机械工程材料实验指导书

实验指导书GUIDE BOOK FOR EXPERIMENT张云文李海涛姚海蓉编著AND目录CONTENTS说明 (1)前言 (2)实验一 机构运动简图测绘实验 (3)实验二 机构运动参数测试实验 (6)实验三 机构组合创新设计实验 (12)实验四 转子动平衡实验 (16)附录1 PCL-812PG数据采集与分析系统使用说明 (19)附录2 机构应用工程实例 (21)说明Brief Instruction机械原理是机械类专业的一门主干技术基础课，强调与工程实践应用相结合，以帮助培养同学们分析和解决工程实际问题的能力。

实验环节是课程的重要实践环节，不仅可以籍此巩固理论知识，而且对培养同学们的工程实践认知能力和创新能力具有重要意义。

机械原理共56学时。

理论教学50学时，实验学时6学时。

根据国家教委“高等工业学校机械设计基础课程的教学基本要求”，以我校的教学计划为依据，本着“培养学生综合设计能力”的教学宗旨，开设了机构运动简图测绘实验（实验一）、机构运动参数测试实验（实验二）、机构组合创新设计实验（实验三）、转子动平衡实验（实验四）作为机械原理的基本实验内容。

其中，动平衡实验由于设备老化，目前设备达到的教学效果完全可以由课内教学实现，因此目前该实验暂时取消。

待购置现代动平衡试验设备后即可随时开设。

此外，已在部分班级试点选修实验——范成实验的计算机虚拟实现、选做研究项目运动参数测试实验台的软硬件改进设计等。

同时，还拟开设选修实验——范成实验的模型实现，综合性、开放性实验——运动方案分析实验。

这部分实验内容暂时单独成篇，待条件成熟即可列入本实验指导书。

附录2中的机构应用工程实例是为了开阔同学们的视野，其实是工程实际中实现某种功能的一个运动方案，而决不是唯一的、或最好的解。

实验考核成绩分预习、实验操作、实验报告三部分。

实验成绩并入课程总成绩，约占10%。

为便于同学们预习，了解实验内容，完成实验报告，特编著本实验指导书。

机械原理机械设计实验指导书姓名________________班级________________学号________________南京农业大学工学院机械工程系力学教研组编实验课守则1．机械设计实验课是学好机械设计课程的重要环节。

它可以帮助学生加深理解课堂上学习的理论知识。

熟悉实验仪器和设备，掌握操作技能，培养严谨的工作作风，使理论和实践相结合。

因此，学生对每个实验都要认真对待。

2．实验前要认真预习实验指导书，了解实验目的和基本原理，准备好需自备的计算器、文具等。

实验开始前指导教师根据需要进行检查、提问。

3．实验时要求原理清楚，操作认真，数据准确，查表熟练。

4．严格遵守仪器、设备的操作规程，注意安全。

对于仪表、设备、工具的性能有不了解之处，应及时询问指导教师，对于非指定使用的设备、工具不得乱动乱用。

5．实验出现故障时，应立即报告指导教师，以便查明原因，妥善处理。

6．爱护公共财物，不得将实验室工具、仪表等带出实验室，如有损坏、遗失公共财物，视情节应给予赔偿。

7．设备用毕，及时切断电源。

整理全部仪器和附件，使之恢复原位。

8．实验结束后认真完成试验报告，按时交给指导教师批阅。

实验一 机构运动简图的测绘一、 实验目的1．掌握根据各种机构实物或模型绘制机构运动简图的方法； 2．验证机构自由度的计算公式； 3．分析某些四杆机构的演化过程。

二、 实验设备和工具1．各类机构的模型和实物； 2．钢板尺、量角器、内外卡钳等；3．三角尺、铅笔、橡皮、草稿纸等（自备）。

三、 实验原理由于机构的运动仅与机构中构件的数目和构件所组成的运动副数目、类型和相对位置有关。

因此，可以撇开构件的实际外形和运动副的具体构造，用简单的线条来表示构件，用规定的或惯用的符号来表示运动副，并按一定的比例画出运动副的相对位置，这种简单的图形即为机构运动简图。

