機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)手冊前言機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是機(jī)械類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，其教學(xué)目標(biāo)不僅是讓學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的理論知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力和解決實(shí)際問題的能力。實(shí)訓(xùn)作為本課程的重要環(huán)節(jié)，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的橋梁，通過實(shí)訓(xùn)，學(xué)生可以將課堂上學(xué)的理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際技能，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和未來的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本手冊根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)大綱編寫，涵蓋常用工具與量具使用、典型零件測繪、CAD二維繪圖與三維建模、裝配體設(shè)計(jì)與運(yùn)動仿真四大核心實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。每個(gè)項(xiàng)目均明確了實(shí)訓(xùn)目的、實(shí)訓(xùn)設(shè)備與工具、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟、注意事項(xiàng)及考核標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容專業(yè)嚴(yán)謹(jǐn)、層級清晰、實(shí)用性強(qiáng)，適用于機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)，也可作為教師的教學(xué)參考資料。實(shí)訓(xùn)目標(biāo)1.認(rèn)知與操作能力：掌握常用機(jī)械工具（如扳手、螺絲刀）和量具（如游標(biāo)卡尺、千分尺）的正確使用方法，能準(zhǔn)確讀取測量數(shù)據(jù)。2.零件測繪能力：能對典型機(jī)械零件（如軸、齒輪、箱體）進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、尺寸測量，并繪制符合國家標(biāo)準(zhǔn)的零件圖。3.CAD應(yīng)用能力：熟練使用CAD軟件（如AutoCAD、SolidWorks）繪制二維零件圖、建立三維模型。4.裝配與仿真能力：掌握裝配體設(shè)計(jì)方法，能添加配合關(guān)系和運(yùn)動副，進(jìn)行運(yùn)動仿真并檢查干涉。5.職業(yè)素養(yǎng)：培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、團(tuán)隊(duì)合作精神及安全操作意識。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目一常用工具與量具使用一、實(shí)訓(xùn)目的1.識別常用機(jī)械工具（扳手、螺絲刀、鉗子等）和量具（游標(biāo)卡尺、千分尺、鋼直尺等）的名稱與用途。2.掌握游標(biāo)卡尺、千分尺的正確使用方法及讀數(shù)技巧。3.理解測量誤差的來源，學(xué)會減小誤差的方法。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備與工具1.工具：活扳手（8寸）、梅花扳手（10-12mm）、一字螺絲刀（6mm）、十字螺絲刀（PH2）、鋼絲鉗（6寸）。2.