《机械创新设计》课程作业
机械创新设计大作业
武汉纺织大学机械创新设计大作业*名：***学号： **********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▲ 简要说明各构件所起的作用。
V 挂件：悬挂垃圾袋。
M 连接件：增加主支撑架刚度。
旋转轴：连接主支撑架1和主支撑架2，能使两支撑架绕着它转动。
主支撑架：起支撑作用。
横杆：带动托盘，能沿着主支撑架的滑道上下滑行，对于不同大小的垃圾袋，都可以通过调节横杆，使其能适应各种不同大小的垃圾袋。
机械创新的设计大作业
反求工程（逆向工程）四个阶段
第一步: 零件原形的数字化 通常采用三坐标测量机(CMM)或激光扫描仪等 测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。 第二步: 从测量数据中提取零件原形的几何特征 按测量数据的几何属性对其进行分割，采用几 何特征匹配与识别的方法来获取零件原形所具 有的设计与加工特征。
上午1时45分 22
应用领域
(1) 新零件的设计，主要用于产品的改型
(2) 已有零件的复制，再现原产品的设计 (3) 损坏或磨损零件的还原。 (4) 数字化模型的检测，例如检验产品的 变形分析、焊接质量等，以及进行模型 的比较。
上午1时45分
23
应用领域
民用领域 三维彩色数字摄影、三维型面检测 人体数字化、服装CAD、人体建模、人体数字 雕塑、三维面容识别 医学仿生、医学测量与模拟、整形美容及正畸 的模拟与评价 三维彩色数字化、数字博物馆、有形文物及档 案的管理、鉴定与复制 三维动画影片的制作、3D游戏建模、三维游戏 中三维模型的输入与建立 公安刑侦、脚印、工具痕迹、弹痕采集及数字 化
楦头
鞋底
上午1时45分
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医学
Hand
上午1时45分
Hand-bone
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Head
上午1时45分
Teeth
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反求工程常用软件
美国Imageware 公司产品Surfacer7.1、英国 DelCAM公司产品 CopyCAD、英国MDTV公司的 STRIM and Surface Reconstruction、在一 些流行的CAD/CAM集成系统中也开始集成了类似 模块，Cimatron90中的Reverse Engineering 功能模块等。在我国，有关反求工程的研究与 开发工作也在不少单位内展开，如浙江大学、 华中理工大学、西安交通大学、西北工业大学 等，并取得一定的成果，如浙江大学推出了ReSoft软件系统。
中国大学MOOC大学生科技创新课程之机械创新设计大赛习题含答案-精品
中国大学MOOC大学生科技创新课程之机械创新设计大赛习题（含答案）1、作品展示的形式可包括（）oA、效果图B、三维动画C、实物D、视频答案：效果图；三维动画；实物；视频2、作品展示的视频应包含（）等几个部分。
A、背景介绍B、工作原理C、创新点提炼D、文字说明书答案：背景介绍；工作原理；创新点提炼3、作品展示就是要充分展现作品，让评委们能一眼看懂其所有工作原理。
答案：对4、机械创新设计大赛分为校级比赛、省级比赛以及级比赛，三者之间为简单包含关系。
答案：对5、省赛阶段就是对创意的选拔以及可行性的评估，作品的完成度并不是最重要的。
A：正确B：错误答案：错误6、校赛阶段首先看重作品的创意，其次才是作品的实现情况。
答案：对1、工厂对作品进行加工时，其主要参考依据为（）。
A、三维图B、零件图C、装配图D、设计说明书答案：零件图2、在对作品进行具体三维设计和建模时，主要需考虑()oA、便于加工B、便于装配C、功能扩展D、降低成本答案：便于加工；便于装配；降低成本3、参加校赛第一版制图架的主要缺点是（）。
A、重量大B、成本高C、操作繁琐D、采用的机构复杂答案：重量大；操作繁琐4、参加省赛的第二版制图架，主要改进的地方有（）。
