機械設(shè)計綜合實踐前言

前言《機械設(shè)計綜合實踐》教程是根據(jù)2007年教育部啟動的“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”（簡稱“質(zhì)量工程”) ，從加強學(xué)生素質(zhì)教育和能力培養(yǎng)的需要出發(fā)，并結(jié)合教學(xué)改革成果編寫的。本教材力圖加強實踐教學(xué)，以達到切實提高大學(xué)生實踐能力的目的。

本書編寫的指導(dǎo)思想是： 在總結(jié)近年來相關(guān)課程教學(xué)改革經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對原機械原理課程和機械設(shè)計課程實踐教學(xué)進行整合，系統(tǒng)地訓(xùn)練機械制圖、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計、機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，也包括金屬材料及熱處理、工程力學(xué)、公差與配合等知識的運用；以機械設(shè)計綜合實踐為教學(xué)內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新設(shè)計能力為目標，力求激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能和工程意識。本教材通過選題報告、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計、機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化設(shè)計，使學(xué)生能從整機的角度和系統(tǒng)的觀點，掌握機械產(chǎn)品設(shè)計的基本方法和步驟，擴展機械設(shè)計知識，增強機械設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計能力。

本教材是在總結(jié)清華大學(xué)多年來機械設(shè)計綜合實踐課程教學(xué)改革、教學(xué)研究和教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上編寫而成的，其主要特色如下：

(1) 將機械原理課程設(shè)計和機械設(shè)計課程設(shè)計的內(nèi)容整合為一個新的綜合設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容體系，反映了機械設(shè)計的系統(tǒng)性特征，按照機械工程設(shè)計過程安排各章節(jié)次序，以增強學(xué)生在機械設(shè)計過程中的系統(tǒng)化認識。

(2) 科研選題是原始性創(chuàng)新的起點。為了培養(yǎng)學(xué)生研究性閱讀和文獻綜述能力，增加了選題和設(shè)計規(guī)劃一章，彌補了一般機械設(shè)計課程設(shè)計教材對創(chuàng)新能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)的不足。

(3) 在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，除了介紹機械零部件的工作能力設(shè)計、機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及圖形表達外，增加了機械系統(tǒng)裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計和機械零部件精度設(shè)計章節(jié)，以利于學(xué)生從全局角度掌握機械設(shè)計方法及理論，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)綜合設(shè)計能力和詳細設(shè)計能力。

(4) 除培養(yǎng)學(xué)生的獨立工作能力外，本教材強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神。機械設(shè)計綜合實踐課程以某個機械產(chǎn)品設(shè)計為載體，通過團隊的組建、任務(wù)的分配與協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神。前言機械設(shè)計綜合實踐 (5) 本教材配套了電子版計算機輔助機械設(shè)計部分，提供了學(xué)生機械設(shè)計綜合訓(xùn)練的平臺。

(6) 本教材中所選擇的機械設(shè)計案例均從學(xué)生課程設(shè)計報告中節(jié)選，便于學(xué)生參考和學(xué)習(xí)。

本書適用于普通高等學(xué)校工科機械類各專業(yè)。全書分為選題與設(shè)計規(guī)劃、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計、機械系統(tǒng)裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械零部件工作能力設(shè)計、機械零部件精度設(shè)計、機械系統(tǒng)裝配圖及零部件圖繪制、設(shè)計報告與答辯等內(nèi)容，并提供了用于機械設(shè)計綜合實踐的教學(xué)和學(xué)生訓(xùn)練的電子版設(shè)計指導(dǎo)、機械CAD平臺、課件以及有關(guān)標準、規(guī)范、數(shù)據(jù)、資料等，并附有清華大學(xué)機械設(shè)計綜合實踐課程教學(xué)大綱和教學(xué)計劃等。本教材適用于不同專業(yè)的機械設(shè)計綜合實踐課程，各校可根據(jù)自身課程安排和學(xué)時情況，靈活選用各章節(jié)。本教材也可用于分開進行的機械原理和機械設(shè)計課程設(shè)計，還可以作為高年級學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課、專業(yè)課課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計的參考資料。

