机械创新设计分解教材
机械创新设计课程设计
机械创新设计课程设计1. 引言机械创新设计是一门旨在培养学生创新思维和创造力的课程。
通过本课程的学习，学生将能够熟悉并运用机械设计与创新的理论和方法，发展出独立思考和解决问题的能力。
本文档将介绍机械创新设计课程的设计目标、教学大纲、教学方法和评估方式。
2. 设计目标机械创新设计课程的设计目标如下：•培养学生在机械设计与创新领域的专业知识与技能；•培养学生的团队合作与沟通能力，能够在团队中有效协作完成项目；•培养学生的创新思维和创造力，能够独立思考和解决问题；•培养学生的实践能力，能够将理论知识应用于实际项目中。
3. 教学大纲3.1. 课程结构•第一阶段：理论学习–机械设计与创新基础–创新思维和解决问题方法论–机械创新案例分析•第二阶段：项目实践–组队项目：每个小组选择并完成一个机械创新项目–项目管理与协作–设计方法与工具使用3.2. 教学内容3.2.1. 机械设计与创新基础•机械设计的基本原理和方法•机械元件的选择与设计•设计准则与标准3.2.2. 创新思维和解决问题方法论•创新思维的培养与发展•创造性问题解决方法与工具的使用•设计思维的应用3.2.3. 机械创新案例分析•新产品开发案例分析•创新设计案例研究3.2.4. 组队项目•学生自主选择项目主题•项目需求分析与规划•项目细化与设计3.2.5. 项目管理与协作•项目计划与进度管理•团队协作与沟通•项目风险管理与决策3.2.6. 设计方法与工具使用•机械设计软件的使用•制造和加工工艺的选择•原型制作与测试4. 教学方法本课程采用以下教学方法：•理论教学：通过讲座和案例分析，向学生传授机械设计与创新的基本理论知识。
•实践教学：通过项目实践，让学生将理论知识应用于实际项目中，培养他们的实践能力。
•小组讨论与分享：学生分成小组进行项目实践，并定期进行小组讨论与分享，促进思想交流和团队协作。
•指导与辅导：老师指导学生进行项目设计与实施，并提供必要的辅导和指导。
《机械创新设计》课程教学大纲
《机械创新设计》课程教学大纲一、课程名称中文名称：机械创新设计英文名称：Machinery Innovation Design二、课程代码11113103三、课程属性专业必修课四、学时数、学分数48（理论学时：44实验学时：4）、3学分五、适用专业四年制本科机械电子工程专业、机械设计制造及其自动化专业、机械工程专业。
六、编制者编制：唐剑兵七、编制日期2015年7月八、本课程的目的和任务本课程是本科机械设计制造及其自动化、机械电子工程、机械工程等专业的一门必修课。
创新设计的目标和任务是训练创新思维、学习创新方法、培养创新设计能力。
通过国际化创新思维的比较，帮助学生建立创新设计的思想，培养学生国际化创新意识和能力，打好创造发明的理论和实践的基础。
中国应该学习和改进创新思维，走向世界的前列。
创新是全世界的基本行为，创新教学适合双语教学，打破国际界限，进入英语讨论环境，在通用语言环境下比较优秀创新思想，树立自己的先进创新理念。
本课程通过阐述国际创新设计思想，达到创新理念的树立；创新思维的形成；创新方法的使用；创新活动的指导四大目的，带领学生一边学习，一边创造性实践。
在系统阐述设计创新和创造的基本原理基础上，介绍了设计问题、创新设计策略、设计创新过程、创新产品特性，创新人文特性等内容，用对比的方法，强调创新不只是技术改进，而是技术，市场，社会效益的综合改进，搭建创新与应用的桥梁。
并联系实例构建了“机械创新设计大赛”、“工程训练综合能力大赛”、“机器人大赛”和“创新创业训练计划”等4大实际任务模块，以项目为导向分析和引导相关课程内容的讲授，并结合实验和实训，最终实现学以致用，手脑并用，以大赛的实际创新产品体现教学的效果。
九、课程的基本要求和特点本课程的学习，要求学生具有活跃的思维能力和较强的动手能力，在掌握正确的创新思维和创新方法后，能开动脑筋，按照一定的功能要求，自己动手设计出新型的机构或装置，并加以实验验证。
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。
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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
