第一篇：機械創新實踐

機械創新實踐報告

一．本次機械創新實踐，時間約持續2周，主要是進行一項具體機械結構的設計。按老師的要求，大家組隊完成，每組成員不多于4人。設計參考題目如下：

1、仿生爬行機構

2、仿生蠕動機構

3、無動力輕便小車設計

4、仿生機械手設計

5、爬樓梯機構設計

6、折疊自行車設計

7、折疊連體桌椅設計（……可以不從這7個中選擇）

二．大家主要是查找資料，參考機械設計，機械原理等書，每個小組獨立自主完成。設計期間，大家可以去工程訓練中心內燃機樓前面的那棟樓里觀察模型，請教老師等。設計完成后，需要交一份機械創新實踐報告，注意是每個人都得交，同一小組的不同成員其設計成果都相同，但報告內容應該側重不同的要點，如其中一個人側重寫總體設計方案，其中一人側重寫設計計算等。

三．報告的內容包括如下：

姓名班級學號日期

小組成員：（ABC）

題目：（如一種仿生爬行機構的創新設計等）

1.設計目的（設計的機構是用來干啥的）

2.設計要求（功能，能夠完成那些具體的工作）

3.設計內容

a)總體方案設計

? 不同方案的選擇比較（如不同的傳動方案等）

? 機構運動循環設計（仿生爬行機構會涉及循環設計，如先動哪只腿，后動哪只腿等）

? 總體機構運動簡圖

b)各子機構的設計（用到的齒輪機構，凸輪機構，連桿機構等）

c)機構相關設計計算

4.總結

a)所設計機構的特點

b)所設計機構的實際應用及意義

c)對這種機構的展望

d)設計過程中的體會

5.參考文獻

四．報告要求：

1.一律上交打印件，A4紙，其中圖紙部分可以用A3或A2甚至更大號紙張

2.按班級收齊，元旦前上交。所以大家得在30號前交給我。

第二篇：創新實踐-趣味機械

創新實踐課程

實驗報告

項目名稱：趣味機械制作

姓名：雷 浩 學號：20133956 專業班級：核燃1301 姓名：蔣 毅 學號：20135280 專業班級：食品1304 姓名：陳 琪 玉 學號：20135239 專業班級：食品1304

指導老師：張立紅

報告提交時間： 2016年 5 月 11 日

一、項目目的與要求

1、目的 綜合運用多學科知識和創新技法，實用廢棄有機玻璃等材料自主設計和制作一個機械，掌握所制作的小車的工作原理、設計方法和制作方法，提高學生獨立思考、自主設計和實踐動手能力，培養學生團結協作與創新精神。

2、要求（1）運用創新方法制作一個機械；

（2）制作的機械盡量穩定。

3、通過設計制作動力小車培養學生的動手能力、團隊協作能力以及創新維和創新意識。

二、設計與制作方案

創新技法：

1、智力激勵法

（1）在準備的階段首先要告訴參加會議的相關人，并且要確定好所要功克的目標，這樣的話我們就可以有的放矢，不會盲目的亂討論，這樣就節省了很多寶貴的時間，還又就是要對問題進行初步的分析，努力做到將大問題分解為過各小問題，這樣就可以在分組討論的時候提高工作效率。所以，在準備的階段時候，我們要謹慎行事。這一步對后面的討論至關重要。

另外，在舉行會議的同時，我們還需要記錄，這樣在會議結束后就可以對這記錄再做出相關的決定，這對目標的確定又很大的幫助。

再是對參與的人盡量讓各種專業的人同時參加，這樣可以保證集思廣益，意見就是多方面的，可以保證充足的意見來源，就不會像幾各同專業的人那樣受到局限，這也是非常重要的。

會議的時間不能太長，同時也不能太短，要適度把握就好，在會議中我們要遵循以下原則：會議氛圍自由奔放，嚴禁批判，以謀求設想數量為主，善于用別人的想法開拓自己的思路。

2、設問法

它是針對創造的目標從很多方面用一覽表列出一系列思考問題。

比如說，在現成的成果中有沒有其他的更多的用途？還有沒有更好的點子？或者說更好的想法？還可以改進嗎？可以和什么結合？結合后會成功嗎？等等。

比如說我們日常生活中的晾衣架除了晾衣服還有其他的用途嗎？又比晾衣更好的用途嗎？我們的晾衣架可以改進嗎？還可以和什么結合呢？結合會有什么更好的用途嗎？

3、聯合組合法

聯想組合法的思維基礎是聯想思維，它依據的原理主要是組合創造原理。

比如：我們吃的白糖和鹽又什么關系呢？看起來這是兩種截然無關的事物，雖然它們在顏色都是白色的。但是我們在進行聯想組合的時候，思想一定要開放，我們不能被“不可能聯系在一起的”框框束縛住我們的思維。

