前实验一MATLAB运算基础
一、实验目的
1. 熟悉MA TLAB的工作环境和各窗口功能；
2. 熟悉基本的MATLAB环境命令操作。
二、实验基本知识
1. 熟悉MA TLAB环境: MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器文件和搜索路径浏览器。
2. 掌握MA TLAB常用命令
clc：清除命令窗口中内容
clear：清除工作空间中变量
help：对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明
3. MA TLAB变量与运算符
变量命名规则如下：
（1）变量名可以由英语字母、数字和下划线组成；
（2）变量名应以英文字母开头；
（3）长度不大于31个；
（4）区分大小写。
MATLAB中设置了一些特殊的变量与常量，列于下表。
表1 MATLAB的特殊变量与常量
MATLAB运算符，通过下面几个表来说明MA TLAB的各种常用运算符。
表2 MATLAB算术运算符
表3 MATLAB关系运算符
表4 MATLAB逻辑运算符
表5 MATLAB特殊运算
4. 多项式运算
poly: 产生特征多项式系数向量
例如poly([1 2]) 表示特征根为1和2的特征多项式的系数向量，结果为ans = 1 -3 2 roots: 求多项式的根
例如roots([1 3 0 4]) 求特征方程s^3+3s^2+4=0的根，结果为
ans =
-3.3553
0.1777 + 1.0773i
0.1777 - 1.0773i
p=poly2str(c,‘x’)（以习惯方式显示多项式）
例如p=poly2str([1 3],'x') 以x为变量表示多项式，结果为p=x+3
conv,convs: 多项式乘运算
deconv: 多项式除运算
tf: 构造一个传递函数
三、实验内容
1. 学习使用help命令，例如在命令窗口输入help conv，然后根据帮助说明，学习使用指令conv（其它不会用的指令，依照此方法类推）
2. 学习使用clc、clear，观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。
3. 初步程序的编写练习，新建M-file，保存（自己设定文件名，例如exerc1、exerc2、ex erc3……），学习使用MATLAB的基本运算符、数组寻访指令、标准数组生成函数和数组操作函数。
注意：每一次M-file的修改后，都要存盘。
实验二典型线性环节的模拟
一、实验目的
1. 通过实验熟悉matlab的simulink仿真环境。
2. 研究分析参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验原理框图
1. 惯性比例环节
上图可观察输入输出两条曲线该图只能观察输出曲线
图1
注：将图中的输入信号模块step模块更换为Ramp模块既可观察斜坡响应曲线。
2. 二阶环节仿真，如图2所示：
图2
3. 积分环节仿真，如图3所示：
图3
4. 比例积分环节仿真，如图4所示：
图4
5. 比例+微分环节仿真，如图5所示：
图5
6. 比例+积分+微分环节仿真，如图6所示：
图6
三、思考题
1．惯性环节在什么情况下可近似比例环节?而在什么情况下可近似为积分环节? 2．惯性环节与不振荡的二阶环节的阶跃响应曲线有何不同？
四、实验报告要求
完成上述各项实验内容，并记录实验遇到的问题和实验结果。
实验三 二阶系统的阶跃响应
一、 实验目的
1. 学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法；
2. 研究二阶系统的两个重要参数wn 、ksi 对阶跃响应指标的影响；
3. 学习系统时域性能的分析方法。
二、 实验内容
1. Matlab 控制系统工具箱提供了两种典型输入的系统响应函数 （1） step( )——单位阶跃响应函数
y=step(num,den,t)
其中：num 和den 分别为系统传递函数描述中的分子和分母多项式系数，t 为选定的仿真时间向量，一般可由t=0：step ：end 等步长地产生。该函数返回值y 为系统在仿真中所得输出组成的矩阵。
[y ，x ，t]=step(num,den)
时间向量t 由系统模型特性自动生成，状态变量x 返回为空矩阵。
如果对具体响应值不感兴趣，只想绘制系统的阶跃响应曲线，可以以如下格式进行函数调用： step(num,den) step(num,den,t)
线性系统的稳态值可以通过函数dcgain( )来求得，其调用格式为： dc=dcgain(num,den) dc=dcgain(a,b,c,d) （2）impulse( )——单位冲激响应函数
求取脉冲激励响应的调用方法与step( )函数基本一致。 y=impulse(num,den,t) [y ，x ，t]=impulse(num,den) impulse(num,den) impulse(num,den,t)
2. 仿真分析应用
（1）输入信号为单位阶跃信号、单位斜坡信号、单位加速度信号时的响应 a. 系统的闭环传递函数为：21
()0.41
G s s s =
++，分析其单位阶跃响应曲线。程序代码如下：
clear; num=[1]; den=[1,0.4,1]; t=[0:0.1:10];
G=tf(num,den) %系统传递函数
y=step(G ,t); %单位阶跃响应 plot(t,y); grid;
xlabel('Time[sec] t'); ylabel('y');
结果 G = 1 --------------- s^2 + 0.4 s + 1
Continuous-time transfer function. 其单位阶跃响应曲线如图1所示。
图1单位阶跃响应曲线
b. 系统的闭环传递函数为：21
()0.31
G s s s =
++，分析其单位斜坡响应曲线。程序代码如下：
clear; num=[1]; den=[1,0.3,1]; t=[0:0.1:10];
u=t; %单位斜坡输入 G=tf(num,den) %系统传递函数 y=lsim(G,u,t); %单位斜坡响应 plot(t,y); grid;
xlabel('Time[sec] t'); ylabel('y');
其单位斜坡响应曲线如图2所示。
图2单位斜坡响应曲线
c. 系统的闭环传递函数为：2
1
()0.31
G s s s =
++，分析其单位加速度斜坡响应曲线。程序代码如下： clear; num=[1]; den=[1,0.3,1]; t=[0:0.1:10];
u=1/2.*t.*t; %单位加速度输入 G=tf(num,den) %系统传递函数 y=lsim(G,u,t); %单位加速度响应 plot(t,y); grid;
xlabel('Time[sec] t'); ylabel('y');
其单位加速度斜坡响应曲线如图3所示。
图3单位加速度斜坡响应曲线
d. 单位负反馈的开环传递函数为2
2
()101
s G s s s +=++，系统输入单位斜坡信号时的响应曲线及其输入输出信号对比。代码如下：
clear; numg=[1,2];
deng=[1,10,1];
sys=tf(numg,deng) %单位负反馈系统的开环传递函数
G= feedback (sys,1) %系统传递函数
v1=[0:0.1:1];
v2=[0.9:-0.1:-1];
v3=[-0.9:0.1:0];
t=[0:0.1:4];
u=[v1,v2,v3]; %输入信号
y=lsim(G,u,t); %输出信号
plot(t,y,t,u);
xlabel('Time[sec] t');
ylabel('theta[rad]');
grid;
结果如图4所示。
图4输入输出信号曲线（2）时域响应分析
a. 典型二阶系统的开环传函为
2
()
(2)
n
n
G s
s s
ω
ξω
=
+
，单位负反馈，1
n
ω=，绘制ξ取0，0.2，0.4，0.6，0.9，
1.2，1.5时闭环系统的单位阶跃响应。代码如下：
clear;
wn=1; %无阻尼自然频率
sigma=[0,0.2,0.4,0.6,0.9,1.2,1.5]; %阻尼比，不同取值
num=wn*wn;
t=linspace(0,20,200);
for j=1:7
den=conv([1,0],[1,2*wn*sigma(j)]);
sys=tf(num,den) %单位负反馈系统的开环传递函数G=feedback(sys,1) %系统传递函数
y(:,j)=step(G,t); %单位阶跃响应
step(G,t);
end
plot(t,y(:,1:7)); grid;
