一、
机械原理课程实验
包括认知性实验、分析性实验、设计性实验、创新性实验和综合实验；分为课内实验，选做实验和开放性实验。已经出版了“机械基础课程实验教程”一书。
实验一：机构测绘实验（2学时）
实验二：渐开线齿轮的范成实验(2学时)
实验三：刚性转子的平衡实验(2学时)
实验四：机械运动参数测量(2学时)
实验五：机械动力参数测量实验(2学时)
实验六：机电系统创意组装实验
实验七：机构运动方案创新设计实验
实验八：平面机构创意设计实验
实验九：机床搭接与模型制作实验
实验十：机械运动与控制实验
各实验的实验目的、内容、方法、步骤和实验报告要求见《机械设计基础实验教程》，主编：陈亚琴，北京理工大学出版社出版。
二、
课程设计
提高学生综合设计能力、特别是提高创新设计能力，是21世纪的机械基础课群建设的的改革主线。如何在课程设计的过程中突出培养学生的设计能力，特别是创新设计能力是机械基础课群建设中的难点。在改革中，我们把原“机械原理”和“机械设计”的课程设计进行合并、综合，并称为机械基础综合课程设计。在进行了多年的实践与探索后，通过不断总结与改进，逐步完善了机械基础综合课程设计的内容与体系，使之成为机械基础课群的实践教学中的重要组成部分，在培养学生的设计能力、特别是培养创新设计能力的全局中发挥了重要作用。
1. 机械基础综合课程设计的目的
通过对机械系统的设计，使学生综合运用所学的基本理论和基本知识。进行机械系统运动方案设计的基本训练，加强创新设计能力的培养。学会把机构系统设计成机械实体装置，完成从方案拟定到机械结构设计的过程训练。通过查阅和使用各种设计资料，运用CAD技术等完成机构分析、机械零部件设计、绘制装配图、零件图及编制设计说明书等基本技能的训练。
2. 机械基础综合课程设计的内容与要求
(1) 根据设计要求确定待设计产品的机械系统运动方案并进行优选
(2) 对该方案中的主体机构进行尺度综合
(3) 对主体机构进行运动分析和受力分析
(4) 绘制机构系统的运动简图
(5) 进行机构系统的运动协调设计
(6) 传动方案设计
(7) 有关零部件的计算
(8) 机械装配草图的设计
(9) 装配图的草图绘制
(10) 装配图的绘制
(11) 零件图的绘制
(12) 编写设计说明书
(13) 答辩
3. 机械基础综合课程设计的要求
针对上述设计内容，使学生受到机械设计的全面训练，起到培养学生的设计能力、创新能力和工程实践能力的目的。在进行设计的过程中应满足以下工作要求：
（1）针对设计题目开展调查研究，了解与待设计题目相类似产品的情况，增加设计的感性知识。
（2）设计过程中，由于学生是第一次从事机械设计，缺乏实践经验、应认真参加与之相关的机械设计实验。
（3）综合课程设计完成后，应参加答辩，答辩成绩作为评分的重要依据。
4. 机械基础综合课程设计题目
（1）粉料压片机
①工作原理与主要工艺过程：
设计一种新型的压片机，可将粉状物料压成圆片制品。将粉状物料定量地从正上方装入模具型腔内，离去料桶。上冲头到位后，上下冲头同时动作，将物料挤压成圆片状。成品圆片由上端落入收集槽中。工艺参考流程如下：
1 上冲头 2 模具
3 下冲头
压片工艺参考流程
②技术指标及要求：
1）粉末细度400目，呈乳白色。
2）圆片制品直径
3）本装置的使用寿命为10年，每班工作8小时。每分钟生产20片。
4）上下冲头的压力为2000 N。
5）环境要求清洁、无污染。
③设计内容：
1）设计压片机机构系统运动图。
2）对上、下冲头加压机构进行运动分析和受力分析。
3）求出上冲头的位移、速度、加速度线图。
4）设计一减速器装配图。（0号图纸一张）
5）计算主要传动件，设计与绘制典型零件工作图（图纸三张）
④设计提示：
1）这是一部自动化的机器。原动机选择三相交流异步电动机。
2）为料防止粉料从上口散出，挤出前，下冲头应先下移
3）为使成品形状稳定，加压时两冲头需停留片刻，如1、2秒钟。
