(机械制造行业)机械创新设计与制作

机械创新设计与制作综合实验指导书1

机电一体化系统实验

编著者：陈照强宋雪丽王毅

机械工程学院

2007年2月16日

一、机电一体化概念

机电一体化技术又称机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。机电一体化在国外被称为Mechatronics，是日本人在20 世纪70 年代初提出来的，它是用英文Mechanics 的前半部分和Electronics 的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合，现已得到包括我国在内的世界各国的承认。我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术。

机械技术是一门古老的学科，它发展到今天经历了一个漫长的历史时期。机械是现代工业的物质基础，国民经济的各个部门都离不开机械。机械种类繁多，功能各异，不论哪一种机械，从诞生以来都经历了使用—改进—再使用—再改进，不断革新和逐步完善的过程。对于某一种形式的机械，一般来说都有一定的局限性，或者说都有一定的适用范围、存在某些固有的缺点，这就迫使人们寻找新的工作原理，发明新型的机械．从而使得具有同一用途的机械具有不同的种类。机械本身的发展也是无止境的，但是这种发展却是缓慢的。各种机械发展到今天．单从机械角度对它们进行改进是越来越不容易了。随着科学技术的发展，一个比较年轻的学科——电子技术正在蓬勃发展，从分立电子元件到集成电路（IC），从集成电路到大规模集成电路和超大规模集成电路，特别是微型计算机的出现，使电子技术与信息技术相结合并向其他学科渗透，把人类带人了一个神化般的世界。信息技术（3C 技术）的主体包括计算机技术、控制技术和通信技术。电子技术与计算机技术同机械技术相互交叉，相互渗透，使古老的机械技术焕发了青春。在原有机械基础上引入电子计算机高性能的控制机能，并实现整体最优化，就使原来的机械产品产生了质的飞跃，变成功能更强、性能更好的新一代的机械产品或系统，这正是机电一体化的意义所在。

机电一体化技术是现代科学技术发展的必然结果。由于大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，特别是微型电子计算机的空前发展，促进了机械技术和电子技术相互交叉和相互渗透，并使机械技术和电子技术在系统论、信息论和控制论的基础上有机地结合起来．形成今天的机电一体化技术。可以说电子技术在机电—体化的形成和发展过程中起到了关键性的作用。

二、机电一体化系统的构成

对于一个机电一体化产品或设备，应将它作为一个系统来研究。所谓机电一体化，就是要以系统的整体的思想来考虑复杂机电系统许多综合性的技术问题。例如，—台多关节机器人，就存在着各运动部件之间的力耦合；各运动轴伺服系统的干扰和相互影响；系统动力学与控制规律和运动精度之间的关系；机器人与外围设备的连接；机器人各部分之间的协调运动和机器人防护安全连锁的问题、这些问题即构成了机器人的系统技术问题，必须通过系统工程和系统设计的理论来解决。这里所说的系统是指通过一些元件的有机结合来实现某一特定的功能，而系统工程则是为使系统达到最佳状态而对系统的组成部件、组织结构、信息传递、控制机构等进行分析、设计优化的技术。

系统设计的特点首先是具有综合性，它把系统内部和外部综合起来考虑。要设计一个复杂的系统，首先就要把系统分解成许多分系统，建立各个分系统的数学模型，最后再进行最优设计。系统设计的另一个重要特征是系统的均衡设汁，均衡设计就是要恰当地选择元件，以构成性能优异的系统。如果设计者只注重元件设计而忽视优化组合过程，则即使是经过精心筛选的元件也可能组成性能低劣的系统。机电一体化产品或系统就是通过信息技术将机械技术与电子技术融为一体构成的最佳系统，而不是机械技术和电子技术的简单叠加。机电一体化系统通常由五大要素构成、即动力源、传感器、机械结构、执行元件和电子计算机。机电一体化系统的功能在很大程度上决定于控制系统。控制系统不仅与计算机及其输入输出通道有关，更与所采用的控制技术密切相关。控制技术必须从系统工程的角度出发，探讨那些能够使各功能要素构成最佳组合的柔性技术和一体化技术，有机地和灵活地运用现有的机械技术、电子技术和信息技术，采用系统工程的方法，使整个系统达到最优化，即设计最优化、加工最优化、管理最优化和运行方式最优化。

三、机电一体化的相关技术

当代科学技术的发展出现了纵向分化、横向综合的重要趋势。从工程学角度来看，机电一体化技术是微电子学、机械学、控制工程、计算技术等多学科综合发展的产物，是利用多学科方法对机械产品与制造系统进行设计的一种集成技术。因此，目前普遍认为，机电一体化这一新兴学科涉及到四大基础学科，即：机械学、控制论、电子学和计算机科学。机电一体化技术包括硬件技术和软件技术两大方面。硬件通常由机械本体、传感器、接口单元、信息处理单元和驱动单元等部分组成。而软件又由具有各种不同功能的模块或标准化模块组成。因此与机电一体化技术相关的技术应包括以下几个方面。

1、机械技术

对于绝大多数的机电一体化产品，机械本体在质量、体积等方面部占有绝大部分。如原动机、工作机和传动装置一般都采用机械结构。这些机械结构的设计和制造问题，都属于机械技术的范畴。在这方面除了要充分利用传统的机械技术外，还要大力发展精密加工技术、结构优化设计方法、动态设计方法、虚拟设计方法等；研究开发新型复合材料，以便使机械结构减轻重量，缩小体积，改善在控制方面的快速响应特性；研究高精度导轨、高精度滚轴丝杠、具有高精密度的齿轮相轴承，以提高关键零部件的精度和可靠性；通过使零部件标准化、系列化、模块化来提高其设计、制造和维修的水平。总之，利用一切先进的设计制造技术，使机械结构体积小、重量轻、精度高、速度快、价格便宜、安全、可靠、方便，以适应机电一体化的需要。

任何机电装备系统都需要依靠机械执行构件的运动和动作来实现特定的功能，而执行构件需要靠原动机供给一定形式的能量和运动才能得以实现。由于执行构件与原动机构的运动形式及传动特性存在差异，且当多个执行件之间需获得固定运动关系时，通常是共用一个原动机构，所以往往需要在两者之间加入通过一定的方式组合而成的并且能实现运动、力（或力矩）的传递和变换的机械传动系统，用以实现原动机的输出与执行件在运动、力和力矩方面的合理匹配。

机械传动系统又称为机械传动链，它是机电装备的重要组成部分之一。可作为机电装备中机械传动系统的基本机械传动类型有很多，如连杆机构、凸轮机构、带传动、链传动、同步带传动、谐波齿轮传动和螺旋传动等等。他们在运动、力的传递和变换方面各有其特点，其中较为典型的、与机器人有关的是滑动丝杠、滚珠丝杠、伞齿轮、同步齿型带、蜗轮蜗杆、常用减速器和直线轴承等。

2、传感技术

传感技术的核心是传感器。传感器按照一定的精度将被测量转换为与之有确定对应关系的电信号，通常由敏感元件转换元件和转换电路组成。机电一体化产品中使用的传感器种类很多，按照原理分有电阻式、电感式、磁电式、压电式、光电式、热电式、气电式等传感器，按照用途分有位置、压力、流量、温度、湿度、气味、声音、亮度等传感器。目前，传感器一方面向高灵敏度、高精度和高可靠性方向发展，一方面向集成化、智能化和微型化的方向发展；所谓集成化即把传感器和信息处理单元集成在一起，实现传感器和信息处理一体化；所谓智能化即使传感器具有自诊断、自修正的功能。所谓微型化即要把传感器做得足够小，以便减少传感器对被测对象质量、刚度的影响，或利于集成在微系统中。

3、信息处理技术

信息处理技术是指利用电子计算机及其外部设备对信息进行输入、转换、运算、存储和输出等技术，这里所说的电子计算机包括工控机、单片机和可编程控制器等。

电子计算机及其外部设备可通过进一步提高集成度来提高其运算速度和便于嵌入机械本体；通过自诊断、自恢复及容错技术来提高其可靠性；通过人工智能技术和专家系统来加速其智能化。通过以上这些措施，可以使计算机在恶劣的工业环境中长期、安全、可靠地工作。目前，机电一体化产品或系统中的电子计算机已能够做到平均2 万至5 万小时无故障。

