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《机械原理与机械设计实验教程》可作为高等工科学校本科机械类专业机械原理和机械设计课程的实验教材，也可作为有关教师、工程技术人员和科研人员的参考书。
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| 內容簡介： |
《机械原理与机械设计实验教程》是在机械原理与机械设计课程教学体系及内容改革研究和实践的基础上编写而成的，紧密结合机械原理与机械设计课程实验教学，以培养学生的创新能力和实践动手能力为目标，加强学生对机械原理与机械设计的基本理论的理解，提高学生的基本技能。
《机械原理与机械设计实验教程》共分6章。第1章阐述了实验课程的意义、性质、任务和要求；第2章介绍常用传感器、测量误差和实验数据的分析和处理方法；第3章介绍机械原理课程实验；第4章介绍机械设计课程实验；第5章介绍虚拟设计与仿真实验；第6章介绍科技创新实践。许多综合型、设计型、创新型的实验项目及科技实践为培养全面素质的创新型人才提供了基础。
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| 目錄：
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目录
第1章 绪论1
1.1 实验课程的目的和意义1
1.2 实验课程的建设体系和内容1
1.3 实验课程的性质和任务4
1.4 实验课程的要求和学习方法5
第2章 常用传感器及数据处理方法6
2.1 常用传感器6
2.2 实验数据处理方法25
第3章 机械原理课程实验49
3.1 机构及零部件认知49
3.2 机构运动简图测绘与分析55
3.3 平面机构组合创新设计与运动分析60
3.4 空间机构创新设计搭接71
3.5 轮系创新设计搭接74
3.6 渐开线齿轮范成原理及直齿圆柱齿轮基本参数测量与分析83
3.7 凸轮机构运动参数测试88
3.8 周转轮系传动效率测试93
3.9 刚性转子动平衡96
第4章 机械设计课程实验101
4.1 典型机械零件失效分析101
4.2 螺栓连接静、动态测试106
4.3 多功能螺栓组连接特性综合测试112
4.4 多种螺旋传动参数与效率测试115
4.5 带传动效率测试分析124
4.6 齿轮传动效率测试分析129
4.7 滚动轴承性能测试132
4.8 流体动压滑动轴承性能测试137
4.9 机械传动性能综合测试142
第5章 虚拟设计与仿真实验147
5.1 连杆机构虚拟设计与仿真147
5.2 凸轮机构虚拟设计与仿真160
5.3 组合机构虚拟设计与仿真166
5.4 转子平衡虚拟样机仿真分析171
第6章 科技创新实践180
6.1 摩擦、磨损、润滑实验研究180
6.2 “慧鱼”创意设计与制作203
参考文献218
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| 內容試閱：
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第1章 绪论
1.1 实验课程的目的和意义
实验教学是理工科教学中的重要环节，是学生获取知识的重要途径，对培养学生实际工作能力、科学研究能力和创新能力具有非常重要的意义。教育部《国家教育事业发展第十二个五年规划》指出，面向当今世界的大发展、大调整、大变革时期和科技创新的新突破，迎接日益加剧的全球人才、科技和教育竞争，迫切需要全面提高教育质量，加快拔尖创新人才培养，提高高等教育学校的自主创新能力，推动“中国制造”到“中国创造”的转变。实施“本科教学工程”，加大教学投入。加强图书馆、实验室、实践教学基地、工程实训中心等基本建设，加强社会实践、岗位实习和学生参与科学研究等关键环节。实验教学是学生实践的重要部分，关系到学生创新能力的培养。
