机械创新作业 (15)
机械创新设计课程作业
沉浮式捕鱼装置
捕鱼是一项繁重的工作，尤其是传统的捕鱼方式，撒网，拉网费时费力。
随着社会的发展，大范围作业以及节省人力的需要，智慧的劳动人民发明了一种可沉浮式的渔网。
大大节省了人力，创造出很好的经济效益。
下面简单介绍一下这种渔网的工作原理：这种渔具由渔网和操作管组成。
在渔网的周围加上一圈类似救生圈的质量很轻的充气管，同时固定上三个左右（平均）的充气装置，待把鱼赶入到渔网范围内时进行充气，在浮力作用下鱼儿就被这张网拉出了水面。
再借助操作管的作用把鱼网的范围慢慢缩小，然后抓鱼就很方便了。
渔网原理图。
机械创新设计作业
机械创新设计作业一般来说设计分逆向设计和正向设计逆向工程其实就是在现有的产品上进行抄数，扫描，修改细节，或者叫做提升工艺吧，然后制图，加工生产，大概过程就是从有到改进的一个设计过程，类似于众泰这样的企业走的就是逆向工程。
那么正向设计的意思就很明了了，就是一个产品从无到有的设计过程，这就是创新，把思路变成图纸，加工出产品。
机械系统设计是从系统的观点出发，对机械系统进行的设计。
机械系统设计思想从根本上改变了传统的设计思想，从而有利于机械系统设计的创新性、多样性和综合性的体现。
它包括以下几个方面：1、创新性设计机械系统创新性设计是把实现总功能和功能分解作为设计的出发点，由于功能的抽象化和功能分解的多样化，将会大大有利于机械系统的创新性设计。
将机械系统所要实现的功能抽象化，可以开阔设计者的思路，采用多种工作原理实现机械系统的功能，有利于机械系统的创新。
功能分解和功能结构的多样性，可使实现机械系统总功能的方案多种多样，设计者可以从中寻找适合某些要求的综合最优的方案。
2、全面性设计机械系统全面性设计是考虑产品生命周期全过程各个阶段的要求。
如满足市场的显需求或隐需求；寻求设计方案的综合最优化；实现产品制造的经济性和先进性；满足用户要求和有利于维护；考虑回收利用等问题。
机械系统设计中考虑的问题全面，可大大提高设计水平和产品质量。
全面性设计使所设计的产品更具市场竞争力，满足人类可持续发展的需要。
3、系统性设计机械系统系统性设计是强调各要素的整体性。
各要素的要求离不开整体的需要，系统性设计使机械系统的设计更具有整体优良性能。
一个系统中各要素的作用是通过总体来体现的，有了总体的概念，才能处理好各要素的设计。
机械系统设计的系统性还表现在人—机—环境的广义机械系统的考虑上，使机械系统更加有利于发挥人—机的整体效率，使机械系统的效能得到充分发挥。
人—机系统把人看做属于其中的一个组成部分，同时按人的特性和能力来设计系统。
环境可作为人—机系统的干扰因素来理解，系统设计就是为了排除环境的不利影响。
机械创新演练题
机械创新演练题引言机械创新是指通过技术创新，改进机械设备的性能和功能，提高生产效率和产品质量的过程。
在机械工程领域，创新是不可或缺的。
本文将介绍一些机械创新的演练题，以激发工程师的创新思维和解决问题的能力。
演练题一：提高机械传动效率提高机械传动效率是机械工程师一直在追求的目标。
请思考以下问题：如何提高传动效率？有哪些常见的传动效率损失因素？如何解决这些问题？解答：传动效率可以通过减小摩擦损失和惯性损失来提高。
以下是一些常见的传动效率损失因素：1.摩擦损失：传动系统中的轴承和齿轮等零部件之间会产生一定的摩擦力，导致传动效率下降。
减小摩擦损失的方法包括使用高精度的轴承和齿轮、采用润滑剂减少摩擦等。
2.惯性损失：由于传动链条的质量和惯性，传动系统在启动和停止时会出现一定的能量损失。
减小惯性损失的方法包括优化传动链条的结构和材料、减小质量和惯性等。
为了解决这些问题，可以采用以下措施：1.优化设计：通过优化传动结构和材料，减小传动和摩擦的接触面积和阻力，提高传动效率。
2.润滑改进：使用高性能的润滑剂，减小摩擦力和摩擦损失。
3.传动系统配平：对传动系统进行配平，减小质量和惯性，降低惯性损失。
4.使用先进的传动技术：如采用无触点传动、磁悬浮传动等，可以减小摩擦和惯性损失，提高传动效率。
演练题二：减振设计在机械系统中，振动是一种常见的问题，会影响机械设备的正常运行和使用寿命。
请思考以下问题：如何进行减振设计？有哪些常见的减振方法？解答：减振设计主要通过以下几种方法实现：1.结构优化：通过改变结构参数、调整传动路径等方式，改善结构的自然频率和模态特性，减小共振现象，从而达到减振的效果。
2.材料选择：采用具有良好的阻尼性能的材料，如橡胶、聚丙烯等，可以吸收和分散能量，减小振动的传递。
3.减振装置：通过安装减振装置，如减振器、减振橡胶等，可以吸收和分散振动能量，降低振动的幅度和频率。
4.控制系统：使用控制系统对振动进行监测和控制，通过控制输入和输出信号，减小振动的幅度和频率。