本書由季林紅、閻紹澤擔(dān)任主編。第1章由季林紅編寫，第2章、第8章、附錄A3由王人成編寫，第3章由閻紹澤編寫，第4章、附錄A1和附錄C由高志編寫，第5章由肖麗英編寫，第6章、第7章、附錄A2由楊鐵牛和季林紅編寫，附錄B、附錄D、附錄E由閻紹澤、季林紅整理。電子版部分由高志、王人成擔(dān)任主編，計算機輔助設(shè)計程序由高志編寫，機械設(shè)計綜合實踐課程課件PPT講稿等由王人成整理。

本書承教育部高校機械學(xué)科機械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會副主任委員、北京科技大學(xué)翁海珊教授精心審閱，提出了很多寶貴意見，編者在此表示衷心感謝。

清華大學(xué)機械設(shè)計與制造基礎(chǔ)系列課負責(zé)人、國家級教學(xué)名師申永勝教授，清華大學(xué)機械設(shè)計課程負責(zé)人劉向鋒教授，在本書編寫過程中給予了熱情指導(dǎo)和幫助，并提供了寶貴的修改意見和建議，對提高本書質(zhì)量給予了很大幫助，在此表示誠摯的謝意。借本書出版之機，對為本書提供了各種指導(dǎo)和幫助的各位同行以及所參考教材的編者，也表示衷心的感謝。

作者感謝清華大學(xué)出版社的領(lǐng)導(dǎo)和本書的責(zé)任編輯，他們以全力支持教學(xué)改革為己任，早在我們進行課程教學(xué)改革試點和教材編寫醞釀階段，就對本書的編寫給予了熱情的關(guān)注和支持。

書中內(nèi)容均在清華大學(xué)的課程改革試點中使用過多遍，絕大部分內(nèi)容在五邑大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)也進行了教學(xué)實踐。盡管如此，由于按照新體系編寫此書尚屬首次嘗試，加之編者水平有限，誤漏和不妥之處在所難免，懇請廣大同仁和讀者批評指正。

編 者2011年3月于清華園

機械設(shè)計綜合實踐教程是清華大學(xué)面向新世紀教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計劃的研究成果，是在總結(jié)近年來相關(guān)課程教學(xué)改革經(jīng)驗的基礎(chǔ)上編寫而成的。教材對原機械原理課程設(shè)計和機械設(shè)計課程設(shè)計進行了整合和改革，以適應(yīng)機械設(shè)計系列課程改革需要。教材以機械產(chǎn)品設(shè)計為主線，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力以及獨立工作能力和團隊精神，形成了新的機械設(shè)計綜合實踐課程內(nèi)容體系。

《機械設(shè)計綜合實踐》共八章，內(nèi)容包括機械設(shè)計綜合實踐總論、選題與設(shè)計規(guī)劃、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計、機械系統(tǒng)裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械零部件工作能力設(shè)計、機械零部件精度設(shè)計、機械系統(tǒng)裝配圖及零部件圖繪制、設(shè)計報告與答辯等。教材提供了用于機械設(shè)計綜合實踐的教學(xué)和學(xué)生訓(xùn)練的電子版設(shè)計指導(dǎo)、機械cad平臺、課件、學(xué)生設(shè)計案例以及有關(guān)標準、規(guī)范、數(shù)據(jù)、資料等。教材中還給出了結(jié)合生產(chǎn)實際的設(shè)計題目供學(xué)生選擇，并附有清華大學(xué)機械設(shè)計綜合實踐課程教學(xué)大綱和教學(xué)計劃等。

《機械設(shè)計綜合實踐》適于高等工科院校機械類、近機械類專業(yè)師生使用。本教材既適用于整合后的機械原理和機械設(shè)計課程設(shè)計的課程教學(xué)，也適用于分開進行的機械原理和機械設(shè)計課程設(shè)計教學(xué)。

