第一篇：機械創(chuàng)新設(shè)計

《機械創(chuàng)新設(shè)計》實驗報告

班

級 機制1003班

姓

名

邢 杰

學(xué)

號 103004010317

指導(dǎo)教師

張 老 師

2012年 月 21 日

實驗題目：打氣筒式自行車

姓 名 邢杰 成 績 實驗日期 批閱教師 同組成員 魯兵、沈柳楊、廖濤 批閱日期

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一、實驗?zāi)康?/p>

通常騎自行車的人都會遇上這樣的問題：騎到半路自行車突然沒氣了，而附近有沒有可以打氣的地方。那個時候就會為自己沒有帶打氣筒而懊悔了，這樣原本想騎車郊游的好心情就被這么點小的事情給破壞了。為了解決這個問題，我們小組設(shè)計了便攜式打氣筒自行車。該自行車將打氣筒和自行車設(shè)計為一個整體，這樣就減少了要隨身攜帶打氣筒的麻煩。為了呼應(yīng)國家的資源充分使用的原則，我們也增加了導(dǎo)氣管的功能，它不僅可以當(dāng)作導(dǎo)氣管而且把它從打氣筒上卸下就可以當(dāng)鎖鏈?zhǔn)褂茫@樣就可以節(jié)約很多資源。

二、所選課題的功能原理與工作原理分析；

在本設(shè)計中，打氣筒與原本普通打氣筒的工作原理相差并不大，是將打氣筒與坐墊下面的車架相結(jié)合，這樣既不影響自行車的正常的工作，也不占用空間。需要打氣的時候，將坐墊拆下即可打氣。而多功能的導(dǎo)氣管就是在導(dǎo)氣管上面加上彈簧鎖。

氣筒由外筒和內(nèi)筒兩部分組成，其中打氣筒的外筒即是車架，而內(nèi)筒與手柄置于車架內(nèi)，正常使用是并不會影響外觀。這種打氣筒與傳統(tǒng)打氣筒并沒有很大差別，但是我們將它與車架緊密聯(lián)系，平時不占用空間。同時在需要的時候，將坐墊打開就可以將手柄抽出，連上導(dǎo)氣管，使手柄做上下上下往復(fù)運動即可使打氣筒工作。導(dǎo)氣管在平時就可以當(dāng)作鎖鏈，因為我們在導(dǎo)氣管上增加了彈簧鎖。這樣的一物兩用既減少了需要另買鎖鏈的浪費，也減少了需要隨時攜帶鎖鏈的麻煩。這樣的雙重保障會使得該自行車的利用率大大增加，從而減少了浪費。

三、本課題設(shè)計的創(chuàng)新點；

該自行車的創(chuàng)新點是：我們將打氣筒與車架巧妙的結(jié)合，減少了平時需要攜帶打氣筒的煩惱。并且我們將導(dǎo)氣管增加了鎖鏈的功效，這樣簡單的打氣筒不僅僅只有打氣的作用，而且還增加了鎖鏈的功能。

四、本課題設(shè)計的應(yīng)用和發(fā)展前景；

在現(xiàn)今這個污染超標(biāo)的社會中，自行車是不多無污染交通工具中的一員，而且騎自行車也是一種不錯的運動方式。今后會有越來越多的都市青年人愿意選擇騎著自行車到鄉(xiāng)間度假。都市青年大都數(shù)并不是專業(yè)的自行車運動員，他們?yōu)榱诉@個去買一個自行車的全套裝備并不劃算，而且對于打氣筒、鎖鏈等小零件很容易就遺忘掉。我們這款將打氣筒、鎖鏈融合在自行車將是他們最好的選擇，這用自行車不僅

減少了買打氣筒和鎖鏈的費用還減少了攜帶這類小零件的麻煩。對于專業(yè)自行車運動員選擇這種自行車也有好處。專業(yè)的自行車運動員和愛好者當(dāng)然不會出現(xiàn)忘帶打氣筒的失誤，但是如果在訓(xùn)練的過程中出現(xiàn)了打氣筒壞了，這樣備用的打氣筒就可以起上作用了。所以不管從作用來說還是前景來說這款自行車有著光明的前景。

五、作者承擔(dān)工作情況（僅限本人所作的工作）(包括所承擔(dān)工作在課題中所起的作用；實際3D建模的零件名稱，數(shù)量，將相應(yīng)的圖剪貼在實驗報告中；完成工作所遇到的問題及解決方法)

六、我所承擔(dān)的任務(wù)有：實驗?zāi)康?、所選課題的功能原理與工作原理分析、本課題設(shè)計的創(chuàng)新點、本課題設(shè)計的應(yīng)用和發(fā)展前景、以及下面所示的零件圖。

六、實驗小結(jié)

在經(jīng)歷了一個月的創(chuàng)新設(shè)計馬上就要上交課題了，我們小組按照最初的構(gòu)思和想法研究的是便攜式打氣筒自行車，定好課題后我們就分好個人負(fù)責(zé)的部分，在每個組員的努力學(xué)習(xí)和辛勤工作下完成了這次的課題。參加這次的創(chuàng)新課題，我們從中學(xué)習(xí)到了很多日常學(xué)習(xí)中很難學(xué)到的“知識”，也讓我們在實踐中找到了快樂和充實。一個月的課題學(xué)習(xí)、實踐不僅增添了我們的課外學(xué)習(xí)興趣，也培養(yǎng)了我們的思維和動手能力。