机械设计创新设计题目
创新设计题目伸缩式螺旋千斤顶是随着汽车大众化而出现的新式起重器，它具有结构新颖、体积小、重量轻、操作方便、省力等特点。
试按下述参数要求进行设计：承载10000N，全升程252mm（十）、窗玻璃擦洗装置设计一窗玻璃擦洗装置，工作人员只需站在室内操作，要求操作方便、安全、原理新颖、成本较低、适合家庭及办公楼房使用。
（十一）、多功能台虎钳设计一种新型台虎钳，要求其能够满足空间不同角度的定位需求。
（十二）、手动式汽车轮胎充气装置试设计一种手动式汽车轮胎充气装置，该装置能够在没有电力驱动的情况下，完全靠手动完成对汽车轮胎的充气过程。
要求体积小、重量轻、操作方便、成本较低、造型美观。
（十三）、手动金属钻孔工具设计一手动金属钻空装置，完全依靠手动的力量实现金属钻孔过程。
要求操作方便、省力、结构合理、体积小、外型美观。
（十四）、新型联轴器设计设计一新型联轴器，要求冲击小、缓冲能力好、适用的速度范围较广、结构简单、加工方便、有创新性。
（十五）、太空仓宇航员体重测量装置设计一台能够在太空失重状态下测量宇航员体重的装置，并考虑如何在地面重力作用下进行该设备的性能测量。
（十七）、硬币分拣装置设计一硬币分拣装置，该装置能将不同面值的硬币分拣并打包。
要求体积小、外形美观、操作方便，最好具有显示功能。
（十八）、电杆爬升装置设计一新型电杆爬升装置，用于帮助电力工人攀爬电杆，要求该机构具有结构简单、重量轻、操作方便、使用可靠、攀爬速度较快等优点。
（十九）、光滑壁面爬升清洗装置设计一种可以爬升光滑壁面（比如：玻璃墙面）并进行清洗的装置，要求体积小、重量轻、能遥控（或电控）自动换向、安全、可靠、操作方便。
（二十）、可折叠变升程梯设计一种可以折叠的新型梯子，要求具有变升程功能，最大高度可达6米，载重量可达200公斤，要求使用方便、可以实现完全折叠、强度可靠、攀爬方便、重量限定在人力可及的范围。
（二十一）、水果削皮器设计一种新型的水果削皮器，要求原理新颖、结构简单、外形美观、操作方便、效率高、具有市场竞争优势。
机械创新设计大作业
拖把涮洗桶随着我国拖把市场的迅猛发展，与之相关的一些生产技术应用与研发也成为业内企业关注的焦点。
目前，市场上虽然出现了一些新式拖把，但在最基本的使用方面和老式的拖把相比，也没什么差别。
不管是新式还是老式，但最使用户感觉不便的是拖把洗净后要把水拧干的确很为难，不是用脚踩就是用手拧，劳动强度大，费时费劲，同时又弄脏双手，特别是冬天使用起来又冷又不卫生。
也有把拖把洗净后挂于墙壁自然脱水，这样使其长时间处于很湿的状态下而影响拖把的使用寿命。
通过本次的设计，拖把洗涤甩干机能满足加工需求，保证加工精度，使用较为方便，工作可靠，便于维修、调整。
提高了工作效率，预计能达到设计要求。
在设计过程中,由于知识的缺乏和实践经验的不足,难免有些遗漏,疏忽及错误,望老师能够批评指正。
需要解决的问题A. 拖把洗涤甩干机的框架思路设计B. 拖把洗涤甩干机的结构方案a)总体方案b)结构组成c)传动机构及其运动原理C. 拖把洗涤甩干机的设计方案与分析a)总体与零部件的设计思路b)结构设计与分析c)功能设计与分析D. 拖把洗涤甩干机主要零部件的Pro/E三维造型图和CAD的二维图总体设计本次设计的拖把洗涤甩干机，运用了创新设计方法里系统分析法中的设问探求法和缺点列举法等、联想类比法中的联想法和类比法等，进行了总体的结构方案设计和组成结构以及运动原理的设计。
针对目前拖把的一系列问题，为此设计的该拖把洗涤甩干机由外到内满足：(1)装置为脚踏式，整体呈“L”型。
(2)组成结构有扶手（含卡套），箱体，甩水筒，洗涤波轮，踏板，齿轮传动机构，排水管，滚轮等组成。
(3)卡套可以使拖把放入甩水筒时，拖把杆在筒的中心线上，有效的减少震荡，提高除水效率。
卡套松紧可以调节。
(4)发挥洗涤和除水功能的甩水筒和波轮分别安装在两厢（材料均来自废旧的家用小型洗衣机，废物再利用，节省成本），呈阶梯形布置，底下接有排水管。
(5)齿轮传动机构（含有锥齿轮，单向轴承和带轮传动）集体安装于一张底板，和排水管安置于箱体腹部，保证外形美观。
机械创新作业
创
新
技
术
实
验
报
告
班级：姓名：学号:
视觉游乐项目
一.实验要求
设计一个游戏项目，让一个画有景物的屏幕，由静止逐渐开始左右晃动，晃动的角度由小变大，并越来越大，最后屏幕旋转起来，转动数周后，屏幕逐渐趋于静止，要求晃动的速度可以控制。
二.设计方案
1.曲柄滑块机构可以最简单的实现有转动变成水平移动，但是
速度越来越快，通常是改变原动机的转速，但在同情况下，
改变平动的行程，即增加原动件长度也可以加快运动速度，
考虑到高速转动的电机轴采取齿轮齿条形式改变其原动件的
