机械设计基础实验指导书(修订版)要点
机械设计基础实验指导书(精)
四、实验要求
2、记录不少于三个所参观的零件并以任一标准件为例,谈谈对其认识。
2、观看通用零部件。因每种零部件上都有说明。所以这一部分可以采取教师介绍的方法和同学自己观看的办法,让学生初步了解各种通用零部件的结构特点及用处。
三、实验设备
模型陈列柜,分机械原理部分和机械设计部分。
机械原理部分有:
第一柜:机器的组成及特征;第二柜:平面连杆机构;第三柜:平面连杆机构的应用;第四柜:齿轮的基本参数;第五柜:齿轮机构;第六柜:凸轮机构;第七柜:组合机构;第八柜:周转轮系功用;第九柜:停歇和间歇运动机构;第十柜:空间机构
实验二、低碳钢拉伸时力学性能的测定
一、
实验目的
1、观察低碳钢拉伸过程中的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。
2、测定低碳钢的屈服极限(屈服点σs ,强度极限(抗拉强度σb ,断后伸长率δ和断面收缩率ψ。二、
实验设备及工具
a WE型液压式万能试验机; b SH-350试样分划器; c游标卡尺;
d低碳钢长试样(l =100mm ,d=10mm。拉伸试件按国标GB/T 6397—1986制作。如图2-1所示,拉伸试件采用哑铃状,由工作部分、圆弧过渡部分和夹持部分组成。若以L表示试件工作部分标距,d表示试件直径,则拉伸试件有短试件(L =5d和长试件(L =10d两种。本试验采用长试件。
图2-1圆形拉伸试件图2-2低碳钢的拉伸曲线
三、实验原理及方法
将试件安装于试验机的夹头内,之后匀速缓慢加载(加载速度对力学性能是有影响的,速度越快,所测的强度值就越高,直至将试件拉断。低碳钢试件在静拉伸试验中,通常可直接得到拉伸曲线,即F -△L曲线,如实2-2图所示。用准确的拉伸曲线可直接换算出应力应变σε-曲线。观察拉伸曲线可见试件依次经过弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段等四个阶段,其中前三个阶段是均匀变形的。
《机械制造技术基础》实验指导书(新版)
《机械制造技术基础》实验指导书机械工程教研室集美大学机械工程学院实验须知实验是获得感性知识，巩固并加深理解课堂讲授的理论，掌握实验操作技术的重要教学环节，为了更好达到上述目的，学生在实验前后必须做到以下各点：1、每次实验前必须认真预习实验指导书，了解实验目的、要求、工作原理以及实验的步骤和方法。
2、实验时应严格遵守实验室的规章制度及操作规程，不懂之处应主动争取指导，切勿不懂装懂，从而造成不应有的损坏事故。
3、实验必须爱护实验设备、仪器及工卡量具，不许乱摸乱动与本实验无关的设备仪器，不得在实验室游逛及闲谈说笑。
4、实验室当工件安装完毕，开动机床前，须得到指导教师的同意，方可接通电源，开动机床。
5、实验完毕，应将所用工具卡量具及仪器收拾整理好放回原处，并将机床擦拭干净。
6、实验结束后，应在指定时间内交出合乎要求的实验报告，不合格者，将退回重新补做。
实验一车刀几何角度的测量一、实验目的和要求1、通过车刀角度的测量，进一步明确各角度的定义；2、掌握测量车刀几何角度的方法；3、按1:1绘制外圆车刀工作图，用测量结果标出各角度。
二、实验设备及工具该车刀量角仪是专供测量车床上各种刀具有关角度使用的量具。
该量具主要由五个部分组成，即：如图1所示1、刀具安放旋转板及测量指针；2、扇形刻度盘和指针3、垂直升降杆4、右侧小刻度盘及指针5、底座及底座刻度盘使用时可根据所需测量刀具的角度要求，量得所需测量的角度。
三、仪器使用说明现以外园车刀为例，说明其具体使用方法如下：测量前，先使量角仪对零，即底座刻度盘上的小指针指向0；同时扇形刻度盘上的指针及右侧刻度盘上的指针均指向0，此时，刀具（杆）的中心线应与扇形刻度盘及指针垂直。
1、测量主偏角将刀具放在刀具安放旋转板上，刀具侧面紧贴安放旋转板上工字架侧面，位置可调整，转动安放旋转板，使刀具的主切削刃与垂直扇形刻度盘上的指针平面贴紧，此时观察刀具安装转盘左下方的指针所指底座圆形刻度盘的刻度即为所需测量的主偏角角度。
机械设计基础实验指南
机器设计底子实验指导书2010年华南农业大学工程学院机器设计底子实验分室前言实验是机器设计底子课程讲授的一个重要环节。
目的是增强学生的理论与实践相结合的能力，培养学生严肃认真和实事求是的事情作风和严谨的科学态度，培养、提高学生阐发问题息争决问题的能力，引发学生的开拓和创新精神。
希望学生在实验之前：1．认真阅读实验指导书，明确实验目的和要求，理解实验原理，掌握实验步调，遵守操纵规程。
2．实验时认真做好实验记载，细心视察实验现象。
3．保持实验室清洁，实验结束后把仪器设备整理好。
4．按要求完成实验陈诉，字迹要清晰、整齐。
