机械创新设计实例分析
实例分析机械制造的创新技术
实例分析机械制造的创新技术一、前言机械制造技术作为生产企业一项重要的技术一直得到很大的重视，机械制造技术的不断创新，为机械设备的后续使用和自动化水平提供了更多的帮助。
以汽车制造行业为例，其继续制造技术的不断发展和创新，为汽车的高性能，节能环保等方面可以起到非常社会的效果。
机械制造技术的不断改进和创新，可以为汽车的后续使用，缩小尾气的排放含量等方面提供巨大的帮助。
因此，不断的创新机械制造技术对于以汽车制造行业为例的各类机械制造行业的发展和进步都具有非常大的意义。
所以，本文从机械制造技术创新的重要性出发，分析了目前机械制造技术发展中经常出现的问题，在此基础上，探讨了未来机械制造技术的发展方向，并重点的探讨了机械制造技术未来发展的主要创新内容和发展方向。
二、目前机械制造技术发展中出现的问题要想研究机械制造技术的发展和创新，必须要首先了解近年来机械制造技术发展中存在的问题，通过以前出现的问题进行分析，来更加有效的解决问题。
其存在的问题主要体现在以下几个方面。
第一，我国的制造技术相比国外发达国家来说，其生产工艺和管理水平方面都还存在较大的差距。
第二，在我国现阶段机械制造技术发展过程中，关于制造过程中的应变能力还是有待提高。
第三，在我国现阶段机械制造技术发展过程中，对于相关标准的制定和管理还处在缺位状态。
三、未来机械制造技术的发展方向未来机械制造技术的发展方向主要是三个方面，一是刚性自动化技术，二是柔性自动化技术，三是综合自动化技术。
这三方面的发展，促使我国的机械制造技术能够达到一个新的水平。
以汽车制造行业为例，通过这三个方向的发展，使得我国的汽车生产水平可以保持与国外的汽车生产水平的竞争力，让中国的汽车制造在全世界占有一定的地位。
刚性自动化技术的发展主要是保障机械制造过程的设计工艺路线完全自动化，加工工具完全自动化，产品的设定完全自动化。
例如，汽车制造行业的汽车零部件涂装过程这一汽车制造工艺过程来说，传统的制造过程不但会出现很多废弃物，还会增加环境污染。
机械创新设计第十一章 机械创新设计实例
机构的应用创新设计是在不改变机构类型的前提下，或者说在不改变机 构运动简图的前提下对机构的构件、运动副进行演化与变异设计，得到完成
特定功能的机械装置的设计过程；把一个基本机构直接应用在满足机器工作
要求的场合，也是机构应用创新。所以机构的应用创新是应用最广泛的创新 设计方法。
转动副B进行销钉扩大，直到包含转动副A。为增大转动副C处的强度，
结构创新：用偏心轴代替平行四边形机构
实用机构爆炸图
图11-6 结构创新设计
总结： 该装置具有传动比大、体积小、结构紧凑、传动效率高等特点。 研制过程中使用了机构的串联组合原理、并联组合原理、相对运动原 理、演化与变异原理以及机构创新等创新方法。是机械创新设计的典型案 例。
第二节
机构应用创新设计案例分析
第十一章
目录：
机械创新设计实例
第一节 平动齿轮传动装置的创新设计案例分析 第二节 机构应用创新设计案例分析
第三节 箭杆织机打纬凸轮机构的创新设计案例分析
第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析 第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
本章主要用于自学,可讲一个具体实例说明即可
第一节 平动齿轮传动装置的创新设计案例分析
一、机构串联组合：
平行四边形机构与外齿轮机构进行串联组合，由于外齿轮Z1随同连
杆做平动，称为平动齿轮传动机构。
图11-1 平行四边形机构与外啮齿齿轮机构的Ⅱ型串联组合
图11-2 平行四边形机构与内啮合齿轮机构的Ⅱ型串联组合一
图11-3 平行四边形机构与内啮合齿轮机构的Ⅱ型串联组合二
进行整理后，可有：
曲柄滑块机构的演化与变异设计
图11-9
Stewart机构系统运动简图
图11-10 运动模拟器示意图来自图11-11 并联机床
机械创新设计课件-第9章 创新实例与分析
BUCT
机械创新设计
在这一作品采用功能移植的方法，将不倒翁的原理移 植到上坡时棘轮防倒作用的控制上，采用同类功能并联 组合方法，研制了双棘轮机构，增加了上坡止退的可靠 性和减小了回滑距离。
BUCT
机械创新设计
6. 饮料瓶捡拾器 第二届全国大学生机械创新大赛中北京化工大学的获奖作品
BUCT
机械创新设计
机械创新设计
BUCT
机械创新设计
该作品主要采用了功能组合创新法， 将一个滑轮机构与凸轮压块机构组合到 一起。同时还采用了自服务的原理，即 同一钢丝绳在经过滑轮改变运动方向后 再扭合到一起，利用钢丝绳自身扭合段 之间的摩擦力作用，来减缓下降运动速 度的。此时，摩擦力的大小还与人体的 重量正相关，达到用自身体重来增加摩 擦力的作用，从本质上讲，这也是一种 自服务。
机械创新设计
BUCT
机械创新设计
BUCT
机械创新设计