长度。
2.齿形通过受力分析在左侧时，齿轮向力大体方向向下，使左
侧齿轮型角大于右侧，使齿轮做逆时针转动，同理在左侧时，
一条齿条可以达到同样的效果，即左右两侧都可以完成运动
要求。
3.当原动件达到一定长度后，原动件和连杆的长度之和达到一
定值之后，齿轮转动副处的连接机构会将机架与转动杆件连
接成刚性杆件，随原动件一起转动，关闭电机开关后，靠惯
性慢慢停下来。
三．机构简图：
四．设计零件：
五.总结：根据题目的要求，由摆动到旋转，最后逐渐旋转起来，基本满足题目要求。
十个简单机械小发明
十个简单机械小发明一、自制简易投石机1. 材料准备：找一些木棒，最好是粗细比较均匀的，像筷子那种细长形状的就很合适；还有一些橡皮筋，废旧的自行车内胎剪成条也能用；再准备一个小勺子或者小盒子当盛放“弹药”的地方。
2. 制作过程：先把木棒搭成一个三角形的框架，这就像投石机的架子啦。
然后把橡皮筋固定在框架的两边，再把小勺子或者小盒子绑在橡皮筋中间。
拉着小勺子往后，把小石子或者小纸团放在勺子里，一松手，就能把东西投射出去啦。
这就利用了橡皮筋的弹性势能转化为小物体的动能这个简单机械原理哦。
二、简易滑轮组提物装置1. 材料：需要几个小滑轮，可以从旧的窗帘轨道上拆下来，还有一根结实的绳子，像粗棉绳就不错，再找个小盒子或者小桶当重物容器。
2. 制作：把滑轮固定在一个架子上，可以用木板钉成一个简单的架子哦。
然后把绳子绕过滑轮，一端系在小盒子或者小桶上，另一端自己拿着。
当你拉动绳子的时候，就会发现轻松很多，因为滑轮组可以省力呀。
三、自制简易杠杆开瓶器1. 材料：找一块比较硬的长条形木板，还有一颗小钉子。
2. 制作：把小钉子钉在木板的一端，稍微留出一点头。
当你要开啤酒瓶或者汽水瓶的时候，把钉子头卡在瓶盖下面，木板的另一端放在桌子边缘之类的地方当支点，然后轻轻下压木板，利用杠杆原理就能轻松打开瓶盖啦。
四、简易风力小车1. 材料：几个空的易拉罐，一根长竹签，几张硬纸，还有一个小风扇的叶片（可以从旧的小电扇上拆下来），一根橡皮筋。
2. 制作：把易拉罐并排粘在一起当车身。
把硬纸剪成圆形做车轮，中间用竹签穿过当车轴。
然后把小风扇叶片装在一个轴上，用橡皮筋连接这个轴和车轴。
当有风吹向小风扇叶片的时候，叶片转动，通过橡皮筋带动车轴转动，小车就可以跑起来啦，这就是简单的风力转化为机械能哦。
五、自制跷跷板天平1. 材料：一根长木条，一个中间有孔的圆形物体当支点，比如大的螺丝母，还有两个小盘子，可以用小塑料盒代替。
2. 制作：把长木条放在圆形物体上，然后把两个小盘子分别系在木条的两端。
机械创新设计大作业 机械创新设计答案
机械创新设计大作业机械创新设计答案机械创新设计大作业一、设计题说明：1、可以查阅参考资料借鉴已有的设计和思路，但需要加入自己的设计思考、改进、改造等；2、设计题要求：A、给出设计对象的功能描述，尽量清晰、明确、全面；B、给出简单的设计方案和设计思路；C、给出设计图或示意图；D、总结设计的创新部分内容、创新方法或创新技法。
3、写出设计报告，设计报告要求有封面、页码、内容，封面包括题目名称、姓名、学号、班级等，内容要将以上设计过程通过文字和图的形式表达出来。
3、共6道题，设计任务是每人设计2个创新题目，其中一题必须从中选取，另外一题可以自己选定一个创新题目或者在下面再选一题作为创新题目。
二、设计题目 1、设计目前阶梯教室使用的多功能课桌，要求具有的功能是：1）用于考试时能够防止前后左右相互偷看；2）用于上课时能够舒适，便于放置书本、文具等。
2、设计新型横动竖刷式压刷的结构设计，要求具有的功能是：按照常规刷牙方法横向来回运动，压刷在牙齿上的运动是上下竖刷，符合对牙齿最好的清理效果 3、医院陪护折叠床的设计，要求具有的功能是：1）可以折叠，折叠后可以作为凳子使用或者放置病床底下；2）摊开后可作为陪护人员晚上休息之用。
4、动车、公共汽车车身擦洗装置，要求具有的功能是：1）目前动车、公共汽车的车身都是采用人工手擦清洗的方式进行清洁，效率低，高处擦洗不方便，设计一套装置使人站在地面可进行机械擦洗，提高效率，降低劳动条件；2）擦洗时能够将水引到擦洗部位，可以控制水流的大小和关停。
5、斜井防跑车装置设计 1）设计背景：在煤矿井下存在大量的倾斜巷道，在倾斜巷道上经常采用矿车运输煤炭，矿车的牵引是靠在巷道上部的绞车牵引，矿车在斜井的轨道上运动，经常发生由于钢丝绳断裂造成人员伤亡。
矿车有1、2、3吨几种。
2）设计任务：设计一种装置使得在机头牵引钢丝绳断裂的情况下实现矿车的制动的装置。
6、熔体纤维混合装置 1）设计背景：热塑性聚合物基复合材料是当前的热点，其主要过程是将塑料熔融并将玻璃纤维等纤维加入使其混合均匀后，通过成型制成复合材料制品，但如何将熔融的塑料熔体和纤维混合是困难所在。
