湖南农业大学.docx
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湖南农业大学
湖南农业大学
实验教案
课程名称
机械制造基础综合实验
教研室（实验室）
机械制造教研室
授课班级
主讲教师
陈力航，刘启定，周光永，陈文凯
职称
副教授
适应专业
机制，农机，汽车
二○○九年九月
目录
实验一金相显微镜的使用及铁碳合金显微组织的观察
实验二碳钢热处理及硬度的测定
实验三碳钢热处理后显微组织的观察
实验四长度尺寸的测量
实验五表面粗糙度的测量
实验六形状和位置误差的测量
实验七圆柱齿轮误差的测量
实验八液压元件的拆装认识实验
实验九液压泵性能测试实验
实验十节流调速回路性能实验
实验十一其它基本回路性能实验
实验十二气动基本回路实验
实验一金相显微镜的使用和铁碳合金平衡组织分析
说明：
本实验2学时。
一、实验目的
1）了解金相显微镜的光学原理和构造；初步掌握金相显微镜的使用方法。
2）识别和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
3）分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，理解成分、组织与性能之间的相互关系。
二、实验内容
1）观察下表所列样品的显微组织，研究每一个样品的组织特征，并联系铁碳相图分析其组织形成过程。
2）用铅笔画出所观察过的组织，并注明材料名称、含碳量和放大倍数；显微组织图画在直径为30MM圆内，并将组织组成物名称以箭头引出标明。
3）用杠杆定律估算出大致的碳质量分数和组织相对量。
三、重点、难点
重点：
含碳量对铁碳合金显微组织的影响，成分、组织与性能之间的相互关系
四、实验组织管理
1、老师讲解金相显微镜的光学原理和构造；金相显微镜的使用方法（30分钟）。
2、，一次一个班，每人或两人一台设备。
3、学生操作、记录和计算（60分钟）。
五、实验步骤
1、老师讲解金相显微镜的光学原理和构造；金相显微镜的使用方法。
2、，观察样品的显微组织。
3、画出所观察过的组织，并注明材料名称、含碳量和放大倍数。
4、用杠杆定律估算出大致的碳质量分数和组织相对量
六、实验报告要求
1）写出实验目的。
2）画出所观察样品的显微组织示意图。
3）根据所观察的组织，说明碳含量对铁碳合金的组织和性能的影响的大致规律。
4）根据杠杆定律确定（或估算）未知样品的碳的质量分数和大致硬度（HB）。
七、参考书
1、金属材料及热处理
2、制造技术综合实验指导书
八、思考题
1）珠光体组织在低倍观察和高倍观察时有何不同？
为什么？
2）渗碳体有哪几种？
它们的形态有什么区别？
九、后记
实验二碳钢的热处理及硬度测试
说明：
本实验2学时。
一、实验目的
1）熟悉钢的几种基本热处理操作（退火、正火、淬火、回火等）；
2）了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45#钢热处理后性能（硬度）的影响；
3）了解各种硬度计的结构及操作方法。
二、实验内容
1）按下表所列工艺进行热处理操作实
加热温度保温时间冷却方式回火温度冷却方式
780℃24分钟10%NaoH溶液200℃油冷
2）测定热处理前后试样的硬度
3）对所测数据进行对比和分析
三、重点、难点
重点：
基本热处理操作
四、实验组织管理
1、老师讲解几种基本热处理操作和各种硬度计的结构及操作方（30分钟）。
2、学生分组，一次一个班，分为6组，每组5人。
3、基本热处理操作（30分钟）。
4、测硬度（30分钟）。
五、实验步骤
1）每两人一个试样，测试其硬度。
2）将试样放入780℃的炉内加热，保温24分钟后
3）取出试样，水淬油冷。
4）淬火时，试样要用钳子夹住。
动作要快，先在水中对试样两头淬火，然后放入油中冷却。