在实际运用过程中可以根据人体不同的体重自由方 便的调节绳段之间的扭转圈数，从而调节绳段之间的阻 力，并在绳子的自由端根据实际的需要施加一定的压力 来微调下降的速度或终止下降，已达到逃生的目的。经 实际测试，人体质量为25～50kg时，可扭绳4圈，人体 质量为50～75kg时，可扭绳4.5圈，人体质量为75～ 100kg时，可扭绳5圈。
BUCT
机械创新设计
第9章 创新实例与分析
一、创新思路的分析
第二届全国大学生机械创新设计大赛确定的大赛主题是“健 康与爱心”，内容包括：“助残机械、康复机械、健身机械、 运动训练机械等四类机械产品的创新设计与制作”。在助残 机械中可爬楼梯的轮椅成为不少学校的参赛作品选题。
轮椅爬楼梯最基本的要求就是将轮椅升高到 高一级的台阶上
简单机械创新设计案例
简单机械创新设计案例在现代社会，机械设备已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
而随着科技的不断进步，简单机械的创新设计也变得越来越重要。
本文将介绍一个简单机械创新设计的案例，希望能够给读者带来一些启发和思考。
这个案例是关于一家工厂的生产线上的一个简单机械设备。
在过去，这个设备的设计存在一些问题，导致生产效率不高，而且容易出现故障。
为了解决这些问题，工厂决定进行一次创新设计。
首先，他们对原有的机械设备进行了全面的分析和调研。
他们发现，原有的设备在运行过程中存在很多摩擦和磨损，导致了频繁的维护和更换零部件。
而且，设备的操作界面也比较复杂，操作人员需要经过一段时间的培训才能够熟练操作。
基于这些问题，工厂开始进行创新设计。
首先，他们对设备的结构进行了调整，采用了新型的材料和润滑技术，大大减少了摩擦和磨损，提高了设备的稳定性和耐用性。
其次，他们对设备的操作界面进行了重新设计，简化了操作流程，使得操作人员能够更快速地上手，减少了培训成本。
经过这些创新设计的改进，工厂的生产效率得到了显著提高。
设备的故障率大大降低，大大减少了维护成本和更换零部件的费用。
而且，由于操作流程的简化，工人的操作效率也得到了提升，整体生产效率得到了极大的提高。
这个案例告诉我们，简单机械的创新设计并不是一件简单的事情，需要对原有设备进行深入的分析和调研，找出存在的问题和瓶颈。
然后，通过科学的设计和技术的革新，才能够真正地提高设备的性能和效率。
总之，简单机械的创新设计是一个需要不断探索和实践的领域。
希望通过这个案例的分享，能够给大家带来一些启发，激发大家对简单机械创新设计的兴趣，为推动机械设备的发展做出更多的贡献。
机械工程中的创新设计案例分析
机械工程中的创新设计案例分析机械工程是一个关键的工程领域，负责设计、制造和维护各种机械设备。
在这个领域中，创新的设计方案对于推动技术进步和提高效率至关重要。
本文将分析几个机械工程领域中的创新设计案例，以便更好地了解这些项目的价值和影响。
案例一：自主控制车辆导航系统在机械工程的领域中，自动驾驶技术一直是一个热门话题。
一家汽车公司最近研发出了一种自主控制车辆导航系统，该系统利用了激光雷达和摄像头等传感器，能够识别周围的道路和障碍物，实现真正的自主导航。
这项创新设计的突破之处在于其高度精确的实时反馈和决策能力，使得车辆能够更好地适应不同的交通环境，并大幅提高了行驶的安全性。
案例二：智能家居系统随着物联网的快速发展，智能家居系统在机械工程领域中逐渐崭露头角。
一家科技公司推出了一种智能家居系统，该系统能够通过自动化控制和智能传感器实现对家居环境的全面管理。
例如，用户可以通过手机应用程序控制家中的温度、照明和安防系统，并根据自己的需求进行个性化设置。
这个创新的设计方案为用户带来了更加便捷和舒适的家居体验，也提高了能源的利用效率。
案例三：3D打印技术在制造业中的应用3D打印技术是机械工程领域中的一项创新技术。
通过这项技术，制造业能够以更快、更便宜的方式制造产品。
例如，有一家制造公司将3D打印技术应用于机械零件的制造过程中，极大地提高了生产效率和灵活性。
该公司能够根据客户的需求快速设计和生产定制化的零件，同时减少了传统制造过程中的浪费。
案例四：飞机发动机的节能设计在航空领域中，提高发动机的燃油效率一直是一个重要的目标。
一家航空公司开发了一种先进的涡轮风扇发动机，通过结构和材料的创新设计，大幅降低了燃油消耗量。
该发动机采用了复合材料和先进的空气动力学设计，使得飞机能够以更低的燃油消耗飞行，减少对环境的影响。
这些案例展示了机械工程领域中的创新设计对于改善生活和推动技术进步的重要性。
通过不断研究和应用新的技术和方法，机械工程师能够为各个行业带来更高效、更安全和更可持续的解决方案。
机械创新设计大赛获奖作品赏析
机械创新设计大赛获奖作品赏析机械创新设计大赛是我国机械领域的一项重要赛事，旨在激发广大师生的创新精神，培养创新能力，推动机械行业的技术发展。
在历届大赛中，涌现出了许多优秀的获奖作品。
本文将对其中部分获奖作品进行赏析，以展示这些作品在设计理念、技术应用和实用性等方面的独特魅力。