4、接口技术

在机电一体化系统中，计算机与外部设备（如执行机构、传感器、机械本体、动力源和人机交互设备等）之间的连接和信息交换环节称为接口，接口功能的实现除硬件电路外，还应包括相应的接口软件（驱

动程序），通常通过接口硬件和接口软件的结合来实现接口任务。接口的作用是把外设输入给计算机的信息转换成计算机所能接受的格式，或把计算机的输出信息转换成外设所能接受的格式；使计算机和外设之间信息的传输速度相互匹配；在计算机和外设之间对传输信息进行缓冲和对信号电平进行转换等。

接口应尽量简单、方便、可靠，并提高信息的传输速率。这首先就需要将接口标准化，通过接口标准化可以简化设计，给信息交换和设备维修带来方便，同时还可以降低成本。采用光导纤维和光电隔离技术可以消除外界干扰。提高信息传输的可靠性。

5、伺服驱动技术

伺服驱动技术主要是指与执行机构相关的一些技术问题。伺服驱动的方式主要有电动、气动和液压等各种类型。液压和气动主要包括泵、阀、油（气）缸、液压（气动）马达及其附属液（气）压元器件等；电动驱动主要包括交流伺服电机、直流伺服电机和步进电机等。在机电一体化产品或系统中，对于各种液压和气动元件存在着功能、可靠性、标准化以及减轻重量和减小体积等问题；对于电动驱动目前还存在着快速响应和效率等方面的问题，要求电机转矩大，转子转动惯量小，以使电机具有快速启动、停止的能力。对于直流伺服电机，要求控制性能好、速度和扭矩性能稳定；与直流伺服电机相比，交流伺服电机具有结构坚固、容易维护、转子转动惯量可以设计得很小，能够承受高速旋转等许多直流电机所没有的优点。目前，在变频调速、电子逆变技术、矢量变换技术等方面的研究已进入实用阶段；步进电机作为数控系统的执行器已受到广泛重视。而作为一种小型伺服电机，由于容易实现计算机控制，目前使用相当普遍。

运动控制系统对伺服电机的基本要求是：快速响应能力，宽调速范围，较高的过载能力及具有频繁起制动的能力。直流伺服电机能很好地满足这些要求，因此半个多世纪以来在制造业和军事装备中得到了广泛的应用。虽然近年来直流伺服电机有被交流伺服电机取代的趋势，但在某些应用中，它还是不可替代的。交流伺服电机有两类：交流感应伺服电动机和交流同步伺服电动机。其中交流同步电机主要是交流永磁同步磁服电机在运动控制中得到广泛的应用。而交流感应电机在调速系统或一些动态性能要求不太高的运动控制系统（如机床主轴伺服系统）中应用较多。

步进电机是一种将数字式脉冲信号转换成机械位移（角位移或线位移）的机电执行元件。它的机械位移与输入的数字脉冲数有着严格的对应关系，即一个脉冲信号可使步进电机前进一步，所以称为步进电动机。步进电机有三个种类：反应式（或称磁阻式）、永磁式和混合式。混合式步进电机集中了反应式、永磁式步进电机的优点，是工业上应用最广泛的一种步进电机。混合式步进电机的定子绕组有两相、五相或其它相数的，但两相绕组的电机应用最多。

在机电一体化系统中，运动控制技术发挥着重要的作用。运动控制系统高定位精度、高运动速度、可编程的高度柔性等特点深刻改变了制造业、国防工业，甚至我们的日常生活。从零部件的数控加工、家用电器的自动化组装到现代化的汽车生产线；从舰船的自动导航、精确制导的炸弹到捕捉敌人目标的雷达；从我们日常所用的DVD 影碟机、数码摄像机到银行自动提款机，运动控制几乎无所不在。可以肯定地说：随着人们对工业生产高质量、高生产率、高可靠性及高柔性的追求，运动控制将会得到更广泛的应用。

我们通过一个典型制袋机系统的实例来说明这个问题。

我们在超市中购买的许多食品如咖啡、奶粉，各类膨化食品等是用印刷精美的塑料袋包装的。如图所示的制袋机系统就是一台制作这种袋子的设备。这台设备的原料是卷在供料滚上的印刷好图案的塑料基带，产品是按设定好的长度切割成的塑料袋。制袋机系统工作原理图如图所示，这个系统是这样工作的：整个系统的工作是在一台PLC（可编程逻辑控制器）控制下完成的。操作员事先将要制作的袋的长度和每分钟制袋数通过拔码开关输入到PLC 中，PLC 内的运动控制器将这个长度和速度信息转换为一定频率的脉冲串电压信号并送至驱动器中，驱动器将这个电压信号放大到足够的电功率（电压和电流）以驱动步进电机，带动进给滚轮旋转过一定的角度。传送带上方的进给轮是主动轮，下方的进给轮是被动轮，两个轮共同的辗压作用使得塑料基带沿直线方向移动。显然，移动长度由PLC 发出的脉冲串数量决定，移动的速度由脉冲串的频率决定。这个过程我们称之为点位运动。

一旦完成了塑料基带的点位运动，PLC 将输出一控制信号使气缸动作，气缸驱动刀具切割塑料基带，一个没有封口的塑料袋制作完成并落入料仓中，系统将开始下一个塑料袋的进给定位及切割过程。

系统前端的供料滚有两个作用：一方面将塑料基带源源不断地传送到后面的进给滚上；另一方面要调

节塑料基带在供料滚和进给滚之间的张力。张力过大不但易造成塑料基带的断裂，而且使供料滚的转动惯量加到进给电机，增加了进给电机的负担。图中的调节棒和限位开关就是用于张力调节的：当塑料基带趋于绷紧状态时，调节棒将升高并碰触限位开关动作，一个开关量电信号被输入到PLC，PLC 立即输出一

6、系统总体技术

系统总体技术是一种从全局角度和系统目标出发，用系统的观点和方法，将系统分解成若干个相互有联系的功能单元，找出能完成各个功能的技术方案，并将其进行分析、评价和优化的综合应用技术。系统总体技术的内容涉及许多方面，如接口技术、模块化设计技术、整体优化技术、软件开发技术、微机应用技术和成套设备自动化技术等。机电一体化系统作为一个整体，即使各个部分的性能、可靠性都很好，如果整个系统不能很好地协调．它也很难保证正常、可靠地运行。而恰恰相反，即使是性能一般的元件，只要从系统出发组合得恰当，也可能构成性能优良的系统。

四、教育机器人的功能

机器人就是一种最为典型的机电一体化产品。而教学机器人系统又是针对教学目的进行了专门设计，强化了人机交流界面的可视性。教育机器人系统为学生提供了一个开放、创新性的实验平台，通过对各类典型机电产品的亲自组装、调试和应用开发等创新实验，让学生全面掌握机电一体化技术应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理；掌握机械传动部件的选择，结构件的设计，传感器的选择和使用，电机的选择和使用，计算机编程和调试等，使学生的机电系统设计、装配、调试能力均能得到综合训练。