隨著時代的進步，人們的生活也在不斷的發(fā)展著。對于平時出門對大多數(shù)人來說還是環(huán)保的自行車，所以在研發(fā)和制造過程中會想方設(shè)法的讓自行車在路途中盡可能的不出現(xiàn)事故。在此基礎(chǔ)上我們團隊針對自行車打氣問題提出來現(xiàn)在社會熱門的便攜式工具。

在項目結(jié)束之際，很慶幸我們收獲了很多，雖然在研究過程中遇到過困難，也有過迷茫，但是正是這些才帶給我們在生活學(xué)習(xí)中的成長，讓我們更加洗練。生活也就是在這種挑戰(zhàn)和實踐中慢慢地充實的。

一、知識學(xué)習(xí)方面

在大學(xué)里學(xué)的CAD和SolidWorks完全運用到了研究課題上，首先在一次課上我們初定了要研究的課題，經(jīng)過查閱相關(guān)資料進行了認(rèn)識和學(xué)習(xí)。接下來在老師的幫助下，我們一步步的設(shè)計著課題內(nèi)容，更加鞏固了對SolidWorks的運用，同時增加了

我們的知識。裝配設(shè)計是研究的一個重要部分，我們必須在課余時間把各個自行車的零部件畫出來，然后經(jīng)過裝配來讓大家知道我們研究的到底是什么課題，這樣我們就必須查找各方面的專業(yè)知識。雖然過程很困難，但是在我們的共同努力下完成了任務(wù)，這是我們的努力與堅持。

二、能力提升方面

首先在于課題本身的能力培養(yǎng)，即對于SolidWorks的運用和掌

握的能力提升。在對于裝配圖的時候要注意每個零部件在畫的時候要尺寸方面相同同時可以配合。自此之前，我們也深刻的體會到這種能力在以后學(xué)習(xí)和生活事件后的重要性，項目開始后，我也一直圍繞著此問題逐漸展開自己的學(xué)習(xí)實踐計劃，努力跟小組與老師一起從最基礎(chǔ)學(xué)起，循序漸進逐步學(xué)習(xí)掌握這種處理能力。雖小有成就，但仍有很多不足和遺漏，在日后的學(xué)習(xí)過程中，也是給自己留下了后續(xù)任務(wù)與要求。

其次在于整體設(shè)計上的能力培養(yǎng)，要學(xué)會怎樣去設(shè)計一個課題，不僅要讓別人一看就知道你做的是什么，更要的是簡單明了卻要清楚表達出每一處設(shè)計的原因。在繪圖過程中不僅知道了軟件的重要性更加提升了我們的繪畫能力，動手實踐才是學(xué)習(xí)的本源。再者就是對于陌生知識的學(xué)習(xí)與理解。很多知識對于我們的眼界都是很難想象的，有時候更是一臉茫然的，陌生帶給我們恐懼與畏怯，但同時帶給我們驚奇與渴望；它就像一層窗戶紙，捅

破它就能享受一片清澈的陽光。在開始時，對于SolidWorks的陌生也一度是我有種挫敗感，但是看到其他小組成員的賣力與堅持，讓我明白自信是學(xué)習(xí)新知識的最有力的老師。

最后在小組的協(xié)調(diào)和團隊合作能力上，也得到了很大的提升。從項目開始到結(jié)尾，每個人都時刻在提出自己的意見與學(xué)習(xí)心得，工作的分擔(dān)以及相互的交流讓我少走了彎路，多得了真理。

三．素質(zhì)培養(yǎng)方面

從頭至尾，項目給予我的收獲，主要包括2點。首先是創(chuàng)新思維的整體提升，在自己的已有的知識層面上進行陌生知識的發(fā)現(xiàn)，探討到實現(xiàn)，不僅僅是學(xué)習(xí)難度的提升，更是創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。其實就是在整個學(xué)習(xí)中，團隊的合作素養(yǎng)，交流與同進退的協(xié)作工作能力也不斷讓我意識到團隊合作的重要性。而恰恰也是我合作素質(zhì)的提高。

通過這次項目，不僅在學(xué)習(xí)實踐方面收獲頗多，也讓我在為人處事方面更加成熟穩(wěn)重。創(chuàng)新項目的設(shè)計過程中也極大地磨礪了我的耐心與細(xì)心，也彌補了我這方面的不足。與此同時，它也讓我感受到創(chuàng)新實踐的樂趣，提高了擴展思維能力增強了合作意識，在實踐方面也有很大的提升，更重要的是結(jié)識了不少良師益友。希望以后還能更多地參加類似的活動，充實我的大學(xué)生活。

第二篇：機械創(chuàng)新設(shè)計

學(xué)習(xí)機械創(chuàng)新設(shè)計后的感想與收獲

機信087 王橙巖 08080803110239

機械創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)是一門培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、提高學(xué)生綜合素質(zhì)、啟發(fā)創(chuàng)新思維、注重工程能力培養(yǎng)、介紹機械創(chuàng)新設(shè)計方法與機電產(chǎn)品制作實踐的課程。而機械創(chuàng)新設(shè)計正是以培養(yǎng)學(xué)生主動實踐、工藝實踐及創(chuàng)新能力的一門課程。

