机械设计实践与创新

本书作为南昌航空大学机械类专业的实验指导书十余年，内容不断充实更新，汇集了
教学团队几代人的教学心得和体会。全书共分5 章，分别是认知性实践、验证性实践、设
计性实践、综合性实践和创新性实践。考虑到个人能力形成的渐进性，必须遵循从培养观
察能力开始，逐步培养学生的设计与分析能力，*后形成学生的创新素质。本书不仅注重
实践项目的基础性，也注重实践项目的系统性，同时考虑了实践项目的层次性。 

机械工程基础实践是在总结教学团队多年来的教学经验的基础上，结合目前常见的教学仪器设备，按照机械设计系列课程的实验教学体系构架而进行编写的。编写本书的宗旨是引导学生在机械认知的基础上，掌握实验基本原理、基本技能和实验方法，进一步培养学生机械设计创新意识和分析、解决工程实际问题的能力。 按照教学内容的体系，适应不同层次学生的实验教学需求，全书共分5章，主要内容包括机械原理典型实验、机械设计典型实验、机械设计上机实验、机械原理选做实验和机械设计选做实验。本书结构严谨、内容丰富，强调理论与实践相结合，融入了作者多年的教学改革成果，反映了学科发展。

刘文光博士，副教授，美国Alabama大学访问学者，硕士生导师，主要承担机械原理、机械设计、机械设计基础等理论教学任务和机械原理课程设计、机械设计课程设计、毕业设计等实践性教学任务。

