內容簡介
本書以培養機械工程專業學生機械產品創新設計與製造及其相關綜合能力與素質為主要目標，針對學生參與機械創新設計大賽的各個流程和技術環節，進行了細緻而科學的歸納總結。
全書共分9章，第1章介紹機械創新設計大賽與綜合能力培養；第2章論述機械創新設計大賽的組織、培訓與管理；第3章重點講解機械創新設計最優方案分析與擬定，總結典型機構和套用；第4章講述機械最佳化設計與仿真；第5章介紹機械產品的動力學分析與仿真；第6章歸納和舉例分析機電控制系統常用電動機選型和控制電路設計要點；第7章總結產品數控加工與製造、裝配；第8章論述與競賽相關的論文寫作、答辯環節注意事項等；第9章以4個典型機械作品為例，介紹了機械創新設計內容、主要步驟和方法。
本書可作為機械專業學生學習“機械創新與最佳化設計”課程的教材，也可作為有關教師和學生參與各級各類機械創新設計大賽的參考書。
作品目錄
第1章 機械創新設計大賽與綜合能力培養 1
1.1 全國大學生機械創新設計大賽簡介 1
1.2 歷屆全國大學生機械創新設計大賽的命題與要求 1
1.3 作品的選評 4
1.4 綜合能力培養與科技製作 5
1.4.1 課外科技製作的內容與作用 5
1.4.2 課外科技製作與綜合能力培養 6
1.4.3 做好大學階段學習規劃，積極參與科技製作 7
1.5 其他相關學科競賽和創新項目申請 9
1.5.1 挑戰杯課外科技作品製作大賽 10
1.5.2 全國工程訓練綜合能力競賽 10
1.5.3 全國大學生創新訓練項目 11
1.5.4 全國三維數位化創新設計大賽 12
第2章 機械創新設計大賽的組織、培訓與管理 13
2.1 全國機械創新設計大賽流程 13
2.2 機械創新設計研究團隊建設 14
2.2.1 指導教師團隊建設 15
2.2.2 科技製作學生團隊建設 16
2.2.3 基於導師制和項目制培養學生團隊 17
2.2.4 團隊學生選拔與分工 17
2.3 大賽的組織與動員 18
2.4 理論與實驗教學改革 19
2.5 管理過程注意事項 22
第3章 機械創新設計最優方案分析與擬定 24
3.1 機械產品設計史 24
3.2 機械產品研發流程 25
3.3 機械專業學生創新能力與素質 26
3.4 機械產品選型與創新點提煉 27
3.5 機械運動方案設計 31
3.6 機構設計要點 31
3.7 機構特點及套用 32
3.7.1 常用機構功能 32
3.7.2 組合機構設計 35
3.7.3 機構的變異與演化 36
3.8 基於功能元求解的機械系統設計 38
3.8.1 創新思維方法 38
3.8.2 功能元對應基本機構 39
3.9 基於桿組的結構分解法 41
3.10 機械產品的可行性和綜合評價 46
3.11 先進機構學理論 47
3.11.1 受控機構 47
3.11.2 變胞機構 47
第4章 機械最佳化設計與仿真 49
4.1 機械最佳化設計 49
4.2 最佳化設計的數學模型 51
4.2.1 設計變數 51
4.2.2 目標函式 52
4.2.3 約束條件 53
4.2.4 最優解分析 53
4.3 最佳化設計問題分析舉例 54
4.4 機構運動仿真與程式設計 55
4.4.1 計算機仿真技術簡介 55
4.4.2 機構運動仿真的目的和意義 56
4.5 基於Visual Basic.Net的四桿機構仿真 57
4.5.1 Visual Basic.Net簡介 57
4.5.2 機構運動仿真編程基礎 58
4.6 全鉸鏈四桿機構運動仿真 61
4.6.1 變數定義 61
4.6.2 函式設計 62
第5章 機械產品的動力學分析與仿真 65
5.1 Adams軟體簡介 65
5.2 Adams入門 66
5.2.1 Adams/View的用戶界面簡介 66
5.2.2 Adams/View的一般使用方法 68
5.2.3 Adams/PostProcessor的用戶界面簡介 72
5.2.4 Adams/PostProcessor的一般使用方法 73
5.3 機構動力學仿真案例 76
5.3.1 問題描述 76
5.3.2 建立運動學模型 77
5.3.3 仿真 81
5.3.4 後處理 81
第6章 機電控制系統設計 84
6.1 電動機的選型 84
6.1.1 三相交流異步電動機的選型原則、步驟及實例 86
6.1.2 直流電動機的選型原則、步驟及實例 90
6.1.3 步進電機的選型原則、步驟及實例 94
6.2 電動機控制電路設計 100
6.2.1 永磁有刷直流電動機的PWM調速電路設計實例 100
6.2.2 混合式兩相步進電機的驅動電路設計實例 105
6.2.3 三相交流異步電動機直接啟動控制電路設計實例 106
第7章 產品數控加工與製造、裝配 112
7.1 各種數控工具機的適應加工範圍 112
7.2 數控加工的工藝設計 113
7.2.1 數控加工工藝內容的選擇 114
7.2.2 零件的數控加工工藝性分析 114
7.2.3 數控加工的工藝過程設計 116
7.2.4 數控工具機加工工序和加工路線的設計 117
7.2.5 數控加工專用技術檔案的編寫 122
7.2.6 數控加工綜合舉例 125
7.3 零件加工製造過程中的注意事項 128
7.4 產品調試與問題分析 129
第8章 後期參賽準備工作 131
8.1 視頻與海報製作 131
8.2 申報書寫作 132
8.2.1 立項背景 133
8.2.2 研究內容和研究意義 134
8.2.3 項目的科學性和可行性論證 134
8.2.4 產品創新點與重難點總結 134
8.3 如何寫說明書或論文 135
8.4 陳述與答辯 137
8.4.1 答辯的PPT設計與製作 138
8.4.2 作品陳述內容及注意事項 138
8.4.3 答辯的注意事項及技巧 139
第9章 機械創新作品案例 142
9.1 概述 142
9.2 創新作品一：救援變形金剛 142
9.2.1 摘要與關鍵字 142
9.2.2 多功能傷病員輸送裝置市場調查研究 143
9.2.3 救援變形金剛的設計理念 143
9.2.4 機械系統功能分析與實現 144
9.2.5 結束語 148
9.2.6 總結 148
9.3 創新作品二：鬥牛士健身車 149
9.3.1 摘要和關鍵字 149
9.3.2 健身車市場調查研究 149
9.3.3 鬥牛士健身車的設計理念 150
9.3.4 機械系統結構分析與功能實現 152
9.3.5 基於機構分析的關鍵零部件設計 154
9.3.6 結束語 155
9.3.7 總結 156
9.4 創新作品三：節能划船健身器 156
9.4.1 摘要和關鍵字 156
9.4.2 市場現有划船健身器的調查研究 156
9.4.3 划船健身器方案設計 157
9.4.4 傳動系統設計 160
9.4.5 儲能部分設計 161
9.4.6 系統安裝 162
9.4.7 結論 162
9.4.8 總結 162
9.5 創新作品四：酷跑雙輪車 163
9.5.1 摘要和關鍵字 163
9.5.2 現有產品市場調查研究 163
9.5.3 酷跑雙輪車設計思路 164
9.5.4 酷跑雙輪車功能分析 165
9.5.5 結論 170
9.5.6 總結 170
附錄 國家級大學生創新訓練項目申報書——鬥牛士健身車 171
參考文獻 178
後記 180