5）热处理后，用砂布磨去试样氧化皮
6）测试硬度
六、实验报告要求
1）写出实验目的
2）列出实验数据
3）分析对比热处理前后试样性能（硬度）的变化，以及原因。
七、参考书
1、金属材料及热处理
2、制造技术综合实验指导书
八、后记
实验三碳钢热处理后显微组织的观察
说明：
本实验2学时。
一、实验目的
1）观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点；
2）了解热处理工艺对碳钢组织和性能的影响。
二、实验内容
1）观察45#钢经不同形式热处理后显微组织；
2）观察T12钢经不同形式热处理后显微组织
观察样品的材料、热处理工艺和显微组织
编号材料热处理工艺浸蚀剂显微组织
145钢860℃空冷4%硝酸酒精索氏体+铁素体
245钢860℃油冷4%硝酸酒精马氏体+屈氏体
345钢860℃水冷4%硝酸酒精马氏体
445钢860℃水冷+600℃回火4%硝酸酒精回火索氏体
5T12钢760℃球化退火4%硝酸酒精球化体
6T12钢760℃水冷+200℃回火4%硝酸酒精回火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体
7T12钢1100℃水冷4%硝酸酒精粗大马氏体+残余奥氏体
三、重点、难点
重点：
45#钢经不同形式热处理后显微组织
四、实验组织管理
1、老师讲解碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点和热处理工艺对碳钢组织和性能的影响（30分钟）。
2、学生分组，一次一个班，每人一台设备。
3、观察45#钢经不同形式热处理后显微组织（30分钟）。
4、观察T12钢经不同形式热处理后显微组织30分钟）。
五、实验步骤
1、老师讲解碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点和热处理工艺对碳钢组织和性能的影响。
2、观察45#钢经不同形式热处理后显微组织。
3、观察T12钢经不同形式热处理后显微组织。
六、实验报告要求
1）写出实验目的
2）画出六种典型的显微组织图，并标上组织组成物，说明组织特征；
3）分析45#钢的索氏体与回火索氏体、屈氏体与回火屈氏体的异同处并说明原因。
七、参考书
1、金属材料及热处理
2、制造技术综合实验指导书
八、后记
实验四长度尺寸的测量
说明：
本实验2学时。
一、实验目的
§1长度尺寸的绝对测量
1．了解长度尺寸绝对测量的基本原理和方法
2．掌握所用仪器设备的结构、工作原理和使用方法
3．掌握直接测量和间接测量的数据处理方法
4．了解通用仪器的选用原则
5．掌握实验报告的书写方法
§2长度尺寸的相对测量
1．了解相对测量的基本原理和方法
2．掌握所用测量器具的结构、原理与使用方法
3．掌握相对测量的数据取得方法和数据处理方法
二、实验内容
§1长度尺寸的绝对测量
1．认真阅读实验指导书，掌握实验仪器的工作原理与使用方法
2．用外径千分尺测量活塞销外径6次，计算测量结果
3．用游标卡尺测量连杆孔中心距，计算测量结果
4．用万能测长仪测量活塞销外径，读取测量结果
5．以长度尺寸的绝对测量为题，写实验分析总结报告一份
§2长度尺寸的相对测量
1．阅读实验指导书，掌握内径百分表、立式光学计的原理和使用方法，掌握用万能测长仪内径的方法
2．用内径百分表测量气缸套内径共计6次，计算测量结果
3．用立式光学计测量活塞销外径，计算测量结果
4．用万能测长仪测量圆柱齿轮孔径，计算测量结果
5．撰写实验报告一份
三、重点、难点
重点：
万能测长仪的使用
四、实验步骤
§1长度尺寸的绝对测量
1．通用量器具的选用
2．测量数据的处理
3．万能测长仪使用
（一）用途
（二）规格（三）结构介绍
（四）仪器使用
（1）测帽的选择和调整