实验一般多指科学实验，按照一定的目的，运用相关的仪器设备，在人为控制条件下，模拟自然现象进行研究，认识自然界事物的本质和规律。实验是纯化、简化或强化和再现科学研究对象，延缓或加速自然过程，为理论概括准备充分可靠的客观依据，可以超越现实生产所及的范围，缩短认识周期。纵观机械的发展史，人类从使用原始工具到原始机械、古代机械、近代机械到今天的智能机器人、宇航飞机等现代机械，都历经了科学实验的探索和验证。随着科学技术的发展，科学实验的广度和深度不断拓展，科学实验具有越来越重要的作用，成为自然科学理论的直接基础。许多伟大的发现、发明和突破性理论都是来自科学实验。据文献统计，诺贝尔物理奖自1901年以来的奖项中，有72%以上是授予实验项目的。实验工作对理论性极强的物理学都很重要，而对实践素质和能力要求更高的机械工程专业的学生来说，其重要性就更是不言而喻了。
科学实验是理论的源泉、科学的基础、发明的沃土、创新人才的育床，是将新思想、新设想、新信息转化为新技术、新产品的孵化室，甚至是高科技转化为市场的中试基地。高等院校的绝大多数科研成果和高科技产品均是在实验室里诞生的，科学实验是探索未知、推动科学发展的强大武器，对经济持续发展、增强综合国力具有重要意义。
1.2 实验课程的建设体系和内容
机械原理与机械设计课程实验是机械类专业的一门主干技术基础实验课程，在机械本科生教学体系中占有十分重要的地位，是教学中重要的组成部分，对高校实现知识、能力、素质并重的培养目标起着关键作用。随着教学改革的不断深入，培养学生的实践动手能力越来越重要，国内重点学校正逐步将其列为独立的实践教学环节。因此，为了适应教学发展的需要，提高课程的教学质量，必须配有独立的实验教材与之相适应，对学生在实验方法和实验内容上进行全面的指导，使学生能够在一定的时间内掌握课程的基本内容，以提高综合设计和创新的能力。通过多年实验教学的体会和总结以及充分调研，组织了具有实验教学经验的教师编写本书，本书既符合我校的实验教学情况，又具有很好的使用价值，主要对实验项目的实验目的、实验原理、实验设备和仪器、实验内容、实验要求等进行详细的分析和阐述，能够充分调动学生对待实验的积极性，对提高实验教学质量具有很大的 帮助。
新的机械原理与机械设计实验课程体系改变了以往实验课仅仅是理论课堂教学复述、实验成绩无法反映学生的实际能力和水平、学生不重视实验的状况，而以培养学生创新能力和综合设计能力为目标，以机械原理与机械设计实验方法自身系统为主线，独立设置课程，采用单独考核方式，重视实验教学与科学研究、生产相结合。新的课程体系将实验分为基本型、综合型、设计型、创新型、虚拟实验、科技创新实验等几个部分。根据实验项目的内容、特点和教学基本要求，将实验项目分为必做和选做两种类型，必做实验和选做实验结合并行，增强了实验内容和选题的柔性和开放性，注重学生的个性化培养，为学生提供更好的锻炼机会和发展空间。
根据课程体系建设，结合学校实验教学及拥有的实验仪器设备的实际情况，共设置24个实验项目，按照教学计划开展实验教学。实验项目的设置及要求如表1.1所示。
表1.1 实验项目设置及要求
1.3 实验课程的性质和任务
机械原理与机械设计实验是一门技术基础课，是教学中重要的实践性教学环节，是深化感性认识、理解抽象概念、运用基础理论的主要方法。本课程要求学生先修完机械制图、机械原理、工程材料与热处理、互换性与技术测量、机械设计及现代测试技术等课程，再按照实验教学计划完成相应的实验项目。
本课程的主要任务有：
1了解实验基本方法和力学参数、机械量等测定方法。
2加强学生理解、巩固理论知识，接受实验技能基本训练，掌握软件实际操作的基本技能。
3培养学生实验动手能力，综合运用知识分析和解决实际问题能力。