机械创新设计基础ppt课件
第三节 影响创造能力的非智力因素
5.组织能力 组织能力是指对杂乱的局面或事物进行
妥善安排，合理调配的指挥运筹能力。
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第四节 影响创造能力的智力因素
我们要培养自己的创造能力，就应该 注重上述这些非智力训练，除此之外，搞 创造发明还必需具有一定的知识，知识就 是力量，现代社会已经进入了知识经济的 时代，没有知识必将一事无成。
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第一节 综合创新原理
图3-2为一种小型车、钻、铣三功能机 床。它是适应小型企业、修理服务行业加 工修配小型零件运用综合原理开发设计出 来的小型多功能 机床。安的设计特点是： 以车床为基础，综合钻床、铣床主要箱而 成的。
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第一节 综合创新原理
从大量的创新实践中可知， 综合就是创造。
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第一节 人类的思维
抽象思维是以抽象的概念、判断和推 论为形式的思维方式，概念是客观事物本 质属性的反映，判断是两个概念的联系， 推论则是两个以上判断的联系。
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第一节 人类的思维
2.发散思维与收敛思维 发散思维又叫分散思维、求异思维、
开放思维等。它是根据提供的信息，多方 位寻求问题的答案的思维方式。
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第四节 机械创新设计
3.技术方案设计——进行总体设计和结构设 计，完成产品全部生产图纸，编制设计说 明书、工艺卡等 技术文件 总体设计要树立全局观念、首先要考 虑各子系统的分解。按照执行系统、传动 系统、操纵系统、支承形式的顺序找出实 现各功能的作用原理，再考虑实现系统总 功能的要求，将各分功能的作用原理进行 合理的组合，在众多的原理方案中选择几 个，然后进行综合评价，如对可靠性、成 本、寿命、适用性等比较选优。
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第四节 机械创新设计
机械创新设计课程设计 (2)
机械创新设计课程设计机械创新设计课程旨在培养学生的创新意识和设计能力，掌握机械设计和制造的基本知识和技能。
通过课程的学习，使学生学会应用多种工具和技术实现机械设计。
课程目标本课程的目标包括以下几个方面：1.掌握机械设计的基本概念和理论知识。
2.熟练掌握机械设计的各种工具和方法。
3.了解机械制造的基本技术。
4.培养学生的创新意识和实际能力。
5.综合运用所学知识和技能完成机械创新设计项目。
课程内容本课程的内容包括以下几个部分：一、机械设计基础1.机械零部件的分类和构造。
2.常用机械制图符号和标准。
3.制图和三维建模的基本方法与技巧。
4.机械零部件的配合和公差设计。
二、机械工程材料1.常用机械工程材料的特性和应用。
2.材料的物理性能和化学性能分析。
3.材料加工和应用时的注意事项。
三、机械加工工艺1.常用机械加工工艺及其原理。
2.常用机床设备和工具。
3.常用的加工过程和技术。
四、机械设计实践1.针对实例进行机械设计实践。
2.分析、测试和优化机械设计方案。
3.团队合作完成机械创新设计项目。
课程评估本课程的评估方式主要包括以下几个部分：1.课堂表现（20%）2.课程作业（30%）3.设计报告（50%）设计项目本课程的设计项目旨在通过实践锻炼学生的创新能力和实际操作能力，具体内容包括以下几个方向：1.设计一种新型机械产品，如新型传动装置、新型机床、新型工具等。
2.设计一种具有特色的机械系统，如自动化生产线、自动化检测系统等。
3.设计一种针对特定应用的机械设备，如遥控机器人、环保机器人、医疗机器人等。
结论通过机械创新设计课程的学习，学生将掌握机械设计和制造的基本知识和技能，培养出自己的创新能力和实际操作能力，从而为机械行业的发展做出更多的贡献。
机械创新设计说明书(终极版)