gtext('sigma=0'); gtext('sigma=0.2'); gtext('sigma=0.4'); gtext('sigma=0.6'); gtext('sigma=0.9'); gtext('sigma=1.2'); gtext('sigma=1.5');
结果如图5所示
图5 不同阻尼比时的单位阶跃响应曲线
对一般的二阶系统，形式变化后可用2()1K T G s K s s T T
=++
表示，其中K 为回路增益，通常可调，T 为时间常数，由受控对象特性决定，一般不可调。分析K 和T 对系统单位阶跃响应的影响 b. 系统开环传递函数()(1)
K
G s s Ts =
+，其中1T =，绘制K 取0.1，0.2，0.5，0.6，0.8，1.0，2.4时闭环系
统的单位阶跃响应。代码如下：
clear; T=1;
K=[0.1,0.2,0.5,0.8,1.0,2.4]; t=linspace(0,20,200); num=1;
den=conv([1,0],[T,1]); for j=1:6
sys=tf(num*K(j),den); %单位负反馈系统的开环传递函数 G=feedback(sys,1); %系统传递函数 y(:,j)=step(G,t); %单位阶跃响应 end
plot(t,y(:,1:6)); grid; gtext('K=0.1'); gtext('K=0.2'); gtext('K=0.5'); gtext('K=0.8'); gtext('K=1.0'); gtext('K=2.4');
图6 不同回路增益时的单位阶跃响应曲线
c. 高阶系统分析——主导极点构成的系统与原系统的单位阶跃响应
已知高阶系统的传递函数为22( 1.5)
()(1026)( 1.7)(25)K s s s s s s s +Φ=
+++++，考虑主导极点及偶极子后系统近
似的传递函数为2
1.5() 1.726(25)
K
s s s 'Φ≈?++ K=147.3; t=0:0.1:10; num0=K*[1,1.5]; den00=[1,2,5]; den01=[1,10,26]; den02=[1,1.7];
G0=tf(num0,conv(den00,conv(den01,den02))); %高阶系统的传递函数 y0=step(G0,t); %单位阶跃响应
num1=5;
G1=tf(num1,den00); %考虑主导极点及偶极子后系统近似的传递函数
y1=step(G1,t); %单位阶跃响应
plot(t,y0,'b',t,y1,'g');
grid;
gtext('original system response');
gtext('predominate poles modified system response');
三、思考与实验报告要求
1. 思考：二阶系统结构参数ksi、wn对其单位阶跃响应的性能有何影响。
2. 线性系统稳定性分析。
3. 记录实验结果及实验中遇到的问题。
实验四控制系统的根轨迹分析法
一、实验目的
根轨迹法根据用于研究系统结构参数（如开环增益）改变对系统闭环极点分布的影响，从而进行系统性能分析。根轨迹分布：左右分布决定终值（稳定性），虚实分布决定振型，远近决定响应快慢。
通过实验熟悉matlab中与根轨迹分析相关的函数，借助这些函数对控制系统进行根轨迹分析，观察系统的零极点分布，根据根轨迹判断系统的稳定性，寻找特定闭环极点。
二、实验内容
1. 常用Matlab控制系统工具箱提供的根轨迹分析函数
（1）pzmap( )——绘制零极点函数
①调用格式：
pzmap (sys)
pzmap(sys1,sys2,………)
[p,z]= pzmap (sys)
②使用说明：
pzmap(sys)函数可绘制线性定常系统的零极点图，对于SISO系统而言就是绘制传递函数的零极点。pzmap(sys1,sys2,……….)函数可在同一复平面绘制不同系统的零极点图，为区别起见可用不同颜色表示，如pzmap(sys1,’r’,sys2,’b’………) 。[p,z]= pzmap (sys)，返回零极点数据，不绘制零极点图。
（2）绘制根轨迹的函数rlocus( )
①调用格式
rlocus (sys)
rlocus(sys,k)
rlocus (sys1,sys2,………)
[r,k]=rlocus (sys)或r=rlocus(sys,k)
②使用说明
rlocus计算并绘制SISO系统的根轨迹。适用于连续时间系统和离散时间系统。rlocus(sys,k)绘制增益为k时的闭环极点。rlocus (sys1,sys2,………) 在同一个复平面中画出多个SISO系统的根轨迹，为区分系统的根轨迹也可以用不同颜色来区别，如：rlocus (sys1,’r’,sys2,’b:’,sys3,’gx’)。[r,k]= rlocus (sys)或r=rlocus(sys,k)返回增益为k时复根位置的矩阵R，R有length(k)行,其第j行列出的是增益K(j)时的闭环根。
（3）计算给定一组根的根轨迹增益的函数rlocfind( )
①调用格式
[k,poles]=rlocfind(sys)
[k,poles]=rlocfind(sys,p)
②使用说明
rlocfind( )函数可计算出与根轨迹上极点对应的根轨迹增益。适用于连续时间系统和离散时间系统。[k,poles]=rlocfind(sys)执行后，在根轨迹图形窗口显示十字形光标，当用户在根轨迹上选择一点时，其相应的增益由k记录，与增益相关的所有极点记录于poles中。[k,poles]=rlocfind(sys,p)函数可对指定根计算对应
的增益与根矢量。
（4）在连续系统根轨迹图上加等阻尼线和等自然振荡线的函数sgrid ①调用格式
sgrid
sgrid(z,wn) ②使用说明
sgrid( )函数命令可在连续系统的根轨迹或零极点图上绘制出栅格线，栅格线由等阻尼系数与自然振荡角频率构成。阻尼线间隔为0.1，范围从0到1，自然振荡角频率的间隔为1rad/s ，范围从1到10。绘制栅格线之前，当前窗口必须有连续时间系统的根轨迹或零极点图，或者该函数必须与函数pzmap( )或rlocus( )一起使用。sgrid(z,wn)函数可以指定阻尼系数z 与自然振荡角频率wn 。 2. 仿真分析应用（一般根轨迹程序仿真） （1）系统的传递函数为2
2.5(6)
()(23)(5)
s s s s s +Φ=
+++，作出零极点图。程序如下： num=[2.5 15]; den=conv([1,2,3],[1,5]); sys=tf(num,den);%绘制零极点图 pzmap(sys);%输出零极点 [p,z]=pzmap(sys); title('零极点图');
结果如图1所示。
图1 零极点图
（2）单位负反馈系统的开环传递函数为1
()(1)(0.51)(41)
s s s s Φ=
+++，绘制闭环根轨迹。程序代码如下：
num=[1];
den=conv([1,1],conv([0.5,1],[4,1])); sys=tf(num,den); %绘制根轨迹图 rlocus(sys); [p,z]=pzmap(sys); title('根轨迹图');
结果如图2所示。
图2 闭环根轨迹
（3）已知某单位负反馈系统开环传递函数为
(5)
()
(1)(3)(12)
K s
s
s s s
+
Φ=
+++
，绘制闭环根轨迹并在根轨迹上
任选一点计算该点增益K机所有极点的位置。代码如下：
num=[1,5];
den=conv([1,1],conv([1,3],[1,12]));
sys=tf(num,den);
%绘制根轨迹图
rlocus(sys);
[k,poles]=rlocfind(sys);
%计算用户所选定点处的增益和其他闭环极点
title('根轨迹图');
结果如图3所示。
图3 闭环根轨迹
（4）系统的闭环传递函数为
2
2
251
()
23
s s
s
s s
++
Φ=
++
，做出系统带栅格线的根轨迹图。程序代码如下：
num=[2,5,1];
den=[1,2,3];
sys=tf(num,den)
%绘制根轨迹图
rlocus(sys)
%添加栅格线
sgrid
title('带栅格线的根轨迹图')
结果如图4所示。
图4 带栅格线的根轨迹图
三、思考与实验报告要求
1、如何在matlab中寻找特定的阻尼比下K值和全部闭环特征根。
2、设定一高阶不稳定系统，分析如何让系统稳定并画出稳定系统的根轨迹。
3、记录实验中遇到的问题。
实验五控制系统的频域分析法
一、实验目的
1.学习matlab中与频域分析相关的函数的应用。
2.根据绘制的频率特性分析系统性能。
二、实验内容
1. Matlab控制系统工具箱提供的频域法分析函数
（1）nyquist( )——极坐标图
①调用格式：nyquist (num,den)
