《机械设计基础实验》.docx
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《机械设计基础实验》
《机械设计基础实验》
教学大纲
湖南农业大学工学院
2007年11月
《机械设计基础实验》教学大纲
1、课程编号：
20192B6
2、课程属性：
必修
3、实验属性：
独立设课
4、学时：
28学时
5、实验应开学期：
第4、5学期
6、先修课程：
高等数学、机械制图、金属工艺学、理论力学、材料力学、金属材料及热处理、机械精度设计及检
测、机械原理、机械设计。
一、课程的性质与任务
机械设计基础实验课是紧紧围绕机械原理、机械设计理论教学而开设的，其目的是让学生通过课堂理论教学后，经过实验教学更加深刻地理解教学的内容，验证理论教学中的重要结论，学会现代的实验方法和测试手段，提高学生的动手能力和创新设计能力，为今后的学习进行各种科学研究工作打下一定的基础。
二、实验的目的与基本要求
1、进一步深刻理解理论教学的内容，验证理论教学中的重要结论；
2、掌握现代的实验方法和测试技术；
3、掌握各种实验设备的结构、工作原理以及使用调节方法；
4、提高学生的动手能力和创新设计能力。
三、实验考核方式及办法
1、根据学生参加实验的态度和表现，在教师批阅完实验报告的基础上，按优、良、中、及格、不及格五级评
定实验成绩。
2、未完成所规定的实验或实验成绩不合格者，应补做或重作实验，否则不准参加本课程的期终考试。
3、本课程为考查课，根据学习态度、实验报告计成绩。
四、实验项目一览表
机械设计实验项目一览表
序号
实验项目名称
实验类型
实验要求
适用专业
学时
1
机构认识、机构运动简图的测绘和分析
综合性
必做
2
2
齿轮几何参数测定与分析
综合性
必做
机械类
4
3
刚性转子动平衡实验
验证性
必做
2
4
机械运动方案虚拟拼装与运动仿真
设计创新性
必做
2
5
机械传动系统方案的创新设计及分析
设计创新性
必做
4
6
螺栓联接综合测试与分析
分析综合性
必做
2
7
带传动实验
基础验证性
必做
2
8
齿轮传动效率实验
基础验证性
必做
2
9
液体动压滑动轴承实验
基础验证性
必做
2
10
轴系结构创意设计
设计创新性
必做
4
11
减速器拆装实验
分析综合性
必做
2
12
机械传动系统的设计与性能测试分析
设计创新性
选做
4
五、实验项目的具体内容
实验一机构认识、机构运动简图的测绘和分析
1、实验目的
（1）认识各种常见的机构，了解其组成与其工作原理；
（2）掌握根据实际机械和模型绘制机械运动简图的技能；
（3）进一步加深理解机械的组成和机械自由度的含义，掌握机械自由度的计算方法及其具有确定运动的条件；
（4）了解机械运动简图与实际机械结构的区别。
2、实验内容
（1）每人测绘3至4个机械模型的机构运动简图；
（2）认识机械原理示教柜上的各种机构、观察缝纫机、补鞋机、莲子剥壳机、YJ-79型教具插齿机等机械实物。
3、实验设备
（1）机械原理示教柜；
（2）机械运动简图测绘模型若干；
（3）缝纫机、补鞋机、莲子剥壳机、YJ-79型教具插齿机。
4、实验步骤
（1）仔细观察和分析各种机构模型和机械实物；
（2）测绘3至4个机构模型，画出机构运动简图。
5、教学方式
（1）指导学生一边仔细观察示教柜的各种机构及其运动。
一边听清配套CD的讲解；
（2）老师讲解各种机械实物、示范操作，学生再体验；
（3）每位学生用1学时测绘3-4个机构模型的机构运动简图；
（4）计算机构的自由度，分析该机构是否有确定的运动。
6、考核要求
完成实验报告。
7、实验报告要求
图线符合国家标准、文字简明扼要。
实验二齿轮几何参数测定与分析
1、实验目的
（1）掌握用普通量具测定齿轮基本参数的基本技能；