通過老師的講解與播放多媒體典型機電產(chǎn)品設(shè)計案例的分析與指導(dǎo)，使我進一步了解了創(chuàng)新設(shè)計、產(chǎn)品制作的過程與方法。緊接著老師讓我們分組親自動手設(shè)計一件物品，在實踐中我培養(yǎng)和鍛煉創(chuàng)新能力，加深了知識的理解與動手能力。機械創(chuàng)新，精髓便在創(chuàng)新二字，雖然身在大三，閱歷尚淺，然則閱歷過多 則多會犯經(jīng)驗主講之錯誤，很多人也由于知識過多而導(dǎo)致思想嚴(yán)重保守，從而失去了創(chuàng)新能力，因此從這一方面看，閱歷少既是我們的劣勢，同時也是優(yōu)勢，劣勢在于我們所接觸知識不多，從而導(dǎo)致思想與實際情況相脫離甚至相違背，而優(yōu)勢則在于思想不受限制，許多突發(fā)廳想便在瞬間產(chǎn)生，其擺脫傳統(tǒng)，得到創(chuàng)新。很多人談到設(shè)計首先想到的是“我的能力不足，我的學(xué)歷不夠”首先就進行了自我否定，認(rèn)為設(shè)計是一件很難的事，是一件常人很難企及的事。其實設(shè)計并不是燈塔上的明珠，難以企及，只要我們注意生活、觀察生活中的不足，就一定能設(shè)計出我們想要的產(chǎn)品。

以前聽電視上講了一個未讀完初中的保安，覺得現(xiàn)現(xiàn)代馬桶不好用，尤其是那種自動抽紙的馬桶。所以想方設(shè)法對其進行了改進，最后經(jīng)過一年的努力終于發(fā)明了一種機械式馬桶。很多大公司紛紛找上

門要購買其專利，有的甚至高達兩百萬。值的我們深思的是，這些公司人才濟濟，而且都是名校的高材生??

一個未念完初中的人，讓一群高材生都汗顏。他沒有什么特別之處，但他有那種敢想敢做的精神，并為之不懈努力。他沒有認(rèn)為自己該有什么文憑，所以設(shè)計發(fā)明也是大眾的事，人人都是發(fā)明家，人人都是設(shè)計師。

另外我們研究學(xué)問的同時我們也要更多的注重人際交往的能力，交往是更好的合作的前提，只有更好的交往才能更好的合作，才能做出最棒的產(chǎn)品，我們可以想象一個不會交往的人，縱使他在有才華，也是很難做出一件十分完美的產(chǎn)品的，因為一個人的力量，一個人能想到的問題，一個人的創(chuàng)意畢竟有限，只有依靠大家的力量，通力合作才能做出更偉大的成就，我們可以想象在現(xiàn)在這樣一個科技發(fā)展迅速的世界里，時間就是金錢，時間就是效率，只有抓住時間通力合作，才能縮短時間，才能縮短上市時間，才能抓住商機，創(chuàng)造更大的價值，所以交往并非是演說家的專利，更是技術(shù)家的專利，交往是每個人應(yīng)該掌握的一門技能，它不但服務(wù)于我們的社會生活，還可以服務(wù)于我們的工作學(xué)習(xí)，所以交際是一門學(xué)問，每個人都要學(xué)習(xí)的。

我們平日所學(xué)習(xí)的，多為課本上的理論知識，然而無數(shù)事實證明理論與實際是有區(qū)別的，理論上成立的東西實際上可能很難完成，除此之外，我們在實踐中亦可以學(xué)習(xí)不少課本上從未出現(xiàn)的東西，通過學(xué)習(xí)這些，我們的動手能力與實踐能力在很大的程度上會有所加強，從而使自己的綜合素質(zhì)能夠上一個臺階，這些對我們進入社會都會有

十足的好處，畢竟，現(xiàn)代社會追求的是擁有綜合素質(zhì)的人才，只有在大學(xué)里通過積極參與各項活動，才能充分地鍛煉自己，才能使自己的能力得到鍛煉，才能使自己成為社會需要，用人企業(yè)需要的人才，這樣才不辜負(fù)自己在大學(xué)的幾年學(xué)習(xí)。

第三篇：機械創(chuàng)新設(shè)計.

機械創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)設(shè)計說明書

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實訓(xùn)班級： 組長姓名： 組員姓名： 組員姓名： 組員姓名： 組員姓名： 組員姓名： 組員姓名： 組員姓名：

學(xué)號： 學(xué)號： 學(xué)號： 學(xué)號： 學(xué)號： 學(xué)號： 學(xué)號： 學(xué)號：

目錄

摘要..................................................................................................................................................3 1 課題背景及意義...........................................................................................................................3

1.1 課題背景............................................................................................................................3 1.2 創(chuàng)新設(shè)計意義....................................................................................................................3 2 設(shè)計條件與要求...........................................................................................................................3

2.1..............................................................................................................................................3 2.2..............................................................................................................................................3 2.3..............................................................................................................................................3 3 方案選擇.......................................................................................................................................4

3.1..............................................................................................................................................4 3.2..............................................................................................................................................4 3.3..............................................................................................................................................4 4 結(jié)構(gòu)設(shè)計.......................................................................................................................................4

4.1..............................................................................................................................................4 4.2..............................................................................................................................................4 5 分析計算.......................................................................................................................................4

