《机械设计基础》实验教学大纲

（非开课课程）

开课系（部）：工程学院

课程编号：420066

课程类型：专业必修课

学时学分：课程总学时     其中实验（上机）学时：4     学分：3.0

适用专业：工业工程         开课学期：2012-2013学年第二学期

先修课程：高等数学、工程力学、机械制图

一、课程简述

机械设计基础是机械类、机电类、近机类专业必修的一门技术基础课，是研究普通工作条件下一般参数的通用零部件的选用及设计的一门学科，在教学计划中起着承先启后的作用，为学生学习后续专业课程打下必要的基础。本课程具有较强的理论性，同时具有较强的实践性和应用性，能够有效增强学生的机械理论基础，提高学生对机械技术工作的适应性，培养其开发创新能力。

《机械设计基础》实验教学课程与《机械设计基础》理论课程相配套，课程旨在培养学生机械专业素质的同时，提高学生的综合素质能力，培养学生的设计能力、创新能力和工程意识。通过理论教学和实践环节相结合，学生能够掌握关于机构的结构分析、运动分析、受力分析等方面的基本理论和基本知识，掌握通用机械零件的设计原理、方法，掌握典型机械零件的实验方法及技能；具有运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料的能力，具有初步的分析和设计能力，培养创新意识，能够开展一般通用零部件和简单机械装置设计，为后续专业课程学习和今后从事设计工作打下坚实的基础。

二、课程实验目的与基本要求

1、实验目的

作为一门实践性课程，《机械设计基础》实验课程的实验目的主要包括两个方面：

（1）加强对学生的基本训练、提高分析问题和解决的能力，具体来说就是加强对学生理论与实际联系的培养，提高学生动手能力，在机械结构、机械传动、机械零部件设计等方面加强基础训练。

（2）通过观察、测量和分析，加强学生对机械设计理论的认识。

2、基本要求

《机械设计基础》实验课程的基本要求如下：

（1）能正确使用常用的测量仪器及设备； 

（2）能阅读简单的零部件图；

（3）能按预定要求，操作实验；

（4）完成数据测取、结果分析；

（5）掌握一般的机械结构拆装工艺。

二、实验方式与注意事项

1、实验方式

根据实验室的具体条件和实验要求进行分组，必须在规定时间内，由学生完成，对实验过程中出现的问题，要求学生尽量做到思考，解决，实验中认真做好实验记录，实验后认真完成实验报告。

2、注意事项

（1）实验课前必须充分预习，搞清楚本次实验的内容及其有关原理，了解本次实验所用的仪器、仪表的原理和使用方法。

（2）实验时首先要仔细阅读有关仪器使用的注意事项或仪器说明书，应正确使用仪器。实验过程中，应及时地、正确地将实验数据记录在数据表格内，养成认真观察、细心记录的好习惯。做完实验后，应把仪器及桌子上用具整理好，保持实验室清洁整齐，培养良好的工作作风。

（3）实验报告是对实验的记录和总结，应认真写好实验报告。实验报告内容应包括：实验名称、实验目的、实验内容、实验设备、实验原理、实验步骤、数据分析等内容。实验报告要求力求简单明了，用词准确，字迹清晰。数据记录要全、真实、表格要合理清楚，回答问题要反映出自己在实验中的切身体会。

三、考核方式与成绩评定

1、考核方式

本课程各项实验的成绩应由书面的实验报告成绩为主，实验过程表现为辅，由任课老师评定最终的成绩。

2、成绩评定

以学生提交的书面报告为依据评定成绩；实验过程表现由任课教师根据组织实验过程中学生们的表现，给积极主动表现优异的学生给予适当加分，表现特别消极不认真者给予减分。

四、实验教材和主要参考资料

1.汪信远,奚鹰.机械设计基础.北京:高等教育出版社,2010.

2.濮良贵,纪名刚.机械设计(第八版).北京:高等教育出版社,2001.

3.吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册(第3版).北京:高等教育出版社, 2006.

4.陈晓南,杨培林.机械设计基础.北京:科学出版社,2012.