②使用说明：
nyquist (num,den)绘制以连续时间多项式传递函数表示的系统极坐标图。当不带返回参数时，直接在屏幕上绘制出系统的极坐标图（w从负无穷到正无穷）。当代输出变量[re,im,w]引用函数时，可得到系统频率特性函数的实部re、虚部im以及角频率点w矢量（为正部分）；可用plot(re,im)绘制出w从负无穷到零变化对应部分。
（2）Bode( )——对数坐标图
①调用格式：bode(num,den) bode(num,den,w)
②使用说明：
bode(num,den)绘制以连续时间多项式传递函数表示的系统极bode图。当代输出变量[mag,pha,w]或[mag,pha]引用函数时，可得到系统bode图相应的mga、相角pha与角频率点w矢量，或只是返回幅值与相角。相角以度为单位，幅值可转换为分贝单位：mag(dB)=20log10(mag)。
2. 仿真分析应用
（1）绘制Nyquist图
已知一个典型的一阶环节传递函数为
5
()
31
G s
s
=
+
。仿真程序如下：
clear;
num=5;
den=[3,1];
G=tf(num,den);
nyquist(G)
grid;
结果如图1所示。
图1 Nyquist图
（2）绘制bode 图
已知一个典型的二阶环节传递函数为2
2
2
()2n n n G s s s ωξωω=++，绘制自然频率为0.7、不同阻尼比时的
bode 图。程序代码如下：
w=[0,logspace(-2,2,200)]; wn=0.7;
tou=[0.1,0.4,1.0,1.6,2.0]; for j=1:5
sys=tf([wn*wn],[1 2*tou(j)*wn,wn*wn]); bode(sys,w); hold on; end
gtext('tou=0.1'); gtext('tou=0.4'); gtext('tou=1.0'); gtext('tou=1.6'); gtext('tou=2.0');
结果如图2所示。
图2 不同阻尼比时的bode 图
已知二阶系统的传递函数为2 3.6
()35
G s s s =++，matlab 绘制bode 图，并从图中直接得出谐振峰值和谐
振频率。代码如下：
num=[3.6]; den=[1,3,5]; G=tf(num,den); bode(G);
在bode 图上右键菜单选择“peak Response”菜单项。出现一个原点即谐振频率处，如图3所示。
图3 bode 图
（3）稳定性分析
已知一高阶系统的传递函数为
5(0.01671)
()(0.031)(0.00251)(0.0011)s G s s s s s +=
+++，计算系统的相角稳定裕度和
幅值稳定裕度，绘制bode 图。代码如下：
num=5*[0.0167,1];
den=conv(conv([1,0],[0.03 ,1]),conv([0.0025,1],[0.001,1]) ); G=tf(num,den); w=logspace(0,4,50); bode(G,w); grid;
[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G);
程序执行结果：
Gm=455.2548 Pm = 85.2751 Wcg=602.4232 Wcp = 4.9620
结果如图4所示。
图4 bode 图
已知一高阶系统的传递函数为：(0.01671)
()(0.031)(0.00251)(0.0011)
K s G s s s s s +=
+++，计算当开环增益K=5，
500，800，3000时系统稳定裕度的变化。程序代码如下：
K=[5,500,800,3000]; for j=1:4
num=K(j)*[0.0167,1];
den=conv(conv([1,0],[0.03,1]),conv([0.0025,1],[0.001,1]));
G=tf(num,den);
y(j)=allmargin(G);
end
y(1)
y(2)
y(3)
y(4)
运行结果：
y = 1x4 struct array with fields:
GMFrequency
GainMargin
PMFrequency
PhaseMargin
DMFrequency
DelayMargin
Stable
ans = GMFrequency: 602.4232
GainMargin: 455.2548
PMFrequency: 4.9620
PhaseMargin: 85.2751
DMFrequency: 4.9620
DelayMargin: 0.2999
Stable: 1
系统开环传递函数为
100
()
(5)(10)
k
G s
s s s
=
++
，绘制k=1，5，20时系统极坐标图，并利用Nyquist稳定
判据判断闭环系统的稳定性。代码如下：
clear
z=[]
p=[0,-5,-10]
k=100.*[1 5 10]
G=zpk(z,p,k(1))
[re1,im1]=nyquist(G)
G=zpk(z,p,k(2)) ans = GMFrequency: 602.4232 GainMargin: 4.5525
PMFrequency: 237.7216
PhaseMargin: 39.7483
DMFrequency: 237.7216
DelayMargin: 0.0029
Stable: 1
ans = GMFrequency: 602.4232
GainMargin: 2.8453
PMFrequency: 329.9063
PhaseMargin: 27.7092
DMFrequency: 329.9063
DelayMargin: 0.0015
Stable: 1
ans = GMFrequency: 602.4232
GainMargin: 0.7588
PMFrequency: 690.5172
PhaseMargin: -6.7355
DMFrequency: 690.5172
DelayMargin: 0.0089
Stable: 0
第十章 齿轮传动 10.1渐开线性质有哪些？ 答：（1）发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即 NK NA =。 （2）因为发生线在基圆上作纯滚动，所以它与基圆的切点N 就是渐开线上K 点的瞬时速 度中心，发生线NK 就是渐开线在K 点的法线，同时它也是基圆在N 点的切线。 （3）切点N 是渐开线上K 点的曲率中心，NK 是渐开线上K 点的曲率半径。离基圆越近，曲率半径越少。 （4）渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越大，渐开线越平直。当基圆半径无穷大时，渐开线为直线。 （5）基圆内无渐开线。 10.2何谓齿轮中的分度圆？何谓节圆？二者的直径是否一定相等或一定不相等？ 答：分度圆为人为定的一个圆。该圆上的模数为标准值，并且该圆上的压力角也为标准值。 节圆为啮合传动时，以两轮心为圆心，圆心至节点p 的距离为半径所作的圆。 标准齿轮采用标准安装时，节圆与分度圆是相重合的；而采用非标准安装，则节圆与分度圆是不重合的。 对于变位齿轮传动，虽然齿轮的分度圆是不变的，但与节圆是否重合，应根据具体的传动情况所决定。 10.3在加工变位齿轮时，是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切作纯滚动，还是齿轮上的节圆与齿条插刀上的分度线相切作纯滚动？ 答：是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切。 10.4为了使安装中心距大于标准中心距，可用以下三种方法： （1）应用渐开线齿轮中心距的可分性。 （2）用变位修正的直齿轮传动。 （3）用标准斜齿轮传动。 试比较这三种方法的优劣。 答：（1）此方法简易可行，但平稳性降低，为有侧隙啮合，所以冲击、振动、噪声会加剧。 （2）采用变位齿轮传动，因a a '>，所以应采用正传动。可使传动机构更加紧凑，提高抗弯强度和齿面接触强度，提高耐磨性，但互换性变差，齿顶变尖，重合度下降也较多。 （3）采用标准斜齿轮传动，结构紧凑，且进入啮合和脱离啮合是一个逐渐的过程，传动平稳，冲击、噪声小，而斜齿轮传动的重合度比直齿轮大，所以传动平稳性好。 10.5 一渐开线齿轮的基圆半径b =60mm r ，求（1）=70mm K r 时渐开线的展角K θ，压力角K α以及曲率半径K ρ；（2）压力角20α= 时的向径r 、展角θ及曲率半径ρ。 解：（1）因b 60 cos 70 K K r r α= =，可得出31K α=?，则 tan 0.60.540.06rad 3.38K K K θαα=-=-==?