一、作品一：《智能辅助行走装置》赏析：该作品针对老年人、残疾人等行动不便的人群设计了一款智能辅助行走装置。
该装置采用模块化设计，可根据用户身高、体重进行调节。
其主要创新点在于运用了人工智能技术，实现了行走过程中的自适应调节，使装置更加符合人体工程学，提高了使用舒适度。
此外，装置还具备防跌倒功能，有效保障了用户的安全。
二、作品二：《多功能农业机器人》赏析：多功能农业机器人是一款集种植、施肥、浇水、采摘等功能于一体的智能农业设备。
该作品采用先进的导航系统和多传感器融合技术，实现了农田作业的自动化、精准化。
此外，该机器人还可根据作物生长周期进行智能调节，提高农业生产效率，降低农民劳动强度。
这款作品在设计理念上体现了绿色、环保、可持续发展的现代农业观念。
三、作品三：《智能家居控制系统》赏析：智能家居控制系统通过物联网技术，将家庭内的各种设备连接在一起，实现远程控制、智能互动等功能。
该作品在设计中充分考虑了用户体验，采用简洁直观的操作界面，使家庭成员轻松上手。
此外，系统还具有节能、环保、安全等特点，如自动调节室内温度、湿度，实时监控家庭安全等。
这款作品让人们感受到了智能家居带来的便捷与舒适。
四、作品四：《无人驾驶清洁车》赏析：无人驾驶清洁车是一款应用于城市环卫领域的创新产品。
该作品采用激光雷达、摄像头等传感器，实现了对周边环境的感知和自主导航。
在清扫过程中，车辆可根据路面情况进行智能调节，提高清扫效率。
此外，无人驾驶清洁车还具有远程监控、故障自检等功能，大大降低了环卫工人的劳动强度，提高了城市环境卫生水平。
总结：通过对以上四款机械创新设计大赛获奖作品的赏析，我们可以看到，这些作品在设计理念、技术应用和实用性等方面都具有很高的水平。
机械实例分析
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根据三角形转子的结构可知，曲轴每转一周即产生一个动力冲程，相对四冲程往复式发动机，曲轴每转两周才产生一个动力冲程，可知旋转式发动机的功率容量比是四冲程往复式发动机的两倍。
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结构设计。旋转式发动机结构简单，只有三角形转子和输出轴两个运动构件。它需要一个化油器和若干火花塞，但无须连杆、活塞以及复杂的阀门控制装置。零件数量比往复式发动机少40%，体积减少50%，重量下降1/2～2/3。
(2) 运动设计。偏心的三角形转子如何将运动和动力输出？在旋转式发动机中采用了内啮合行星齿轮机构，如图所示。
行星齿轮机构
10.1 新型内燃机的开发实例
10.1 新型内燃机的开发实例
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三角形转子相当于行星内齿轮2，它一面绕自身轴线自转，一面绕中心外齿轮1在缸体3内公转，系杆H转子内齿轮与中心外齿轮的齿数比是1.5∶1，这样转子转一周，使曲轴转3周，输出转速较高。
10.3 全自动送筷机创新设计实例
本实例就开发新型全自动送筷机采用的创新思维(新型、实用、快捷)和创新技法(系统分析法、组合创新法、形态分析法、机构构型创新设计法等)作了一些简单的介绍，以期对创新设计有所启发。
1. 设计目的 学生每天到食堂就餐都得从筷筒里胡乱地抓取筷子，这样既不方便又不卫生，因此设计一种自动送筷机具有很大的实用性。如图所示为全自动送筷机外观图。
10.1 新型内燃机的开发实例
1
2
设计目的 本实例就圆柱凸轮加工原理开发中运用综合创新技法、反求创新法，通过创造性的综合和巧妙的构思，使综合体发生质的飞跃，做了简单的说明，从而体现出综合创新是一种更具实用性的创新思路。 圆柱凸轮作为一种机械传动控制部件，具有结构紧凑、工作可靠等突出优点，但其加工制作比较困难。东北大学东软集团生产的医用全身CT扫描机，有一对复杂的圆柱凸轮，过去一直采用手工加工，不仅制造精度低，而且劳动强度大，生产效率低，成本高。为此，负责机械加工的东北大学机械厂提出要研制一种精度较高、操作方便、成本较低的圆柱凸轮加工装置，故于2002年年末，其成立了跨年级的研究小组，开始对这一问题进行研究。经过一年多的时间，完成了圆柱凸轮数控铣削装置的综合创新设计，由东北大学机械厂完成制造，并成功地投入使用，满足了圆柱凸轮加工的精度和生产率的要求 。
机械创新设计实例分析
10.1
新型内燃机的开发实例
(2) 活塞往复运动造成曲柄连杆机构较大的往复惯性力，此惯性力随 转速的平方增长，使轴承上的惯性载荷增大，系统由于惯性力不平衡而 产生强烈振动。往复运动限制了输出轴转速的提高。 (3) 曲轴回转两圈才有一次动力输出，效率低。 上述问题引起了人们改变现状的愿望，社会的需求促进产品的改造 和创新，多年来，在原有发动机的基础上不断开发了一些新型发动机。
10.1
新型内燃机的开发实例