（2）进一步巩固并熟悉齿轮各部分名称和各部分的尺寸与基本参数的关系，以及渐开线齿轮的几何性质；
（3）掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理，观察渐开线齿廓的形成过程。
2、实验内容
测定两个渐开线齿轮（奇数齿和偶数齿的齿轮各一个）的基本参数，并判别它们是否是标准齿轮、非标准齿轮，求出其变位系数。
3、实验设备
（1）渐开线齿轮参数测定实验箱；
（2）YJ-79型教具插齿机、蜡制齿坯。
4、实验步骤
（1）老师讲解实验方法和步骤；
（2）学生测绘计算齿轮的几何参数；
（3）老师演示插齿机插齿。
5、教学方式
2人一组，测定两个渐开线齿轮的参数。
在测定过程中，学生以8人一组轮流观摩老师用插齿机插齿。
6、考核要求
当堂完成实验报告。
7、实验报告要求
字迹工整，计算准确。
实验三刚性转子动平衡实验
1、实验目的
（1）掌握动平衡的原理和基本方法；
（2）巩固动平衡的基本概念和理论知识；
（3）了解几种动平衡实验机的构造工作原理。
2、实验内容
测定刚性转子的不平衡的质径积及其相位角。
3、实验设备
（1）DPH-I智能动平衡试验台、测试电脑、打印机；
（2）闪光式动平衡机；
（3）简易柜架式动平衡机。
4、实验步骤
（1）老师讲解实验原理方法、演示一遍；
（2）学生测定完成实验。
5、教学方式
4人一组，分组实施。
6、考核要求
当堂完成实验报告。
7、实验报告要求
字迹工整，附上打印出的实验数据。
实验四机械运动方案虚拟拼装与运动仿真
1、实验目的：
（1）培养学生的创新意识和创新设计能力；
（2）培养学生综合运用各种常见机构的能力；
（3）进一步理解机构组成、运动副、自由度、约束等基本概念。
2、实验内容
（1）根据实验系统提供的各种零部件，拼装出一些常用的机构或机构的组合；
（2）对拼装机构或机构组合进行运动仿真；
（3）分析机构组合的运动要求及传动性能。
3、实验设备
（1）硬件：
PC机；
（2）软件：
虚拟实验系统。
4、实验步骤
（1）进入实验系统，浏览系统提供的各种零部件；
（2）拟定一个机构运动方案，进行虚拟拼装；
（3）对拼装机构进行运动仿真。
5、教学方式
一人一台电脑，浏览虚拟零件。
手动或自动虚拟拼装一些机构的组合，并对其运动仿真。
观看运动分析的结果。
6、考核要求
布置学生自拟机构组合方案，为实验四作准备。
7、实验报告要求
文字简明扼要，图线符合国家标准。
实验五机械传动系统方案的创新设计及分析
1、实验目的
（1）通过方案设计构思，培养学生创新设计能力；
（2）培养学生对各种常见机构的综合运用能力；
（3）通过拼装，培养学生的动手能力；
（4）通过对方案进行结构分析、运动分析、动力分析及实际测定，检验设计的方案是否满足工作要求。
2、实验内容
（1）拟订一较复杂的机械（如牛头刨床、小型插床等）的传动系统方案；
（2）对方案进行结构分析、运动分析、动力分析；
（3）拼装出拟订的械传动系统方案，并通过检测检验其是否具有确定的运动，运动性能、动力性能能否满足预定的工作要求。
3、实验设备
（1）ZBS-C型机构运动创新设计实验台；
（2）机构方案创意设计模拟实施实验仪；
（3）3DMC-I型三维机构组合创新可分析实验台。
4、实验步骤
（1）预习实验指导书，了解实验设备，熟悉各种运动副和杆件的组装方法；
（2）针对设计题目，初步拟定机械传动系统方案，绘出草图（课外）；
（3）教师讲解实验设备及各零、部件的功能，安装和拆卸方法及工具；
（4）老师指导学生按草图进行机构拼装；
（5）老师检查拼装无误后启动原动机驱动拼装机械运动，根据运动情况进行适当调整达到设计要求；
（6）安装测试系统对机械系统运动参数进行测试，打印出测试报告。
