北工大机械原理实验大纲

北京工业大学“机械原理实验”教学大纲英文名称：CourseTeachingOutlineofExperimentsonMechanismandMachineTheory课程编号：课程类型：学科基础必修课学时：36学分：1.5适用对象：机械类专业先修课程：高等数学、普通物理、机械制图、理论力学和机械原理使用教材及参考书：《机械原理》（第七版），孙桓等编著，高等教育出版社，2004年5月一、课程目的和任务使学生了解从事有关机构组成原理、机构运动学和机器动力学等方面研究工作的基本实验设备，掌握基本的实验手段和技能，培养他们的实际动手能力和创新意识。同时，加强学生对有关理论知识的理解，为他们今后从事相关工作打下一定基础。二、课程教学内容及要求（一）基本要求了解有关的实验设备和软件；掌握机构结构分析、运动特性分析、运动方案设计、运动参数测量、机器动力特性测量及其改善的实验方法；基本掌握对机构进行方案设计、运动和动力分析以及数字化仿真的基本手段；能够利用物理样机和虚拟样机两种不同实验手段对简单机构进行有关的实验研究。（二）基本内容1．物理样机实验（1）机构运动简图绘制与分析（2学时）（2）机构运动参数测量与分析（4学时）（3）转子平衡（4学时）（4）机械系统速度波动的调节（4学时）（5）组合机构的设计与搭接（4学时）2．虚拟样机实验（1）CBT/NOVA（2学时）（2）Pro/Innovator（2学时）（3）MATLAB（4学时）（4）ADAMS（4学时）（5）机构的运动学和动力学仿真（6学时）三、课程教学基本要求（一）教学方法采用以开放式教学为主，集中授课为辅的教学方法。（二）实验安排方式与《在机械原理》课程同步进行。对物理样机实验内容，采取完全开放式的教学方式；对虚拟样机实验内容，首先集中进行有关软件基本操作的讲解，然后进行开放式的上机操作实验。（三）考试根据实验报告按百分制评定。四、场地与设备（一）实验室名称：机械设计实验中心地点：一教128等使用面积：216（二）所用设备：缝纫机、机构运动参数测量系统、转子平衡机、机构搭接台、机械系统速度波动调节实验台和CBT/NOVA、Pro/Innovator、MATLAB和ADAMS、Pro/E等软件。物理样机实验实验一、机构运动简图绘制与分析Kinematicdiagramdrawingandanalysis实验学时：2实验类型：综合性实验所属理论课程名称：机械原理机械设计基础实验指导书名称：机械设计与机械原理及机械设计基础实验指导书相关理论课程名称：机械原理、机械设计基础（III、Ⅴ）撰稿人：赵京日期：2007年11月一、目的与任务1．熟悉并掌握机构运动简图绘制的原则和方法。即学会如何根据实际的机器或机构模型测绘机构运动简图。2．加深和巩固机构自由度的计算方法，并检验机构是否具有确定的运动。*3．掌握平面机构的结构分析方法。二、内容、要求与安排方式本实验涉及机构运动简图的绘制和机构自由度的计算的2个知识点1．实验内容与要求（1）以指定的3-4种机构模型或机器为研究对象,进行机构运动简图的绘制。如：缝纫机中的引线机构、摆梭机构、送布机构、牛头刨床的主体机构以及内燃机机构等。（2）分析所画各机构的构件数、运动副类型和数目,计算机构的自由度,并检验它们是否具有确定的运动。（*3）进行机构结构分析(高副低代,分离杆组,确定机构级别)。（机类和近机类的学生做）2．实验安排方式：分组开放实验，可安排18组，每组2人。三、场地与设备1．实验室名称：机械设计实验室地点：一教141使用面积：104m22．所用设备：缝纫机（18台），直尺，机构模型若干。3．消耗性器材：缝纫机油四、考核与成绩评定1．考核的内容：实验报告。2．成绩评定的方法：按百分制评定。五、实验大纲说明该实验的重点：进行机构运动简图的绘制和机构自由度的计算。难点：对机构进行高副低代、杆组分离。根据学生的专业可进行复杂程度的增减。（必修课）实验二、机构运动参数测量与分析Kinematicparametermeasurementofmechanisms实验学时：4实验类型：综合性实验所属理论课程名称：机械原理实验指导书名称：机械设计与机械原理及机械设计基础实验指导书相关理论课程名称：机械原理撰稿人：赵京日期：2007年11月一、目的与任务1.掌握机构运动参数（线位移、角位移、角速度、转速、加速度）的测量方法；学会使用线位移、旋转编码器、角位移传感器、角位移变送器、加速度传感器、电荷放大器测量有关参数。2.学会使用INV303B智能信号自动采集、分析仪及DASP软件系统进行测量数据的采集、分析、处理。3.通过测量与数据采集，获得并分析铰链四杆机构或曲柄滑块机构的有关运动参数，由此确定各自的运动特性。二、内容、要求与安排方式本实验涉及机械量的测量，机构参数对运动特性的影响、线位移和角位移测量的基本原理5个知识点。内容、要求：（1）实验前预习实验指导书和教科书中有关本实验的相关内容；如：了解机构参数（杆件）对机构运动特性的影响（如急回特性）。（2）曲柄滑块机构滑块线位移的测定。（3）曲柄摇杆机构摇杆角位移的测定。（4）曲柄滑块或曲柄摇杆机构曲柄转速的测定。2．分组开放实验，可安排6组，每组2-3人。