《專業(yè)基礎(chǔ)綜合實驗》教學(xué)大綱

1、專業(yè)基礎(chǔ)綜合實驗教學(xué)大綱課程中文名稱：專業(yè)基礎(chǔ)綜合實驗課程英文名稱：Professional Basic Comprehensive Experiment課程編號：ZJ16109課程類型：專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué) 時：36學(xué) 分：2開課學(xué)期：4適用對象：機械電子工程、機電技術(shù)教育先修課程：高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、現(xiàn)代工程圖學(xué)、互換性與測量技術(shù)、機械工程材料、機械原理、機械設(shè)計、單片機原理與應(yīng)用、電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)課程簡介：專業(yè)基礎(chǔ)綜合實驗是突破原有課程及章節(jié)的界限，以機械電子工程實驗方法自身的系統(tǒng)為主線來建構(gòu)實驗教學(xué)新體系，把實驗內(nèi)容由“單一型”向“綜合型”拓展，以培養(yǎng)學(xué)生綜合利用所學(xué)相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)

2、知識來分析和解決問題的能力。本綜合實驗課程主要包括中等復(fù)雜零部件的測繪與計算機繪圖、典型材料的熱處理工藝及其性能測試（物理性能和力學(xué)性能）、齒輪參數(shù)的綜合測量、機械運動參數(shù)、傳動性能的測量與分析以及基于單片機在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用等方面的綜合實驗。通過對該專業(yè)基礎(chǔ)綜合實驗的訓(xùn)練，可獲得實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理的一般方法，掌握機電產(chǎn)品性能測試與分析了路徑和方法，為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和今后從事機電產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)與制造打下良好的基礎(chǔ)。一、教學(xué)目標及任務(wù)（1）掌握中等復(fù)雜程度零部件的測繪方法，了解反求技術(shù)，據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實物的CAD模型。（2）掌握一般碳素鋼的熱處理工藝及設(shè)備，了解熱處理工藝對鋼

3、性能的影響，熟悉材料物理性能和力學(xué)性能測試方法。（3）了解齒輪參數(shù)的一般測量工具及測量方法，能利用現(xiàn)代測量設(shè)備對齒輪參數(shù)進行綜合測量。（4）能夠利用現(xiàn)代設(shè)備對機械系統(tǒng)或者機構(gòu)進行運動參數(shù)、傳動性能測量并利用測量數(shù)據(jù)進行機械系統(tǒng)性能分析，為機械設(shè)計和制造以及性能評價打下基礎(chǔ)。二、實驗項目及學(xué)時分配序號實驗項目名稱學(xué)時分配實驗類別實驗類型每組人數(shù)實驗要求1中等復(fù)雜零部件測繪及計算機輔助繪制工程圖4-6專業(yè)基礎(chǔ)綜合1必做2材料力學(xué)性能測試綜合實驗4-6專業(yè)基礎(chǔ)綜合3必做3碳素鋼的熱處理及性能測定綜合實驗4-6專業(yè)基礎(chǔ)綜合3必做4齒輪參數(shù)的綜合測量4-6專業(yè)基礎(chǔ)綜合3必做5機械運動參數(shù)的測定綜合實驗4

4、-6專業(yè)基礎(chǔ)綜合3必做6機械傳動性能綜合實驗4-6專業(yè)基礎(chǔ)綜合3必做7機械系統(tǒng)性能研究及運動參數(shù)分析實驗4-6專業(yè)基礎(chǔ)綜合3必做8基于單片機的步進電動機控制實驗4-6專業(yè)基礎(chǔ)綜合3必做9基于單片機的電磁振動定量給料系統(tǒng)設(shè)計實驗4-6專業(yè)基礎(chǔ)設(shè)計3必做10機械設(shè)計創(chuàng)意組合測試實驗4-6專業(yè)基礎(chǔ)設(shè)計3選做三、實驗內(nèi)容及教學(xué)要求實驗項目一：中等復(fù)雜零部件測繪及計算機輔助繪制工程圖實驗內(nèi)容及教學(xué)要求：1了解中等復(fù)雜機械零部件的拆裝方法以及零部件尺寸的測量方法；2能夠利用測量數(shù)據(jù)繪制零部件草圖，為計算機輔助建模做好準備；3利用計算機繪制中等復(fù)雜零部件的二維模型或者三維模型，了解反求技術(shù)的重要意義；教學(xué)要