5、教学方式
二、三人为一组，使用一台实验设备相互协作完成一个典型机械传动系统的方案设计、拼装和测试。
6、考核要求
拼装机构按设计要求运动灵活，运动参数达到设计要求。
7、实验报告要求
文字简明扼要，图线符合国家标准。
实验六螺栓联接综合测试与分析
1、实验目的
（1）了解螺栓联接在拧紧过程中各部分的受力情况；
（2）验证受轴向工作载荷时，预紧螺栓的变形规律及对螺栓总拉力的影响；
（3）学会计算螺栓的相对刚度，并绘制螺栓联接的受力变形图；
（4）透彻理解提高螺栓联接强度的各项措施。
2、实验内容
（1）螺栓静态载荷与变形的测量与分析，螺栓组的受力分析；
（2）螺栓的动态载荷与变形的变化曲线仿真分析；
（3）建模理论曲线与实测曲线的分析比较。
3、实验设备
螺栓联接综合实验台
4、实验步骤
（1）连接各实验设备；
（2）接通电源并预热，调零；
（3）逐一均匀拧紧各螺栓，使每个螺栓有相同的预紧初拉力和初应变；
（4）加载，测出相应的应变量，如此重复三次；
（5）卸载，关闭电源，结束实验。
5、教学方式
每班学生分成8小组，每组4-5人，教师示范讲解，学生动手实验。
6、考核要求
完成实验报告。
7、实验报告要求
文字简明扼要，字迹工整。
实验七带传动实验
1、实验目的：
（1）了解带传动实验台的构造、工作原理和测试带传动参数的方法；
（2）观察带的初拉力对带传动工作能力的影响；
（3）观察带传动的弹性滑动及打滑现象；
（4）掌握带传动的滑动率曲线和效率曲线。
2、实验内容
（1）观察V带的工作情况、弹性滑动和打滑现象；
（2）测定并绘制滑动率曲线和效率曲线。
3、实验设备
DCS-II型智能带传动实验台
4、实验步骤
（1）给带传动施加初拉力；
（2）启动原动机、调速、记下空载时主、被动轮的转矩及转速值；
（3）加载、运行，记录主、被动轮的转矩及转速。
多次加载，得到
（4）结束实验。
处理实验数据，打印输出。
5、教学方式
与齿轮传动的效率实验同时进行，2人一组。
6、考核要求
完成实验报告。
7、实验报告要求
8组实验数据；
字迹工整、文字简明扼要、附上打印出的实验数据。
实验八齿轮传动效率实验
1、实验目的
（1）了解封闭功率流式齿轮试验台的基本原理特点；
（2）了解齿轮传动效率的测试方法；
（3）掌握齿轮传动的传动效率曲线。
2、实验内容
（1）测定齿轮传动的效率；
（2）绘制齿轮传动的效率曲线。
3、实验设备
CLS-II型齿轮传动的试验台
4、实验步骤
（1）系统联接、接通电源；
（2）转矩零点及放大倍数调整；
（3）加载、运行，记录下8组实验数据；
（4）停机、清零、关闭电源，处理实验数据、打印输出。
5、教学方式
与带传动实验同时进行，2人一组。
6、考核要求
完成实验报告。
7、实验报告要求
字迹工整，文字简明扼要，附上打印出的实验数据。
实验九液体动压滑动轴承实验
1、实验目的
（1）掌握动压油膜形成的条件及形成过程；
（2）掌握油膜承载能力随载荷、转速的变化规律及轴向压力的分布情况；
（3）了解径向滑动轴承的摩擦系数的测量方法。
2、实验内容
（1）观察径向滑动轴承液体动压润滑的形成过程和现象；
（2）测定和绘制径向滑动轴承径向油膜压力曲线，求轴承的承载能力；
（3）观察载荷和转速改变时油膜压力的变化情况；
（4）观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布的情况；
（5）测量径向滑动轴承的摩擦系数，绘制摩擦特性曲线。
3、实验设备
HZSB-III型新型液体滑动轴承实验台、测控微机
4、实验步骤
（1）启动电机，调整转速至全液体润滑状态；
（2）用加载装置加载；
（3）待各压力表值稳定后，依次记录各压力表的压力值；
（4）卸载、关机；