（2）起始值的对正
（3）被测件的安放
（4）读数显微镜中的示值
（5）内尺寸测量
1．用测钩测量
2．用电眼装置进行测量
§2长度尺寸的相对测量
1．内径百分表的使用
（一）仪器介绍
（二）测量步骤
（1）根据被测孔径的大小正确选择测头，将测头装入量杆的螺孔内。
（2）按被测孔径的基本尺寸选择量块，擦净后组合于量块夹内。
（3）将测头放入量块夹内并轻轻摆动，按图10（a）的方法在指示表指针的最小值处，将指示表调零（即指针转折点位置）。
（4）按图10（b）的方法测量孔径，在指示表指针的最小值处读数。
（5）在孔深的上、中、下三个截面内，互相垂直的两个方向上，共测六个位置。
2．立式光学计的使用
（一）仪器概述和测量原理
（二）实验步骤
1）选择测头
2）组合量块
根据被测塞规的基本尺寸来选择量块，并研配好。
3）仪器调零
①粗调：
②微调：
③零位调整：
（4）按下测头提升器6，取下量块组，将被测零件放在工作台上，并在测头下面慢慢地来回平动，（注意一定要使被测轴的母线与工作台接触，不得有任何跳动倾斜）在量规圆柱面上等距测6个数据。
记下刻度尺读数的量大值（即读数转折点）。
五、参考书
1、互换性与技术测量
2、制造技术综合实验指导书
六、后记
实验五表面粗糙度的测量
说明：
本实验2学时。
一、实验目的
§1用光切显微镜检测表面粗糙度
1．了解光切显微镜的工作原理和使用方法
2．熟悉表面粗糙度的评定参数系列
3．掌握用光切显微镜测量表面粗糙度的数据获取与数据处理的方法
§2用粗糙度测量仪测量表面粗糙度
1．了解T1000A型便携式表面粗糙度测量仪的工作原理、基本构造和使用方法。
2．理解不同测量条件下，粗糙度测量结果系列的变化情况。
3．掌握表面粗糙度测量条件，包括取样长度、评定评度、量程等的选用方法。
二、实验内容
§1用光切显微镜检测表面粗糙度
1．对照仪器说明书，了解光切显微镜的结构和工作原理及使用方法。
2．测量给定工件的表面粗糙度，作好数据记录，计算测量结果。
3．书写实验报告
§2用粗糙度测量仪测量表面粗糙度
1．了解T1000A型表面粗糙度测量仪的主要功能和调整使用方法。
2．测量被测工件、打印测量结果。
3．分析测量结果的含义、书写实验报告
三、重点、难点
重点：
光切显微镜检测表面粗糙度
四、实验步骤
§1用光切显微镜检测表面粗糙度
1．根据被测零件的表面粗糙度要求，参照仪器说明书正确选择物镜组，并装入仪器。
2．将被测零件擦净后放在工作台上，见图13，使加工纹路方向与光带方向垂直。
3．先粗调，看到光带后再细调，直到光带的一边非常清晰为止。
4．松开目镜上的紧固螺钉，旋转目镜13（见图13），用目测法，使目镜中十字线的一根线与光带中线位置平行，再固紧目镜。
5．旋转测微套筒，按图16所示，在取样长度之内，使目镜十字线分别与5个波峰hPIi的最高点和5个波谷hPVi的最低点相切，并记下测微套筒的二次读数。
由此得出5个△hi并用下式求出Rz
6．在评定长度内，一般取5个取样长度测出5个Rz值，取其平均值作为零件的R’z
7．根据定义也可求出轮廓最大高度Ry值作合格性判断。
§2用粗糙度测量仪测量表面粗糙度
1启动测量
2.测量中断
3.读取测量结果
4.粗糙度参数
5.轮廓曲线
6.支承长度率曲线及参数
7.测量结果的打印
五、参考书
1、互换性与技术测量
2、制造技术综合实验指导书
六、后记
实验六形状与位置误差的测量
说明：
本实验2学时。
一、实验目的
§1导轨直线度的测量
1．了解合象水平仪的结构及操作方法；
2．掌握测量导轨直线度误差及数据处理方法
§2圆跳动的测量
掌握圆跳动的测量方法。
§3圆度误差的测量
1．了解圆度仪的工作原理与基本构造。
2．掌握圆度仪的使用方法。
3．熟悉圆度仪测量数据分析的方法。
二、实验内容
§1导轨直线度的测量
1．对照仪器说明书，了解合象水平仪的结构和工作原理及使用方法。
