第一篇：機械創新作業(32)
《機械創新設計》
結課論文
課程名稱《機械創新設計》院（系、部、中心）專業班級流體（卓越）111姓名號題目如何提高機械性能設計起止日期2014-5-18~2014-5-25任課教師王育榮
提高機械性能設計
作者：周富偉
（南京工程學院機械工程學院，南京211167）
摘要：機械性能是金屬材料的常用指標的一個集合。在機械制造業中，一般機械零件都是在常溫、常壓和非強烈腐蝕性介質中使用的，且在使用過程中各機械零件都將承受不同載荷的作用。金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機械性能（或稱為力學性能）。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命，金屬材料的機械性能是零件的設計和選材時的主要依據，外加載荷性質不同（例如拉伸、壓縮、扭轉、沖擊、循環載荷等），對金屬材料要求的機械性能也將不同。常用的機械性能包括：強度、塑性、硬度、沖擊韌性、多次沖擊抗力和疲勞極限等。因此，如何提高機械性能的設計有著巨大的意義，尤其是對我們機械一塊，一個小小的改動能夠影響整個行業變化。
關鍵詞：機械性能設計、提高、金屬材料、機械零件
1、引言
改革開放三十年以來，中國制造業有了顯著的發展，無論制造業總量還是制造業技術水平都有很大的提高。機械制造行業在近年來不斷的發展和創新，作為國家非常重要的一門行業，中國相對于其他國家技術要落后了接近三十年，這就使得中國機械發展是當務之急，如果不能提高和改善技術，就會導致中國機械行業的落后，從而無力與他國競爭，這是非常危險的。作為國家與社會集體的一份子，我們也許不能直接改變世界走向，但是我們可以從小方面去累積，點點滴滴最終必將匯成大江河。
2、中國機械制造業存在的主要問題
面對21世紀世界經濟一體化的挑戰，機械制造業存在的主要問題有以下幾個方面：
1、合資問題。
由于世界經濟一體化，我國引進大量國外的產品和技術，的確是機械制造業有了不小的發展，但是國外野心勃勃的企業不僅僅想要占領中國的市場，更加想要壟斷中國機械行業的技術。比如2005年3月，全球最大的機械設備制造商——美國卡特彼勒公司以低得“令人意外”的價格收購了山東重工的40％的股份，此后工程機械業中傳出，強硬的卡特比勒已制定了龐大的收購計劃，目的是“蠶食中國工程機械”。
國外公司這種做法無疑使得中國機械行業發展更加困難，但是我們也不能退縮，只有直面這些挑戰和危險，在困境成長起來，這樣的公司才是真正強大的公司。
2、技術問題。
中國的機械行業技術問題也是中國目前遇到的比較大的問題，外國公司誰也不會把真正的最先進的技術透露給競爭對手。中國機械行業雖然有自己的品牌，但是機械主要部件還是來自國外，這是一種潛在的威脅。近幾年來，中國每年用于固定資產的上萬億元設備投資中，60％以上是引進的。作為窗口的國家高新技術產業開發區，也有57％的技術源自國外。在冶金機械中，最近幾年我國板、帶材生產線上了三、四十條，型材線就更多了，總投入大得驚人，但是這些設備和系統幾乎全部來自德國、日本及意大利。例如河北一家大型鋼鐵(邯鄲)廠，冷軋設備來自德國西馬克公司，鍍鋅設備來自意大利達涅利公司。據機械工業聯合會的統計，目前工業發達國家新產品貢獻率為52％，我國僅為5．9％。在“核心技術方面”具有獨立自主知識產權的產品較少，克隆產品較多。這樣的結果除了自主創新能力削弱之外，還容易遭到侵權
指控。即使出現了自行研制的技術，也很容易被指責為“剽竊”。
整個工業制造設備的骨干都是外國產品，這暴露了我國工業化的虛弱性。機械制造業是一個國家的脊椎和脊柱，中國今后如果不把腰桿鍛煉硬了，挺直了，那么整個經濟和國防都是虛弱的。只有中國自己的產業有自己的技術，而不是有求于人，中國機械行業也必將煥然一新。
3、國家扶持的支點偏離