上海百睿机电设备有限公司– https://www.doczj.com/doc/e15946780.html, 机械设计试验指导书 第一次机械设计结构展示与分析 一、实验目的 1.了解常用机械传动的类型、工作原理、组成结构及失效形式； 2.了解轴系零部件的类型、组成结构及失效形式； 3.了解常用的润滑剂及密封装置； 4.了解常用紧固联接件的类型； 5.通过对机械零部件及机械结构及装配的展示与分析，增加对其直观认识。 二、实验设备 机构模型；典型机械零件实物；若干不同类型的机器。 三、实验内容、步骤 在实验室要认识的典型机械零件主要有螺纹联接件、齿轮、轴、轴承、弹簧，具体内容如下： 1.各种类型的螺纹联接实物，各种类型的螺栓、螺母及垫圈实物，螺纹联接的失效实物，各种类型的键、销实物，各种类型的键、销失效实物，各种类型的焊接、铆接实物； 2.各种类型及各种材质的齿轮、齿轮加工刀具、蜗轮蜗杆、带、带轮、链条、链轮、螺旋传动的零部件实物，失效零件实物； 3.各种类型的轴、轴承实物，轴上零件的轴向固定和周向固定实物，轴瓦和轴承衬实物，轴承、轴、轴瓦失效实物； 4.各种类型的弹簧和弹簧失效实物，各种联轴器、离合器实物模型。 四、注意事项 注意保护零件陈列柜中的零件。 五、实验作业 1.请回答在实验室所见到的零部件如螺栓、键、销、弹簧、滚动轴承、联轴器、离合器各 有哪些类型？ 2.请举出螺栓、键、齿轮、滚动轴承的一种使用情况以及相应的失效形式。 六、问题思考 1.传动带按截面形式分哪几种？带传动有哪几种失效形式？ 2.传动链有哪几种？链传动的主要失效形式有哪些？ 3.齿轮传动有哪些类型？各有何特点？齿轮的失效形式主要有哪几种？ 4.蜗杆传动的主要类型有哪几种？蜗杆传动的主要失效形式有哪几种？ 5.轴按承载情况分为哪几种？轴常见的失效形式有哪些？ 6.联轴器与离合器各分为哪几类？各满足哪些基本要求？ 7.弹簧的主要类型和功用是什么？ 8.可拆卸联接和不可拆卸联接的主要类型有哪些？ 9.零件和构件的本质区别是什么？ 常用带传动效率测试分析实验台
《机械设计实验指导书》 徐双满洪建平编 王青温审 机械工程实验教学中心 2011年 2月
螺栓联接实验指导书 一．实验目的 1．掌握测试受轴向工作载荷的紧螺栓联接的受力和变形曲线（即变形协调图）。 2．掌握求联接件（螺栓）刚度C 1、被联接件刚度C 2、相对刚度C 1/C 1+C 2。 3．了解试验预紧力和相对刚度对应力幅的影响，以考察对螺栓疲劳的影响。 二．实验设备 图1—1为螺栓联接实验机结构组成示意图，手轮1相当于螺母，与螺栓杆2相连。套筒3相当于被联接件，拧紧手轮1就可将联接副预紧，并且联接件受拉力作用，被联接件受压力作用。在螺栓杆和套筒上均贴有电阻应变片，用电阻应变仪测量它们的应变来求受力和变形量。测力环4是用来间接的指示轴向工作载荷的。拧紧加载手轮（螺母）6使拉杆5产生轴向拉力，经过测力环4将轴向力作用到螺杆上。测力环上的百分表读数正比于轴向载荷的大小。 １．螺栓联接实验机的主要实验参数如下: 1)．螺栓材料为45号钢，弹性模量E 1=2.06×105N/mm 2，螺栓杆直径d=10mm ，有效变形计算长度L 1=130mm 。 2）．套筒材料为45号钢，弹性模量E 2=2.06×105N/mm 2，两件套筒外径分别为D=31和32，径为D 1=27.5mm ，有效变形计算长度L 2=130mm.。 2．仪器 1）YJ-26型数字电阻应变仪。 2）YJ-26型数字电阻应变仪。 3）PR10-26型预调平衡箱。
ΔF Dn λb λm λ λm ’ θn λ F θ0 D0 Q p F Q p Q 图4－３ 力－变形协调图 图4－２ LBX-84型实验机结构图 1-加载手轮 2-拉杆 3-测力计百分表 4-测力环 5-套筒 6- 电阻应变片 7-螺栓 8-背紧手轮 9-予紧手轮 三．实验原理 1．力与变形协调关系 在螺栓联接中，当联接副受轴向载荷后，螺栓受拉力，产生拉伸变形；被联接件受压力，产生压缩变形，根据螺栓（联接件）和被联接件预紧力相等，可把二者的力和变形图线画在一个坐标系中，如4－3所示。当联接副受工作载荷后，螺栓因受轴 向工作载荷F 作用，其拉力由预紧力Ｑp 增加到总拉力Q ，被联接件的压紧力Q p 减少到剩余预紧力Q ˊp ，这时，螺栓伸长变形的增量Δλ1，等于被联接件压缩变形的恢复Δλ2，即Δλ1=Δλ2=λ，也就是说变形的关系是协调的。因此，又称为变形协调图。 知道了力和变形的大小便可计算出连接副的刚度的大小，即力与变形之比Q/λ称
机械设计实验指导书
目录 实验一机械零件列柜演示实验 (4) 实验二带传动分析 (6) 实验三轴系结构分析 (11) 实验四减速器结构分析 (14) 实验五滑动轴承实验 (16) 实验六机械设计课程设计列柜演示实验 (22) 实验七机械传动系统方案设计和性能测试综合实验指导书 (24)
学生实验守则 一、学生实验前应认真预习相关实验容，明确实验目的、容、步骤，对指导教师的抽查提问回答不 合要求者，须重新预习，否则不准其做实验。 二、学生在实验中，应听从指导教师及实验人员的安排，在使用精密、贵重仪器时，必须按要求操 作以确保设备的安全使用，禁止随意动用与本实验无关的仪器设备，若对实验容持有创见性的改革，实施前必须经指导人员同意后方可进行。 三、学生应认真地进行实验，严格按操作规程办事，正确记录实验数据，实验后要认真做好实验报 告，认真分析实验结果、处理实验数据。 四、严格考勤，对无故缺席实验的学生以旷课论处，不得补做；对请假的学生，须另行安排时间予 以补做。 五、实验完毕后，学生必须按规定断电、关水、关气、整理设备、清扫场地，经指导教师检查合格 后方可离开。如发现有损坏仪器设备、偷盗公物者，一经查实，须追究责任，视情节按有关规定论处。 六、实验室应保持安静，不准高声喧哗、吸烟，注意环境卫生。实验时应注意安全，节约水、电、 气，遇到事故应切断电（气）源，并向指导教师报告
实验一机械零件列柜演示实验 一、实验设备： XJ-10B型精选机械零件列柜、铅笔、橡皮、直尺等绘图工具、钢笔或圆珠笔等二、实验目的： 了解常用机械零件的构造及应用。 三、实验要求： 1.回答每一柜中一个简答题； 2.画出主动斜齿轮、主动锥齿轮、主动蜗杆的受力图。 四、实验容：
机械设计基础课后习题答案-第11章 案场各岗位服务流程 销售大厅服务岗： 1、销售大厅服务岗岗位职责： 1)为来访客户提供全程的休息区域及饮品; 2)保持销售区域台面整洁; 3)及时补足销售大厅物资,如糖果或杂志等; 4)收集客户意见、建议及现场问题点； 2、销售大厅服务岗工作及服务流程 阶段工作及服务流程 班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域 2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。 班中工作程序服务 流程 行为 规范 迎接 指引 递阅 资料 上饮品 （糕点） 添加茶水 工作 要求 1）眼神关注客人，当客人距3米距离 时，应主动跨出自己的位置迎宾，然后 侯客迎询问客户送客户
注意事项 15度鞠躬微笑问候：“您好！欢迎光临！”2）在客人前方1-2米距离领位，指引请客人向休息区，在客人入座后问客人对座位是否满意：“您好！请问坐这儿可以吗？”得到同意后为客人拉椅入座“好的，请入座！” 3）若客人无置业顾问陪同，可询问：请问您有专属的置业顾问吗？，为客人取阅项目资料，并礼貌的告知请客人稍等，置业顾问会很快过来介绍，同时请置业顾问关注该客人； 4）问候的起始语应为“先生-小姐-女士早上好，这里是XX销售中心，这边请”5）问候时间段为8:30-11:30 早上好11:30-14:30 中午好 14:30-18:00下午好 6）关注客人物品，如物品较多，则主动询问是否需要帮助（如拾到物品须两名人员在场方能打开，提示客人注意贵重物品）； 7）在满座位的情况下，须先向客人致歉，在请其到沙盘区进行观摩稍作等
