《专业基础综合实验》教学大纲

1、专业基础综合实验教学大纲课程中文名称：专业基础综合实验课程英文名称：Professional Basic Comprehensive Experiment课程编号：ZJ16109课程类型：专业基础课程学 时：36学 分：2开课学期：4适用对象：机械电子工程、机电技术教育先修课程：高等数学、理论力学、材料力学、现代工程图学、互换性与测量技术、机械工程材料、机械原理、机械设计、单片机原理与应用、电工基础、电子技术课程简介：专业基础综合实验是突破原有课程及章节的界限，以机械电子工程实验方法自身的系统为主线来建构实验教学新体系，把实验内容由“单一型”向“综合型”拓展，以培养学生综合利用所学相关专业基础

2、知识来分析和解决问题的能力。本综合实验课程主要包括中等复杂零部件的测绘与计算机绘图、典型材料的热处理工艺及其性能测试（物理性能和力学性能）、齿轮参数的综合测量、机械运动参数、传动性能的测量与分析以及基于单片机在工业生产中的应用等方面的综合实验。通过对该专业基础综合实验的训练，可获得实验设计和数据处理的一般方法，掌握机电产品性能测试与分析了路径和方法，为学习后续专业课程和今后从事机电产品设计开发与制造打下良好的基础。一、教学目标及任务（1）掌握中等复杂程度零部件的测绘方法，了解反求技术，据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型。（2）掌握一般碳素钢的热处理工艺及设备，了解热处理工艺对钢

3、性能的影响，熟悉材料物理性能和力学性能测试方法。（3）了解齿轮参数的一般测量工具及测量方法，能利用现代测量设备对齿轮参数进行综合测量。（4）能够利用现代设备对机械系统或者机构进行运动参数、传动性能测量并利用测量数据进行机械系统性能分析，为机械设计和制造以及性能评价打下基础。二、实验项目及学时分配序号实验项目名称学时分配实验类别实验类型每组人数实验要求1中等复杂零部件测绘及计算机辅助绘制工程图4-6专业基础综合1必做2材料力学性能测试综合实验4-6专业基础综合3必做3碳素钢的热处理及性能测定综合实验4-6专业基础综合3必做4齿轮参数的综合测量4-6专业基础综合3必做5机械运动参数的测定综合实验4

4、-6专业基础综合3必做6机械传动性能综合实验4-6专业基础综合3必做7机械系统性能研究及运动参数分析实验4-6专业基础综合3必做8基于单片机的步进电动机控制实验4-6专业基础综合3必做9基于单片机的电磁振动定量给料系统设计实验4-6专业基础设计3必做10机械设计创意组合测试实验4-6专业基础设计3选做三、实验内容及教学要求实验项目一：中等复杂零部件测绘及计算机辅助绘制工程图实验内容及教学要求：1了解中等复杂机械零部件的拆装方法以及零部件尺寸的测量方法；2能够利用测量数据绘制零部件草图，为计算机辅助建模做好准备；3利用计算机绘制中等复杂零部件的二维模型或者三维模型，了解反求技术的重要意义；教学要

5、求：掌握一般机械零部件的测绘方法以及手工草图的绘制方法，掌握符合国标（GB）的机械图样板图的创建方法。熟悉常用的作图技巧和辅助功能，能够综合运用先修课程获得的知识和技能绘制较复杂的符合国标（GB）的零件图，并拼画装配图。主要仪器设备：机械零部件测绘工具，中等复杂机械零部件，拆装工具，计算机等。实验项目二：材料力学性能测试综合实验实验内容及教学要求：1. 学习用电测法测定平面应力状态下的主应力大小和方向； 2. 确定一种或多种实验方法分析引起变形的原因。 3. 分析叠梁的应力分布特点 4. 实验证明位移和功的互等定理 5. 测定梁弯曲变形时的应力分布特点 6. 实验分析开口薄壁杆弯曲中心的位置教

