机械设计基础实验教程（第2版）

　　本书是在机械设计基础实验教学改革和普通高等院校教学实验示范中心建设的基础上，按照机械设计系列课程的实验教学体系编写而成的。旨在培养学生的工程意识、机械设计创新意识、综合设计能力及分析和解决工程问题的能力；引导学生在机械基础认知的基础上，掌握机械设计基础实验的基本原理、基本技能和实验方法。全书共７章，主要介绍机械工程常用物理量的测量知识、机械设计基础实验常用仪器设备、机械设计基础教学认知实验、工程制图实验、机械原理实验、机械设计实验，以及机械系统综合实验。本书既可作为普通高等学校机械类、近机械类等相关专业本科生的机械基础实验教材，也可供相关教师、工程技术人员和科研人员参考。

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绪　　论…………………………………………………………………………………………… 1
0．1　机械设计基础实验教学的地位与作用………………………………………………… 1
0．2　机械设计基础课程实验教学体系……………………………………………………… 2
0．3　机械设计基础课程实验内容、分类与要求……………………………………………… 6
0．3．1　基础陈列与认知实验……………………………………………………………… 6
0．3．2　工程制图实验……………………………………………………………………… 6
0．3．3　机械原理实验……………………………………………………………………… 7
0．3．4　机械设计实验……………………………………………………………………… 8
0．3．5　机械设计综合实践………………………………………………………………… 9
0．3．6　机械系统综合实验………………………………………………………………… 9
0．4　机械设计基础教学实验大纲…………………………………………………………… 10
0．4．1　机械设计基础认知实验大纲……………………………………………………… 10
0．4．2　机械制图实验大纲………………………………………………………………… 11
0．4．3　机械原理实验大纲………………………………………………………………… 11
0．4．4　机械设计实验大纲………………………………………………………………… 12
0．4．5　机械设计基础实验大纲…………………………………………………………… 13
0．4．6　机械设计综合实践课程A 实验大纲…………………………………………… 14
0．4．7　机械设计综合实践课程B实验大纲…………………………………………… 14
第一章　机械工程常用物理量的测量………………………………………………………… 15
1．1　位移、速度、加速度的测量……………………………………………………………… 15
1．1．1　位移的测量………………………………………………………………………… 15
1．1．2　速度的测量………………………………………………………………………… 17
1．1．3　加速度的测量……………………………………………………………………… 19
1．2　力和转矩的测量………………………………………………………………………… 20
1．2．1　力的测量…………………………………………………………………………… 20
1．2．2　转矩的测量………………………………………………………………………… 22
1．3　常用传感器及其原理…………………………………………………………………… 22
1．3．1　编码器……………………………………………………………………………… 22
1．3．2　光栅式传感器……………………………………………………………………… 24
1．3．3　JC型转矩转速传感器…………………………………………………………… 25
1．3．4　磁粉制动器………………………………………………………………………… 27
1．4　误差分析与数据处理…………………………………………………………………… 28
1．4．1　有关数据处理的基本概念………………………………………………………… 28
1．4．2　实验数据处理……………………………………………………………………… 31
第二章　机械设计基础实验常用仪器设备…………………………………………………… 35
2．1　螺栓连接实验台………………………………………………………………………… 35
2．1．1　螺栓连接实验台的功能…………………………………………………………… 35
2．1．2　螺栓连接实验台的组成…………………………………………………………… 35
2．1．3　螺栓连接实验台的工作原理……………………………………………………… 36
2．1．4　螺栓连接实验台主要技术参数…………………………………………………… 38
2．2　带传动实验台…………………………………………………………………………… 38
2．2．1　带传动实验台的功能……………………………………………………………… 39
2．2．2　带传动实验台的组成……………………………………………………………… 39
2．2．3　带传动实验台的工作原理………………………………………………………… 39
2．2．4　带传动实验台主要技术参数……………………………………………………… 40
2．3　滑动轴承实验台………………………………………………………………………… 40
2．3．1　滑动轴承实验台的功能…………………………………………………………… 40
2．3．2　滑动轴承实验台的组成…………………………………………………………… 41
2．3．3　滑动轴承实验台的工作原理……………………………………………………… 41
2．3．4　滑动轴承实验台主要技术参数…………………………………………………… 42
2．4　动平衡实验台…………………………………………………………………………… 42
2．4．1　动平衡实验台的功能……………………………………………………………… 42
2．4．2　动平衡实验台的组成……………………………………………………………… 43