待； 阶段工作及服务流程 班中工作程序工作 要求 注意 事项 饮料（糕点服务） 1）在所有饮料（糕点）服务中必须使用 托盘； 2）所有饮料服务均已“对不起，打扰一 下，请问您需要什么饮品”为起始； 3）服务方向：从客人的右面服务； 4）当客人的饮料杯中只剩三分之一时， 必须询问客人是否需要再添一杯，在二 次服务中特别注意瓶口绝对不可以与 客人使用的杯子接触； 5）在客人再次需要饮料时必须更换杯 子； 下班程 序1）检查使用的工具及销售案场物资情况，异常情况及时记录并报告上级领导； 2）填写物资领用申请表并整理客户意见；3）参加班后总结会； 4）积极配合销售人员的接待工作，如果下班时间已经到，必须待客人离开后下班；
《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)
11-1 解1）由公式可知： 轮齿的工作应力不变，则 则，若，该齿轮传动能传递的功率 11-2解由公式 可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系： 设提高后的转矩和许用应力分别为、 当转速不变时，转矩和功率可提高69%。 11-3解软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。 （1）许用应力 查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG270-500正火硬
度：140～170HBS，取155HBS。 查教材图11-7， 查教材图11-10 , 查教材表11-4取， 故： （2）验算接触强度，验算公式为： 其中：小齿轮转矩 载荷系数查教材表11-3得 齿宽
中心距 齿数比 则： 、，能满足接触强度。 （3）验算弯曲强度，验算公式： 其中：齿形系数：查教材图11-9得、 则： 满足弯曲强度。 11-4解开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力 降低以弥补磨损对齿轮的影响。
（1）许用弯曲应力查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮 45钢正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材图11-10得 , 查教材表11-4 ，并将许用应用降低30% 故 （2）其弯曲强度设计公式： 其中：小齿轮转矩 载荷系数查教材表11-3得 取齿宽系数 齿数，取
齿数比 齿形系数查教材图11-9得、 因 故将代入设计公式 因此 取模数 中心距 齿宽 11-5解硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触 强度。 （1）许用弯曲应力 查教材表11-1，大小齿轮材料40Cr 表面淬火硬度：52～56HRC，取54HRC。查教材图11-10得
《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)
机械设计基础实验指导书 教师：李伟 2017年3月
实验一机构展示与认知实验 一、实验目的 1. 通过实验增强对机构与机器的感性认识； 2. 通过实验了解各种常用机构的结构、类型、特点及应用。 二、实验方法及主要内容 本陈列室陈列了一套CQYG-10B机械原理展示柜，主要展示平面连杆机构、空间连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇机构以及组合机构等常见机构的基本类型和应用。 通过演示机构的传动原理，增强学生对机构与机器的感性认识。通过实验指导老师的讲解与介绍，学生的观察、思考和分析，对常用机构的结构、类型、特点有一初步的了解。提高对学习机械原理课程的兴趣。 三、展示及分析 （一）机构的组成 通过对蒸气机、内燃机模型的观察，我们可以看到，机器的主要组成部分是机构。简单机器可能只包含一种机构，比较复杂的机器则可能包含多种类型的机构。可以说，机器乃是能够完成机械功或转化机械能的机构的组合。 机构是机械原理课程研究的主要对象。通过对机构的分析，我们可以发现它由构件和运动副所组成。机器中每一个独立运动的单元体称为一个构件，它可以由一个零件组成也可以由几个零件刚性地联接而组成；运动副是指两构件之间的可动联接，常用的有转动副、移动副、螺旋副、球面副和曲面副等。凡两构件通过面的接触而构成的运动副，通称为低副；凡两构件通过点或线的接触而构成的
运动副，称为高副。 （二）平面连杆机构 连杆机构是应用广泛的机构，其中又以四杆机构最为常见。平面连杆机构的主要优点以能够实现多种运动规律和运动轨迹的要求，而且结构简单、制造容易、工作可靠。 平面连杆机构分成三大类：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，即根据两连架杆为曲柄，或摇杆来确定。 2. 单移动副机构，它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。可分为：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。 3. 双移动副机构是带有两个移动副的四杆机构，把它们倒置也可得到：曲柄移动导杆机构、双滑块机构及双转块机构。 通过平面连杆机构应用实例，我们可以归纳出平面连杆机构在生产实际中所
机械设计基础教材习题参考解答 （第一章~第五章） 2012.8
目录 第1章机械设计概论_______________________________ 2第2章机械零件尺寸的确定_________________________ 3第3章平面机构运动简图及平面机构自由度___________ 4第4章平面连杆机构_______________________________ 6第5章凸轮机构__________________________________ 11
第1章机械设计概论 思考题和练习题 1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。 解：新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计过去没有过的新型机械，如：新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等； 继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用，如：大众系列汽车、大家电产品等。 变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品，如：。各种工程机械、农田作业机械等。 1-2解：评价产品的优劣的指标有哪些？ 解：产品的性能、产品的 1-3机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？ 解：制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料，其又分为钢铁材料和非铁材料（如铜、铝及其合金等）；其次是非金属材料（如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等）和复合材料（如纤维增强塑料、金属陶瓷等）。 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则： 1)载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况 2)零件的工作条件 3)零件的尺寸及质量 4)经济性 1-4解：机械设计的内容和步骤？ 解：机械设计的内容包括：构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。 机械设计的步骤：明确设计任务，总体设计，技术设计，样机试制等。