我們再利用焦點組合法： 第一步，確定我們的焦點物是玻璃板。第二步，另外我們選取小車進行聯想。

第三步，我們用發散性思維分析玻璃板并將其與小車進行強制聯想組合。我們可以將小車建立在玻璃板上。

第四步，玻璃板可以制作小車的外殼以及底板，再加上支撐軸和輪子就能組成一個小車。

儀器設備與材料：電鉆、咬鉗、膠水、鋸子、挫刀;有機玻璃板、鐵絲、塑料輪子

前期思路：在做小車之前我們先在網上搜索資料，并設計出小車的大小、形狀等，畫出設計圖。

三、設計制作過程

本小組注重團隊協調和合理分工的合作理念，各成員均有負責項目部分，力求讓每個同學參與其中，都有所收獲。

1、前期分工階段。制作初期，本小組按照執行方案進行初步制作階段的分工，主要包含以下個部分：尺寸的確定；樣板圖的制作；材料的整合、切割；簡單模型的制作；數據收集；在老師指導下修正方案等。

2、集中制作階段。經過前期的初步分工合作后，將成型的材料和模擬實驗所得數據以及修正方案進行參照，小組成員集中在實驗室，進行正式的小車制作。制作過程中難免出現未預見的問題，本小組成員均能通過各種嘗試途徑進行解決，在此階段不僅能鍛煉大家的動手能力，更能體現出團隊協作的重要性。

3、調試階段。為符合項目要求，在制作小車模型成功后需進行性能調試，以確保能達到行進至少5M的要求。在此階段，本小組順利得到滿意的測試結果，為精益求精，在允許范圍內，本小組繼續進行小車的改造，我們首先修整了小車的外表。同時為了減小摩擦，車軸和車身之間的連接使用軸承。

附錄：

感想與收獲

首先真的很高心可以有機會參加大學生創新訓練項目。興趣是最好的老師，在大學生創新訓練項目中我學到了很多。在多次和指導老師交流的過程中對現在的中國的能源和照明情況有了更深一步的了解，對國家的節能工作也有了進一步了解。

由于這次只是以小組成員的身份參加大學生創新訓練項目，工作量不是很大，但卻需要持之以恒的精神，每周三都要去實驗室進行打磨制作，使我們的動手能力變強了。我們作為新一代的大學生更有義務肩負這項使命，努力學習科學文化知識，在大學生創新訓練項目中多多學習，多多思考，爭取在以后的人生道路中可以對國家節能這方面做出貢獻。而且在查找有資質的節能認證機構的過程中，也了解到國家關于節能這方面相應的法律、法規。

項目的開展需要學會自主的學習，這是參加大學生創新訓練項目與課堂學習最大的不同與收獲。平時的課堂學習，老師都會給我們強調什么是學習的重點，同時又通過課下作業進行強化，把握知識相對較容易；但是在項目中，遇到的問題往往需要寬廣的知識面及一定的開發經歷解決，沒有人能直接的告訴你問題原因所在，不能及時的解決問題。在這種情況下，自己就要能夠分析出問題可能出現的原因，并通過網絡資源及相關書籍進行學習，與自己的實驗條件等信息進行比較，經不斷的修改調試去解決問題。因此，具有自主學習的能力顯得比較重要。

項目的開展需要團隊合作交流，它不僅關系著項目開展的進度快慢的問題，而且關系這一個團隊能否堅持到最后并取得一定成績。很開心的就是這次比賽中每個成員都發揮了各自的長處，使得項目開展的很是順利，這也是我明白團隊合作的重要性。

第三篇：機械創新1-機械創新實踐課程設計任務書

天津工程師范學院

機械創新實踐課程設計任務書

機械工程系機制07班學生編號.課程設計課題：“輝煌金塔”機器人方案設計

一、課程設計工作日自2010 年1 月11 日至2009年1月22日

二、同組學生：

三、課程設計任務要求（包括課題來源、類型、目的和意義、基本要求、完成時間、主

要參考資料等）：

目的和意義：由全國大學生機器人電視大賽的“輝煌金塔”主題，要求根據比賽主題與規則和有關要求進行機器人方案設計，設計出相應的機構來完成特定功能的動作。需要將機械原理課程的基礎理論知識、基本設計方法應用于“輝煌金塔”機器人方案設計中，提出機械系統的幾種運動方案，并對各種運動方案進行對比分析和評價選擇，要求設計方案有創意，完成功能有新意。

基本要求：

（1）掌握機構的選型與設計的知識，機械運動方案設計的內容。

（2）設計該機械系統的幾種運動方案，對各運動方案進行對比分析和方案選擇；

（3）對選定方案進行詳細設計、分析和相應的評價。

（4）確定各機構中各構件的幾何尺寸，繪制機器人設計方案機構運動簡圖（A3圖紙）。

（5）編寫設計說明書一份。

要求1月22日前完成，提交設計說明書、設計圖紙，進行答辯驗收。

參考資料：

收集查閱有關機器人知識，全國大學生機器人電視大賽有關內容與規則等資料，機器人技術的有關資料文獻。參考的有關文獻：

（1）申永勝.機械原理.清華大學出版社.（2）孫桓,陳作模.機械原理.北京：高等教育出版社

（3）張春林.機械創新設計.北京：機械工業出版社

（4）姜琪.機構構型與應用.北京：機械工業出版社

指導教師簽字：教研室主任簽字：

第四篇：機械創新設計.