5、求：掌握一般機械零部件的測繪方法以及手工草圖的繪制方法，掌握符合國標（GB）的機械圖樣板圖的創(chuàng)建方法。熟悉常用的作圖技巧和輔助功能，能夠綜合運用先修課程獲得的知識和技能繪制較復(fù)雜的符合國標（GB）的零件圖，并拼畫裝配圖。主要儀器設(shè)備：機械零部件測繪工具，中等復(fù)雜機械零部件，拆裝工具，計算機等。實驗項目二：材料力學(xué)性能測試綜合實驗實驗內(nèi)容及教學(xué)要求：1. 學(xué)習(xí)用電測法測定平面應(yīng)力狀態(tài)下的主應(yīng)力大小和方向； 2. 確定一種或多種實驗方法分析引起變形的原因。 3. 分析疊梁的應(yīng)力分布特點 4. 實驗證明位移和功的互等定理 5. 測定梁彎曲變形時的應(yīng)力分布特點 6. 實驗分析開口薄壁桿彎曲中心的位置教

6、學(xué)要求：了解實驗基本原理，掌握電測法測定平面應(yīng)力的基本方法，測定并分析疊梁的應(yīng)力分布，能夠熟練測量梁彎曲變形的應(yīng)力分布，開口薄壁桿彎曲中心的位置。主要儀器設(shè)備：組合實驗裝置；電渦流位移傳感器；力-位移測量儀；YE2537型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀等。實驗項目三：典型零件熱處理工藝規(guī)程及性能測定綜合實驗實驗內(nèi)容及教學(xué)要求：1、根據(jù)給定條件，參考有關(guān)文獻資料，合理選用材料，設(shè)計軸類零件熱處理工藝，訂出實驗計劃；2、進行原材料的硬度、金相組織檢驗；3、進行預(yù)先熱處理，對預(yù)先熱處理后的材料硬度、金相組織進行檢驗；4、進行表面硬化處理，對表面硬化處理后的試樣進行表面硬度、硬化層硬度分布、硬化層金相組織檢驗和硬化層

7、深度測定，對硬化層拍出合格的金相照片。教學(xué)要求：要求運用已學(xué)過的機械工程材料等方面的基本理論并參考相關(guān)資料，依據(jù)設(shè)計的零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及力學(xué)性能指標進行綜合分析后，進行正確選材；制定合理的熱處理工藝規(guī)范和實施路線；選擇熱處理加熱設(shè)備；檢測試樣的硬度；并要求親自動手、獨立完成熱處理操作、試樣制備、組織觀察與分析等過程。以達到提高學(xué)生的分析問題和解決問題及實際動手能力；了解并初步掌握依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及其力學(xué)性能要求進行選材、制定熱處理工藝規(guī)范的一般原則以及金屬材料的化學(xué)成分、熱處理工藝、顯微組織與力學(xué)性能之間的關(guān)系。主要儀器設(shè)備：高、中、低溫箱式電阻爐及其相應(yīng)的爐溫測控儀表；裝出爐用鐵