2．4．3　动平衡实验台的工作原理………………………………………………………… 44
2．4．4　动平衡实验台主要技术参数……………………………………………………… 44
2．5　连杆机构创意设计实验台……………………………………………………………… 44
2．5．1　连杆机构创意设计实验台的功能………………………………………………… 44
2．5．2　连杆机构创意设计实验台的组成………………………………………………… 44
2．5．3　连杆机构创意设计实验台的工作原理…………………………………………… 45
2．5．4　连杆机构创意设计实验台主要技术参数………………………………………… 46
2．6　凸轮机构动态测试实验台……………………………………………………………… 46
2．6．1　凸轮机构动态测试实验台的功能………………………………………………… 46
2．6．2　凸轮机构动态测试实验台的组成………………………………………………… 46
2．6．3　凸轮机构动态测试实验台的工作原理…………………………………………… 47
2．6．4　凸轮机构动态测试实验台主要技术参数………………………………………… 48
2．7　机组运转及飞轮调速实验台…………………………………………………………… 48
2．7．1　机组运转及飞轮调速实验台的主要功能………………………………………… 48
2．7．2　机组运转与飞轮调速实验台的组成及工作原理………………………………… 49
2．7．3　机组运转及飞轮调速实验台主要技术参数……………………………………… 52
2．8　机械系统运动方案创新设计实验台…………………………………………………… 52
2．8．1　实验台的功能……………………………………………………………………… 52
2．8．2　实验台的组成……………………………………………………………………… 52
2．8．3　实验台的工作原理………………………………………………………………… 58
2．8．4　实验台主要技术参数……………………………………………………………… 58
2．9　机械系统综合实验台…………………………………………………………………… 58
2．9．1　实验台的主要功能………………………………………………………………… 58
2．9．2　实验台的组成及工作原理………………………………………………………… 59
2．9．3　实验台主要技术指标……………………………………………………………… 62
2．10　机械运动控制实验台………………………………………………………………… 64
2．10．1　X Y工作台的主要功能……………………………………………………… 64
2．10．2　实验台的组成…………………………………………………………………… 65
2．10．3　实验台的工作原理……………………………………………………………… 66
2．10．4　实验台主要技术参数…………………………………………………………… 66
2．11　机械设计学生工作室设备简介……………………………………………………… 67
2．11．1　机械设计学生工作室的主要功能……………………………………………… 68
2．11．2　机械设计学生工作室的主要设备……………………………………………… 68
2．12　机械设计基础网络虚拟实验室……………………………………………………… 69
2．12．1　机械设计基础网络虚拟实验室的构建………………………………………… 69
2．12．2　机械设计基础网络虚拟实验室的功能………………………………………… 70
2．13　机械装配调试实验台………………………………………………………………… 73
2．13．1　机械装配调试实验台的功能…………………………………………………… 73
2．13．2　机械装配调试实验台的组成…………………………………………………… 74
2．13．3　机械装配调试实验台的工作原理……………………………………………… 74
2．13．4　机械装配调试实验台的配置和主要技术指标………………………………… 75
第三章　机械设计基础教学认知实验………………………………………………………… 78
3．1　机械的组成……………………………………………………………………………… 78
3．2　机械设计基础教学认知体系…………………………………………………………… 79
3．2．1　机械设计基础教学认知体系的建设理念………………………………………… 79
3．2．2　机械设计基础认知实验硬件环境建设…………………………………………… 80
3．2．3　机械设计基础认知的网络环境…………………………………………………… 81
3．3　常用机构认知实验……………………………………………………………………… 82
3．3．1　实验目的…………………………………………………………………………… 82
3．3．2　实验内容…………………………………………………………………………… 82
3．3．3　思考题……………………………………………………………………………… 84
3．4　机械零件现场认知实验………………………………………………………………… 85
3．4．1　目的和要求………………………………………………………………………… 85
3．4．2　教学内容…………………………………………………………………………… 86
3．4．3　填空题……………………………………………………………………………… 87
3．4．4　新型减速器展示…………………………………………………………………… 88
3．4．5　直升机主传动系统展示…………………………………………………………… 88
第四章　工程制图实验………………………………………………………………………… 90
4．1　典型零件测绘实验……………………………………………………………………… 90
4．1．1　实验目的…………………………………………………………………………… 90