五、使用面板的介绍

1、主板

（1）电源连接器：指插上干电池盒的电源连接器，传递机器人运行所需动力的部分。

（2）电源开关：起到ON/OFF电源的作用。

（3）直流减速（齿轮）电机电源连接器：指插入直流减速（齿轮）电机的电源连接器，使电机运行的部分。

（4）开始开关：在电源开关打开的状态下，执行CPU输入的命令时使用。

（5）伺服电机OUTPUT端口：插上伺服电机连接器，给伺服电机提供电源，传送信号。

（6）INPUT端口/ID设置端口：接收IR传感器发送的输入信号，传递至主板，可插入跳针（SHORT KEY），使最多8台机器人在互不干扰的情况下运行。

（7）INPUT端口：与遥控器接收板互相连接，将遥控器发送的输入信号传递至主板。

（8）下载端口：从PC上将机器人的动作程序下载到主板CPU时使用。

（9）调试LED：当下载不顺利时灯亮起来。

（10）电源LED：接通电源，电源开关在ON状态时灯亮。

2、遥控器

（1）电源连接器：连接电池盒的电源连接器，供应电源。

（2）电源开关：在连接电源连接器的状态下，ON或OFF电源开关。

（3）发射部：将各遥控器输入开关的输入信号转换为红外线，并传送到遥控信号接收板的接收部。

（4）ID设置端口：与主板的ID设置端口并行，可设置8种ID。

（5）输入开关：由共5个开关构成，使机器人进行与各开关输入信号相当的运行。

3、遥控器接收板

（1）接收部：接收遥控器发射部发送的红外线信号并将该信号转换为输入信号。

（2）电源/OUTPUT端口：用3P-3P连接线将接收部转换的输入信号传送到主板上。

4、IR感应板

（1）电源/信号连接端口：指利用IR感应板连接线，连接到主板上INPUT端口的端口。

（2）发光部：发射红外线，利用被物体反射回来的红外线向感光部发送输入信号。

（3）感光部：也称光电晶体管，感应发光部发射的红外线，并将其转换为输入信号。

5、主板与下载板连接方法

如图所示，在主板上连接干电池盒的电源连接器，用3P-3P连接线连接PC上连接的下载工具和主板，主板电源开关放到ON位置，下载工具和主板的电源LED就会亮灯，在此状态下就可以下载程序。

6、伺服电机的调零方法

（1）在已下载程序的主板、伺服电机输出端口上连接电源连线，注意区别电源连线的颜色。然后，如图所示，将电池盒的电源连线连接到主板上。

（2）将电源开关放到ON状态，主板电源LED就会亮灯，伺服电机的驱动齿轮被固定，此时，该伺服电机就在“0”点位置上。

六、实验内容

1、机电一体化系统的组成和实验系统的基本操作

实验目的：了解机电一体化系统的特点、基本组成和应用实例，，掌握实验平台系统的基本操作。

基本内容：“机电一体化”的定义、系统的基本特点和基本组成，讨论机电一体化系统的规划和设计方法。

2、电机与驱动（执行）装置使用、维护和调整实验

实验目的：了解目前工业上常用的几种电机与驱动装置的构造和使用方法，掌握其各自的原理、特点、性能和选用方法。

基本内容：步进电机和驱动装置、直流伺服电机及其驱动装置、交流伺服电机及其驱动装置、直线电机及其驱动装置的基本原理和特点。

3、机电一体化系统的传感器选型与应用实验

实验目的：了解传感器的基本概念，掌握几种传感器的使用方法和信号处理方法。

基本内容：红外线、灰度、接触、巡线、接近开关等传感器；力、光、温度、速度、化学物质、生物、闻觉、味觉等传感器的测量原理和应用，以及数字和模拟测量信号的处理方法。

4、典型机械传动原理实验

实验目的：了解各种常用传动机构的工作原理，比较其优缺点和适用场合。

基本内容：滚珠丝杠、滑动丝杠、齿轮齿条、直线轴承、同步齿形带、蜗轮蜗杆、伞齿轮传动实验。

5、机器人示教编程实验

实验目的：了解机器人的基本控制命令、编程技术和操作方式。

基本内容：利用图形化软件开发系统，熟悉基于直观的流程图的编程方法编程、下载与调试，以实现对机器人的运动与动作控制。

6、机器人示教编程实验（创新内容）

实验目的：了解机器人的基本控制命令、编程技术和操作方式。

基本内容：利用图形化软件开发系统，学会基于Robot C指令编程方法的编程、下载与调试，以实现对机器人的运动与动作控制。

七、实验设备和工具

教学机器人若干台。

八．实验注意事项

⑴增强创新意识与工程实践能力，树立严肃认真、一丝不苟的工作精神，养成实验时的正确方法和良好习惯。

⑵注意保护实验室整洁，严格遵守实验室的规章制度。

⑶实验时应严格按照有关说明与要求进行，注意安全。

⑷实验前，验好实验仪器、装置与附件，实验结束后，恢复原位，等待检查。

⑸特别注意：在安装与拆卸过程中，若出现零件的损坏，照价赔偿。

⑹认真写好实验报告。

九. 实验步骤和要求

⑴了解教育机器人的原理与功能；了解其行走机构。

⑵了解教育机器人的组件及工具的使用方法。

⑶按要求对教育机器人进行结构组装，观察其结构的组成、传动机构的形式、联接方式，并绘制机器人

机构示意图。

⑷观察机器人采用了哪些传感器，各安装在什么位置，起什么作用。

⑸根据要求安装控制板。了解机器人控制系统的组成情况。

⑹了解机器人的基本控制命令、编程技术和操作方式。利用图形化软件开发系统，熟悉基于直观的流程

图和Robot C指令编程方法编程、下载与调试，以实现对机器人的运动与动作控制。

⑺待教师审核后，将其拆开，恢复原位。

⑻教师检查各实验器件无损后，学生方可离开实验室。实验完毕。

机械创新设计大作业

武汉纺织大学 机械创新设计大作业 姓名：张志超 学号： 0914051073 班级：机设0922 指导老师：肖志权

一、 设计题 1、 车用垃圾桶： 经常在公交车上看到歪倒的垃圾桶，影响整体的美观，起不到设置的效果，而且这样易被踩坏或踢坏。是否可以设计一种方便公交车用的新型垃圾桶。 3.1 具体作业： 设计方案说明，含示意图或初步设计图（三维+二维）。 设计方案： ▲ 公交车上的垃圾桶东倒西歪是因为车内垃圾桶不固定，由于车厢的颠簸导致这种情况，出现这种情况，会使乘客想丢垃圾的时候却发现垃圾桶倒在地上，或者是甚至找不到垃圾桶，致使垃圾桶起不到应有的作用，甚至还影响了车厢内的整洁。鉴于这种情况，可设计一种固定在车厢某个地方，并且可以让乘客更方便丢垃圾的垃圾桶，如图1。 图1 车用垃圾桶结构示意图 脚踏板 杆1 杆2 桶盖 螺栓孔

脚踏式垃圾桶利用四杆机构实现桶盖的自动启闭的，如图1，螺栓孔可以将垃圾桶固定在公交车上，垃圾桶就不会因为车的摇晃而晃倒；该机构是一个双摇杆机构，当乘客丢垃圾时用脚踩脚踏板位置时，杆1带动杆2作为摇杆向上摇动，此时由连架杆将运动传至桶盖，桶盖即作为另一摇杆摇动。当乘客将脚踏板踩到底部极限位置时，桶盖即可完全打开。 4. 简易垃圾袋支架 4.1 任务要求： （1） 设计出运动原理图； （2） 放垃圾时，支架自动张开，撑开垃圾袋； （3） 不放垃圾时，支架自动吸合，密封垃圾袋； （4） 支架是可调的，能适应各种大小的垃圾袋。 4.2 具体作业： 设计方案说明（材料、结构等），含示意图或初步设计图（三维+二维） 设计方案： 简易垃圾袋支架运动原理图如 图2所示 图2 简易垃圾袋示意图 横杆 托盘 螺母螺栓 旋转轴 M 连接件 V 挂件 主支撑架2 主支撑架1

机械创新设计论文

机 械 创 新 设 计 班级:机械2104 姓名:韩杰 学号:3102101441 落叶清理机的设计 摘要:该落叶清理器主要用于对道路旁的落叶进行清扫,该机器操作维护方便,