A、改进了角度调节机构B、改进了板面升降机构C、改进了板面扩展机构D、改用了轻质铝合金材料答案：改进了板面扩展机构；改用了轻质铝合金材料5、参加国赛的第三版制图架，主要改进的地方有（）。
A、改进了角度调节机构B、改进了板面升降机构C、采用塑料减轻重量D、进一步优化了外观设计答案：改进了板面升降机构；采用塑料减轻重量；进一步优化了外观设计6、作品实现的第一步是画零件图和装配图。
（）A：正确B：错误答案：错误1、第一届全国大学生机械创新大赛于（）举行。
A、2000年B、2002年C、2004年D、2006年答案:2004年2、2016年在山东交通大学举办的是第（）届全国大学生机械创新大赛。
A、六B、七C、八D、九答案：七3、第六届全国大学生机械创新大赛的主题是（）。
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。
机械创新设计与制作大作业
机械创新设计与制作大作业引言在现代科技快速发展的时代背景下，机械创新设计与制作成为了推动社会进步和经济发展的重要力量。
本文将深入探讨机械创新设计与制作的意义、挑战以及应对策略，并通过实例分析，展示该领域的发展前景和应用前景。
意义与挑战机械创新设计的意义机械创新设计与制作的意义在于推动技术进步和产业升级。
通过创新设计，可以提高机械设备的性能、效率和可靠性，为各行业提供更高质量的产品和服务。
机械创新设计还可以降低生产成本，提高资源利用效率，对于推动经济发展和可持续发展具有重要意义。
机械创新设计的挑战机械创新设计面临着多方面的挑战。
首先，技术创新需要不断突破传统的思维定式和设计范式，需要工程师具备广泛的知识和创新能力。
其次，机械创新设计需要与不同行业的需求相结合，需要深入了解各行业的特点和需求，才能设计出更适用的机械设备。
此外，机械创新设计还需要考虑到环保和可持续发展的因素，需要设计出更节能、环保的机械设备。
应对策略多学科融合机械创新设计需要多学科的融合，包括机械工程、电子工程、材料科学等领域的知识。
只有通过不同学科的交叉融合，才能产生创新的设计思路和解决方案。
因此，培养多学科背景的工程师和研究人员，加强学科之间的合作与交流，是应对机械创新设计挑战的重要策略。
创新设计方法传统的设计方法已经无法满足机械创新设计的需求，需要采用更加创新的设计方法。
例如，可以借鉴生物学的原理，设计出更具灵活性和适应性的机械结构。
可以采用仿真和虚拟实验的方法，提前验证设计方案的可行性和效果。
通过引入人工智能和大数据分析等技术，可以实现机械设备的智能化设计和优化。
实例分析机器人创新设计机器人是机械创新设计的一个重要领域。
通过创新设计，可以实现机器人的智能化、灵活化和高效化。
例如，可以设计出具有自主导航和感知能力的机器人，可以应用于工业生产线、医疗护理、农业等领域。
通过引入人工智能技术，机器人可以学习和适应不同环境和任务，提高工作效率和质量。
机械创新设计作业
可能组合的方案数Ｎ为
Ｎ＝６×２×２×３＝７２
经过功能分析法我们求得了多个系统解，但这些原理方案并不一定满足最初的设计背景和产品分析结论，需要岁这些系统解进行评价。
2.7建立评价目标进行方案评价
工程设计要解决的是复杂、多解的问题。获得尽可能多的方案，然后通过评价从中选择最佳方案，在发散-收敛的过程中创新，这是合理设计的重要思路。在设计各阶段确定工作原理方案、机构方案、结构方案的过程中，都要进行搜索和筛选，通过逐段评价才能得到价值优化的合理方案。评价不仅要对方案进行科学分析和评定，还应针对方案在科技、经济方面的弱点加以改进和完善。广义的评价实质上是产品开发的优化过程。
1.3课题的指导思想
护栏清洗机以护栏为导轨，采用履带侧边驱动前进，结合平行四边形机构实现越障;两对清洗刷刷和水循环系统有效地保证良好的清洗效果。
1.4所要解决主要问题
（1）建议机构制作问题
（2）自动导向装置问题
（3）实现无人干预、自动行走设计
2 原理方案设计
2.1 功能设计法的简介
方案设计阶段针对产品的主要功能提出原理性的构思，搜索解决问题的物理效应和工作原理，并利用机构运动简图、液路图、电路图等表达构思内容。
机械创新设计大作业要求
机械创新设计大作业
本次大作业包括两部分内容：
第一部分：每人查询一项中国发明专利（查询网站：/zljs/）