机械设计实验指导书 贺俊林冯晚平编著 机械设计制造及其自动化 农业机械化及其自动化专业用 3 山西农业大学工程技术学院 机械原理与零件实验室 2008年
目录 实验一、减速器拆装实验 (2) 实验二、轴系结构设计实验 (6) 实验三、齿轮结构设计实验 (9) 实验四、带传动实验 (12) 实验五、齿轮传动效率实验 (17)
实验一减速器拆装 一、实验目的 1.了解减速器各部分的结构，并分析其结构工艺性。 2.了解减速箱各部分的装配关系和比例关系。 3.熟悉减速器的拆装和调整过程 二、实验所用的工具、设备、仪器（每试验小组） 1.二级减速器一台 2.游标卡尺一把 3、活搬手二把 4、套筒扳手一套 5、钢板尺一把 三、实验内容 1.了解铸造箱体的结构。 2.观察、了解减速器附属零件的用途，结构安装位置的要求。 3.测量减速器的中心距，中心高、箱座下凸缘及箱盖上凸缘的厚度、筋板厚度、齿轮端面与箱体内壁的距离、大齿轮顶圆与箱体底壁之间的距离等。 4.了解轴承的润滑方式和密封装置，包括外密封的型式，轴承内侧的挡油环、封油环的作用原理及其结构和安装位置。
四、实验步骤 1.拆卸。 （1）仔细观察减速器外部各部分的结构，从各部分结构中观察分析回答后面思考题内容。 （2）用板手拆下观察孔盖板，考虑观察孔位置是否恰当，大小是否合适。 （3）拆卸箱盖 a、用扳手拆卸上，下箱体之间的连接螺栓、拆下定位销。将螺栓，螺钉、垫片、螺母和销钉放在盘中，以免丢失，然后拧动启盖螺钉使上下箱体分离，卸下箱盖。 b、仔细观察箱体内各零部件的结构和位置，并分析回答后面思考题内容。 c、测量实验内容所要求的尺寸。 d、卸下轴承盖，将轴和轴上零件一起从箱内取出，按合理顺序拆卸轴上零件。 2.装配 按原样将减速器装配好，装配时按先内部后外部的合理顺序进行，装配轴套和滚动轴承时，应注意方向，注意滚动轴承的合理装拆方法，经指导教师检查合格后才能合上箱盖，注意退回启盖螺钉，并在装配上、下箱盖之间螺栓前应先安装好定位销，最后拧紧各个螺栓。 五、注意事项 1.切勿盲目拆装，拆卸前要仔细观察零、部件的结构及位置，考虑好拆装顺序，拆下的零、部件要统一放在盘中，以免丢失和损坏。 2.爱护工具、仪器及设备，小心仔细拆装避免损坏
本文由https://www.doczj.com/doc/e15946780.html,【中文word文档库】收集 实验一机构运动简图测绘 分析机构的组成可知，任何机构都是由许多构件通过运动副的联接而构成的。这些组成机构的构件其外形和结构往往是很复杂的，但决定机构各部分之间相对运动关系的是原动件的运动规律、运动副类型及运动副相对位置的尺寸，而不是构件的外形（高副机构的轮廓形状除外）、断面尺寸以及运动副的具体结构。因此，为了便于对现有机构进行分析或设计新机构，可以撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用简单的线条和符号代表构件和运动副，按比例定出各运动副的位置，以此表示机构的组成和运动情况。这种表示机构相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。掌握机构运动简图的绘制方法是工程技术人员进行机构设计、机构分析、方案讨论和交流所必需的。 一、实验目的 1．对运动副、零件、构件及机构等概念建立实感； 2．熟悉并运用各种运动副、构件及机构的代表符号； 3．学会根据实际机械或模型的结构测绘机构运动简图； 4．验证和巩固机构自由度计算方法和机构运动是否确定的判定方法。 二、实验设备及用具 1．各种机构和机器的实物或模型 2．直尺、圆规、铅笔、橡皮、草稿纸（自备） 三、机构运动简图绘制的方法及步骤 1．了解待绘制机器或模型的结构、名称及功用，认清机械的原动件、传动系统和工作执行构件。 2．缓慢转动原动件，细心观察运动在构件间的传递情况，了解活动构件的数目。 3. 根据相连接的两构件间的接触情况和相对运动特点，判定机构中运动副种类、个数和相对位置。 在了解活动构件的数目及运动副的数目时，需注意以下两种情况： ①当两构件间的相对运动很小时，勿认为一个构件。 ②由于制造误差和使用日久，同一构件各部分之间有稍许松动时，易误认为两个构件。碰到这种情况，要仔细分析，正确判断。 3．要选择最能表示机构特征的平面为视图平面，同时，要将原动件放在一适当的位置，以使机构运动简图最为清晰。 4．在草稿纸上按规定的符号绘制机构运动简图，在绘制时，应从原动件开始，先画出运动副，再用粗实线连接属于同一构件的运动副，即得各相应的构件。原动件的运动方向用箭头标出。在绘制时，在不影响机构运动特征的前提下，允许移动各部分的相对位置，以求图形清晰。初步绘制时可按大致比例作图（称之为机构示意图）。图作完后，从原动件开始分别1、2、3……标明各构件，再用A、B、C……表明各运动副。
第4章机械性能和工作能力的测试与分析 4.1 概述 提高机械及其零部件的性能和工作能力是提高机械产品质量的关键。机械及其零部件的性能和工作能力的测试涉及运动学特性、动力学特性、精确度、承载能力、可靠性、安全性、人机工程、节能环保等，项目和内容十分广泛，其基本内容包括机械传动的效率、振动、噪声等，这些测试项目常常作为评定机械产品性能的基本质量指标。因此，掌握机械性能和工作能力的测试方法，对于研究、改进和创新机械以及对机械设备进行故障诊断具有重要的意义。 4.2 机械设计展示开放实验 4.2.1 实验目的 通过实验对各种机械零部件、各种传动装置的结构组成形式以及润滑与密封、零件的失效形式等有一个比较全面的认识与了解。 4.2.2 实验设备 机械设计示教板，由18个陈列柜组成，如图4-1所示。 图4-1 机械设计示教板 4.2.3 实验内容 （1）螺纹联接1：螺纹的类型、螺纹联接的基本类型、常见的各种螺纹联接件； （2）螺纹联接2：螺纹联接的防松、提高螺纹联接强度的措施、螺纹联接的装拆； （3）键、销和花键联接； （4）铆、焊、粘和过盈联接； （5）带传动1：V带传动、平带传动、同步带传动及带传动的张紧装置； （6）带传动2：平带的材料与接头形式、V带的结构与型号、其它带传动、各种带轮的结构； （7）链传动：滚子链的结构与接头形式、齿形链、无级变速链、起重链、链传动的布置与张紧； （8）齿轮和蜗杆传动：齿轮的结构、蜗杆的类型、蜗轮的结构； （9）滑动轴承：轴瓦与衬的材料、滑动轴承的结构、动压滑动轴承油膜压力分布； （10）滚动轴承1：滚动轴承的结构、常用类型与代号、尺寸系列、滚动轴承的装拆； （11）滚动轴承2：内圈和外圈的固定方法、轴承的预紧与调整、密封、轴承座的形式； （12）联轴器：刚性固定式、刚性可移式、弹性联轴器、安全联轴器； （13）离合器：牙嵌离合器、摩擦离合器、安全离合器、离心式离合器、超越离合器； （14）轴1：轴的承载类型、轴的结构类型、轴的结构设计； （15）轴2：轴上零件的定位； （16）弹簧：拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧、组合弹簧以及弹簧的应用； （17）润滑与密封：润滑装置、密封件、润滑剂； （18）机械零件的失效形式：残余变形、断裂、磨损、胶合、点蚀、腐蚀。
