现代机械设计方向现代机械设计方向

机械系统设计课程机械系统设计课程

实 验 指 导 实 验 指 导

邵万珍邵万珍

实验一 机械系统总体结构认知实验实验一 机械系统总体结构认知实验

一、实验目的：一、实验目的：

1.1. 了解机械系统的主要组成部分：动力系统、执行了解机械系统的主要组成部分：动力系统、执行系统、传动系统、操纵控制系统。系统、传动系统、操纵控制系统。

2.2. 理解机械系统的总体布局，理解这些子系统如何理解机械系统的总体布局，理解这些子系统如何构成一个完整的、彼此协调的复杂系统。构成一个完整的、彼此协调的复杂系统。

3.3. 通过本实验，使学生初步认知各子系统的功能及通过本实验，使学生初步认知各子系统的功能及彼此的联系、系统内物质流、能量流、信息流的彼此的联系、系统内物质流、能量流、信息流的合理流动等知识。使学生加深理解本科程的具体合理流动等知识。使学生加深理解本科程的具体学习内容、尽快掌握本课程的学习方法。学习内容、尽快掌握本课程的学习方法。

实验一 机械系统总体结构认知实验实验一 机械系统总体结构认知实验

二、实验内容：二、实验内容：

通过操作、调整普通机床、观摩数控机通过操作、调整普通机床、观摩数控机 ..床，了解普通机床、数控机床的动力系统、执床，了解普通机床、数控机床的动力系统、执行系统、运动系统、操纵系统、控制系统的基行系统、运动系统、操纵系统、控制系统的基本组成、功能及相互之间的联系。本组成、功能及相互之间的联系。

实验一 机械系统总体结构认知实验实验一 机械系统总体结构认知实验

三、实验设备三、实验设备

1.1. 普通机床；普通机床；

2.2. 数控机床数控机床。。

实验一 机械系统总体结构认知实验实验一 机械系统总体结构认知实验

四、实验原理四、实验原理

1.1. 具有特定功能、相互间具有有机联系的许多要素具有特定功能、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体称之为系统。构成的一个整体称之为系统。

2.2. 机械系统是由人机械系统是由人 -- 机机 -- 环境组成的系统，将人环境组成的系统，将人 --环境组成的系统称为外部系统，将机械设备组环境组成的系统称为外部系统，将机械设备组成的系统称为机械内部系统。成的系统称为机械内部系统。

3.3. 机械系统具有整体性、相关性、目的性、外部环机械系统具有整体性、相关性、目的性、外部环境适应性的特点。境适应性的特点。

实验一 机械系统总体结构认知实验实验一 机械系统总体结构认知实验4.4. 组成各子系统的机构不同、各子系统之间相互位组成各子系统的机构不同、各子系统之间相互位

置关系不同，将影响整个系统的总体布局。置关系不同，将影响整个系统的总体布局。5.5. 机械系统的组成如下图所示：机械系统的组成如下图所示：

实验一 机械系统总体结构认知实验实验一 机械系统总体结构认知实验

五、实验步骤五、实验步骤

1.1. 熟悉普通机床的操作及调整，随着实验指导老师熟悉普通机床的操作及调整，随着实验指导老师对机床各部分的介绍，理解普通机床的动力系统、对机床各部分的介绍，理解普通机床的动力系统、执行系统、运动系统、操纵系统、控制系统的基执行系统、运动系统、操纵系统、控制系统的基本组成、功能及特点；本组成、功能及特点；

2.2. 观摩数控机床的操作方法及控制，随着实验指导观摩数控机床的操作方法及控制，随着实验指导老师对机床各部分的介绍，了解数控机床的动力老师对机床各部分的介绍，了解数控机床的动力系统、执行系统、运动系统、操纵系统、控制系系统、执行系统、运动系统、操纵系统、控制系统的基本组成、功能及特点；统的基本组成、功能及特点；

实验一 机械系统总体结构认知实验实验一 机械系统总体结构认知实验3.3. 重点注意以下内容：重点注意以下内容： a.a. 动力系统 动力系统 动力机的数量、型号及功率；动力机的数量、型号及功率； b.b. 传动系统传动系统 运动链的传递路线、调速方式、启停和换向；运动链的传递路线、调速方式、启停和换向； c.c. 执行系统执行系统 装卡装置；装卡装置； d.d. 操纵系统与控制系统的组成及实现。操纵系统与控制系统的组成及实现。4.4. 恢复机床到原位，收拾干净实验现场。恢复机床到原位，收拾干净实验现场。5.5. 完成实验报告书要求的内容。完成实验报告书要求的内容。