机械创新设计作业-中北大学
机械创新设计学生姓名： 班 级： 学 号： 学 院： 专 业：2015年 06 月 郐红艺 Y140201 机械与动力工程学院 机械工程S1402105基于FESA/TRIZ的机械创新设计摘要机械产品的设计一直注重于市场需求和产品功能的开发，随着科学和技术的发展，环境因素变得越来越重要。
提出一种基于功能-环境-结构分析( FESA)与TRIZ 的机械产品创新设计方法，通过分析机械产品结构之间的功能要素以及功能要素与环境要素的相互作用关系，确定机械产品中存在的问题。
建立根原因模型图，寻找结构设计上的不足和缺陷，利用TRIZ 创新理论来实现机械产品的改进创新。
通过污水处理系统的创新设计实例验证了该方法的可行性。
关键词: 功能-环境-结构分析( FESA)；发明问题解决理论(TRIZ)；环境要素；根原因分析第 1 页共2 页Product Innovative Design Method Based on FESA/TRIZAbstractMechanical product design always focuses on the development of market demand and product features, along with the development of science and technology, environmental factors become increasingly important. An innovative design method of mechanical products based on the function-environment-structural analysis ( FESA) and Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch (TRIZ) was presented in the paper，through the analysis of functional elements and interaction between environmental factors and mechanical product structures to determine the problem of mechanical products, the model of root cause was established，looking for structural design defects，using TRIZ innovation theory to achieve improvement and innovation of mechanical products. The innovative design example of waste water treatment system demonstrates the feasibility of this method．Key words: Function-Environmental-Structural Analysis( FESA); Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch ( TRIZ) ; environmental factors; root cause analysis第 2 页共3 页随着市场激烈的竞争，越来越多的企业注重于以市场为导向的产品开发，因而一些以顾客需求为主导的机械产品创新设计方法被提出: 例如天津大学的Zhang Fuying[1]提出基于AHP /QFD/TＲIZ 的产品创新设计; 西南大学的谢建民[2]提出集T ＲIZ 与DMAIC 创新方法的研究。
小小发明家制作简易机械
小小发明家制作简易机械在我们的日常生活中，我们经常会见到各种各样的机械装置，它们为我们的生活带来了很大的方便和效益。
而作为小小发明家，我们也可以制作一些简易的机械装置，用以满足我们的创造力和好奇心。
在本文中，我们将介绍一些简单的机械制作方法，希望能够激发你的创造力，并让你体验到制作机械的乐趣。
1. 风筝车风筝车是一种经典的机械装置，它结合了风筝和小车的元素，可以在平地上迅速移动。
制作风筝车的方法如下：材料：竹子、塑料布、轮子、绳子、打火机步骤：1）将竹子弯曲成车的形状，固定好轮子；2）在竹子上面绑上塑料布，做出一个可以迎风起飞的风筝形状；3）用绳子将风筝和车连接起来；4）用打火机将绳子的一端烧短，使风筝起飞，同时车也会被拉动。