第11章 轴与轴毂连接 四、简答题 5. 轴的当量弯矩计算公式中22)(T M M e α+=中，α应如何取值？ 答： α的取值由扭转剪应力的循环特性决定：对于不变的转矩，3.0=α；当转矩脉动循环变化时，6.0=α；对于频繁正反转的轴，转矩剪应力可视为对称循环，1=α。若转矩的变化规律不明确时，一般也按脉动循环处理。 6.普通平键的失效形式和强度条件是什么？ 答：普通平键的主要失效形式是工作侧面的压溃。 普通平键连接的挤压强度条件为： P P hld T hl d T A F ][42//2σσ≤=≈= 式中，P σ——键侧面上受到的挤压应力，（MPa ）； T ——传递的功率，N.mm ； d ——轴的直径，mm ； h ——键的高度，mm ； l ——键的工作长度，mm 。A 型键l=L-b ，B 型键l=L ，C 型键l=L-b/2 ； b ——键的宽度（mm ）。 P ][σ——联接中较弱材料的许用挤压应力，MPa 六、分析题 1．根据承受载荷的不同轴可分为转轴、心轴、传动轴，试分析图中 I 、II 、III 、IV 轴是各属于那种类型？ 答：I 为传动轴，II 、IV 为转轴，III 为心轴。 2．指出下面图中的结构错误，并提出改进意见。
序号错误原因改正 1 箱体两端面与轴承盖接触处无 凸台，使端面加工面积过大 加凸台 2 轴肩过高，轴承无法拆卸轴肩高度要低于轴承内圈高度 3 键过长键长应小于轴上齿轮的宽度 4 套筒对齿轮的轴向固定不可靠装齿轮的那段轴的长度比齿轮的宽度短1-2mm 5 轴上还缺台阶，轴承装配不方 便 在右边轴承处加非定位轴肩， 6 轴与轴承透盖接触轴与轴承透盖之间有间隙，并加上密封圈 7 联轴器轴向未定位联轴器左端轴段加轴肩，对联轴器做轴向定位 8 缺键，没有周向定位在联轴器和轴之间加键，作周向定位 12 3 4 5 6 7 8 9 10 7 序号错误原因改正 1 轴的两端均伸出过长，增加了 加工和装配长度轴的左端第一段轴比联轴器的宽度短1-2mm，轴的右端面和轴承的外端面基本保持一致 2 联轴器与轴承盖接触联轴器与轴承盖之间要留有扳手操作空间， 3 轴与轴承透盖间缺密封措施轴与轴承透盖间加上密封圈 4 轴与轴承透盖接触轴与轴承透盖之间有间隙 5 轴上还缺台阶，轴承装配不方 便 在左边轴承处加非定位轴肩，
机械设计实验指导书 实验一机械零部件认知试验 一、实验目的 1．初步了解《机械设计》课程所研究的各种常用零件的结构、类型、特点及应用。 2．了解各种标准件的结构形式及相关的国家标准。 3．了解各种传动的特点及应用。 4．增强对各种零部件的结构及机器的感性认识。 二、实验设备与仪器 机械零件陈列柜。 图1-1 机械零件.机械原理陈列柜 三、实验内容 （一）螺纹联接 螺纹联接是利用螺纹零件工作的，主要用作紧固零件。基本要求是保证联接强度及联接可靠性，同学们应了解如下内容： 1．螺纹的种类； 2．螺纹联接的基本类型；
3．螺纹联接的防松； 4．提高螺纹联接强度的措施。 通过参观螺纹联接展柜，同学应区分出：①什么是普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿螺纹；②能认识什么是普通螺纹、双头螺纹、螺钉及紧定螺钉联接；③能认识摩擦防松与机械防松的零件。 （二）标准联接零件 标准联接零件一般是由专业企业按国标（GB）成批生产，供应市场的零件。这类零件的结构形式和尺寸都已标准化，设计时可根据有关标准选用。通过实验学生们要能区分螺栓与螺钉；能了解各种标准化零件的结构特点，使用情况；了解各类零件有哪些标准代号，以提高学生们对标准化意识。 （三）键、花键及销联接 参观展柜时，同学们要仔细观察以上几种联接的结构，使用场合，并能分清和认识以上各类零件。 （四）机械传动 机械传动有螺旋传动、带传动、链传动、齿轮传动及蜗杆传动等。各种传动都有不同的特点和使用范围，这些传动知识同学们在学习“机械设计”课程中都有详细讲授。在这里主要通过实物观察，增加同学们对各种机械传动知识的感性认识，为今后理论学习及课程设计打下良好基础。 (五)轴系零、部件 1.轴承：轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。根据摩擦性质不同轴承分为滚动轴承和滑动轴承两大类。 2．轴：轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。 (六)弹簧 弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用产生较大的弹性变形。在各类机械中应用十分广泛。弹簧的种类比较多，按承受的载荷不同可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧及弯曲弹簧四种；按形状不同又可分为螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、板簧和平面盘簧等。观看时要注意各种弹簧的结构、材料，并能与名称对应起来。
第一章机械设计基础概论 [复习题] 一、单项选择题 1．机器中各制造单元称为（） A．零件B．构件 C．机构D．部件 2．机器中各运动单元称为（） A．零件B．部件 C．机构D．构件 3．在卷扬机传动示意图中， 序号5、6所示部分属于（） A.动力部分 B.传动部分 C.控制部分 D.工作部分 4．如图为卷扬机传动示意图，图中序号3 所示部分属于( ) A.动力部分 B.传动部分 C.控制部分 D.工作部分 5．在如图所示的单缸四冲程内燃机中，序号1和10的组合是（）
6．如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（） A.机构 B.零件 C.部件 D.构件 7．在如图所示的齿轮—凸轮轴系中， 轴4称为( ) A.零件 B.机构 C.构件 D.部件 [参考答案] 一、单项选择题 1A，2D,3D,4B,5B,6B,7A 第二章平面机构运动简图及自由度 [复习题] 一、单项选择题 1．在平面机构中，每增加一个高副将引入（） A．0个约束B．1个约束C．2个约束D．3个约束 2．在平面机构中，每增加一个低副将引入（） A．0个约束B．1个约束C．2个约束D．3个约束 3．平面运动副所提供的约束为（） A.1 B.2 C.1或2 D.3 4．平面运动副的最大约束数为（） A．1 B．2 C．3 D．5 5．若两构件组成低副，则其接触形式为（） A．面接触B．点或线接触C．点或面接触D．线或面接触6．若两构件组成高副，则其接触形式为（）
A.线或面接触 B.面接触 C.点或面接触 D.点或线接触7．若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为( ) A.转动副 B.移动副 C.球面副 D.螺旋副 8．由m个构件所组成的复合铰链所包含的转动副个数为( ) A.1 B.m-1 C.m D.m+l 9．机构具有确定相对运动的条件是( ) A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目10．图示为一机构模型，其对应的机构运动简图为（） A．图a B．图b C．图c D．图d 二、填空题 1、两构件直接接触并能产生相对运动的联接称为。 2、平面机构中，两构件通过面接触构成的运动副称为。 3、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为。 4、当机构的原动件数目其自由度时，该机构具有确定的运动。 5、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作状况和。 三、计算题 1、计算如图所示机构的自由度。 2、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、 局部自由度和虚约束，请明确指出。 3、计算题如图所示机构的自由度，若含有复合铰链、 局部自由度和虚约束，请明确指出。
《机械设计》实验指导书 （机械类） 机电系机械工程实验室