便于工人使用,其结构需简单,可靠性好,清扫机构可调节。 该机器在整体方案上采用三轮传动形式,通过前轮的旋转来带动整个机构的运动。清扫功能实现形式确定为扫把运动方向与机器前进方向相同。扫把环绕工作轴成星形布置(放射状),工作轴与车轮所在轴平行。落叶收集方式确定为扫把成环状布置在一根轴上,环轴一圈扫把逐渐增长,通过轴旋转,扫把一点点地将落叶送上斜坡,由最长的那根扫把将落叶弹入垃圾箱。传动的方式采用的两轴间的带传动。改机器的设计适用于各种道路的落叶垃圾等的清理,有着很高的应用前景。 1.设计背景 目前路面上的清洁车基本都就是用吹吸式或冲水式来清除垃圾,只能在大路中间行驶,清洁范围有限。路边或小路上等无法用清洁车清扫的地方,只能依靠工人手工清扫垃圾,劳动量大且效率低。所以有必要开发一种小型清洁机器,以减少工人劳动量,同时提高效率。 2.方案设计选择 该机器应具备以下特点: 1、结构简单。因就是小型清洁机器,要求成本低,操作维护方便,便于工人使用,其结构需简单,可靠性好。目前国内虽然已有同类机器,但其结构偏复杂,成本高,无法推广使用。 2、清扫机构可调节,即清扫时该机构工作,不清扫时该机构不工作,以免做无用功。 在以上分析的基础上,对机器各部分方案进行设计。 1、整体方案的设计,即机器的整体结构形式(外观)的确定。有两种方案可供选择: (1)、机器为四轮车形式,由人推动或机车拖动。清扫的动力来源为前轮与地面的摩擦力。前轮旋转,带动前轮所在轴旋转,再带动工作轴旋转,扫把旋转,完成运动。 (2)、机器为三轮车形式,由人力驱动。清扫的动力来源为人蹬脚踏板的力。人蹬脚踏板,带动后轮运动,再将后轮运动传递给工作轴,扫把旋转,完成运动。 对方案(1)(2)进行比较: 方案(1): 优点:仅有一个传动(从前轮所在轴到工作轴),结构简单,紧凑。若机器自备动力源,通过一定方式控制机器运动,还可实现自动清扫。 缺点:动力来源不稳定,可能会使机器无法正常工作。而且要产生足够大的摩擦力,机器自重必须足够大。 方案(2): 优点:动力来源稳定,可直接在现有三轮车基础上进行改装,成本低。因就是骑行,效率较手推车高。 缺点:结构尺寸相对较大。 方案(1)动力开源问题难以解决,方案(2)虽然结构尺寸较大,但相对来说,其稳定性好,效率高。最终选择方案(2),同时选定动力源为人力。

机械创新设计单人多功能健身器

《机械创新设计》课程设计设计题目：单人多功能健身器 专业：机械设计制造及其自动化 班号： 姓名： 学号： 成绩评定： 指导教师：

摘要： 全民健身，利国利民，随着社会的发展人们开始越来越重视自己的身体健康，但在现在的中国由于生活水平层次不齐，所以并不是所以的人都能够消费得起天天到健身房进行健身锻炼的，所以设计一款适合广大人民的需要，同时在普遍情况下能够承受的单人或多人健身的健身机是具有广阔的市场空间的，但现在的市场上的健身器械虽大部分是单人式多功能的组合健身器械，但由于其不和市场的标价从而使得健身器械到现在为止依然不能进入普通人家，为此设计一款价廉，且功能符合需要，实用的健身器械是我设计的主题，其中要注意避免像市场上的单人健身器械的利用率低的问题，同时满足人们的需要，除此之外还要求外型美观，安全耐用，工作平稳，便于维护，制造加工方便，成本较低最为重要。 为此，我专门走访了许多的健身房和一些健身专柜进行实地考察，同时上网收集资料，了解广大健身教练和用户的感受，同时调查他们的需要，总结各方面的要求，设计了该款单人多功能健身机。

1、功能分析与工作原理分析 现在人们锻炼普遍锻炼的肌肉是，胸肌，肱二头肌，肱三头肌，以及腿大肌，我设计的单人多功能健身机可以提供一下三种锻炼：腿部锻炼，做手向前的锻炼，以及人站立手拉拉杆的锻炼。这三种功能集成起来，就会使得器械整体比较协调，而且看起来特别美观（锻炼的机构分别在器械的上面，中间，和下面），这样就可以锻炼的多块肌肉如：胸大肌，退大肌，趾长肌，股直肌，肱二头肌，肱三头肌，斜方肌，三角肌，背阔肌等肌肉。 2、机构方案设计与评价 3所选方案功能及工作原理简述 1）只能提供单人锻炼，但为多功能器械。 2）安全可靠，工作平稳，无噪声。

机械创新设计课程教学大纲

《机械创新设计》课程教学大纲 课程名称：机械创新设计 英文名称：Machinery Innovation Design 课程代码： 一、课程基本情况 1．学分：2 学时：32 （理论学时：28 实验学时：4 ） 2．课程类别：专业限定选修课 3．适用专业：机械设计制造及其自动化 4．适用对象：本科 5．先修课程：机械原理机械设计机械制图 6．教材与参考书目 教材：《机械创新设计》，高志刘莹编著，清华大学出版社，2009 年。 二、课程介绍 机械创新设计的目的和任务是帮助学生建立创新设计的思想，从创新的理论出发, 重点掌握机械创新设计中有效的创新方法，通过对机械设计中常用的表达方法进行详细介绍, 以及创新设计的实例的引入, 使学生对创新的方法有了更全面的了解. 从而获得掌握机械创新设计问题的初步能力. 此外通过创新失误的原因了解, 提高从事创新设计的实践成功率.在教学中彩用多媒体辅助教学方法、实物教学等教学手段。本门课在专业教学计划中起到及其重要的作用，创新是人类文明进化，发展的动力，是科技进步、发展的动力，是人类社会发展的动国力，所以在大学中必须开设创新课程。 三、课程内容、学时分配及教学基本要求 第一章（单元）绪论（共2 学时） （一）教学内容： 第一节创新的含义 知识要点：，创新的实用性和新颖性 第二节创新的意义 知识要点：创新是一个民族发展的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力 第三节创新与设计 知识要点：创新是设计的本质属性 第四节创新学与创新教育 知识要点：创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视，创新实践不再是少数人的行为。 第五节设计理论与教育 知识要点：设计是一种创造性的实践活动，设计水平的更是成为国家核心竞争的标志，于是，人们发现了多种设计理论和方法，并创立了各类学科体系。

机械创新设计说明书

精心整理机械创新设计综合实训 设计说明书 设计名称：_________笔记本电脑散热桌________________; 实训班级：_____________机自0911____________________; 组长姓名：_____刘强_________学号_________; 组员姓名：_____刘强_________学号_________; 南京工业职业技术学院 2010年11月19日 目录 第一章背景概述-----------------------------------------------------2 第二章设计方案-----------------------------------------------------3 第三章设计计算-----------------------------------------------------4 第四章设计创新点--------------------------------------------------5 第五章总结-----------------------------------------------------------6 参考文献--------------------------------------------------------------------6 附图： 装配图-----------------------------------------------------------------------7 零件图-----------------------------------------------------------------------7-10 三维图-----------------------------------------------------------------------10-13 第一章背景概述 中国电脑桌产业发展研究报告 中国电脑桌产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。 从什么角度分析中国电脑桌产业的发展状况？以什么方式评价中国电脑桌产业的发展程度？中国电脑桌产业的发展定位和前景是什么？中国电脑桌产业发展与当前经济热点问题关联度如何……诸如此类，都是电脑桌产业发展必须面对和解决的问题——中国电脑桌产业发展已到了岔口；中国电脑桌产业生产企业急需选择发展方向。 中国电脑桌产业发展研究报告阐述了世界电脑桌产业的发展历程，分析了中国电脑桌产业发展现状与差距，开创性地提出了“新型电脑桌产业”及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型电脑桌产业”及替代产品的内涵。根据“新型电脑桌产业”及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国电脑桌产业发展