8、鉗或鉤子；洛氏硬度計、布氏硬度計；淬火用油、水及其桶；制備金相試樣所需的成套設(shè)備、金相砂紙和浸蝕劑；臺式光學(xué)金相顯微鏡等。實驗項目四：齒輪參數(shù)的綜合測量實驗內(nèi)容及教學(xué)要求：1、了解測量齒距累積誤差與齒距偏差的目的和原理，掌握齒距累積誤差與齒距偏差的測量方法及數(shù)據(jù)處理方法；2、了解跳動檢查儀的工作原理與使用方法，熟悉齒輪公差標準，判斷齒圈徑向跳動的合格性；3、了解基節(jié)檢查儀的工作原理，并掌握其使用方法，熟悉齒輪的公差標準，判斷基節(jié)偏差的合格性；4、掌握測量齒輪公法線千分尺的使用方法，了解齒輪公法線長度變動與平均長度偏差的測量原理和方法，能判斷齒輪公法線長度變動量與公法線平均長度偏差的合格性；5、

9、了解測量齒厚偏差的目的，掌握齒厚偏差的測量方法。教學(xué)要求：了解齒輪相關(guān)參數(shù)及其誤差測量的基本原理、方法和數(shù)據(jù)處理方法，能夠進行誤差分析判斷，根據(jù)齒輪的公差標準，判斷相關(guān)參數(shù)的合格性，能夠熟練使用齒輪參數(shù)測量相關(guān)設(shè)備，能夠正確給出齒輪嚙合誤差，較全面地評定齒輪的使用質(zhì)量。主要儀器設(shè)備：周節(jié)儀；齒圈徑向跳動檢查儀；基節(jié)檢查儀；公法線千分尺；游標齒輪卡尺等。實驗項目五：機械運動參數(shù)的測定綜合實驗實驗內(nèi)容及教學(xué)要求：1、了解機械位移、速度、加速度的測定方法；2、了解角位移、角加速度的測定方法；轉(zhuǎn)速及回轉(zhuǎn)不勻率的測定方法；3、了解機械動態(tài)參數(shù)測試儀及光電脈沖編碼器、同步脈沖發(fā)生器和角速度傳感器的基本原理

10、，并掌握它們的使用方法；4、通過比較理論運動線圖與實測運動線圖的差異，并分析其原因，增加對速度、角速度，特別是加速度和角加速度的感性認識；5、比較曲柄倒桿滑塊機構(gòu)與曲柄滑塊機構(gòu)的性能區(qū)別。教學(xué)要求：了解機械動態(tài)參數(shù)測試儀的基本原理，使用方法，機械運動參數(shù)的測量方法以及數(shù)據(jù)處理方法，能夠?qū)ΤＳ脵C械機構(gòu)進行運動性能分析。主要儀器設(shè)備：機械機構(gòu)；機械動態(tài)參數(shù)測試儀；光電脈沖編碼器、同步脈沖發(fā)生器或角度傳感器實驗項目六：機械傳動性能綜合實驗實驗內(nèi)容及教學(xué)要求：1、測試常見機械傳動裝置（如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動等）在傳遞運動與動力過程中的參數(shù)曲線（速度曲線、轉(zhuǎn)矩曲線、傳動比曲線、功率曲線及效

11、率曲線等）；2、通過測試由常見機械傳動裝置組成的不同傳動系統(tǒng)的參數(shù)曲線，掌握機械傳動合理布置的基本要求；3、了解機械傳動綜合實驗臺的工作原理，掌握計算機輔助實驗的新方法，培養(yǎng)進行設(shè)計性實驗與創(chuàng)新型實驗的能力；教學(xué)要求：要求學(xué)生根據(jù)選擇或設(shè)計的實驗類型、方案和內(nèi)容，自己動手進行傳動連接，安裝調(diào)試和測試，進行設(shè)計性實驗、綜合性實驗或者創(chuàng)新性實驗。主要儀器設(shè)備：機械傳動性能綜合實驗臺實驗項目七：機械系統(tǒng)性能研究及運動參數(shù)分析實驗實驗內(nèi)容及教學(xué)要求：1、系統(tǒng)地全面地了解機械傳動、聯(lián)接件的功能和設(shè)計原理；2、系統(tǒng)地了解并認識機械系統(tǒng)性能參數(shù)在實際機械系統(tǒng)中的變化；3、學(xué)生自主創(chuàng)意組合、拼裝機械傳動系統(tǒng)，