新型公交投币机摘要随着时代的发展，交通日益发达，尽管开车的人越来越多，但是挤公交的人也并未有减少趋势。
但是，由于投币时币种不一，钱的褶皱程度不同，收的钱只能杂乱无章地装在投币箱里。
这样，公交公司得耗费大量的人力，财力，物力来整理，分类，清点所收的钱。
而公交投币机则从根源上解决了这个问题，在前进入钱币箱时便开始动作，完美地用机械代替人工实现钱币的整理，分类，清点。
第1章研制背景及意义社会不断进步的今天，城市的交通也越来越拥挤，而公交车则是大多数人首选的代步工具，很多人选择投币的方式坐车。
试想，假设一个公交公司有两百辆公交车，每辆公交车每天的平均收入为三百元，那么一个公交公司每天得清点整理六万元。
这只是一个典型的例子，倘若在北上广深这样的一线城市，一个公交公司一天的交易额能达到十几万甚至几十万。
而这么多的钱币面值基本都是一块的，有的是褶皱的，还有残币和破损币。
若每个工人一小时能整理，分类，清点1000块，每个工人每天工作八小时，还不包括数钱的过程中可能出现错误导致重数，起码得请七个工人不停地数钱。
这样的话，首先工作的人数钱数到手抽筋的确很累。
其次，公交公司每个月得额外支付数钱工人的工资多达上万，还有额外占用的空间和物质。
而新型的公交投币机利用机械装置代替人工操作,完成钱币的整理，清点和分类，简化了钱币的整理流程，减轻了工人的工作强度，也为公交公司节约了大量人力，财力和物力。
第2章设计方案2.1纸币部分设计纸币收币口采用地铁自动售票机形式，人们在投币前事先将纸币整理平整，然后将纸币投入收币口，收币口内置滚轮检测到纸币的投入后开始工作，将纸币沿传送带运输，最后至钱箱。
利用光电传感器来测量纸币的宽度长度，首先在收币口至内置滚轮间设置一排对射式光电传感器，所谓的对射式传感器就是指组成传感器的发射器和接受器是分开放置的，发射器发射红外光后，会经过一定距离的传输后才能到达接受器的位置处，并且与接受器形成一个通路，当我们需要检测的物体通过对射式光电传感器时，光路就会被检测物体所阻挡，这是接受器就会及时的反应并输出一个开关控制信号，无纸币经过时光电传感器的发射端发射的光线可以被另一侧的接收端接收到，当纸币经过时，纸币挡住了光电传感器发射端发出光线，此时接收端无法收到光线，产生一个信号，通过一排对射式光电传感器可测出纸币的宽度，因考虑到大多数纸币的残缺是缺角等，影响较大的是纸币的长度，而且不同面额的纸币宽度不同，可将宽度作为面额的区分标准。
机械创新设计教案(韩彦良)
教案2018 ～2019 学年第 2 学期课程名称：机械创新设计授课专业：机械设计制造及其自动化授课班级： 17机械 1、2、3 任课教师：韩彦良教师职称：副教授开课学院：机械与电气工程学院二〇一九年三月课程概要一、教材信息机械创新设计，徐起贺，机械工业出版社，2016年6月。
二、课程类型专业选修课三、授课方式课堂讲授四、考核方式考试五、学分学时48学时，3学分七、课程简介《机械创新设计》是机械设计制造及其自动化专业的专业选修课，其在人才培养中定位是：通过向学生传授创新与发明的基本知识和发展前沿，拓宽学生视野，引导学生积极地进行创造力开发，培养学生系统的创新思维和科学思维方式，促进学科交叉和知识迁移。
使学生能够熟练地应用创造技法解决各自专业领域中的问题，激发学生探索和创新的激情，提高创新能力，为建设创新型国家作出积极贡献。
八、教学目标本课程通过阐述机械的发展与创新，综合、归纳发明创造过程的一般技术和方法，介绍功能原理的创新设计、机构和机械结构的创新设计并联系实例加以分析和引导，以启迪学生的创新思维，开拓创新视野，培养学生的创新意识，提高其创新设计的能力。
依托贺州学院机械与电气工程学院大学生创新基地，进行课题式创新实践和创新案例的解析，培养学生创新精神和实践动手能力，增强自主学习能力，逐步提高创新与发明制作能力。
九、教学重点创新思维与创新方法；TRIZ的创新理论；机构的创新设计；机械系统的方案设计；机械结构的创新设计。
十、教学难点传统创新方法与TRIZ的比较； TRIZ进化定律的应用；40条创新原理的应用；矛盾矩阵及其应用；物理矛盾的应用；物场模型分析的应用；机构的创新设计；机械系统的方案设计。
十一、参考资料1．梁良良：创造思维训练，北京，中央编译出版社，2000年5月。
2．匡长福：创新原理及应用，北京，首都经济贸易大学出版社，2004年4月。