業內人士普遍認為，技術黑洞的形成與國家的重視程度、投入密切相關。國家在過失的二十多年來忽視了發展機械行業，在政策、資金等方面都出現了偏差。產權激勵制度是創新和研發產品的重要保障。國有企業對創新人才的產權激勵基本上沒有實行。一方面創新成果的知識產權沒有得到有效的保護，另一方面，創新者的貢獻沒有得到產權確認。企業研發的技術和產品，要么被國家無償拿走，要么被其他的企業無償抄襲。
3、機械性能
常說的機械性能主要有：彈性、塑性、剛度、時效敏感性、強度、硬度、沖擊韌性、疲勞強度和斷裂韌性等。
彈性：金屬材料受外力作用時產生變形，當外力去掉后能恢復其原來形狀的性能。
塑性：金屬材料在外力作用下，產生永久變形而不致引起破壞的能力。
剛度：金屬材料在受力時抵抗彈性變形的能力。
強度：金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。
硬度：金屬材料抵抗更硬的物體壓入其內的能力。
沖擊韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷作用下斷裂的能力。
疲勞強度：當金屬材料在無數次重復活交變載荷作用下而不致引起斷裂的最大應力。
斷裂韌性：用來反映材料抵抗裂紋失穩擴張能力的性能指標
4、機械性能設計方法
要充分運用機械學理論和方法，包括機構學、機械動力學、摩擦學、機械結構強度學、傳動機械學等及計算機輔助分析的不斷發展，對設計的關鍵技術問題能作出很好的處理，一系列新型的設計準則和方法正在形成。計算機輔助設計（CAD）是把計算機技術引入設計過程，利用計算機完成選型、計算、繪圖及其他作業的現代設計方法。CAD技術促成機械零部件設計發生巨大的變化，并成為現代機械設計的重要組成部分。目前，CAD技術向更深更廣的方向發展，主要表現為以下基于專家系統的智能CAD；CAD系統集成化，CAD與CAM（計算機輔助制造）的集成系統（CAD/CAM）；動態三維造型技術；基于并行工程，面向制造的設計技術（DFM）；分布式網絡CAD系統。
5、材料工藝
金屬材料加工工藝一般分為冷加工和熱加工。
冷加工包括車、鉗、刨、銑、磨等等； 熱加工又分為鑄造和鍛壓：鍛壓里邊又可分為鍛造和沖壓，鍛造有自由鍛（含鐓粗、拔長、擠壓、沖孔、擴孔、頂鐓等）、模鍛，沖壓有沖裁、彎曲、拉深、脹形、擴口、縮口、翻邊等。
除去上述加工工藝，為了提高的機械性能，一般采用熱處理方式。如淬火可以提高材料的硬度、調質
（淬火加高溫回火）可以提高材料的穩定性和韌性，改善材料的強度加工性能、表面鍍鉻，可以提高材料的表面硬度和耐磨性，抗腐蝕性、表面離子氮化，也可以提高表面硬度從而提高耐磨性、退伙可以使材料的硬度降低，減少脆性增加韌性、回火可以細化組織，提高材料的穩定性、對材料表面進行噴砂或噴丸處理，可以提高材料表面張力，提高表面硬度，還可以提高抗腐蝕的能力。等等等等，還有很多方法可以提高或改善材料的機械性能。
6、機械性能設計
由于金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類。所謂工藝性能是指機械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下表現出來的性能。金屬材料工藝性能的好壞，決定了它在制造過程中加工成形的適應能力。由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。所謂使用性能是指機械零件在使用條件下，金屬材料表現出來的性能，它包括機械性能、物理性能、化學性能等。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。