风筝车不仅可以制作时给我们带来乐趣，还可以随风飞行，并在平地上自由移动，带来了与众不同的体验。
2. 弹弓机器人弹弓机器人是一种简单但有趣的机械装置，可以将纸制的小人发射到远处。
下面是制作弹弓机器人的方法：材料：弹簧、木棒、橡皮筋、纸片步骤：1）用木棒制作弹弓的架子，将弹簧固定在架子上；2）用橡皮筋将弹簧拉紧；3）将纸片制作成小人的形状，放在弹弓上；4）拉动橡皮筋，释放纸小人，观察它飞向远处的情况。
弹弓机器人可以让我们体验到飞行的乐趣，还可以通过调整橡皮筋和弹簧的松紧程度，探索不同的发射效果。
3. 自动扫地机器人自动扫地机器人是一种现代化的机械装置，可以帮助我们自动打扫地面的尘埃和杂物。
尽管制作一个完全功能的扫地机器人需要专业的知识和技术，但我们也可以通过简单的方法制作一个较为简易的版本。
材料：电动马达、轮子、清洁刷、电池、开关步骤：1）将电动马达固定在底座上，安装好轮子；2）在电动马达的轴上装上清洁刷，确保能够旋转；3）固定电池和开关在合适的位置上；4）打开开关，观察机器人的自动扫地效果。
虽然这个简易的自动扫地机器人可能不如商业化的产品效果好，但它仍然能够给我们提供一种创造和探索的机会。
《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）：机电机电分院专业：机械制造设计及自动化班级：机制4班姓名：关天洋学号： 20110410220427指导教师：周启兴完成日期： 2013.11.10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。
机械创新设计大作业
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机设 0921
图 2：垃圾桶三维
二维 Auto CAD 图如图 3 所示
图 3.车用垃圾箱二维 CAD 图
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图 4.车用垃圾桶部件示意图
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二：TRIZ 理论的应用 1.根据 TRIZ 理论中技术进化法则， 设想和规划如下产品的发展趋势 或技术路线 （1）轴承的发展路线 单排球轴 承 (2)手机—个人通讯设备 单功能通讯手机 短信通话手机 照相功能手机 娱乐音影手机 智能手机 多排球轴承 微球轴承 气体轴承 磁悬浮轴承
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中将为垃圾箱手持杆，当前很多垃圾箱并未有用于手持的部分，但是 在公交车上垃圾箱装满要及时处理，而为避免杂物将弄脏，对司机来 说和不便，所以我讲垃圾箱加上一个手持杆，但要将垃圾倒出时能很 方便；考虑强度问题，杆半径初步为 R=20；第三部分为手持杆尾的 吸盘， 主要用于将垃圾箱与公交车吸附一起， 这样可以讲垃圾箱固体， 从而解决垃圾箱移动问题，再设计中吸盘要能有足够面积，由 P= F S 得，力 F=PS，能承受垃圾箱整体重量。且橡胶吸盘可移动，方便司 机使用，最大程度节省公交车空间。
图 5：半自动黑板擦机构 各构件作用如下：
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1.黑板擦杆
2.主运动杆
3：黑板
4：杆，左右水平运动
设计说明：杆 1 与擦黑板的杆 2 为一曲柄滑块机构，杆 1 的圆周运 功带动 2 的运动。其中构件 4 垂直固定，只能做水平运动，主要作用 为保证 2 杆强度和垂直度，防止杆 2 的损害和擦除过程中的不均衡。 这种设计的半自动黑板擦，通过交流电机提供动力，使得整个机构运 动。能做到： （1） 力度适当，要能擦掉痕迹； （2） 能清除死角； （3） 操作容易，结构简单，去除痕迹快； （4） 闲置时，不影响正常板书
机械创新设计作业
机械创新设计作业
机械创新设计作业要求
1. 运用《机械创新设计方法》课程所学的创新思维、创新技法，以及机械系统方案设计、机构设计、结构设计等方面的创新知识，针对某一你所熟悉的产品、设备或零件，提出你在上述某一方面的具体的创新与改进措施。
2. 设计课题在主题框架内可自行确定，课题可以是机构设计，结构设计，外观设计，创新设计等。
3. 每个课题可一人一题，也可两人或三人一题，但需要有较明确的分工。
补充：
（1）拟定设计任务书（设计原由，设计内容，设计对象说明）；
（2）功能原理与工作原理分析；
（3）机构方案评价；
（4）三种方案的机构（结构）构型（要求绘制机构运动简图或示意图；）；
（5）确定最佳方案并阐述所选方案功能及工作原理；