3. 赵敏： TRIZ入门及实践，北京，科学出版社，2004年7月。
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：Mach inery Inno vati on Desig n课程代码：11113103一、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。
第六节本课和的教学内容和方法知识要点：本门课程的教学内容是介绍创新机械设计的典型方法和生动的实例。
教学重点：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的理解。
机械创新设计-5-机构创新设计1
—圆弧部分—从动件停歇——歪盘动—横向 抓片
❖ 航天飞船对接器——对接机构——对 接模拟器的并联机器人——完成—主 动抓取、对正、拉紧、锁住、卡紧等。
❖ 并联机构——并联机器人
5.2 机构组合创新设计方法
❖ 5.2.3 机构叠加组合方法
5.3 机构变异设计
❖ 5.3.2 运动副尺寸变异
1.扩大转动副尺寸—— ➢ 加大连杆销轴尺寸——泵、压缩机、冲
床等 ➢ 颚式破碎机——曲柄摇杆机构
2.扩大移动副尺寸—— 冲床滑块扩大——正弦机构 冲床滑块扩大——曲柄滑块机构 往复凸轮分度机构——改善机构受力状态 和动力效果
5.4 机构再生运动链方法
❖ 5.4.1 概述
1.颜鸿森教授提出——适用新方案提出法 ➢ 主要步骤：
➢ 1）从一个性能良好的原始机构出发，将其还 原为同源的一般化运动链；
➢ 2）根据推理，得到与之同源的所有再生运动 链；
➢ 3）通过筛选，施加约束，得到所有可行运动 链；
➢ 4）再通过评价，选择，得到适宜的机构。
圆珠笔按钮 录音机的联动按键 魔方 百叶窗 拉链 安全带带扣
————
举例：
圆珠笔按钮 笔套上有凸块
要实现特定的动作功能 ——巧妙的构思。
圆珠笔按钮 笔芯齿轮在笔套内时的情况 功能原理分析
对齐笔 套槽时
笔芯齿轮与按 钮齿轮错开
笔芯齿轮在笔套内时的情况
错开时—缩回 （外）
对齐时—探出 （内）
笔芯齿轮在笔套内 外的情况比较
5.2 机构组合创新设计方法
❖ 5.2.2 机构并联组合方法
连杆
➢ 2.Ⅱ型并联
主动件或原动机的运动分成——两个——再合成一个
《机械创新设计》课程标准
课程名称：机械创新设计编码：适用专业：数控技术学时：40学时学分：4 学分（一）课程定位《机械创新设计》课程是在学生学完必要的专业技术基础课的基础上开设的一门专业必修课程，该课程又是连接专业课与学生技能的技术类课程。
该课程主要讲机械创新设计的基本思维及基本原理技法等。
让学生充分了解专业技术的发展现状，尤其对技术应用创新的典型案例及创新思路、方法有教为深入的理解。
（二）课程设计思路本课程的教学内容的设置充分考虑专业的办学层次、办学条件、办学环境、培养目标以及学生知识结构与市场需求的关系。
体现职业教育就业导向、能力本位的指导思想，体现以职业素质为核心的全面素质教育培养，并贯穿于教育教学的全过程。
1、根据毕业生将从事的职业岗位（群）要求，按企业要求毕业生必须了解哪些知识、掌握什么技术、具备哪些能力，按“简洁实用、够用，兼顾学生后续发展”的原则选择教学内容。
2、注重呈现形式生动活泼，配套多媒体资源丰富，激发学生的学习兴趣和求知欲。
3、注重学生本课程学习成绩的评价，采用过程性评价和结果性评价相结合的评价体系，注重学生平时知识的积累和能力的培养。
要兼顾对学生的关键能力，以及基本素质、创新精神、创造能力、个性培养和发展等各个维度的关注。
结合平时作业、课堂作业、考试及学习态度等进行综合评价。
（三）课程目标《机械创新设计》是数控技术的基础课程之一。
本课程的课程目标：1、知识目标通过本课程的学习，学生能掌握关于《机械创新设计》的基本知识并能进行实际应用，获得基本的机械创新设计理念、方法，包括：综合创新原理、分离原理、移植原理、逆向原理、还原原理、物场原理等。
2、技能目标能通过学习《机械创新设计》能设计基本简单的机械结构。
3、素质目标通过制造技术基础课程的教学，应注重培养学生以下素质：（1）求实精神一一通过机械创新设计基础课程的教学，培养学生踏实工作、实事求是的科学态度和刻苦钻研的工作作风。
（2）创新意识一一通过学习，激发学生的求知热情、探索精神，以及敢于创新的精神。