5.1..............................................................................................................................................4 5.2..............................................................................................................................................5 6 創(chuàng)新點及應(yīng)用...............................................................................................................................5

6.1..............................................................................................................................................5 6.2..............................................................................................................................................5 6.3..............................................................................................................................................5 7 總結(jié)..............................................................................................................................................5

7.1..............................................................................................................................................5 7.2..............................................................................................................................................5 8 參考文獻.......................................................................................................................................5

摘要 課題背景及意義

1.1 課題背景

1.2 創(chuàng)新設(shè)計意義 設(shè)計條件與要求

2.1

2.2

2.3 方案選擇

3.1

3.2

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1

4.2 分析計算

5.1 理論分析與計算

5.2 工作原理 創(chuàng)新點及應(yīng)用

6.1

6.2

6.3 總結(jié)

7.1

7.2 參考文獻

附圖： 附圖一 附圖二 …… 附圖N

第四篇：機械創(chuàng)新設(shè)計

機械創(chuàng)新設(shè)計中的機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計

摘要

機械創(chuàng)新設(shè)計是指規(guī)劃構(gòu)思出新穎有價值的機械產(chǎn)品的活動過程，而機構(gòu)創(chuàng)新是機械創(chuàng)新設(shè)計的一個重要方面。本文首先簡述了機械創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)涵，隨后針對機構(gòu)創(chuàng)新方面進行了舉例說明，最后以折疊式擔(dān)架車為實例對機構(gòu)創(chuàng)新在機械設(shè)計創(chuàng)新中的應(yīng)用進行了簡要介紹。關(guān)鍵詞

機械 創(chuàng)新 設(shè)計 機構(gòu) 再生 原理

一、機械創(chuàng)新設(shè)計概述

1、引言

機械設(shè)計是指根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。一般來說，機械設(shè)計分為以下幾步：第一步就是敢發(fā)現(xiàn)問題，感悟需求；第二步是弄清問題的本質(zhì)；第三步是尋求問題的科學(xué)原理解，解決問題都是要遵循科學(xué)原理或利用科學(xué)規(guī)律、現(xiàn)象；第四步是選定科學(xué)原理解，規(guī)劃工藝動作，規(guī)劃功能；第五步是機械系統(tǒng)的構(gòu)思，尺度綜合；第六步是機械系統(tǒng)的評價選優(yōu)；第七步是對被選定機械系統(tǒng)作結(jié)構(gòu)設(shè)計；第八步是造型包裝設(shè)計。

創(chuàng)新是以新思維、新發(fā)明和新描述為特征的一種概念化過程。起源于拉丁語，它原意有三層含義，第一，更新；第二，創(chuàng)造新的東西；第三，改變。創(chuàng)新是人類特有的認(rèn)識能力和實踐能力，是人類主觀能動性的高級表現(xiàn)形式，是推動民族進步和社會發(fā)展的不竭動力。

機械創(chuàng)新設(shè)計是充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力和智慧，利用人類已有的相關(guān)科學(xué)理論、方法和原理，進行新的構(gòu)思，設(shè)計出新穎、有刨造性及實用性的機構(gòu)和機械產(chǎn)品[1]。

2、機械創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)涵

狹義的機械創(chuàng)新設(shè)計是指規(guī)劃構(gòu)思出新穎有價值的機械產(chǎn)品的活動過程，它的標(biāo)志是設(shè)計產(chǎn)品具有新穎性。廣義的機械創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)該包括設(shè)計思想方法、手段的創(chuàng)新。一般情況下，機械創(chuàng)新設(shè)計被理解為狹義的。

從機械的定義、機械設(shè)計過程看機械創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)涵主要在以下幾方面[2]： 1)產(chǎn)品功能的創(chuàng)新設(shè)計。包括滿足人類需求的全新功能的產(chǎn)品和增加新功能的產(chǎn)品的創(chuàng)造。

2)完成產(chǎn)品功能的新的科學(xué)原理的運用。

3)實現(xiàn)工藝動作的新規(guī)劃，用工藝動作完成產(chǎn)品功能是機械產(chǎn)品的重要特征。4)機械系統(tǒng)的創(chuàng)新組合。

5)機構(gòu)創(chuàng)新，包括基本機構(gòu)的演變創(chuàng)新和機構(gòu)的組合創(chuàng)新。

6)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。機器由具體的功能結(jié)構(gòu)結(jié)合而成，結(jié)構(gòu)元素的變化構(gòu)成機械創(chuàng)新設(shè)計最為具體的部分。

7)檢測控制系統(tǒng)創(chuàng)新。8)產(chǎn)品造形創(chuàng)新。

機械創(chuàng)新設(shè)計的實質(zhì)內(nèi)容是“新”字，構(gòu)成一個機械產(chǎn)品的某一部分相對于舊有產(chǎn)品而言，具有新穎價值，其設(shè)計過程中就進行了創(chuàng)新設(shè)計。機械創(chuàng)新設(shè)計只是機械設(shè)計過程中，對產(chǎn)品規(guī)劃構(gòu)思的某些部分作了新穎有價值的設(shè)計。機械創(chuàng)新設(shè)計只是機械設(shè)計中的一個環(huán)節(jié)，前者不能取代后者。

本文將針對機構(gòu)創(chuàng)新這一點，闡述機構(gòu)學(xué)相關(guān)理論在機械創(chuàng)新設(shè)計方面的應(yīng)用。