2) 旋转式发动机的设计特点 (1) 功能设计。内燃机的功能是将燃气的能量转化为回 转的输出动力，通过内部容积变化，完成燃气的吸气、压缩、 燃爆和排气4个动作以达到目的。旋转式发动机抓住容积变
化这个主要特征，以三角形转子在椭圆形气缸中偏心回转的
方法达到功能要求。而且三角形转子的每一个表面与缸体的 作用相当于往复式发动机的一个活塞和气缸，依次平稳地连
1. 往复式内燃机的技术矛盾
目前，应用最广泛的往复式内燃机 由气缸、活塞、连杆、曲轴等主要机件 和其他辅助设备组成。 活塞式发动机工作时具有吸气、压 缩、做功 ( 燃爆 ) 、排气 4 个冲程，做功冲 程输出转矩，对外做功 这种往复式活塞发动机存在以下明 显的缺点。 (1) 工作机构及气阀控制机构组成 复杂，零件多；曲轴等零件结构复杂， 工艺性差。 活塞1 连杆2 气缸3 曲轴4 进气阀5 排气阀6
控制回转运动平稳。
这种无曲轴式活塞发动机若将圆柱凸轮安装在发动机的中
心部位，可在其周围设置多个气缸，制成多缸发动机。通过
改变圆柱凸轮的凸轮轮廓形状可以改变输出轴的转速，达到 减速增矩的目的。这种凸轮式无曲轴发动机已用于船舶、重
型机械、建筑机械等行业。
10.1
新型内燃机的开发实例
第八章 机械创新与发明案例
MEE
图 8-9 滑动支脚磁铁锁紧
GZU
MEE
（2）基于科学效应库的挂饰椅收挂功能求解 吉他挂饰椅在不使用时是挂在墙上做装饰品，但在墙上钉钉子还是 影响房间墙面的美观，而且有个突起物，有安全隐患。怎么解决这个问 题呢？这里采用TRIZ的科学效应库进行求解，通过查阅科学效应库， 利用磁场效应（E13），在墙上预先贴一块铁片，吉他挂饰椅一端镶嵌 一块磁铁（图8-10），这样就可以将挂饰椅轻松地挂在墙上，不会破坏 墙上的美观。
GZU
MEE
a）挂块原结构
b）原结构的小矮人模型 c）改进后的小矮人模型
图 8-5 吉他挂饰椅的折叠方案
d 改进后的椅子结构
GZU
MEE 根据小矮人的思路，进一步变换求解，得到具体的如下两种方案。 方案1： 根据上述发明原理的分析，吉他实体共鸣腔背面分割实现 椅子的折叠机构，正面保留吉他（琴头与琴颈、共鸣腔）的外貌和特征 ，保证美观性的同时又实现了椅子的功能，如图8-6所示。
表 8-5 冲突矩阵简表
1～2
3
1～26
4～9
10
11～39
27
15，9，14，4
28～30 31
32～39
GZU
35，28，1，40
MEE
根据15（一静不如一动），14（毁方投圆），4（错落不齐）、1 （化整为零）、28（李代桃僵）等5个发明技巧，给于的是：1）支脚 做成可滑移的，这样展开成椅子时不影响结构稳定性，收叠后，支脚 滑移到吉他主体面的背后，不影响美观。2）融入吉他样式元素，设置 与吉他类似的曲面，增强装饰效果。3）保留吉他的上下不对称性，琴 头与琴颈属于细长杆部分，共鸣腔部分是扁平块部分。4）将吉他装饰 实体的共鸣腔部分（小矮人法也得到类似的结论），分割成两层，两 层间可以相互转动，同时也分割出一个支脚，该支脚可以相对滑动。5 ）滑动支脚的锁紧采用物理场，如磁场（磁铁）锁紧，如图8-9所示。
机械创新设计(设计实例论文)
机械创新设计(设计实例论文)本设计的目的在于改进洗瓶机推瓶机构，以适应现代啤酒瓶的回收和清洗要求，提高生产效率和经济效益。
传统的人工刷洗工艺已无法满足生产需求，因此自动化的洗瓶机设备应运而生。
本文将对洗瓶机推瓶机构的原理方案进行分析和设计。
洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。
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。
为了完成设计任务，需要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，然后推头快速返回原位，准备第二个工作循环。
同时，导辊及其上方的转动的刷子不停地转动，完成瓶子外围的清洗。
洗瓶机推瓶机构的改进设计将采用新的技术和材料，以提高清洗效果和耐用性。
具体方案包括使用外部推力或传送带传送等方式实现瓶子的移动，以及使用刷子清洗或高压水清洗等方式完成清洗功能。
动力源可以选择电动机、汽油机、柴油机或液动机等，传动方式可以采用气动马链传动、移物传动、齿轮传动、蜗杆传动或带传动等。
同时，可以使用清洗毛巾、高压水清洗、刷子清洗等不同的清洗方式，以满足不同瓶子的清洗需求。
通过以上的设计和改进，洗瓶机推瓶机构将实现更加高效、自动化的生产方式，为工业生产和社会生活带来更大的便利和经济效益。
根据使用要求或工艺要求设计机构时，首先需要考虑采用何种功能原理来实现这些要求。
不同的功能原理所要求的运动规律设计也不同。
洗瓶机构的工作情况示意图如下图所示。
待洗的瓶子放在两个转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。
推头M将瓶子推向前进时，转动的刷子就把瓶子外面洗净。
当一个瓶子将洗涮完毕时，后一个待洗的瓶子已进入导辊待推。