四、 实验步骤1．使被测机构缓慢运动，从原动件开始，循着传动路线观察机构的运动，分清各个运动单元，确定组成机构的构件数目；2．根据直接相联接两构件的接触情况及相对运动性质，确定运动副的种类； 3．选择能清楚表达各构件相互关系的投影面，从原动件开始，按传动路线用规定的符号，以目测的比例画出机构运动示意图，再仔细测量与机构有关的尺寸，按确定的比例再画出机构运动简图，用数字1、2、3……分别标注各构件，用字母A 、B 、C ……分别标注各运动副；比例尺）（构件在图纸上的长度）（构件实际长度mm AB cm L AB L =μ4．分析机构运动的确定性，计算机构运动的自由度。

机械工程材料实验指导书动力与机械学院材料工程系目录实验一铁碳合金平衡组织显微分析------------------------------3 实验二钢的非平衡组织观察----------------------------------------8实验一铁碳合金平衡组织显微分析一、实验目的1. 熟悉碳钢在平衡状态下的显微组织2. 熟悉白口铸铁的显微组织3. 了解铁碳合金组织的变化规律二、原理概述由铁——碳相图可知铁碳合金的基本相为铁素体、奥氏体和渗碳体，而在室温下仅能看到两个相：铁素体和渗碳体。

各种碳钢和白口铁的组织均由这两个相组成。

铁素体、渗碳体、珠光体和莱氏体的显微组织特征（1）铁素体（F）碳在α—F e中的间隙固溶体，用4%硝酸酒精溶液浸蚀后呈白色，亚共析钢中铁素体一般呈块状分布；当含碳量接近于共析成分时，替我素体则呈断续的网状分布于珠光体周围。

（2）渗碳体（Fe3C）铁与碳形成的一种间隙化合物，其碳含量为6.69%，质硬而脆，经4%硝酸酒精溶液浸蚀后呈亮白色。

若用苦味酸钠溶液浸蚀后呈暗黑色，而铁素体仍为白色，由此可区别铁素体与渗碳体。

按照成份和形成条件的不同，渗碳体可以呈现不同的形态；一次渗碳体（初生相）是直接由液体中析出的，故在白口铸铁中呈粗大的条片状，二次渗碳体（次生相）是从奥氏体中析出的，通常呈不连续薄片状存在于铁素体晶界处，数量很少。

（3）珠光体（P）铁素体和渗碳体的机械混合物，铁素体与渗碳体相互混合交替排列形成的层片状组织，在高倍下能看清珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体，当放大倍数较低时由于显微镜的鉴别能力小于渗碳体片厚度，这时珠光体中的渗碳体就只能看到是一条黑线，珠光体在较低放大倍数下片层不能分辨，呈黑色。

高碳工具钢（过共析钢）经球化退火处理后还可以获得球状珠光体。

（4）莱氏体（L'd）在室温下是由共晶Fe3C珠光体及二次渗碳体所组成的机械混合物。

含碳量为4.3%的共晶白口铁，在1148℃时形成由奥氏体和渗碳体组成的共晶体，其中奥氏体冷却时析出二次渗碳体，并在727℃以下分解为珠光体。

机械原理实验指导书班级姓名学号徐州工程学院机电工程学院机电教研室实验一机构运动简图测绘一、实验目的与实验要求1．学会根据各种机械实物或模型，绘制机构运动简图；2．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。

二、实验原理我们知道：机构的运动仅与机构中所有构件的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，可以不考虑构件的具体形状和运动副的具体构造。

而用一些简单的符号〔见教材中机构运动简图常用符号〕来代替构件和运动副，并选择适当的比例尺表示运动副的相对位置，以此表示机构的运动特征。

绘制机构运动简图的目的是：以便对机构进行结构、轨迹、位移、速度、加速度和动力等分析研究。

它是工程技术人员从事机构研究的一个重要的工具。

三、实验设备、工具1．典型机械的实物(如：缝纫机、牛头刨床、插齿机等)；2．典型机械的模型(如：内燃机模型、油泵模型、牛头刨床模型等〕；3．钢卷尺、内外卡钳、量角器；4．三角板、铅笔，橡皮、草稿纸等。

四、实验步骤及测绘方法(1)正确选择投影面对于机械实物的测绘，为了将机构运动表示清楚，要洽当地选择测绘投影面。

为此，一般选择机构中多数构件的运动平面为投影面。

(2)确定机构的构件数目测绘时，首先找到原动件并使机构缓慢地运动，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。