因此我們可以從兩個方面來進行設計：對于工藝性能，主要在生產過程中會運用到，冷加工過程中，如有精度的要求，一般要優先考慮，這樣制作出來的產品才能滿足材料器件的要求，各種工藝要明確作用，調整好方法，設計出詳細步驟在進行作業；熱加工過程和熱處理過程是最能影響金屬材料性能的步驟，首先明確產品的作用，從作用出發考慮加工方法，如產品是錘子，則要求堅固耐用，則可采用淬火和表面鍍鉻等方法。對于使用性能：則需要考慮消費者的使用實際狀況，如采用低成本，打磨圓角等等。
7、總結和展望
如果我們在今后的機械設計領域，能夠拋棄舊的思維過時的舊方法，很好地運用類比、發散和逆向等創新思維，加上計算機輔助、多學科結合等現代創新方法，針對金屬材料拆后重裝失準、加工費時、廢料過多、不夠人性化等問題進行改進和創新，我相信機械行業領域將會迎來新的美好明天。
參考文獻
１．張春林．機械創新設計，第2 版．北京：機械工業出版社，2007．
２．隋明陽．機械設計基礎[M]．北京：機械工業出版社，2002．
３．肖耀軍．創新思維．北京：新華出版社，2007．
第二篇：機械創新設計大作業
機械創新設計大作業
一、設計題說明：
1、可以查閱參考資料借鑒已有的設計和思路，但需要加入自己的設計思考、改進、改造等；
2、設計題要求：
A、給出設計對象的功能描述，盡量清晰、明確、全面；
B、給出簡單的設計方案和設計思路；
C、給出設計圖或示意圖；
D、總結設計的創新部分內容、創新方法或創新技法。
3、寫出設計報告，設計報告要求有封面、頁碼、內容，封面包括題目名稱、姓名、學號、班級等，內容要將以上設計過程通過文字和圖的形式表達出來。
3、共6道題，設計任務是每人設計2個創新題目，其中一題必須從中選取，另外一題可以自己選定一個創新題目或者在下面再選一題作為創新題目。
二、設計題目
1、設計目前階梯教室使用的多功能課桌，要求具有的功能是：
1）用于考試時能夠防止前后左右相互偷看；
2）用于上課時能夠舒適，便于放置書本、文具等。
2、設計新型橫動豎刷式壓刷的結構設計，要求具有的功能是：
按照常規刷牙方法橫向來回運動，壓刷在牙齒上的運動是上下豎刷，符合對牙齒最好的清理效果
3、醫院陪護折疊床的設計，要求具有的功能是：
1）可以折疊，折疊后可以作為凳子使用或者放置病床底下；
2）攤開后可作為陪護人員晚上休息之用。
4、動車、公共汽車車身擦洗裝置，要求具有的功能是：
1）目前動車、公共汽車的車身都是采用人工手擦清洗的方式進行清潔，效率低，高處擦洗不方便，設計一套裝置使人站在地面可進行機械擦洗，提高效率，降低勞動條件；
2）擦洗時能夠將水引到擦洗部位，可以控制水流的大小和關停。
5、斜井防跑車裝置設計
1）設計背景：
在煤礦井下存在大量的傾斜巷道，在傾斜巷道上經常采用礦車運輸煤炭，礦車的牽引是靠在巷道上部的絞車牽引，礦車在斜井的軌道上運動，經常發生由于鋼絲繩斷裂造成人員傷亡。礦車有1、2、3噸幾種。
2）設計任務：
設計一種裝置使得在機頭牽引鋼絲繩斷裂的情況下實現礦車的制動的裝置。
6、熔體纖維混合裝置
1）設計背景：
熱塑性聚合物基復合材料是當前的熱點，其主要過程是將塑料熔融并將玻璃纖維等纖維加入使其混合均勻后，通過成型制成復合材料制品，但如何將熔融的塑料熔體和纖維混合是困難所在。
設計任務：
設計一種裝置，在該裝置中能夠將熔融的塑料熔體和玻璃纖維混合使纖維在熔體中分布均勻。
第三篇：機械創新設計作業
機械創新設計作業要求
1.運用《機械創新設計方法》課程所學的創新思維、創新技法，以及機械系統方案設計、機構設計、結構設計等方面的創新知識，針對某一你所熟悉的產品、設備或零件，提出你在上述某一方面的具體的創新與改進措施。
2.設計課題在主題框架內可自行確定，課題可以是機構設計，結構設計，外觀設計，創新設計等。
3.每個課題可一人一題，也可兩人或三人一題，但需要有較明確的分工。補充：
（1）擬定設計任務書（設計原由，設計內容，設計對象說明）；
（2）功能原理與工作原理分析；
（3）機構方案評價；
（4）三種方案的機構（結構）構型（要求繪制機構運動簡圖或示意圖；）；