2．测量给定导轨的直线度误差，作好数据记录，计算测量结果。
3．书写实验报告
§2圆跳动的测量
1．了解偏摆检查仪的主要功能和调整使用方法。
2．测量被测工件，记录数据。
3．分析测量结果的含义、书写实验报告
§3圆度误差的测量
1．了解DTP-1000A型圆度仪的结构和工作原理及使用方法。
2．测量被测工件，记录数据。
3．分析测量结果的含义、书写实验报告。
三、重点、难点
重点：
圆跳动的测量，圆跳动的测量
四、实验步骤
§1导轨直线度的测量
1．清洗被测表面、仪器工作面其他辅助工具。
2．划分跨距，作分段标记（根据被测表面的长度及被测精度进行分段）。
3．先将等高块、桥尺放在导轨上，然后将合象水平仪放置在桥尺面上粗校导轨面的水平。
水平仪及辅助工具的放置如图21所示。
4．测量时要从左至右或从右至左依次进行测量记下各段读数值，每次都要旋转度值，使气泡合象，然后读数。
移动等高块时，应将后支点放在原来的前支点处。
5．数据处理
§2圆跳动的测量
1．清洗工件及仪器各表面。
2．以被测工件基准孔的尺寸精度为依据，选配合适的心轴（心轴与基准孔的配合应无间隙），将工件装在心轴上，然后将心轴安装在跳动检查仪（或偏摆检查仪上），以能灵活转动而无轴向串动为宜。
3．根据被测工件所要求的位置公差值，选择指示表，并安装在表架上。
4．拟定测量步骤，将指示表调零。
5．逐项测量，记录数据。
§3圆度误差的测量
1.接通电源、气源，启动电脑
2.双击“圆度仪”，进入测量系统；
3.将待测工件清洗干净，放在工作台上；
4.选择圆度测量，进行测量，点击数据保存；
5.选择数据处理；打开数据文件名，对数据进行处理
6.打印数据处理报告；
7.以上各项可循环选择；
五、参考书
1、互换性与技术测量
2、制造技术综合实验指导书
六、后记
实验七圆柱齿轮误差的测量
说明：
本实验2学时。
一、实验目的
§1齿轮齿圆径向跳的测量
掌握齿圈径向跳动的测量方法。
§2齿轮公法线长度变动量及公法线平均长度偏差的测量
1．理解公法线长度变动量△Fw和公法线平均长度偏差△Ewm的区别；
2．掌握齿轮公法线长度及其变动量的测量方法；
3．熟悉齿轮公差表格的查阅方法。
§3齿轮齿距差及齿距累积误差的测量
1．了解齿距偏差与齿距累积误差的意义及其对齿轮传动使用要求的影响；
2．掌握齿距偏差与齿距累积误差的测量方法；
3．熟悉齿轮公差表格的查阅方法。
二、实验内容
§1齿轮齿圆径向跳的测量
1．对照仪器说明书，了解齿轮跳动检查仪的结构和工作原理及使用方法。
2．测量给定齿轮的齿圈径向跳动，作好数据记录，计算测量结果。
3．书写实验报告
§2齿轮公法线长度变动量及公法线平均长度偏差的测量
1．了解公法线千分尺的主要功能和调整使用方法。
2．测量被测工件，记录数据。
3．分析测量结果的含义、书写实验报告。
§3齿轮齿距差及齿距累积误差的测量
1．了解周节仪的结构和工作原理及使用方法。
2．测量被测工件，记录数据。
3．分析测量结果的含义、书写实验报告。
三、重点、难点
重点：
齿轮齿圆径向跳的测量
四、实验步骤
§1齿轮齿圆径向跳的测量
1．根据被测齿轮模数，选择适当的球形量头直径
2.将齿轮装在心轴上，将心轴装在两顶之间，以能转动灵活又没有轴向窜动为宜。
3．将指示表放在适当位置，使球形测头位于齿宽的中部再使指示表架下降直至测头伸入齿槽内且与齿面接触。
4．调整指示表，使其指针压缩1-2圈，然后将紧固旋纽销紧，再转动表盘调至零位。
5．逐步测量，记下读数。
6．数据处理：
取一圈读数中，绝对值最大的正、负值的绝对值之和，作为该齿轮的齿圈径向跳动误差值。
§2齿轮公法线长度变动量及公法线平均长度偏差的测量
1．按（4-1）和（4-3）或计算或查表确定跨齿数n和公法线公称长度W；
2．用标准校对棒或量块校对所有公法线千分尺的零位。
