机械工程及自动化主干课程

主干学科：力学、机械工程

主要课程：工程力学、机械设计基础、工程热力学、现代控制理论、材料加工工艺与设备、测试技术、计算机系列课程、经营与管理、电工与电子技术基础理论课程。

主要实践性教学环节：包括军训、金工、电工、电子实习、认识实习、生产实习、社会实践、课程设计、毕业设计(论文)等，一般应安排40周以上。

修业年限：四年

授予学位：工学学士

大学计算机基础；大学英语1；高等数学工程制图；AutoCAD辅助设计；

线性代数与空间解析几何；大学物理（A）1；大学物理实验（A）大学英语2；高等数学(Ⅱ)2；机械制图2；

计算机程序设计；中国近现代史纲要；艺术导论；大学化学（工科）；工业系统测量（工程训练1）；机械工程概论（II）；金工实习；理论力学；材料力学；工程力学；机械原理。电工电子技术1；电工电子技术实验1；概率论与数理统计；工程材料基础；材料加工及成型；机械设计基础(I)；

毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论2；热工基础；电工电子技术2；

电工电子技术实验2；工业系统驱动与控制（工程训练2）；机械工程实验（Ⅰ）；机械精度设计；机械设计基础课程设计；流体力学基础；马克思主义基本原理；机械设计基础(II)；机械设计软件应用；微型计算机原理与接口技术；

现代企业管理；测控技术；机械工程实验（II）；机械控制工程理论基础；精密加工技术；流体传动与控制；生产实习；

装备与制造技术基础；数控技术；机械工程计算方法；材料成形技术基础；现代加工；

机械制造过程与工艺学；快速成形制造；伺服控制；先进制造技术；现代模具制造技术；质量管理与认证；

毕业设计(论文)。

机械工程的学科内容，按工作性质可分为以下方面：

①建立和发展可实际和直接应用于机械工程的工程理论基础。如工程力学、流体力学、工程材料学、材料力学、燃烧学、传热学、热力学、摩擦学、机构学、机械原理、机械零件、金属工艺学和非金属工艺学等。

②研究、设计和发展新机械产品，改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和未来的需要。

③机械产品的生产，如生产设施的规划和实现、生产计划的制订和生产调度、编制和贯彻制造工艺、设计和制造工艺装备、确定劳动定额和材料定额以及加工、装配、包装和检验等。

④机械制造企业的经营和管理，如确定生产方式、产品销售以及生产运行管理等。

⑤机械产品的应用，如选择、订购、验收、安装、调整、操作、维修和改造各产业所使用的机械产品和成套机械设备。

⑥研究机械产品在制造和使用过程中所产生的环境污染和自然资源过度耗费问题及处理措施。

机械按功能可分为动力机械、粉碎机械、交通运输机械和物料搬运机械等；按服务的产业可分为农业机械、化工机械、矿山机械和纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、透平机械、仿生机械和流体机械等。相同的工作原理，相同的功能或服务于同一产业的机械有相同的问题和特点，因此机械工程就有几种不同的分支学科体系。另外，全部机械在研究、开发、设计、制造、运用过程中，要经过若干工作性质不同的阶段，依此，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。这些分支学科系统互相交叉、互相重叠，使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如按功能分的动力机械，与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力装置、核动力装置，内燃机、燃气轮机，以及按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，也可能属于核动力装置。而驱动时钟用的发条和重锤装置也是动力机械，但不是热力机械、流体机械、透平机械或往复机械。其他分支之间也有类似的重叠、交叉关系。分析这种复杂关系，研究机械工程最合理的分支系统，有一定的知识意义，但实用价值不大。