要求查阅其申请书(包括5部分：说明书、说明书附图、权利要求书、说明书摘要、摘要附图)。
详细领会其创新点、创新思路和创新方法，学习专利申请书的格式，学会如何表达自己的创新思想，然后针对该发明专利涉及的问题设想自己的解决方案，即自己是否有新的思路来解决该问题？
具体内容和格式：专利名称、专利号、该专利要解决的问题、其解决方案(可以配图)；自己对该问题的理解和解决的新思路(可以配图)。
第二部分：写一写关于机械创新方面的感想，说明自己在学习《机械创新设计》后的感想和收获。
形势要求：鼓励手写，也可电子版；以下是封面模板。
武汉纺织大学机械创新设计大作业
姓名：学号：班级：指导老师：。
机电创新设计作业
《机电创新设计》课程作业学 期2019-2020学年第2学期 年 级 2017级 专 业 机械工程班 级 机械工程171班 学号 Z07117125 姓 名 严旭 任课教师 封 士 彩内容 作业1 作业2 作业3 作业4 作业5 作业6 作业7 作业8 作业9 作业10 总分评阅人签字 满分 10101010101010101010100得分机械工程学院机电工程系1.论述机构创新设计的含义。
机构，指由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统,基本机构包括平面四杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系与间歇运动机构等,而这些机构只能实现对应的功能，并且功能十分有限，并不完善，所以对机构进行改善，通过创新，实现机构的创新设计，机构的创新设计是在新构思的基础上进行的设计，它包括对原有机构的创新应用、新机构的构思和原动机的创新发展三个方面。
机构的组合方式可划分为四种，串联组合，并联组合，复合式组合与叠加式组合2.简单说明机构创设设计的形式或种类。
常用机构形式的设计方法有两大类，即机构的选型和机构的构型。
机构的选型是指利用发散思维的方法，将前人创造发明出的各种机构按照运动特性或实现的功能进行分类，然后根据原理方案确定的执行构件所需要的运动特性或实现功能进行搜索、选择、比较和评价，选出合适的机构形式。
机构选型一般先按执行构件的运动形式要求选择机构，同时还应考虑机构的功能特点和原动机的形式。
机械系统中，电动机输出轴的运动为转动，经过速度变换后，执行机构的原动件的运动形式亦为转动时，而完成各分功能的执行构件的运动形式却是各种各样的。
机构创新构型的基本思路是：以通过选型初步确定的机构方案为雏型，通过组合、变异、再生等方法进行突破，获得新的机构。
3.对某一机构创新说明原理及应用设计曲柄摇杆机构时，因许用传动角的关系，摇杆的摆角常受到限制。
图所示的曲柄摇杆机构和齿轮机构构成的组合机构，则可增大从动件的输出摆角。
原理：具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。
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。
机械结构创新设计及应用大作业-双齿条往复式移动机构原理及结构设计
机械机构创新设计及应用大作业（2015年春季学期)题目：双齿条往复式移动机构原理及结构设计姓名：学号: 1120810125班级：1208101专业：机械设计制造及其自动化日期：2015。
6.5哈尔滨工业大学机电工程学院要求1按附录的撰写规范独立完成课程论文撰写，拒绝雷同，否则按零分处理2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：jkliu@hit。
一、设计题目1、设计要求1) 双齿条往复式移动机构原理如下图所示。
1—上齿条 2-下齿条 3—不完全齿轮 4—框架图1 双齿条往复式移动机构原理图2) 当双齿条向右运动时需产生不小于1000N 的推力. 3) 运动的最大速度0。
05m/s 。
4) 往复运动行程±50mmm 。
2、需完成工作1) 论述其原理,给出不卡死的条件.2) 给出结构设计（必须给出齿条的支承、导向、齿轮的支承）.3) 提示:图中虽然给出了齿条由两侧推杆支承和导向，也可以把支承和导向设计在齿条上，然后在右侧设计一个推杆。