（5）確定最佳方案并闡述所選方案功能及工作原理；
（6）結構設計（另附圖紙）(包括所承擔工作所起的作用； 3D建模的零件名稱，數量，將相應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)；
（7）本項設計的創新點；
（8）本項設計的應用和發展前景；
（9）完成此次《機械創新設計方法》結課報告的收獲和體會。
第四篇：機械創新作業(21)
《機械創新設計》
結課論文
課程名稱《機械創新設計》院（系、部、中心）專業班級流體（卓越）111姓名號題目反求設計及其應用起止日期2014-05-10~2014-05-31任課教師王育榮
反求設計及其應用
作者：王剛
（南京工程學院機械工程學院，南京211167）
摘要：發明創造是人類文明進步的原動力，在人類社會的發展與進步過程中發揮了極其重要的作用，設計是人類改造自然的一種基本活動。也是一種復雜的創造性思維過程。反求設計是對已有的產品或技術進行分析研究，掌握其功能原理、零部件的設計參數、結構、尺寸、材料、關鍵技術等指標，在根據現代設計理論與方法，對原產品進行仿造設計、改進或者創新設計的過程。
關鍵詞：機械創新設計 反求設計 反求法 反求工程
1引言
我國是一個發展中國家，科學技術相對落后。投入大量資金去研究發達國家已推向市場的產品或技術是完全沒有必要的。這不僅浪費資金，也拖延發展經濟的時間。由于設計到發展經濟的科學技術領域非常廣泛，我國也缺少巨額資金去進行大范圍的基礎理論研究和應用科學研究。因此，引進發達國家先進的科學技術或先進的產品，然后進行反求設計，仿造或設計出更新的產品，是發展中國家發展國民經濟的最佳道路。特別是在知識經濟的時代，反求工程在科技發展中的地位更為重要。
2反求設計
反求設計(也稱逆向設計)是設計人員以先進設備的軟件(圖樣、程序、技術文件)、影像(圖片、照片等)和實物作為研究對象，應用現代設計理論方法、人機工程學等有關專業知識，進行系統的分析和研究，進而開發出同類的先進產品的過程。
2.1反求設計的思路 反求設計分為兩個階段：反求分析階段與再設計階段。反求分析階段：包括宏觀分析和詳細分析，通過對原有產品的剖析、尋找原產品的技術缺陷、吸取其技術精華、關鍵技術，為改進或創新設計提出方向。再設計階段：是一個創新設計階段，包括變異設計和開發設計。在對原產品進行反求分析的基礎上，開發出符合市場需求的新產品的過程，稱為“再設計”。變異設計就是在現有的產品基礎上對參數、機構、結構、材料等改進設計，或進行產品的系列化設計。開發設計就是在分析原有的產品基礎上，抓住功能的本質，從原理方案開始進行創新設計。反求設計的過程如圖1所示。
圖表 1 反求設計過程
2.2 對反求對象的分析
在進行反求設計前，首先要對反求設計的對象進行分析。產品的設計指導思想決定了產品的設計方案，深入分析并掌握產品的設計指導思想是分析了解整個產品設計的前提。充分了解反求對象的功能有助于對產品原理方案的分析、理解和掌握，且有可能在進行反求設計時得到基于原產品而又高于原產品的原理方案。因此，在對反求對象作分析時應注意下面幾個方面：
1．系統整體性 系統中的各個分系統，都具有其特定的功能和目標，只有各系統協調一致，才能達到系統的整體目標。如果只研究改善某些局部問題，而忽略其他分系統的影響，將可能影響整個系統的整體效益。
2．針對性 系統分析應有針對性，尋求解決特定問題的最優方案。
3．定量性 解決問題，不應單憑主觀臆斷、經驗和直覺。在許多復雜情況下，必須以相對可靠的數字資料為分析依據，保證結果的客觀性。
2.3 對反求對象材料的分析