4）上、下冲头同时加压，能较好地保证产品的质量（均匀性）。
（2）游梁式抽油机
①工作原理与主要工艺过程：
设计一台游梁式抽油机。抽油杆作上下往复运动。抽油杆由下止点上升到上止点时, 地下的油被抽上来，由管道连接留向油库；抽油杆回程时，由上止点下降到下止点。上抽下回，反复运行。
②技术指标及要求：
1）抽油机是长期野外作业，24小时连续运行。
2）要求运行平稳、效率高、使用寿命长。
3）抽油杆的上下往复运动，每分钟12次。
4）本装置的使用寿命为15年。
1遥杆 2 连杆 3 曲柄 4 抽油管
③设计内容：
游梁式抽油机的机构运动图
1）设计抽油机机构系统运动图。
2）对工作执行机构进行运动分析，求出驴头摆动位移、速度、加速度线图。
3）对工作执行机构进行受力分析，求出各运动副处作用力。综合设计各杆件尺寸。
4）配重设计（在油梁和曲柄上）。
5）设计一减速器装配图。（0号图纸一张）
6）计算主要传动件，设计与绘制典型零件工作图（图纸三张）
④设计提示：
1）原动机选择三相交流异步电动机。
2）在油梁和曲柄上加配重的作用，是克服驴头大质量引起的阻抗力，并阻止回程电机的加速运转。
3）抽油机是长期野外作业，要防止灰砂、雨水的侵蚀。
4）抽油杆向下运动，是靠抽油杆和驴头的重量驱动的。
5）要注意：驴头弧形运动轨迹和抽油杆直线运动的差别，应予以协调。
6）设计时，应根椐抽油杆的往复直线运动特征、冲程大小、冲程次数、抽油载荷、安装条件等要求，提出机构系统运动方案。
⑤常规型油梁式抽油机的技术数椐
1）冲程(m)： 0.6 1.2 1.5 2.1 2.5 3 3.6 4.2 4.8 5.4 6
外载荷(kN)：10 15 15 25 25 40 60 60 60 70 80
简化后的外载荷是包括抽油阻力、抽油杆重量、抽油杆与油液摩擦阻力构成悬点处的作用力，作用在驴头上。
2) 安装尺寸与机构相关参数
油梁支撑到底座的高度：3～
执行机构的行成速比系数：1.2
减速器输出轴中心到底座的高度：
曲柄半径：0.5～
(3)
简易空气压缩机
①工作原理与主要工艺过程：
设计一台简易空气压缩机。压缩机活塞作上下往复运动。活塞由上止点到下止点时，进气阀门开启，空气被抽入。活塞由下止点到近上止点时, 进气阀门和出气阀门关闭，空气被压缩。当空气压力达到要求时，活塞由近上止点到上止点，压力空气排出。反复运行，压缩空气不断排出。
简易空气压缩机的主要功能部件构成图如下：
简易空气压缩机功能部件图
活塞运动位置简图如下：
活塞运动位置示意图
②技术指标及要求：
1）室内外作业，每天8小时连续运行。
2）要求运行平稳、效率高、使用寿命长。
3）活塞往复运动，抽气具有急回运动特性。
4）本装置的使用寿命为15年。
③设计内容：
1）设计简易压缩机的机构系统运动简图。
2）对活塞运动机构进行运动分析，求出活塞位移、速度、加速度线图。
3）对活塞运动机构进行受力分析，求出各运动副处作用力。综合设计各杆件尺寸。
4）设计减速器装配图。（0号图纸一张）
5）计算主要传动件，设计与绘制典型零件工作图（图纸三张）
④设计提示：
1）原动机选择三相交流异步电动机。
2）室内外作业，要防止灰砂、雨水的侵蚀。
3）抽气时活塞受力较小，要求加速运动。
4）要注意进气阀门，出气阀门，活塞的运动协调，应设计运动时序图。
5）设计时，应根椐活塞的往复直线运动特征、冲程大小、冲程次数、压力空气载荷、安装条件等要求，提出机构系统运动方案。
⑤简易空气压缩机的技术数椐
冲程(mm)： 100 200 300
压缩空气最大压强(MPa)： 4.0 3.0 2.0 1.5 1.0
活塞直径（mm）： 30 40 55 70 85
每分钟压缩次数： 25 30 35 40
(4)圆罐翻转器
①工作原理与主要工艺过程：
设计一台小型翻转器。将圆罐在极短时间内转动180°，并自动下落到预定位置。
翻转流程如下图所示。
1 上罐 2 下罐 3夹紧装置
4 发生器
