機械工程基礎實踐是在總結教學團隊多年來的教學經驗的基礎上，結合目前常見的教學儀器設備，按照機械設計系列課程的實驗教學體系構架而進行編寫的。編寫本書的宗旨是引導學生在機械認知的基礎上，掌握實驗基本原理、基本技能和實驗方法，進一步培養學生機械設計創新意識和分析、解決工程實際問題的能力。 按照教學內容的體系，適應不同層次學生的實驗教學需求，全書共分5章，主要內容包括機械原理典型實驗、機械設計典型實驗、機械設計上機實驗、機械原理選做實驗和機械設計選做實驗。本書結構嚴謹、內容豐富，強調理論與實踐相結合，融入了作者多年的教學改革成果，反映了學科發展。
劉文光博士，副教授，美國Alabama大學訪問學者，碩士生導師，主要承擔機械原理、機械設計、機械設計基礎等理論教學任務和機械原理課程設計、機械設計課程設計、畢業設計等實踐性教學任務。
目 錄
第1 章 認知性實踐 ....................................................................................... 1
1.1 機構創新設計認知 ........................................................................................................ 1
1.1.1 實驗目的 ............................................................................................................. 1
1.1.2 實驗設備 ............................................................................................................. 1
1.1.3 機構的展示及分析 ............................................................................................. 1
1.1.4 創新設計的展示及分析 ..................................................................................... 3
1.1.5 實驗原理、方法和步驟 ..................................................................................... 4
1.1.6 思考題 ................................................................................................................. 4
1.1.7 實驗報告 ............................................................................................................. 5
1.2 機械零件認知 ................................................................................................................ 5
1.2.1 實驗目的 ............................................................................................................. 5
1.2.2 實驗方法 ............................................................................................................. 5
1.2.3 實驗內容 ............................................................................................................. 5
1.2.4 機械零件認知復習題 ....................................................................................... 12
1.2.5 實驗報告 ........................................................................................................... 13
1.3 機械結構認知 .............................................................................................................. 13
1.3.1 實驗目的 ........................................................................................................... 13
1.3.2 實驗設備 ........................................................................................................... 14
1.3.3 實驗內容 ........................................................................................................... 14
1.3.4 思考題 ............................................................................................................... 20
1.3.5 實驗報告 ........................................................................................................... 20
第2 章 驗證性實踐 ..................................................................................... 21
2.1 機構運動簡圖測繪 ...................................................................................................... 21
2.1.1 實驗目的 ........................................................................................................... 21
2.1.2 實驗內容 ........................................................................................................... 21
2.1.3 實驗設備和用具 ............................................................................................... 21
2.1.4 實驗原理、方法和步驟 ................................................................................... 21
2.1.5 注意事項 ........................................................................................................... 25
2.1.6 思考題 ............................................................................................................... 26
2.1.7 實驗報告 ........................................................................................................... 26
2.2 漸開線齒廓范成原理 .................................................................................................. 27
2.2.1 實驗目的 ........................................................................................................... 27
2.2.2 實驗內容 ........................................................................................................... 27
2.2.3 實驗設備和用具 ............................................................................................... 27
2.2.4 范成儀的構造和工作原理 ............................................................................... 27
2.2.5 實驗步驟和要求 ............................................................................................... 28
2.2.6 思考題 ............................................................................................................... 29
2.2.7 實驗報告 ........................................................................................................... 29
2.3 直齒圓柱齒輪參數測定 .............................................................................................. 31
機械設計實踐與創新
— VI —
2.3.1 實驗目的 ........................................................................................................... 31
2.3.2 實驗內容 ........................................................................................................... 31
2.3.3 實驗用具 ........................................................................................................... 31
2.3.4 實驗原理 ........................................................................................................... 31
2.3.5 實驗步驟和注意事項 ....................................................................................... 36
2.3.6 思考題 ............................................................................................................... 37
2.3.7 實驗報告 ........................................................................................................... 38
2.4 轉子動平衡演示 .......................................................................................................... 40
2.4.1 實驗目的 ........................................................................................................... 40
2.4.2 實驗內容 ........................................................................................................... 40
2.4.3 實驗設備和用具 ............................................................................................... 40
2.4.4 實驗原理 ........................................................................................................... 40
2.4.5 實驗方法和步驟 ............................................................................................... 44
2.4.6 思考題 ............................................................................................................... 45
2.4.7 實驗報告 ........................................................................................................... 46
2.5 螺栓連接性能測試 ...................................................................................................... 46
2.5.1 實驗目的 ........................................................................................................... 46