机械创新设计课程设计_便携桌椅

机械创新设计课程设计 拆装式便携桌椅 院系：机械工程学院 班级： 成员 指导老师： 设计题目：拆装式便携桌椅 2011年3月1日

便携式桌椅设计方案 一、设计任务简介 现今社会，做事讲究效率，那就要求我们身边的一些东西都能简单方便的满足我们的生活需求，简单方便才能提高效率。我们所设计的这款便携式桌椅就是基于这种要求，将桌椅分成各个部件，不用的时候将零件以一种形式组装，使其达到携带方便的要求；使用的时候将各个零件拿出来以另一种形式组装起来当桌椅使用。以此来实现便携方便的特点。 系统设计流程： 总功能 总功能原理解 构思工艺动作过程 工艺过程分解 稳定功能执行功能替换功能 机械整体 确定若干系统可行方案 方案评价、决策

二、便携式桌椅的市场展望 随着社会的发展，人们生活工作的空间范围越来越大，随时随地都可能成为人们学习工作生活的场所，我们的便携式桌椅可以随时随 地为人们的学习工作生活提供一席之地，制作成本也不高，人们会乐 于接受这种给他们带来方便的新型桌椅。 二、便携式桌椅的设计方案 1、便携式桌椅的功能与设计要求 （1）功能：把平时我们使用的桌椅拆分成各个部件，不使用的时候 组装起来便于存放和携带，使用的时候拿出部件以另一种形式组装起 来使用。 基于triz理论进行设计分析 问题解决过程： 桌椅的折叠问题 系统功能分析 技术矛盾物场模型 物理矛盾HOW TO 模型 知识库 创新原理分离方法标准解法

实现功能 折叠安装便于携带 拆分安装组装成桌椅适用 功能分析 1）制作一个类似包裹的圆形袋子，桌椅在不使用的时候，将其拆分成各个零部件，组装在圆形布袋里面，布袋周围做成拉链，拉上拉链就可以形成一个圆柱型整体，想在外面随处使用的时候只需外出携带这个装有零件的圆形布袋，使用的时候拿出零件简单的组装起来就可以成为一个可以适用的桌椅一套。 2）由于我们设计的桌椅是三个凳子脚支撑，相当于是三点支撑桌子，起到很好的固定作用，三点定面，适用场合广，即使地面不是很平整也能比较稳固。 解决方案1分割。把物体分成容易组装和拆卸的部分 2改变局部。把物体的每个部分处于各自动作的最佳位置 5组合。在空间上将物体或操作加以组合 7嵌套。把一个物体嵌入第二个物体，然后将这两个物体 在嵌入第三个物体…让一个物体穿过另一个物体的空腔 四、方案设计 方案一

机械创新设计 床上电脑桌

《机械创新设计》课程 综合大作业 设计题目：床上折叠式电脑桌 专业：机械设计制造及其自动化 班号： 学号： 姓名： 成绩评定： 指导教师： 设计起止日期：2013年月日—月日 目录

1 设计任务拟定 (1) 1.1立项背景（即设计原由） (1) 1.2设计主要技术条件及参数 (1) 1.3项目功能要求 (1) 2 总体设计思路及总体技术方案设计 (1) 2.1总体设计思路 (2) 2.2技术方案设计 (2) 2.3所选方案及功能原理简述 (2) 3详细技术能容及设计 (3) 4 本项设计的创新点(关键技术) (4) 5 本项设计的应用和发展前景 (5) 6 收获与体会 (5)

一．设计任务拟定 1.1 立项背景 随着笔记本电脑使用的普及，人性化且实用的笔记本电脑来已成为电脑桌设计的热点。通过对笔记本电脑桌的发展历程及现有产品在使用功能、时空不限性等特点分析研究的基础上提出新生笔记本电脑桌设计的趋势，应更多体现以人为本的设计理念。 1.2 设计主要技术条件及参数 根据宿舍调查，市场调查大部分的同学对电脑桌的要求是质量好，能折叠，并且外观简洁大方。设计一种能够固定在床上的上下可用的折叠式电脑桌。 1.3 项目功能要求 虽然现在的折叠式电脑桌既可以放在办公桌上做笔记本支架使用，还可放在床上、沙发上等场合使用，可以简易的折叠起来便于携带。但对于我们学生来说没必要携带，故而我们需要一种能够固定在床上的上下可用的折叠式电脑桌。由于宿舍人员比较多在下面学习也不方便，有了床上电脑桌，既可以在床上学习，又可玩电脑，下棋，一举多得。首先，舒适度分析，由于长时间玩电脑，坐姿不正，是身体处于长时间紧张状态，造成肌肉疲劳，视力下降。 二．总体设计思路及总体技术方案设计 2.1总体设计思路 此次机械创新设计是为了方便我们生活学习，根据所学课程内容，加上自己的创新，利用可以得到的材料如导杆.螺栓，进行设计。

哈工大 《机械机构创新设计及应用》 大作业及论文 第二题

《机械机构创新设计及应用》大作业 （2014年春季学期） 大作业一题目：设计题目2——偏载力矩配平机构设计 大作业二题目：题目2——消除滚动螺旋传动消除间隙的方法 姓名王硕 学号1110811002 班级1108110 专业机械电子专业 报告提交日期2014年6月12日 哈尔滨工业大学机电工程学院

大作业要求 1.完成课堂布置的2道大作业题，拒绝雷同和抄袭，否则均为零分； 2.大作业最好包含自己的体会等； 3.大作业统一用该模板撰写，字数不限，表达清晰完整即可； 4.正文格式：小四号字体，行距为1.25倍行距； 5.用A4纸双面打印（节约用纸）；左侧装订，1枚钉； 6.大作业需同时提交打印稿和电子文档予以存档，电子文档由班长 收齐（缺电子文档得零分），统一发送至：shanxiaobiao@https://www.sodocs.net/doc/e914413949.html,； 7.此页不得删除。 评语： 教师签名： 年月日

设计题目2——偏载力矩配平机构设计 1设计要求 1) 一水平转动轴系存在偏载，偏载力矩300Nm 2) 转动轴转角范围0~150° 3) 转动轴最大转速300°/s 2需完成工作 1) 完成原理设计，给出原理图 2) 完成设计计算 3) 完成大致的结构设计及说明包含的主要的零部件参数及其功能 一、原理设计 系统存在偏载力矩，考虑采用气缸带动齿条与轴系的齿轮配合来消除系统偏载力矩，由于采用汽缸推动存在不平行度误差，所以考虑在汽缸与基座处加一球形铰链消除不平行误差。转动轴转角范围决定齿条长度，转动轴最大速度决定采用的气缸的伸出速度。 原理图如下图所示

二、 设计计算 选取斜齿轮，齿轮模数为13m =，齿数为140z =，螺旋角为19o ，根据计算得 齿轮分度圆直径, 111cos 340cos19113.46o d m z mm mm β=??=??=; 齿轮转过角度， 52150/3606 θππ =?=, 齿条行程，， 汽缸推力，1223005309.730.113M F N N d ??= ==； 气缸推进速度， 2300/360113cos19/295.65/o v mm s mm s π=????= 三、选取主要零件的型号 齿条：选取ATLANTA 公司的斜齿齿条，HPR 高精度齿条，该齿条适用于与导轨配合的机床情况，具体型号如下： HPR 29 30 100型斜齿齿条，模数3，长度1000mm ，齿数100； 气缸：选取SMC 公司的汽缸，选取薄型缸带导CQM 系列汽缸，标准如下图