（5）处理实验数据，绘制出油压分布曲线与承载曲线。
5、教学方式
每小组4人，每组一台设备，老师示范讲解后，学生操作。
6、考核要求
完成实验报告。
7、实验报告要求
字迹工整，文字简扼要，附上打印出的实验数据。
实验十轴系结构创意设计
1、实验目的
（1）了解并掌握轴承和轴上零件的结构与功用、工艺要求；
（2）观察轴与轴承及轴上零件的定位、固定调整方式及安装顺序；
（3）建立轴系结构的感性认识，并掌握轴系结构设计理论知识。
2、实验内容
（1）了解分析现有轴系结构形式、功能、装配关系；
（2）按题目要求设计一个轴系结构方案示意图；
（3）根据提供的实验装置与轴系方案示意图，创意组合轴系结构设计与分析。
3、实验设备
（1）JK-I型创意组合式轴系结构设计实验箱；
（2）游标卡尺，活动扳手、钢尺、起子等。
4、实验步骤
（1）现有轴系结构分析；
（2）创意组合轴系结构设计与分析。
5、教学方式
每小组4人，每组一套设备。
老师示范讲解后，学生动手操作。
6、考核要求
完成实验报告。
7、实验报告要求
文字简明扼要，图线符合国家标准。
实验十一减速器拆装实验
1、实验目的
（1）了解减速器结构、熟悉各零件的名称、形状、用途和各零件之间的装配关系；
（2）了解轴系部件的安装、固定及调整方法；
（3）对减速器各个零件部件有直观认识，进一步了解和掌握各零部件的结构意义、加工工艺、安装方法。
2、实验内容
（1）观察减速器的外形、了解减速器各附件的名称、结构、安装位置及作用；
（2）减速器的虚拟装配（课前进行）；
（3）拆装减速器；
（4）分析减速器的结构。
3、实验设备
单级圆柱齿轮减速器、双级圆柱齿轮减速器、单级蜗轮减速器，圆锥-圆柱齿轮减速器，装拆工具。
4、实验步骤
（1）观察减速器的外形、研究拆装方法；
（2）拆卸减速器；
（3）分析减速器的结构；
（4）装配复原减速器。
5、教学方式
每学生班分成8小组，每小组4-5人。
教师讲解拆装步骤及注意事项，学生动手拆装。
6、考核要求
教师提问、出思考题给学生讨论，学生完成实验报告。
7、实验报告要求
文字简明扼要，字迹工整。
实验十二机械传动系统的设计与性能测试分析
1、目的要求
（1）系统地全面掌握机械传动、联接件的功能和设计原理；
（2）系统地了解并认识机械系统性能参数在实际机械系统中的变化；
（3）学生自主创意设计，并拼装机械传动系统；
（4）了解传感器、数据处理、数据检测、数据分析等原理。
2、实验内容
（1）创意设计一个机械系统传动方案；
（2）根据创意的机械系统传动方案，选择实验用零部件及机构，并自主拼装完成该实验台；
（3）安装传感器、数据处理、数据检测等部分连线；
（4）对拼装好的机械系统的性能进行检测与分析。
3、实验设备
（1）JYCS-III型机械系统性能研究及参数可视化分析实验台；
（2）各种机械传动、传感器、检测系统和数据处理软件。
4、实验步骤
（1）设计拟定一个机械系统传动方案；
（2）拼装好设计的机械系统；
（3）安装传感器、数据处理、数据检测等部分的连线；
（4）检测分析拼装好的机械系统的性能。
5、教学方式
选做该实验的同学，4-5人自由组合成一个小组和教师预约时间完成实验
6、考核要求
完成一份实验研究与分析报告。
六、实验教材及主要参考资料
教材：
《机械设计实验教程》，本校自编；
参考书：
《机械基础实验教程》，奚鹰主编，武汉理工大学出版社，
20005
年
《机械基础实验报告》，奚鹰主编，武汉理工大学出版社，
2005
年
七、教改说明及其他：
本大纲结合“中央与地方共建机械基础实验室项目（2004）”建设编写，同时采用了“虚拟技术在机械设计与制造类课程中的运用”
教改项目的部分研究成果。
课程负责人：
工学院，
二OO八年一月
升级会员 