2.5.2 實驗設備和儀器 ............................................................................................... 46
2.5.3 實驗原理 ........................................................................................................... 49
2.5.4 實驗方法和步驟 ............................................................................................... 53
2.5.5 實驗注意事項 ................................................................................................... 54
2.5.6 思考題 ............................................................................................................... 54
2.5.7 實驗報告 ........................................................................................................... 54
2.6 帶傳動性能測試 .......................................................................................................... 55
2.6.1 實驗目的 ........................................................................................................... 55
2.6.2 實驗設備和儀器 ............................................................................................... 55
2.6.3 實驗原理 ........................................................................................................... 59
2.6.4 實驗方法和步驟 ............................................................................................... 60
2.6.5 注意事項 ........................................................................................................... 61
2.6.6 思考題 ............................................................................................................... 61
2.6.7 實驗報告 ........................................................................................................... 61
2.7 減速器拆裝 .................................................................................................................. 63
2.7.1 實驗目的 ........................................................................................................... 63
2.7.2 實驗設備和工具 ............................................................................................... 63
2.7.3 實驗方法 ........................................................................................................... 63
2.7.4 實驗步驟中應考慮的問題 ............................................................................... 64
2.7.5 實驗要求 ........................................................................................................... 66
2.7.6 思考題 ............................................................................................................... 66
2.7.7 實驗報告 ........................................................................................................... 66
第3 章 設計性實踐 ..................................................................................... 68
3.1 SolidWorks 軟件簡介 ................................................................................................... 68
3.1.1 SolidWorks 的設計思想 .................................................................................... 69
3.1.2 SolidWorks 2012 簡介 ....................................................................................... 71
3.1.3 文件管理 ........................................................................................................... 73
3.1.4 SolidWorks 工作環境設置 ................................................................................ 73
3.1.5 SolidWorks 術語 ................................................................................................ 74
目 錄
— VII —
3.2 上機實踐任務書 .......................................................................................................... 76
3.2.1 實驗目的 ........................................................................................................... 76
3.2.2 實驗內容 ........................................................................................................... 76
3.2.3 實驗設備 ........................................................................................................... 76
3.2.4 實驗數據 ........................................................................................................... 76
3.2.5 實驗要求 ........................................................................................................... 77
3.2.6 實驗報告 ........................................................................................................... 77
3.3 V 帶傳動設計計算案例 .............................................................................................. 77
3.3.1 V 帶傳動參數計算 ........................................................................................... 77
3.3.2 帶輪的結構設計 ............................................................................................... 79
3.4 帶傳動三維設計演示 .................................................................................................. 79
3.4.1 小帶輪三維設計步驟 ....................................................................................... 80
3.4.2 大帶輪三維設計步驟 ....................................................................................... 88
3.4.3 SolidWorks 機架三維設計步驟 ....................................................................... 93
3.4.4 軸的三維設計步驟 ........................................................................................... 95
3.4.5 裝配 ................................................................................................................... 97
3.4.6 在裝配圖中繪制V 帶..................................................................................... 101
3.5 三維設計圖到工程圖的轉換 .................................................................................... 111
3.5.1 大帶輪零件圖 ................................................................................................. 111
3.5.2 裝配體工程圖 ................................................................................................. 114
第4 章 綜合性實踐 ................................................................................... 117
4.1 凸輪輪廓檢測 ............................................................................................................ 117
4.1.1 實驗目的 ......................................................................................................... 117
4.1.2 實驗設備和工具 ............................................................................................. 117
4.1.3 實驗原理和方法 ............................................................................................. 117
4.1.4 凸輪輪廓檢測臺 ............................................................................................. 117
4.1.5 實驗步驟和要求 ............................................................................................. 120
4.1.6 思考題 ............................................................................................................. 121
4.1.7 實驗報告 ......................................................................................................... 121
4.2 機構系統動力學調速 ................................................................................................ 122