机械创新设计小论文

１ 1.设计目标 设计题目：爬杆机械猫。 主要机械系统为曲柄连杆机构。因此保证机器人能顺利完成爬杆的功能，并在上升时完成伸头以及摆尾的动作。 2.设计特点和创新点 搜集同类设计通过比较可知，普通爬杆机器人是在直杆上爬行，原理图如下所示，而我本次设计的执行机构为弯杆，与同类爬行机器人相比，我本次设计的爬行机器人不但能在直杆上爬行，并能在弯杆上爬行，极大的提高了爬行机器人的应用场合。 3.运动原理与功能模块划分 我们此次做的课程设计名为爬杆机器人。该机器人模仿虫 蠕动的形式向上爬行，其爬行运用简单的曲柄滑块机构。其中 电机与曲柄固接，驱动装置运动。曲柄与连杆铰接，其另一端 分别铰接一自锁套（即上下两个自锁套），它们是实现上爬的 关键结构。当自锁套有向下运动的趋势时，由力的传递传到自 锁套，球、锥管与圆杆之间形成可靠的自锁，阻止构件向下运 动，而使其运动的方向始终向上（运动示意见右图）。 功能模块：爬杆功能、伸头功能、摆尾功能。 设计方案主要分为：曲柄滑块机构和气功驱动两种形式。 4.设计方案的分析、比较与评价 通常情况下，一部的机器需要通过电机带动一系列复杂的机构使其正常运转，这其中涉及到很多简单且基本的机械机构。当然，也可以直接通过电机带动整部机器的运转，这完全取决于机器所需完成的工作以及设计该机器时所面临的种种实际情况。针对该爬杆机器人，提出两套设计方案，分别是：由曲柄滑块机构带动和由气压元件直接驱动。 曲柄滑块机构工作原理如下： 圆杆连杆上自锁套曲柄 下自锁套

在平面连杆机构Array中，能绕定轴或定点作 整周回转的构件被称 为曲柄。而通过改变平 面四杆机构中构件的 形状和运动尺寸能将 其演化为不同的机构 形式，就曲柄滑块机构 而言，它是通过增加铰链四杆机构中摇杆的长度至无穷大而演变过来的。改机构实际上是由一曲柄一端铰接在机架上，另一端铰接一连杆，连杆的另一端联结一滑块，在曲柄为主动件运动时带动连杆，连杆又带动滑块，使其在平面某一范围内做直线往复运动（图1）。 其次是气动的原理：该运动原理与上述的曲柄滑块机构相比，在保留两滑块作为自锁装置的前提下，省略了联结两滑块的传动装置，转而用两个汽缸直接带动两个滑块的上下移动。这样的设计更直接也更简洁，至于两者到底哪个更合理呢？现在我们结合两者的利弊，着重分析一下各自的优缺点： 就采用汽缸驱动而言，它形式简单、结构简便，从机械设计角度而言讲究尽量采用基本机构，设计的机构要简单、可靠。而汽缸则融会了上述的优点，它由驱动机构直接带动两个自锁滑块，避免了两者间的连接机构，精简了构件之间的连接。此外，该机构具有环保等特点，它利用空气作为动力源，无污染、运动时无噪音，而且运行速度快，可以在短时间内使机器人爬到杆的顶端，它还能够随身携带气包作为动力源，可以做到无线操作。 就采用曲柄滑块结构而言，它属于平面连杆机构，具有结构简单、制造方便、运动副为低副，能承受较大载荷；但平衡困难，不易用于高速。我们设计的机构是由电机经减速直接驱动的，和利用气动原理相比它多了一套传动和连接机构，但该机构运用的原理简单，设计合理，而且它不仅能在自杆上爬行，更能在弯曲的管道外爬行，具体的示意图见下。 综上所述，选取“曲柄滑块机构”作为该爬杆机器人的最终运动方案。 ２

(完整word版)《机械创新设计》课程作业

《机械创新设计》课程作业 题目：落叶清理机 院（部）：机电工程学院 专业：机械工程及自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：

任务要求阐述 随着现代工业的快速发展，露天焚烧落叶严重影响大气环境质量，造成大气污染，对交通安全造成威胁，形成新的安全隐患。另一方面我国经济快速发展，人民生活水平的逐步提高高效率生活已成为人们生活分主导我们已进入电气时代，更换现有的落叶清扫方式，死在必行。 该落叶清理器主要用于对道路旁的落叶进行清扫，该机器操作维护方便，便于工人使用，其结构需简单，可靠性好，清扫机构可调节。 目前路面上的清洁车基本都是用吹吸式或冲水式来清除垃圾，只能在大路中间行驶，清洁范围有限。路边或小路上等无法用清洁车清扫的地方，只能依靠工人手工清扫垃圾，劳动量大且效率低。所以有必要开发一种小型清洁机器，以减少工人劳动量，同时提高效率。 功能分析 落叶清扫机包括吸气机主体、收纳袋和内置集成有操控单元的手柄，其中吸气机主体包括吸气风机、朝向地面的吸气口，以及与收纳袋相对接的排风口，其特征在于：在所述吹吸机前进方向上的吸气口前端一体化固接一个对地的吹风口，与所述吸气机主体所设的出风口通过软质风管相对接，且所述吹风口内设有一用于调节吹风角度的电机，所述电机的驱动信号端电气连接到位于手柄的操控单元内。本实用新型的技术方案应用实施后在进行户外清扫时，通过吹风口吹出的气流将轻度固化的落叶松化、吹起，从而为吸气口清除落叶提供了便利 功能元分为动力系统，清扫功能系统，落叶收集系统 方案设计 该机器应具备以下特点： 1、结构简单。因是小型清洁机器，要求成本低，操作维护方便，便于工人使用，其结构需简单，可靠性好。目前国内虽然已有同类机器，但其结构偏复杂，成本高，无法推广使用。 2、清扫机构可调节，即清扫时该机构工作，不清扫时该机构不工作，以免做无用功。 在以上分析的基础上，对机器各部分方案进行设计。 1、整体方案的设计，即机器的整体结构形式（外观）的确定。有两种方案

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机械创新设计论文格式(标准版） 2020年4月

机械创新设计论文格式(标准版）本文关键词：标准版，创新，机械，设计，论文格式 机械创新设计论文格式(标准版）本文简介：论文既是探讨问题进行学术研究的一种手段，又是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。下面是为大家整理了机械创新设计论文格式的先关知识，欢迎阅读。一、机械创新设计论文格式标准论文格式字体的第一页：论文题目（黑体、居中、三号字）（空一行）作者（宋体、小三）（空一行）[摘要]（ 机械创新设计论文格式(标准版）本文内容： 论文既是探讨问题进行学术研究的一种手段，又是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。下面是为大家整理了机械创新设计论文格式的先关知识，欢迎阅读。 一、机械创新设计论文格式 标准论文格式字体的第一页： 论文题目（黑体、居中、三号字）

（空一行） 作者（宋体、小三） （空一行） [摘要]（四号黑体）空一格打印内容（四号宋体，200-300字）…… （空一行） [关键词]（四号黑体）关键词内容（小四号宋体、每两个关键词之间空两格） 标准论文字体格式的第二页： 目录（居中、四号黑体） （空一行） （空一行）

引言（小四号宋体）……页码（小四号宋体） 一、标题（小四号宋体）……页码（小四号宋体） 1.（小标题）（小四号宋体）……页码（小四号宋体） （1）（下级标题）（小四号宋体）……页码（小四号宋体） 二、（标题）（小四号宋体）……页码（小四号宋体） 1.（小标题）（小四号宋体）……页码（小四号宋体） （1）（下级标题）（小四号宋体）……页码（小四号宋体） （小四号宋体）……页码（小四号宋体） 附录（小四号宋体）……页码（小四号宋体）

电风扇 机械创新设计课程设计概述

机械创新设计课程设计
2014-2015 第 2 学期
姓
名： 杨富文、何文波、王健、 张晗迪、陈辰
班
级： 2012 级装备 1 班 曹源文教授
指导教师： 成 绩：
日期：2015 年 6 月
1

摘
要
在目前各种智能电风扇的前提下，我们加入了电风扇制热这项功能。我们主 要采用石英管发热原理来进行导热，达到在冬季使用电风扇来取暖的目的。应用 单片机原理来控制电风扇各项指令，采用拨式摇头装置来进行摇头，而且还能执 行电风扇的无极调速。 关键词：制热、石英管发热原理、单片机、无极调速
In the current under the premise of all kinds of intelligent electric fans, we joined the fan heating this feature. We mainly adopts quartz tube heating principle to heat conduction, achieve the purpose of using the electric fan to keep them warm in winter. Each instruction principle of application of single chip microcomputer to control the electric fan, using dial type shook his head, shaking his head device and also can perform infinitely adjustable-speed electric fans. Keywords: heating, quartz tube heating principle, single-chip microcomputer, the infinite speed
2