4提高学生动手能力、观察分析能力和创新能力。
1.4 实验课程的要求和学习方法
1.4.1 实验课程的要求
1充分认识科学实验的内涵和意义。
2实验前做好充分的实验预习，了解实验设备和仪器、实验目的、实验原理、实验方法、测试技术、数据采集和处理、误差分析及处理方法。
3按时上课，不得迟到、早退或缺课，按照科学规律认真独立完成实验项目，遵守操作规程，注意人身和设备仪器的安全，学生不严格遵守实验室安全操作规程、违反操作规程或不听从指导教师造成他人或自身受到伤害的，由本人承担责任，导致仪器损坏的应按照有关规定进行相应赔偿。
4实验过程中认真观察实验现象，不放过“异常”现象，要敢于“存疑、探索、创新”，对实验测试实事求是，不允许主观臆断、弄虚作假等。树立实验能验证理论，也能够发展和创造理论的观点。
5认真完成实验结果整理、分析和计算，完成实验报告并按要求及时递交。
1.4.2 实验课程学习方法
1理论与实践相结合，综合运用所学习的知识。在实验教学学习中，运用理论联系实际的方法分析和解决与课程有关的工程实际问题，巩固所学的理论知识。实验中的综合设计型实验需要多门学科知识的有机结合和应用，实验中要注意多学科理论知识的应用，在理论指导下综合利用各种实验设备和仪器构思创新实验方案，培养实践能力。
2重视实践动手能力的培养。机械原理与机械设计实验过程中会使用到多种设备、仪器和工具，要求学生具有较强的实践动手能力。通过实验环节不仅能很好地培养学生学会正确使用各种仪器设备和工具，还能够培养学生注意细节，掌握各种仪器设备和工具的使用规范和注意事项。
3培养创新能力。实验课程中要有意识地对实验原理、实验过程、实验结果等进行思考和分析，充分发挥想象力，在培养动手能力的同时，培养创新能力，正确处理独创与继承的关系。
4培养团队合作精神。机械原理与机械设计实验课是一门实践性极强的教学环节，与工程实践密切相关，多种综合型、设计型及创新型实验需要学生之间通力合作完成，可以培养学生间的团结协作能力。
第2章 常用传感器及数据处理方法
2.1 常用传感器
机械原理与机械设计课程实验中的测试工作主要是对机械量进行测试，有时也对某些热工量进行测试。所谓机械量，通常是指力、力矩、压强、位移、速度、加速度、转速、功率、效率、摩擦系数、磨损量等。热工量主要是指温度、流体压力、流速、流量、物位等。这些物理量可统称为非电量。非电量的测试，现在主要是采用电测方法。因为电测技术具有测量精度高、反应速度快、能连续测量、便于自动记录等优点，所以它广泛应用于机械工程测试中。典型非电量的电测系统如图2.1a所示。
传感器是把被测的非电量变换成电量的装置，它是测量系统中的关键环节，传感器的敏感程度和获得信息是否正确，将直接影响整个测试系统的精度。测量电路是把传感器的输出变为电压或电流信号，经放大处理后使之能在显示仪表上显示出读数来。指示仪即显示部分，它是将测得的非电量用模拟、数字或图像的方式显示出来。模拟显示的仪表有毫伏表、毫安表、微安表等指针式仪表。数字显示的有数字电压表、数字电流表、数字频率表等。图像显示是用屏幕显示数值或曲线。记录仪是用来自动记录被测信号的变化过程，特别是动态变化过程。常用的自动记录仪有笔式记录仪如函数记录仪、电平记录仪、电子电位差计等、光线示波器、磁带记录仪、电传打字机等。数据处理器是在动态信号测试时对信号进行数值分析和处理。所用仪器有频谱分析仪、波形分析仪、实时信号分析仪、快速傅里叶变换仪等。
在上述的电测系统中，传感器、测量电路和指示仪表这三部分是必需的，记录仪和数据处理器这两部分视需要而定。
随着计算机技术的普及，非电量的测试采用计算机测试系统的越来越多，典型的计算机测试系统如图2.1b所示。
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