2010年目录实验一．机构运动简图的测绘与阐发---------------------------------------------------3实验二．齿轮的范成实验---------------------------------------------------------------5实验三．减速器拆装实验---------------------------------------------------------------------------11 实验陈诉一-----------------------------------------------------------------------------------------------Ⅰ实验陈诉二-----------------------------------------------------------------------------------------------Ⅱ实验陈诉三-----------------------------------------------------------------------------------------------Ⅳ实验一平面机构运动简图的测绘一、实验目的1．学会运用构件及其运动副联接的常用标记和机器中常用机构的简图标记，正确绘制出机构运动简图；2．通过实验进一步理解机构运动简图的意义；3．熟练掌握机构自由度的盘算要领，学习判断运动链能否成为机构。
实验指导书-机械设计基础
（3）滑动率的测定
两台电机的转速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的环形糟中（本图未表
示），由此可获得主动带轮的转速 n1 和从动带轮的转速 n2。由于两带轮直径相等，可以得出
带传动的滑动率 ε
v1 v2 (1 D2 n2 )＝ n1 n2 100%
v1
D1n1
n1
（8－2）
（4）转矩和有效拉力的测定
班级
姓名
实验时间
二、实验设备
三、预习作业 1.什么是机构运动简图？ 2.在绘制机构运动简图时，长度比例尺及投影面怎样选择？
长度比例尺： µl ＝
投影面的选择方法：
3.机构具有确定运动的条件是：
4.什么是复合铰链、局部自由度、虚约束？在计算机构自由度时，如何处理？
四、实验结果 1.机构名称
长度比例尺： 机构自由度计算： 是否有确定的运动： 机构运动简图：
丢纸屑杂物，要保持实验室和仪器设备的整齐清洁。 8. 实验完毕后，仪器物品应恢复原位，整理场地，关闭电源。经指导教师检查仪器设备、
工具、材料及实验记录后，方可离开实验室。 9. 私自拆卸仪器设备并造成事故和损失的，肇事者应写出书面检查，并按学校的有关规
定进行赔偿和处罚。 10. 按照要求撰写实验报告，在实验室结束实验后 1 周内上交实验报告。
10－滑动支座 11－拉力传感器 12－固定支座 13－电测箱
发电机 1 固定于支座 12 上，
原动机 5 的支座 10 设计成浮动结
构（滚动滑槽），与牵引钢丝绳 6、定滑轮 7（放大比 i=3）、砝码 8 一起组成带传动的张紧力
形成机构。改变砝码的质量，通过钢丝绳拉动滚动支座，可以使带获得不同的张紧力 F0。
AB 代表构件 1，BC 代表构件 3。
机械设计基础实验指导书(最新)
①“左、静、右”钮置“左”，记录μA表值，若指针指过满度，置合适的衰减档，记录灯下刻度，得1测点振动量S11。
②“左、静、右”钮置“右”，重复①的操作，得2测点振动量S21。
1#面加试重完毕关闭闪光灯，锁紧支撑，停车取下试重。
7、2#校正面加试重，测量两支撑振动量S12，S22。
电测部分的解算电路，又称面的分解电路，它的作用是保证每次μA表的示值及闪光灯下定出的角度。每次只反映某一个校正面不平衡量的大小和位置，并不包含另一个校正面不平衡量的影响。校正面的选择，即面的分离电路控制，由“左、静、右”旋钮切换。
另外，μA表的示值是“格数”，是不平衡的相对值。因为理论上可以证明软支撑动平衡机不平衡与支撑振动量之间成正比，且相位相反。因此，μA表的示值也是振动量的相对值，根据振动量的相对值（幅值）和闪光灯下的角度（相位），就可以确定出转子平衡量的大小和位置。
确定转子平衡量大小和位置的方法有：试凑法，几何作图法和计算法。本实验用影响系数法进行转子动平衡，提倡用计算机程序化计算。
图1DS—30型动平衡机工作原理图
五、实验步骤
实验的主要过程是：测量试验转子支撑处的初始振动幅值及相位；对左、右校正面加试重，并分别测量支撑振动幅值及相位。
1、接通电测箱电源，指示灯亮，仪器预热20分钟。
东北电力大学自编教材
机械设计基础实验指导书
（附实验报告表）
赵成军编写
机械工程学院机械基础实验室
实验守则
1、实验课前必须认真阅读实验指导书。熟悉实验目的、要求、步骤以及有关注意事项，做好实验前的各项准备工作。
2、实验前必须完成“实验预习报告”，否则，不允许参加本次试验，不计成绩。
机械设计基础实验指导书