机械创新设计教学大纲培训课件

《机械创新设计》教学大纲 一、基本信息 1．课程编号：193Z703 2．课程体系/类别：专业类/专业实践课 3．课程性质：必修 4．学时/学分：1W/1学分 5．先修课程：高等数学、大学物理、画法几何、机械原理 6．适用专业：机械电子工程专业 二、课程目标及学生应达到的能力 机械创新设计是机械电子工程专业人才培养中一个重要的实践教学环节。机械创新设计的主要目的是培养学生独立确定系统运动方案设计与选型的能力，提高创造力、想象力和解决实际问题的能力；利用慧鱼创意组合模型搭建机电一体化产品模型，探索产品各功能的实现方法，真正做到充分理解，活学活用，举一反三；通过该课程实习，使学生培养创新精神、提高实践动手能力、自主学习的能力，真正做到勤于动手、勤于观察，善于阅读、善于思考，独立钻研、精诚协作。 课程目标及能力要求具体如下： 课程目标1. 通过机电一体化产品的系统运动方案的构思，培养学生独立确定系统运动方案设计与选型的能力，提高创造力、想象力和解决实际问题的能力； 课程目标2.利用慧鱼创意组合模型搭建机电一体化产品模型，探索产品各功能的实现方法，真正做到充分理解，活学活用，举一反三； 课程目标3. 能够针对自己的创新设计目标，清晰的讲述创新设计思路、依据和设计结果等，较好的完成答辩；同时培养自主学习的能力—勤于动手、勤于观察，善于阅读、善于思考，独立钻研、精诚协作。

三、课程教学内容与学时分配 表所示为《机械创新设计》课程在培养学生解决复杂工程问题能力方面的教学设计。 表《机械创新设计》课程的教学设计

四、课程的考核环节及课程目标达成度自评方式 （一）课程的考核环节 1.学生的课程设计成绩由平时成绩（含设计表现、到课率等）和业务考核成绩（实习报告的完成及质量情况，答辩情况）组成，均按百分制记分，其中平时成绩占总成绩的30%，业务考核成绩占70%。 2.指导教师按照课程设计的评分标准，对指导的学生进行业务考核，并填写、上报成绩单。 3.课程设计按优秀（90～100分）、良好（80～89分）、中等（70～79分）、及格（60～69分）和不及格（60分以下）五个等级评定总成绩。 各考核环节所占分值比例也可根据教学安排进行调整，建议值及考核细则如下。 （二）课程目标达成度评价方式 课程目标达成度评价包括课程分目标达成度评价和课程总目标达成度评价，具体计算方法如下： 总分 目标相关考核环节目标总评成绩中支撑该课程得分 目标相关考核环节平均总评成绩中支撑该课程课程分目标达成度= 分） (该课程总评成绩总分均值 该课程学生总评成绩平课程总目标达成度100= 课程目标评价内容及符号意义说明如下表，字母A 、B 、C 分别表示学生考勤、课堂表现、业务考核的实际平均得分，其中，C = C 1+C 2；C 1为设计说明书、图纸等资料的分数，C 2为答辩得分。

机械创新设计课程大作业说明书格式规范

机械创新设计课程大作业格式规范 1．总体要求 全文控制在10页A4纸以内（8页以上），不要复制大量与设计关系不大的文字，并按以下顺序编排： 作品名+“设计说明书”、设计者、指导教师、学校名＋院系名； 摘要、关键词、正文可自行组织，但应包括下列内容：作品背景（国内外相关研究现状）、设计制作中解决的关键技术问题的描述、采用的创造原理、创新技法、原理方案的创新设计、机构的创新设计、结构方案的创新设计等，最后得到一种创新的方案或产品，并对预计其应用前景等、参考文献。 不加封面，采用word 2000及以上版本编排。 2．页面要求 A4页面。页边距：上25mm，下25mm，左、右各20mm。正文采用小四号字体，标准字间距，单倍行间距。不要设置页眉，页码位于页面底部居中。 3．图表要求 插图按序编号，并加图名（位于图下方），采用嵌入型版式。图中文字用小五号宋体，符号用小五号Times New Roman（矢量、矩阵用黑斜体）；坐标图的横纵坐标应标注对应量的名称和符号/单位。 表格按序编号，并加表题（位于表上方）。采用三线表，必要时可加辅助线。 4．字号、字体要求(仅作参考) **********设计说明书 设计者：×××，×××，×××，×××，××× 指导教师：×××，××× （XX大学XX学院，×××，×××） （空一行） 作品内容简介 摘要 （空一行） 1 设计背景及意义

2创造原理 …… 3 创新技法 …… 4 原理方案的创新设计 …… 5 机构的创新设计 …… 6 结构方案的创新设计 …… 7 预计其应用前景 参考文献 [1]xxx，xxx．家用电器节能现状和发展．节能机械，2001，23(3)：275-279 [2]xxx．节能技术基础．xxxxxx出版社，1996：15-47 [3]xxxxx，xxxx．xxx，xxx译．机器人操作的数学导论．xxxx出版社，1998：11-67 [4]Lee H Y, Reinholtz C F. Inverse kinematics of serial-chain manipulators[J]. ASME Journal of Mechanical Design. 1996, 118(3): 396-404 机电创新综合课程设计安排 前期的创新思维训练已结束。 本周开始进入创新设计阶段，每个人自己确定一个设计内容进行创新设计，内容包括：采用的创造原理、创新技法以及原理方案的创新设计、机构的创新设计、结构方案的创新设计等，最后得到一种创新的方案或产品，于18周将设计内容以电子版形式上交，根据创新的难度确定成绩。 设计模板另行给出。 设计可以一人或一组（不能超过3人）

机械创新设计(设计实例论文)

机械创新设计 说明书 设计题目：洗瓶机推瓶机构 设计组号： 院系 专业： 指导教师：

目录

1，设计目的及意义 由于工业生产和社会生活的需要，大量的玻璃瓶、塑料瓶需要进行回收清洗后再利用，节省了大量制瓶洗所需要的费用同时也提高了工业生产的生产效率。然而就在此时也出现了回收后再清洗的问题。产品盛载是车间的最后一道关键工序，因此玻璃瓶的供应速度也就决定了总的生产效率的高低。从而产生了对洗瓶机设备的研究与改进工作。 随着啤酒市场不断地发展变化，酒瓶种类、标纸和粘接剂品种不断增加，特别是现在的头标铝箔纸的出现，给洗瓶设备和工艺提出了新的更高的要求在长期使用多种洗瓶机的过程中。为了适应现在啤酒回收瓶的洗涤要求，我们同该洗瓶机的制造厂家进行了广泛地讨论和研究，对洗瓶机适时地进行了一系列的技术改进。 洗瓶机器设备的出现并且运用到实际生产中，改变了人工刷洗的传统工艺，实现了自动化生产方式，达到了减少劳动力、节约费用、提高工作效率、增加企业经济效益之目的。并且得到了广大用户的支持和好评，而且使得化、制药、食品等行业的生产率产生了质的飞跃。 洗瓶机推瓶机构的原理方案分析： （1）功能分解：

（2） （3）求功能元解 洗瓶机推瓶机构形态学矩阵

2.设计题目 2.1推瓶机推瓶机构的改进设计 洗瓶机主要是由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。 待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋 转。当推头M 把瓶子推向前进时，转动着的刷子就把瓶子外 面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已 送入导辊待推。如图1所示。 图1 洗瓶机工作示意图 2， 原理方案设计 3.1功能分析 为了完成设计任务需要三个阶段：①通过组合机构使推 头M 以接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后

机械创新设计课程设计

机械创新设计课程设计 2015-2016第2 学期 题目：仿人二足步行机器人爬楼梯行走机构设计 小组成员： 班级： 指导教师： 成绩： 日期：2016 年6 月

目录 摘要.................................................................................................................... 第一章绪论 (1) 1.1.前言 (1) 1.2.二足仿生机器人的概念 (1) 1.3课题来源 (2) 1.4设计目的 (2) 1.5技术要求 (2) 1.6设计意义 (3) 1.7设计范围 (4) 1.8国内外的发展状况和存在的问题 (4) 1.8.1.国外发展状况 (4) 1.8.2.国内发展状况 (8) 1.8.3.存在的问题 (10) 1.9.具体设计 (10) 1.9.1.设计指导思想 (10) 1.9.2.应解决的主要问题 (10)

