具体描述
本书从工程应用出发，介绍了电子设计工艺、基本单元电路设计、PIC单片机集成开发环境和在线调试器、PIC单片机专项训练、专用芯片的原理与应用以及综合设计实例等内容。书中介绍的应用电路力求简单实用，设计的程序全部调试通过，绝大部分程序经过实际工程应用的检验。书中的综合设计实例均来源于实际工程项目，各实例均按实际工程应用原样给出设计流程图和汇编语言程序清单，对单片机设计人员有很好的参考价值。本书可作为电子设计竞赛参赛人员的培训资料，亦可作为电子设计工作者、大中专院校学生课程设计与毕业设计、PIC单片机开发人员的参考书。
机械设计基础与创新实践 本书旨在为读者提供一套系统而全面的机械设计理论知识和实践方法，重点在于培养创新思维与解决实际工程问题的能力。 第一部分：机械设计理论基石 本部分将深入浅出地讲解机械设计领域的核心理论，为读者构建坚实的知识体系。 1.1 机械设计概述： 1.1.1 机械设计的目标与原则： 介绍机械设计的基本目标，如满足功能需求、保证可靠性、降低成本、易于制造与维护等。阐述工程伦理与可持续性在现代机械设计中的重要性。 1.1.2 机械设计的一般步骤与方法： 梳理从概念设计、方案设计、详细设计到制造、试验、改进的完整设计流程。探讨不同设计方法论，如面向对象设计、模块化设计、仿生设计等，并分析其适用场景。 1.1.3 机械零件的分类与选用： 详细介绍常用机械零件的类型，如轴类、键、联轴器、齿轮、蜗杆、轴承、弹簧、密封件等。阐述零件的功能、结构特点、材料选择依据、失效形式及选择原则。 1.2 机械传动设计： 1.2.1 带传动设计： 深入讲解带传动的工作原理、类型（平带、V带、同步带），以及传动比、中心距、带的张紧、寿命计算等设计要点。包含典型应用场景的分析与案例。 1.2.2 链传动设计： 介绍链传动的工作原理、链的类型（滚子链、齿形链），以及传动比、中心距、链节数、载荷系数、链条的磨损与寿命等设计要点。 1.2.3 齿轮传动设计： 系统阐述外啮合、内啮合、斜齿、锥齿、蜗轮蜗杆等齿轮传动的基本原理。重点讲解齿轮强度计算（弯曲强度、接触强度）、精度等级、润滑、材料选用等，并结合实例进行设计分析。 1.2.4 蜗杆蜗轮传动设计： 详述蜗杆蜗轮传动的特点、工作原理，以及传动比、效率、许用接触应力、蜗杆轴的强度计算等，分析其在减速增矩场合的应用。 1.2.5 摩擦轮传动设计： 介绍摩擦轮传动的工作原理、材料选择、接触压力、效率计算等，分析其在低速、低精度场合的应用。 1.3 轴类零件设计： 1.3.1 轴的类型与结构： 区分传动轴、主轴、心轴等不同类型，介绍轴的常用结构形式，如整体式、空心式、阶梯式等。 1.3.2 轴的强度与刚度计算： 详细讲解轴在弯曲、扭转、轴向载荷下的应力分析，以及刚度校核。重点介绍按强度设计和按刚度设计的原则和步骤。 1.3.3 轴的材料选择与热处理： 分析不同钢材（碳素钢、合金钢）的性能特点，讲解表面淬火、整体淬火、调质等热处理工艺对轴性能的影响。 1.3.4 轴的连接与安装： 介绍轴与轮毂的连接方式（键连接、花键连接、过盈配合等）以及轴系的设计考虑，包括轴承的选用与安装、润滑等。 1.4 滚动轴承设计： 1.4.1 滚动轴承的类型与结构： 详细介绍球轴承、滚子轴承（圆柱滚子、圆锥滚子、调心滚子）等各类轴承的结构特点、工作原理及其适用范围。 1.4.2 滚动轴承的选用： 讲解轴承的基本额定寿命、当量动载荷的计算，以及根据工作条件（载荷、转速、精度、环境等）进行轴承型号选择的原则与方法。 1.4.3 滚动轴承的安装与润滑： 阐述轴承座的设计要求，轴承的压入、轴向固定等安装方法，以及润滑脂、润滑油的选择与添加方式。 1.5 连接件设计： 1.5.1 键连接设计： 介绍平键、半圆键、楔键、花键等键的类型、结构特点、受力分析及计算。 1.5.2 螺纹连接设计： 详细讲解螺纹的分类（普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹等）、螺纹副的组成、受力分析、强度计算（螺栓的拉伸、剪切、挤压）以及防松措施。 1.5.3 销连接设计： 介绍圆柱销、圆锥销、开口销、槽销等销的类型、连接形式、受力分析与计算。 