《机械设计基础》实验指导书课程学时：80实验学时：12适用专业：编写者：审查者：编写日期：目录（一）机械认知实验 (2)（二）平面机构运动简图的测绘与分析 (4)(附1) 平面机构运动简图的测绘与分析实验报告 (6)（三）渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定与分析 (8)(附2) 渐开线直齿圆柱齿轮参数测定与分析实验报告 (12)（四）机构运动方案创新设计实验 (14)(附3) 机构运动方案创新设计实验报告 (39)（五）轴系结构设计与分析 (40)（附4）轴系结构设计与分析实验报告 (43)（六）减速器拆装及结构分析 (44)（附5）减速器拆装及结构分析实验报告 (47)（一）机械认知实验实验学时：2学时实验类别：验证性实验目的：1.了解机器的组成原理，加深对机器总体感性认识。
2.了解机器的常用机构的结构、类型、特点及应用。
3.了解机器的运动原理和分析方法，使学生对机器总体感性认识上升为理性认识。
实验过程要点：通过观察陈列室展示各种常用机构模型的动态展示，增强学生对机构与机器的感性认识。
实验教师作以简单介绍，提出问题，供学生思考。
学生通过观察，对机器的组成、常用机构的结构、类型、特点有一定的了解。
(一) 机器观察实物模型和机构，使学生认识到机器是由一个机构或几个机构按照一定运动要求组合而成的。
因此掌握各种机构的运动特性，有利于研究任何机器的特性。
在机械原理中，运动副是以两构件的直接接触形式的可动联接及运动特征来命名的。
如：高副、低副、转动副、移动副等。
(二)平面四杆机构四杆机构在平面连杆机构中结构最简单，应用最广泛。
四杆机构分成三大类：即铰链四杆机构、单移动副机构、双移动副机构。
1.铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
它们根据两连架杆为曲柄或摇杆来确定。
2.单移动副机构：是以一个移动副代替铰链四杆机构中的一个转动副演化而成的。
分为：曲柄滑块机构，曲柄摇块机构、转动导杆机构及摆动导杆机构等。
《机械设计基础》实验指导书及报告
《机械设计基础》实验指导书及报告姓名______________________学号______________________自然班级______________________成绩任课教师______________________兰州理工大学机电学院目录1、实验一机构运动简图测绘与分析 (1)2、实验二齿轮齿廓范成原理 (4)3、实验三轴系结构测绘与分析 (7)4、实验四减速器拆装 (8)实验报告 (10)实验须知1.开课后根据自己课程安排要及时选课，不要多选或者少选；2.如有特殊情况不能参加实验，应提前向实验室老师请假。
进行必要调换。
否则一律按自己选定的时间参加实验，并在规定的时间内完成实验；3.参加实验的同学在实验前要做好本次实验的预习；4.携带实验指导书及实验相关的用具；5.在实验的过程中，要遵守实验室的各种规章制度；爱护仪器设备；注意节约原材料；不要做与实验无关的事情；6.各种实验设备在使用前要仔细检查，实验做完后要及时切断电源，将仪器设备工具等整理摆放好，发现丢失或损坏应立即报告；7.要遵守设备仪器的操作规程，注意人身和设备的安全；8.要保持实验室内和仪器设备的清洁和整齐美观。
工作台面要干净并要搞好室内卫生；9.在离开实验室前，应由指导教师在相关的实验数据的记录纸上签字，以求确认对设备仪器的完好和已完成了在实验室内应完成的工作；10.对实验结果要进行分析、整理和计算，认真填写实验报告；11.按要求及时交实验报告；12.由于结课后实验报告要由实验室统一保管，因此做过的实验报告若有丢失其成绩只能按不及格处理；13.考核按五级记分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。
没有实验成绩以及实验成绩不合格的同学不能参加正式考试（确有特殊原因者可申请补做或重做实验）。
兰州理工大学机电学院2015年11月实验一机构运动简图的测绘与分析一、实验目的1、能够熟练的掌握测绘实际机器和模型机构运动简图的基本技能；2、学会分析和验证机构自由度，进一步理解机构自由度的概念，掌握机构自由度的计算方法；3、加深对机构结构的了解。
新机械设计基础实验指导书
《机械设计基础》实验指导书黄钧文肖勇编写机械原理/设计实验室实验守则1、实验之前认真阅读实验指导书，做预习报告。
2、实验课必须按照安排好的时间提前10分钟到达指定实验教室，进行签到考勤。
3、实验之前，要注意安全!未经老师允许不得擅自动用仪器、设备，特别小心贴有警示标志的设备！4、实验时，先听老师讲解和演示，然后严格按照操作程序和步骤进行实验，如发现有任何异常情况，应及时报告老师处理。
5、认真实验，细致操作，做好记录，实验完成后交给老师检查盖章。
6、遵守实验室规章制度，不喧哗、打闹。
爱护仪器设备，如故意损坏，则照价赔偿。
7、保持实验室整洁，不得在室内吃零食，下课离开时排好桌椅，带走垃圾。
8、课后认真书写实验报告，负责实验的班委收齐报告后按照学号顺序排好，交到工程中心7-204或206。
目录实验一、机构运动简图的测绘和分析 (1)实验二、渐开线齿廓范成实验 (6)实验三、带传动实验 (9)实验一、机构运动简图的测绘和分析一、实验目的1、掌握按实际机械的结构画出机构运动简图的方法；2、熟悉机构自由度的计算及机构运动是否确定的判别方法。