對反求對象材料的分析包括了材料成分的分析、材料組織結構的分析和材料的性能檢測幾大部分。機械零件材料及熱處理方法的選擇將直接影響零件的強度、剛度、壽命、可靠性等性能指標。因此在一些產品中材料及熱處理方式的選擇顯得非常重要，并可能成為該產品的關鍵技術。一般采用表面觀測、化學分析、金相檢驗等方式確定材料的化學成分、組織結構和表面處理情況，并通過物理試驗測定材料的各種物理性能和主要的力學性能，確定材料牌號及熱處理方式。有時需通過材料分析進行材料代用，代用的原則是首先滿足力學、物理性能，其次滿足化學成分的要求，并參照其他同類產品，確定代用材料的牌號及技術條件在對反求對象進行材料分析時，要充分考慮到材料表面的改性處理技術。
2.4 對反求對象的工藝和裝配的分析
反求設計和反求工藝是相互聯系的，缺一不可。在缺乏制造原型產品的先進設備與先進工藝方法和未掌握某些技術技巧的情況下，對反求對象進行工藝分析通常采用以下幾種常用的方法。
1．采用反判法編制工藝規程。以零件的技術要求如尺寸精度、形位公差、表面質量等為依據，查明設計基準，分析關鍵工藝，優選加工工藝方案，并依次由后向前遞推加工工序，編制工藝規程。
2．改進工藝方案，保證引進技術的原設計要求。在保證引進技術的設計要求和功能的前提條件下，局部地改進某些實現較為困難的工藝方案。
3．用曲線對應法反求工藝參數。先將需分析的產品的性能指標或工藝參數建立第一參照系，以實際條件建立第二參照系，根據已知點或某些特殊點把工藝參數及其有關的量與性能的關系擬合出一條曲線，并按曲線的規律適當拓寬，從曲線中找出相對于第一參照系性能指標的工藝參數，即是需求的工藝參數。
4．材料國產化，局部改進原型結構以適應工藝水平。由于材料以及工藝對加工方法的選擇起決定性作用，所以，在無法保證使用原產品的制造材料時，或在使用原產品的制造材料后，工藝水平不能滿足要求的情況下，可以使用國產化材料，以適應當前的工藝水平。對反求對象進行裝配分析，應主要考慮：用什么裝配工藝來保證產品的性能要求，能否將原產品的若干個零件組合成一個部件，如何提高裝配速度等。
2.5 對反求對象精度的分析
精度是衡量反求對象性能的重要指標之一，也直接影響產品的成本。零件尺寸易于獲得，但尺寸精度卻難以確定，這也是反求設計中的難點之一。合理分析設計零件精度及其分配關系，對提高產品的裝配精度、機械性能，降低產品成本至關重要。對反求對象精度的分析包括了對反求對象形體尺寸的確定、精度的分配等內容。在確定形體尺寸時，根據反求對象軟件、影像或實物的不同，所選用的反求方法也有所不同。若是實物反求，則可通過常用的測量設備對產品直接進行測量，以確定形體尺寸；若是軟件反求和影像反求，則可采用參照物對比法，利用透視成像的原理和作圖技術并結合人機工程學和相關的專業知識，通過分析計算來確定形體尺寸。
2.6 對反求對象外觀造型的分析
產品造型設計是產品設計與藝術設計相結合的綜合性技術。其主要目的是運用工業美學、產品造型原理、人機工程學原理等對產品的外形造型、色彩設計等進行分析，以提高產品的外觀質量和舒適方便程度。在市場經濟條件下，產品的外觀造型在商品競爭中起著重要的作用。在對產品外觀造型分析時，應從產品的美學原則、用戶的需求心理及商品價值等角度來分析。比如，美學原理包括合理的尺度、比例，造型上的對稱與均衡、穩定與輕巧、統一與變化、節奏與韻律等。此外，色彩也能美化產品并引起感情效果。對有關產品色調的選擇與配色、色彩的對比與調和等方面作相應分析，有利于了解它的設計風格。
2.7 對反求對象系列化與模塊化的分析
分析反求對象時，要考慮到所引進的產品是否已經系列化，是否為系列型譜中的一個，在系列型譜中是否具有代表性，產品的模塊化程度如何等具體問題，使得在設計制造時少走彎路，提高產品質量，降低成本，生產出多品種、多規格、通用化較強的產品，從而提高產品的市場競爭力。
2.8對反求對象其他方面的分析 對產品的管理、使用、維護、包裝技術等的分析也很重要。管理的好壞直接影響產品效能的發揮。比如，分析了解重要零部件及易損零部件就有助于產品的維修、改進和創新設計。
3現代設計的發展趨勢展望