五、实验项目与内容提要 

实验一 减速器拆装实验

1  实验目的

（1）通过对减速器的拆装与观察，了解减速器各部分的结构，并分析其结构工艺性；

（2）通过减速器的结构分析，了解其如何满足功能要求和强度、刚度要求、工艺（加工与装配）要求及润滑与密封等要求；

（3）通过对减速器中某轴系部件的拆装与分析，了解轴上零件的定位方式、轴系与箱体的定位方式、轴承及其间隙调整方法、密封装置等；观察与分析轴的工艺结构；

（4）通过对不同类型减速器的分析比较，加深对机械零、部件结构设计的感性认识，为机械零、部件设计打下基础。

2 实验设备

一级圆柱齿轮减速器、二级圆柱齿轮减速器、二级圆锥圆柱齿轮减速器、活动扳手2把、游标卡尺1把、钢板尺1把。

3 实验内容

（1）画出你所拆装的减速器的传动布置简图。

（2）测量下表中数据并将结果记录在表中。

（3）写出减速器各零件与附件的用途。

（1）轴上零件如何进行轴向定位和周向定位？

（2）如何减轻箱体的重量和减少箱体的加工面积？

（3）轴承座两侧上下箱连接螺栓凸台高度应如何确定？

（4）减速器结构设计中应如何考虑装、拆的要求？

实验二 带传动实验

1 实验目的

（1）观察带传动的弹性滑动与打滑现象。  

（2）了解初拉力、带速等参数的改变对带传动能力的影响，测绘出弹性滑动曲线。

（3）掌握转速、扭矩、转速差及带传动效率的测量方法。

2 实验设备

DCS-II智能带传动实验台

3 实验原理

带传动实验台由直流电动机通过传动带拖动直流发电机而组成带传动机械系统，电动机为原动机，发电机作为负载。电控电路为电动机提供电源；传动带拖动发电机发电，每按一次“加载”按钮，在发电机电枢电路上并联一个负载电阻，使发电机负载逐步增加，电枢电流增大，发电机电磁转矩随之增大，即发电机的负载转矩增大，实现了带传动负载的变化。

在不同的负载下，分别测量主动带轮和从动带轮的转速（n1，n2）和带轮与传动带之间的摩擦力矩（T1，T2），就可以分别计算出主动轮和从动轮的传动功率（P1=n1T1/9550，P2=n2T2/9550）及带传动的效率（η=P2/P1）和滑动系数（ε=(n1-n2)/n1）。

带轮的转速是通过光电式转速传感器测量的。带轮与传动带之间的摩擦力矩是通过测量电机定子作用于转子上的电磁力矩而间接测到的；当带轮-电机轴-电机转子一同稳定匀速转动时，传动带作用于带轮上的摩擦力矩与电机定子通过磁场作用于转子上的电磁力矩相等。两台电机均为悬挂浮动支承，当电机工作时，定子通过磁场驱动转子转动，同时磁场也以相同的电磁力矩反作用于定子上，使电机壳有反向转动的趋势，而电机壳外安装的拉力传感器提供的外部机械力矩使电机壳平衡，这时由拉力传感器测得的外部力矩即为带轮与传动带之间的摩擦力矩。

4 实验步骤

（1）根据实验要求加初拉力F0。

（2）打开电源前应将调速旋钮逆时针旋到“零”，避免开机时电动机突然启动。

（3）校零；打开电源，按一下“清零”键，使转速和力矩均显示为“0”。

（4）顺时针轻调速度旋钮，电动机启动并逐渐增速，将转速稳定在1000rpm左右。

（5）记录空载时（载荷指示灯不亮）主、从动轮的转速和转矩。

（6）按“加载”键一次，加载指示灯亮一个，调整电动机转速，使其保持在预定工作转速内，记录主、从动轮的转速n1、n2和转矩T1、T2。

（7）重复第6步，依次加载并记录数据，记录数据10个。

（8）改变初拉力F0重复上述步骤，记录数据10个。

（9）关机；先将电机转速调至零，再关闭电源。以避免以后的使用者因误操作而使电动机突然启动，发生危险。

（10）根据记数据计算ε、η，作出带传动的滑动曲线（ε-T2）和效率曲线（η-T2）。

5 实验数据记录及分析

（1）实验数据记录

1）带的种类：

2）带的初拉力：F0=        Kg

3）张紧方式：自动张紧

4）包角：

6 思考题

（1）分析弹性滑动和打滑现象产生的原因及两者之间的本质区别。

（2）分析带传动初拉力对传动能力的影响？

执笔人：工程学院 工业工程教研室 沈振辉

审核人：曾静

编写时间：2012年6月25日