二、实验设备和用具1、机构动图：（1）牛头刨床机构；（2）曲柄滑块机构；（3）抽水唧筒机构；（4）缝纫机下针机构；（5）正弦机构或偏心轮机构。
2、自备三角尺、圆规、铅笔、稿纸等。
三、测绘方法和步骤测绘指定的几个机构的运动简图或机构示意图，其中至少应有一幅机构简图，测绘方法和步骤如下：1、确定各机构的构件数，用手驱动被测绘的机构，从原动件开始仔细观察机构的运动，分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目。
2、确定各运动副的种类及代表符号，熟悉常用运动副的符号表示方法，根据两联接构件间的接触情况及相对运动的性质，确定各运动副的种类。
3、绘制机构的运动简图（1）先在草稿纸按GB138-74所规定的机构示意图的代表符号画出草图，选择好投影面和长度比例尺μl;μl=构件的实际长度(m)/ 图上长度（mm）a）b）图1-1实物——简图示例从原动件开始，循着运动传递的路线即构件联接的顺序，在草稿纸上标出各运动副的位置与运动有关的尺寸．转动副之间用直线连接即代表该构件，一般不考虑构件本身的形状和大小。
机械设计基础实训指导书
机械设计基础实训指导书1. 实训简介机械设计基础是机械工程专业的核心课程之一，本实训旨在帮助学生通过实际操作来巩固理论知识，掌握机械设计的基本原理和方法。
本指导书将详细介绍实训内容、要求和步骤，帮助学生顺利完成实训任务。
2. 实训目标通过本次实训，学生应能够：•理解机械设计的基本原理和方法；•掌握常用的机械设计软件；•运用机械设计软件进行简单的机械设计；•完成一种简单机械零件的设计和制造。
3. 实训内容本实训包括以下内容：1.机械设计基础知识的学习和总结；2.机械设计软件的学习和使用；3.机械零件设计和制造。
4. 实训要求•遵循实训安全规范，确保人身和设备安全；•严格按照实训指导书进行操作，不得随意修改操作步骤；•结合实际案例，掌握机械设计的实际应用；•合理安排时间，保证实训任务的顺利完成。
5. 实训步骤步骤一：机械设计基础知识学习和总结1.学习机械设计的基本原理和方法；–理解机械设计的概念和作用；–掌握机械设计的基本流程。
2.总结机械设计基础知识；–编写机械设计基础知识笔记；–复习和巩固机械设计基础知识。
步骤二：机械设计软件的学习和使用1.学习常用的机械设计软件；–介绍常用的机械设计软件，如SolidWorks、AutoCAD 等；–学习软件的基本操作和功能。
2.完成机械设计软件的练习；–实际操作机械设计软件，绘制简单的零件和装配图；–学习使用软件进行模拟和分析。
步骤三：机械零件设计和制造1.确定机械零件设计和制造任务；–选择一个简单的机械零件进行设计和制造；–确定零件的尺寸、材料和加工工艺。
2.使用机械设计软件进行零件设计；–绘制零件的草图和三维模型；–进行零件的装配和运动仿真。
3.制造机械零件；–使用适当的加工设备和工具进行零件制造；–完成零件的加工和组装。
6. 实训评估本次实训将根据以下几个方面进行评估：•实训过程的操作规范性和安全性；•实训任务的完成情况和质量；•实训报告的撰写和总结能力。
机械设计基础实验指导书
《机械设计基础》实验指导书《机械设计基础》课题组编景德镇陶瓷学院机电学院机设教研室2006年5月目录实验一：机构和机械传动的陈列演示实验二、低碳钢拉伸时力学性能的测定实验三、平面机构运动简图测绘实验四、渐开线齿廓的范成实验实验五、减速器的拆装实验六、渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定实验七、轴系结构组合设计实验八、机械传动测试实验实验九、回转体动平衡实验实验一：机构和机械传动的陈列演示一、实验目的1、“机械基础”是高校工科有关专业的一门重要的技术基础课，主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，是一门实践性很强的课程。
学生在学习这门课程中必须做到理论联系实际。
通过本实验学生可以初步了解机构及机械零件的组成，建立一定的工程背景知识。
2、通过本实验使学生更具体的了解本课程的具体内容，初步了解平面机构和机械传动及通用零部件结构特点、组成、运动和传动特点。
3、增加学生的感性认识，培养他们对机械基础课程学习的兴趣，使学生对于学习本科程的具体内容及学习方法做到心中有数。
二、实验步骤1、实验室有两种模型陈列柜：一组为机械原理部分，另一组为机械设计部分。
首先让同学观看机械原理部分（平面机构的结构、组成、运动特点），然后观看机械传动部分。
实验时让平面机构和机械传动动起来，老师对每一部分进行介绍。
2、观看通用零部件。
因每种零部件上都有说明。
所以这一部分可以采取教师介绍的方法和同学自己观看的办法，让学生初步了解各种通用零部件的结构特点及用处。
三、实验设备模型陈列柜，分机械原理部分和机械设计部分。