二、機械創(chuàng)新設(shè)計中的機構(gòu)創(chuàng)新

1、新機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計

任何一個設(shè)計，其首要工作應(yīng)明確設(shè)計目的和設(shè)計任務(wù)以及設(shè)計出機構(gòu)應(yīng)實現(xiàn)的功能。機械系統(tǒng)的功能分析是機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中非常重要的環(huán)節(jié)，是后續(xù)設(shè)計的基礎(chǔ)。最基本的功能分析是確定輸入、輸出運動形式和相關(guān)約束條件，從而總結(jié)出為實現(xiàn)所需功能所需的機構(gòu)自由度、各類型構(gòu)件數(shù)目、機構(gòu)中各類運動副的分配情況等[3]。在進行機械裝置的功能分析之后，可根據(jù)現(xiàn)有的單鉸運動鏈圖譜找出滿足機構(gòu)自由度要求和基本功能要求的單鉸運動鏈，且這些僅含連桿與轉(zhuǎn)動副的所有單鉸運動鏈原型可作為下一步創(chuàng)新綜合的基礎(chǔ)。

例如，要求設(shè)計一個能較精確地實現(xiàn)預(yù)期運動規(guī)律(將轉(zhuǎn)動變換為移動)的傳動系統(tǒng)——凸輪控制機構(gòu)。則可確定凸輪為原動件，滑塊為輸出構(gòu)件，該凸輪要求恒速轉(zhuǎn)動，以驅(qū)動滑塊沿固定導(dǎo)軌移動。而滑塊要按規(guī)定的行程作往復(fù)運動。按以上要求分析，機構(gòu)的自由度為l，應(yīng)選擇F=l的運動鏈，而滿足需求的最簡單運動鏈為平面四桿鏈。由于機構(gòu)中存在凸輪高副，且輸出為移動副，則應(yīng)對四桿機構(gòu)進行運動副的替代，不難發(fā)現(xiàn)替代后運動鏈為1R1P1Z[4]形式(R為轉(zhuǎn)動副、P為移動副、Z為凸輪高副)。同時可明確輸入運動為轉(zhuǎn)動，構(gòu)件1為驅(qū)動件(即為凸輪)，輸出運動為移動，構(gòu)件3為輸出件(滑塊)，構(gòu)件2為相對固定的機架，從而得到其機構(gòu)簡圖如圖2-1所示。滾子4并非運動鏈中的構(gòu)件，在此只是起到減少凸輪副磨擦損耗的作用。

圖2-1平面四桿運動鏈替代后的機構(gòu)

若要滿足力或運動的擴大功能，則可分別選擇瓦特鏈與斯蒂芬森鏈為原型的六桿運動鏈并使機構(gòu)中同時存在凸輪高副和齒輪高副。先來討論瓦特鏈的形式，如圖2-2所示。根據(jù)運動副替代方法，可將瓦特鏈中的構(gòu)件2與轉(zhuǎn)動副B和C替代為凸輪副HS，構(gòu)件l則為凸輪；構(gòu)件4與轉(zhuǎn)動副E和G替代為齒輪副HS，構(gòu)件3為齒輪，構(gòu)件5為齒條也即是滑塊。接下來確定出三元素桿6為機架，即可設(shè)計出機構(gòu)運動簡圖，如圖2-3所示。圖中l(wèi)為主動凸輪，通過主動凸輪帶動齒輪3擺動，再通過齒輪齒條的嚙合，實現(xiàn)滑塊5的往復(fù)移動輸出，達到預(yù)期功能。

圖2-2 替代后的瓦特鏈

圖2-3 根據(jù)瓦特鏈創(chuàng)作的機構(gòu)

再來看斯蒂芬森鏈，如圖2-4所示。可將構(gòu)件2和轉(zhuǎn)動副B和C替代為凸輪副HS，構(gòu)件1則為凸輪；構(gòu)件5與轉(zhuǎn)動副E和F替代為齒輪副HS，構(gòu)件3為齒輪，構(gòu)件6為齒條。此時三元素桿3既是與凸輪連接的從動桿，又是齒輪。三元素桿6則

既可能成為帶固定齒條的機架(如圖2-5a所示)，也可能成為與機架通過移動副連接的齒條滑塊(如圖2-5b所示)。從而可能得出兩種不同結(jié)構(gòu)的機構(gòu)。

圖2-4替代后的斯蒂芬森鏈

圖2-5 根據(jù)斯蒂芬森鏈創(chuàng)新出的機構(gòu)

圖2-5a方案是以構(gòu)件6為帶固定齒條的機架，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)矩驅(qū)動凸輪1轉(zhuǎn)動時，利用凸輪傳動使齒輪3實現(xiàn)往復(fù)擺動，由于齒輪3與機架6所含齒條的嚙合，齒輪3的中心相對于機架6成往復(fù)直線運動，再通過齒輪3與滑塊4的鉸接，最終形成滑塊4相對于機架6的往復(fù)直線運動輸出。圖2-5b方案是以構(gòu)件4為機架，通過凸輪驅(qū)動輸入轉(zhuǎn)動，再通過凸輪1將轉(zhuǎn)動傳遞給齒輪3，齒輪3與滑塊齒條6嚙合，使滑塊齒條6相對機架4作往復(fù)移動輸出。在上述方案中為減少凸輪上的磨擦損耗均采用了滾子結(jié)構(gòu)。