2006年05月 实验一机械零件认知与分析实验 一、实验目的 1、熟悉常用的机械零件的基本结构，以便对所学理论知识产生一定 的感性认识。 2、分析常用机械零件的基本构造及制造原理。 3、了解常用机械零件的实际使用情况。 二、实验内容 通过观察，掌握常用的机械零件的基本结构及应用场合。 三、实验简介 机械零件陈列观摩，共包括：(1)螺纹联接与应用(2)键、花键、销、铆、焊、铰接(3)带传动(4)链传动(5)齿轮传动(6)蜗杆传动(7)滑动轴承与润滑密封(8)滚动轴承与装置设计(9)轴的分析与设计(10)联轴器与离合器。共10个陈列柜，罗列了机械设计内容中大多数常用的基本零件与标准件，并对相应的零件进行了结构和基本受力分析，联接和安装的基本方法的说明，有些常用的零件还给出了简单的应用举
例。 通过本实验的观摩，学生可以对照书本所学的基本内容，初步领会机械设计的一些常用零部件的基本设计与应用原理，从而达到举一反三的教学目的，对其所学的课本理论知识进一步巩固和深化。 四、实验要求 1、学生必须带上课本，以便于与书本内容进行对照观察。 2、进入实验室必须保持安静，不得大声喧哗，以免影响其他同学。 3、不得私自打开陈列柜，不得用手触摸各种机械零件模型。 4、服从实验人员的安排，认真领会机械零件的构造原理。 五、实验报告 对每个陈列柜，分别写出两个模型的名称，并说明其对应的实物应用情况。
六、思考题 1、常用螺纹联接的方法有哪些? 2、说明无键联结的优缺点． 3、在带传动中，带张紧的方法有哪些? 4、轴上零件轴向常用的定位方法有哪些?举例说明。
P17 第一章 一、判断题 1、根据交连四杆机构各杆的长度，级可判断其类型。（） 2、铰链四杆机构中，传动角越大，机构的传力性能越好。（） 3、曲柄为原动件的摆动导杆机构，一定具有急回作用。（） 4、一个铰链四杆机构，通过机架变换，一定可以得到曲柄摇杆机构、双曲柄机构以及双摇杆机构。（） 5、四杆机构的止点位置即为该机构最小传动角的位置。（） 6、曲柄摇杆机构运动时，无论何机构为主动件，一定有急回作用。（） 7、摆动导杆机构的压力角始终为0°。（） 8、曲柄为原动件的曲柄滑块机构中，曲柄与导路中线垂直的两位置之一，即为最小传动角的位置。（） 9、四杆机构有无止点位置，与何构件为原动机无关。（） 10、极位夹角就是从动件在两个极限位置时的夹角。（） 二、选择题 1、曲柄滑块机构有止点存在时，其主动件为何构件？（） A、曲柄 B、滑块 C、曲柄与滑块均可 2、在摆动导杆机构中，若曲柄为原动件且作等速转动时，其从动导杆作那种运动？（） A、往复变速摆动 B、往复等速摆动 3、四杆机构处于止点时，其传动角γ为多少？（） A、0° B、90° C、0°＜γ＜90° 4、为使机构能顺利通过止点，常采用高速轴上安装什么轮来增大惯性？（） A、齿轮 B、飞轮 C、凸轮 5、曲柄为原动件的对心曲柄滑块机构，其行程速比系数为多少？（） A、大于1 B、小于1 C、等于1 6、对曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，其最小传动角的位置在何处？（） A、曲柄与连杆的两个共线位置之一 B、曲柄与机架的两个共线位置之一 C、摇杆的两个极限位置之一 7、铰链四杆机构ABCD各杆的长度分别为Lab=40mm ，Lbc =90mm，Lcd=55mm，Lad=100mm。若取AB杆为机架，则该机构为何机构？（） A、双摇杆机构 B、双曲柄机构 C、曲柄摇杆机构
河南机电高等专科学校《机械控制工程基础》
目录 实验任务和要求............................................................................................................................................. 实验模块一MATLAB基础实验............................................................................................................
实验任务和要求 一、自动控制理论实验的任务 自动控制理论实验是自动控制理论课程的一部分，它的任务是： 1、通过实验进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设 2、按实验指导书要求进行操作；在实验中注意观察，记录有关数据和图像，并由指 导教师复查后才能结束实验。 3、实验后关闭电脑，整理实验桌子，恢复到实验前的情况。
4、认真写实验报告，按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹要清楚， 画曲线要用坐标纸，结论要明确。 5、爱护实验设备，遵守实验室纪律。 实验模块一MATLAB基础实验 ——MATLAB环境下控制系统数学模型的 建立 一、预备知识 1.MATLAB的简介 MATLAB为矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，由美国MathWorks公司出品的商业数学软件。主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 来源：20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。 地位：和Mathematica、Maple并称为三大数学软件，在数学类科技应用软件中，在数值计算方面首屈一指。 功能：矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言
本章的习题是按旧书的齿形系数Y F求解的，新书需将齿形系数改为复合齿形系数Y FS。 旧书（新书） 10-3（10-3）标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F（Y FS）与什么因素有关？两个直齿圆柱齿轮的模数和齿数分别为m1=20 mm，z1=20；m2=2 mm，z2=20，其（复合）齿形系数是否相等？ 答：标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F（Y FS）与齿轮的齿数有关，而与模数无关。 由于两个直齿圆柱齿轮的齿数相等，故其（复合）齿形系数是相等的。 10-7（10-6）有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P，若通过热处理 方法提高材料的力学性能，使大小齿轮的许用接触应力[σH2]、[σH1]各提高30％，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高百分之几？ 解：由齿轮接触疲劳强度条件 当大小齿轮的许用接触应力提高30％时，即，在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，有 得： 故允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高69％。 10-8（10-7）单级闭式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮的材料为45钢调质， 大齿轮材料为ZG310-570正火，P= 4 kW，n1=720 r/min，m=4 mm，z =25，z 2 =73，b1=84 mm，b2 =78 mm，单向传动，载荷有中等冲击，1 用电动机驱动，试问这对齿轮传动能否满足强度要求而安全工作。 解：⑴齿轮材料的许用应力 由表10-1查得小齿轮材料45钢调质，齿面硬度230HBS；大齿轮ZG310-570正火，齿面硬度180HBS，齿轮的材料为软齿面齿轮。 分别查图10-6及图 10-7得 σ Hlim1=570 MPa，σHlim2 =370 MPa σ Flim1=190 MPa，σ Flim2=130 MPa 由表10-5，取S H =1，S F =1.3，得 ⑵核验齿面接触疲劳强度 取载荷系数K=1.4，齿数比， 作用在小齿轮上的转矩T1