數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化時(shí)代的理工科專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)當(dāng)在數(shù)字化方面具備3種基本能力：①職場(chǎng)上日常工作的數(shù)字化表達(dá)能力（Office辦公能力）；②職場(chǎng)上專業(yè)工作的數(shù)字化計(jì)算能力（工業(yè)App能力）；③職場(chǎng)上專業(yè)工作的數(shù)字化設(shè)計(jì)能力（CAX/EDA能力）。如果具備了這3種基本能力，也就具備了在職場(chǎng)上高質(zhì)量就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。如果不具備這3種基本能力，就會(huì)被認(rèn)定為功能型文盲而慘遭淘汰。作者從事高等教育工作幾十年，近十幾年一直把專業(yè)課程與數(shù)字化技術(shù)深度融合作為教學(xué)改革工作的重中之重。在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化時(shí)代如何讓學(xué)生在競(jìng)爭(zhēng)激烈的職場(chǎng)中獲得高質(zhì)量就業(yè)的機(jī)會(huì)，始終是作者理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的初心。本書就是為了幫助學(xué)生具備職場(chǎng)上專業(yè)工作的數(shù)字化計(jì)算能力（工業(yè)App能力）而編寫的。
目前，國(guó)內(nèi)工科院校機(jī)械工程、機(jī)電工程、智能制造、工業(yè)機(jī)器人和近機(jī)類專業(yè)在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)中采用兩種教學(xué)方式：①課堂教學(xué)采用理論與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫仿真相互融合的教學(xué)方式；②課程設(shè)計(jì)采用手工計(jì)算與CAD圖形設(shè)計(jì)相互融合的教學(xué)方式。在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化時(shí)代，如何把課程設(shè)計(jì)的手工計(jì)算方法用數(shù)字化工業(yè)App設(shè)計(jì)方法取代，即機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)如何與數(shù)字化App設(shè)計(jì)深度融合是目前各個(gè)院校的金課課程建設(shè)的重要內(nèi)容。教學(xué)大計(jì)，教材為本（楊叔子語），目前當(dāng)務(wù)之急是需要與之相關(guān)的數(shù)字化工業(yè)App案例應(yīng)用方面的輔助教材和參考書。由于MATLAB語言是目前各工科院校專業(yè)教師和學(xué)生（專科、本科和研究生）在進(jìn)行數(shù)字化計(jì)算、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化仿真、專業(yè)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的首選工具軟件，因此本書基于MATLAB R2019b中的App Designer專用App設(shè)計(jì)工具，結(jié)合作者近十幾年課程與數(shù)字化深度融合教學(xué)改革實(shí)踐中積累的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方面的應(yīng)用案例，從中精選出52個(gè)案例，采用App Designer把這些案例的工業(yè)App設(shè)計(jì)展示出來，編寫成這本用于機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的數(shù)字化工業(yè)App設(shè)計(jì)輔助教學(xué)參考書。
什么是工業(yè)App？工業(yè)App就是一種承載工業(yè)技術(shù)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與規(guī)律的形式化（界面化）工業(yè)應(yīng)用程序，且此App可以部署在網(wǎng)絡(luò)上與他人共享。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中所有的設(shè)計(jì)計(jì)算工作都可以用工業(yè)App設(shè)計(jì)表達(dá)出來。本書的編排如下：
第1章平面連桿機(jī)構(gòu)App設(shè)計(jì)案例，用22個(gè)案例建立平面連桿機(jī)構(gòu)工業(yè)App設(shè)計(jì)。
第2章凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)App設(shè)計(jì)案例，用2個(gè)案例建立凸輪機(jī)構(gòu)和壓力角工業(yè)App設(shè)計(jì)。
第3章其他常用機(jī)構(gòu)App設(shè)計(jì)案例，用4個(gè)案例建立槽輪、針輪和螺旋機(jī)構(gòu)工業(yè)App設(shè)計(jì)。
第4章齒輪機(jī)構(gòu)App設(shè)計(jì)案例，用6個(gè)案例建立齒輪傳動(dòng)和減速器優(yōu)化工業(yè)App設(shè)計(jì)。
第5章機(jī)械連接App設(shè)計(jì)案例，用7個(gè)案例建立螺栓連接和螺旋彈簧優(yōu)化工業(yè)App設(shè)計(jì)。
第6章轉(zhuǎn)軸的App設(shè)計(jì)案例，用3個(gè)案例建立軸可靠性和軸支撐靜不定結(jié)構(gòu)工業(yè)App設(shè)計(jì)。