2、基于原機構(gòu)的再生創(chuàng)新與綜合

另一種基于現(xiàn)有裝置的再生創(chuàng)新綜合，其設(shè)計全過程可分如下5步：(1)明確所設(shè)計機器的功能要求，并作相關(guān)調(diào)研；(2)根據(jù)已有的機構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成僅含構(gòu)件和轉(zhuǎn)動副的單鉸運動鏈；(3)是根據(jù)原型單鉸運動鏈的基本特性進行構(gòu)型綜合，即在機構(gòu)自由度保持不變的情況下，根據(jù)需要可適當(dāng)調(diào)整原機構(gòu)桿件數(shù)，并對其各類運動鏈型綜合而獲得所有獨立異構(gòu)的運動鏈；(4)是根據(jù)設(shè)計的功能需求與約束條件，選取滿足條件的運動鏈，并進行機構(gòu)的演化與創(chuàng)新；(5)最后進行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，得到機械裝置的運動簡圖[5]?，F(xiàn)以一個凸輪控制機構(gòu)的創(chuàng)

新設(shè)計為例作簡單討論。

已知一凸輪控制機構(gòu)使一個大質(zhì)量M，按給定的行程D作往復(fù)運動，要求根據(jù)創(chuàng)新綜合方法，提出其它設(shè)計方案，并要求比原機構(gòu)能獲得更大的機械效益。

首先應(yīng)明確機構(gòu)設(shè)計的基本功能是用機械效益大的凸輪控制機構(gòu)去驅(qū)動連接點P，同時機構(gòu)的自由度應(yīng)為1。為簡化問題，僅研究驅(qū)動點P之前的傳動機構(gòu)，它是F=1的凸輪搖桿機構(gòu)，其對應(yīng)運動鏈如圖2-6所示。

圖2-6 傳動部分運動鏈圖

接下來進行運動鏈的綜合。因創(chuàng)新機構(gòu)需要獲得更大的機械效益，故應(yīng)考慮增加機構(gòu)桿件數(shù)。為保證自由度不變，最少應(yīng)增加2個桿件，則得到新裝置應(yīng)為六桿運動鏈，它僅有2種獨立異構(gòu)型式，即瓦特鏈與斯蒂芬森鏈。以斯蒂芬森鏈為例，根據(jù)功能需求進行結(jié)構(gòu)的演化。因該裝置為凸輪控制機構(gòu)，必然進行運動副的替代，即用一個凸輪副去替代運動鏈中的一個二元素桿與2個轉(zhuǎn)動副，故得到演化后運動鏈，如圖2-7所示，其中虛線表示的Hs即是凸輪副的替代部分[6]。

圖2-7 斯蒂芬森鏈的代替

3、機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用實例

折疊式擔(dān)架車車能在急救中快速實現(xiàn)擔(dān)架與擔(dān)架車的轉(zhuǎn)換，大大降低了急救時間。

圖3-1 折疊式擔(dān)架車的機構(gòu)運動簡圖

如圖3-1所示，臺板承擔(dān)病人，支桿和連桿通過若干個轉(zhuǎn)動副與臺板相連。該設(shè)備中應(yīng)用了4個萬向輪，同高度的4個為一組，展開時一組工作，折疊時另一組工作。連桿之間由轉(zhuǎn)動副連接，該擔(dān)架車由2套這種桿機構(gòu)組合而成，其中左右對稱的支桿－觸板連桿－短連桿分別組成2套復(fù)合鉸鏈。根據(jù)需要該車有2個工作狀態(tài)：高位工作狀態(tài)和低位工作狀態(tài)。高位工作狀態(tài)是該車作為擔(dān)架車急救時推行所用；而低位工作狀態(tài)則是該車作為擔(dān)架或進入救護車時所用[7]。

當(dāng)需要將擔(dān)架車折疊或?qū)⑵渫粕暇茸o車時，只需要挨著鎖死掛鉤的急救人員將掛鉤7旋轉(zhuǎn)就可以打開，如圖2所示。其后面的急救人員用力向前推，前面的支桿3’撞到車沿，向里面扣進來。由長連桿6’，短連桿5’和觸板連桿4’組成的桿機構(gòu)也就是E點向右上方移動，之后帶動長連桿6’，在連桿6’的作用下，向右拉動支桿3，支桿3也隨動向里面扣進去。隨后由觸板連桿4，短連桿5和長連桿6組成的桿機構(gòu)，也就是B點向左上方移動，帶動長連桿6，同時又給支桿3’ 一個向里面扣的力。這樣就實現(xiàn)了自動平穩(wěn)折疊的功能。在支桿全部收進去后，旋轉(zhuǎn)掛鉤，掛在車體的臺板L點的柱銷上，就實現(xiàn)了折疊時的鎖死，其示意圖如圖3-2所示。

圖3-2 折疊式擔(dān)架車示意圖

如果想要將擔(dān)架車展開，只要將L點掛鉤旋轉(zhuǎn)，向外扳動一個觸板連桿。例如扳動觸板連桿4’，如圖3-3所示，由連桿組成的轉(zhuǎn)動副短連桿5’和觸板連桿4’運動到一條直線上。連在E點的長連桿6’驅(qū)動支桿3展開。長連桿6也就是H點向右下方運動，同時驅(qū)動觸板連桿4，短連桿5組成的轉(zhuǎn)動副成一條直線，驅(qū)動支桿3展開，最后經(jīng)長連桿之間它們相互作用成展開狀態(tài)。展開后將掛鉤掛在支桿的柱銷上進行鎖死。