反求法的研究已經日益引人注目，在數據處理、幾何特征識別、商用專業軟件和坐標丈量機的研究開發上已經取得了很大的成績。但是在實際應用當中，整個過程仍需要大量的人機交互工作，操縱者的經驗和素質直接影響著產品的質量，下面一些關鍵技術將是逆向工程主要發展方面：
1．數據丈量方面：發展反求工程的專用丈量設備，能夠高速、高精度的實現產品幾何外形的三維數字化，并能進行自動丈量和規劃路徑；
2．數據的頂處理方面：針對不同種類的丈量數據，開發研究一種通用的數據處理軟件，完善改進目前的數據處理算法；
3．曲面擬合：能夠控制曲面的光順性和能夠進行光滑拼接；
4．集成技術：發展包括丈量技術、模型重建技術、基于網絡的協同設計和數字化制造技術等的反向
工程技術。結語
反求技術與NC加工技術相結合稱之為反求工程。目前常用的方法是實物反求設計法即針對現有工件(樣品或模型)利用3D數字化測量儀器準確、快速地量取輪廓坐標值，并加以建構曲面，對曲面進行編輯、修改后，傳到CAD~CAM系統，再由CAM所產生刀具的NC加工路徑送至CNC加工制作所需模具，或者送到快速成型機(Rapid Prototyping)將樣品模型制作出來。反求工程技術為快速設計和制造提供了很好的技術支持，它已經成為制造業信息傳遞的重要而簡潔的途徑之一。
參考文獻
[1]張春林.《機械創新設計》.北京:機械工業出版社，2010
[2]張美麟.《機械創新設計》.北京:機械工業出版社，2005.[3]呂仲文.《機械創新設計》.北京:機械工業出版社，2005.[4]羅紹新.《機械創新設計》.北京:機械工業出版社，2005.[5]童秉樞.《現代CAD技術》.北京:清華大學出版社，2000.[6]鄒慧君.《機械系統概念設計》.北京:機械工業出版社，2003.[7]陳屹、謝華.《現代設計方法及其應用》.北京:國防工業出版社，2004.
第五篇：機械創新設計大作業
機械創新設計大作業——0914051019——機設09
21機械創新設計
大作業
機設0921
詹陳龍
09140510191
一、公交車新型半自動垃圾桶設計
經常在公交車上看到歪倒的垃圾桶，影響整體的美觀，起不到設置的效果，而且這樣易被踩壞或踢壞。設計一種新型半自動垃圾桶就顯得很有必要。
設計要求：
1、垃圾桶不易被踢倒或踢壞且較少的占據空間位置。
2、要求整體美觀。
3、設計時要注意倒垃圾的問題：
(1)、要隨時知道垃圾量的多少免得垃圾爆滿污染車內環境。
（2）、如果垃圾滿了，該如何處理的問題。
公交車新型半自動垃圾桶設計方案
1、設計目的：
眾周所知，公交車是及其方便的交通工具也是我們出行乘坐最為普遍的交通工具。車上的環境關系到乘客的生命健康，而現在的公交車上的垃圾桶經常出現被踩倒現象，或者出現垃圾爆滿現象，使得公交車上的環境極為糟糕，有時還有一股臭味。因此，設計一個不易被踢倒且易于垃圾的處理的垃圾桶及其迫切。
2、工作原理：
如圖一所示，在公交車上設計三個垃圾桶入口，其中，一號垃圾桶入口對應一號垃圾桶、二號垃圾桶入口對應二號垃圾桶、三號垃圾桶入口對應三號垃圾桶，而垃圾桶設計在公交車地板下方的空間，其中一號垃圾桶和二號垃圾桶為小垃圾桶，而三號垃圾桶為主垃圾桶（三號最大），一號垃圾桶和二號垃圾桶固定在如圖二所示的傳送裝置上，在三個垃圾桶上分別設計一個垃圾桶容量檢測裝置（傳感器），所檢測容量信息經過單片機處理和線路的設計將容量結果顯示在駕駛室在顯示器上，并在駕駛室設計一個倒垃圾功能按鈕，當一號垃圾桶和二號垃圾桶裝滿時，司機可按下功能按鈕，則一號垃圾桶和二號垃圾桶由傳送裝置送往三號垃圾桶并實行倒垃圾操作，然后回到原來的位置。
圖一車內垃圾桶分布圖
圖二垃圾桶傳動裝置
3、設計方案：
（1）、垃圾桶三個入口設計方案：
三個垃圾桶入口位置如圖一所示，三個垃圾桶入口是固定在公交車地板上的，因此設計入口關鍵是設計