4.2.1 實驗目的 ......................................................................................................... 122
4.2.2 實驗設備 ......................................................................................................... 122
4.2.3 實驗原理和方法 ............................................................................................. 123
4.2.4 實驗步驟 ......................................................................................................... 125
4.2.5 思考題 ............................................................................................................. 125
4.2.6 實驗報告 ......................................................................................................... 125
4.3 機械運動學與動力學參數測試 ................................................................................ 126
4.3.1 實驗目的 ......................................................................................................... 126
4.3.2 實驗臺的組成 ................................................................................................. 126
4.3.3 實驗臺的測試系統 ......................................................................................... 130
4.3.4 注意事項 ......................................................................................................... 134
4.3.5 實驗步驟 ......................................................................................................... 134
4.3.6 實驗任務 ......................................................................................................... 135
4.3.7 思考題 ............................................................................................................. 136
4.3.8 實驗報告 ......................................................................................................... 136
4.4 液體動壓滑動軸承油膜壓力與摩擦分析................................................................. 136
機械設計實踐與創新
— VIII —
4.4.1 實驗目的 ......................................................................................................... 136
4.4.2 實驗原理 ......................................................................................................... 136
4.4.3 實驗內容 ......................................................................................................... 138
4.4.4 HS-B 型滑動軸承實驗臺介紹 ....................................................................... 139
4.4.5 電氣控制工作原理 ......................................................................................... 140
4.4.6 軟件界面和操作說明 ..................................................................................... 140
4.4.7 實驗步驟 ......................................................................................................... 142
4.4.8 思考題 ............................................................................................................. 143
4.4.9 實驗報告 ......................................................................................................... 143
4.5 軸系結構組合設計 .................................................................................................... 143
4.5.1 實驗目的 ......................................................................................................... 143
4.5.2 實驗設備 ......................................................................................................... 143
4.5.3 實驗內容和要求 ............................................................................................. 144
4.5.4 實驗步驟 ......................................................................................................... 144
4.5.5 實驗報告 ......................................................................................................... 145
第5 章 創新性實踐 ................................................................................... 146
5.1 機構運動方案創新設計 ............................................................................................ 146
5.1.1 實驗目的 ......................................................................................................... 146
5.1.2 實驗設備和工具 ............................................................................................. 146
5.1.3 實驗內容 ......................................................................................................... 146
5.1.4 ZBS-C 機構運動創新設計方案實驗臺 ......................................................... 147
5.1.5 實驗原理、方法和步驟 ................................................................................. 149
5.1.6 創新設計方案參考 ......................................................................................... 153
5.1.7 思考題 ............................................................................................................. 154
5.1.8 實驗報告 ......................................................................................................... 154
5.2 機構創新組合設計 .................................................................................................... 154
5.2.1 實驗目的 ......................................................................................................... 154
5.2.2 實驗設備和工具 ............................................................................................. 155
5.2.3 實驗前的準備工作 ......................................................................................... 157
5.2.4 實驗內容 ......................................................................................................... 157
5.2.5 實驗原理 ......................................................................................................... 163
5.2.6 實驗方法和步驟 ............................................................................................. 164
5.2.7 實驗報告 ......................................................................................................... 168
5.3 機械系統創意組合設計 ............................................................................................ 168
5.3.1 實驗目的 ......................................................................................................... 168
5.3.2 實驗設備和工具 ............................................................................................. 168
5.3.3 JCY-C 實驗平臺組成 ...................................................................................... 168
5.3.4 實驗原理和方法 ............................................................................................. 171
5.3.5 實驗步驟 ......................................................................................................... 197
5.3.6 實驗內容 ......................................................................................................... 198
5.3.7 注意事項 ......................................................................................................... 198
5.3.8 組合裝置方案參考 ......................................................................................... 198
5.3.9 實驗報告 ......................................................................................................... 200
參考文獻 ............................................................................................... 201
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