（6）结构设计（另附图纸）(包括所承担工作所起的作用；3D建模的零件名称，数量，将相应的图剪贴在实验报告中；完成工作所遇到的问题及解决方法)；
（7）本项设计的创新点；
（8）本项设计的应用和发展前景；
（9）完成此次《机械创新设计方法》结课报告的收获和体会。
机械创新设计大作业
《机械创新设计》大作业2012. 09—2012.11一、设计题1．设计题说明：（1）可查阅参考资料借鉴已有的设计和思路，但是需要加入自己的设计思考和改进、改造等，完全照抄照搬的设计将不被认可。
（2）设计题要求：a. 给出设计对象的功能描述，尽量清晰、明确、全面；b. 给出简单的设计方案和设计思路；c ．给出机构设计图或者示意图，二维CAD 或三维实体图。
（3）共4道题，第1题为（多功能病床）必做题，后面3题是三选二。
2．设计题目（共4题，第1题必做，后面3题是三选二）（1）设计多功能、便于病人使用的病床。
病床的功能及结构等自行拟定和设计。
（2）自动窗帘机电一体化系统设计具体要求：a. 基本要求：根据室外光线明暗程度，窗帘可以自动打开和关闭。
(能区分室内光线与室外光线)b. 更高要求（非必须要求）可控性更好，例如可以遥控维护性更好，易拆装、易修理、结构简单合理c. 高附加值功能（非必须要求）d. 设计自动窗帘的机电系统方案说明（文字+简单的机构图示）（3）创意折叠桌子结构设计要求：简要的功能和结构描述+二维CAD 图或者三维实体图（4）新型横动竖刷式牙刷结构设计要求：简要的功能和结构描述+二维CAD 图或者三维实体图二、根据TRIZ 理论中技术进化法则，设想和规划如下产品的发展趋势或技术路线：（1）轴承 （2）手机 （3）儿童滑板车 （4）牙刷-刷牙工具 （5）除草设备例：键盘的发展路线三、创意设计题。
从生活中的实际需求，或者某些不方便的经历中，提炼出至少三个新创意、新点子、新想法，并给予一定说明（包括创意根源、思路、方案描述、示意图或设计图、实施方案等，尽可能详尽）。
刚性键盘液晶触摸屏 柔性键盘 折叠键盘 虚拟激光键盘。
机械创新设计作品
机械创新设计作品
尽管有许多优秀的机械创新设计，比如“绿色挑战”系列机器人、自
主式操控和自动变速箱，但其中一种新的机械创新设计似乎更具前瞻性和
可操作性：自动回转门（Automatic Rotating Doors）。
它既能够提供无
需操控的高效通过控制，又能够满足使用者的各种体验需求。
该设计将由两横向结构分为两个部分，一个是入口处的自动回转门，
另一个是出口处的自动回转门。
它可以以实时的方式实现无缝连接，并且
在运行过程中不会出现卡顿现象。
当使用者进入时，回转门会自动打开；
当使用者离开时，回转门会自动关闭，从而实现高效的进出控制。
此外，自动回转门可以根据使用者的不同要求而实现多种个性化体验。
比如，它可以设置自动门的开启和关闭速度，以此满足不同使用者的感官
需求；还可以设置识别范围，以便过滤非法使用者；同时它还可以根据季
节或时间进行调整，以应对不同的气候状况。
最后，自动回转门也可以实现低碳环保，通过只有被感应到的地方才
会开启/关闭节省电力。
此外，因为它能够更好地把室内空气保持封闭，
也可以降低冷暖公司的负担。
总体而言，自动回转门是一种非常有前瞻性、实用性和可操作性的机
械创新设计。
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《机械创新设计》结课论文课程名称《机械创新设计》院（系、部、中心）机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级流体（卓越）111 姓名刘桐学号201110619 题目反求设计及其应用起止日期 2014-5-15~2014-5-18 任课教师王育荣反求设计及其应用作者：刘桐（南京工程学院机械工程学院，南京211167）摘要：反求设计是以先进技术或产品的实物、软件（图纸、程序、技术文件）、影像（照片、广告图片等)作为研究对象，应用现代设计理论方法学、生产工程学、材料学、设计经验、创新思维等和有关专业知识进行系统深入地分析与探索，并掌握其相关技术，进而开发出先进产品。
运用反求技术，可以缩短新产品开发时间，提高新产品开发的成功率，是创新设计的一种有效方法。
关键词：反求设计产品设计发展应用一．引言随着科技的发展和人们生活水平的提高，产品的性能和外形发生了很大的改变，原来粗大笨重的产品，正在被小巧玲珑，造型别致的产品所代替，工业产品设计正在成为一种热门的行业，根据人机工程学和美学原理设计的各种使用方便、线条流畅的产品，如轿车、家用电器等，随处可见，这些产品一般都是由一些空间自由曲面组成的，用传统的方法很难设计、制造出来;为了设计、制造这类产品和相应的工装具，必须使用CAD/CAM,多轴加工中心等先进技术，反求设计就是在这祥的背景下产生的。
