本書(shū)采取“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)”的思路,按照機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目構(gòu)思(C)、設(shè)計(jì)(D)、實(shí)施(I)、運(yùn)行(O)的順序組織機(jī)械原理知識(shí)點(diǎn),即先介紹機(jī)構(gòu)基本知識(shí)、常用機(jī)構(gòu)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)及實(shí)例分析,再介紹連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、輪系計(jì)算與設(shè)計(jì),之后介紹機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)構(gòu)力學(xué)分析,再之后介紹機(jī)械效率、自鎖、平衡、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)與速度波動(dòng)調(diào)節(jié)等基礎(chǔ)知識(shí)。在此基礎(chǔ)上,最后介紹基于再生運(yùn)動(dòng)鏈的桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、基于TRIZ理論的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、機(jī)構(gòu)優(yōu)化方法及相關(guān)編程方法。
本書(shū)是結(jié)合機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)對(duì)機(jī)械原理課程知識(shí)點(diǎn)要求、教育部關(guān)于金課的“兩性一度”(高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度)標(biāo)準(zhǔn)及CDIO [C-構(gòu)思(conceive)、D-設(shè)計(jì)(design)、I-實(shí)施(implement)、0-運(yùn)行(operation)]的教學(xué)實(shí)際進(jìn)行編寫(xiě)的。
本書(shū)采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué),知識(shí)點(diǎn)按照實(shí)踐項(xiàng)目的CDIO過(guò)程組織。在項(xiàng)目構(gòu)思(C)模塊,需要知道機(jī)構(gòu)是如何組成的,有哪些常用機(jī)構(gòu),機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案如何構(gòu)思等,針對(duì)這些實(shí)踐需求,設(shè)置了機(jī)構(gòu)的組成原理、常用機(jī)構(gòu)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)等知識(shí)單元。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)(D)模塊,需要知道機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,相應(yīng)設(shè)置了連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、輪系設(shè)計(jì)等知識(shí)單元。在項(xiàng)目實(shí)施(I)模塊,需要對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析,相應(yīng)設(shè)置了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)構(gòu)力分析等知識(shí)單元。在項(xiàng)目運(yùn)行(O)模塊,可能碰到有關(guān)效率、自鎖、平衡、波動(dòng)調(diào)節(jié)等問(wèn)題,相應(yīng)設(shè)置了機(jī)械效率與自鎖、機(jī)械平衡、機(jī)械動(dòng)力學(xué)、速度波動(dòng)與調(diào)節(jié)等知識(shí)單元。本書(shū)的結(jié)構(gòu)設(shè)置保障學(xué)生在不同的項(xiàng)目模塊中及時(shí)得到相關(guān)的知識(shí)傳授,達(dá)到學(xué)與用同步、理論與實(shí)踐協(xié)同的目標(biāo)。同時(shí),作為拓展內(nèi)容還介紹了機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及優(yōu)化方法(包括再生鏈的桿機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、TRIZ理論機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等),機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析的MATLAB編程等。另外,本書(shū)也在常用機(jī)構(gòu)中初步介紹機(jī)器人機(jī)構(gòu),并在很多案例中涉及機(jī)器人機(jī)構(gòu),幫助學(xué)生了解機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
根據(jù)上述機(jī)械原理CDIO知識(shí)點(diǎn)的組織思路,本書(shū)的章節(jié)安排為:第1-4章為構(gòu)思(C)模塊的知識(shí)單元,包括緒論、機(jī)構(gòu)組成原理、常用機(jī)構(gòu)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì);第5-8章為設(shè)計(jì)(D)模塊的知識(shí)單元,包括連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、輪系及其設(shè)計(jì);第9-10章為實(shí)施(I)模塊的知識(shí)單元,包括機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)構(gòu)力學(xué)分析;第11-13章為運(yùn)行(0)模塊的知識(shí)單元,包括機(jī)械的效率與自鎖、機(jī)械平衡、機(jī)械動(dòng)力學(xué)(含機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型、機(jī)械的速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)等);第14、15章為知識(shí)擴(kuò)展(V)模塊,包括機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與優(yōu)化、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析的編程。