(3)确定机构运动副的类型和数目从原动件开始，根据相互连接的两构件间的接触情况及相对运动的特点。

依此确定运动副的类型及数目：(4)画机构运动简图仔细测量与机构运动有关的尺寸，如转动副间的中心距和移动副导路的方向等，选定原动件的位置，在纸上按规定的符号及构件的连接次序，从原动件开始，并按确定的比例尺逐步画出机构的运动简图。

比例尺μl =实际长度L AB(m)/图上长度AB(mm)(5)标注各构件及各运动副从原动件开始，用数字l、2、3…分别标注各构件，用英文字母A、B、C…分别标注各运动副。

机械工程材料实验指导书红河学院机械系实验一硬度实验【实验目的】1．进一步加深对硬度概念的理解。

2．了解布氏、洛氏硬度计的构造和作用原理。

3．熟悉布氏硬度、洛氏硬度的测定方法和操作步骤。

【实验设备及材料】布氏硬度计、洛氏硬度计、读数显微镜、试样(钢、铸铁或有色金属)一组。

【实验原理】硬度计的原理是：将一定直径球体压入试样表面，保持一定的时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径，用试验力压出一压痕表面面积计算硬度。

1.布氏硬度（HB）以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2) ，布氏硬度计适用于铸铁等晶粒粗大的金属材料的测定。

2.洛氏硬度（HR）当HB大于450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计。

它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。

根据试验材料硬度的不同，分三种不同的硬度标尺HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。

HRB：是采用100kg 载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。

HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。

一、布氏硬度实验【布氏硬度计】THBS-3000DA采用电子自动加荷，计算机软件编程，高倍率光学测量，采用自动数字式编码器直接测量，测试结果LCD显示。

图1 THBS-3000DA型布氏硬度试验机【试样的技术条件】1．试样的试验面，应制成光滑平面，不应有氧化皮及污物。

试验面应能保证压痕直径能精确测量，试样表面粗糙度Ra值一般不应大于0.8μm。

2．在试样制备过程中，应尽量避免由于受热及冷加工对试样表面硬度的影响。

LSC-II螺栓组及单螺栓联接综合实验台一、工程应用实例螺纹联接是机器中广泛采用的联接形式，常为可拆联接。

在机械设计中大量使用螺纹联接，例如流体传动中液压缸的法兰盘联接、汽车发动机中汽缸盖与缸体的联接等。

在日常生活中，螺栓组联接也有广泛应用，例如空调的室外机的托架等等。

二、实验问题的提出在螺栓承受变动外载荷时，粗螺栓的疲劳寿命比细长螺栓的寿命短，这是为什么呢？另一方面，在机器设计中可以通过哪些措施来提高螺栓的疲劳寿命，机械设计中介绍了三种措施：（1）提高被联接件的刚度；（2）减小螺栓的刚度；（3）提高螺栓联接的预紧力。

也可以同时采用上述三种措施。

第（1）（2）种措施将导致螺栓联接残余预紧力的减小，这对有密封要求的联接是必须考虑的；第（3）种措施会导致螺栓静强度的减弱。

上述结论正确吗？我们通过本实验来观察、分析螺栓的联接特性。

螺栓联接常成组使用。

在外界转矩或倾翻力矩载荷作用下，每只螺栓上承受的载荷一样吗？各螺栓上承受载荷间有什么关系呢？让我们用实验来研究这一问题。

三、实验目的现代各类机械工程中广泛应用螺栓组机构进行联接。

如何计算和测量螺栓受力情况及静、动态性能参数是工程技术人员面临的一个重要课题。

本实验通过对一螺栓组及单个螺栓的受力分析，要求达到下述目的：（一）螺栓组试验（1）了解托架螺栓组受翻转力矩引起的载荷对各螺栓拉力的分布情况。

（2）根据拉力分布情况确定托架底板旋转轴线的位置。

（3）将实验结果与螺栓组受力分布的理论计算结果相比较。

（二）单个螺栓静载试验了解受预紧轴向载荷螺栓联接中，零件相对刚度的变化对螺栓所受总拉力的影响。

（三）单个螺栓动载荷试验通过改变螺栓联接中零件的相对刚度，观察螺栓中动态应力幅值的变化。

2四、螺栓试验台结构及工作原理(一)螺栓组试验台结构与工作原理螺栓组试验台的结构如：图1所示。

图中1为托架，在实际使用中多为水平放置，为了避免由于自重产生力矩的影响，在本试验台上设计为垂直放置。

《机械设计》实验指导书前言实验是机械设计课程中重要的实践性环节，通过实验不仅可以验证理论知识，加深对理论知识的理解，而且可以培养同学的动手能力，观察分析能力和勇于探索的创新精神。