第7章機(jī)械平衡App設(shè)計(jì)案例，用2個(gè)案例建立轉(zhuǎn)子靜平衡和轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡工業(yè)App設(shè)計(jì)。
第8章帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)綜合App設(shè)計(jì)案例，通過該案例介紹由1個(gè)主系統(tǒng)界面引導(dǎo)進(jìn)入6個(gè)子設(shè)計(jì)系統(tǒng)的綜合工業(yè)App設(shè)計(jì)。
附錄 MATLAB App Designer編程入門簡(jiǎn)介，以一個(gè)常用的齒輪圖形設(shè)計(jì)為案例詳細(xì)介紹利用App Designer編程的全過程，供初學(xué)者入門學(xué)習(xí)參考。
本書可以為工科院校的機(jī)械工程、機(jī)電工程、智能制造工程、機(jī)器人工程、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)等專業(yè)和近機(jī)類各專業(yè)的本科、�？茖W(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用MATLAB App Designer設(shè)計(jì)工業(yè)App提供指導(dǎo)、幫助和詳細(xì)的編程參考，從而使學(xué)生具備職場(chǎng)上專業(yè)工作數(shù)字化表達(dá)的工業(yè)App編程能力；同時(shí)，也可以為機(jī)械工業(yè)相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的工程技術(shù)人員提供一種全新的、較強(qiáng)實(shí)用的工業(yè) App編程設(shè)計(jì)方法。
作者在本書的編撰過程中，參考與借鑒了大量的國(guó)內(nèi)外著作、教材與文獻(xiàn)資料。如果沒有這些精品資料，本書內(nèi)容就不可能如此豐富。在此，謹(jǐn)向這些精品資料的作者、學(xué)者和專家表示由衷的敬意和衷心的感謝。
本書在編寫過程中得到了教育bu機(jī)械設(shè)計(jì)課程群虛擬教研室哈爾濱工業(yè)大學(xué)張鋒教授、浙江理工大學(xué)胡明教授兩位專家的悉心指導(dǎo)和幫助；浙江師范大學(xué)行知學(xué)院李新輝整理了書中的部分章節(jié)內(nèi)容并繪制了本書的全部圖形；長(zhǎng)春工程學(xué)院杜微對(duì)本書部分章節(jié)做了勘誤工作；北京航空航天大學(xué)陳殿生教授、吉林大學(xué)王聰慧教授、浙江師范大學(xué)蔣永華教授對(duì)本書提出了許多建設(shè)性的寶貴意見，在此向他們表示深深的謝意。
感謝在專業(yè)課程與數(shù)字化深度融合教學(xué)改革中同舟共濟(jì)的教師和學(xué)生，他們?yōu)樽髡叩膶I(yè)數(shù)字化教學(xué)探索、改革與實(shí)踐提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
衷心感謝人生道路上所有關(guān)心、愛護(hù)和幫助過我的老師、同事和學(xué)生。
在此還要特別感謝北京航空航天大學(xué)出版社、陳守平編輯為我提供的支持、鼓勵(lì)和真誠(chéng)的幫助。
讀者可以登錄北京航空航天大學(xué)出版社的官方網(wǎng)站,選擇下載專區(qū)隨書資料下載本書配套的程序代碼；也可以關(guān)注北航科技圖書微信公眾號(hào),回復(fù)4110獲得程序代碼的下載鏈接；還可以登錄MATLAB中文論壇,在本書所在版塊(https://www.ilovematlab.cn/forum-289-1.html)下載相應(yīng)代碼。下載過程中遇到任何問題,請(qǐng)發(fā)送電子郵件至goodtextbook@126.com 或致電01082317738咨詢處理。書中給出的程序僅供參考,讀者可根據(jù)實(shí)際問題進(jìn)行完善或改寫,以提升自己的編程實(shí)踐能力。
由于作者水平有限，書中難免有疏漏之處，懇請(qǐng)各方面專家和讀者不吝賜教。作者電子郵箱lushuang@zjnu.cn。
謹(jǐn)以此書獻(xiàn)給幾十年來全心全意鼓勵(lì)、陪伴和照顧我的妻子趙麗華和女兒陸若然。
第1章平面連桿機(jī)構(gòu)App設(shè)計(jì)案例1
1.1平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)案例1
1.1.1案例1: 四桿機(jī)構(gòu)類型判斷App設(shè)計(jì)1
1.1.2案例2: 按連桿通過兩個(gè)預(yù)定位置的幾何法實(shí)現(xiàn)App設(shè)計(jì)6
1.1.3案例3： 按連桿通過三個(gè)預(yù)定位置的幾何法實(shí)現(xiàn)App設(shè)計(jì)11
1.1.4案例4: 按連桿預(yù)定位置位移矩陣法實(shí)現(xiàn)App設(shè)計(jì)16
1.1.5案例5: 按連桿預(yù)定位置解析法實(shí)現(xiàn)App設(shè)計(jì)21
1.1.6案例6: 按兩連架桿預(yù)定對(duì)應(yīng)位置運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)App設(shè)計(jì)25
1.1.7案例7: 按期望函數(shù)實(shí)現(xiàn)App設(shè)計(jì)28
1.1.8案例8: 按行程速比系數(shù)及有關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)App設(shè)計(jì)32
1.2平面連桿機(jī)構(gòu)分析案例40
1.2.1案例9: 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析App設(shè)計(jì)40
1.2.2案例10: 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)力分析App設(shè)計(jì)46