二、工作原理介绍本装置是利用不完全齿轮的定向转动，通过改变齿轮与齿条的啮合位置来实现往复运动.假设齿轮转向为逆时针,转速为ω rad/s.结合图1所示,当不完全齿轮的有齿部分与上部齿条啮合时，齿条向左运动,速度r v ω-=（向右为正方向）;当不完全齿轮的有齿部分与下部齿条啮合时，齿条向右运动，速度r v ω=.当齿轮与齿条不啮合时，运动台（即齿条）停止运动.三、不卡死条件如图1所示，当不完全齿轮的轮齿与上下两个齿条同时接触时，机构会出现卡死现象。
为了防止在运动过程中机构卡死，必须保证a f r rarcsin 2<α其中:α：齿轮与齿条不啮合时所能的转动角度； f r :不完全齿轮有齿部分齿根圆半径； a r ：不完全齿轮有齿部分齿顶圆半径；四、齿轮齿条设计1、齿轮结构设计由不卡死条件：af r r arcsin2<α其中：α:不完全齿轮有齿部分对应的圆心角；f r ：不完全齿轮有齿部分齿根圆半径，2/)2(m z r a +=； a r ：不完全齿轮有齿部分齿顶圆半径,2/)5.2(m z r f -=；z ：完全齿轮齿数。
机械创新设计大作业
一、机械设计的一般设计过程；机械设计的一般过程：设计阶段设计工作内容应完成的报告或图纸1、计划阶段：1）根据市场需求，或受用户委托，或由主管部门下达，提出设计任务。
2）进行可行性研究，重大问题应召开有关方面专家参加的论证会。
3）编制设计任务书。
4）提出可行性论证报告。
5）提出设计任务书，任务书应尽可能详细具体，应包括主要的功能指标，它是以后设计、评审、验收的依据。
6）签订技术经济合同。
2、方案设计阶段：1）根据设计任务书，通过调查研究和必要的分析（还可能需要进行原理性的试验），提出机械的工作原理。
2）进行必要的运动学设计（一般是初步的、粗略的），提出几种机械系统运动方案。
3）经过分析、对比和评价，作出决策，确定出最佳总体方案。
提出方案的原理图和机构运动简图，图中应有必要的最基本的参数3、技术设计阶段：1）运动学分析与设计。
2）工作能力分析与设计。
3）动力学分析与设计。
4）结构设计。
5）装配图和零件图的绘制。
4、完成机械产品的全套技术资料：包括：1）标注齐全的全套完整的图纸,包括外购件明细表。
2）设计计算说明书。
3）使用维护说明书。
5、试制试验阶段：通过试制和试验，发现问题，加以改进，一般是回到技术设计阶段，修改某一部分设计结果。
1）提出试制和试验报告。
2）提出改进措施，修改部分图纸和设计计算说明书。
6、投产以后：1）收集用户反馈意见，研究使用中发现的问题，进行改进。
2）收集市场变化的情况。
3）对原机型提出改进措施，修改部分图纸和相关的说明书。
4）根据用户反馈意见和市场变化情况，提出设计新型号的建议。
不同类型的设计，其过程也不尽相同，并没有一个通用的、一成不变的程序。
对开发性设计，其过程最复杂和完整。
适应性设计和参数化设计的过程则视具体情况的要求而定，不一定这样完整。
二、机械创新设计的常用方法1、智暴法智暴法又称智力激励法。
英文原文是Brian Storming，故又称头脑风暴法或BS法。
智暴法是运用群体创造原理，充分发挥集体创造力来解决问题的一种创新设计方法。
机械创新设计课程设计作业模板
机械创新设计课程设计作业模板一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械设计的基本原理，理解机械创新设计的重要性及其在实际工程中的应用。
2. 使学生能够运用所学的机械设计知识，结合创新思维，设计出具有实用性和创新性的机械装置。
3. 帮助学生了解并掌握机械设计中涉及的材料选择、结构优化、力学分析等关键技术。
技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行机械零件设计和三维建模的能力。
2. 提高学生运用文献资料、网络资源等进行资料搜集、整理和分析的能力。
3. 培养学生团队合作、沟通交流的能力，使其在项目实施过程中能够发挥各自优势，共同解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发其创新意识和创造潜能。
2. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程素养，使其在设计和制造过程中注重细节，追求卓越。
