.2弧面凸輪行星減速機構示例239

第12章機械手夾持機構241
12.1機械手夾持機構設計準則241
12.2常見機械手夾持機構242
12.2.1手指242
12.2.2傳動機構243
12.2.3夾持機構驅動方式245
12.3仿生多指靈巧手246
12.3.1柔性手爪246
12.3.2多指靈巧手247
12.4機械手夾持機構設計實例247
12.4.1設計要求247
12.4.2設計參數247
12.4.3夾持機構方案選擇248
12.4.4夾持機構結構設計248

第13章其他執行機構251
13.1自動供料機構的基本組成及分類251
13.1.1自動供料機構及其基本組成251
13.1.2自動供料機構的分類252
13.2液體料供料機構253
13.2.1液體料特性及其供料過程分析253
13.2.2液體料供料機構的形式及供料原理254
13.2.3液體料供料機構的設計與計算258
13.3粉粒料供料機構260
13.3.1粉粒料特性及其供料過程分析260
13.3.2粉粒料供料機構的形式及供料原理261
13.4卷料供料機構265
13.4.1卷料供料過程分析265
13.4.2卷料供料機構的形式及供料原理265
13.4.3卷料供料機構的設計與計算266
13.5單件物品供料機構269
13.5.1單件物品供料過程分析269
13.5.2單件物品供料機構的形式及供料原理272
13.5.3單件物品供料機構的設計與計算283
13.6分揀機構286
13.6.1分揀機構及原理286
13.6.2分揀機構實例——藥品分揀機構（合格品與不合格品） 290
13.7計數機構293
13.7.1計數機構原理（有規則排列和無規則排列） 293
13.7.2常見計數機構293
13.7.3計數機構設計實例——人工寶石顆粒自動計數機295

第14章自動機械設計訓練實例298
14.1藥液自動灌裝機298
14.1.1設計任務298
14.1.2設計內容298
14.1.3運動循環圖繪制300
14.1.4尺寸計算301
14.1.5計數裝置設計302
14.2棒棒糖包裝機304
14.2.1棒棒糖包裝工藝流程304
14.2.2總體方案304
14.2.3運動循環圖設計305
14.2.4結構設計307
14.3平板式鋁塑泡罩包裝機308
14.3.1平板式鋁塑泡罩包裝機工藝流程設計309
14.3.2平板式鋁塑泡罩包裝機總體方案設計310
14.3.3平板式鋁塑泡罩包裝機運動循環圖設計311
14.3.4平板式鋁塑泡罩包裝機結構與機構設計312
14.3.5平板式鋁塑泡罩包裝機電氣設計簡述314
14.3.6平板式鋁塑泡罩包裝機控制繫統設計簡述314

參考文獻317

面對新一輪科技革命和產業變革帶來的新變化，為了服務創新驅動發展、制造強國等一繫列國家戰略，培養實踐創新型應用人纔成為目前高等工程教育的迫切任務。對於創新型機械設計人纔而言，工程設計和實踐能力是基礎，創新能力是關鍵，面對新裝備、新技術、新工藝帶來的挑戰，如何實現傳統自動機械設計理論的繼承與創新、新舊知識體繫的交叉與融合，是急需解決的問題。
機械行業體繫龐雜，種類繁多，機械設計除了共性基礎理論外，各個領域也都有自己獨特的理論體繫。伴隨著我國輕工業的發展，輕工自動機械逐步形成了具有典型輕工特色的自動機械設計理論和方法。初的輕工自動機械作為專用工作機械，用於替代手工生產，如自動卷煙機、自動灌裝機、自動封盒機等，而這類機械往往通過凸輪機構控制，實現可定制、復雜的運動，從而逐步形成了以凸輪機構為核心的自動機械機構學理論。隨著伺服控制技術的進步，以及伺服電機、件的廣泛應用，以模塊化選型和快速定制為設計特點的非標自動化設備應運而生，大大促進了輕工自動機械的發展，其自動機械設計理論及其典型機構也越來越廣泛地影響航空、航天、汽車等領域。
工程實踐中，我們逐步認識到，科技發展日新月異，參數化、模塊化、自動化和智能化已經成為未來機械學科發展的必然趨勢，但是一些基礎的設計理論和方法仍舊發揮著不可替代的作用，智能裝備核心的機械結構設計方法本質上並沒有改變，在總結和繼承傳統設計方法的同時，還要進行機構創新和設計方法的優化與創新，技術不可能一成不變，在技術變革的過程中，既要善於總結又要敢於創新。本書在傳統輕工自動機械內容的基礎上，彙集了筆者多年來在現代自動機械領域的一些創新性成果，繫統論述了自動機械設計的基礎理論， 包括驅動機構、傳動機構、執行機構、機械結構、控制繫統的設計原理和方法，詳細介紹了一些典型自動機構，如多分支傳動、凸輪、夾持、上下料、分揀等機構的設計與應用，同時也介紹了一些新型機構，如曲柄群機構、弧面凸輪行星減速機構等。本書在內容編排上，注重理論與實踐相結合、機構設計與機構創新相結合，為讀者提供全面的自動機械設計參考。
多年來，陝西科技大學致力於輕工自動機械設計的研究，本書的出版可以說是工程實踐與研究的有機融合和繫統性總結。本書主要由陝西科技大學曹巨江統稿， 其中： 第1、4 章由張彩麗編寫，第2、5 章由張淳編寫， 第3 章由劉慶立編寫， 第6 章由曹巨江編寫， 第7章由吉濤編寫，第8 章由曹巨江、闫茹編寫， 第9 章由曹巨江、梁金生編寫， 第10 章由劉言松、梁金生編寫，第11 章由張艷華編寫， 第12 章由劉言松編寫， 第13 章由張彩麗、劉言松編寫，第14 章由曹巨江、劉慶立編寫。本書在編寫過程中參閱的文獻資料均已列入參考文獻中。書中的插圖由譚志樸、陳佳林協助繪制， 徐通、黑飛飛協助完成了部分設計案例，在此表示感謝！
本書如有疏漏和不妥之處，敬請讀者批評指正。

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