1.2.3案例11、案例12:曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和精度分析App設(shè)計(jì)56
1.2.4案例13: 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)力分析App設(shè)計(jì)68
1.2.5案例14: 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等效動(dòng)力學(xué)App設(shè)計(jì)78
1.2.6案例15、案例16：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析App設(shè)計(jì)84
1.2.7案例17: 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)力分析App設(shè)計(jì)95
1.2.8案例18: 六桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析App設(shè)計(jì)104
1.2.9案例19: 六桿機(jī)構(gòu)力分析App設(shè)計(jì)113
1.2.10案例20: 雙滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析App設(shè)計(jì)124
1.2.11案例21: 放大機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析App設(shè)計(jì)130
1.2.12案例22: 刨床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析App設(shè)計(jì)137
第2章凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)App設(shè)計(jì)案例146
2.1凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律146
2.1.1凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律146
2.1.2四種推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的MATLAB子函數(shù)148
2.2凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和壓力角設(shè)計(jì)案例150
2.2.1案例23: 偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)App設(shè)計(jì)150
2.2.2案例24: 凸輪機(jī)構(gòu)最大壓力角及其位置App設(shè)計(jì)157
第3章其他常用機(jī)構(gòu)App設(shè)計(jì)案例162
3.1槽輪機(jī)構(gòu)162
3.1.1槽輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算162
3.1.2案例25: 外槽輪機(jī)構(gòu)App設(shè)計(jì)163
3.1.3案例26:內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)App設(shè)計(jì)166
3.2針輪機(jī)構(gòu)169
3.2.1針輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算170
3.2.2案例27: 針輪機(jī)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)App設(shè)計(jì)172
3.3螺旋機(jī)構(gòu)176
3.3.1螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算176
3.3.2案例28: 螺旋機(jī)構(gòu)App設(shè)計(jì)178
第4章齒輪機(jī)構(gòu)App設(shè)計(jì)案例182
4.1圓柱齒輪傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算182
4.1.1案例29: 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算App設(shè)計(jì)183
4.1.2案例30： 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)變位系數(shù)App設(shè)計(jì)185
4.2直齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒面接觸應(yīng)力設(shè)計(jì)190
4.2.1齒輪傳動(dòng)齒面接觸應(yīng)力設(shè)計(jì)理論190
4.2.2案例31： 齒輪傳動(dòng)齒面接觸應(yīng)力App設(shè)計(jì)191
4.3單級(jí)圓柱齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)195
4.3.1單級(jí)圓柱齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法195
4.3.2案例32: 單級(jí)圓柱齒輪減速器體積最小優(yōu)化App設(shè)計(jì)195
4.4二級(jí)圓柱齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)199
4.4.1二級(jí)圓柱齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法199
4.4.2案例33: 二級(jí)圓柱齒輪減速器中心距最小優(yōu)化App設(shè)計(jì)201