量具：游標(biāo)卡尺（0-150mm，精度0.02mm）、千分尺（0-25mm，精度0.001mm）、鋼直尺（0-300mm）、塞尺（0.02-1mm）。3.工件：軸類零件（直徑φ10-φ20mm，長度____mm）、板類零件（厚度2-5mm，尺寸50×50mm）。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟（一）常用工具識別與使用1.工具講解：教師演示并講解每種工具的結(jié)構(gòu)與用途（如活扳手用于擰轉(zhuǎn)可調(diào)尺寸的螺母，梅花扳手用于防止打滑），學(xué)生逐一識別并記錄。2.操作練習(xí)：學(xué)生使用活扳手?jǐn)Q轉(zhuǎn)M10螺母（注意扳手開口與螺母尺寸匹配，旋轉(zhuǎn)時(shí)用力方向正確）；使用螺絲刀擰轉(zhuǎn)十字槽螺釘（螺絲刀頭部要完全插入螺釘槽，避免滑牙）。（二）常用量具識別與使用1.量具講解：教師講解量具的結(jié)構(gòu)與精度（如游標(biāo)卡尺的主尺與游標(biāo)尺配合實(shí)現(xiàn)高精度測量，千分尺通過微分筒的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)微米級測量），學(xué)生識別并記錄。2.游標(biāo)卡尺使用：校準(zhǔn)：檢查零位（主尺0刻度與游標(biāo)尺0刻度對齊），若有偏差，記錄偏差值（如+0.01mm）。測量：將軸放入測量爪之間，輕輕夾緊（避免用力過猛導(dǎo)致工件變形），讀取主尺整數(shù)部分（如12mm），再讀游標(biāo)尺與主尺對齊的刻度（如第10格），計(jì)算測量值（12mm+10×0.02mm=12.20mm）。練習(xí)：測量軸的直徑（3次），取平均值（如12.19mm）。3.千分尺使用：校準(zhǔn)：旋轉(zhuǎn)棘輪使測砧與測微螺桿接觸，檢查零位（固定套筒0刻度與微分筒0刻度對齊），若有偏差，記錄偏差值（如-0.002mm）。測量：將軸放入測砧與測微螺桿之間，旋轉(zhuǎn)棘輪至“咔嗒”聲停止（避免過度擠壓），讀取固定套筒整數(shù)部分（如10mm），再讀微分筒對齊刻度（如第15格），計(jì)算測量值（10mm+15×0.01mm=10.15mm）。練習(xí)：測量軸的直徑（3次），取平均值（如10.148mm）。（三）測量誤差分析1.誤差來源：量具制造誤差（如游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺刻度偏差）、操作誤差（如測量時(shí)工件未放正）、環(huán)境誤差（如溫度變化導(dǎo)致工件變形）。2.減小誤差的方法：選擇合適精度的量具（如測量φ10mm軸的直徑用千分尺而非游標(biāo)卡尺）、多次測量取平均、保持工件與量具溫度一致（如避免用手長時(shí)間握住工件）。四、注意事項(xiàng)1.工具使用安全：扳手不要超出量程使用（如用8寸扳手?jǐn)Q轉(zhuǎn)M20螺母），避免打滑傷人；螺絲刀不要用錘子敲擊（防止手柄斷裂）。2.量具維護(hù)：量具輕拿輕放，避免碰撞（如千分尺掉落會導(dǎo)致測微螺桿變形）；使用后擦拭干凈，涂防銹油，放入專用盒中保存。3.測量規(guī)范：測量前清理工件表面的油污或毛刺（避免影響測量結(jié)果）；量具與工件接觸時(shí)要輕緩，避免損壞量具或工件。五、考核標(biāo)準(zhǔn)考核項(xiàng)目考核內(nèi)容評分標(biāo)準(zhǔn)分值工具識別正確識別5種工具的名稱與用途識別錯(cuò)誤1種扣4分20分量具使用游標(biāo)卡尺、千分尺操作方法正確操作錯(cuò)誤1項(xiàng)扣10分30分測量結(jié)果測量值與真實(shí)值誤差≤0.05mm誤差每超過0.01mm扣2分30分量具維護(hù)量具存放與維護(hù)方法正確維護(hù)不當(dāng)扣5分20分實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目二典型零件測繪（軸類）一、實(shí)訓(xùn)目的1.掌握軸類零件的結(jié)構(gòu)分析方法（如軸頸、軸肩、鍵槽的作用）。2.能正確測量軸類零件的尺寸（如直徑、長度、鍵槽尺寸）。3.