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)(知識(shí)點(diǎn)選取)上保證了“兩性一度”與地方性高校學(xué)生特點(diǎn)的協(xié)調(diào),在教學(xué)內(nèi)容的取舍上,教學(xué)中可根據(jù)實(shí)際情況選取,建議著重關(guān)注機(jī)構(gòu)的構(gòu)思和設(shè)計(jì)模塊,而實(shí)施與運(yùn)行模塊中的知識(shí)點(diǎn)與理論力學(xué)課程有一些重疊,應(yīng)注意講授與理論力學(xué)不同的知識(shí)點(diǎn),書(shū)中標(biāo)注“木”的內(nèi)容為選學(xué)內(nèi)容。
每章的內(nèi)容安排是:先介紹一個(gè)知識(shí)點(diǎn),對(duì)于重要的知識(shí)點(diǎn)先設(shè)置例題,之后是強(qiáng)化訓(xùn)練題;而后再按照這個(gè)思路安排另外一個(gè)知識(shí)點(diǎn),直到本章知識(shí)點(diǎn)介紹完畢;最后給出課后習(xí)題。
考慮到CDIO教學(xué)實(shí)際情況,使用本書(shū)時(shí)建議采用的教學(xué)組織形式為:(1)提前三周將教學(xué)進(jìn)度表(包括每次講授的知識(shí)點(diǎn)信息、驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目、課后實(shí)踐內(nèi)容、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、考核要求等)發(fā)給學(xué)生,并提醒學(xué)生嚴(yán)格參照進(jìn)度表實(shí)施驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目或準(zhǔn)備資料;(2)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目主體實(shí)踐工作放在課后進(jìn)行,利用慕課組織學(xué)生預(yù)習(xí),課內(nèi)以重要知識(shí)點(diǎn)傳授和研討為主;(3)課堂教學(xué)采用PTDS流程實(shí)施,即問(wèn)題(problem)導(dǎo)入,設(shè)置一些問(wèn)題引出要講授的知識(shí)點(diǎn);知識(shí)點(diǎn)精講(teaching),對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行講授,并回答學(xué)生在課后實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題;專(zhuān)題討論(discussing),針對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入討論,主要是結(jié)合例題討論如何應(yīng)用、與其他知識(shí)的關(guān)聯(lián)等;最后總結(jié)(summary),每組分別總結(jié)討論結(jié)果,給出知識(shí)關(guān)聯(lián)與應(yīng)用思路。(4)對(duì)于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),要求學(xué)生以小組為單位匯報(bào)課后實(shí)踐情況,以PPT和實(shí)物進(jìn)行講解,并回答其他小組的質(zhì)疑,及時(shí)提醒課后的實(shí)踐任務(wù)。
本書(shū)構(gòu)建適合CDIO教學(xué)的機(jī)械原理知識(shí)體系,著力培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建機(jī)構(gòu)的知識(shí)體系,對(duì)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)能力,并體現(xiàn)以下特色:(1)按照驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目的CDIO流程來(lái)組織知識(shí)點(diǎn),便于學(xué)生邊實(shí)踐邊學(xué)習(xí)理論知識(shí),理論與實(shí)踐并行。(2)選用有工程應(yīng)用背景的例題、強(qiáng)化訓(xùn)練題和習(xí)題,使學(xué)生能夠融入機(jī)構(gòu)的工程應(yīng)用環(huán)境。特別是第二章習(xí)題中給出了大量生產(chǎn)實(shí)際中的機(jī)構(gòu),通過(guò)繪制這些機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖,讓學(xué)生充分了解機(jī)構(gòu)種類(lèi)及基本構(gòu)成。同時(shí)課后習(xí)題給出多種類(lèi)型的、便于學(xué)生適應(yīng)考試的題型。(3)給出再生運(yùn)動(dòng)鏈桿機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、TRIZ理論機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法,引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)基本知識(shí)的同時(shí),應(yīng)用創(chuàng)新思維與創(chuàng)新方法設(shè)計(jì)更為合理地創(chuàng)新機(jī)構(gòu)。(4)兼顧經(jīng)典知識(shí)點(diǎn)和現(xiàn)代新型機(jī)構(gòu)知識(shí),注重知識(shí)的更新、計(jì)算機(jī)技術(shù)(如機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析的編程)和機(jī)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展,書(shū)中多處給出了機(jī)械手機(jī)構(gòu),介紹了新型機(jī)構(gòu)、機(jī)器人等,除了使學(xué)生掌握經(jīng)典的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析方法外,將進(jìn)一步擴(kuò)展學(xué)生的機(jī)構(gòu)知識(shí)面。大量有工程應(yīng)用背景的例題、習(xí)題等保證了本書(shū)的高階性,創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與新型機(jī)構(gòu)、編程等保證了本書(shū)的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。
