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目录1

第1章 绪论1

1.1 机械基础实验的内涵及意义1

1.2 机械基础实验课程的体系和内容1

1.2.1 基本实验1

1.2.2 综合性、设计型、创新性实验2

1.2.3 虚拟实验3

1.2.4 课外科技实践3

1.3 机械基础实验课程的要求4

第2章 测量误差分析与实验数据处理6

2.1 误差的基本性质6

2.1.1 真值与误差6

2.1.2 误差的分类6

2.1.3 精度、准确度、精密度和精确度7

2.2 随机误差的估计与处理7

2.2.1 算术平均值与真值7

2.2.3 测量列的算术平均值的标准差8

2.2.2 测量列中单次测量的标准差8

2.2.4 最大误差法计算标准差9

2.2.5 随机误差的其他分布10

2.3 系统误差的发现与排除10

2.3.1 系统误差的发现10

2.3.2 系统误差的排除12

2.4 疏失误差的判别与剔除13

2.4.1 3σ准则（莱以特准则）14

2.4.2 格拉布斯准则14

2.5 测量结果的表示15

2.5.1 有效数字的概念15

2.5.2 有效数字计算准则16

2.5.3 直接测量结果的表示16

2.5.4 间接测量与误差分析17

2.6 实验数据处理19

2.6.1 实验数据的一般处理步骤19

2.6.3 实验数据列表20

2.6.2 实验数据图示20

2.6.4 经验公式与回归分析21

第3章 常用传感器简介28

3.1 常用传感器分类29

3.2 电阻应变式传感器29

3.2.1 电阻应变片的结构、特点和分类29

3.2.2 金属电阻应变片的工作原理30

3.2.3 电阻应变片的测量电路30

3.2.4 半导体应变片31

3.2.5 电阻应变式传感器的应用31

3.3 电感式传感器33

3.3.1 自感式电感传感器34

3.3.2 互感式差动变压器34

3.3.3 电感式传感器的应用35

3.3.4 电涡流式传感器36

3.4 电容式传感器37

3.4.1 电容式传感器的工作原理37

3.4.2 电容式传感器的应用38

3.5 磁电式传感器39

3.5.1 恒定磁通式传感器39

3.5.2 变磁通式传感器40

3.5.3 磁电式传感器的应用41

3.6 压电式传感器42

3.6.1 压电式传感器的工作原理42

3.6.2 压电式传感器的应用42

3.7 光电式传感器44

3.7.1 模拟式光电传感器44

3.7.2 数字式光电传感器45

3.8 传感器选择原则46

第4章 实验设计48

4.1 机械系统设计与实验设计的区别48

4.2 机械系统中的实验项目48

4.3 实验设计的内容和步骤49

4.4.1 用普通台秤设计能粗略测出排球击地时对地的冲击力的实验（示例一）50

4.4 实验设计示例50

4.4.3 金属带式无级变速器摩擦系数和传动效率的实验研究（示例三）51

4.4.2 用简单器材设计在失重条件下测量物体质量的实验（示例二）51

第5章 基本实验58

5.1 机构及零部件认知实验58

5.1.1 实验目的58

5.1.2 实验场所58

5.1.3 实验内容58

5.1.4 实验报告58

5.1.5 思考题58

5.2 机械的结构分析与创新认识实验59

5.2.1 实验目的59

5.2.2 实验设备及使用工具59

5.2.3 实验内容59

5.2.4 机械结构的分析步骤59

5.2.6 实验报告60

5.2.7 思考题60

5.2.5 实验准备60

附：各机械中主机构的位移线图61

5.3 金相组织系列实验62

5.3.1 实验目的62

5.3.2 实验仪器、材料62

5.3.3 实验内容63

5.3.4 金相试样的制备63

5.3.5 铁碳合金平衡组织65

5.3.6 焊接件的宏观及微观组织66

5.3.7 思考题67

附：金相显微镜的使用规程68

5.4 刚性转子动平衡实验69

5.4.1 实验目的69

5.4.2 实验设备及工具69

5.4.3 刚性转子动平衡的基本原理69

5.4.4 动平衡试验机的结构70

5.4.5 硬支承动平衡机操作方法71

5.4.8 实验报告72

5.4.6 实验内容与要求72

5.4.7 注意事项72

5.4.9 思考题73

附：确定转子平衡精度等级的方法73

5.5 带、齿轮传动实验73

5.5.1 实验目的73

5.5.2 实验设备74

5.5.3 实验内容74

5.5.4 带传动效率及滑动率测定实验一（普通带传动实验台）74

5.5.5 带传动效率及滑动率测定实验二（DCS-Ⅱ型微机控制带传动实验台）77

5.5.6 齿轮传动效率测定实验一（普通齿轮传动实验台）80

5.5.7 齿轮传动效率测定实验二（CLS-Ⅱ型微机控制齿轮传动实验台）81

5.5.8 实验报告84

5.5.9 思考题84

6.1 摩擦学综合实验85

6.1.1 润滑油运动粘度测定实验85

第6章 综合性、设计型、创新性实验85

6.1.2 流体动压润滑实验86

6.1.3 润滑剂承载能力测定实验90

6.1.4 摩擦磨损实验92

6.1.5 摩擦学实验项目的综合93

6.1.6 思考题94

6.2.4 机械零件的典型失效形式95

6.2.3 实验设备及材料95

6.2.2 实验内容95

6.2.1 实验目的95

6.2 典型机械零件的失效分析95

6.2.5 机械零件失效分析的一般方法和步骤99

6.2.6 实验报告99

6.2.7 思考题99