二．反求问题的提出二次大战中，几十个国家卷入战祸，饱受战争创伤。
特别是战败国，在二战结束后，急于恢复和振兴经济。
日本在六十年代初提出科技立国方针：“一代引进，二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场”，其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上最突出[1]。
为了国产化的改进，便需要对别国产品进行消化、吸收、改进和挖潜，这就是反求设计。
实际上，任何产品问世，包括创新、改进和仿制的，都蕴含着对已有科学、技术的继承和应用借鉴。
因此反求思维在工程中的应用已源远流长，而提出这种术语并作为一门学问去研究，则是六十年代初出现的，发展到现在，反求设计己成为世界各国在发展经济中不可缺少的手段或重要对策。
因为研究和应用反求设计可以有效会比研究开发探索的风险，实现在高起点去创新产品，因此重视和研究反求工程的国家很多。
我国作为一个发展中国家，科技水平相对落后，投入大量资金去研究发达国家已经推向市场的产品是完全没有必要的。
这不仅是资金浪费的问题，也会拖延发展经济的时间或机会。
因此深入研究反求设计，在不断引进新产品或新技术的基础上开发自己的新产品或新技术的基础上开发自己的新产品，最终推向国际市场是很有必要的。
[1]三．反求设计的含义人们通称的设计，一般均指正设计。
它是对一个事物真相事先并不知道，通过设计师的创造性劳动，变为人类需求的喜爱的产品。
为此，首先要根据市场需求，提出目标和技术要求，进行功能设计，创造新方案，经过一系列的设计活动，变为产品。
概括地说，正设计是由未知到已知、由想象到现实的过程。
反设计是从已知事物的有关信息(包括硬件、软件、照片、广告、情报等)去寻求这些信息的科学性、技术性，先进性、经济性、合理性、国产化的可能性等等，要回溯这些信息的科学依据，即充分消化和吸收，而更重要本质是在此基础上要改进、挖潜进行再创造。
[2]反求的目标如仅限于仿制，是最原始、低级的模仿，其质量和生命周期不会有竞争力，更严重的是侵权行为，要受产权保护制裁。
四．反求设计与知识产权任何一项新技术、新产品，应该受到有关保护法(如专利法、知识产权法、商标法等)的法律保护，这是国际性的共同行为规范，这才能引导正常的市场竞争和贸易。
反求工程绝不等于偷技术，它是在科技道德和法律制约下，从学术、工程、技术方面来促进科技的发展。
这是因为：任何产品的设计、开发，总要借鉴、继承已有的知识和技术，市场上的产品总要被别人借鉴，关键要划清产权的界限；青出于蓝而胜于蓝是发展规律，通过反求来发展新产品，起点高，周期短，成效快，决非照抄照搬；科学的反求，有助于促进技术革新，扩大眼界，有助于尽快培养新人。
但应该强调，作为一个国家、民族，为发展科技和振兴经济，不能全靠反求来生存；鼓励独立的创造性永远是主旋律或主题。
四．反求设计的内容1反求设计的主要对象从工程技术角度看，反求对象可概括为实物反求、软件反求和影像反求三类。
1.1实物反求顾名思义，它是在已有实物条件下，通过试验、测绘和详细分折，提出再创造的关键。
其中包括功能反求、性能反求、方案、结构、材质、精度、使用规范等众多方面的反求。
实物反求对象可以是整机、部件组件和零件。
1.2软件反求产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。
软件反求中有三类情况：一是既有实物，又有全套技术软件；二是有实物而无技术软件；三是无实物，仅有全套或部分技术软件。
1.3影像反求既无实物，又无技术软件，仅有产品相片、图片、广告介绍、参观印象和影视画面等，要从中去构思、想象来反求，称影像反求，这是反求对象中难度最大的。
影像反求本身就是创新过程。
目前还未形成成熟的技术，一般要利用透视变换和透视投影，形成不同透视图，从外形、尺寸、比例和专业知识，去琢磨其功能和性能，进而分析其内部可能的结构。
2反求设计的过程2.1实物反求实物反求，首先要在未解体前进行功能、性能等全面试验考核，测试其各项功能和性能指标。
反求过程一般为以下几步：分析，测试，分解，测绘，改进与创新。
分析时，应解决以下几项内容：(1)根据样本、使用说明书，摸清有哪些功能指标；(2)为要进行试验，制定试验条件和试验规范；(3)选择和完善试验台及相应测试仪表及精度；(4)对试验结果的科学处理，其中有静态数据和动态数据；(5)试验中出现故障现象的记录，为进一步分析提供依据。
总之，通过试验，要客观捕捉和反映原机的真实面貌，总结其优点和不足。