机械创新设计课件
槽轮机构 棘轮机构 不完全齿轮机构 分度凸轮机构
3、连续转动到往复摆动的运动变换与实现机构
3.凸轮机构
2.连杆机构
曲柄摇杆机构 摆动导杆机构
摆动从动件 凸轮机构
摆动从动件平面凸轮机构 摆动从动件圆柱凸轮机构
4、连续转动到往复直线移动的运动变换与实现机构
曲柄滑块机构 正弦机构 直动从动件凸轮机构 齿轮齿条机构 螺旋机构
5、连续转动到平面运动的变换与实现机构 行星齿轮机构——行星轮
6、直线移动到直线移动的运动变换与实现机构
双滑块机构 移动凸轮机构
双滑块机构 双滑块机构（椭圆仪）
移动凸轮机构
7、直线移动到定轴转动或摆动的运动变换与 实现机构
2.曲柄滑块机构——滑块主动
1.齿轮齿条机构——齿条主动
齿条主动
滑块主动
第三节 机械创新设计的内容
• 一、有关机构的几个名词术语
➢机械：机器和机构的总称 ➢机器：人为的通过运动变换或传递机械能、物
体和信息的物件的组合体 ➢机构：机器中执行机械运动的装置
一、机器
机器实例
机器所共有的三个基本特征：
1)它们都是一种人为的实体的组合，而不是自然之物。 2)机器都有确定的运动。 3)机器可以实现人所期望的机械能、物体和信息的变 换和传递。
结论：
无论设计方法如何，常规设计仍然 是最基本的设计方法，是机械设计课程 的根本内容。有关常规设计的基本理论、 基本方法与基本技能不应减少。
三、不同设计方法的实例分析
设计实例一：薯条加工机的设计 设计实例二：椰肉加工机的设计 设计实例三：内平动齿轮传动装
置的设计
设计实例一：薯条加工机的设计
1、常规设计： 2、现代设计： 3、创新设计：
机械系统创新设计教案
机械系统创新设计教案一、教学目标1. 了解机械系统创新设计的基本概念和原则。
2. 掌握机械系统创新设计的方法和步骤。
3. 能够运用创新设计的方法解决实际机械系统设计问题。
二、教学内容1. 机械系统创新设计的基本概念创新设计的定义机械系统创新设计的重要性2. 机械系统创新设计的原则功能原理结构原理机构原理工艺原理3. 机械系统创新设计的方法头脑风暴法TRIZ理论逆向思维法模块化设计法4. 机械系统创新设计的步骤需求分析功能分析结构设计参数优化设计评价5. 创新设计案例分析案例一：某型手爪设计案例二：某型无人机螺旋桨设计三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原则、方法和步骤。
2. 案例分析法：分析实际案例，引导学生运用创新设计方法。
3. 小组讨论法：分组讨论，促进学生思考和交流。
4. 实践操作法：引导学生动手实践，提高实际设计能力。
四、教学准备1. 教材：机械系统创新设计相关教材。
2. 课件：制作教学课件，包括图文并茂的内容。
3. 案例资料：收集相关创新设计案例资料。
4. 设计软件：准备相关机械设计软件，如SolidWorks、AutoCAD等。
五、教学评价1. 课堂参与度：评估学生在课堂上的发言和提问。
2. 小组讨论报告：评估学生在小组讨论中的表现和报告质量。
3. 创新设计案例分析：评估学生对案例的分析能力和创新设计思路。
4. 课后作业：布置相关设计任务，评估学生的设计能力和应用能力。
六、教学活动安排1. 第1-2周：介绍创新设计的基本概念和原则。
2. 第3-4周：讲解创新设计的方法和步骤。
3. 第5-6周：分析创新设计案例。
4. 第7-8周：实践操作，运用创新设计方法解决实际问题。
七、教学注意事项1. 注重培养学生的创新意识和思维能力。
2. 引导学生运用多种方法进行分析，提高设计能力。
3. 鼓励学生积极参与课堂讨论，发挥主观能动性。
4. 关注学生的个体差异，因材施教。
八、教学拓展1. 组织学生参观机械设计相关的企业或实验室，了解实际应用。
机械创新设计课程设计说明书精选全文
可编辑修改精选全文完整版目录一、创意构思与前景分析 (2)二、设计步骤 (3)三、零件设计与图形展示……………………………………四、设计小结……………………………………五、参考资料……………………………………一、创意构思与前景分析休闲与时尚的结合正是现代人追求的一种生活状态。
鞋，作为一种生活必需品，有着巨大的市场。