机电一体化技术和机电一体化产品的统称，是在机电产品中引入微电子元器件和技术之后形成的。机电一体化技术又称机械微电子技术，是机械工程、微电子技术、信息处理技术等多种技术融合成的一种系统技术。机电一体化产品是运用机电一体化技术设计、生产的一种带有软、硬件系统的多功能的单机或成套装置，通常由机械本体、微电子装置、传感器和执行机构等组成。机电一体化技术涉及的学科有机械工程（如机构学、机械加工和精密技术等）、电工与电子技术（如电磁学、计算机技术和电子电路等）、共性技术（如系统技术、控制技术和传感器技术等）。机电一体化产品主要有商品生产用（如机器人、自动生产线和工厂等）、商品流通用（如数控包装机械及系统、微机控制交通运输机具和数控工程机械设备等）、商品贮存销售用（如自动仓库、自动称量和销售及现金处理系统等）、社会服务性（如自动化办公机械和医疗及环保等自动化设施等）和家庭、科研、农林牧渔、航空航天及国防等用的机电一体化产品。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能和构成、生产方式和管理体系等发生巨大变化。

工程技术的发展在提高人类物质文明和生活水平的同时，也对自然环境起破坏作用。20世纪中期以来，最突出的问题是资源，尤其是能源的大量消耗和对环境的污染。未来，机械新产品的研制将以降低资源耗费，发展纯净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为重要任务。

19世纪下半叶，机械工程成为一门独立学科。进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。分解趋势在20世纪中期（第二次世界大战结束前后）达到最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非一个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化（如新技术、新材料和新产品的出现、材料与半成品的供应及价格变化等）的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此，从20世纪中、后期开始，机械工程又出现了综合的趋势。人们更多地关注基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。

石器时代人类制造和使用的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单工具是后来出现的机械的先驱。几千年前，人类已创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨，用于提水的桔槔和辘轳，装有轮子的车，航行于江河的船及桨、橹、舵等。所用的动力由人力发展到畜力、风力和水力。所用材料由天然的石、木、土、皮革等发展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷。制造陶瓷器皿的陶车，已是具有动力、传动和工作3个部分的完整机械 。鼓风器对人类社会发展起了重要作用。强大的鼓风器使冶金炉获得足够高的炉温，得从矿石中炼取金属。西周时期，中国就已有了冶铸用的鼓风器。15～16世纪以前，机械工程发展缓慢。17世纪以后，资本主义商品经济在英、法等国迅速发展，许多人致力于改进各产业所需要的工作机械和研制新的动力机械——蒸汽机。18世纪后期，蒸汽机的应用从采矿业推广到纺织、面粉和冶金等行业。制作机械的主要材料逐渐从木材改为金属。机械制造工业开始形成，并逐渐成为重要产业。机械工程从分散性的、主要依赖匠师个人才智和手艺的技艺发展成为有理论指导的、系统的和独立的工程技术。机械工程是促成18～19世纪的工业革命和资本主义机械大生产的主要技术因素。

机械工程及自动化动力机械

17世纪后期，随着机械的改进，煤和金属矿石需求量的增加，只依靠人力和畜力已不能适应生产提高的要求，于是在18世纪初出现了T.纽科门的大气式蒸汽机，用以驱动矿井排水泵。1765年，J.瓦特发明了有分开凝汽器的蒸汽机，降低了燃料消耗率。1781年，瓦特又创制出提供回转动力的蒸汽机，扩大了蒸汽机的应用范围。蒸汽机的发明和发展，促进矿业和工业生产、铁路和搬运机械动力化，成为19世纪重要的动力源。但蒸汽机及其锅炉、凝汽器和冷却水系统等体积庞大、笨重，应用不便。19世纪末，电力供应系统和电动机开始发展和推广。20世纪初，电动机已在工业生产中取代了蒸汽机，成为驱动各种工作机械的基本动力。发电站初期应用蒸汽机为原动机；20世纪初，出现了高效率、高转速、大功率的汽轮机，也出现了适应各种水力资源的大、小功率的水轮机。19世纪后期发明的内燃机经过逐年改进，成为轻而小、效率高、易于操纵并可随时启动的原动机。内燃机最初用于驱动没有电力供应的陆上工作机械，以后又用于汽车、移动机械（如拖拉机、挖掘机械等）和轮船，20世纪中期开始用于铁路机车。内燃机和以后发明的燃气轮机和喷气发动机，还是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。