12、并對機械系統(tǒng)性能進行檢測與分析；教學(xué)要求：提供一個開發(fā)式的、自由創(chuàng)意的、自主設(shè)計的實驗平臺，平臺包括帶傳動、鏈傳動、負載以及各種傳動，支承零部件庫，要求學(xué)生自由設(shè)計機械系統(tǒng)傳動方案，并根據(jù)傳動方案來選擇零部件及機構(gòu)，完成組裝，安裝傳感器、數(shù)據(jù)處理采集裝置等，檢測與分析典型機械結(jié)構(gòu)的機械性能參數(shù)。主要儀器設(shè)備：機械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實驗臺實驗項目八：基于單片機的步進電機控制實驗實驗內(nèi)容及教學(xué)要求：1、設(shè)計基于單片機的步進電機控制方案；2、根據(jù)設(shè)計方案連接步進電機控制硬件；3、利用匯編語言編寫控制程序，離線進行軟件調(diào)試；4、步進電機的速度控制、位置控制和加減速控制實驗教學(xué)要求：熟練掌握步

13、進電機的一般控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)其速度、位置和加減速控制；能夠熟練進行硬件連接，軟件編程，程序調(diào)試與固化等。主要儀器設(shè)備：步進電機、AT89C51單片機、脈沖分配器、步進電機驅(qū)動器、光電隔離器、實驗項目九：基于單片機的電磁振動定量給料系統(tǒng)設(shè)計實驗實驗內(nèi)容及教學(xué)要求：1、以基于MCS-51單片機的稱重儀為控制系統(tǒng)硬件，借助浮點數(shù)運算子程序軟件包，用匯編語言編寫控制源程序；2、用基于MCS-51單片機的稱重儀、PC機、MCS-51開發(fā)機組成離線軟硬件調(diào)試系統(tǒng)，并離線進行軟件調(diào)試；3、用基于MCS-51單片機的稱重儀、電磁振動給料機及其控制器、稱重傳感器、變送器等組成控制系統(tǒng)，在無聊循環(huán)系統(tǒng)的支持下進

14、行控制程序的在線調(diào)試，其中包括主程序調(diào)試、初始化程序調(diào)試，標定程序調(diào)試等；4、進行P、I、D參數(shù)在線整定，用編程器將調(diào)試好的控制程序固化。教學(xué)要求1、熟練掌握一般單片機應(yīng)用系統(tǒng)、稱重傳感器、變送器、可控硅控制箱、電磁振動給料機的使用方法；2、熟練掌握MCS-51匯編語言的編程方法， 掌握MCS-51開發(fā)機的使用方法，會用開發(fā)機對MCS-51應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件進行離線調(diào)試；3、掌握作為一個計量控制系統(tǒng)，對整個實驗系統(tǒng)進行在線調(diào)試的方法，以及常規(guī)PID算法中PID參數(shù)的整定方法；4、提高計量控制系統(tǒng)的計量與控制精度的方法。主要儀器設(shè)備：基于MCS-51單片機的稱重儀；MCS-51開發(fā)機，物料循環(huán)給料系統(tǒng)；稱重傳感器、變送器、PC機、示波器、萬用表等。四、考核方式及要求本課程為獨立設(shè)置的實驗課程，所以考核辦法按照教字（2007）103號安徽科技學(xué)院實驗教學(xué)與成績評定進行，同時結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標和方案，針對本課程的特點采取如下考核辦法。1、平時考核與操作考核相結(jié)合，平時總體表現(xiàn)成績占10%，操作技能考核占90%；2、操作技能考核按照實驗分別進行，根據(jù)實際開展教學(xué)的實驗數(shù)平均幾分，如果開出9個實驗，則每個實驗10分，具體成績有實驗教師給出；3、平時總體表現(xiàn)成績由課程組集