实验能力是工程技术人员所必需的基本技能之一，也是人们认识世界和改造世界的重要手段。本书从工程实验的基本理论出发，以机械基础实验为载体,介绍了机械基础实验的基本方法和测试手段，旨在使读者，特别是使将要从事机械设计工作的高等院校机械专业的学生，掌握基本的工程实验基本理论和基本实验手段，进而能够自主地设计实验。进行科学的实验研究。本书作者在近年来的机械基础实验教学改革的基础上，将多个设计型、研究型实验附在光盘中，为读者提供了丰富的训练素材。

本书是为了贯彻“新世纪高等教育教学改革工程”的精神，适应高等学校机械工程专业教学改革的需要，提高学生的学习能力、实践能力和创新能力，全面推进素质教育而编写的。全书分上、下两篇，共11章。上篇实验理论基础，共4章，较系统地介绍了机械实验与常用设计方法、机械基础实验中的基本物理量测量、实验数据的误差分析及处理、实验报告的撰写；下篇实验技术方法，共7章，内容包括机械动力学性能参数实验技术、机械系统的效率测定实验技术、摩擦磨损与润滑测量技术、机械系统的精度测定实验技术、机械振动与噪声测定实验技术、液压传动与控制技术实验、机电一体化实验技术。每章另有思考题和参考文献，以便读者练习和查阅更多相关信息。本书附有光盘，内容包括针对上述实验技术开设的适用于本科生实验教学的相关实验指导书，可用于指导学生实验。本书可以作为本科生机械基础实验课程教材，也可供其他从事机械设计的工程技术人员参考。