机械工程及自动化机械加工

工业革命以前，机械大都是由木工手工制成的木结构，金属（主要是钢和铁）仅用以制造仪器、钟表、锁、泵和木结构机械上的小型零件。金属加工主要靠机匠的精工细作以达到需要的精度。随着蒸汽机的广泛使用以及随之出现的矿山、冶金、轮船和机车等大型机械的发展，需要成形加工和切削加工的金属零件越来越多，所用金属材料由铜、铁发展到以钢为主。机械加工（包括铸造、锻压、焊接、热处理等技术及其设备以及切削加工技术和机床、刀具、量具等）迅速发展，从而保证了发展生产所需要的各种机械装备供应。同时，随着生产批量的增大和精密加工技术的发展，也促进了大量生产方法（零件互换性生产、专业分工和协作、流水加工线和流水装配线等）的形成。

机械工程及自动化机械工程

18世纪以前，机械匠师全凭个人经验、直觉和手艺进行机械制作，与科学几乎无关。直到18～19世纪才逐渐形成围绕机械工程的基础理论。动力机械最先与科学相结合，如蒸汽机的发明人T.萨弗里和瓦特应用物理学家D.帕潘和J.布莱克的理论，物理学家S.卡诺、W.J.M.兰金和开尔文在蒸汽机实践的基础上建立起一门新的学科——热力学等。19世纪初，研究机械中机构结构和运动等的机构学第一次列为高等工程学院（巴黎的工艺学院）的课程。从19世纪后半期起已开始设计计算考虑材料的疲劳。随后断裂力学、实验应力分析、有限元法、数理统计、电子计算机等相继被用在设计计算中。

机械工业是为国民经济提供装备的基础工业，将随着科学技术的发展而产生变化。

机械工程及自动化是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。

机械工程及自动化培养目标

机械工程及自动化专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。

机械工程及自动化主要课程

工程力学、机械设计基础、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、机械工程材料、制造技术基础。

机械工程及自动化实践性教学

军训，金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计(论文)等，一般应安排40周以上。2100433B

内容简介

本手册是为高等工科院校机械工程及自动化专业学生学习机械设计、机械制造技术及装备、控制技术应用等主干课程和进行课程设计和毕业设计而编写的。由于资料新颖、简明实用、内容完整、价位适中，因此可作为学生学习和课程设计时的案头书，并做到人手一册。

本手册分上、下两册。上册内容包括机械运动方案设计、机械传动设计、液压与气压传动系统设计、专用刀具设计、机械制造工艺设计、机床文具设计、机床主轴变速箱设计以及常用标准和规范；下册介绍可编程序控制器、计算机控制技术和数控技术应用等内容。该下册立足于实用，除必要文字说明外，主要以图表形式出现，并采用最新国家标准。每章都有设计示例和工作图，并附设计题选。