三、场地与设备1．场地：机械设计实验室地点：一教128使用面积：58m22．设备：（1）曲柄摇杆机构实验台3；对心曲柄滑块机构实验台3。（2）扳手、螺丝刀、卡尺、钢板尺。四、考核与成绩评定1．考核的内容：现场操作能力，实验报告。2．成绩评定的方法：按百分制评定。五、实验大纲说明该实验的重点和难点是：机械量测量的基本方法，机构参数对运动特性的影响、线位移和角位移测量的基本原理。实验三、转子平衡DynamicbalanceofRotor实验学时：4实验类型：综合型实验所属平台或模块名称：机械原理实验指导书名称：机械原理实验指导书相关理论课程名称：机械原理、机械设计基础II撰稿人：赵京日期：2007年11月一、目的与任务1.了解补偿式动平衡机的结构,掌握其工作原理。2.掌握对回转构件进行平衡的基本方法。3.验证回转构件平衡的基本理论,加深巩固动平衡的理论知识。二、内容、要求与安排方式1．学生动手将予先准备好的试件进行动平衡。使试件基本达到平衡,写出实验报告。实验安排方式：可安排4组，每组5人,不开放。三、场地与设备机械设计及理论中心实验室，一教134，58m2．动平衡机4台，不开放。3．消耗性器材：橡皮泥。四、考核与成绩评定考核的内容：数据测定，实验报告。2．成绩评定的方法：按百分制评定。实验四、机组运转及飞轮调节系统实验SpeedFluctuationandFlywheelRegulationSystem实验学时：4实验类型：综合性实验所属模块名称：机械原理实验实验指导书名称：机械原理与机械设计实验指导书相关理论课程名称：机械原理、机械设计基础撰稿人：赖德华日期：2007.12一、目的与任务理解机组稳定运转时速度出现周期性波动的原因；理解飞轮的调速原理；熟悉机组运转时工作阻力的测试方法；掌握机器周期性波动的调节方法和设计指标；二、内容、要求与安排方式1．实验内容与要求（1）利用实验数据计算飞轮的等效转动惯量，设计飞轮；（2）测量活塞阻力—曲柄转角（—）曲线；（3）测量阻力矩—曲柄转角（—）曲线；（4）系统等效驱动力矩，阻力矩及盈亏功曲线。（5）有无飞轮状态下机组平稳运转时的转速曲线—、最大转速Nmax、最小转速Nmin回转不匀系数；（6）系统起、止动曲线；2．实验安排方式：分组开放实验，可安排6组，每组3人。三、场地与设备1．实验室名称：机械设计实验室地点：一教128。2．所用设备：机组运转及飞轮调节系统。3．消耗性器材：四、考核与成绩评定1．考核的内容：实验报告。2．成绩评定的方法：按百分制评定。实验五、机构创新设计实验Mechanismcreativedesign实验学时：4实验类型：设计性实验所属理论课程名称：机械原理机械设计基础实验指导书名称：机械设计与机械原理及机械设计基础实验指导书相关理论课程名称：机械原理、机械设计基础（III、Ⅴ）撰稿人：赵京日期：2007年11月一、目的与任务1.培养学生运用创造性思维方法，遵循创造性基本原理、法则，运用机构构性的创新设计方法，设计、拼装满足预定运动要求的机构或机构系统；2.要求学生灵活应用以下几种机构的创新设计方法，创造性地设计、搭接机构及机构系统。（1）基于机构变异的创新设计；（2）基于机构运动特点创新机构；（3）基于机构组成原理的创新设计；（4）基于组合原理的机构创新设计；3．加深对执行构件的基本运动和机构的基本功能的了解与掌握。4.培养学生的工程实践动手能力。二、内容、要求与安排方式本实验涉及机构的组成原理和机构具有确定性运动的条件2个知识点内容、要求：（1）实验前预习本实验，要求对执行构件的基本运动和机构的基本功能有一全面的了解；并熟悉机构构型的创新设计方法；了解机构创新模型；（3）选择设计题目，初步拟定机构系统。（4）综合运用机构创新设计方法，进行一个机构系统方案的设计，并用机构创新设计模型加以实现。绘制出机构系统的运动简图，并对所设计的系统进行简要的说明2．分组开放实验，可安排12组，每组2-3人。三、场地与设备场地：机械设计实验室地点：一教129使用面积：58m设备：（1）创新组合模型12套。（2）平口起子和活动扳手各一把。四、考核与成绩评定1．考核的内容：设计方案、现场操作能力，实验报告。2．成绩评定的方法：按百分制评定。五、实验大纲说明该实验的重点：机构的组成原理以及机构具有确定性运动的条件。难点是结构参数对多杆机构运动特性影响的分析。根据学生的专业（机类、近机类、非机类）可进行复杂程度的增减。（必修课（机类）选修课）虚拟样机实验实验学时：18实验类型：设计性实验所属理论课程名称：机械原理实验指导书名称：机械原理实验指导书相关理论课程名称：机械原理一、目的与任务使学生了解在概念设计、数值计算和系统的运动学和动力学仿真方面的国际主流设计软件，掌握这些软件的基本功能，为今后利用数字化手段进行实验研究打下一定基础。二、内容、要求与安排方式1．实验内容（1）TRIZ理论和CBT/NOVA；（2）利用Pro/Innovator进行方案创新；（3）MATLAB的基本功能，包括“m”文件编写、矩阵运算、非线性方程和微分方程求解等。（4）ADAMS的基本功能，包括造型、约束、载荷、测量和后处理；（5）简单机构的虚拟样机及其动态仿真。2．实验要求（1）掌握CBT/NOVA