然而我们还常常抱怨、不满，因为现在的鞋还有很多不尽人意的地方，当你还在为冬天脚冷而恐惧时；当你还在为孩子的炫灯鞋的巨大电池消耗而烦恼时；当你还在夜间行走没有光源而抱怨时——一种带发电装置的多功能鞋被期待发明着……我们的设计是一款多功能鞋的发电装置。
通过在鞋内设置简单的机构系统和能量转换系统，就可以让我们的脚不再寒冷，让我们炫灯有用不完的电，夜间出行将不再可怕……如果我们的装置被应用到实际中，那么鞋将不再是功能单一生活必需品，而真正成为休闲与时尚相结合的一种产物。
我们的设计构思是：将脚走路时下蹬的运动转化为旋转运动，再利用旋转磁铁切割线圈生电的原理，提供电能给耗能装置和储电装置用。
设计中要解决的难题：1.由于整个装置需安装在鞋内，所以要求其尺寸必须紧凑。
2.由于下蹬的行程有限，所以我们需要增速机构让旋转磁极尽可能多转，来产生较多的电量。
3.要保证旋转磁极单向旋转。
二、设计步骤1、功能分析（1）.要实现的功能鞋子的保暖、跑马灯及照明（2）.功能实现的原理发明简单的发电装置供电给发热装置、照明装置以及储电装置使用发电装置原理：线圈切割磁力线从而发电分析：现有运动为脚部蹬地进行的直线或弧线往复运动，所需要的运动为线圈切割磁力线时的旋转运动。
2、功能求解（1）运动形式的转换：直线（弧线）运动旋转运动齿轮齿条、绕线轮机构、外棘轮机构。
（其简图如下）齿轮齿条外棘轮机构绕线轮机构摇杆的摆动转化为绕线轮的旋转（2）增速机构；由于整个机构空间有限，为满足机构的的正常工作，需要足够的电量，此时需要增速机构。
机械创新设计CAI第五章 机构的组合与创新设计
是各基本机构均是单自由度机构。
2、并联组合分类
机构1 机构j
INPUT OUTPUT
1) I型并联机构系统
机构1 机构j
2）II型并联机构系统
机构1
机构j
3）III型并联机构系统
3、并联组合实例
B C A
C B
I型并联机构
C4 C1 B O C3 C2 A
II型并联机构
B2
C2 O2 E2C1+F=BC G
3R3R杆组连接到三个原动件(并联机构)
D H F E F B A K C G A D C G K E H B
+
=
3R2RP杆组连接到一个原动件和机架上
E
E D C F G B A D G B A
杆组类型很多,把基本杆组连接到原动件和
机架上可组成新机构。把基本杆组再连接到
机构的从动件和机架上可组成复杂机构。
机构2 后置机构
II型串联
二、机构串联组合基本思路
1、实现后置机构的速度变换
2、实现后置机构的速度变换
3、串联时运动链尽量要短（在满足要求前提下）
C B
E
I型串联组合
D F
A
前置机构中做简单运动的构件与后置机构的 原动件连接。
Z1
B C
Z2
A D
II型串联组合
前置机构中做复杂运动的构件与后置机构的 原动件连接。
并联组合、叠加组合和封闭组合等。其中串联
组合是应用最普遍的组合。
常用的机构组合方法如下。 1、利用机构的组成原理，不断连接各类杆组 2、按照串联规则组合基本机构 3、按照并联规则组合基本机构
4、按照叠加规则组合基本机构
机械创新第五章 机构组合与创新设计
从动构件组：F=0
再拆成更简单的F=0的杆组
◆定义：把机构中最后不能再拆的自由度为零的构 件组称为机构的基本杆组。
◆ 基本杆组的分类
对于全低副的杆组： n个构件、pl个低副
杆组应该满足的条件条件:
3 n 2 pl 0 2 n pl 3
n和pl为整数 n=2,4,6…
3 Pl n 2
运动副数
n 2, Pl 3
n 4, Pl 6 n 6, Pl 9
●●●●●●
构件数
讨论各基本杆的几种情况：
(1) n=2, pl =3的双杆组：又叫Ⅱ级杆组
常见Ⅱ级杆组的形式有 5 种(应用最广且最简单)
内接副—— 连接杆组内部构件的运动副
外接副—— 与杆组外部构件连接的运动副
Ⅱ级杆组
2.机构的组成原理
◆机构组成原理：任何机构都是由若干个基本杆组 依次连接于原动件和机架上所组成的系统。
机构＝基本机构＋基本杆组
牛头刨床的组合过程
◆机构命名方式：
按所含最高杆组级别命名，如 Ⅱ 级机构， Ⅲ 级机构等。(Ⅰ级机构：只由机架和原动件组成的
机构。例：杠杆机构、斜面机构)
◆ 机构创新设计应遵循的原则
◆ 结构分析的过程 把机构分解为基本杆组、机架和原动件。
◆ 机构结构分析步骤 1、正确计算机构的自由度； 2、根据机构拆分原则进行拆分 3、最后定出机构的级别。
★确定机构级别