绪论1

0.1机械基础实验技术课程的性质与任务1

0.2机械基础实验技术课程的内容2

0.3机械基础实验技术课程的学习方法2

上篇 实验理论基础

1 机械实验与常用设计方法6

1.1机械实验的意义6

1.2机械实验的主要类型6

1.2.1验证实验7

1.2.2模型实验7

1.2.3性能测定实验7

1.2.4计算机仿真实验8

1.3实验设计8

1.3.1实验的基本要素8

1.3.2实验的基本特性9

1.3.3实验的一般程序10

1.3.4实验设计14

1.3.5实验设计过程举例17

1.4常用的实验设计方法23

1.4.1求值实验设计23

1.4.2比较实验设计26

1.4.3析因实验设计27

思考题30

参考文献30

2 机械基础实验中的基本物理量测量31

2.1概述31

2.2力的测量32

2.2.1基本概念32

2.2.2常用的测力传感器33

2.2.3电阻应变式力的测量33

2.2.4压电式力传感器原理37

2.2.5微小力的测量38

2.3位移、速度、加速度测量39

2.3.1基本概念39

2.3.2常用的位移测量方法39

2.3.3速度测量42

2.3.4加速度测量44

2.4温度测量45

2.4.1温标46

2.4.2热膨胀式温度测量46

2.4.3电阻式温度测量47

2.4.4热电偶测温48

2.4.5红外测温48

2.4.6微区温度测量49

2.4.7各种测温方法的测量范围49

2.5转矩和功率测量50

2.5.1基本概念50

2.5.2转矩测量原理50

2.5.3功率测量51

2.6压力测量53

2.6.1基本概念53

2.6.2压力测量方法54

思考题55

参考文献56

推荐网址56

3 实验数据的误差分析及处理57

3.1基本概念57

3.1.1研究误差的意义57

3.1.2误差的定义及表示方法57

3.1.3精度的基本概念58

3.1.4有效数字与数据运算59

3.2误差的分类及其基本性质60

3.2.1随机误差60

3.2.2系统误差69

3.2.3粗大误差73

3.3实验数据采集与处理方法76

3.3.1实验数据的采集76

3.3.2实验数据处理的一般步骤80

3.3.3测量结果的数据处理实例81

3.4回归分析83

3.4.1回归分析的基本概念84

3.4.2线性参数的最小二乘法处理85

3.4.3一元线性回归90

思考题93

参考文献95

4 实验报告的撰写96

4.1实验报告的内容96

4.1.1实验名称96

4.1.2实验目的97

4.1.3实验方案97

4.1.4实验记录97

4.1.5实验结果99

4.1.6实验结果分析106

4.1.7实验结论107

4.2实验报告撰写的步骤107

4.3实验报告撰写的要求107

思考题108

参考文献108

下篇 实验技术方法

5 机械动力学性能参数实验技术112

5.1概述112

5.2机构动力学性能参数测试实验113

5.2.1测试原理和方法113

5.2.2多功能机构动力学性能参数测试平台114

5.2.3实验内容及要求118

5.3机械平衡测试技术118

5.3.1刚性转子的静平衡试验119

5.3.2刚性转子的动平衡试验120

5.3.3转子在线动平衡试验122

5.4机械系统动力学调速实验124

5.4.1原理和方法125

5.4.2实验原理及步骤126

5.5弹性机构动力学实验126

5.5.1实验装置127

5.5.2实验测试原理127

5.5.3实验内容及分析129

思考题129

参考文献130

6 机械系统的效率测定实验技术131

6.1概述131

6.2机械效率测定的主要实验方法131

6.2.1效率测定的原理131

6.2.2转矩测量的常用仪器132

6.3典型机械效率测定实验举例（见光盘中实验3和实验4）136

思考题136

参考文献137

7 摩擦磨损与润滑测量技术138

7.1概述138

7.2摩擦测量技术138

7.2.1静摩擦系数的测量138

7.2.2动摩擦系数的测量140

7.3磨损测量及分析技术141

7.3.1磨损测量141

7.3.2磨损分析142

7.4润滑膜厚测量技术143

7.4.1电阻法143

7.4.2光干涉法143

7.5摩擦磨损试验设备及试验方法145

7.5.1摩擦磨损试验机的基本类型145

7.5.2常用的摩擦磨损试验146

7.6四球摩擦磨损试验148

7.6.1四球摩擦磨损试验机148

7.6.2润滑油极压性能试验149

7.6.3润滑油品的抗磨损性能试验150

7.7环块摩擦磨损试验150

7.7.1环块摩擦磨损试验机150

7.7.2摩擦磨损及润滑性能评定152

7.8润滑油粘度测量152

7.8.1概述152

7.8.2粘度测量方法154

7.9硬度测量方法156

7.9.1概述156

7.9.2静压入硬度试验157

思考题162

参考文献162

8 机械系统的精度测定实验技术164

8.1概述164

8.1.1实验目的和内容164

8.1.2精度测量的基本原则和注意事项165

8.2机械系统定位精度测定实验166

8.2.1实验目的及内容166

8.2.2定位精度实验的设计169

8.2.3定位精度实验（见光盘中实验7）180

8.3机械系统其他精度测定实验180

8.3.1几何精度测定实验180

8.3.2运动精度测定实验182

8.3.3传动精度测定实验183

8.4机械系统精度测量的新技术184

8.4.1在线测量184

8.4.2纳米测量185

思考题186

参考文献186

9 机械振动与噪声测定实验技术187

9.1概述187

9.2机械振动测定技术及其分析方法188

9.2.1振动测定的力学原理188

9.2.2振动的测量方法、传感器及合理选择192

9.2.3振动测量系统及其校准195

9.2.4振动的分析方法与仪器195

9.3机械噪声测定技术及其分析方法196

9.3.1噪声测量的基本概念196

9.3.2噪声测量系统及其分析方法197

9.3.3噪声测量中的注意事项198

9.4机械结构模态分析实验200

9.4.1实验目的200

9.4.2模态实验设备和工作原理200

9.4.3实验结果204

9.5机械系统噪声测试实验（见光盘中实验8）205

9.5.1测量目的205

9.5.2机器设备噪声的测量内容与测量项目205

9.5.3测量方法205

9.5.4测量记录与数据处理206

9.5.5测量条件206

思考题206

参考文献206

10 液压传动与控制技术实验207

10.1概述207

10.1.1液压传动与控制技术实验的内容207

10.1.2综合性能实验台简介208

10.2液压系统中压力的形成与传递210

10.2.1概述210

10.2.2实验目的210

10.2.3实验原理210

10.2.4实验步骤211

10.3调速性能实验212

10.3.1概述212

10.3.2实验目的212

10.3.3实验内容213

10.3.4实验原理213

10.3.5实验步骤214

10.3.6实验数据记录表215

10.3.7填写数据表，计算数据218

10.3.8思考题218

10.4其他基本回路（见光盘中实验9～实验15）218

10.5电液伺服阀的性能测试218

10.5.1电液伺服阀的静态特性218

10.5.2电液伺服阀的动态特性223

10.5.3思考题226

思考题226

参考文献226

11 机电一体化实验技术227

11.1概述227

11.2机电系统电气控制实验227

11.2.1机电系统中常用的电气元件和驱动元件228

11.2.2机电系统电气控制实验232

11.3数控机械的传动实验233

11.4伺服驱动系统的调试及使用实验239

11.4.1步进电机驱动系统的调试和使用实验239

11.4.2交流伺服电机驱动系统的调试及使用243

11.5XY工作台轨迹插补控制实验249

11.5.1基于PC的硬件控制接口电路249

11.5.2与轨迹控制相关的参考接口软件257

11.5.3实验内容260

11.6可编程逻辑控制实验262

11.6.1梯形图的化简263

11.6.2基本应用程序264

11.6.3输入/输出接口电路264

11.6.4五层电梯控制实验265

参考文献267

附录A 正态分布表268

附录B t分布表271

附录C 随机数据表273