入口開閉機構。垃圾桶蓋是由一塊方形板構成，而垃圾桶蓋的開閉是通過垃圾桶蓋橫向移動來實現，這就需要一個電機及其傳動裝置：
電機選擇：步進電機。
步進電機連接驅動電路模塊，而驅動電路模塊連接單片機。通過單片機即可以控制電動機正轉與反轉從而達到垃圾桶蓋開與閉的目的。
垃圾桶蓋開閉機構傳動裝置的設計：使用齒輪和齒條的撮合可實現往返運動。只要在垃圾桶蓋下端焊接一條齒條，步進電機接一齒輪，控制步進電機的左轉右轉即可達到垃圾桶蓋的自動開閉的目的。
（2）、二號三號垃圾桶傳動裝置設計方案：
如圖二所示傳動裝置，整個傳動裝置由，步進電機、減速器、兩個卷筒、一個皮帶及其固定在皮帶上的兩個垃圾桶、及其軸及其聯軸器組成。
（3）、垃圾桶垃圾容量檢測設計方案：
采用對射型光電傳感器，傳感器布局，分別在1、2、3號垃圾桶0.6處及其0.8處安裝兩個對稱型光電傳感器，即可檢測垃圾量T<60%、60%
兩個傳感器分別連接對應的A/D轉換電路模塊，而電路模塊連接單片機輸入端，單片機即可收到垃圾桶容量信息，經過處理即可傳到駕駛室顯示器上，從而為判斷倒垃圾提供了依據。
（4）、單片機控制方案設計：
如圖三所示，單片機共有七個數字信號輸入端，4個信號輸出端，可分為乘客控制垃圾桶輸入輸出部分，垃圾容量檢測部分，駕駛室倒垃圾控制部分。對·應分別為3個按鍵信號輸入，三個步進電機控制信號輸出；三個垃圾桶容量傳感器輸入（對稱式光電傳感器）一個顯示信息輸出；一個控制倒垃圾按鍵信號輸入一個步進電機控制輸出。
4（1）、功能特點：
A、不占據車上的空間而且美觀。
B、自動化程度高，有利于垃圾的存放。
C、把垃圾放在車廂底下有利于保持整車的整潔。
D、容量傳感器的使用，使得倒垃圾更為直接快速，解決了垃圾滿的問題。
（2）、應用前景調查與分析：
經過自己親身經歷及其目前公交車使用狀況來看，目前公交車上的垃圾桶大多是簍式或者立體箱式，前者容易被踢倒，而后者占用空間大而且待垃圾多了還會有一股惡臭。因此我認為我這種垃圾桶設計方案將會在很大
4程度上解決了上述幾種問題，市場應用前景將會很廣泛。
5、使用方法：
本套新式半自動化垃圾桶設計是包括整套系統設計，在應用本套系統時必須在公交車設計之初配套一起系統設計。按鍵的設計可以設計在垃圾桶旁的扶手桿上，也可以設計在地板上通過腳踩，不過建議設計在扶手桿上。乘客通過按垃圾桶蓋開關按鍵即可使垃圾桶蓋開關，即可投放垃圾。在駕駛室里有一個三個垃圾桶容量顯示儀和一個倒垃圾按鈕，司機可通過容量顯示儀判斷垃圾的多少，通過按鍵即可將小垃圾桶垃圾倒入大垃圾桶中。
設計小結
在短短的一周時間里，我覺得學到了很多的東西，從總體的布局到局部的設計，絕不僅僅是考慮尺寸的問題，要考慮的東西很多很多，比如外觀上、應用可行性分析、傳動方案、控制、檢測等等。我們認識到，一個好的設計人員在需要具有優秀的專業基礎能力的同時，還需要具有知識的綜合能力和創新能力等。而我在這方面顯然還差得很遠，但是通過這次創新設計，我更加清楚地認識到了這一點，也為我指明了以后的努力方向。
此次創新設計，更加增強了我們對創新的興趣，對設計的熱愛，看著自己的設計方案心里總有些激動，我知道那是收獲時幸福的喜悅！在對自己的努力進行肯定的同時，我也認識到了自己的諸多缺點與不足：一是電路設計模塊知識的缺乏，比如，我要把傳感器的信息通過AD轉換器輸入單片機，線路如何設計呢？；二是專業基礎知識的學習不夠扎實，比如一些常用機構的應用、材料學、一些新型材料等。
二、TRIZ理論的應用
1.根據TRIZ理論中技術進化法則，設想和規劃如下產品的發展趨勢或技術路線：（40分）
（1）軸承（2）手機—個人通訊設備（3）牙刷—刷牙工具
例：鍵盤的發展路線
阿奇舒勒的技術系統進化論主要有八大進化法則，這些法則可以用來解決難題，預測技術系統，產生并加強創造性問題的解決工具。這八大法則是：
1）技術系統的S曲線進化法則；
2）提高理想度法則；
3）子系統的不均衡進化法則；