3．根据选定的跨齿数n，每次跨n个齿沿齿圈测量6个公法线长度，并记取读数。
4．计算公法线长度变动量△Fw
△Fw=Wmax-Wmin
5．计算公法线平均长度偏长△Ewm
取6个实际公法线长度的平均值与公称值W之差，即为公法线平均长度偏差。
△Ewm=-W
§3齿轮齿距差及齿距累积误差的测量
1．调节测量范围
2．周节仪和齿轮平放在检验平板上，使量爪13分别与两相邻周侧齿形面接触，接触点应在齿高的中部，将两定位爪子的末端调到和齿顶圆接触，在定位过程中应将固定螺钉初步固定一次，然后以任一齿距作为起初的基准，把仪器调整为零再把螺钉固紧。
3．依次测量其它各齿距相对于最初基准的偏差△fpt，并将测量结果记录于实验报告表中。
4.数据处理
五、参考书
1、互换性与技术测量
2、制造技术综合实验指导书
六、后记
实验八液压元件拆装认识实验
说明：
本实验2学时。
一、实验目的
通过对典型液压元件的拆装，进一步了解液压元件的工作原理，观察和分析液压元件的结构特点和在系统中的作用，重点要了解元件的型号、主要参数、职能符号；液压泵（马达）的转向；控制阀的调节手柄转向及刻度；进出油口、控制油口和泄漏油口及安装连接形式。
二、实验内容
拆装典型液压元件。
液压泵（马达）：
齿轮泵、叶片泵、柱塞马达
液压缸：
单出杆和双出杆活塞式液压缸
液压控制阀：
方向控制阀：
电磁换向阀、单向阀；
压力控制阀：
溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器；
流量控制阀：
节流阀、调速阀。
辅助元件：
管件、流量计、滤油器
以上元件的型号、主要参数、职能符号从标牌上认识；工作原理、结构特点、进出油口、控制油口及泄漏油口从拆装及标牌上的标记认识。
三、重点、难点
重点：
液压控制阀的工作原理和组成。
难点：
液压控制阀的工作原理和组成。
四、实验组织管理
1、老师讲解实验原理、实验步骤和要领（20分钟）。
2、一次一个班，学生每班30人，分为6组，每组5人，分别拆装液压泵，液压缸，方向控制阀，压力控制阀，流量控制阀，辅助元件，每10分钟轮换（60）分钟。
3、总结和写实验报告（10分钟）。
五、实验步骤
1）首先对典型液压元件的标牌进行认识，确定元件的型号、职能符号；
2）对典型液压元件进行拆装，认识各典型液压元件的结构特点、进出油口、控制油口及泄漏油口，分析典型液压元件的功用。
六、实验过程中应注意的问题
强调元件拆完后，一定要复原。
七、参考书
1、王积伟、章宏甲主编，《液压传动》（第二版），机械工业出版社，2006年
2、张世亮主编，《液压与气压传动》，机械工业出版社，2006年
3、杨曙东主编，《液压与气压传动》，华中科技大学出版社（第3版），2008年
4、苏杭、刘延俊主编，《液压与气压传动学习及实验指导书》，机械工业出版社，2006年
八、思考题
1）液压泵（马达）、液压控制阀的主要参数是什么？
2）齿轮泵在结构上如何解决困油、径向不平衡力以及泄漏问题？
3）节流阀和调速阀结构上有什么不同？
4）液压泵（马达）和液压控制阀应从哪些方面考虑它们的选用？
九、后记
实验九液压泵性能测试实验
说明：
本实验2学时。
一、实验目的
液压泵是液压传动核心元件，它的工作原理，工作性能是液压传动建立基础。
通过对液压泵的性能实验，加深对液压泵工作原理的理解，达到如下目的：
1）了解液压泵所应具备的性能参数及测试项目。
2）通过拼装实验系统，了解液压泵性能参数测试获取方法。
二、实验原理
泵的容积效率＝实际流量/理论流量，即：
ηV＝q/qt
三、实验系统图
四、实验组织管理
1、老师讲解实验原理、实验步骤和要领（20分钟）。
2、一次一个班，学生每班30人，分为4组，每组8人，拼装系统20分钟，做实验20分钟，（两台液压拼装实验台），4组分为两批做，共40分钟。