3. 增强学生的环保意识，使其在机械设计中充分考虑节能减排、绿色环保等因素。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论知识与实践操作的相结合，旨在提高学生的机械设计能力、创新能力和实际操作能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际机械设计项目中，培养具备创新精神和实践能力的优秀工程师。
二、教学内容1. 机械设计基本原理：包括机械设计的基本概念、设计原则和设计方法，结合课本第二章内容进行讲解。
- 机械零件设计：讲解齿轮、轴、轴承、联轴器等常见机械零件的设计方法和步骤。
- 机械结构设计：介绍结构设计的基本原则，分析典型机械结构的优缺点。
2. 创新设计思维与方法：结合课本第四章内容，引导学生运用创新思维进行机械设计。
- 创新思维训练：通过案例分析、头脑风暴等方法，培养学生的创新意识和能力。
- 设计方法：介绍TRIZ、DFMA等创新设计方法，并应用于实际设计项目。
3. CAD软件应用：结合课本第五章内容，教授CAD软件的基本操作及机械零件三维建模方法。
- 软件操作：学习CAD软件的基本功能，如二维绘图、三维建模、装配等。
机械结构创新设计及应用大作业-双齿条往复式移动机构原理及结构设计
机械机构创新设计及应用大作业（2015年春季学期）题目： 双齿条往复式移动机构原理及结构设计姓名:学号：1120810125 班级： 1208101专业： 机械设计制造及其自动化日期：2015.6.5哈尔滨工业大学机电工程学院要求1 按附录的撰写规范独立完成课程论文撰写，拒绝雷同，否则按零分处理2 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：jkliu@一、设计题目1、设计要求1）双齿条往复式移动机构原理如下图所示2 3 41-上齿条2-下齿条3-不完全齿轮4-框架图1双齿条往复式移动机构原理图2）当双齿条向右运动时需产生不小于1000N的推力。
3）运动的最大速度0.05m/s。
4）往复运动行程土50mmm。
2、需完成工作1）论述其原理，给出不卡死的条件。
2）给出结构设计（必须给出齿条的支承、导向、齿轮的支承）。
3）提示：图中虽然给出了齿条由两侧推杆支承和导向，也可以把支承和导向设计在齿条上，然后在右侧设计一个推杆。
二、工作原理介绍本装置是利用不完全齿轮的定向转动，通过改变齿轮与齿条的啮合位置来实现往复运动。
假设齿轮转向为逆时针，转速为■ rad/so结合图1所示，当不完全齿轮的有齿部分与上部齿条啮合时，齿条向左运动，速度v = -「r （向右为正方向）；当不完全齿轮的有齿部分与下部齿条啮合时，齿条向右运动，速度v=「r。
当齿轮与齿条不啮合时，运动台（即齿条）停止运动。
三、不卡死条件如图1所示，当不完全齿轮的轮齿与上下两个齿条同时接触时，机构会出现卡死现象。
为了防止在运动过程中机构卡死，必须保证r f：2 arcs in其中:::齿轮与齿条不啮合时所能的转动角度；r f :不完全齿轮有齿部分齿根圆半径；r a:不完全齿轮有齿部分齿顶圆半径；四、齿轮齿条设计1、齿轮结构设计由不卡死条件:::2 arcsin^其中：::不完全齿轮有齿部分对应的圆心角；r f :不完全齿轮有齿部分齿根圆半径，r^ (z 2)m/ 2 ；r a:不完全齿轮有齿部分齿顶圆半径，r f =(z-2.5)m/2 ；z:完全齿轮齿数。
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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机械创新设计大作业
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机设 0921
图 4.车用垃圾桶部件示意图
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机设 0921
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