會繪制符合國家標(biāo)準(zhǔn)的軸類零件圖（包括視圖選擇、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求）。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備與工具1.工件：階梯軸（含軸頸、軸肩、鍵槽）。2.量具：游標(biāo)卡尺（0-150mm）、千分尺（0-25mm）、鋼直尺（0-300mm）、鍵槽量規(guī)（可選）。3.工具：鉛筆（HB、2B）、橡皮、圖紙（A3）、圓規(guī)、三角板。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟（一）零件結(jié)構(gòu)分析1.功能分析：軸的主要功能是支撐旋轉(zhuǎn)零件（如齒輪、皮帶輪），傳遞扭矩。2.結(jié)構(gòu)分析：階梯軸的結(jié)構(gòu)包括軸頸（與軸承配合的部分，直徑較?。?、軸肩（用于定位軸承或齒輪，直徑較大）、鍵槽（用于安裝鍵，傳遞扭矩）、螺紋（用于固定軸端零件，如螺母）。（二）尺寸測量1.直徑測量：軸頸直徑用千分尺測量（如φ10mm軸頸，測量3次取平均）；軸肩直徑用游標(biāo)卡尺測量（如φ15mm軸肩）。2.長度測量：軸的總長度用鋼直尺測量（如100mm）；各段長度（如軸頸長度20mm、軸肩長度5mm）用鋼直尺或游標(biāo)卡尺測量。3.鍵槽尺寸測量：鍵槽寬度用游標(biāo)卡尺測量（如8mm，符合GB/T____《平鍵鍵槽的剖面尺寸》）；鍵槽深度用游標(biāo)卡尺測量（如3mm，計(jì)算公式：深度=軸直徑-鍵槽底直徑，如φ10mm軸的鍵槽底直徑為7mm，深度為3mm）。（三）繪制零件圖1.視圖選擇：軸類零件的主視圖通常采用全剖視圖（沿軸線方向剖切），以顯示軸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如鍵槽）；必要時(shí)添加斷面圖（如鍵槽斷面）。2.尺寸標(biāo)注：定形尺寸：軸的直徑（如φ10mm、φ15mm）、長度（如100mm、20mm）、鍵槽尺寸（如8mm×3mm）。定位尺寸：軸肩的位置（如距軸端30mm）、鍵槽的位置（如距軸端25mm）。公差標(biāo)注：軸頸與軸承配合的尺寸需標(biāo)注公差（如φ10h7，其中h7為軸的公差帶）。3.技術(shù)要求：表面粗糙度：軸頸的表面粗糙度標(biāo)注為Ra0.8μm（用于配合表面），其他表面標(biāo)注為Ra3.2μm。形位公差：軸的軸線直線度標(biāo)注為0.02mm（用于保證旋轉(zhuǎn)精度）。材料與熱處理：軸的材料為45鋼，熱處理方式為調(diào)質(zhì)（____HBW）。（四）繪制步驟1.畫主視圖：用HB鉛筆輕畫基準(zhǔn)線（軸線），然后畫軸的各段輪廓（如軸頸、軸肩）。2.畫斷面圖：在鍵槽位置畫斷面圖（用剖切面垂直于軸線，顯示鍵槽的形狀）。3.標(biāo)注尺寸：用2B鉛筆標(biāo)注定形尺寸、定位尺寸和公差（尺寸線與輪廓線的距離為3-5mm，尺寸數(shù)字字體大小為3.5號）。4.添加技術(shù)要求：在圖紙的右上角或右下角添加技術(shù)要求（字體大小為3號）。5.檢查修正：檢查視圖是否完整、尺寸是否遺漏、技術(shù)要求是否符合標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T____《機(jī)械制圖圖樣畫法》）。四、注意事項(xiàng)1.零件狀態(tài)：測繪前不要拆卸或修改零件（保持零件的原始狀態(tài)）；若零件有磨損，需記錄磨損情況（如軸頸的磨損量）。2.測量準(zhǔn)確性：關(guān)鍵尺寸（如軸頸直徑）需用千分尺測量，多次測量取平均；鍵槽尺寸需用游標(biāo)卡尺測量寬度和深度（如寬度8mm，深度3mm）。3.圖紙規(guī)范：圖紙標(biāo)題欄需填寫零件名稱（階梯軸）、材料（45鋼）、比例（1:1）、繪圖者、日期等信息；視圖比例需符合國家標(biāo)準(zhǔn)（如1:1、1:2、2:1）。