解：该机构无虚约束和局部自由度 F=3×5－2×7=1 该机构为II级机构
二、杆组的基本类型 （一）II级杆组的类型
Ⅱ级杆组结构形式
§5-2 基本机构及其组合的概念
•
机构是机器中执行机械运动的主体装置，机构的类型与复 杂程度与机器的性能、成本、制造工艺、使用寿命、工作可 靠性等有密切关系。因此机构的设计在机械设计的全过程中 占有极其重要的地位。工程中的实用机械，很少由一个简单 的基本机构组成，大都由若干个基本机构通过各种连接方法 组合而成的一个机构系统组成。
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机械创新设计作品
________可伸缩式晾衣架
可伸缩式晾衣架
一、作品背景介绍
在目前的人们日常生活中，由于高楼住宅越来越普遍，晾衣服的确成了一个问题。
在城镇住宅区里比较流行的是那种可以折叠的晾衣架，它具有伸缩性，实用比较方便。
但是其设计没有很好的解决晾衣架受力问题，从而使得晾衣架容易出现扭曲变形，实用寿命大打折扣。
一般家庭都有晾衣架晒衣物的生活需要，通常是用系好的晾衣绳讲衣物晾晒，用后再将绳子收起，它虽实用但不美观，给实用上带来麻烦。
另外，将衣服晾在室外会有灰尘及其他杂质的污染，若将衣物晾在室内又会占有一定空间，也很不美观，因此，目前已出现了多种可折叠的晾衣架，经检索发现，它们都是立在地上活固定在墙壁上的，立在地上的晾衣架用后需要收拾起来，固定子啊墙上的即或是能够折叠也需要占有一定的空间，对于室内面积较小的家庭的使用仍存在困难。
本实用新型的目的在于提供一种储存时不占用空间、美观实用的新型晾衣架，实用时能晾晒很多轻便衣物，并且在使用操作上比较方便。
基本考虑为在校学生宿舍内设计使用
二、需求分析
市场上现有晾衣架类型主要有固定型、折叠伸缩式i1]、手动升降
型和自动升降型四种。
后来，为了满足人们的需求，使晾衣架的使用愈发方便，国内外均对晾衣架在原有的基础上进行了改进。
特别是对自动晾衣架的改进，增加了自动风干，紫外杀菌，抗风技术等。
现在市场上最常见的几种晾衣架分别是：
（1）升降晾衣架
是安装在阳台，通过手摇或电动的方式使晾杆降低，把衣服晾好后，再使晾杆升高的一种晾衣架。
优点:所占空间小,方便操作.
缺点:固定方式单一,如在宿舍操作较严重算坏墙体,且价格较高.
（2）壁挂式
壁挂式壁挂式晾衣架是装在墙壁上的，安装高度一般到人的胸部
优点：设计合理的应可以打起和放下，平时放下时贴着墙壁，不占用空间，要晾衣服时才打起。
缺点：可晾晒衣物有限，造成墙壁潮湿，易弄脏衣物。
（3）落地式
X型蝴蝶型单双杠型落地式晾衣架就是直接放在地上用的一种晾衣架。
优点：固定方式较多，可晾晒大量衣物。
缺点：占地空间较大，不宜存放。
（4）拉伸式
拉伸型晾衣架也是装在墙壁上的，平时可推紧贴在墙壁上，使用时拉
开来.
优点：节省空间，可晾晒较多衣物
缺点：边角易划伤，不好清理。
（5）遥控式多功能晾衣架
优点：晾衣杆的升降及一些功能有遥控器控制，可自动风干、紫外杀菌等。
缺点：易损坏，维修不方便
以上介绍产品都有各自的优势和缺点，基于本品的设计思路以上产品都具有固定形式单一，所占体积较大，储存体积较大等缺点。
按照本产品的设计特点以上晾衣架均不能满足用户的要求.
三、功能分析
可伸缩式晾衣架主要创新点在于：使用场所的多样化，与可伸缩性及可拆卸的存储方式。
针对于学生宿舍设计。
可伸缩衣架功能结构树
四.创新设计
机构、结构的分析
右图为可伸缩式晾衣架的整体
上方绿色部分为衣架的固定端。
下方为支架，中间灰色部分为
可伸缩衣架的主体。
下图为可伸缩衣架的悬挂衣物的部分，从图中可看出衣架侧杆有两个部分组成，外层一个只将较大的侧U型结构杆件（1），内部套用一个外径与大侧U结构杆件内径相配合的小U型结构杆件（2）。
在大小侧U型滑杆上打大小间距都相同的小孔。
用于内部圆形杆件的固定与滑移。
且大小U型
滑杆可自由拆卸,小
滑杆在没有杆件(3)
的情况下可拆出.
下图为圆杆(3),衣物直接搭晾在圆杆上,圆杆的一头有一个按动扭,按下按钮后空心圆杆内部的小楔形块由于压力作用向后移动,使前端连接的圆头圆柱向后缩入空心圆杆内,使圆杆在两端滑杆(1)(2)槽内可自由滑动,而当放开按钮式,楔形快由于弹簧的作用向外被顶出,圆头也伸出圆杆外,深入到滑杆的小孔内,起到固定作用,圆杆的圆头与滑杆的圆孔相配合.