根据原始设计数据和设计要求，瓶子尺寸为大端直径D=80mm，长200mm，小端直径d=25mm。
推进距离l=600mm，推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶，平衡地接触和脱离瓶子。
机械创新设计实例
A1B3方案 液压双( 液压双(多)颚板抓斗
A2B3方案 液压长撑杆双( 液压长撑杆双(多)颚板抓斗 A1B3、A2B3、A3B3性能比较表
A3B3方案 液压剪式抓斗 结构复杂程度
抓取性能 闭合性能 适用范围 液压缸行程 A1B3 A2B3 A3B3 好 好 好 好 差 好
较复杂(二个以上液压缸) 广 较小 较复杂(二个以上液压缸) 简单(一个液压缸) 一般 较小 简单(一个液压缸) 一般(二个液压缸) 一般 大 一般(二个液压缸)
A4
A5
电力机械B 电力机械 2 启闭、 启闭、加 绳索─滑轮 绳索 滑轮 自锁、 压、自锁、 螺杆 齿轮 动力源形 B1 传动 传动 式 B21 B22
液压B 液压 3
气压B 气压 4
…
评价准则 A—抓取力大，适应难抓物料 B—可在空中任一位置启闭 —抓取力大， — C—装卸效率高 D—技术先进 — — E—结构易实现 F—经济性好，安全可靠 — —经济性好，
抓取
容料
升降
卸放
安全
颚 板 启 开
颚 板 加 压
支 承 容 料 自 锁
颚 防 板 散 启 漏 开
过 载 保 护 自 锁
抓斗功能树
能量 卸放物料 (颚板)启开 颚板) 信息 (颚板)闭合 颚板) 抓取物料 加 支 自 压 承 容纳物料 锁 提升物料 抓放物料 搬运物料
上升、下降、 上升、下降、停顿
安全、 安全、维护再生 物料
机械创新设计实例
实例一 联轴器的创新设计
联轴器功能 机械中用来联接两轴使之一同回转并传递扭矩。 机械中用来联接两轴使之一同回转并传递扭矩。 任务的提出 各类机械、 机床的转速、载荷、工作环境变化多端， 各类机械 、 机床的转速 、 载荷 、 工作环境变化多端 ， 要 求设计人员不断研制新型的联轴器或改进联轴器以适应不同 的工况。 的工况。
机械设计中的机械创新与实践案例分析
机械设计中的机械创新与实践案例分析近年来，随着技术的不断进步和需求的不断增长，机械设计领域也迎来了一波创新潮流。
本文将通过分析几个机械创新与实践案例，探讨机械设计中的创新方法和实践经验。
案例一：智能驱动系统在传统的机械设计中，驱动系统往往采用传统的液压或气动系统。
然而，这些系统存在能耗高、噪音大等问题。
为了解决这些问题，一家机械设计公司开展了智能驱动系统的研发工作。
智能驱动系统采用电动驱动装置，并通过传感器和控制器实现对驱动力、速度和位置的精确控制。
这样不仅能降低能源消耗，还能提高效率和精度。
该公司在设计过程中充分考虑了人机交互的需求，简化了操作界面，提高了用户体验。
案例二：可持续性设计随着环境问题的日益突出，机械设计也开始注重可持续性。
一家机械制造公司在设计机械产品时，采用了可持续性设计的理念。
首先，他们选择了可再生材料作为机械产品的主要构建材料，以降低对自然资源的损耗。
其次，他们优化了产品的结构和工艺，降低了能耗和材料浪费。
最后，他们通过增加产品的维修性和可拆卸性，延长了产品的使用寿命，减少了废弃物的产生。
案例三：仿生设计仿生设计是机械设计中的一种创新方法，通过借鉴生物体的结构和功能，设计出更加高效和智能的机械系统。
一家机械设计研究院在设计机器人手臂时，采用了仿生设计的思路。
他们研究了人类手臂骨骼和肌肉的结构，并将其应用于机器人手臂的设计中。
通过模拟人类手臂的运动方式，机器人手臂能够更加灵活和精确地完成各种操作任务。
这一设计不仅提高了机器人手臂的性能，还降低了成本和能耗。
结论机械创新在机械设计中起着至关重要的作用，它不仅可以提高产品的性能和效率，还可以降低能耗和成本。
通过案例分析，我们可以看到不同的创新方法和实践经验在机械设计中的应用。
未来，我们期待更多机械设计领域的创新与实践能够不断推动行业的发展。
简单机械创新设计案例
简单机械创新设计案例在现代科技高速发展的时代背景下，机械设计领域也迎来了许多创新设计案例。
本文将介绍一些简单机械创新设计案例，希望能够给读者带来一些启发和灵感。
首先，我们来看一个简单的机械创新设计案例——智能门锁。
传统的门锁设计存在着一些安全隐患和使用不便的问题，而智能门锁的出现很好地解决了这些问题。
智能门锁采用了指纹识别、密码输入、手机App远程控制等多种开锁方式，大大提高了门锁的安全性和便利性。
这种创新设计不仅在家庭生活中得到了广泛应用，也在商业场所和公共场所得到了推广，成为了现代生活中不可或缺的一部分。
其次，我们来看另一个简单的机械创新设计案例——折叠自行车。
传统的自行车设计笨重不便携，而折叠自行车的出现很好地解决了这个问题。
折叠自行车采用了可折叠的车架设计，可以在不使用时方便地折叠起来，方便携带和存放。