4．1．2　实验仪器及工具…………………………………………………………………… 90
4．1．3　实验内容及步骤…………………………………………………………………… 90
4．2　单级圆柱齿轮减速器的综合测绘……………………………………………………… 94
4．2．1　实验目的…………………………………………………………………………… 94
4．2．2　实验设备及工具…………………………………………………………………… 94
4．2．3　实验步骤…………………………………………………………………………… 94
4．2．4　实验报告要求……………………………………………………………………… 94
第五章　机械原理实验………………………………………………………………………… 95
5．1　机构运动简图测绘……………………………………………………………………… 95
5．1．1　实验目的…………………………………………………………………………… 95
5．1．2　实验基本要求……………………………………………………………………… 95
5．1．3　实验方法与步骤…………………………………………………………………… 95
5．1．4　实物模型…………………………………………………………………………… 96
5．1．5　实验报告…………………………………………………………………………… 96
5．1．6　思考题……………………………………………………………………………… 96
5．2　连杆机构创意设计实验………………………………………………………………… 97
5．2．1　实验目的…………………………………………………………………………… 97
5．2．2　实验基本要求……………………………………………………………………… 97
5．2．3　实验方法与步骤…………………………………………………………………… 97
5．2．4　实验报告…………………………………………………………………………… 97
5．2．5　设计题目…………………………………………………………………………… 97
5．3　机构虚拟样机分析与设计实验……………………………………………………… 105
5．3．1　实验目的………………………………………………………………………… 105
5．3．2　实验基本要求…………………………………………………………………… 105
5．3．3　实验设备及工具………………………………………………………………… 106
5．3．4　实验方法与步骤………………………………………………………………… 106
5．3．5　实验报告………………………………………………………………………… 106
5．3．6　设计与分析题目………………………………………………………………… 106
5．3．7　思考题…………………………………………………………………………… 109
5．4　凸轮机构动态测试实验……………………………………………………………… 109
5．4．1　实验目的………………………………………………………………………… 109
5．4．2　实验设备及工具………………………………………………………………… 109
5．4．3　实验内容………………………………………………………………………… 109
5．4．4　实验方法与步骤………………………………………………………………… 109
5．5　渐开线直齿圆柱齿轮虚拟范成实验………………………………………………… 110
5．5．1　实验目的………………………………………………………………………… 110
5．5．2　实验设备及工具………………………………………………………………… 110
5．5．3　实验原理及方法………………………………………………………………… 110
5．5．4　实验步骤及要求………………………………………………………………… 111
5．5．5　思考题与实验报告……………………………………………………………… 112
5．6　刚性转子动平衡实验………………………………………………………………… 112
5．6．1　实验目的………………………………………………………………………… 112
5．6．2　实验基本要求…………………………………………………………………… 112
5．6．3　实验设备及工具………………………………………………………………… 112
5．6．4　实验方法与步骤………………………………………………………………… 113
5．6．5　实验报告………………………………………………………………………… 115
5．6．6　思考题…………………………………………………………………………… 115
5．7　机构运动参数测定实验……………………………………………………………… 116
5．7．1　实验目的………………………………………………………………………… 116
5．7．2　实验设备及工具………………………………………………………………… 116
5．7．3　实验方法与步骤………………………………………………………………… 116
5．7．4　实验报告………………………………………………………………………… 121
5．7．5　思考题…………………………………………………………………………… 121
5．8　机组运转及飞轮调速实验…………………………………………………………… 121
5．8．1　实验目的………………………………………………………………………… 121
5．8．2　实验仪器及设备………………………………………………………………… 121
5．8．3　实验操作步骤…………………………………………………………………… 121
5．8．4　实验报告………………………………………………………………………… 123
5．8．5　思考题…………………………………………………………………………… 125
第六章　机械设计实验………………………………………………………………………… 126
第七章　机械系统综合实验…………………………………………………………………… 152