圖3-3 折疊式擔(dān)架車的折疊狀態(tài)

結(jié)論

進行機械創(chuàng)新設(shè)計要有兩個必要條件：一是充分獲取適用的知識；二是要使用符合創(chuàng)新設(shè)計思維并能激發(fā)創(chuàng)新思維的設(shè)計系統(tǒng)。運用機構(gòu)學(xué)原理進行機械設(shè)計創(chuàng)新，首先要學(xué)習(xí)掌握相關(guān)的機構(gòu)理論與已有的結(jié)構(gòu)，才能在創(chuàng)新思維的指導(dǎo)下進行創(chuàng)新設(shè)計。參考文獻

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第五篇：機械創(chuàng)新設(shè)計

《創(chuàng)新設(shè)計》單元測驗1

一、單項選擇題

1、齒輪輪齒的嚙合所構(gòu)成的運動副屬于（）。(C)A、移動副 B、低副 C、高副 D、轉(zhuǎn)動副

2、新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的第一個階段是（）。(B)A、研究設(shè)計階段 B、調(diào)查決策確定階段 C、樣機試制階段 D、方案設(shè)計階段

3、機械零件由于某些原因不能（）時稱為失效。(C)A、工作 B、連續(xù)工作 C、正常工作 D、負(fù)載工作

4、下面不屬于機械零件的失效形式的是（）。(D)A、整體斷裂 B、過大的殘余變形 C、表面破壞 D、摩擦

5、下面不屬于機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則的是（）。(A)A、美觀準(zhǔn)則 B、剛度準(zhǔn)則 C、強度準(zhǔn)則 D、可靠性準(zhǔn)則

6、通常把機構(gòu)解釋為（）。(A)A、具有確定相對運動構(gòu)件的組合B、具有確定相對運動元件的組合

C、具有確定相對運動機件的組合 D、具有確定相對運動零件的組合

7、在平面機構(gòu)中，機構(gòu)的原動件的自由度應(yīng)為（）。(B)A、0 B、1 C、2 D、3

8、在平面機構(gòu)中原動件數(shù)目（）機構(gòu)的自由度時，該機構(gòu)的運動將不完全確定。(C)A、大于 B、等于 C、小于 D、以上都不正確

9、平面機構(gòu)具有確定運動的條件是（）。(B)A、機構(gòu)的自由度大于零

B、機構(gòu)的自由度等于原動件數(shù)

C、機構(gòu)的自由度大于1 D、機構(gòu)的自由度小于零

10、在一個零件的磨損過程中，代表使用壽命長短的是（）。(B)

11、國家知識創(chuàng)新體系包括（）。(D)

A、知識創(chuàng)新體系 B、技術(shù)創(chuàng)新體系 C、知識傳播系統(tǒng)和知識應(yīng)用系統(tǒng) D、以上均是

12、目前世界上的發(fā)明專利（）掌握在發(fā)達國家手里。(A)A、90% B、80% C、70% D、60%

13、我國關(guān)鍵技術(shù)對外依存率達到（），與發(fā)達國家的差距還非常大。(B)A、40% B、50% C、60% D、70%

14、美國經(jīng)濟學(xué)家舒彼特在1912年出版的“經(jīng)濟發(fā)展理論”中提出創(chuàng)新的具體內(nèi)容包括（）。(D)A、采用新技術(shù) B、生產(chǎn)新產(chǎn)品 C、研制新材料和開辟新市場 D、以上均是

15、在國際競爭中，國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域內(nèi)的競爭越來越表現(xiàn)魏科學(xué)技術(shù)能力和人才的競爭，特別是（）的競爭。(B)A、高技能型人才 B、創(chuàng)新型人才 C、高學(xué)歷型人才 D、科技復(fù)合型人才

16、從創(chuàng)新的內(nèi)容來看，一般把創(chuàng)新分為（）。(C)A、知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新兩部分 B、知識創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新兩部分 C、知識創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新三部分 D、應(yīng)用創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新兩部分

17、知識創(chuàng)新又稱為（）。(C)A、技術(shù)創(chuàng)新 B、應(yīng)用創(chuàng)新 C、理論創(chuàng)新 D、文化創(chuàng)新

18、社會實踐中，創(chuàng)新方式指（）。(D)

A、由無到有的創(chuàng)新 B、從由到新的創(chuàng)新 C、憑空創(chuàng)新 D、包括A和B項

19、自行車和縫紉機應(yīng)屬于（）。(A)A、機器 B、機構(gòu) C、通用零件 D、專用零件 20、一般的機械鐘表應(yīng)屬于（）。(B)A、機器 B、機構(gòu) C、通用零件 D、專用零件

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21、（）可以用來代替人的勞動，完成有用的機械功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。(B)A、機構(gòu) B、機器 C、構(gòu)件 D、零件

22、構(gòu)件是機器中每一個獨立（）的剛性單元體。(B)A、制造 B、運動 C、分析 D、設(shè)計

26兩構(gòu)件在未構(gòu)成運動副之前，在空間中它們共有（）個相對自由度。(D)A、3 B、4 C、5 D、6

29、在平面機構(gòu)中，如果引入一個平面低副（轉(zhuǎn)動副和移動副），則提供（）個約束。(B)A、1 B、2 C、3 D、4 30、在平面機構(gòu)中，如果引入一個平面高副，則提供（）個約束。(A)A、1 B、2 C、3 D、4