实验二 机械系统运动传递分析实验实验二 机械系统运动传递分析实验

一、实验目的一、实验目的

11 、了解、了解 CA6140CA6140 车床的运动传递路线；车床的运动传递路线；

22 、掌握有级变速的变速方法。、掌握有级变速的变速方法。

实验二 机械系统运动传递分析实验实验二 机械系统运动传递分析实验

二、实验内容二、实验内容

1.1. 通过观察和操作透明在通过观察和操作透明在 CA6140CA6140 车床模型，分车床模型，分析析 CA6140CA6140 车床主轴运动传递路线及进给传递车床主轴运动传递路线及进给传递路线；路线；

2.2. 学习有级变速的方法。学习有级变速的方法。

实验二 机械系统运动传递分析实验实验二 机械系统运动传递分析实验

三、实验设备三、实验设备1. CA61401. CA6140 透明车床模型。透明车床模型。

实验二 机械系统运动传递分析实验实验二 机械系统运动传递分析实验四、实验原理四、实验原理1.CA61401.CA6140 车床由主轴箱、进给箱、溜板箱、溜板车床由主轴箱、进给箱、溜板箱、溜板

刀架、尾坐、床身等组成，主运动指主轴带动工刀架、尾坐、床身等组成，主运动指主轴带动工件的旋转运动，进给运动指大溜板的纵向移动和件的旋转运动，进给运动指大溜板的纵向移动和中溜板的横向移动。中溜板的横向移动。

2.2. 电机电机 ------ 主轴的传动结构式为：主轴的传动结构式为：

实验二 机械系统运动传递分析实验实验二 机械系统运动传递分析实验

四、实验原理四、实验原理

3.3. 变速级数：变速级数： M2M2 脱开时，为脱开时，为 66 级高速；级高速； M2M2 啮合啮合时为时为 1818 级中低速。级中低速。

4.4. 从主轴（一周）从主轴（一周） ------ 刀架的传动路线为进给传动路刀架的传动路线为进给传动路线，分为公制螺纹传动路线、英制螺纹传动路线、线，分为公制螺纹传动路线、英制螺纹传动路线、扩大螺纹导程机构三个传动路线。共扩大螺纹导程机构三个传动路线。共 6464 种进给量。种进给量。

5.5. 下图为下图为 CA6140CA6140 车床传动系统图车床传动系统图。。

实验二 机械系统运动传递分析实验实验二 机械系统运动传递分析实验

五、实验操作步骤五、实验操作步骤

1. 1. 对照 对照 CA6140CA6140 透明车床模型使用说明书中的传透明车床模型使用说明书中的传动系统图，调整操作车床模型，观察分析由电机动系统图，调整操作车床模型，观察分析由电机到车床主轴的运动传递路线；到车床主轴的运动传递路线；

2.2. 观察分析车床进给的运动传递路线；分别采用手观察分析车床进给的运动传递路线；分别采用手动进给方式和自动进给方式操纵车床，观察其内动进给方式和自动进给方式操纵车床，观察其内部运动的传递；部运动的传递；

3.3. 恢复机床到原位，收拾干净实验现场；恢复机床到原位，收拾干净实验现场；4.4. 完成实验报告书要求的内容。完成实验报告书要求的内容。

实验三 机械系统总体结构模拟设计实验三 机械系统总体结构模拟设计分析实验分析实验

一、一、实验目的实验目的1.1. 针对设计的有特定功能及结构的机械系统方案针对设计的有特定功能及结构的机械系统方案

（拿出两个设计方案），分别在机构模拟设计实（拿出两个设计方案），分别在机构模拟设计实验台上组装，分析不同设计方案优缺点；验台上组装，分析不同设计方案优缺点；

2.2. 通过组装的机构系统，验证所设计的方案，实现通过组装的机构系统，验证所设计的方案，实现机构的模拟；机构的模拟；

3.3. 通过组装机械系统，了解如何满足系统功能要求。通过组装机械系统，了解如何满足系统功能要求。4.4. 通过组装机械系统，体会动力系统、执行系统、通过组装机械系统，体会动力系统、执行系统、