机械原理部分有：第一柜：机器的组成及特征；第二柜：平面连杆机构；第三柜：平面连杆机构的应用；第四柜：齿轮的基本参数；第五柜：齿轮机构；第六柜：凸轮机构；第七柜：组合机构；第八柜：周转轮系功用；第九柜：停歇和间歇运动机构；第十柜：空间机构机械设计部分有：第十一柜：机座及箱体；第十二柜：润滑与密封；第十三柜：齿轮传动；第十四柜：滑动轴承；第十五柜：滚动轴承；第十六柜：轴的类型及轴上零件应用；第十七柜：联轴器；第十八柜：轴的典型结构及轴上零件固定方法；第十九柜：铆接、焊接、胶接、过盈配合；第二十柜：离合器；第二十一柜：常用标准件及键联接第二十二柜：常用标准件及螺纹联接；第二十三柜：键、销及其联接；第二十四柜：常用标准件及螺旋传动；第二十五柜：典型滚动轴承的组合设计；第二十六柜：齿轮与蜗杆结构；第二十七柜：带传动；第二十八柜：带的张紧装置及初拉力控制；第二十九柜：链传动；第三十柜：弹簧。
机械设计基础实验指导书(修订版)
机械设计基础实验指导书（修订版）实验一机构测绘实验（2学时）一、实验目的（1）进行机构和简单机械的认知能力的培养。
（2）通过对实际机械或机构模型的直接测绘掌握绘制机构运动简图的方法。
（3）验证机构自由度的计算。
（4）加深对机构组成原理的了解。
二、实验设备与工具（1）各种机器实物和机构模型。
（2）钢板尺、内外卡钳等测量工具（根据需要选用）。
（3）铅笔、三角板、圆规、橡皮、草稿纸（学生自备）。
三、实验步骤（1）找出机构主动件和从动件，驱动主动件使机构缓慢运动，观察机构的组成情况和运动情况。
（2）从主动件开始，确认活动构件及其数目，以及固定件（机架）。
（3）从主动件开始，按照运动的传递顺序，仔细观察两连接构件之间的接触性质及相对运动，以确认运动副的类型。
最后找出各运动副的数目。
（4）合理选择视图平面，在草纸上徒手画出机构示意图。
并从主动件开始，依次用数字表示各构件，用字母表示各运动副。
（5）计算机构自由度，并检验与机构主动件数目是否一致。
（6）仔细测量机构的运动学尺寸，以确定机构位置。
（7）选取适当的比例尺：长度比例尺μl = 实际长度（mm）/ 图示（mm）（8）绘制机构运动简图，按一定比例尺，用制图仪器画出机构运动简图。
实验二齿轮范成原理实验（1学时）一、实验目的：1．掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理，观察轮齿渐开线部分和过渡曲线的形成过程；2．了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法；3．分析比较渐开线标准齿轮和变化齿轮的异同点。
二、设备和工具：1．齿轮范成仪（参数见表2-1）2．圆规、三角板、铅笔等自备；3．充作毛坯的绘图纸（ 260）。
三、原理和方法：1．原理：范成法是利用一对齿轮传动时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮轮齿的方法。
加工时其中一轮为刀具，另一轮为毛坯，它们之间仍保持固定的角速比的传动（强制的），完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。
《机械设计基础》实验指导书
机械设计基础实验指导书适用专业：上海第二工业大学实验一：机构运动简图的绘制一、实验目的1．了解几种典型的机构特征。
训练机构运动简图的绘制技能。
2．了解机构的组成形式，机构自由度的计算及其意义。
二、实验基本要求1．每位学生能够绘制3个典型机构的运动简图。
2．计算机构的自由度，并检验运动的确定性。
三、实验原理机构的运动简图是工程上常用的一种图形，是用符号和线条来清晰、简明的表达出机构的运动情况，使人对机器的动作一目了然。
在机器中各种机构尽管它们的外形和功用各不相同，但只要是同种机构，其运动简图都是相同的。
机构的运动仅与机构所具有的构件数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关。
因此在绘制机构运动简图时，可以不考虑构件的复杂外形，运动副的具体构造，而用简单的线条和规定的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例尺寸表示各运动副的相对位置，画出能准确表达机构运动特性的机构运动简图。
四、实验设备和工具1．机构模型（实验室自备）2．尺、铅笔、纸张（学生自备）五、实验内容及主要步骤1．实验内容运动简图绘制和计算机构自由度，并回答思考题。
2．主要步骤（1）缓慢驱动机构模型，仔细观察并分析各运动单元，从而确定构件的数目。
（2）仔细观察并判定各直接接触构件之间的接触情况及其相对运动性质，从而确定各运动副的类型，并用规定符号表示。
（3）根据机构的运动尺寸选择适当的比例尺μl 。
μl =实际长度/图上长度（4）用符号代表运动副，用线条代表构件，并标出机架、原动件。
一般以1、2、3、…表示构件，以A、B、C、…表示运动副，得出机构示意图。
（5）根据绘制结果，计算机构的自由度。
实验二：齿轮范成原理一、实验目的了解范成法切制渐开线齿轮的基本原理，分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。
二、实验基本要求要求每位学生学会使用齿轮范成仪绘制标准齿轮、正变位齿轮和负变位齿轮。