4.5圓柱蝸桿減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)205
4.5.1圓柱蝸桿減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法205
4.5.2案例34: 蝸桿減速器渦輪齒圈體積最小優(yōu)化App設(shè)計(jì)208
第5章機(jī)械連接App設(shè)計(jì)案例212
5.1螺栓及螺栓組連接設(shè)計(jì)212
5.1.1螺栓連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算212
5.1.2案例35: 螺栓連接強(qiáng)度App設(shè)計(jì)214
5.1.3螺栓組連接優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算217
5.1.4案例36： 螺栓組連接優(yōu)化App設(shè)計(jì)218
5.2圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì)221
5.2.1圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算221
5.2.2案例37、案例38、案例39： 圓柱螺旋彈簧App設(shè)計(jì)221
5.2.3圓柱螺旋彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算228
5.2.4案例40: 圓柱螺旋彈簧優(yōu)化App設(shè)計(jì)230
5.2.5案例41： 圓柱螺旋彈簧多目標(biāo)優(yōu)化App設(shè)計(jì)232
第6章轉(zhuǎn)軸的App設(shè)計(jì)案例238
6.1轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計(jì)238
6.1.1彎扭組合作用下轉(zhuǎn)軸的可靠性設(shè)計(jì)計(jì)算238
6.1.2案例42： 彎扭組合作用下軸的可靠性App設(shè)計(jì)239
6.1.3簡(jiǎn)支軸危險(xiǎn)截面可靠性設(shè)計(jì)計(jì)算241
6.1.4案例43： 錐齒輪軸危險(xiǎn)截面可靠性App設(shè)計(jì)243
6.2主軸支撐靜不定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)246
6.2.1主軸支撐靜不定結(jié)構(gòu)受力分析計(jì)算246
6.2.2案例44： 靜不定結(jié)構(gòu)App設(shè)計(jì)249
第7章機(jī)械平衡App設(shè)計(jì)案例252
7.1剛性轉(zhuǎn)子靜平衡設(shè)計(jì)253
7.1.1剛性轉(zhuǎn)子靜平衡計(jì)算253
7.1.2案例45: 剛性轉(zhuǎn)子靜平衡App設(shè)計(jì)254
7.2剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡設(shè)計(jì)258
7.2.1剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡計(jì)算258
7.2.2案例46: 剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡App設(shè)計(jì)260
第8章帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)綜合App設(shè)計(jì)案例266
8.1綜合案例： 主系統(tǒng)界面266
8.2傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)App設(shè)計(jì)子設(shè)計(jì)系統(tǒng)1268
8.2.1案例47: 傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)的基本計(jì)算268
8.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)子系統(tǒng)App設(shè)計(jì)269
8.3輸送機(jī)V帶傳動(dòng)App設(shè)計(jì)子設(shè)計(jì)系統(tǒng)2272
8.3.1案例48： V帶傳動(dòng)的參數(shù)計(jì)算272
8.3.2V帶傳動(dòng)App設(shè)計(jì)273
8.4減速器斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)App設(shè)計(jì)子設(shè)計(jì)系統(tǒng)3277
8.4.1案例49: 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的理論分析277
8.4.2圓柱斜齒輪傳動(dòng)App設(shè)計(jì) 279
8.5減速器彎扭組合軸App設(shè)計(jì)子設(shè)計(jì)系統(tǒng)4283
8.5.1案例50: 彎扭組合軸設(shè)計(jì)計(jì)算283
8.5.2彎扭組合軸App設(shè)計(jì) 286
8.6減速器軸承（30209）壽命計(jì)算App設(shè)計(jì)子設(shè)計(jì)系統(tǒng)5291
8.6.1案例51: 圓錐滾子軸承（30209）壽命設(shè)計(jì)計(jì)算291
8.6.2圓錐滾子軸承（30209）壽命計(jì)算App設(shè)計(jì) 292
8.7平鍵連接選用App設(shè)計(jì)子設(shè)計(jì)系統(tǒng)6295
8.7.1案例52： 平鍵連接設(shè)計(jì)選用計(jì)算295
8.7.2平鍵連接選用App設(shè)計(jì) 296
附錄 MATLAB App Designer編程入門簡(jiǎn)介299
參考文獻(xiàn)308
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