1 機械設(shè)計綜合實踐總論1

1.1 機械設(shè)計綜合實踐的目的1

1.2 機械設(shè)計綜合實踐的內(nèi)容2

1.3 機械設(shè)計綜合實踐的一般步驟2

1.4 機械設(shè)計綜合實踐中應(yīng)注意的問題6

思考題9

主要參考文獻102 選題與設(shè)計規(guī)劃11

2.1 選題11

2.2 設(shè)計規(guī)劃12

2.3 開題調(diào)研12

2.3.1 產(chǎn)品檢索12

2.3.2 文獻檢索13

2.3.3 專利檢索14

2.4 文獻綜述15

2.5 開題報告17

思考題17

主要參考文獻18

文獻閱讀指南183 機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計19

3.1 基本要求及設(shè)計步驟19

3.1.1 基本要求19

3.1.2 設(shè)計步驟19

3.1.3 總體參數(shù)的確定21

3.2 機械工作原理方案設(shè)計22

3.2.1 功能分析22

3.2.2 功能原理設(shè)計24

3.2.3 工藝動作設(shè)計26

3.3 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計28

機械設(shè)計綜合實踐3.3.1 執(zhí)行機構(gòu)分類28

3.3.2 執(zhí)行構(gòu)件的運動形式29

3.3.3 執(zhí)行機構(gòu)形式設(shè)計29

3.3.4 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計35

3.4 原動機的選擇與傳動系統(tǒng)設(shè)計39

3.4.1 原動機的選擇39

3.4.2 傳動系統(tǒng)設(shè)計43

3.5 機械系統(tǒng)運動方案初步擬訂54

3.5.1 機械系統(tǒng)運動方案圖54

3.5.2 總體布置55

3.6 尺度設(shè)計58

3.6.1 連桿機構(gòu)的尺度設(shè)計58

3.6.2 凸輪機構(gòu)的尺度設(shè)計58

3.6.3 齒輪機構(gòu)的尺度設(shè)計59

3.6.4 間歇運動機構(gòu)的尺度設(shè)計60

3.7 運動與動力分析60

3.7.1 機械系統(tǒng)的運動分析60

3.7.2 機械系統(tǒng)的動力分析61

3.8 機械系統(tǒng)運動方案的評價與決策63

3.8.1 評價指標64

3.8.2 評價體系65

3.8.3 評價方法65

3.8.4 機械系統(tǒng)運動方案的決策67

思考題68

主要參考文獻68

文獻閱讀指南694 機械系統(tǒng)裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計71

4.1 機械系統(tǒng)裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求及設(shè)計步驟71

