机械基础实验指导书（上下册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:292

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出版时间:2009-8

价格:39.00元

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isbn号码:9787564117931

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• 机械工程
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• 实验指导
• 高等教育
• 机械制图
• 机械原理
• 材料力学
• 制造工艺
• 实践教学
• 理工科

《工程技术基础实验与实践》 内容概述 《工程技术基础实验与实践》是一部旨在为广大工程技术领域学生及从业人员提供坚实实践基础的综合性实验指导用书。本书共分上、下两册，系统性地涵盖了工程技术领域的核心实验项目，旨在通过动手操作，使读者深入理解工程理论的原理，熟练掌握各类工程工具和仪器的使用方法，并培养严谨的科学思维和解决实际工程问题的能力。本书内容紧密结合当前工程技术发展的最新动态和行业需求，既有经典实验的深度挖掘，也有前沿技术的初步探索。 上册：工程原理与测量基础 上册重点关注工程技术中最基本、最核心的原理和测量方法。 第一章：物理量测量与单位制 本章详细介绍了工程领域中常见的物理量，如长度、角度、质量、时间、力、压力、温度、电量、功率、能量等。 深入阐述了国际单位制（SI）的构成及其在工程计算中的重要性，以及常用工程单位的换算规则。 重点讲解了各种测量误差的来源，包括系统误差、随机误差和过失误差，并提出了误差的分析与评定方法，如平均值法、绝对误差、相对误差、标准差等。 实验项目示例： 游标卡尺和千分尺的测量精度与使用： 学习如何正确使用游标卡尺和千分尺进行高精度长度测量，理解其读数原理和误差控制。 天平的质量测量与校准： 掌握不同类型天平（如分析天平、电子天平）的使用方法，学习其校准过程和影响因素。 秒表的计时精度与测量： 探索秒表在不同环境下的计时误差，学习如何通过多次测量和数据处理提高时间测量的准确性。 量角器的角度测量与误差分析： 练习使用角度测量工具，分析操作习惯和工具本身对角度测量精度的影响。 第二章：力学基本原理实验 本章深入探讨了静力学和动力学中的基本概念和定律，并通过一系列经典实验来验证这些理论。 重点讲解了力的合成与分解、力矩、平衡条件、牛顿运动定律、动量守恒定律、能量守恒定律等。 实验项目示例： 力的合成与分解（共点力系）： 利用力台或力传感器，通过实验验证平行四边形定则，练习力的矢量叠加。 共点力系平衡条件验证： 设计实验平台，通过调整力的大小和方向，验证共点力系受力平衡时的条件。 牛顿第二定律验证： 使用气垫导轨或低摩擦滑轨，通过测量不同质量下物体在恒定合力作用下的加速度，验证F=ma。 动量守恒定律验证（碰撞实验）： 观察和测量碰撞前后小球的动量变化，验证在无外力作用下系统总动量保持不变。 机械能守恒定律验证： 利用单摆或斜面小球运动，测量其高度和速度，分析能量在重力势能和动能之间的转化与守恒。 摩擦力测量与分析： 测量不同接触面、不同压力下的滑动摩擦力和静摩擦力，分析影响摩擦力的因素。 第三章：材料力学性能测试 本章侧重于了解工程材料在受力作用下的表现，为材料的选择和结构设计提供依据。 介绍了材料的强度、刚度、塑性、韧性、硬度等基本力学性能指标。 重点讲解了应力、应变、弹性模量、屈服强度、抗拉强度、断裂伸长率等关键概念。 