对有些样机，不仅要作台架试验，必要时还要作野外行走试验。
测绘时要注意：(1)尺寸、精度问题。
一般样机都要经出厂磨合试验和性能试验，这样，其尺寸、形状、表面等精度会有变化，要反求其公差和表面精度；(2)曲线和曲面拟合问题。
有些零件或组件，尽管可测出其特征点，但难以勾画出其形状(例如三维曲面)，这就要用三坐标测量和CAD中曲面造型等技术去解决；(3)无损检测问题。
对样机的零件测绘不允许有损伤，要能恢复原状。
例如：有些零件表面有耐磨、耐蚀或美观性等很薄涂层；材质成分和硬度；内表面难以测量的尺寸和形状等等，就必须用无损检测，一般可用激光技术、材料转移的光谱技术、三维全息照相显示技术等等。
(4)测绘后对关键问题的分析和反设计问题。
测绘完后要完整变成图纸，需各种标注和根据对零件工作特性提出技术要求；特殊的形状曲线［2］(例如高次方凸轮轮廓、各种过渡曲线等)应通过优化设计反求其科学依据；箱体等结构复杂件应采用有限元法去反求其强度和刚度等。
测绘后的反求是试验反求后的进一步深化，能否消化、摸底，提出改进挖潜和再创造的途径。
2.2软件反求产品样本、技术文件、设计书、使用说明、图纸、有关规范和标准、安装说明、管理规范等均为技术软件。
软件反求有两种情况：一种是机油技术软件，又有实物；另一种没有产品实物，只有技术软件。
对于后一种，由于没有实物，多一对产品的功能实现，原理方案实施过程中可能存在的问题都是未知的，反求时应论证必要性与可行性。
[1]然后通过软件资料进行功能、原理、结构尺寸的分析。
搞清楚产品的功能目标、工作原理、结构特性。
对于国外资料还要进行标准的转换、材料牌号的代换等。
2.3影像反求既无实物，又无技术软件，仅有产品相片、图片、广告介绍、参观印象和影视画面等，要从中去构思、想象来反求，称影像反求，这是反求对象中难度最大的。
影像反求本身就是创新过程。
目前还未形成成熟的技术，一般要利用透视变换和透视投影，形成不同透视图，从外形、尺寸、比例和专业知识，去琢磨其功能和性能，进而分析其内部可能的结构。
五．反求设计的应用与展望反求工程是一门开拓性、综合性和实用性很强的技术。
尽管国内外已有大量成功经验，但目前还很少有这方面系统的论著，大多散见在各个行业的案例或设计资料中，很多企业也不愿将其反求技术公开。
应该看到，反求工程有其独特的共性技术和内容，还是一门新兴的交叉学科分支，正如高新技术层出不穷，解密技术亦要相应发展。
在工程专业领域，需有设计、制造、试验、使用、维修、检测等方面知识；在现代设计法领域，应有系统设计、优化、有限元、价值工程、可靠性、工业设计、创新技法等知识；在计算机方面，需有硬件和软件的基本知识；等等。
总之，现行产品中的各种复杂、高新技术，在反求工程中都会遇到如何消化吸收问题。
现代设计理论和方法包括通用的（不针对具体工程专业）和专用的（针对工程专业）的两大范畴。
科技发展日新月异，如果说早期的反求活动偏于模仿性、经验性、粗略近似的技术活动，用传统的、常规的方法基本可以胜任，那么对现代产品中高新技术和复杂多样的技术就无能为力。
例如用断裂力学设计的产品，使用中出现裂纹是正常的，要想用经典力学去反求是无法解释的；高次方组合曲线或曲面的零件断面，不掌握优化技术就难以消化；引进产品某些零件寿命可精确地给出多少小时多少分，如不掌握疲劳和可靠性设计方法就会是个谜，等等。
反求工程包含的内容和知识面很广，不同专业产品又有不同领域。
诸如原理、方案、功能、性能、参数、材质、结构、表面状况、精度和公差、工艺过程、油品、试验和检测、使用规范、维修、运输、可靠性、经济性、贮存等等都要寻究“为什么”的答案，要找出其先进科学的和落后不足的细节。
引进产品不一定都先进，盲目吸收掩盖了落后，不适合国情是虚假的先进，最后都要吃大亏，都不是真正的反求的目标。
反求过程中，如何用现代设计理论、方法和技术去寻求符合国情的适用技术，是提高国产化零件质量的核心问题。
寻找适用技术就是再创造，一旦突破，成效显著，有时可使产品上水平、上档次。
顺便指出，开展反求工程的研究和应用，有助于人才培养。
人们需要通过学习、创造、发明去发现新事物，而反求本身既是学习又可尽快掌握高新技术，缩小差距。
发达国家重视反求，正在发展中国家更要重视和掌握这种艺术和技术。
要完成一项反求任务，进而再创造，需学习和掌握众多知识和经验，促使人们不断去探讨“为什么这样做”，进而深化提高到“应该怎样做”。
特别是中外合资和技术引进后的国产化，有大量反求工作。
国产化就要创新，反求本质就是再创造，没有相应技术的人才就很难胜任。
参考文献[1]张美麟，张有忱，张莉彦。
机械创新设计（第二版）。
化学工业出版社，2010[2]孙靖民，梁迎春。
机械优化设计。
机械工业出版社，2011。