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机械创新设计大作业机设0921詹陈龙0914051019一、公交车新型半自动垃圾桶设计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。
设计一种新型半自动垃圾桶就显得很有必要。
设计要求：1、垃圾桶不易被踢倒或踢坏且较少的占据空间位置。
2、要求整体美观。
3、设计时要注意倒垃圾的问题：(1)、要随时知道垃圾量的多少免得垃圾爆满污染车内环境。
（2）、如果垃圾满了，该如何处理的问题。
公交车新型半自动垃圾桶设计方案1、设计目的：众周所知，公交车是及其方便的交通工具也是我们出行乘坐最为普遍的交通工具。
车上的环境关系到乘客的生命健康，而现在的公交车上的垃圾桶经常出现被踩倒现象，或者出现垃圾爆满现象，使得公交车上的环境极为糟糕，有时还有一股臭味。
因此，设计一个不易被踢倒且易于垃圾的处理的垃圾桶及其迫切。
2、工作原理：如图一所示，在公交车上设计三个垃圾桶入口，其中，一号垃圾桶入口对应一号垃圾桶、二号垃圾桶入口对应二号垃圾桶、三号垃圾桶入口对应三号垃圾桶，而垃圾桶设计在公交车地板下方的空间，其中一号垃圾桶和二号垃圾桶为小垃圾桶，而三号垃圾桶为主垃圾桶（三号最大），一号垃圾桶和二号垃圾桶固定在如图二所示的传送装置上，在三个垃圾桶上分别设计一个垃圾桶容量检测装置（传感器），所检测容量信息经过单片机处理和线路的设计将容量结果显示在驾驶室在显示器上，并在驾驶室设计一个倒垃圾功能按钮，当一号垃圾桶和二号垃圾桶装满时，司机可按下功能按钮，则一号垃圾桶和二号垃圾桶由传送装置送往三号垃圾桶并实行倒垃圾操作，然后回到原来的位置。
图一车内垃圾桶分布图图二垃圾桶传动装置3、设计方案：（1）、垃圾桶三个入口设计方案：三个垃圾桶入口位置如图一所示，三个垃圾桶入口是固定在公交车地板上的，因此设计入口关键是设计入口开闭机构。
垃圾桶盖是由一块方形板构成，而垃圾桶盖的开闭是通过垃圾桶盖横向移动来实现，这就需要一个电机及其传动装置：电机选择：步进电机。
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。
机械创新设计作业
《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机设101（102）姓名屠波学号201100124题目机械零部件的创新设计起止日期 2013-11-18~2013-12-11任课教师王育荣机械零部件的创新设计摘要：随着市场竞争的加剧和买方市场的形成，当今制造业的市场竞争焦点发生了转移，已经从过去的“规模效益第一”、“价格质量第一”发展到了“创新设计第一”，机械零件的设计创新被提到了首位。
本文是基于夏天学宿舍自备的立式风扇的风不能很好的吹到平躺在床上的同学们，以倾斜固定风扇为创新点进行设计，让人们得到更多的凉爽，体验到风扇的使用价值，从而实现实现低能低碳的效果。
关键词：机械设计、零件创新、倾斜、低碳正文：1、机械零部件的创新设计：传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多问题：零部件容易腐蚀损坏；零部件容易疲劳损坏，断裂、表面剥落等；零部件容易摩擦损坏等等。
这些问题的出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。
机械零部件设计是人类为了实现某种预期的目标而进行的一种创造性活动。
机械零部件设计的本质是创造和革新。
现代机械零部件设计强调创新设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。
机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图，同时它也是机械总体设计的基础。
机械零部件设计的主要内容包括：根据运动方案设计和总体设计的要求，明确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构构形、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配图。
