《机械工程综合实践教程》是为适应高层次创新人才培养的需要,按照教育部高等教育教学改革工程的要求,在教学实践和改革的基础上撰写而成的。
书中系统地介绍了机械工程的基本实验技术,每一章均对实验目的、实验内容和实验步骤做了比较系统的论述,对实验中常用仪器的原理、构造、操作规程做了较详细的介绍,各实验均附有思考题。按照体现教学主线、强调实验设计能力、重视实验方法研究的原则,力求将机械工程的专业课程与实验课程有机结合,同时加入机器人等现代机械设计内容,突出具有创新意义和拓展研究性质的实验内容,为机械工程专业的教师和学生提供实验指导。《机械工程综合实践教程》可作为高等工科院校机械类及近机类各专业的实验综合教材,也可作为成人高等工科院校师生及有关工程技术人员的参考书。
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机械工程教育的目标是培养复合型高级机械工程技术人才,使学生具备较高的工程素质,全面掌握相关的工程基础知识,具备较强的工程实践能力、创新能力和工程管理能力,实践性教学是最有效的途径。教学实验作为实践性教学的一部分,通过教学实验环节的训练将有助于未来的机械工程师获取前人的知识和经验,并且有助于创新和创造,对于机械工程专业学生的培养具有重要的意义。
本书是在收集了国内有关院校大量资料的基础上,结合北京交通大学机械工程专业实验教学的经验和改革成果编写而成的。按照教育部高等教育教学要求,在本书的编写过程中,力求框架结构、章节层次安排合理,重点、难点处理得当。此外,在处理好与理论课关系的前提下,建立了独立的实验教学体系,并大多自成章节,同时加大了设计性、综合性和创新性实验的比例。书中对实验原理和实验步骤做了比较系统的论述,对实验中常用的仪器,尤其是新型仪器设备的原理、构造、操作规程有较详细的介绍。
目录
前言
第1章 绪论1
1.1现代机械工程实验的目的与意义1
1.2现代机械工程实践教学体系及内容3
1.3现代机械工程实验教学的方法和要求5
第2章 材料成形及技术测量基础实验7
2.1材料成形技术基础实验7
2.1.1铸造内应力的形成及测量分析实验7
2.1.2合金的流动性实验8
2.1.3金属锻造纤维组织观察实验10
2.1.4焊接接头金相组织分析实验11
2.2技术测量及误差分析实验12
2.2.1用干涉显微镜测量表面粗糙度实验13
2.2.2用电动轮廓仪测量表面粗糙度实验15
2.2.3用电感测微仪测量圆跳动实验17
2.2.4用正弦规测量锥体的锥度误差实验18
2.2.5用立式光学计测量塞规实验20
2.2.6用大型工具显微镜测孔心距实验22
2.2.7用内径指示表测量孔径实验23
2.2.8平面度测量实验24
2.3技术测量应用实验25
2.3.1刀具几何角度检测实验25
2.3.2切削要素对表面粗糙度的影响实验28
2.3.3齿轮齿圈径向跳动误差的分析与测定实验30
第3章 现代制造技术实验32
3.1数控机床常用刀具、夹具实验32
3.1.1数控加工刀具认知实验32
3.1.2数控加工典型夹具的定位与夹紧实验35
3.2数控加工切削用量选取实验37
3.2.1数控铣切削用量选取实验37
3.2.2数控车切削用量选取实验38
3.3计算机辅助工艺设计编制实验39
3.4数控手工编程与试切实验42
3.4.1数控铣编程与试切实验42
3.4.2数控车编程与试切实验44
3.5计算机辅助数控编程实验46
第4章 机械工程测试技术实验48
4.1压力传感器静态标定实验48
4.2扭矩测试系统设计实验50
4.3转速、温度及功率测试综合实验52
第5章 液压与气动技术实验55
5.1液压、气动执行元件的拆装与使用维修、故障诊断实验55
5.2液压、气动控制阀的拆装与使用维修、故障诊断实验59
5.3液压系统性能实验62
5.3.1液压泵性能实验62
5.3.2增速回路实验65
5.3.3液压系统节流调速实验66
第6章 机电一体化系统实验70
6.1机电一体化系统功能部件认知及应用实验70
6.2可编程控制器的结构和使用实验75