三、实验原理范成法是利用一对齿轮互相啮合时其齿廓互为包络线的原理来加工轮齿的。
机械设计基础实训指导书
《机械设计基础》实验指导书二零零九年十一月机械设计基础实训规则及要求一、作好实训前的准备工作（1）按各次实训的预习要求，认真阅读实训指导复习有关理论知识，明确实训目的，掌握实训原理，了解实训的步骤和方法。
（2）对实训中所使用的仪器、实训装置等应了解其工作原理，以及操作注意事项。
（3）必须清楚地知道本次实训须记录的数据项目及其数据处理的方法。
二、严格遵守实训室的规章制度（1）课程规定的时间准时进入实训室。
保持实训室整洁、安静。
（2）未经许可，不得随意动用实训室内的机器、仪器等一切设备。
（3）作实训时，应严格按操作规程操作机器、仪器，如发生故障，应及时报告，不得擅自处理。
（4）实训结束后，应将所用机器、仪器擦拭干净，并恢复到正常状态。
三、认真做好实训（1）接受教师对预习情况的抽查、质疑，仔细听教师对实训内容的讲解。
（2）实训时，要严肃认真、相互配合，仔细地按实训步骤、方法逐步进行。
（3）实训过程中，要密切注意观察实训现象，记录好全部所需数据，并交指导老师审阅。
四、实训报告的一般要求实训报告是对所完成的实训结果整理成书面形式的综合资料。
通过实训报告的书写，培养学习者准确有效地用文字来表达实训结果。
因此，要求学习者在自己动手完成实训的基础上，用自己的语言扼要地叙述实训目的、原理、步骤和方法，所使用的设备仪器的名称与型号、数据计算、实训结果、问题讨论等内容，独立地写出实训报告，并做到字迹端正、绘图清晰、表格简明。
目录实验一平面机构运动简图的测绘和分析实验 (4)实验二齿轮范成原理实验 (8)实验三渐开线直齿圆柱齿轮的参数测量实验 (13)实验四组合式轴系结构设计与分析实验 (19)实验五机械传动性能综合测试实验 (32)实验一平面机构运动简图的测绘和分析一、实验目的（1）学会根据实际机械或模型的结构测绘机构运动简图；（2）验证和巩固机构自由度计算。
二、实验要求（1）正确判别两种运动副及其数量；（2）绘制出２～４种平面机构的运动简图；（3）对照实验机械，理解计算机构自由度的目的。
机械设计基础实验指导
机械设计基础实验指导一、实验目的：①学会撇开实际机械的具体构造而仅从运动的观点来绘制其机构运动简图的技能；②掌握机构自由度的计算和判定机构运动是否确定的方法；③初步掌握机构构件尺寸的测量方法；二、实验设备和用具：若干个典型机构或机器的实物或模型。
（教师可根据实验室具体情况选定）。
自带直尺、铅笔、橡皮、草稿纸。
三、实验要求：①实验前要预习教材“平面机构运动简图”测绘的方法和步骤等有关内容；②要求每人根据实物或模型画出四个机构的运动简图。
③计算各机构的自由度，并判定该机构运动是否确定，并将上述内容按正规要求填写实验报告。
四、实验步骤：①仔细观察要绘制简图的机构（或模型），了解其结构和用途，找出原动件；②慢慢转动原动件使机构运动，找出该机构的固定构件，活动构件及个数。
③判断每二个构件接触处所组成运动副及其类型并数出个数。
④测量出各个构件上两运动副之间的长度尺寸。
选择适当的比例和能反映机构运动特征的视图平面；⑤在草稿纸上，按照从原动件开始的各构件的联结次序用规定的构件和运动副的符号（见附表）画出机构的运动简图，机架用斜线表示出来。
原动件上画上表示运动方向的箭头；⑥计算机构的自由度，判定该机构运动是否确定，并与原始物（或模型）对照，看计算是否有错。
检查无误时，可将此运动简图誊在实验报告上；⑦按照同样的步骤，再画其余三个机构的运动简图。
注：在机构运动简图中，应清楚地反映出组成机构的构件数目。
原动件及其数目、运动副的类型及其数目、各构件的相对运动关系，及整个机构运动的可能性和确定性。
五、实验报告：六注意事项：严格按照批次和排定时间去实验室；地点C307；做好实验预习报告，进实验室之前交实验计划报告；遵守实验室秩序，不准大声喧哗；实验报告。
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机械设计基础实验指导书（修订版）实验一机构测绘实验（2学时）一、实验目的（1）进行机构和简单机械的认知能力的培养。
（2）通过对实际机械或机构模型的直接测绘掌握绘制机构运动简图的方法。
（3）验证机构自由度的计算。
（4）加深对机构组成原理的了解。
二、实验设备与工具（1）各种机器实物和机构模型。
（2）钢板尺、内外卡钳等测量工具（根据需要选用）。
（3）铅笔、三角板、圆规、橡皮、草稿纸（学生自备）。
三、实验步骤（1）找出机构主动件和从动件，驱动主动件使机构缓慢运动，观察机构的组成情况和运动情况。
（2）从主动件开始，确认活动构件及其数目，以及固定件（机架）。
（3）从主动件开始，按照运动的传递顺序，仔细观察两连接构件之间的接触性质及相对运动，以确认运动副的类型。
最后找出各运动副的数目。
（4）合理选择视图平面，在草纸上徒手画出机构示意图。
并从主动件开始，依次用数字表示各构件，用字母表示各运动副。
（5）计算机构自由度，并检验与机构主动件数目是否一致。
（6）仔细测量机构的运动学尺寸，以确定机构位置。