3、总结和写实验报告（10分钟）。
五、实验步骤
1）根据系统原理图，选定元件，拼装系统。
2）将电磁换向阀（23E-10B）的电磁铁插头线插入输入磁铁插座内。
3）测理论流量。
把溢流阀（Y-25B）调节手柄适当调紧，启动定量泵（YB-6），观测流量计显示数据（用秒表测），测得的流量值为空载流量（也为理论流量），计入表中。
4）把溢流阀调节手柄完全调松（即溢流阀全开），节流阀完全关闭，电磁换向阀（23E-10B）得电，此时，油液经溢流阀全部流回油箱。
5）逐步调紧溢流阀调节手柄，观察压力表，当压力表压力为6Mpa时，固定溢流阀调节手柄。
6）逐步调松节流阀的调节手柄，用秒表分别测量压力表显示为5、4、3、2、1Mpa时的流量，并计入表中。
7）作出p-ηV，p-q曲线。
六、教学过程中应注意的问题
强调启动定量泵之前，把溢流阀和节流阀调松。
七、参考书
1、王积伟、章宏甲主编，《液压传动》（第二版），机械工业出版社，2006年
2、张世亮主编，《液压与气压传动》，机械工业出版社，2006年
3、杨曙东主编，《液压与气压传动》，华中科技大学出版社（第3版），2008年
4、苏杭、刘延俊主编，《液压与气压传动学习及实验指导书》，机械工业出版社，2006年
八、思考题与作业题
1）何谓液压泵的容积效率、总效率？
2）随压力升高容积效率下降的原因是什么？
九、后记
实验十节流调速回路性能测试实验
说明：
本实验2学时。
一、实验目的
速度调节回路是液压传动系统的重要组成部分，依靠它来控制工作机构的运动速度，例如在机床中我们经常需要调节工作台（或刀架）的移动速度，以适应加工工艺要求。
液压传动的优点之一就是能够很方便地实现无级调速。
液压传动系统速度的调节，一般有三种，即节流调速，容积调速，容积—节流调速。
通过实验要求达到以下目的：
1）通过亲自拼装实验系统，了解进口节流调速回路的组成及性能，绘制速度——负载特性曲线，并与其它节流调速进行比较。
2）通过该回路实验，加深理解Q=CAΔPm，式中A、ΔP、m分别由什么决定，如何保证Q=常数。
3）利用现有液压元件拟定其它方案,进行比较。
二、实验原理
Q=CAΔPm
三、实验系统图
四、实验组织管理
1、老师讲解实验原理、实验步骤和要领（20分钟）。
2、一次一个班，学生每班30人，分为4组，每组8人，拼装系统20分钟，做实验20分钟，（两台液压拼装实验台），4组分为两批做，共40分钟。
3、总结和写实验报告（10分钟）。
五、实验步骤
1）按照实验回路图的要求，取出所要用的液压元件，检查型号是否正确。
2）将检查完毕性能完好的液压元件安装在实验台面板合理位置，通过快换接头和液压软管按回路要求连接。
3）根据计算机显示器界面中的电磁铁动作表输入框选择要求用鼠标“点接”电器控制的逻辑联接“on”或“off”。
4）安装完毕,定出两只行程开关之间距离,拧开溢流阀（I）（II）,启动YBX-16,YB-6泵，调节溢流阀（Ⅰ）压力为3Mpa,溢流阀（Ⅱ）压力为0.5Mpa,调节单向调速阀或单向节流阀开口。
5）按电磁铁动作表输入框的选定、按动“启动”按钮,即可实现动作。
在运行中读出显示器界面图表中单向调速阀或单向节流阀进出口和负载缸进口压力,以及液压缸的运行显示时间。
6）根据回路记录表,调节溢流阀门（I）压力（即调节负载压力）,记录相应时间和压力,填入表中,绘制V-F曲线。
六、教学过程中应注意的问题
强调启动定量泵之前，把溢流阀和节流阀调松。
七、参考书
1、王积伟、章宏甲主编，《液压传动》（第二版），机械工业出版社，2006年
2、张世亮主编，《液压与气压传动》，机械工业出版社，2006年
3、杨曙东主编，《液压与气压传动》，华中科技大学出版社（第3版），2008年
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