本書(shū)由江帆、董克權(quán)、龐小兵任主編,江帆、董克權(quán)、龐小兵、黃衛(wèi)清、區(qū)嘉潔、張建、袁嚴(yán)輝、殷素峰、何華、陳興強(qiáng)、戴娟參與了本書(shū)的編寫(xiě)工作。研究生陳玉梁、沈健、祝韜、黃海濤、盧浩然、祁肖龍等承擔(dān)了文字編輯工作、插圖制作、實(shí)體模型、習(xí)題解答及配套課件的制作。謝寶山、鐘其鎮(zhèn)等同學(xué)參加插圖的制作。本書(shū)強(qiáng)化訓(xùn)練題和習(xí)題的答案可掃二維碼查看。
華南理工大學(xué)朱文堅(jiān)教授審閱了本書(shū),并提出了很多寶貴意見(jiàn),在此致以深深的謝意。
本書(shū)得到廣東省教學(xué)質(zhì)量工程項(xiàng)目——“機(jī)械原理”精品資源共享課(粵教高函[ 2016]233號(hào))、“創(chuàng)新與發(fā)明”在線(xiàn)開(kāi)放課程(粵教高函[2017]214號(hào))、廣州市高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育項(xiàng)目[創(chuàng)新與發(fā)明課程建設(shè)(201709k20)]、廣州大學(xué)教材出版基金資助,得到廣州大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院張春良、文桂林、柳晶晶、王一軍等領(lǐng)導(dǎo)的支持和指導(dǎo)以及機(jī)電工程系很多老師的幫助,得到肇慶學(xué)院、東莞理工學(xué)院、電子科技大學(xué)中山學(xué)院、長(zhǎng)沙學(xué)院相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助和支持,在此一并致以衷心感謝。本書(shū)參考了一些國(guó)內(nèi)優(yōu)秀教材的內(nèi)容,引用了一些網(wǎng)絡(luò)資源,在此對(duì)原作者致以謝意。
本書(shū)是CDIO教材與研究性教學(xué)方法的一種嘗試,難免有漏誤及不當(dāng)之處,敬請(qǐng)各位機(jī)械原理教師及廣大讀者指正,意見(jiàn)與勘誤請(qǐng)發(fā)至郵箱:jiangfan2008@ 126.com,謝謝!
Ⅰ 構(gòu)思(conceive)模塊
第一章 緒論
1.1 本課程研究?jī)?nèi)容
1.2 本課程學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.3 本課程學(xué)習(xí)方法
1.4 機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展歷史
練習(xí)題
第二章 機(jī)構(gòu)組成原理
2.1 機(jī)構(gòu)的基本組成
2.2 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
2.3 機(jī)構(gòu)的自由度分析
2.4 機(jī)構(gòu)自由度分析中應(yīng)注意的問(wèn)題
2.5 機(jī)構(gòu)的組成原理
2.6 平面機(jī)構(gòu)中高副用低副代替的方法
2.7 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析
練習(xí)題
第三章 常用機(jī)構(gòu)
3.1 基本機(jī)構(gòu)
3.2 間歇機(jī)構(gòu)
3.3 其他常用機(jī)構(gòu)
3.4 新型機(jī)構(gòu)
3.5 機(jī)器人機(jī)構(gòu)
練習(xí)題
第四章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)
4.1 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)過(guò)程
4.2 機(jī)械產(chǎn)品的需求分析
4.3 機(jī)械總功能分析與功能分解
4.4 執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)
4.5 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案選型設(shè)計(jì)
4.6 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析
練習(xí)題
Ⅱ 設(shè)計(jì)(design)模塊
第五章 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)
5.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
練習(xí)題
第六章 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.1 凸輪機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)
6.2 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
6.3 凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)
6.4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)
練習(xí)題
第七章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
7.1 齒廓嚙合基本定律及漸開(kāi)線(xiàn)齒形
7.2 漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪各部分名稱(chēng)和尺寸
7.3 漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合傳動(dòng)
7.4 平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)
7.5 交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)
7.6 直齒錐齒輪機(jī)構(gòu)
7.7 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)
7.8 新型齒輪機(jī)構(gòu)
練習(xí)題
……
Ⅲ 實(shí)施(implement)模塊
Ⅳ 運(yùn)行(operation)模塊
Ⅴ 拓展(development)模塊
參考文獻(xiàn)