五、考核標(biāo)準(zhǔn)考核項(xiàng)目考核內(nèi)容評分標(biāo)準(zhǔn)分值結(jié)構(gòu)分析正確分析軸的結(jié)構(gòu)與功能分析錯(cuò)誤1項(xiàng)扣5分20分尺寸測量關(guān)鍵尺寸（軸頸、鍵槽）測量準(zhǔn)確測量誤差每超過0.05mm扣2分30分零件圖繪制視圖選擇正確、尺寸標(biāo)注規(guī)范視圖錯(cuò)誤扣10分，尺寸標(biāo)注錯(cuò)誤1項(xiàng)扣2分30分技術(shù)要求表面粗糙度、公差標(biāo)注符合標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求錯(cuò)誤1項(xiàng)扣5分20分實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目三CAD二維繪圖與三維建模一、實(shí)訓(xùn)目的1.掌握CAD軟件（如AutoCAD2024、SolidWorks2024）的基本操作（如圖層設(shè)置、線型選擇）。2.能繪制軸類零件的二維零件圖（符合國家標(biāo)準(zhǔn)）。3.會建立軸類零件的三維模型（如拉伸、旋轉(zhuǎn)、切除特征）。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備與工具1.計(jì)算機(jī)：安裝AutoCAD2024或SolidWorks2024軟件。2.資料：軸類零件測繪圖紙（實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目二的結(jié)果）。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟（一）AutoCAD二維繪圖1.軟件設(shè)置：圖層設(shè)置：新建“輪廓線”圖層（線型Continuous，顏色白色，線寬0.3mm）、“尺寸線”圖層（線型Continuous，顏色紅色，線寬0.15mm）、“技術(shù)要求”圖層（線型Continuous，顏色藍(lán)色，線寬0.15mm）。單位設(shè)置：選擇“機(jī)械”模板，單位為毫米（mm），精度為0.00mm。2.繪制主視圖：用“直線”命令畫軸線（基準(zhǔn)線），用“偏移”命令畫軸的各段輪廓（如軸頸直徑φ10mm，偏移5mm），用“修剪”命令修剪多余線段。用“矩形”命令畫鍵槽（如8mm×3mm），用“拉伸”命令調(diào)整鍵槽位置（如距軸端25mm）。3.繪制斷面圖：用“圓”命令畫軸的斷面（直徑φ10mm），用“矩形”命令畫鍵槽（8mm×3mm），用“圖案填充”命令填充斷面（圖案為ANSI31）。4.標(biāo)注尺寸：用“線性標(biāo)注”命令標(biāo)注長度尺寸（如100mm），用“直徑標(biāo)注”命令標(biāo)注直徑尺寸（如φ10mm），用“公差標(biāo)注”命令標(biāo)注軸頸的公差（如φ10h7）。5.添加技術(shù)要求：用“多行文字”命令添加表面粗糙度（如“Ra0.8μm”）、形位公差（如“直線度0.02mm”）、材料與熱處理（如“45鋼，調(diào)質(zhì)____HBW”）。（二）SolidWorks三維建模1.新建零件：選擇“零件”模板，單位為毫米（mm）。2.繪制草圖：用“直線”命令畫軸的主視圖草圖（如軸線、軸頸、軸肩的輪廓），用“智能尺寸”命令標(biāo)注尺寸（如軸頸直徑φ10mm，長度20mm）。3.拉伸特征：選擇“拉伸凸臺/基體”命令，拉伸草圖至軸的總長度（如100mm），建立軸的基本模型。4.切除特征（鍵槽）：在軸的表面繪制鍵槽草圖（如8mm×3mm的矩形），用“拉伸切除”命令切除材料（深度3mm），建立鍵槽特征。5.特征修飾：用“倒角”命令給軸端倒角（如C1，即1×45°），用“圓角”命令給軸肩圓角（如R2）。6.保存文件：將三維模型保存為“階梯軸.SLDPRT”格式。四、注意事項(xiàng)1.圖層管理：不同類型的圖形（如輪廓線、尺寸線）應(yīng)放在不同的圖層中，便于修改和管理。2.草圖約束：繪制草圖時(shí)要添加約束（如直線的水平/垂直約束、尺寸約束），確保草圖的準(zhǔn)確性。3.特征順序：三維建模時(shí)，特征的順序會影響模型的修改（如先拉伸基本模型，再切除鍵槽），應(yīng)合理安排特征順序。4.文件保存：定期保存文件（如每10分鐘保存一次），避免因軟件崩潰導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。