传动系统等子系统的功能原理及其结构位置对系传动系统等子系统的功能原理及其结构位置对系统性能的影响。统性能的影响。

实验三 机械系统总体结构模拟设计实验三 机械系统总体结构模拟设计分析实验分析实验

二、实验内容二、实验内容

1.1. 在机构模拟实验台上，装配设计的机械系统；在机构模拟实验台上，装配设计的机械系统；2.2. 通过机构的运动，理解动力系统、执行系统、传通过机构的运动，理解动力系统、执行系统、传

动系统等子系统的功能原理；动系统等子系统的功能原理；3.3.比较两种设计方案的优劣。比较两种设计方案的优劣。

实验三 机械系统总体结构模拟设计实验三 机械系统总体结构模拟设计分析实验分析实验

三、实验设备三、实验设备

1.1. 机构模拟设计实验台机构模拟设计实验台2.2. 机构模拟设计实验台配带的工具箱；机构模拟设计实验台配带的工具箱；3.3. 动力系统提供旋转电机、直线电机；动力系统提供旋转电机、直线电机；4.4. 传动系统提供齿轮机构、皮带轮机构、齿轮齿条传动系统提供齿轮机构、皮带轮机构、齿轮齿条

机构；机构；5.5.扳手、螺丝刀、钢直尺、电源插座等。扳手、螺丝刀、钢直尺、电源插座等。

三、实验设备三、实验设备

实验三 机械系统总体结构模拟设计实验三 机械系统总体结构模拟设计分析实验分析实验

四、实验仪器原理四、实验仪器原理

机械系统由各机构组成；机构模拟设计实验机械系统由各机构组成；机构模拟设计实验台由可调整的几根支架组成；机构模拟设计实验台由可调整的几根支架组成；机构模拟设计实验台配带的工具箱内，有各种杆件、销轴、垫片、台配带的工具箱内，有各种杆件、销轴、垫片、螺母、螺栓、内六角扳手多套、旋转电机、直线螺母、螺栓、内六角扳手多套、旋转电机、直线电机；齿轮机构、皮带轮机构、齿轮齿条机构等。电机；齿轮机构、皮带轮机构、齿轮齿条机构等。用工具箱内的零、部件，在支架上搭建各种机构用工具箱内的零、部件，在支架上搭建各种机构并组合，由电机带动运动，模拟机械系统的动作。并组合，由电机带动运动，模拟机械系统的动作。

实验三 机械系统总体结构模拟设计实验三 机械系统总体结构模拟设计分析实验分析实验

五、实验操作步骤五、实验操作步骤

1.1. 完成机械系统总体方案的设计（要求对一个机械完成机械系统总体方案的设计（要求对一个机械系统，采用两种不同设计方案。实验前应完成，系统，采用两种不同设计方案。实验前应完成，并分析不同设计方案的优缺点）；并分析不同设计方案的优缺点）；

2.2. 观察机构模拟设计实验台上的组件，了解各杆件观察机构模拟设计实验台上的组件，了解各杆件和联结件的作用；和联结件的作用；

3.3. 在机构模拟设计实验台在机构模拟设计实验台配带的工具箱里，选用合配带的工具箱里，选用合适的驱动部件、传动部件、杆件和联结件等；适的驱动部件、传动部件、杆件和联结件等；

实验三 机械系统总体结构模拟设计实验三 机械系统总体结构模拟设计分析实验分析实验

44 、、用扳手、螺丝刀、钢直尺等工具，组装设计的用扳手、螺丝刀、钢直尺等工具，组装设计的机械系统（主要是运动模拟）；机械系统（主要是运动模拟）；55 、通电运行组装完成的机构，检验是否达到了预、通电运行组装完成的机构，检验是否达到了预期的功能；期的功能；

66 、拆下组装方案一用的各零、部件，按照如上步、拆下组装方案一用的各零、部件，按照如上步骤安装调试方案二的机械系统；骤安装调试方案二的机械系统；77 、实验结束后，拆下各零、部件，按类放回工具、实验结束后，拆下各零、部件，按类放回工具

箱中；箱中；88 、将实验室整理干净，各物品归到原、将实验室整理干净，各物品归到原位。位。