6、学要求：了解实验基本原理，掌握电测法测定平面应力的基本方法，测定并分析叠梁的应力分布，能够熟练测量梁弯曲变形的应力分布，开口薄壁杆弯曲中心的位置。主要仪器设备：组合实验装置；电涡流位移传感器；力-位移测量仪；YE2537型静态电阻应变仪等。实验项目三：典型零件热处理工艺规程及性能测定综合实验实验内容及教学要求：1、根据给定条件，参考有关文献资料，合理选用材料，设计轴类零件热处理工艺，订出实验计划；2、进行原材料的硬度、金相组织检验；3、进行预先热处理，对预先热处理后的材料硬度、金相组织进行检验；4、进行表面硬化处理，对表面硬化处理后的试样进行表面硬度、硬化层硬度分布、硬化层金相组织检验和硬化层

7、深度测定，对硬化层拍出合格的金相照片。教学要求：要求运用已学过的机械工程材料等方面的基本理论并参考相关资料，依据设计的零件的结构形状、尺寸及力学性能指标进行综合分析后，进行正确选材；制定合理的热处理工艺规范和实施路线；选择热处理加热设备；检测试样的硬度；并要求亲自动手、独立完成热处理操作、试样制备、组织观察与分析等过程。以达到提高学生的分析问题和解决问题及实际动手能力；了解并初步掌握依据零件的结构形状、尺寸及其力学性能要求进行选材、制定热处理工艺规范的一般原则以及金属材料的化学成分、热处理工艺、显微组织与力学性能之间的关系。主要仪器设备：高、中、低温箱式电阻炉及其相应的炉温测控仪表；装出炉用铁

8、钳或钩子；洛氏硬度计、布氏硬度计；淬火用油、水及其桶；制备金相试样所需的成套设备、金相砂纸和浸蚀剂；台式光学金相显微镜等。实验项目四：齿轮参数的综合测量实验内容及教学要求：1、了解测量齿距累积误差与齿距偏差的目的和原理，掌握齿距累积误差与齿距偏差的测量方法及数据处理方法；2、了解跳动检查仪的工作原理与使用方法，熟悉齿轮公差标准，判断齿圈径向跳动的合格性；3、了解基节检查仪的工作原理，并掌握其使用方法，熟悉齿轮的公差标准，判断基节偏差的合格性；4、掌握测量齿轮公法线千分尺的使用方法，了解齿轮公法线长度变动与平均长度偏差的测量原理和方法，能判断齿轮公法线长度变动量与公法线平均长度偏差的合格性；5、

9、了解测量齿厚偏差的目的，掌握齿厚偏差的测量方法。教学要求：了解齿轮相关参数及其误差测量的基本原理、方法和数据处理方法，能够进行误差分析判断，根据齿轮的公差标准，判断相关参数的合格性，能够熟练使用齿轮参数测量相关设备，能够正确给出齿轮啮合误差，较全面地评定齿轮的使用质量。主要仪器设备：周节仪；齿圈径向跳动检查仪；基节检查仪；公法线千分尺；游标齿轮卡尺等。实验项目五：机械运动参数的测定综合实验实验内容及教学要求：1、了解机械位移、速度、加速度的测定方法；2、了解角位移、角加速度的测定方法；转速及回转不匀率的测定方法；3、了解机械动态参数测试仪及光电脉冲编码器、同步脉冲发生器和角速度传感器的基本原理

10、，并掌握它们的使用方法；4、通过比较理论运动线图与实测运动线图的差异，并分析其原因，增加对速度、角速度，特别是加速度和角加速度的感性认识；5、比较曲柄倒杆滑块机构与曲柄滑块机构的性能区别。教学要求：了解机械动态参数测试仪的基本原理，使用方法，机械运动参数的测量方法以及数据处理方法，能够对常用机械机构进行运动性能分析。主要仪器设备：机械机构；机械动态参数测试仪；光电脉冲编码器、同步脉冲发生器或角度传感器实验项目六：机械传动性能综合实验实验内容及教学要求：1、测试常见机械传动装置（如带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等）在传递运动与动力过程中的参数曲线（速度曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效