6.3自动化生产线虚拟设计及调试实验79
第7章 制造装备及其自动化技术实验85
7.1工业机器人编程控制实验85
7.1.1工业机器人编程环境基础实验85
7.1.2工业机器人编程仿真实验87
7.1.3工业机器人编程控制实验90
7.2PLC编程控制实验94
7.2.1熟悉PLC硬件及STEP7软件环境实验94
7.2.2MSM2103环境PLC编程控制实验96
7.2.3自动仓库和包装站点PLC控制实验99
7.3柔性制造系统综合实验101
7.3.1熟悉SL-FMS综合实验台认知实验101
7.3.2SL-FMS综合自动化实验105
第8章 机器人技术实验108
8.1引言108
8.2机器人基础实验108
8.2.1机器人创意设计与控制实验108
8.2.2移动机器人运动控制实验112
8.3工业机器人系统认知实验116
8.3.1UP6型工业机器人本体认知与分析实验116
8.3.2IRB-120型工业机器人认知及初始化实验120
8.4工业机器人控制与运用实验126
8.4.1UP6型工业机器人示教控制及其运用实验126
8.4.2IRB-120工业机器人程序控制及应用实验129
参考文献135
《机械工程综合实践教程》:
机械工程专业的培养目标可以描述为:“培养满足现代制造业发展需要,具备健全人格,掌握坚实的数学、外语、物理与计算机应用基础知识,具有机械设计制造及自动化的专门知识与技能、工程实践能力和可持续发展潜力,能够在科研部门、研究院所和企业等从事机械工程及自动化领域的工程设计、机械制造、技术开发、科学研究、生产组织和管理的复合型工程技术人才。”
上述培养目标达成的重要表现即使学生在毕业时具备“掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识,具有系统的工程实践学习经历;了解本专业的前沿发展现状和趋势;具备设计和实施工程实验的能力,并能够对实验结果进行分析;掌握基本的创新方法,具有追求创新的态度和意识;具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力,设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素”等能力。
实现上述培养目标的重要达成手段和教学环节即实践教学。实验教学作为实践教学的重要组成部分,对于学习和验证专业理论知识、培养实践和创新能力、提高机械工程专业学生的能力和素质具有重要作用。
与上述培养目标相对应的是一个系列完整、包含机械工程专业主要知识环节的现代实验平台以及指导教材。但是目前,在高校人才培养工作中,实践教学和实验教学环节较为薄弱,严重制约了机械工程专业教学质量的提高和培养目标的达成。鉴于此,北京交通大学机电学院机械工程专业在原有实验教学的基础上,结合实践教学改革的成果,同时收集和借鉴国内兄弟院校的先进经验编写了本书。
本书结合机械工程专业认证的要求进行编写,按照体现教学主线、强调实验设计能力、重视实验方法研究的原则,力求将机械工程的专业课程与实验课程有机结合,同时加入机器人等现代机械设计内容,突出具有创新意义和拓展研究性质的实验内容,为机械工程专业的教师和学生提供实验指导。
1.1现代机械工程实验的目的与意义
人类在自身的发展过程中不断地感知、认知世界,为了探索和揭示事物变化的客观运动规律,人们采取的有效方法,除理论分析外,就是实验(试验)。在现代工程设计与制造领域,实验和测试是保证产品质量的重要手段,掌握工程实验和测试的方法是工程技术人员必备的素质。
机械工程是研究、设计、制造、使用、管理各类机械设备与装置的工程科学。所对应的工程实验主要是指针对机械工程学科领域内相关环节,人们利用科学仪器和设备等物质手段作用于研究对象,在纯化、简化、强化或模拟各种条件的情况下考察研究对象的实践方式和研究方法。
实验的基本要素为实验目标、输入条件、研究对象、状态信息和信息处理。
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