五、考核標(biāo)準(zhǔn)考核項(xiàng)目考核內(nèi)容評分標(biāo)準(zhǔn)分值二維繪圖圖層設(shè)置正確、視圖繪制準(zhǔn)確圖層設(shè)置錯(cuò)誤扣5分，視圖錯(cuò)誤1項(xiàng)扣10分30分尺寸標(biāo)注尺寸標(biāo)注規(guī)范（符合國家標(biāo)準(zhǔn)）尺寸標(biāo)注錯(cuò)誤1項(xiàng)扣2分20分三維建模模型與二維圖一致、特征順序合理模型錯(cuò)誤1項(xiàng)扣10分，特征順序不合理扣5分30分軟件操作操作熟練（如快捷鍵使用）操作不熟練扣5分20分實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目四裝配體設(shè)計(jì)與運(yùn)動仿真一、實(shí)訓(xùn)目的1.掌握裝配體的設(shè)計(jì)方法（如添加配合關(guān)系）。2.能添加運(yùn)動副（如旋轉(zhuǎn)副、移動副），進(jìn)行運(yùn)動仿真。3.會檢查裝配體的干涉（如零件碰撞）。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備與工具1.軟件：SolidWorks2024。2.零件模型：階梯軸（實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目三的結(jié)果）、齒輪（模數(shù)2，齒數(shù)20）、軸承（6200型）。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟（一）裝配體設(shè)計(jì)1.新建裝配體：選擇“裝配體”模板，單位為毫米（mm）。2.插入零件：插入“階梯軸”零件（作為固定零件），選擇“原點(diǎn)”配合（軸的原點(diǎn)與裝配體原點(diǎn)重合）。插入“軸承”零件（6200型），選擇“同軸心”配合（軸承的內(nèi)圈與軸的軸頸同軸），選擇“重合”配合（軸承的端面與軸肩重合）。插入“齒輪”零件（模數(shù)2，齒數(shù)20），選擇“同軸心”配合（齒輪的內(nèi)孔與軸的軸頸同軸），選擇“重合”配合（齒輪的端面與軸承的端面重合）。3.添加配合關(guān)系：軸承與軸的配合：“同軸心”（軸承內(nèi)圈與軸頸）、“重合”（軸承端面與軸肩）。齒輪與軸的配合：“同軸心”（齒輪內(nèi)孔與軸頸）、“重合”（齒輪端面與軸承端面）。齒輪與機(jī)架的配合：若有機(jī)架，添加“重合”配合（齒輪的端面與機(jī)架的表面重合）。（二）運(yùn)動仿真1.打開運(yùn)動算例：選擇“運(yùn)動算例1”，進(jìn)入運(yùn)動仿真界面。2.添加運(yùn)動副：給軸承添加“旋轉(zhuǎn)副”（軸承內(nèi)圈與軸固定，外圈與機(jī)架固定，允許軸承繞軸旋轉(zhuǎn)）。給齒輪添加“旋轉(zhuǎn)副”（齒輪與軸固定，允許齒輪繞軸旋轉(zhuǎn)）。3.設(shè)置運(yùn)動參數(shù)：選擇“馬達(dá)”命令，給齒輪添加旋轉(zhuǎn)馬達(dá)（轉(zhuǎn)速為100rpm，方向?yàn)轫槙r(shí)針）。4.運(yùn)行仿真：點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕，運(yùn)行運(yùn)動仿真（時(shí)間為10秒），觀察齒輪的旋轉(zhuǎn)情況。5.干涉檢查：點(diǎn)擊“干涉檢查”按鈕，選擇所有零件，檢查是否有干涉（如齒輪與軸承碰撞）。若有干涉，修改零件尺寸或配合關(guān)系。四、注意事項(xiàng)1.配合關(guān)系：配合關(guān)系的正確性直接影響裝配體的運(yùn)動（如“同軸心”配合錯(cuò)誤會導(dǎo)致零件無法旋轉(zhuǎn)），需仔細(xì)檢查。2.運(yùn)動副類型：根據(jù)零件的運(yùn)動方式選擇運(yùn)動副（如旋轉(zhuǎn)零件用“旋轉(zhuǎn)副”，移動零件用“移動副”）。3.干涉檢查：運(yùn)動仿真前必須進(jìn)行干涉檢查，避免因零件碰撞導(dǎo)致運(yùn)動失敗。4.文件管理：裝配體文件應(yīng)與零件文件保存在同一文件夾中，避免丟失零件