11、率曲线等）；2、通过测试由常见机械传动装置组成的不同传动系统的参数曲线，掌握机械传动合理布置的基本要求；3、了解机械传动综合实验台的工作原理，掌握计算机辅助实验的新方法，培养进行设计性实验与创新型实验的能力；教学要求：要求学生根据选择或设计的实验类型、方案和内容，自己动手进行传动连接，安装调试和测试，进行设计性实验、综合性实验或者创新性实验。主要仪器设备：机械传动性能综合实验台实验项目七：机械系统性能研究及运动参数分析实验实验内容及教学要求：1、系统地全面地了解机械传动、联接件的功能和设计原理；2、系统地了解并认识机械系统性能参数在实际机械系统中的变化；3、学生自主创意组合、拼装机械传动系统，

12、并对机械系统性能进行检测与分析；教学要求：提供一个开发式的、自由创意的、自主设计的实验平台，平台包括带传动、链传动、负载以及各种传动，支承零部件库，要求学生自由设计机械系统传动方案，并根据传动方案来选择零部件及机构，完成组装，安装传感器、数据处理采集装置等，检测与分析典型机械结构的机械性能参数。主要仪器设备：机械系统性能研究及参数可视化分析实验台实验项目八：基于单片机的步进电机控制实验实验内容及教学要求：1、设计基于单片机的步进电机控制方案；2、根据设计方案连接步进电机控制硬件；3、利用汇编语言编写控制程序，离线进行软件调试；4、步进电机的速度控制、位置控制和加减速控制实验教学要求：熟练掌握步

13、进电机的一般控制方法，能够实现其速度、位置和加减速控制；能够熟练进行硬件连接，软件编程，程序调试与固化等。主要仪器设备：步进电机、AT89C51单片机、脉冲分配器、步进电机驱动器、光电隔离器、实验项目九：基于单片机的电磁振动定量给料系统设计实验实验内容及教学要求：1、以基于MCS-51单片机的称重仪为控制系统硬件，借助浮点数运算子程序软件包，用汇编语言编写控制源程序；2、用基于MCS-51单片机的称重仪、PC机、MCS-51开发机组成离线软硬件调试系统，并离线进行软件调试；3、用基于MCS-51单片机的称重仪、电磁振动给料机及其控制器、称重传感器、变送器等组成控制系统，在无聊循环系统的支持下进

14、行控制程序的在线调试，其中包括主程序调试、初始化程序调试，标定程序调试等；4、进行P、I、D参数在线整定，用编程器将调试好的控制程序固化。教学要求1、熟练掌握一般单片机应用系统、称重传感器、变送器、可控硅控制箱、电磁振动给料机的使用方法；2、熟练掌握MCS-51汇编语言的编程方法， 掌握MCS-51开发机的使用方法，会用开发机对MCS-51应用系统的硬件和软件进行离线调试；3、掌握作为一个计量控制系统，对整个实验系统进行在线调试的方法，以及常规PID算法中PID参数的整定方法；4、提高计量控制系统的计量与控制精度的方法。主要仪器设备：基于MCS-51单片机的称重仪；MCS-51开发机，物料循环给料系统；称重传感器、变送器、PC机、示波器、万用表等。四、考核方式及要求本课程为独立设置的实验课程，所以考核办法按照教字（2007）103号安徽科技学院实验教学与成绩评定进行，同时结合应用型人才培养的目标和方案，针对本课程的特点采取如下考核办法。1、平时考核与操作考核相结合，平时总体表现成绩占10%，操作技能考核占90%；2、操作技能考核按照实验分别进行，根据实际开展教学的实验数平均几分，如果开出9个实验，则每个实验10分，具体成绩有实验教师给出；3、平时总体表现成绩由课程组集