机械设计实验是《机械设计》课程的重要实践环节，其教学目标是使学生更好地理解和深刻地把握课程的基本知识，并在此基础上训练学生动手能力、综合分析问题和创新设计的能力，按照《机械设计》课程教学大纲的要求，编写了此实验指导书，设置的具体实验项目：带传动效率实验、轴系结构设计与分析实验、减速器拆装实验3项实验。

实验一 带传动效率实验实验学时：2 实验类型：验证一、实验目的了解带传动实验台的组成和工作原理；观察带传动中的弹性滑动现象，以及它们与带传递的载荷和转速之间的关系。

测定传动效率和滑动率与所传递的载荷和转速之间的关系，绘制带传动的效率曲线和滑动曲线。

二、实验原理、方法和手段带传动原理是张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力。

带传动的效率，当主动轮与从动轮直径相等，即传动比i=1时，可按下式求得1122n T n T ==主动轮的功率从动轮的功率η式中：T 1 ——输入力矩，N·m ；T 2 ——输出力矩，N·m ； n 1 ——输入转速，r/min ； n 2 ——输出转速，r/min 。

由于带的紧边与松边拉力不等，使带的两边弹性形变不等引起带与轮面的微量相对滑动称为弹性滑动。

带传动在工作中的滑动程度用滑动系数ε表示，它是随负载的大小而变化的。

可按下式求得121n n n -=ε 式中： n 1 ——输入转速，r/min ； n 2 ——输入转速，r/min 。

滑动曲线就是表示带在不同负载时滑动的程度的曲线，可分别以主动轮转速和负荷档位为横坐标，以滑动系数ε为纵坐标来绘制。

三、实验条件1．柜式带传动效率测试分析实验台。

2．笔、草稿纸(此项自带)。

四、实验内容与步骤1．根据实验要求加初拉力（调整张紧螺丝）。

机械工程《传感器与检测技术》测试技术实验指导书机械工程测试技术实验指导书——传感器与检测技术罗烈雷编机械工程系机械工程测试技术实验指导书——传感器与检测技术一、测试技术实验的地位和作用《传感器与检测技术》课程，在高等理工科院校机械类各专业的教学打算中，是一门重要的专业基础课，而实验课是完成本课程教学的重要环节。

其要紧任务是通过实验巩固和消化课堂所讲授理论内容的明白得，把握常用传感器的工作原理和使用方法，提高学生的动手能力和学习爱好。

其目的是使学生把握非电量检测的差不多方法和选用传感器的原则，培养学生独立处理问题和解决问题的能力。

二、应达到的实验能力标准1、通过应变式传感器实验，把握理论课上所讲授的应变片的工作原理，并验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。

2、通过差动变压器静态位移性能测试和差动变压器零点残余电压的补偿电路设计，把握理论课上所讲授的差动变压器的工作原理和零点残余电压的补偿措施。

3、通过电涡流式传感器的静态标定和被测体材料对电涡流式传感器特性的阻碍实验，把握理论课上所讲授的电涡流式传感器的原理及工作性能，验证不同性质被测体材料对电涡流式传感器性能的阻碍。

4、通过差动面积式电容传感器的静态及动态特性测试，了解差动面积式电容传感器的工作原理及其特性。

5、通过磁电感应式传感器的性能和霍尔式传感器直流静态位移特性的测试方法，把握磁电感应式传感器的工作原理及其性能和霍尔式传感器的工作原理及其特能。

6、通过压电式传感器的动态响应和引线电容对电压放大器与电荷放大器的阻碍实验，把握压电式传感器的原理、结构及应用和验证引线电容对电压放大器的阻碍，了解电荷放大器的原理和使用方法。

7、通过光敏三极管和光敏电阻的性能测试，把握光电传感器的原理与应用方法。

8、热电偶和热敏电阻的性能测试的方法，把握热电偶的原理和 NTC 热敏电阻的工作原理和使用方法，并对传感器灵敏度线性度进行分析。

9、通过差动放大器和低通滤波器设计和测试，把握差动放大器和滤波器的设计方法和性能测试方法。