本手册可供普通高等学校机械工程及自动化专业师生使用，亦可供工厂有关工程技术人员和高等职业技术教育院校。夜大、函授大学相近专业的师生参考。

目录

上册

序

前言

第一篇 机械设计

第一章 机械运动方案设计

第一节 机械产品设计过程

第二节 机械运动设计过程

第三节 各环节设计内容与设计要点

一、工艺参数与运动参数的确定

二、动力源与原动机的选择

三、执行机构、执行构件工艺动作的分解与实现

四、确定各执行机构、执行构件基本动作间的协调关系

五、传动机构及执行机构的类型

六、机构的综合、变异与创新

七、机械运动方案的比较和选优

八、机械运动方案设计示例

第四节 机械运动设计题选

一、插床机构的设计

二、单边辊轴自动送料装置设计

三、推瓶机构设计

四、专用机床的刀具送给机构和工作台转位机构设计

参考文献

第二章 机械传动设计

第一节 传动装置总体设计

一、确定传动方案

二、选择电动机

三、计算传动装置各轴的运动和动力参数

第二节 传动零件的设计计算

一、选择联轴器类型和型号

二、外传动零件设计应注意的问题

三、减速器内传动零件设计应注意的问题

第三节 减速器设计

一、减速器的组成

二、减速器结构设计的常用资料

三、减速器装配工作图中的尺寸及技术要求

四、减速器装配图的设计示例

五、减速器零件工作图设计示例

第四节 传动装置设计指导书及题选

一、课程设计的目的

二、课程设计的内容

三、课程设计的步骤

四、计算说明书编写要求

五、课程设计中应注意的问题

六、设计题选

参考文献

第三章 液压与气压传动系统设计

第一节 液压与气压传动系统的设计与计算

一、液压传动系统的设计与计算

二、气压传动系统的设计与计算

第二节 液压缸与气缸设计

一、液压缸主要尺寸的确定

二、液压缸结构设计步骤

三、液压缸结构示例

四、气缸设计

五、气缸结构示例

第三节 叠加式油路设计

第四节 液压集成块油路设计

一、块式集成的设计步骤

二、集成块设计示例

三、集成块设计要点

四、液压阀技术参数、外形尺寸及联接底板

第五节 液压站设计简介

一、液压油箱的有效容积

二、液压油箱结构设计

三、液压站的结构设计

四、液压站的结构总成

第六节 常用液压元件

一、液压泵

二、液压控制阀

三、液压辅助元件

第七节 常用气压元件

一、气缸

二、气动控制阀

三、气源装置

四、气动辅助元件

第八节 液压与气压传动设计题选

参考文献

第二篇 机械制造工艺及装备设计

第四章 专用刀具设计

第一节 成形车刀设计

一、成形车刀的结构尺寸

二、成形车刀的前角和后角

三、成形车刀的廓形设计

四、成形车刀的附加切削刃

五、成形车刀的技术要求

六、成形车刀设计示例

七、成形车刀自动化设计系统

第二节 圆拉刀设计

一、圆拉刀常用的设计资料

二、拉刀技术要求

三、组合式国拉刀设计示例

四、拉刀的计算机辅助设计

第三节 刀具设计题选

一、成形车刀设计题选

二、圆拉刀设计题选

参考文献

第五章 机械制造工艺设计

第一节 机械加工工艺规程设计

一、基本概念

二、零件图样的工艺性审查

三、毛坯的选择

四、工艺过程设计

五、工序设计

六、产品工艺方案的技术经济分析

七、工艺文件编制

第二节 机械加工工艺规程制订实例

一、零件的工艺分析

二、毛坯的选择

三、基准的选择

四、拟订机械加工工艺路线

五、确定机械加工余量、工序尺寸及公差

六、选择机床设备及工艺装备

七、确定切削用量及基本工时

八、填写工艺文件

第三节 数控机床加工工艺

一、数控加工工艺设计的内容

二、数控加工工艺的特点

三、进给路线、对刀点与换刀点的确定

四、数控机床的主要加工对象

五、数控机床的主要技术参数

六、数控机床常用的切削用量

七、数控机床的加工工艺

八、计算机辅助工艺设计

第四节 机械制造工艺设计题选

参考文献

第六章 机床夹县设计

第一节 机床夹具设计方法

一、机床夹具的功用与组成

二、机床夹具设计基本要求

三、机床夹具设计的一般步骤

第二节 机床夹具设计常用资料及计算

一、机床夹具设计常用定位元件

二、常用定位元件所能限制的自由度

三、常见定位方式的定位误差计算

四、常用夹紧元件

五、典型夹紧方式夹紧力的计算

六、常用对刀、导向元件及钻孔误差计算

第三节 机床夹具公差及技术要求

一、夹具总图上应标注的尺寸及公差

二、夹具的公差配合

三、各类机床夹具的主要技术要求

四、夹具元件常用材料及热处理

五、夹具的制造及使用说明

第四节 机床联系尺寸