这种创新设计使得自行车不再局限于特定的使用场景，而是可以随时随地使用，极大地提高了自行车的实用性和便利性。
最后，我们再来看一个简单的机械创新设计案例——智能家居系统。
传统的家居设计存在着能耗高、安全隐患等问题，而智能家居系统的出现很好地解决了这些问题。
智能家居系统采用了智能感应、远程控制、节能设计等多种技术，可以实现家电设备的智能控制、能源的智能管理等功能，大大提高了家居的舒适性和安全性。
这种创新设计不仅在家庭生活中得到了广泛应用，也在商业和公共场所得到了推广，成为了未来家居发展的重要方向。
综上所述，简单机械创新设计案例的出现，为我们的生活带来了诸多便利和改变。
随着科技的不断进步和创新设计的不断涌现，我们相信在未来会有更多更好的简单机械创新设计案例出现，为我们的生活带来更多惊喜和便利。
让我们共同期待和努力，为创新设计的发展贡献自己的力量！。
机械创新设计案例
机械创新设计案例在现代社会，机械创新设计是推动工业发展的重要驱动力之一。
通过不断地创新设计，可以提高机械设备的效率和性能，降低成本，满足不同领域的需求。
下面，我们将介绍一个机械创新设计的案例，以便更好地理解其重要性和实际应用。
我们选取了一家汽车零部件制造企业的案例，该企业面临着市场需求变化快速、产品更新换代频繁的挑战。
为了应对这些挑战，该企业决定进行机械创新设计，以提高产品质量和生产效率。
首先，该企业对现有的生产设备进行了全面的调研和分析。
他们发现，部分设备存在生产效率低、能耗高、易损件多等问题，严重制约了生产线的整体效率和产能。
为了解决这些问题，该企业决定进行机械创新设计，以提升设备的性能和稳定性。
在机械创新设计的过程中，该企业注重了以下几点，一是结合先进的技术和工艺，采用了新型的材料和加工工艺，以提高设备的耐磨性和使用寿命；二是优化了设备的结构和布局，降低了能耗和维护成本，提高了生产效率和稳定性；三是引入了智能化的控制系统，实现了设备的自动化和智能化，提高了生产线的灵活性和适应性。
经过一段时间的研发和试验，该企业成功地实施了机械创新设计，取得了显著的成效。
新设计的设备不仅在性能和稳定性上有了明显的提升，而且在能源消耗和维护成本上也取得了很大的改善。
这些改进不仅提高了企业的生产效率和竞争力，而且也为企业带来了更多的商业机会和利润空间。
通过这个案例，我们可以看到机械创新设计对企业的重要性和实际应用。
在当今竞争激烈的市场环境下，不断进行机械创新设计是企业保持竞争优势和持续发展的关键。
只有不断地改进和创新，才能适应市场的需求变化，提高产品质量和生产效率，实现可持续发展。
总之，机械创新设计是推动工业发展的重要动力之一，对企业的发展和竞争力有着重要的影响。
希望通过这个案例的介绍，能够更好地理解机械创新设计的重要性和实际应用，激发大家对机械创新设计的兴趣，推动工业技术的不断进步和发展。
机械创新设计案例
机械创新设计案例在当今社会，机械创新设计已经成为了各行各业中不可或缺的一部分。
无论是汽车制造、航空航天、还是工业制造，都需要不断地进行机械创新设计，以适应市场需求和科技发展的变化。
本文将以几个实际案例为例，介绍机械创新设计在不同领域的应用和意义。
首先，我们来看看汽车制造领域中的机械创新设计。
随着社会的发展，人们对汽车的要求也越来越高，不仅要求汽车具有更高的安全性能，还要求汽车具有更好的燃油经济性和更高的环保性能。
因此，汽车制造商们不断进行机械创新设计，推出了一系列新型汽车。
比如，采用了更轻、更坚固的材料，提高了汽车的安全性能；采用了更先进的发动机技术，提高了汽车的燃油经济性和环保性能。
这些机械创新设计的应用，不仅提升了汽车的性能，也满足了人们对汽车的新需求。
其次，航空航天领域也是机械创新设计的重要应用领域。
航空航天领域的机械创新设计，不仅需要满足飞行器的安全性和可靠性要求，还需要满足飞行器的高速、高温、高压等极端环境下的工作要求。
因此，航空航天领域的机械创新设计往往更加复杂和严谨。
比如，飞机的机翼设计需要具有更好的升力和阻力特性，发动机的设计需要具有更高的推力和更低的燃油消耗。
这些机械创新设计的应用，不仅推动了航空航天技术的发展，也提高了飞行器的性能和安全性。
最后，工业制造领域也是机械创新设计的重要应用领域。
工业制造领域的机械创新设计，不仅需要满足产品的性能和质量要求，还需要提高生产效率和降低生产成本。
因此，工业制造领域的机械创新设计往往更加注重工艺和装备的改进。
比如，采用了更先进的数控机床和自动化装配线，提高了产品的加工精度和生产效率；采用了更先进的材料和工艺，提高了产品的质量和降低了生产成本。
这些机械创新设计的应用，不仅推动了工业制造技术的发展，也提高了产品的市场竞争力。
总的来说，机械创新设计在各个领域都发挥着重要作用，推动着科技的进步和社会的发展。
随着科技的不断发展，相信机械创新设计在未来会有更广阔的应用空间，为人类创造出更多的美好未来。
机械创新设计实例分析
输入运动的位移函数 非线性函数 非线性函数