实验项目示例： 金属材料拉伸性能测试： 使用万能材料试验机，对金属试样进行拉伸，获取应力-应变曲线，测定其屈服强度、抗拉强度、弹性模量和伸长率。 材料硬度测试（洛氏、布氏、维氏）： 学习使用不同类型的硬度计，对金属、塑料等材料进行硬度测试，理解硬度与材料性能的关系。 材料冲击韧性测试（夏比试验）： 测量材料在低温或常温下抵抗冲击载荷的能力，理解韧性与脆性的概念。 材料弯曲性能测试： 检验材料在弯曲载荷下的变形和破坏情况，评估其抗弯能力。 非金属材料（如塑料、橡胶）的力学性能测试： 探索高分子材料的拉伸、压缩、撕裂等力学行为，分析其与金属材料的差异。 第四章：热学基本原理实验 本章涵盖了热力学的基础知识和相关实验，关注能量的传递、转化和物质的状态变化。 讲解了温度、热量、比热容、热传导、热对流、热辐射、热力学第一定律和第二定律等。 实验项目示例： 比热容测定： 利用量热计，通过混合法或电加热法，测定不同物质（如水、金属块）的比热容。 热传导系数测定： 设计实验装置，测量材料在稳态温度梯度下的热流密度，计算其热传导系数。 相变潜热测定： 测量物质在熔化或汽化过程中的吸热量，计算其潜热。 热胀冷缩现象观察与测量： 观察金属杆、液体在温度变化下的体积变化，并进行定量测量。 简单热力学循环模拟： 通过控制气体状态变化，观察和记录其压力、体积、温度的变化，初步理解热机工作原理。 下册：工程实践与系统集成 下册将上册所学的基本原理与工程实践相结合，引入更复杂的工程系统和技术，并注重实验的系统性和综合性。 第五章：流体力学基础实验 本章介绍流体的静止和运动特性，以及流体在管道中的流动现象。 重点讲解了流体静压、阿基米德原理、伯努利方程、流量、压强损失、粘度等概念。 实验项目示例： 液体静压测量： 使用压力计测量不同深度液体内部的压强，验证静压随深度的增加而增大。 伯努利方程验证： 在文丘里管或皮托管上进行实验，测量不同截面或不同位置的流速和压强，验证伯努利方程。 管道流动阻力测量： 测量不同直径、不同长度管道中流体流动的压强损失，分析雷诺数对流动状态（层流、湍流）的影响。 离心泵性能测试： 测量离心泵在不同工况下的流量、扬程和效率，绘制泵的特性曲线。 浮力与阿基米德原理验证： 测量浸入液体中物体的重力变化，验证其受到的浮力等于排开液体的重力。 第六章：电路分析与基本电子元件实验 本章是学习电气工程和电子工程的基础，重点介绍电路的基本定律和常用电子元件的特性。 讲解了欧姆定律、基尔霍夫定律、串联电路、并联电路、交流电路、直流电路等。 重点介绍了电阻、电容、电感、二极管、三极管、运算放大器等基本电子元件。 实验项目示例： 欧姆定律与基尔霍夫定律验证： 构建简单的直流电路，测量各元件的电压和电流，验证欧姆定律和基尔霍夫定律。 电阻、电容、电感的特性测试： 测量不同参数的电阻、电容、电感的阻抗特性，观察其在直流和交流电路中的行为。 二极管的伏安特性曲线： 绘制二极管的正向和反向导通特性曲线，理解其单向导电性。 三极管放大电路的搭建与调试： 组装一个简单三极管放大电路，观察其电压增益和输出信号。 运算放大器基本应用： 实验非反相、反相放大器，以及加法器、减法器等基本运算电路。 RC电路的暂态响应： 观察RC电路的充放电过程，测量时间常数。 第七章：数字电路与逻辑门实验 本章面向数字电子领域，介绍数字信号的基本概念、逻辑门电路以及组合逻辑和时序逻辑电路的设计与实现。 重点讲解了二进制、逻辑门（与、或、非、与非、或非、异或）、布尔代数、组合逻辑电路（译码器、编码器、多路选择器）和时序逻辑电路（触发器、寄存器、计数器）。 实验项目示例： 基本逻辑门的功能验证： 使用逻辑门集成芯片，通过输入不同逻辑信号，验证与、或、非等基本逻辑门的工作原理。 组合逻辑电路设计与实现： 设计并搭建一个简单的译码器或数据选择器，验证其功能。 触发器（D触发器、JK触发器）功能演示： 观察触发器在时钟信号和输入信号作用下的状态变化，理解其存储功能。 