第五节 机床夹具设计示例

一、钻床夹具设计

二、典型机床夹具图例

参考文献

第七章 机床主轴变速箱设计

第一节 机床主轴变速箱设计的内容及方法

一、参数拟定

二、传动设计

三、主要传动件的设计计算

四、结构设计

第二节 机床课程设计指导及题选

一、设计目的

二、设计题目

三、设计内容和要求

四、设计步骤和方法

参考文献

附录 常用标准和规范

附录A 常用资料和一般标准

A-1 图纸幅面及图框格式

A-2 图样比例

A-3 标题栏及明细栏

A-4 明细栏和标题栏简明格式

A-5 剖面符号

A-6 图线

A-7 图样的简化表示法

A-8 常用法定计量单位及换算关系

A-9 黑色金属硬度值对照表

A-10 标准尺寸

A-11 锥度与推角系列

A-12 中心孔

A-13 零件的倒圆与倒角

A-14 砂轮越程槽

A-15 滚花

A-16 铸件设计一般规范

附录B 常用机械工程材料及热处理

B-1 热处理方法代号

B-2 碳素结构钢

B-3 优质碳素结构钢

B-4 合金结构钢

B-5 弹簧钢

B-6 不锈钢

B-7 一般工程用铸造碳钢

B-8 球墨铸件

B-9 灰铸铁件

B-10 热轧圆钢和方钢尺寸

B-11 铸造合金

B-12 常用工程塑料的性能及应用

附录C 常用紧固件及密封件

C-1 普通螺纹

C-2 螺栓

C-3 双头螺柱

C-4 螺钉

C-5 螺母

C-6 垫圈和挡圈

C-7 定位衬套

C-8 普通平键

C-9 导向平键

C-10 半圆键

C-11 矩形花键

C-12 销

C-13 密封件

附录D 常用滚动轴承的尺寸及性能参数

D-1 深沟球轴展

D-2 角接触球轴承

D-3 双向推力角接触球轴承

D-4 推力球轴承

D-5 圆柱滚子轴承

D-6 双列圆柱滚子轴承

D-8 圆锥滚子轴承

附录E 公差配合、形位公差与表面粗糙度

E-1 标准公差

E-2 尺寸至500rum孔与轴的基本偏差数值

E-3 优先孔和轴公差带的极限偏差

E-4 未注公差尺寸的极限偏差

下册

序

前言

第三篇 控制技术的应用

第八章 可编程序控制器的应用

第一节 常用PLC产品及性能简介

第二节 常用PLC的编程指令系统和应用系统开发环境

第三节 PLC应用实例

第四节 PLC应用系统课程设计题选

第九章 计算机控制技术的应用

第一节 概述

第二节 MCS－51系列单片机控制系统设计

第三节 8098单片机控制系统设计

第四节 8086/8088微机控制系统设计

第五节 工业控制计算机控制系统设计

参考文献

第十章 数控技术的应用

第一节 数控加工的基础知识

第二节 数控加工程序的手工编制

第三节 数控加工程序的自动编制

第四节 典型的数控装置

第五节 电气伺服系统

第六节 普通机床的数控化改造

第七节 数控技术的应用课程设计题选

参考文献

附录A

一、SINUMERIK802S系统接线及信号说明

二、SINUMERIK802S输入输出接线原理

附录B 常用芯片简介2100433B

内容简介

自动化简明设计手册（上册）——机械工程专业课程设计指导》是为普通高等工科院校机械设计制造及其自动化专业学生进行机械原理与机械设计、液压与气压传动、机械制造技术及装备等课程的课程设计和毕业设计而编写的。它集设计指导、参考图册、设计资料于一体，是学生学习和课程设计时必需的一本工具书。由于资料新颖、简明实用、内容完整、价位适中，因此可做到给学生配备人手一册，以解决学校设计手册藏书有限的难题。

本手册第1版（2001年）问世以来，已在江苏、浙江、北京、上海、广东等18个省市使用，受到读者欢迎。第2版保留了原书的体系和特点，但根据广大读者使用后建议，新版增加了齿轮减速器CAD图库，以及基于三维CAD参数化技术的减速器设计方法和机械制造工艺及装备CAD，并配有光盘，便于查阅。

本书是普通高等教育机电类规划教材之一，可供机械工程及自动化专业师生使用，亦可供工厂企业有关工程技术人员和高等职业技术教育院校、电大、夜大、函授大学相近专业师生参考。

本手册是为高等工科院校机械工程及自动化专业学生学习机械设计、机械制造技术及装备、控制技术应用等主干课程和进行课程设计和毕业设计而编写的。由于资料新颖、简明实用、内容完整、价位适中,在此可作为学生学习和课程设计的案头书,并做到人手一册。本手册分上、下两册。上册内容机械运动方案设计、机械传动设计、机床夹具设计、机床主轴变速箱设计以及常用标准和规范;下册介绍可编程序控制器、计算机控制技术和数控技术应用等内容。