1.9.3.本设计采用的研究计算方法 (10) 1.9.4.技术路线 (10) 第二章仿人二足步行机器人爬楼梯行走机构步态规划 (12) 2.1引言 (12) 2.2仿人二足步行机器人爬楼梯行走机构的步行概念 (12) 2.3步行过程设定 (13) 2.4 双足机器人步态稳定性分析 (15) 2.4.1 步行稳定性判据 (15) 2.4.2零力矩点定义 (16) 2.4.3稳定步态的条件 (17) 2.4.4小结 (18) 2.5 双足机器人步态规划 (19) 2.5.1 引言 (19) 2.5.2 双足机器人步行过程分析 (19) 2.5.3 髋关节规划 (20) 2.5.4 髋关节轨迹对ZMP的影响 (21) 第三章二足机器人的机构分析 (23)

机械创新设计课程作业

机械创新设计课程作业 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT

《机械创新设计》课程作业 题目：落叶清理机 院（部）：机电工程学院 专业：机械工程及自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 完成日期： 任务要求阐述 随着现代工业的快速发展，露天焚烧落叶严重影响大气环境质量，造成大气污染，对交通安全造成威胁，形成新的安全隐患。另一方面我国经济快速发展，人民生活水平的逐步提高高效率生活已成为人们生活分主导我们已进入电气时代，更换现有的落叶清扫方式，死在必行。 该落叶清理器主要用于对道路旁的落叶进行清扫，该机器操作维护方便，便于工人使用，其结构需简单，可靠性好，清扫机构可调节。 目前路面上的清洁车基本都是用吹吸式或冲水式来清除垃圾，只能在大路中间行驶，清洁范围有限。路边或小路上等无法用清洁车清扫的地方，只能依靠工人手工清扫垃圾，劳动量大且效率低。所以有必要开发一种小型清洁机器，以减少工人劳动量，同时提高效率。 功能分析

落叶清扫机包括吸气机主体、收纳袋和内置集成有操控单元的手柄，其中吸气机主体包括吸气风机、朝向地面的吸气口，以及与收纳袋相对接的排风口，其特征在于：在所述吹吸机前进方向上的吸气口前端一体化固接一个对地的吹风口，与所述吸气机主体所设的出风口通过软质风管相对接，且所述吹风口内设有一用于调节吹风角度的电机，所述电机的驱动信号端电气连接到位于手柄的操控单元内。本实用新型的技术方案应用实施后在进行户外清扫时，通过吹风口吹出的气流将轻度固化的落叶松化、吹起，从而为吸气口清除落叶提供了便利 功能元分为动力系统，清扫功能系统，落叶收集系统 方案设计 该机器应具备以下特点： 1、结构简单。因是小型清洁机器，要求成本低，操作维护方便，便于工人使用，其结构需简单，可靠性好。目前国内虽然已有同类机器，但其结构偏复杂，成本高，无法推广使用。 2、清扫机构可调节，即清扫时该机构工作，不清扫时该机构不工作，以免做无用功。 在以上分析的基础上，对机器各部分方案进行设计。 1、整体方案的设计，即机器的整体结构形式（外观）的确定。有两种方案可供选择： （1）.机器为四轮车形式，由人推动或机车拖动。清扫的动力来源为前轮与地面的摩擦力。前轮旋转，带动前轮所在轴旋转，再带动工作轴旋转，扫把旋转，完成运动。

机械创新设计论文

浅谈常规、现代和创新设计的关系及实例分析 【摘要】机械设计是机械工程的重要组成部分，设计水平的高低直接关系到产品的质量性能、研制周期和经济效益等。设计方法包括常规设计、现代设计、创新设计，他们之间有区别，也有共同性。只有了解了三种设计方法的特点，并相互配合运用，才能将机械设计出的产品性能达到最高。 【关键词】常规设计；现代设计；创新设计；实例应用 一、引言 机械作为人类文明中的一个不可或缺的元素，一直在人类发展中起着极大的推动作用，它从某种程度上把人类从繁重、繁琐的劳动中解放出来，是人们能有更多的时间来从事娱乐、科研等活动。机械工业的快速发展当然离不开机械设计，而设计必然与设计方法紧密结合在一起。人们在进行机械设计过程中发现机械设计其实存在一些共同的地方，而这些共同的地方就构成了机械设计方法。 我们知道，设计在现代生活中无处不在，它从很多方面都改变了我们的生活，而我们的理念也在帮助我们完善我们的设计方法，于是我们在设计一个件物品便比较不同的方法，力求找到最有效的设计方案。本文通过生活中一些具体的实例分析，阐述了三种设计给人们的生活带来了巨大便利。 二、机械设计的三种方法的特点 在知识经济发展的时代，创新是国民经济可持续发展的基石，对于一个和国家，一个民族而言，拥有持续的创新能力就意味着发展经济具有巨大的潜能。对于机械专业设计人员而言，应当看到全球制造业面临前所未有的挑战，缩短产品开发周期、提高产品质量、降低生产成本、增加产品的核心竞争力已成为制造业的共识。如何加强机械创新设计，挖掘创造性思维，显得尤为重要。 1.常规设计 常规设计也称为传统设计，分为初步设计，技术设计，施工设计三个步骤，常规设计是指以成熟技术结构为基础，运用常规方法来进行的产品设计，它在工

机械创新说明书

机械创新说明书 Prepared on 24 November 2020

Hefei University 机械创新设计说明书 系别：机械工程系 专业：材料成型及其控制工程 学制：四年 组长： 组员:王凯 ） 指导老师：徐厚昌 2015年 11月 9日 包装机商品载运推送 机械装置的设计说明书 摘要：本文在高速发展的物流业背景下介绍了商品包装机载运推送装置的必要性，根据实际要求，将载运推送机械装置的运动功能进行了分解，然后为各运动设计了相应的机构部件，最后对各部件进行组合整体设计，提出了一种各构件的参数选择分配方案。 关键字：包装机载运推送机械装置设计 引言：现在物流业高速发展的今天，许多厂家商品载运输送多靠人工完成，不够快捷，而且不能保证投递员和商品的安全，不利于实现文明装卸、文明分发、投递各类快件，实现商品的快速运送与包装成为必要。商品载运推送装置实际上是一种助力装置可以在商品生产流水线上减轻工人

疲劳强度，且能保障商品运送安全性可靠性。基于此我们为包装机设计了一个包装机载运推送装置，它推送物品到达指定包装工作台，该装置取代了传统的人工移动物品，能全自动化运行，提高了工作效率。其主要设计思路来自于对传统工艺分解,然后按照相应功能的机构部件进行设计,对比,选定,以及优化组合，综合利用凸轮的往复运动,齿轮的传动运动，以及减速器的定值调速比设定，设计这一装置旨在为个商品生产包装厂家提供一种载运传送商品辅助装置，减轻人工负担，提高生产效率。 一、设计要求 商品载运推送机构能够实现商品载运推送（进给过程），推到指定位置后能准确返回到初始位置（回程复位过程），再将下一件商品载运推送周而复始不间断自动推送。它由原动机部分，传动部分，执行部分和辅助控制部分组成。 具体要求如图1所示，将待包装的工件1先由输送带送到推包机构的推头2的前方，然后由该推头将工件由a处推至b处（包装工作台），再进行包装。为了提高生产率，要求推头2快速返回初始位置（推头2结束返回即b到a前，下一个工件已送到推头2的前方）且能立即开始推送工作。假设每5-6s包装一个工件，且给定：L=100mm,S=25mm,H=30mm.行程速比系数K（反应急回运动的急回程度）在范围内选取。 。 图1 二、功能分析与方案设计 运动功能分析与执行部分设计