（7）选取适当的比例尺：长度比例尺μl = 实际长度（mm）/ 图示（mm）（8）绘制机构运动简图，按一定比例尺，用制图仪器画出机构运动简图。
实验二齿轮范成原理实验（1学时）一、实验目的：1．掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理，观察轮齿渐开线部分和过渡曲线的形成过程；2．了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法；3．分析比较渐开线标准齿轮和变化齿轮的异同点。
二、设备和工具：1．齿轮范成仪（参数见表2-1）2．圆规、三角板、铅笔等自备；3．充作毛坯的绘图纸（ 260）。
三、原理和方法：1．原理：范成法是利用一对齿轮传动时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮轮齿的方法。
加工时其中一轮为刀具，另一轮为毛坯，它们之间仍保持固定的角速比的传动（强制的），完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。
这样所制得齿轮的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。
今若用渐开线作刀具齿廓，则其包络线亦必为渐开线。
刀具可以是轮形插刀，也可以半径为无穷大的齿条刀具。
由于在实际加工时，看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实现轮坯与刀具间的传动过程，并用铅笔将刀具刀刃的各个位置记录在绘图纸上，这样我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。
2．范成仪的构造：（图2-1）范成仪构造如图2-1所示：圆盘1绕其固定轴心O转动。
在圆盘的周缘上刻有凹槽，槽内绕有钢丝2，钢丝绕在凹槽内以后，其中心线所形成的圆应等于被加工齿轮的分度圆（d=Zm）。
钢丝的一端固定在横拖板3上的a处，另一端固定b处。
横拖板3可在机架4上沿水平方向移动，通过钢丝的作用使圆盘相对于横拖板的运动和被加工齿轮相对于齿条的运动一样，即齿轮的节圆和齿条的节线作纯滚，运动学的关系V=rω。
齿条5装在横拖板上，齿条上有两个槽孔借螺钉6加以固定，齿条刀具中线相对于轮坯中心的位置可借齿条上的槽孔相对于横拖板沿垂直方向移动。
）1．根据已知的刀具参数（m、α、h*a、c*）和被加工齿轮的分度圆直径d，计算被加工齿轮（标准齿轮、正变位齿轮、负变位齿轮）的齿数和基圆、根圆、顶圆直径，并将上述四个圆画在绘图纸上，然后将纸剪成比顶圆直径图大12（mm）的圆形作为轮坯。
2．把代表轮坯的图纸放在圆盘1上，对准中心后用螺钉8将压板7固定好。
3．调整刀具中心线相对被加工齿轮的位置，加工标准齿轮时刀具中线和机床节线重合，与齿轮分度圆作纯滚动。
由于中线和节线难于对准，因此实际实验操作时可以用刀具齿顶线对被加工齿轮的根圆相切来调整；正（负）变位齿轮加工时，应使刀具变位移距，移距量X=xm，刀具远离轮坯中心为正变位，反之为负变位。
实验做三次，变位系数取值，①χ=0标准齿轮、②χ=+0.5正变位齿轮、③χ=-0.5负变位齿轮。
4．开始“切制”齿廓时，先移动横拖板，将刀具推至范成仪的一端，然后每当向另一端移动一个不大的距离（10mm左右）时，即在代表轮坯的图纸上用铅笔描下刀具刀刃位置，直到形成2-3个完整的轮齿时为止。
此时应注意轮坯上齿廓的形成过程。
5．对标准齿轮和负变位齿轮，注意观察有无根切现象。
如有根切，则分析χ。
其原因，并计算不根切最小变位系数min6．标准齿轮、正变位齿轮、负变位齿轮依次实验时，完成一个后，再依次进行。
7．比较所得标准齿轮和变位齿轮的齿厚、齿间距、周节、齿顶厚、基圆齿厚、根圆、顶圆、分度圆和基圆的相对变化特点。
五、思考题：1．齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于（h*+c*）m？a2．为什么齿条刀具能切出渐开线齿廓？3．节圆和分度圆定义概念有何不同？齿轮与齿条啮合时，齿轮的节圆有何特点？齿条刀具加工标准齿轮和变位齿轮时，刀具和轮坯（被切齿轮）之间的相对运动有何要求？4．通过实验，说明你所观察到的根切现象是怎样的？是由于什么原因引起？避免根切的方法有哪些？根切的齿轮对齿轮传动有何影响？5．加工花键轴的花键（渐开线花键、矩形花键、三角形花键）能否用范成法加工？实验三 渐开线齿轮参数的测定（1学时）一、实验目的：1．掌握应用普通量具游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法； 2．通过测量和计算，巩固熟悉渐开线齿轮的各部分尺寸、参数关系和渐开线的几何特性。
二、设备和工具：1．被测齿轮两个（齿数为奇数和偶数各一个）； 2．游标卡尺（游标读数值不大于0.05mm ）； 3．渐开线函数表和计算器（自备）。
