本书在传统轻工自动机械内容的基础上，汇集了笔者多年来在现代自动机械领域的一些创新性成果，系统论述了自动机械设计的基础理论，包括驱动机构、传动机构、执行机构、机械结构、控制系统的设计原理和方法，详细介绍了一些典型自动机构，如多分支传动机构、凸轮机构、夹持机构、上下料机构、分拣机构等的设计与应用，同时也介绍了一些新型的机构，如曲柄群机构、弧面凸轮行星减速机构等，最后还给出了综合设计实例，为设计实践提供借鉴。本书在内容编排上，注重理论与实践相结合、机构设计与机构创新相结合，为自动机械设计提供参考。
本书可供高等学校本科及硕士学习参考，可为机械专业学生毕业设计提供参考，也可作为科研院所、工业企业等的工程技术人员进行产品设计的参考书。

曹巨江，陕西科技大学，教授，陕西科技大学机械工程学科带头人，聘教授二级岗，博导。国家科学技术奖评审专家；社会主要兼职：陕西机械工程学会副理事长；《轻工机械》编委会副主任；《包装与食品机械》编委会副主任。曾任中国机械工程学会包装与食品工程分会副理事长；中国食品和包装机械工业协会副理事长；中国机械工程学会机械传动分会机构学委员会委员。曾历任我校科技处副处长、研究生部主任、机电学院院长、副校长。
长期从事机械工程专业的教学和科研工作，主要学术研究方向和专长：自动机械理论、设计方法和创新设计研究；曲面加工；专业装备开发。主持并完成国家自然科学基金2项；国家科技重大专项分课题1项；国家科技攻关项目子课题1项，主持完成国家科技支撑计划项目1项。还完成了省、部、厅、地市纵向项目和企业委托项目多项。年陕西省科技进步奖（二等）一项；中国轻工总会优秀新产品一等奖一项。发明专利8项、实用新型专利10项。

第1章　绪论001
1.1　自动机械的概念与特点001
1.1.1　自动机械的概念001
1.1.2　自动机械的特点003
1.2　自动机械的系统组成003
1.3　自动机械设计的几个问题005
1.3.1　自动机械设计的技术性能指标005
1.3.2　自动机械设计的经济性要求006
1.3.3　自动机械设计的人机工程学要求007

第2章　自动机械的设计原理008
2.1　自动机械设计目标的分析与确定008
2.2　自动机械的功能分析与工艺原理设计009
2.2.1　自动机械的功能分析009
2.2.2　自动机械的工艺原理设计009
2.3　自动机械的生产率分析011
2.3.1　概述011
2.3.2　间歇作用型自动机械的理论生产率分析013
2.3.3　连续作用型自动机械的理论生产率分析014
2.3.4　提高自动机械生产率的途径015
2.4　自动机械工作循环图的原理与作用017
2.4.1　自动机械的工作循环时间与执行机构的运动循环时间017
2.4.2　自动机械的工作循环图018
2.5　执行机构运动循环图的设计021
2.6　自动机械工作循环图的设计022
2.6.1　自动机械工作循环图的设计步骤022
2.6.2　执行机构运动循环的时间同步化设计023
2.6.3　执行机构运动循环的空间同步化设计032

第3章　驱动系统的设计040
3.1　概述040
3.2　电机040
3.2.1　电机概述040
3.2.2　电机选型计算040
3.3　气压驱动系统设计050
3.3.1　气压系统概述050
3.3.2　气缸的结构与种类051
3.3.3　气缸的选型与计算053
3.3.4　设计选型算例055
3.4　液压驱动系统设计056
3.4.1　液压系统概述056
3.4.2　液压缸的结构与分类057
3.4.3　液压缸的选型与计算059

第4章　传动系统的设计066
4.1　传动系统概述066
4.1.1　传动系统的作用与设计要求066
4.1.2　传动系统的分类066
4.1.3　传动系统的组成070
4.2　传动系统的设计步骤及其选择072
4.2.1　传动系统的设计步骤072
4.2.2　传动系统的选择072
4.3　自动机械的原始运动参数和运动原理图074
4.3.1　自动机械的原始运动参数074
4.3.2　自动机械的运动原理图075
4.4　自动机械传动系统的设计要点076
4.4.1　外联传动链的设计076
4.4.2　内联传动链的设计082

第5章　执行机构的设计085
5.1　执行机构概述085
5.1.1　执行机构的功能和种类085
5.1.2　执行机构的设计原则085
5.2　执行机构的选型和构型087
5.2.1　执行机构的选型087
5.2.2　执行机构的构型087
5.3　自动机械中几种常用的执行机构088
5.3.1　连杆机构089
5.3.2　凸轮机构089
5.3.3　间歇运动机构089
5.3.4　组合机构091

第6章　自动机械结构设计093
6.1　自动机械的结构特点093
6.2　机架设计094
6.2.1　机架设计的准则和要求094
6.2.2　机架的结构类型095
6.2.3　机架的设计步骤097
6.2.4　铸造机架的结构设计要点098
6.2.5　焊接机架的结构设计要点101
6.3　支承设计104
6.3.1　回转支承的设计105
6.3.2　导轨110

第7章　控制系统设计118
7.1　运动控制概述118
7.2　控制系统的设计119
7.3　控制系统设计举例125
7.3.1　项目分析127
7.3.2　项目实施128