机械产品整机应满足的要求是由零部件设计所决定的，机械零部件设计应满足的要求为：在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等；在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便；在经济性上的要求主要指生产成本要低。
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《机械创新设计》课程作业
题目：
院（部）：机电工程学院
专业：机械工程及自动化
班级：机械11
小组：
姓名：
指导教师：周海涛
1设计的目的及意义 (4)
2原理方案设计 (4)
2.1功能分析 (4)
2.2工作原理分析 (5)
2.3功能分解 (5)
2.3.1电动机 (5)
2.3.2传动系统 (5)
2.3.3真空吸盘 (6)
2.3.4 清洁刷 (7)
2.4功能求解 (8)
2.5方案评价 (8)
2.5.1对各评价目标评分 (9)
2.5.2按加权计分法求各方按总分 (10)
2.6原理方案简图 (10)
3.结论 (11)
4.参考文献 (12)
本次所研究的是高空自动擦玻璃装置的设计与制作设，计要求是结构简单，操作方便，成本低，自动化性能高，适合高空使用。
本设计首先应用solidworks等软件对高空自动擦玻璃装置进行概念设计，完成其三维实体造型，然后运用solidworks的运动模拟功能，完成产品的运动模拟与分析，在结构设计完成后运用AUTO CAD软件绘制零件的工程图。
高空自动擦玻璃装置工作时，气动真空模块可使吸盘产生足够吸附力，使装置吸附在玻璃上；以电机为动力，带动清洁刷旋转实现擦玻璃动作，并且通过PLC控制可以自动喷水；通过楼顶电机与绳索实现装置上下运动，清洁刷可拆卸，可根据玻璃大小选择合适的清洁刷尺寸，提高效率。
现在越来越多的各种各样的摩天大楼成为了现代都市的标志，但是高层建筑中的玻璃清洗已经成为了一个越来越突出的事情，本设计的是一款使用方便、清洁能力强，住户可自行操作的玻璃清洁器，所以具有广泛的市场前景。
关键词：高空自动擦玻璃装置；自动喷水控制；旋转刷头
1设计的目的及意义
在现代都市中，高层建筑越来越多，各种各样的摩天大楼成为现代都市中一道亮丽的风景。
在建筑业，由于玻璃的采光性好，保温防潮性能好，彩色玻璃实用美观，高层建筑的外壁越来越多地采用玻璃幕墙结构，但是为了保证建筑外观的整洁美丽，时间一长，就需要对壁面进行清洗，以美化市容市貌。
许多开放性城市都规定，每年应对高楼清洗若干次。
目前高层建筑玻璃幕墙的清洗方法主要有两种，一种是靠升降平台或吊篮承载清洁工进行玻璃幕墙的清洗，虽简便易行，但劳动强度大，工作效率又低，属于高空极限作业对人身安全及玻璃壁面都有很大的威胁性。
另一种是用安装在楼顶的轨道及吊索系统将擦窗机对准窗户进行自动擦洗。
这种方式初次投资成本较高(高达数百万元)，而且要求在建筑物设计之初就要考虑擦窗系统，因而限制了其使用，因此急需一种能代替人而又有一定灵活性和适用性的自动机器来完成这项工作，而且玻璃幕墙一般面积较大，大多处于几十米甚至上百米的高处，且周围无可攀援的支架，这就使得玻璃幕墙的清洗成为一项繁重、危险、耗资的工作。
如果用人去清洗，不仅花费高，而且安全难以保证。
特别是目前一些国家和地区已经通过立法对包括擦窗作业在内的人工高空攀爬进行了限制，人们不得不寻找其它解决办法。
高层建筑清洗机器人正是在这种背景下应运而生。
它的出现将极大降低高层建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高生产效率，也必将极大地推动清洗业的发展，带来相当的社会效益、经济效益。
因此，国内外多家研究机构都在积极开展此项研究工作。
2原理方案设计
高空自动擦玻璃装置结构简单，使用方便，有效降低清洁玻璃幕墙的危险系数。
2.1功能分析 采用“黑箱法”
总功能：降低高空清洁玻璃的危险系数
2.2工作原理分析
高空自动擦玻璃装置能够实现吸附于玻璃表面，并对玻璃进行自动清洁，实现替代清洁工的目的，降低清理的危险。
高空自动擦玻璃装置工作时，气动真空模块可使吸盘产生足够吸附力，使装置吸附在玻璃上；以电机为动力，带动清洁刷旋转实现擦玻璃动作，并且可以自动喷水；通过楼顶