二、多項選擇題

1、(ABCD)要進行機械創(chuàng)新首先應(yīng)了解機械原理（）方面。

A、機構(gòu)結(jié)構(gòu)和運動分析基本知識 B、機器動力學(xué)

C、常用機構(gòu)的分析與設(shè)計 D、機械系統(tǒng)的方案設(shè)計

2、機械原理研究的對象是（）。(AD)A、機構(gòu) B、構(gòu)件 C、運動副 D、機器

3、機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的主要內(nèi)容和目的是（）。(ABCD)A、研究機構(gòu)的組成及機構(gòu)運動簡圖的繪制

B、掌握機構(gòu)具有確定運動的條件 C、研究機構(gòu)的組成原理 D、研究機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類

4、關(guān)于運動副的解釋下面的敘述正確的是（）。(ABC)A、運動副是一種連接

B、運動副由兩個構(gòu)件組成

C、組成運動副的兩個構(gòu)件之間有相對運動 D、運動副可以由一個構(gòu)件組成

5、在繪制機構(gòu)的運動簡圖的過程中，下面的敘述（）必須明確表示出來。(ABCD)A、構(gòu)件的數(shù)目和長度

B、運動副的類型、數(shù)目和運動副之間的相對位置 C、機構(gòu)的原動件 D、機構(gòu)的機架

6、下面關(guān)于運動的分類，按照運動副接觸部分的幾何形狀分類的有（）。(ABC)A、圓柱副 B、球面副 C、螺旋副 D、移動副

7、下面的機器是利用機械的振動來工作的有（）。(ABD)A、按摩機 B、振動臺 C、發(fā)電機 D、振動運輸機

8、對于靜不平衡的轉(zhuǎn)子，只需要（）就可以獲得平衡。(AB)A、在同一個平面內(nèi)增加一個平衡質(zhì)量

B、在同一個平面內(nèi)除去一個平衡質(zhì)量

C、分別在兩個平面內(nèi)各增加一個平衡質(zhì)量 D、分別在兩個平面內(nèi)各除去一個平衡質(zhì)量

三、判斷題

1、從運動學(xué)的角度看，機構(gòu)與機器是相同的。（）(A)

3、各種機構(gòu)都是用來傳遞與變換運動和力的可動裝置（）。(A)

5、機構(gòu)是把一個或多個構(gòu)件的運動，變換成其他構(gòu)件所需運動的確定運動構(gòu)件系統(tǒng)（）。(A)

6、機器中獨立運動的剛性單元體，稱為零件（）。(B)

7、一個構(gòu)件可以是不能拆開的單一整體，也可能是由若干不同零件組裝起來的剛性體（）。(A)

8、虛約束對運動不起作用，也不能增加構(gòu)件的剛性（）。(B)

9、若兩個構(gòu)件之間組成兩個導(dǎo)路平行的移動副，在計算自由度時應(yīng)算作兩個移動副（）。(B)

11、當(dāng)機構(gòu)的自由度F>0，且等于原動件數(shù)，則該機構(gòu)具有確定的相對運動（）。(A)

12、虛約束對機構(gòu)的運動不起作用（）。(B)

14、機構(gòu)的運動不確定，就是指機構(gòu)不能具有相對運動（）。(B)

15、機構(gòu)的運動簡圖是用來表示機構(gòu)結(jié)構(gòu)的簡單圖形（）。(B)

16、在繪制機構(gòu)運動簡圖時，必須按比例繪制，否則，不能表明構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系（）。(A)

18、平面機構(gòu)中如果有4個構(gòu)件在同一處用鉸鏈連接在一起，則它們構(gòu)成了4個轉(zhuǎn)動副（）。B

共 3 頁 第 ２ 頁

19、平面機構(gòu)中的虛約束，如果制造、安裝精度不夠時，會成為真約束（）。(B)

21、從機構(gòu)組成看，機構(gòu)可看作為構(gòu)件與運動副的組合，也可以看作為原動件與機架和從動件的組合（）。(A)

22、只要兩個以上的構(gòu)件匯交在一起，并有回轉(zhuǎn)副存在，就一定存在復(fù)合鉸鏈（）。(B)

24、機構(gòu)中有一個固定不動的構(gòu)件稱為機架，故機架相對于地面肯定是固定不動的()。(B)

25、構(gòu)件是組成機構(gòu)的基本要素之一，而運動副是機械原理中最重要的概念之一（）。(A)

26、從運動學(xué)的角度分析，任何機器都是由若干（兩個以上）構(gòu)件組合而成（）。(A)

27、構(gòu)件通過運動副的連接而構(gòu)成的可相對運動的系統(tǒng)稱為運動鏈（）。(A)

29、同一機構(gòu)因所取的原動件不同，有可能成為不同級別的機構(gòu)，但當(dāng)機構(gòu)的原動件確定后，桿組的拆法和機構(gòu)的級別就一定了（）。(A)30、當(dāng)機械自鎖時，機械已經(jīng)不能運動，所以此時機械所能克服的生產(chǎn)阻抗力為小于等于零的值（第 ３ 頁

共 3 頁。(A)）