1.5.4 铆钉连接与焊接连接基础： 简要介绍铆钉连接与焊接连接的工艺特点、受力分析及设计考虑。 1.6 弹簧设计： 1.6.1 弹簧的类型与功用： 介绍螺旋压簧、螺旋拉簧、板弹簧、扭转弹簧、碟形弹簧等各类弹簧的结构、工作原理及主要功用。 1.6.2 螺旋压缩弹簧设计： 详细讲解弹簧材料选择、载荷与变形计算、弹簧丝直径、中径、圈数、弹簧指数等参数的确定，以及疲劳强度校核。 1.6.3 弹簧的设计计算实例： 通过具体案例演示螺旋压缩弹簧的设计过程。 1.7 密封件设计： 1.7.1 密封件的分类与失效： 介绍动密封与静密封，硬密封与软密封，以及常见的密封件类型（O型圈、油封、垫片、填料密封等）及其失效原因。 1.7.2 密封件的选择与设计： 阐述根据工作压力、温度、介质、速度等因素选择合适密封件的原则，以及密封件的安装与配合要求。 第二部分：创新设计与实践应用 本部分将引导读者将理论知识应用于实际设计，培养解决复杂问题的创新能力。 2.1 创新设计思维与方法： 2.1.1 创新设计的理念与重要性： 强调创新在现代工程技术发展中的驱动作用，介绍TRIZ（发明问题解决理论）、QFD（质量功能展开）、DFMA（面向制造与装配的设计）等创新设计工具。 2.1.2 头脑风暴与概念生成： 教授有效的头脑风暴技巧，引导读者从不同角度发散思维，生成多样的设计概念。 2.1.3 仿生设计与逆向工程： 探索从自然界汲取灵感进行机械设计的方法，介绍逆向工程在产品优化与仿制中的应用。 2.2 现代机械设计工具与技术： 2.2.1 计算机辅助设计（CAD）应用： 重点介绍三维CAD软件（如SolidWorks, CATIA, AutoCAD等）在零件建模、装配、工程图绘制、仿真分析等方面的应用。 2.2.2 有限元分析（FEA）基础： 讲解FEA的基本原理，如何对零件进行网格划分、施加载荷与约束，以及结果的解读与分析，用于强度、刚度、热应力等方面的仿真。 2.2.3 计算流体动力学（CFD）入门： 介绍CFD在分析流体流动、传热、压降等方面的应用，例如风扇、泵、冷却系统等的设计。 2.2.4 计算机辅助制造（CAM）基础： 简述CAM如何将CAD模型转化为数控机床可执行的加工指令，以及其在数控加工中的作用。 2.3 典型机械结构与系统设计： 2.3.1 机械臂与机器人系统设计： 介绍机械臂的结构类型、自由度、运动学与动力学分析，以及驱动与控制系统的基本组成。 2.3.2 自动化生产线设计： 讲解自动化生产线的布局、设备选型、物料输送、PLC控制等关键要素。 2.3.3 车辆悬架系统设计： 分析不同类型悬架（麦弗逊、双叉臂、多连杆等）的工作原理、性能特点，以及参数优化。 2.3.4 泵与压缩机设计基础： 介绍离心泵、往复泵、螺杆压缩机等工作原理，以及选型与性能参数的确定。 2.4 实践案例分析与项目驱动学习： 2.4.1 机械设计竞赛项目解析： 选取具有代表性的机械设计竞赛题目，从需求分析、方案构思、详细设计、制造实现、测试验证等全流程进行深入剖析。 2.4.2 基于问题的设计（PBL）实践： 引导读者主动发现工程问题，并通过设计、制作、测试来解决问题，培养独立思考和解决实际工程挑战的能力。 2.4.3 案例研究： 收集和分析国内外优秀的机械产品设计案例，学习其创新之处、技术亮点以及工程实践经验。 2.5 质量、可靠性与安全性设计： 2.5.1 机械产品质量控制： 介绍质量管理的基本概念（如ISO9000），以及设计过程中的质量保证措施。 2.5.2 可靠性工程基础： 讲解失效率、平均寿命、故障模式与影响分析（FMEA）等概念，以及提高产品可靠性的设计策略。 2.5.3 机械安全设计原则： 强调人机工程学和安全防护措施在设计中的重要性，介绍机械伤害的预防与控制。 2.6 总结与展望： 2.6.1 现代机械设计的发展趋势： 探讨智能化、轻量化、绿色化、柔性化等机械设计新方向。 2.6.2 工程师的职业发展： 为读者在机械设计领域的发展提供建议，包括持续学习、技能提升与职业规划。 本书力求通过理论与实践相结合的方式，使读者不仅掌握机械设计的基础知识，更能激发其创新潜能，成为具备解决复杂工程问题能力的优秀工程师。
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