电机与绳索实现装置上下运动，清洁刷可拆卸，可根据玻璃大小选择合适的清洁刷尺寸，
提高效率。
2.3功能分解
2.3.1电动机
根据所需的动力源要求选择电动机型号：Y132S-4封闭式三相异步电动机
查得型号Y132S-4封闭式三相异步电动机参数如下
满载转速1440 r/min
同步转速1500 r/min
2.3.2传动系统
减速器类型选择：选用展开式两级圆柱齿轮减速器。
特点及应用：结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。
高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。
高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿。
减速器简图：
Ⅲ
ⅠⅡ
Ⅳ
2.3.3真空吸盘
真空吸盘采用了真空原理，即用真空负压来“吸附”工件以达到夹持工件的目的。
如图1 所示：通气口与真空发生装置相接，当真空发生装置启动后，通气口通气，吸盘内部的空气被抽走，形成了压力为P2 的真空状态。
此时，吸盘内部的空气压力低于吸盘外部的大气压力P1，即P2 < P1,工件在外部压力的作用下被吸起。
吸盘内部的真空度越高，吸盘与工件之间贴的越紧。
真空吸盘吸附原理图
2.3.4 清洁刷
采用轻金属材料制造而成，既增加了清洁刷的强度和使用寿命，又降低了整体系统的重量，一举两得。
新颖的设计既美观又实用，可以满足用户的要求。
清洁刷简图
2.4功能求解
探求各功能元解并列出形态学矩阵综合表，如表2.1所示。
表2.1 挑选器的形态学矩阵综合表
可能组合的方案数N为
N＝4×3×2×3×4＝288
考虑到机器工作的环境及所需要的平稳性与操作性的要求，以及工作强度等等，故初步选择以下两种方案。
方案一：电动机→齿轮传动→齿轮轴→清洁刷
方案二：电动机→涡轮传动→蜗杆→清洁刷
2.5方案评价
采用评分法进行评价。
挑选器大概有5个评价目标，且依次为运行平稳性、操作可行性、经济性、寿命、维修性。
下表为评分标准。
表2.2 评分标准
下表为挑选机各评价目标及加权系数比较
表2.3 挑选机评价目标及加权系数比较
2.5.1对各评价目标评分
对两种方案的各项性能进行评分，如下表所示。
表2.4 两种方案的性能评分
2.5.2按加权计分法求各方按总分
方案一：N＝9×0.3＋9×0.3＋8×0.1＋8×0.2＋8×0.1＝8.6 方案二: N＝8×0.3＋9×0.3＋7×0.1＋8×0.2＋7×0.1＝8.2 因为方案一总分高于方案二,所以选择方案一为最佳方案。
2.6原理方案简图
3.结论
设计出了一个完整的高空自动擦玻璃装置。
整个装置包括真空系统设计、清洗系统设计、PLC程序设计等几个部分，并对系统的运动进行了分析，全面了解了这种装置的结构和功能。
经过对进行设计分析以及计算，运用到了很多机械设计方面的知识。
而且还查阅了很多资料，包括上网和图书馆，收益颇丰。
另外过程中还提高了识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。
因此，可以说本次创新设计为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。
另外感谢周老师提供我们这次锻炼的机会，提高了我们对课本知识的应用能力及团队协作能力。
4.参考文献
[1]王园宇，武利生，李元宗.壁面清洗机器人发展趋势浅析.引进与咨询.2002.4
[2]陈沛富.玻璃幕墙清洗机器人设计研究.重庆大学硕士学位论文.2006.5
[3]宗光华.高层建筑擦窗机器人.机器人技术与应用.1998:20
[4]杨其嘉.机器人清洁工现状及未来.环境导报.1994.3
[5]吴仲治，李开生，王巍，宗光华.灵巧擦窗机器人速度跟踪控制系统.制造业自动化.Vol23.No.4;2001:2卜30
[6〕张兆君，周廷武，宗光华.擦窗机器人在高层建筑清洗中的应用.建筑技术.2001.9
[7]蔡立群.窗玻璃清洗机器人.住宅科技.1994.11
[8]邵浩，赵言正，王炎，刘淑霞，刘淑良.用于玻璃幕墙清洗作业的爬壁机器人系统.制造业自动化.2000.2。