翻转流程图
②技术指标及要求：
1）圆罐分上下两部分，圆罐直径φ
2）圆罐的下罐内有二个空穴，分别放置不同的药料。药料放入后，将上罐扣上，再将上下罐锁紧密封，使接缝处不漏气。
3）圆罐的初始位置（有空穴的在下）呈垂直状态，反转需在0.5秒内转180°（倒置），仍呈垂直状态。
4）要求圆罐旋转快、下落得快；并要求圆罐底部表面离发生器1～
5）圆罐底部不得和发生器有接触、碰撞现象。
③设计内容：
1）设计翻转机构运动图。
2）设计夹紧机构，分析其运动和受力情况，求出夹紧机构各杆件的位移量。
3）考虑各零件的刚度（如扣紧环、拨销、轴、轴承及机架等）。
4）设计翻转器装配图。（0号图纸一张）
5）设计与绘制典型零件工作图（图纸三张）
④设计提示：
1）夹紧圆罐后，圆罐不得松动。
2）系统的动力源可用小型三相交流电动机。
3）根椐圆罐重量、翻转器翻转速度及其转动惯量，选择和确定电机的功率和转速及型号。
4）转动后的位置呈垂直状态，不要过头太多或欠缺太多。
5）上下罐锁紧密封办法是可拆卸的，不损坏杆件。
6）本装置不连续使用，每天只用几十次。
(5)“天线”摆动装置
①工作原理：
设计的“天线”传动装置，其功能是将圆形锅底状“天线”作连续垂直转动和105°俯仰反复摆转。运动简图如下：
②技术指标及要求：
1）“天线”圆形锅底直径φ
2）“天线”锅底自水平位置起，单侧连续（可逆）转动105°（-15～+90），摆转速度3°/s。
3）垂直方向的转动要连续、平稳、可正向和反向转动。转速自10～20
r/min可调。天线运转图
4）装置要轻，各杆件联结牢固，密封性好，适应野外作业。
5）“天线”在转角和摆角的任何位置上都可锁定不转。
6）更换“天线”的方法要简便、可靠。本装置间断工作，不连续使用。
③设计内容：
1）设计“天线”传动装置机构系统运动图。
2）对伸缩缸进行运动分析和受力分析。
3）求出伸缩缸和锅底的位移图。
4）设计传动装置装配图。（0号图纸一张）
5）计算主要传动件，设计与绘制典型零件工作图（图纸三张）
④设计提示：
1）这是一台自动化的传动装置，原动机选择伺复电动机。
2）对转动和摆动的回差要小。
3）在运转时不产生抖动和震动。
4）伸缩缸（外购件）的型号根据伸缩缸的受力和伸缩距离确定。
5）因为在野外作业，适当顾及风力的影响。
(6)电动锯棒机
①工作原理与主要工艺过程：
设计一台锯棒机，可将金属钢捧按要求长度锯断。
②技术指标及要求：
1）金属材料捧直径30～
2）长度自500～
3）本装置的使用寿命为10年，每班工作8小时。。
4）锯片频率每分钟15、25次二种。
5）锯片最大行程
③设计内容：
1）设计锯棒机机构系统运动图。
2）对连杆进行运动分析和受力分析。
3）求出锯条的位移、速度、加速度线图。
4）设计有二挡速度的减速器装配图。（0号图纸一张）
5）计算主要传动件，设计与绘制典型零件工作图（图纸三张）
④设计提示：
1）原动机选择三相交流异步电动机。
2）棒料应被夹紧后，锯条才能开始工作。
3）锯条的进刀量约0.5～
4）要注意棒料快要锯断时抖动的不良影响。
5）减速器的换挡动作要简便、可靠。
(7)切板机
①工作原理与主要工艺过程：
设计一台薄板切断机，可将金属材料按要求尺寸切断。
②技术指标及要求：
2）切刀长度自200～
3）本装置的使用寿命为10年，每班工作8小时。。
4）切刀频率每分钟20次。
5）切刀最小行程
③设计内容：
1）设计切断机机构系统运动图。
2）对曲柄机构、切刀进行运动分析和受力分析。
3）求出曲柄机构、切刀的位移、速度、加速度线图。
4）设计减速器装配图。（0号图纸一张）
5）计算主要传动件，设计与绘制典型零件工作图（图纸三张）
④设计提示：
1）原动机选择三相交流异步电动机。
2）板料应先被夹紧后，才能让切刀冲切。
3）按板料被切断面积及材料的屈服极限，计算理论上需要的切力。
4）要有可靠的感应式保护操作者手安全的装置。