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本书以工业机器人设计开发过程为主线，结合应用实例，对于工业机器人产品设计过程中涉及的各部分内容进行了系统阐述。全书共10章，内容包括概述、机械系统设计、零部件设计、机械臂装配图的绘制、零件图的绘制、计算机辅助设计、传感系统设计、控制系统设计、软件仿真和编写设计说明书及答辩准备。

本书可作为普通高等院校机器人工程、机械制造及自动化、机械电子工程等专业本科生的教学用书，也可作为工业机器人产品开发、设计、制造相关领域工程技术人员的参考书。

前言

第1章概述1

11课程设计的目的1

12课程设计的题目和内容1

13课程设计的步骤和进度2

14课程设计中应注意的几个问题4

第2章机械系统设计5

21拟定机械臂设计方案5

22手腕设计14

23小臂设计19

24大臂设计21

25腰部设计23

26基座设计25

第3章零部件设计26

31轴系零件的设计和校核26

32齿轮零件的设计和校核32

33标准件的选择及校核41

34润滑及密封设计49

第4章机械臂装配图的绘制53

41装配图视图的绘制53

42装配图的尺寸标注62

43编写零部件编号、明细栏和标题栏63

44编写技术特性和技术要求65

第5章零件图的绘制67

51对零件图的要求67

52轴类零件图68

53齿轮类零件图71

第6章计算机辅助设计75

61计算机辅助设计概述75

62应用三维绘图软件建立机械系统

模型75

63基于有限元分析的零部件校核78

64轨迹规划与仿真计算82

第7章传感系统设计90

71机器人传感器发展历程90

72机器人传感器发展趋势91

73机器人对传感器的要求91

74常用传感器的特性93

75机器人传感器的分类94

76常用内传感器95

77常用外传感器106

第8章控制系统设计113

81拟定控制系统设计方案113

82控制器选型120

83机器人PLC控制系统设计开发121

第9章软件仿真132

91RobotStudio的下载与安装132

92RobotStudio的软件界面134

93RobotStudio的基本操作方法136

94RobotStudio仿真实例138

第10章编写设计说明书及答辩

准备154101设计计算说明书的内容154

102设计计算说明书的编写要求154

103总结及答辩准备155

参考文献156

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前言

工业机器人是智能制造的关键要素，广泛应用于机械制造、电子、化工、物流等各个工业领域之中。工业机器人的发展对于我国从制造大国走向制造强国具有重要意义。伴随着“中国制造2025”等国家政策的推出，工业机器人产业发展迅速。全球性的科技革命和产业变革与我国制造业转型升级相互交汇，使我国成为全球的机器人市场。机器人产业的发展对机器人领域人才的需求也越来越迫切。为满足人才需求、产业升级和技术进步的要求，我国许多高等院校相继开设了相关课程。工业机器人课程设计是其中重要的实践性、综合性教学环节，对于学生而言是一次全面、严格的工程设计训练。本书对工业机器人的机械系统设计、传感器系统设计、控制系统设计、计算机辅助设计及软件仿真等各部分均做了规范翔实的讲解，旨在为学生提供一本简明实用、指导性强并能够读得懂、用得上的工业机器人课程设计教程。

全书共10章，主要内容包括:第1章概述，主要介绍工业机器人课程设计的目的、内容、方法、步骤，以及设计过程中应当注意的事项；第2章机械系统设计，主要介绍机器人的机械臂、基座、腰部、大臂、小臂和手腕的设计方法；第3章零部件设计，主要介绍轴系零件、齿轮零件、标准件、轴承、键和同步带的选择与校核方法，以及润滑与密封的设计方法；第4章机械臂装配图的绘制，主要介绍装配图的绘制、尺寸标注、明细栏和标题栏的编写，以及技术特性和技术要求的编写方法；第5章零件图的绘制，主要介绍对于零件图的通用要求，以及轴类、齿轮类零件的工作图绘制方法；第6章计算机辅助设计，主要介绍使用计算机辅助设计软件进行机械系统建模、零部件检核及轨迹规划与系统仿真的方法；第7章传感系统设计，主要介绍机器人传感器发展历程与趋势、机器人系统对于传感器的要求，以及常见的内外传感器；第8章控制系统设计，主要介绍机器人控制系统的拟定、控制器的选型，以及PLC系统的开发方法；第9章软件仿真，以RobotStudio软件为例，主要介绍机器人仿真软件的安装、使用的过程；第10章编写设计说明书及答辩准备，主要介绍设计说明书的内容、编写要求及答辩准备。

本书由太原科技大学的刘畅、李海虹担任主编，太原重型机械集团有限公司的陈志恢、山西省机电研究所的卢嘉栋参编。本书第1章、第6～8章和第10章由刘畅编写，第2、3章由陈志恢编写，第4、5章由李海虹编写，第9章由卢嘉栋编写。

在本书的编写过程中，编者参考了大量国内外同行的论文和专著，由于篇幅的关系，不能在文中全部列举，在此谨致谢意！太原科技大学孟令琪、王昊、李王铎、宋平、董晋彤、贾晓杰、韩智慧、罗樟斌等，为本书的插图、整理、编程、调试做了大量工作，在此表示衷心的感谢！

因编者水平有限，加之时间仓促，书中错漏和不足之处难免，敬请广大读者给予批评指正。

编者

书籍介绍

本书以工业机器人设计开发过程为主线，结合应用实例，对于工业机器人产品设计过程中涉及的各部分内容进行了系统阐述。全书共10章，内容包括概述、机械系统设计、零部件设计、机械臂装配图的绘制、零件图的绘制、计算机辅助设计、传感系统设计、控制系统设计、软件仿真和编写设计说明书及答辩准备。 本书可作为普通高等院校机器人工程、机械制造及自动化、机械电子工程等专业本科生的教学用书，也可作为工业机器人产品开发、设计、制造相关领域工程技术人员的参考书。