4.1.1 基本要求71

4.1.2 設(shè)計步驟72

4.2 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則與原理80

4.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則80

4.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理84

4.3 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方法92

4.3.1 典型結(jié)構(gòu)設(shè)計方法93

4.3.2 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計方法93

4.4 裝配草圖設(shè)計94

思考題98

主要參考文獻98

文獻閱讀指南985 機械零部件工作能力設(shè)計100

5.1 基本要求及設(shè)計步驟100

5.1.1 基本要求100

5.1.2 設(shè)計步驟100

5.2 材料選擇與熱處理101

5.2.1 機械零件的常用材料101

5.2.2 材料選擇的原則102

5.2.3 材料的熱處理103

5.3 機械零部件的工作能力設(shè)計104

5.3.1 機械零部件的強度設(shè)計104

5.3.2 機械零部件的剛度設(shè)計113

5.3.3 機械零部件的壽命設(shè)計114

思考題114

主要參考文獻115

文獻閱讀指南1156 機械零部件精度設(shè)計116

6.1 基本要求及設(shè)計步驟116

6.1.1 基本要求116

6.1.2 設(shè)計步驟116

6.2 互換性生產(chǎn)的基本概念117

6.2.1 互換性生產(chǎn)117

6.2.2 標準化 117

6.2.3 優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系118

6.3 公差與配合的基本術(shù)語和定義119

6.4 公差與配合的選用121

6.4.1 基準制122

6.4.2 公差等級的選用123

6.4.3 配合選擇124

6.4.4 非配合尺寸精度設(shè)計129

6.5 形位公差130

6.5.1 形位公差的概念130

6.5.2 形位公差原則132

6.6 表面粗糙度136

思考題139

主要參考文獻140

文獻閱讀指南1417 機械系統(tǒng)裝配圖及零部件圖繪制142

7.1 裝配圖設(shè)計142

7.1.1 裝配圖的內(nèi)容與功能142

7.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案分析與設(shè)計143

7.1.3 裝配圖的設(shè)計要求146

7.1.4 裝配圖的繪制147

7.1.5 尺寸標注147

7.1.6 標題欄與明細表148

7.1.7 裝配圖中的技術(shù)要求148

7.2 零件圖設(shè)計150

7.2.1 零件設(shè)計原則與設(shè)計圖的要求150

7.2.2 軸類零件設(shè)計151

7.2.3 桿類零件設(shè)計155

7.2.4 齒輪類零件設(shè)計158

7.2.5 箱體類零件設(shè)計159

7.3 常用CAD設(shè)計軟件的選用及繪圖步驟162

思考題163

主要參考文獻163

文獻閱讀指南1648 設(shè)計報告與答辯165

8.1 設(shè)計報告的撰寫要求165

8.2 設(shè)計報告的內(nèi)容與結(jié)構(gòu)規(guī)范166

8.3 設(shè)計報告格式要求169

8.4 準備答辯171

8.4.1 整理設(shè)計資料171

8.4.2 注意事項171

思考題172

主要參考文獻172

文獻閱讀指南172附錄A 機械設(shè)計綜合實踐案例173

A1 高桿燈提升裝置設(shè)計173

A1.1 設(shè)計任務(wù)書173

A1.2 提升裝置的功能分解及方案構(gòu)思175

A1.3 提升裝置的運動方案設(shè)計177

A1.4 細節(jié)設(shè)計188

A1.5 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計190

A2 網(wǎng)球自動撿球機設(shè)計196

A2.1 設(shè)計任務(wù)書196

A2.2 時間安排198

A2.3 開題報告200

A2.4 機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計208

A2.5 結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計和參數(shù)選擇214

A3 減重步行康復(fù)訓(xùn)練機器人設(shè)計217

A3.1 設(shè)計任務(wù)書217

A3.2 開題報告（節(jié)選）217

A3.3 機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計221

A3.4 機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計231

A3.5 設(shè)計總結(jié)237

主要參考文獻240附錄B 設(shè)計題目及設(shè)計指導(dǎo)241

B1 書本打包機設(shè)計任務(wù)書241

B2 模擬太陽電池陣實驗裝置設(shè)計任務(wù)書245

B3 自動包裝機設(shè)計任務(wù)書248

B4 全自動簡易翻書機設(shè)計任務(wù)書249

B5 堆垛式立體車庫設(shè)計任務(wù)書250

B6 管道機器人設(shè)計任務(wù)書251

B7 升降-橫移式立體車庫設(shè)計任務(wù)書252

B8 欠驅(qū)動仿生智能假手設(shè)計任務(wù)書253

B9 輔助老年人和殘障者上下樓梯裝置設(shè)計任務(wù)書254

B10 行走功能康復(fù)訓(xùn)練機器人設(shè)計任務(wù)書254

B11 多體位行走功能康復(fù)訓(xùn)練床設(shè)計任務(wù)書255

B12 960接線端子自動化裝配機設(shè)計任務(wù)書256

B13 硬幣隊列化輸送裝置設(shè)計任務(wù)書258

B14 水果分揀機設(shè)計任務(wù)書260附錄C 計算機輔助設(shè)計平臺262附錄D 清華大學(xué)的教學(xué)計劃與教學(xué)大綱264

D1 課程基本情況264

D2 課程內(nèi)容簡介265

D3 課程教學(xué)大綱265

D4 課程實踐環(huán)節(jié)267

D5 課程知識單元與知識點267

D6 節(jié)點考核與設(shè)計評價268附錄E 清華大學(xué)機械設(shè)計綜合實踐課程教學(xué)日歷270

內(nèi)容簡介

《機械設(shè)計綜合訓(xùn)練》是按照教育部組織實施的“高等教育面向21世紀教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計劃”精神，從機械設(shè)計系列課程體系改革總體目標出發(fā)，為加強學(xué)生工程意識和能力的培養(yǎng)，重點突出和加強學(xué)生綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在總結(jié)近幾年來教學(xué)改革經(jīng)驗基礎(chǔ)上而編寫的。

《機械設(shè)計綜合訓(xùn)練》詳細闡述了機械設(shè)計綜合訓(xùn)練的基本內(nèi)容，編寫了適用于不同專業(yè)、不同學(xué)時的綜合訓(xùn)練題目。全書分為四個部分：第一部分為機械設(shè)計綜合訓(xùn)練指導(dǎo)；第二部分為機械設(shè)計綜合訓(xùn)練參考資料；第三部分為機械設(shè)計現(xiàn)代設(shè)計方法訓(xùn)練；第四部分為綜合訓(xùn)練題目。2100433B

《綜合實踐(采礦)》為中等職業(yè)教育“十二五”規(guī)劃教材之一。

《綜合實踐(采礦)》為中等職業(yè)教育“十二五”規(guī)劃教材之一。