第8章　凸轮机构现代设计理论148
8.1　凸轮机构的分类应用148
8.2　平面凸轮机构和空间凸轮机构的运动学分析152
8.2.1　复极矢量和平面啮合原理152
8.2.2　基本平面凸轮机构的轮廓曲线及压力角、曲率半径的计算156
8.2.3　空间凸轮机构分析158
8.3　机构运动规律160
8.3.1　凸轮机构运动规律的规范化160
8.3.2　常用的凸轮机构运动规律161
8.4　凸轮机构的运动特性分析165
8.4.1　运动规律特性值165
8.4.2　运动规律的选择166
8.5　运动规律优化设计简介167
8.6　电子凸轮168
8.6.1　电子凸轮概述168
8.6.2　电子凸轮曲线定义及建模168
8.6.3　电子凸轮取置机械手案例171
8.6.4　电子凸轮在弧面凸轮机构中的应用案例174

第9章　分度凸轮机构178
9.1　平行分度凸轮机构178
9.1.1　平行分度凸轮机构的工作原理180
9.1.2　平行分度凸轮机构运动分析180
9.1.3　平行分度凸轮机构运动设计计算186
9.1.4　平行分度凸轮机构CAD/CAM 简介187
9.1.5　平行分度凸轮机构设计示例188
9.1.6　内置式平行分度凸轮机构简介192
9.1.7　平行分度凸轮机构运动规律的反求方法简介193
9.2　圆柱分度凸轮机构194
9.2.1　圆柱分度凸轮机构的工作原理195
9.2.2　圆柱分度凸轮机构的主要参数196
9.2.3　圆柱分度凸轮的轮廓方程199
9.2.4　圆柱分度凸轮机构的压力角和曲率计算202
9.2.5　圆柱分度凸轮机构设计203
9.2.6　新型冗余圆柱分度凸轮机构204
9.3　弧面分度凸轮机构206
9.3.1　弧面分度凸轮机构的工作原理207
9.3.2　弧面分度凸轮机构的主要结构参数207
9.3.3　弧面分度凸轮的轮廓方程209
9.3.4　弧面分度凸轮机构的压力角和曲率计算211

第10章　多分支传动机构213
10.1　链条分支传动机构213
10.2　曲柄群分支传动机构215
10.2.1　曲柄群分支传动机构的工作原理215
10.2.2　曲柄群分支传动机构运动分析215
10.2.3　曲柄群分支传动机构运动设计计算222
10.2.4　结构分析与设计223

第11章　弧面凸轮行星减速机构230
11.1　弧面凸轮行星减速机构的工作原理230
11.2　弧面凸轮行星减速机构运动分析231
11.2.1　传动原理231
11.2.2　运动机构简图232
11.3　弧面凸轮行星减速机构运动设计计算233
11.3.1　传动比的计算233
11.3.2　正确啮合条件234
11.3.3　整机装配条件235
11.3.4　运动连续条件237
11.4　设计示例238
11.4.1　半定子式小型超环面行星蜗杆机构示例238
11.4.2　弧面凸轮行星减速机构示例239

第12章　机械手夹持机构241
12.1　机械手夹持机构设计准则241
12.2　常见机械手夹持机构242
12.2.1　手指242
12.2.2　传动机构243
12.2.3　夹持机构驱动方式245
12.3　仿生多指灵巧手246
12.3.1　柔性手爪246
12.3.2　多指灵巧手247
12.4　机械手夹持机构设计实例247
12.4.1　设计要求247
12.4.2　设计参数247
12.4.3　夹持机构方案选择248
12.4.4　夹持机构结构设计248

第13章　其他执行机构251
13.1　自动供料机构的基本组成及分类251
13.1.1　自动供料机构及其基本组成251
13.1.2　自动供料机构的分类252
13.2　液体料供料机构253
13.2.1　液体料特性及其供料过程分析253
13.2.2　液体料供料机构的形式及供料原理254
13.2.3　液体料供料机构的设计与计算258
13.3　粉粒料供料机构260
13.3.1　粉粒料特性及其供料过程分析260
13.3.2　粉粒料供料机构的形式及供料原理261
13.4　卷料供料机构265
13.4.1　卷料供料过程分析265
13.4.2　卷料供料机构的形式及供料原理265
13.4.3　卷料供料机构的设计与计算266
13.5　单件物品供料机构269
13.5.1　单件物品供料过程分析269
13.5.2　单件物品供料机构的形式及供料原理272
13.5.3　单件物品供料机构的设计与计算283
13.6　分拣机构286
13.6.1　分拣机构及原理286
13.6.2　分拣机构实例——药品分拣机构（合格品与不合格品） 290
13.7　计数机构293
13.7.1　计数机构原理（有规则排列和无规则排列） 293
13.7.2　常见计数机构293
13.7.3　计数机构设计实例——人工宝石颗粒自动计数机295

第14章　自动机械设计训练实例298
14.1　药液自动灌装机298
14.1.1　设计任务298
14.1.2　设计内容298
14.1.3　运动循环图绘制300
14.1.4　尺寸计算301
14.1.5　计数装置设计302
14.2　棒棒糖包装机304
14.2.1　棒棒糖包装工艺流程304
14.2.2　总体方案304
14.2.3　运动循环图设计305
14.2.4　结构设计307
14.3　平板式铝塑泡罩包装机308
14.3.1　平板式铝塑泡罩包装机工艺流程设计309
14.3.2　平板式铝塑泡罩包装机总体方案设计310
14.3.3　平板式铝塑泡罩包装机运动循环图设计311
14.3.4　平板式铝塑泡罩包装机结构与机构设计312
14.3.5　平板式铝塑泡罩包装机电气设计简述314
14.3.6　平板式铝塑泡罩包装机控制系统设计简述314

参考文献317