4）動態性和可控性進化法則；
5）增強集成度再進行簡化的法則；
6）子系統協調性計劃法則；
7）向微觀級和增加場應用的進化法則；
8）減少人工介入的進化法則。
根據這八大法則及其自己的想法，對以下產品的發展路線進行預測。(1)軸承是在機械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數的部件。
它的發展路線：
（2）手機—個人通訊設備主要用于通訊，有便捷的特點。
它的發展路線：
（3）牙刷—刷牙工具主要用于清潔口腔與牙齒，并加牙膏有健齒的作用。
三、機械創新設計課程心得體會及其建議
回顧這個學期的機械創新設計課程，覺得收獲頗多。首先，應該感謝老師！在上這門課之前，我從來沒想過，設計一種產品是一個如此復雜的系統工程，里面或許會涉及到好幾個學科的知識。之前也從來沒有自行設計過什么東西，通過這次課的學習，使我的頭腦有了創新與設計這個概念、了解了創新的方法、并通過前人創新設計的例子了解了創新的這個過程。課程上許多理論讓我受到很大的啟發，比如：TRIZ理論，創新方法等。
通過這次學習，我對機械創新設計課程有一個自己的定義。我覺得機械創新設計課程是一門學習創新方法及其創新過程，并把自己所學各種知識實現應用的課程。因此，我認為，學習機械創新設計必須學習一下幾點內容：
（1）、創新理論，及其方法。由于時間的限制，我覺得最好只學一至兩套創新理論并會應用，別的可作為了解內容。
（2）創新過程的學習，我認為，要創新必須先看別人是如何創新，他的整個過程是如何的。這個過程包括產品的研發過程及其創新思維的一個過程。比如說，設計一種產品，它要幾個過程，他要創新，這種思維趨勢是什么？往哪個方向去？其實繞來繞去還是回到產品需求分析及其性能要求，這只是產品研發過程的一步。
（3）學習系統設計。什么是系統設計呢？說白了就是將所學的各種知識運用到你所設計的產品上，比如一種產品的設計要用到傳動機構的設計、傳感器的設計、液壓的設計、單片機控制的設計、步進電機的控制、電路的設計等等。其中最主要的是，功能的設計的實現即通過什么樣的設計思路可以實現這一功能而且達到最優化。但是其他的設計是實現這一功能的前提。因此，學習機械創新設計，其他子系統的設計部分也需要學習。
通過這次課的學習，我了解了創新設計的方法及其設計的整個過程，并會簡單的設計產品。但是在最后設計大作業時，發現自己及其周圍同學在子系統功能設計上還是有很大的不足，可以設計出實現這一功能的機械機構但是與其配套的控制及其傳感器與調制解調這方面的知識還是欠缺的。雖然不需深入了解，但是大致的使用方法及其實現過程應該了解。
那次課堂討論課給我留下很深刻的印象，那次周圍的同學設計的思維都很活躍，很多同學的設計思維都不錯，值得學習。不過我覺得有點遺憾的就是，在那次課堂討論的那些創新點子老師應該選出幾個最好的點子并進行講解，對設計者提問，包括設計過程，及其思維方式（設計時是怎么想的？），我發現好多同學的思維方式是不錯的，了解一下他們對問題是如何思考的這對我們很有好處。最后老師應該對這些點子修改與建議，最好拿出一個最好的點子用一次課全班討論設計，包括子系統設計，然后老師引導設計，最后完成一整套系統設計。這樣，不僅可以學習到班里同學思考問題的思維方式，還可以學習其他系統設計的思路及其方法，也親身體會了一次設計的過程。不過記得老師那天喉嚨很不舒服！老師，辛苦了！
一篇文章寫下來，回首了一個多學期，有歡、有喜、有悲、有愁。時間經不起回憶，一個學期一閃而過，感覺昨天剛來，今天又是期末。很遺憾也很愧疚，老師的英語課其實我只聽了一半，后來我都在做自己喜歡的事，但是機械創新設計的課我都聽了，而且深深感受到創新的樂趣。這門課是我大學第一門學得很舒服很開心很有成就感的課程，第一次感受到“樂著學”是多么的有趣。最后，祝福老師~~~~！！！
2012年06月14日
詹陳龍6
點擊咨詢 