工程训练创新设计——中国大学生工程实践与创新能力大赛参考用书

该书由东北大学工程训练中心团队编写，本书既涵盖参加工创大赛所需的机械原理、机械设计等基础理论，又注重SOLIDWORKS、MATLAB等设计软件在工创大赛驱动车建模设计中的应用，还包含对3D打印、激光切割等设备在驱动车加工制造过程中实际操作的讲解。本书可作为机械工程等工科类专业本科生的教材和参考书，也可作为工创大赛的参考资料，对参赛学生有一定的帮助和指导。

本书是高等院校本科生参加中国大学生工程实践与创新能力大赛(简称工创大赛)的指导教材，主要应用于工程基础赛道中的驱动车赛项。本书共分为14个章节，分别是绪论、平面机构的分析、平面连杆机构及其设计、凸轮机构及其设计、齿轮机构及其设计、轮系及其设计、机械系统的运转及速度波动的调节、机械系统设计基础、机构创新设计概念、基于势能车的SOLIDWORKS建模仿真、基于势能车的MATLAB凸轮设计、基于小车绕桩轨迹反求转向控制凸轮轮廓、3D打印技术及应用、激光切割技术及应用。本书既涵盖参加工创大赛所需的机械原理、机械设计等基础理论，又注重SOLIDWORKS、MATLAB等设计软件在工创大赛驱动车建模设计中的应用，还包含对3D打印、激光切割等设备在驱动车加工制造过程中实际操作的讲解。本书可作为机械工程等工科类专业本科生的教材和参考书，也可作为工创大赛驱动车赛项的参考资料。

刘杨，中共党员，工学博士，东北大学教务处副处长，东北大学工程训练中心主任，东北大学机械工程与自动化学院，教授，博士生导师。主要从事机械系统动力学分析与智能控制及故障诊断等领域的研究工作，发表相关学术论文50余篇，其中SCI及EI检索40余篇。主持国家自然科学基金项目2项，中国博士后基金特别资助与面上资助项目2项，中央高校基本科研业务费探索导向重点科技创新项目1项、军工预研项目1项、基本科研项目2项，参与包括973子课题、国家科技支撑计划项目等国家、省、市级课题10余项，获批发明专利、软件著作权等近20项。讲授《弹性力学及有限单元法》、《机械系统动力学》、《旋转机械动力学与工程应用案例》等本科、硕士、博士课程。

第1章绪论(1)
1.1中国大学生工程实践与创新能力大赛简介(1)
1.2中国大学生工程实践与创新能力大赛发展历程(1)
1.3无碳小车设计说明(22)
1.4大学生科技创新活动的能力培养(25)
第2章平面机构的分析(29)
2.1结构分析(29)
2.2运动分析(43)
2.3力分析(48)
第3章平面连杆机构及其设计(55)
3.1平面连杆机构的特点与基本形式(55)
3.2平面连杆机构的基本性质(59)
3.3平面连杆机构的设计(63)
第4章凸轮机构及其设计(65)
4.1凸轮机构概述(65)
4.2凸轮轮廓曲线的设计(69)
4.3凸轮机构基本尺寸的设计(73)
第5章齿轮机构及其设计(78)
5.1齿轮机构的分类(78)
5.2齿廓啮合(80)
5.3渐开线齿廓及其啮合特点(81)
5.4渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸(83)
5.5渐开线直齿圆柱齿轮机构的啮合传动(86)
5.6渐开线圆柱齿轮的加工及其根切现象(89)
第6章轮系及其设计(94)
6.1轮系及其分类(94)
6.2轮系传动比的计算(96)
6.3行星轮系设计中的若干问题(103)
第7章机械系统的运转及速度波动的调节(106)
7.1机械的运转过程(106)
7.2机械系统的等效动力学模型(109)
7.3周期性速度波动及其调节(113)
第8章机械系统设计基础(115)
8.1概述(115)
8.2轴的设计(121)
8.3滚动轴承(132)
8.4螺纹连接(149)
8.5键、花键、销、无键连接(161)
第9章机构创新设计概念(170)
9.1创造性思维与创造能力的培养(170)
9.2机构创新方法简介(171)
9.3机构创新设计的内容(172)
9.4基本机构及其运动变换(174)
第10章基于势能车的SOLIDWORKS建模仿真(185)
10.1SOLIDWORKS设计基础(185)
10.2草图绘制(201)
10.3草图编辑(220)
10.4势能车零件建模(228)
第11章基于势能车的MATLAB凸轮设计(239)
11.1MATLAB语言概述(239)
11.2凸轮机构及其设计(246)
第12章基于小车绕桩轨迹反求转向控制凸轮轮廓(271)
12.1利用NX软件进行绕桩轨迹的绘制(271)
12.2通过绘制的轨迹曲线反求凸轮轮廓(304)
12.3利用凸轮坐标数据在NX软件中构建凸轮(326)
12.4凸轮机构设计时应注意的问题(335)
第13章3D打印技术及应用(336)
13.13D打印技术特点和影响(336)
13.2熔融沉积成形技术应用实践(337)
第14章激光切割技术及应用(347)
14.1激光切割技术概述(347)
14.2影响激光切割质量的因素(347)
14.3E系列激光雕刻机操作面板的使用(350)
14.4E系列激光雕刻机基本操作流程(352)
参考文献(354)