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表9-3 根据(gēnjù)输出运动函数的数学性质划分原动机的类型
原动机类型 线性原动机 非线性原动机
输出运动的位移函数 线性函数
非线性函数
举例 普通直流马达，普通交流马达
步进马达，伺服马达
二、凸轮机构的主动控制(kò ngzhì)
将控制(kò ngzhì)系统与凸轮机构结合起来，融合其优点， 改善凸轮机构的动态特性，并使凸轮机构标准化，为凸轮机 构的发展开辟出新的途径。
主动。
i
K HG
1 iHGK
1 zG zG zK
zK zK zG
（3）外齿中心轮的齿形综合 （4）外激波摆动活齿传动的优缺点
第二十页，共46页。
第二十一页，共46页。
1）省掉了少齿差传动中的W输出机构 2）提高了摆动活齿与激波器高副的接触强度 3）外齿中心轮K的特点 4）外激波器的尺寸大，动平衡性能差 2．带传动的选择 图9-14a所示为带传动的一种从动带轮结构。如图9-14b所 示，齿轮(chǐlún)副合状态和轴承4的受力状态都得到改善，取得 极好效果。称这种结构的带轮为卸荷带轮。带传动的从动带轮仍 采用卸荷结构。
能传递运动和扭矩的，所以必须要用三片以上的内齿轮才能正常
地工作。
3．运动学分析
iHGK
zK zG zK
4．外平动齿轮传动的特点 （1）传动比大、分级密集，单级传动比在11~99之间，双级传动比
可达9801。 （2）承载能力大 啮合时几乎是面接触，齿面赫兹应力小。单个转
臂轴承变换为多个转臂轴承分担载荷，转臂轴承的寿命可达两万 小时，且转臂轴承等基本(jīběn)构件不受内齿轮尺寸的限制，可 以按强度要求确定，利于按强度进行优化设计。
机械创新设计的案例分析与评价
机械创新设计的案例分析与评价机械创新设计是指在传统机械设计的基础上，采用新颖的理念、新的材料、新的工艺等元素，进行创新性的设计和研发。
本文将以两个案例为例，对机械创新设计进行分析与评价。
案例一：智能家居中的智能锁智能锁是目前智能家居领域中极为重要和实用的产品之一。
智能锁与传统机械锁相比，具备更多的功能和便利性。
首先，智能锁可以通过手机APP进行控制，用户可以远程开锁，提高了便利性。
其次，智能锁配备了各类传感器，可以感知身份、温度、湿度等信息，从而实现更安全、智能和舒适的使用体验。
另外，智能锁还具备防盗报警功能，一旦检测到异常情况，能够及时报警，提高了家庭的安全性。
这个案例中的机械创新设计突破了传统机械锁的局限性，利用了先进的技术和智能设备进行创新。
通过智能锁的设计，用户可以实现更便捷、安全和智能化的家居生活。
同时，该设计也考虑到了不同用户的需求，在功能性和实用性上做到了充分的优化。
案例二：工业机器人工业机器人是机械创新设计的另一个重要领域。
工业机器人广泛应用于工厂生产线上，取代了传统的人工操作，大大提高了生产效率和质量。
与传统机械设备相比，工业机器人具备更高的灵活性、精准度和自动化水平。
工业机器人不仅可以进行简单的重复操作，还可以进行复杂的任务，并能够根据生产需要进行适应性调整。
工业机器人的机械创新设计体现在多个方面，首先是创新的结构设计，使得机器人能够具备较大的工作范围和空间解耦性。
其次是创新的传感器技术，使得机器人能够感知环境和其他物体，从而进行更高级和安全的操作。
另外，工业机器人还具备优化的控制系统，能够实现自主决策和学习能力，提高自动化程度和适应性。
通过上述两个案例的分析与评价，我们可以看出机械创新设计在提升产品的功能和便利性方面发挥了重要作用。
通过采用新颖的理念、新的材料和先进的技术，机械创新设计实现了对传统机械的突破和改进。
因此，机械创新设计在推动机械工程技术的发展和应用方面具有重要的意义。
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10.2 圆柱凸轮数控铣削装置的创新设计实例
本实例就圆柱凸轮加工原理开发中运用综合创新技法、反求创新
法，通过创造性的综合和巧妙的构思，使综合体发生质的飞跃，做了简 单的说明，从而体现出综合创新是一种更具实用性的创新思路。
1. 设计目的
圆柱凸轮作为一种机械传动控制部件，具有结构紧凑、工作可靠 等突出优点，但其加工制作比较困难。东北大学东软集团生产的医用 全身CT扫描机，有一对复杂的圆柱凸轮，过去一直采用手工加工，不 仅制造精度低，而且劳动强度大，生产效率低，成本高。为此，负责 机械加工的东北大学机械厂提出要研制一种精度较高、操作方便、成 本较低的圆柱凸轮加工装置，故于2002年年末，其成立了跨年级的研 究小组，开始对这一问题进行研究。经过一年多的时间，完成了圆柱 凸轮数控铣削装置的综合创新设计，由东北大学机械厂完成制造，并 成功地投入使用，满足了圆柱凸轮加工的精度和生产率的要求 。
发展，许多人都在探索旋转式内燃发动机的建造。Biblioteka 1)旋转式发动机的工作原理