6.3 机构改进创新设计实验99

6.3.1 实验目的99

6.3.6 思考题100

6.3.5 注意事项100

6.3.2 实验内容100

6.3.3 实验要求100

6.3.4 实验报告100

6.4 机构组合创新设计实验101

6.4.1 实验目的101

6.4.2 实验器材101

6.4.3 实验要求109

6.4.4 实验准备109

6.5.1 实验目的110

6.5.2 实验设备110

6.4.6 思考题110

6.5 凸轮机构运动参数测试实验110

6.4.5 实验报告110

6.5.3 测试原理112

6.5.4 实验准备112

6.5.5 盘形凸轮机构实验步骤112

6.5.6 圆柱凸轮机构实验步骤113

6.6.3 实验内容114

6.6.2 实验设备及工具114

6.6.4 串联机器人的数据文件及操作方法114

6.5.7 实验报告114

6.6.1 实验目的114

6.6 教学机器人与平面机构运动控制实验114

6.5.8 思考题114

6.6.5 并联机器人的数据文件及操作方法115

6.6.6 平面六杆机器人的数据文件及操作方法115

6.6.7 摆动从动件盘形凸轮机构的数据文件及操作方法116

6.6.8 直动从动件盘形凸轮机构的数据文件及操作方法116

6.6.9 实验报告117

6.6.10 控制软件的维护和使用异常的处理方法117

6.6.11 注意事项117

6.6.12 思考题118

附：各机器人与平面机构控制软件所包含的文件118

6.7.2 实验设备119

6.7 机械传动性能综合测试实验119

6.7.1 实验目的119

6.7.3 实验原理120

6.7.4 实验准备121

6.7.5 操作方法122

6.7.6 实验报告122

6.7.7 思考题122

6.8 “慧鱼”机电一体化系统设计实验123

6.8.1 实验目的123

6.8.2 实验器材123

6.8.3 实验准备123

6.8.4 实验内容123

6.9 开链式三自由度机器人运动控制与仿真实验124

6.9.1 实验目的124

6.9.2 实验设备及软件124

6.8.6 思考题124

6.8.5 实验报告124

6.9.3 实验内容125

6.9.4 开链式三自由度机器人模型的结构组成125

6.9.5 开链式三自由度机器人模型的控制原理125

6.9.6 实验步骤与操作方法126

6.9.10 思考题132

6.9.9 注意事项132

6.9.8 实验报告132

6.9.7 实验要求132

6.10 焊接工艺实验133

6.10.1 实验目的133

6.10.2 实验原理133

6.10.3 仪器设备和材料135

6.10.4 实验步骤135

6.10.5 思考题136

6.11.4 实验原理——钢的热处理工艺137

6.11.3 实验设备和材料137

6.11.2 实验内容137

6.11 碳钢的热处理方法与硬度测定137

6.11.1 实验目的137

6.11.5 实验步骤138

6.11.6 热处理操作注意事项139

6.11.7 实验报告139

6.11.8 思考题139

第7章 虚拟实验141

7.1 机构设计虚拟实验141

7.1.1 实验目的141

7.1.2 实验内容142

7.1.3 刚体导引机构设计（两个位置）142

7.1.4 刚体导引机构设计（四个位置）143

7.1.5 函数生成机构设计143

7.1.6 连杆机构结构设计及运动仿真144

7.1.7 凸轮机构设计145

7.1.9 齿轮机构设计146

7.1.8 范成法切制齿轮146

7.1.10 组合机构设计147

7.1.11 实验报告148

7.1.12 思考题148

7.2 机构动力学性能仿真实验148

7.2.1 实验目的148

7.2.2 实验设备及软件149

7.2.3 实验内容149

7.2.4 机构动力学性能仿真软件的使用方法149

7.2.5 实验要求154

7.2.6 实验报告154

7.2.7 思考题154

7.3 减速器装拆虚拟实验155

7.3.1 实验目的155

7.3.2 实验内容155

7.3.4 摆线针轮减速器造型与装配156

7.3.3 圆柱齿轮减速器设计与装配156

7.3.5 实验报告157

7.3.6 思考题157

7.4 ADAMS实用练习157

7.4.1 ADAMS软件功能157

7.4.2 实验目的157

7.4.6 思考题158

7.4.5 实验报告158

7.4.4 操作方法与要求158

7.4.3 实验内容158

第8章 课外科技实践159

8.1 摩擦学实验研究159

8.1.1 目的与意义159

8.1.2 项目管理办法159

8.1.3 实验条件和研究内容159

8.1.4 项目的技术规范和验收标准160

8.2.4 研究内容161

8.2.3 实验器材161

8.2 “慧鱼”创意设计与制作161

8.2.2 项目管理办法161

8.2.1 实验目的161

8.2.5 项目验收标准162

8.3 机械基础虚拟实验课件研制162

8.3.1 目的与要求162

8.3.2 项目管理办法162

8.3.3 项目的技术规范和验收标准162

8.4 课外科技制作与机械设计竞赛163

8.4.1 目的163

8.4.2 竞赛项目管理办法163

8.4.3 竞赛的主要内容163

8.4.4 竞赛形式及规则164

8.4.5 评奖办法164

附录 “机械基础实验报告”样式165

主要参考文献166