三、原理和方法：渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有：①齿数z 、②模数m 、③分度圆压力角α、④齿顶高系数h *a 、⑤顶隙系数c *、⑥变位系数χ。
实验用普通游标卡尺来测量，并通过计算确定齿轮的这些基本参数。
本实验的方法和技能对测绘修配机器上的齿轮零件具有现实意义。
原理和方法如下：1．齿数z ：直接数；2．模数m 和压力角α的确定：利用渐开线齿轮的基节p b 和分度圆周节的关系：∵cos cos b p p m απα== （3-1）∴cos bp m πα=（3-2）由图3-1可以看出，根据渐开线的几何特性，基节p b 可用游标卡尺测量公法线长度的方法来测得，如图所示。
跨n 个齿的公法线长度（见图3-1）见下页。
()1b b Wn n p S =-+ （3-3） 跨n+1个齿的公法线长度1n b b W np S +=+ （3-4）测得基节p b 后根据式（3-2）计算出模数m ，由于式中的压力角α可能是15也可能是20，故分别代入算出其相应的模数，取其最接近于标准值的一组m 和α为所求值。
为了保证使卡尺的两个量足与齿廓的渐开线部分相切，跨齿数n 值应根据被测齿轮的齿数z 参照表3-1决定。
3．变位系数χ的测定：分度圆上的齿厚S 和变位系数χ有如下关系式22mS mtg πχα=+ （3-6）由于轮齿齿廓为渐开线，基圆齿厚S b 与分度圆齿厚有如下关系2b b rbS S r inv r α=+cos 2b S r inv αα=+ （3-7） 式（3-6）代入式（3-7）导得cos 22b S Zinv m tg πααχα--= （3-8）式中基圆齿厚S b 由实测的公法线长度计算得到()1b n b S W n p =--因公法线长度变化与基圆齿厚变化有关，所以变化系数χ也可用如下公式得2sin n n W W m χα'-=标（3-9）式中：n W '——为被测齿轮公法线长度的实际测量值。
n W 标——为标准齿轮公法线长度理论计算值，可按公式计算或查有关手册。
标准齿轮公法线长度公式()cos 0.5n W m n Zinv απα=-+⎡⎤⎣⎦标 （3-10） 当20α=时()2.9521310.50.0140055n W m n Z =-+⎡⎤⎣⎦标 （3-11）4．齿顶高系数h *a 和顶隙系数c *的判定：由于 齿顶圆 2a a d d h =+*22azm h m xm =++ （3-12） 齿根圆 2f f d d h =-**2()2azm h c m m χ=-++ （3-13） 所以可根据测得d a 和d f 值按公式逆运算来加以判定。
测量方法见图3-2。
（见下页）*5．测定一对相互啮合的齿轮传动应根据单个齿轮测得的变位系数1χ和2χ，计算出一对齿轮的啮合角α'和中心距a '。
无齿测间隙啮合方程：()12122inv tg inv Z Z χχααα+'=++ （3-14）安装中心距()121cos 2cos a m Z Z αα'=+'（3-15） 实测中心距测定方法见图3-3。
()1212a B dK dK ''=++ （3-16）若不符应对两轮的变位系数1χ和2χ加以修正（由于计算繁复实验不要求）(a)偶数齿齿轮 (b)奇数齿齿轮图3—2四、实验步骤：1．直接计数齿轮的齿数。
2．测量W n 、W n+1和d a 、d f ，每个尺寸应测量三次（在不同位置），取其算术平均值作为测量数据。
3．计算判定α、m 、χ、h *a 、c *。
五．思考题：1．公法线长度测量时，卡尺放在渐开线不同位置上，对所测量的公法线长度n W 和W n+1有无影响？为什么？2．如果用15α=和20α=所求得模数皆接近于标准值，你将如何判断该齿轮的正确模数值？3．测量齿轮顶圆直径和根圆直径时，对偶数和奇数齿的齿轮在测量方法上有什么不同？4．决定齿轮齿廓形状的参数有哪些？ （表格见下页）实验四刚性转子动平衡实验一、实验目的(1)掌握刚性转子动平衡的基本原理和步骤；(2)掌握虚拟基频检测仪和相关测试仪器的使用；二、实验内容及要求采用虚拟仪器技术对一多圆盘刚性转子进行动平衡。
转子系统如图1所示，转子存在原始不平衡质量，左右两个圆盘为平衡平面。
拟测试原始不平衡量及相位，并在两个平衡平面上配重，便残余不平衡量控制在一定范围。
图1 转子系统与力系简化三、实验装置序号名称数量主要技术指标参考型号生产厂家1 转子系统 1 转速：0~4000r/min临界转速≥5000r/minR4A清华大学振动实验室2 调速器 1 调速：500~4100r/min 定制清华大学振动实验室3 光电变换器 1 转速：0.1~5000 r/min 通用型清华大学振动实验室4 电涡流位移计 2 频率：0~1000Hz位移：2mm峰峰值85811 清华桑拓研究所5 电子天平 1 200±0.01g ES-200A 长沙湘平公司6 微型计算机 1 通用型测试系统如图2所示。
光电探头转子系统调速电机图2 测试系统示意图四、实验步骤1.虚拟仪器接线进入“刚性转子动平衡”程序，点击“设备模拟连接”图标，按图3示用鼠标左键连接虚拟测试仪器，如连线错误，用鼠标左键单击“重新连接”按钮。