目 录

第1 章 认知性实践 …………………………………………………………………………… 1

1.1 机构创新设计认知 ………………………………………………………………………………………….. 1

1.1.1 实验目的 ………………………………………………………………………………………………. 1

1.1.2 实验设备 ………………………………………………………………………………………………. 1

1.1.3 机构的展示及分析 ………………………………………………………………………………… 1

1.1.4 创新设计的展示及分析 …………………………………………………………………………. 3

1.1.5 实验原理、方法和步骤 …………………………………………………………………………. 4

1.1.6 思考题 ………………………………………………………………………………………………….. 4

1.1.7 实验报告 ………………………………………………………………………………………………. 5

1.2 机械零件认知 …………………………………………………………………………………………………. 5

1.2.1 实验目的 ………………………………………………………………………………………………. 5

1.2.2 实验方法 ………………………………………………………………………………………………. 5

1.2.3 实验内容 ………………………………………………………………………………………………. 5

1.2.4 机械零件认知复习题 …………………………………………………………………………… 12

1.2.5 实验报告 …………………………………………………………………………………………….. 13

1.3 机械结构认知 ……………………………………………………………………………………………….. 13

1.3.1 实验目的 …………………………………………………………………………………………….. 13

1.3.2 实验设备 …………………………………………………………………………………………….. 14

1.3.3 实验内容 …………………………………………………………………………………………….. 14

1.3.4 思考题 ………………………………………………………………………………………………… 20

1.3.5 实验报告 …………………………………………………………………………………………….. 20

第2 章 验证性实践 …………………………………………………………………………. 21

2.1 机构运动简图测绘 ………………………………………………………………………………………… 21

2.1.1 实验目的 …………………………………………………………………………………………….. 21

2.1.2 实验内容 …………………………………………………………………………………………….. 21

2.1.3 实验设备和用具 ………………………………………………………………………………….. 21

2.1.4 实验原理、方法和步骤 ……………………………………………………………………….. 21

2.1.5 注意事项 …………………………………………………………………………………………….. 25

2.1.6 思考题 ………………………………………………………………………………………………… 26

2.1.7 实验报告 …………………………………………………………………………………………….. 26

2.2 渐开线齿廓范成原理 …………………………………………………………………………………….. 27

2.2.1 实验目的 …………………………………………………………………………………………….. 27

2.2.2 实验内容 …………………………………………………………………………………………….. 27

2.2.3 实验设备和用具 ………………………………………………………………………………….. 27

2.2.4 范成仪的构造和工作原理 ……………………………………………………………………. 27

2.2.5 实验步骤和要求 ………………………………………………………………………………….. 28

2.2.6 思考题 ………………………………………………………………………………………………… 29

2.2.7 实验报告 …………………………………………………………………………………………….. 29

2.3 直齿圆柱齿轮参数测定 …………………………………………………………………………………. 31

机械设计实践与创新

— VI —

2.3.1 实验目的 …………………………………………………………………………………………….. 31

2.3.2 实验内容 …………………………………………………………………………………………….. 31

2.3.3 实验用具 …………………………………………………………………………………………….. 31

2.3.4 实验原理 …………………………………………………………………………………………….. 31

2.3.5 实验步骤和注意事项 …………………………………………………………………………… 36

2.3.6 思考题 ………………………………………………………………………………………………… 37

2.3.7 实验报告 …………………………………………………………………………………………….. 38

2.4 转子动平衡演示 ……………………………………………………………………………………………. 40

2.4.1 实验目的 …………………………………………………………………………………………….. 40

2.4.2 实验内容 …………………………………………………………………………………………….. 40

2.4.3 实验设备和用具 ………………………………………………………………………………….. 40

2.4.4 实验原理 …………………………………………………………………………………………….. 40

2.4.5 实验方法和步骤 ………………………………………………………………………………….. 44

2.4.6 思考题 ………………………………………………………………………………………………… 45

2.4.7 实验报告 …………………………………………………………………………………………….. 46

2.5 螺栓连接性能测试 ………………………………………………………………………………………… 46

2.5.1 实验目的 …………………………………………………………………………………………….. 46

2.5.2 实验设备和仪器 ………………………………………………………………………………….. 46

2.5.3 实验原理 …………………………………………………………………………………………….. 49

2.5.4 实验方法和步骤 ………………………………………………………………………………….. 53

2.5.5 实验注意事项 ……………………………………………………………………………………… 54

2.5.6 思考题 ………………………………………………………………………………………………… 54

2.5.7 实验报告 …………………………………………………………………………………………….. 54

2.6 带传动性能测2

前 言
当前创新创业教育已成为高等教育改革的主题，为了加强学生创新创业素质的培养，
南昌航空大学机械设计教学团队提出了一种“以创新创业素质培养为核心，以三维设计为
手段，以能力和素质的逐步提升为途径，以专业知识融会贯通为目标”的实践理念。
实践是培养学生创新意识与实践能力的重要环节，也是培养学生理论联系实际的作风
与严谨求实的科学态度的重要过程，更是培养学生懂得仪器设备的原理与实验方法的有效
渠道。作为学习机械工程基础的重要课程，“机械原理”“机械设计”“机械设计基础”等
课程必须开设相应的实践项目，以帮助学生验证、巩固和加深课堂讲授的基本理论知识，
加强理论联系实际及独立工作能力的培养，达到培养学生认识实践对象、了解实践设备、
明白实践原理，以及懂得实验方法的目的。
本书作为南昌航空大学机械类专业的实验指导书十余年，内容不断充实更新，汇集了
教学团队几代人的教学心得和体会。全书共分5 章，分别是认知性实践、验证性实践、设
计性实践、综合性实践和创新性实践。考虑到个人能力形成的渐进性，必须遵循从培养观
察能力开始，逐步培养学生的设计与分析能力，最后形成学生的创新素质。本书不仅注重
实践项目的基础性，也注重实践项目的系统性，同时考虑了实践项目的层次性。
本书由刘文光和贺红林主编，严志刚和江一副主编，研究生林炜彦、王耀斌和丰霞瑶
绘制了书中的部分插图。全书编写得到了南昌航空大学机械设计教研部的鼎力支持并提出
了许多宝贵意见。感谢江西省教改课题重点项目“创新创业视域下的机械设计课程建设与
教学改革”（JXJG-15-8-2）、南昌航空大学“创新创业培育课程（机械设计、机械设计基础）”
项目和江西省“精品资源在线开放课程机械设计”项目的资助。
由于编者水平有限，书中难免有一些错误和不妥之处，敬请广大读者不吝批评指正。
如有任何疑问或建议，请反馈至[email protected]。
编者
2019 年2 月