简单计数器（如十进制计数器）的搭建： 组装一个基本的数字计数器，观察其计数值的变化。 时序逻辑电路的状态转换模拟： 设计一个简单的有限状态机，通过实验实现其状态转换逻辑。 第八章：控制系统基础实验 本章介绍自动控制的基本原理和常见控制器的设计与应用。 讲解了反馈控制、开环控制、闭环控制、PID控制器、系统稳定性等概念。 实验项目示例： 简单反馈控制系统模拟： 搭建一个闭环反馈控制系统（如温度控制、位置控制），观察其响应速度和稳定性。 PID控制器参数整定： 在一个实际的控制对象上，通过调整P、I、D参数，优化控制系统的性能（如响应时间、超调量）。 开环与闭环控制系统比较： 对比同一控制对象在开环和闭环控制下的性能差异。 伺服机构工作原理演示： 实验伺服电机的驱动与位置控制。 步进电机控制实验： 学习控制步进电机的转速和方向。 第九章：传感器与信号处理基础 本章关注如何将物理世界的信息转化为可供电子系统处理的电信号，以及对这些信号进行初步处理。 介绍了各类常用传感器（如温度传感器、光传感器、压力传感器、位移传感器、加速度传感器）的工作原理和选型。 讲解了信号的采集、放大、滤波、模数转换（ADC）等基本概念。 实验项目示例： 不同类型传感器的特性测试： 测量温度传感器、光敏电阻、霍尔传感器等输出信号与被测量的关系。 放大电路的设计与性能测试： 搭建简单的直流/交流放大电路，测试其电压增益、频率响应。 滤波器（低通、高通、带通）设计与滤波效果验证： 实验不同类型滤波器的作用，去除信号中的噪声。 模拟信号与数字信号的转换： 使用ADC模块，将模拟传感器信号转换为数字量，并在微控制器上进行处理。 传感器数据采集与可视化： 利用PC或嵌入式设备，采集多路传感器数据，并进行实时显示和记录。 第十章：工程实践综合项目 本章旨在通过一些小型但具有代表性的综合性项目，让读者将前几章所学的知识和技能融会贯通。 这些项目通常需要结合机械、电子、控制等多个学科的知识。 实验项目示例（任选其一或组合）： 简易智能小车设计与制作： 结合电机驱动、传感器（如超声波测距、红外避障）、微控制器（如Arduino、STM32）等，设计并制作一台能自主避障或循迹的小车。 自动温控系统： 利用温度传感器、加热/制冷元件、PID控制器等，搭建一个能够精确控制环境温度的系统。 数据采集与分析平台： 设计一个能够采集多路模拟/数字信号，并将其传输到电脑进行存储和分析的系统。 可编程逻辑控制器（PLC）基础应用： 学习PLC的编程语言（如梯形图），并实现简单的自动化控制任务，如流水灯控制、电机启停控制。 光电跟踪系统： 利用光敏传感器检测光源位置，并通过伺服电机驱动平台进行跟踪。 本书特色 理论与实践紧密结合： 每章内容都紧随理论讲解，并通过精心设计的实验项目来验证和巩固所学知识。 循序渐进，由浅入深： 实验项目难度逐步提升，从基础的测量和原理验证，到复杂的系统集成，适合不同阶段的学习者。 实验设计合理，操作性强： 实验器材易于获取，操作步骤清晰易懂，注重培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。 强调科学探究精神： 鼓励学生在实验中思考、分析，对实验结果进行讨论，培养严谨的科学态度。 内容覆盖面广： 涵盖了工程技术领域中最核心、最基础的多个学科方向，为学生的跨学科学习奠定基础。 配有详细的实验指导和报告要求： 帮助学生清晰地了解实验目的、步骤、注意事项以及如何撰写规范的实验报告。 《工程技术基础实验与实践》上、下两册，将为每一位致力于工程技术学习和实践的学子提供一份宝贵的财富，是开启工程师之路的坚实起点。

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