此想法来最初来源于雨伞的伞柄,后经过重新仔细考虑,修改为现在的形式.
右图为晾衣架的支架结构,用于固定.
(5)(6)组成了一连杆机构,(5)为一片状杆
中心偏上有一直槽，直槽两端扩展为一个
圆形槽，用于与（6）进行配合。
在直槽
所在的片状杆件的侧面区域内，在打一长
度略长的槽，右下图为其立体形状。
便于
杆件（6）的链接。
杆件（5）固定在大滑杆
侧面，在平面内可进行旋转。
此图为杆件（6）的二维图及尺寸
两端的通孔左侧固定在大滑杆上
右侧连接一可拆卸式螺丝，用于固定两片状杆（5）
之间的档杆，同样便于拆卸。
接下来是连杆（6），有两个部分组成，同样是一个杆件侧面打通槽，底边同样打槽，槽的宽度与厚度与另一部
分零件相配合，此零件上端与滑杆相链接，
可旋转，不可拆卸。
厚度与连杆（5）厚度
相同。
右图为连杆（6）的另一部分，与上图相
配合，倒插入上零件中在槽中滑动，此零件
下端的底与上零件的宽度相同，使（6）在
运动过程中不至于滑出。
零件上端的孔连接一特殊螺钉，用于固定
杆件（6）与杆件（5）。
如图所示，螺钉上有一两面是曲面的长方
体，是由比底座大圆略小的圆截成的，长方
形截面的宽与杆件（5）开直槽相配合。
长于
杆件（5）直槽两端的圆相配合，可在圆中自由转动。
可使杆件（6）自由伸缩，最终使杆件（5）（6）可收回回到滑杆侧面，方便存放。
而不收回时，或收回完毕时，旋转长方体，可使（5）（6）固定。
接下来是衣架用于固定的部分,连接在横梁(7)上,下图是此结构的一个部分，也就是一种情况，衣架适用场合的
多样性就体现在这里。
（4）与（7）的连接用两个夹子固定，便于
调整与拆卸。
夹子的形状比较特别，可进行
调节。
下图是夹子的简图，此创新灵感来源于医
用止血钳，钳子的后方连接部分可用于固定，
松紧可自由调节。
医用止血钳右图是晾衣架的所用夹子，通过医用止血
钳改造的，前端是方形的，与（7）的部分
相配合，夹子内部有软塑料或橡胶，使固定夹子简图
更加牢靠。
夹子后方有两排可以相啮合的齿。
夹子后方固定简图
下面是上固定杆（4）的三种固定方式图，图（1）是悬挂式固定杆，杆的上方有一通孔，便于悬挂在墙上，或改变固定杆夹的位置，例如可固定在大滑杆（2）上，通过穿孔悬挂在绳子上。
图（2）是倒U型固定杆，用于搭在突出板状物体上，例如搭在阳台的窗台上，用于大学宿舍内使用可以搭在椅子背上，抽屉上，床的横梁上等等。
图（3）在固定杆的右端有一夹子，夹子的类型与（4）（7）之间的的夹子相同，用于夹在水平杆，或水平平面上。
例如宿舍里的梯子，书架。
床的扶手上，桌沿等等。
用途十分广泛，但由于自身材质问题，只能悬挂轻小衣物。
五、课程设计感悟
这是我们对可伸缩式晾衣架的结构分析，通过这次课程创新设计我们体会到了很多东西，这是我们总结的创新设计的思维过程。
当要对机械零部件提出一些创新性设计或做一些其它的创新性设计工作，一般要经历一下的创新性思维过程。
(1) 准备阶段
准备阶段的过程是发现问题→分析问题→搜集问题→形成课题。
(2) 酝酿阶段
酝酿阶段的过程是明确创新目标→继续收集资料→从事试验或研究→尝试各种思法可行性。
若问题简单，可能会很快找到解决问题的办法；若问题复杂，可能要经历多次失败的探求;当阻力很大时，则中断思维，但潜意识仍在大脑深层活动，等待时机。
(3) 顿悟阶段
顿悟阶段是创造性思维的突破阶段。
创造主题在特定情境下得到特定的启发，被唤醒。
该阶段的作用机制比较复杂，一般认为是与长期酝酿所积蓄的思维能量有关。
这种能量会冲破思维定势和障碍，使思维获得开放性、求异性、非显而易见性。
(4) 验证阶段
验证阶段表明创造性思维不仅注重形式上标新立异，内容上也要求精确可靠。