汪克尔所设计的旋转式发动机简图如 图所示，它由椭圆形的缸体1、三角形转子 2(转子的孔上有内齿轮)、外齿轮3、吸气口 4、排气口5和火花塞6等组成。
旋转式发动机简图
10.1 新型内燃机的开发实例
旋转式发动机在运转时同样也有吸气、压缩、燃爆(做功)和排气 4个动作。
(1) 工作机构及气阀控制机构组成 复杂，零件多；曲轴等零件结构复杂， 工艺性差。
10.1 新型内燃机的开发实例
(2) 活塞往复运动造成曲柄连杆机构较大的往复惯性力，此惯性力随 转速的平方增长，使轴承上的惯性载荷增大，系统由于惯性力不平衡而 产生强烈振动。往复运动限制了输出轴转速的提高。
(3) 曲轴回转两圈才有一次动力输出，效率低。 上述问题引起了人们改变现状的愿望，社会的需求促进产品的改造 和创新，多年来，在原有发动机的基础上不断开发了一些新型发动机。
吸气：AB弧所对的内腔容积由小变大，产生负压效应，由
吸气口将燃料与空气的混合气体吸入腔内。
压缩：内腔由大变小，混合气体被压缩。
燃爆：高压状态下，火花塞点火使混合气体燃爆并迅速膨胀， 产生强大的压力驱动转子，并带动曲轴输出运动和转矩，对 外做功。
排气：内腔容积由大变小，挤压废气由排气口排出。
10.1 新型内燃机的开发实例
10.1 新型内燃机的开发实例
3) 旋转式发动机的实用比
旋转式发动机与传统的往复式发动机相比，在输出功率 相同时，具有体积小、重量轻、噪声低、旋转速度范围大以 及结构简单等优点，但在实用化生产的过程中还有许多问题 需要解决。
随着生产科学技术的发展，必然会出现更多新型的内燃 机和动力机械。人们总是在发现矛盾和解决矛盾的过程中不 断取得进步。而在开发设计过程中敢于突破，善于运用类比、 组合、替代等创新技法，认真进行科学分析，将会使人们得 到更多创新的、进步的、高级的产品。
1. 往复式内燃机的技术矛盾
目前，应用最广泛的往复式内燃机 由气缸、活塞、连杆、曲轴等主要机件 和其他辅助设备组成。
活塞式发动机工作时具有吸气、压 缩、做功(燃爆)、排气4个冲程，做功冲 程输出转矩，对外做功
这种往复式活塞发动机存在以下明 显的缺点。
活塞1 连杆2 气缸3 曲轴4 进气阀5 排气阀6
➢这种无曲轴式活塞发动机若将圆柱凸轮安装在发动机的中 心部位，可在其周围设置多个气缸，制成多缸发动机。通过 改变圆柱凸轮的凸轮轮廓形状可以改变输出轴的转速，达到 减速增矩的目的。这种凸轮式无曲轴发动机已用于船舶、重 型机械、建筑机械等行业。
10.1 新型内燃机的开发实例
3. 旋转式内燃发动机
在改进往复式发动机的过程中，人们发现如果能直接将燃料的动力 转化为回转运动必将是更合理的途径。类比往复式蒸汽机到蒸汽轮机的
续工作。转子各表面还兼有开闭进排气阀门的功能，设计可
谓巧妙。
(2) 运动设计。偏心的三角形转子如何将运动和动力 输出？在旋转式发动机中采用了内啮合行星齿轮机构，如
图所示。
行星齿轮机构
10.1 新型内燃机的开发实例
三角形转子相当于行星内齿轮2，它一面绕自身轴线自转，一面绕 中心外齿轮1在缸体3内公转，系杆H转子内齿轮与中心外齿轮的齿数比 是1.5∶1，这样转子转一周，使曲轴转3周，输出转速较高。
2. 无曲轴式活塞发动机
无曲轴式活塞发动机采用机构替代的方法，以 凸轮机构代替发动机中原有的曲柄滑块机构，取消 原有的关键件曲轴，使零件数量减少，结构简单， 成本降低。
单缸无曲轴式活塞发动机
10.1 新型内燃机的开发实例
➢一般圆柱凸轮机构是将凸轮的回转运动变为从动杆的往复 运动，而此处利用反动作，即当活塞往复运动时，通过连杆 端部的滑块在凸轮槽中滑动而推动凸轮转动，经输出轴输出 转矩。活塞往复两次，凸轮旋转360°。系统中没有飞轮， 控制回转运动平稳。
第十章 机械系统创新设计实例分析
10.1 新型内燃机的开发实例 10.2 圆柱凸轮数控铣削装置的创新设计实例 10.3 全自动送筷机创新设计实例 10.4 自行车设计实例 10.5 可升降省力便携式轮椅设计
10.1 新型内燃机的开发实例
本实例就新型内燃机开发中的一些创新技法(运用类比、组合、替代 等创新技法)进行简单分析。
2) 旋转式发动机的设计特点
(1) 功能设计。内燃机的功能是将燃气的能量转化为回
转的输出动力，通过内部容积变化，完成燃气的吸气、压缩、
燃爆和排气4个动作以达到目的。旋转式发动机抓住容积变
化这个主要特征，以三角形转子在椭圆形气缸中偏心回转的
方法达到功能要求。而且三角形转子的每一个表面与缸体的
作用相当于往复式发动机的一个活塞和气缸，依次平稳地连
根据三角形转子的结构可知，曲轴每转一周即产生一个动力冲程， 相对四冲程往复式发动机，曲轴每转两周才产生一个动力冲程，可知旋 转式发动机的功率容量比是四冲程往复式发动机的两倍。
(3) 结构设计。旋转式发动机结构简单，只有三角形转子和输出轴两 个运动构件。它需要一个化油器和若干火花塞，但无须连杆、活塞以及 复杂的阀门控制装置。零件数量比往复式发动机少40%，体积减少50%， 重量下降1/2～2/3。