機械創新設計實訓設計說明書

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實訓班級： 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：

學號： 學號： 學號： 學號： 學號： 學號： 學號： 學號：

目錄

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

1.1 課題背景............................................................................................................................3 1.2 創新設計意義....................................................................................................................3 2 設計條件與要求...........................................................................................................................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 結構設計.......................................................................................................................................4

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

5.1..............................................................................................................................................4 5.2..............................................................................................................................................5 6 創新點及應用...............................................................................................................................5

6.1..............................................................................................................................................5 6.2..............................................................................................................................................5 6.3..............................................................................................................................................5 7 總結..............................................................................................................................................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 創新設計意義 設計條件與要求

2.1

2.2

2.3 方案選擇

3.1

3.2

3.3 結構設計

4.1

4.2 分析計算

5.1 理論分析與計算

5.2 工作原理 創新點及應用

6.1

6.2

6.3 總結

7.1

7.2 參考文獻

附圖： 附圖一 附圖二 …… 附圖N

第五篇：機械創新設計

機械創新設計中的機構創新設計

摘要

機械創新設計是指規劃構思出新穎有價值的機械產品的活動過程，而機構創新是機械創新設計的一個重要方面。本文首先簡述了機械創新設計的內涵，隨后針對機構創新方面進行了舉例說明，最后以折疊式擔架車為實例對機構創新在機械設計創新中的應用進行了簡要介紹。關鍵詞

機械 創新 設計 機構 再生 原理

一、機械創新設計概述

1、引言

機械設計是指根據使用要求對機械的工作原理、結構、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、潤滑方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程。一般來說，機械設計分為以下幾步：第一步就是敢發現問題，感悟需求；第二步是弄清問題的本質；第三步是尋求問題的科學原理解，解決問題都是要遵循科學原理或利用科學規律、現象；第四步是選定科學原理解，規劃工藝動作，規劃功能；第五步是機械系統的構思，尺度綜合；第六步是機械系統的評價選優；第七步是對被選定機械系統作結構設計；第八步是造型包裝設計。

創新是以新思維、新發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，創造新的東西；第三，改變。創新是人類特有的認識能力和實踐能力，是人類主觀能動性的高級表現形式，是推動民族進步和社會發展的不竭動力。

機械創新設計是充分發揮設計者的創造力和智慧，利用人類已有的相關科學理論、方法和原理，進行新的構思，設計出新穎、有刨造性及實用性的機構和機械產品[1]。

2、機械創新設計的內涵

狹義的機械創新設計是指規劃構思出新穎有價值的機械產品的活動過程，它的標志是設計產品具有新穎性。廣義的機械創新設計應該包括設計思想方法、手段的創新。一般情況下，機械創新設計被理解為狹義的。

從機械的定義、機械設計過程看機械創新設計的內涵主要在以下幾方面[2]： 1)產品功能的創新設計。包括滿足人類需求的全新功能的產品和增加新功能的產品的創造。

2)完成產品功能的新的科學原理的運用。

3)實現工藝動作的新規劃，用工藝動作完成產品功能是機械產品的重要特征。4)機械系統的創新組合。

5)機構創新，包括基本機構的演變創新和機構的組合創新。

6)結構創新。機器由具體的功能結構結合而成，結構元素的變化構成機械創新設計最為具體的部分。

7)檢測控制系統創新。8)產品造形創新。

機械創新設計的實質內容是“新”字，構成一個機械產品的某一部分相對于舊有產品而言，具有新穎價值，其設計過程中就進行了創新設計。機械創新設計只是機械設計過程中，對產品規劃構思的某些部分作了新穎有價值的設計。機械創新設計只是機械設計中的一個環節，前者不能取代后者。

本文將針對機構創新這一點，闡述機構學相關理論在機械創新設計方面的應用。

二、機械創新設計中的機構創新

1、新機構的創新設計

任何一個設計，其首要工作應明確設計目的和設計任務以及設計出機構應實現的功能。機械系統的功能分析是機構創新設計中非常重要的環節，是后續設計的基礎。最基本的功能分析是確定輸入、輸出運動形式和相關約束條件，從而總結出為實現所需功能所需的機構自由度、各類型構件數目、機構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，可根據現有的單鉸運動鏈圖譜找出滿足機構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動副的所有單鉸運動鏈原型可作為下一步創新綜合的基礎。

例如，要求設計一個能較精確地實現預期運動規律(將轉動變換為移動)的傳動系統——凸輪控制機構。則可確定凸輪為原動件，滑塊為輸出構件，該凸輪要求恒速轉動，以驅動滑塊沿固定導軌移動。而滑塊要按規定的行程作往復運動。按以上要求分析，機構的自由度為l，應選擇F=l的運動鏈，而滿足需求的最簡單運動鏈為平面四桿鏈。由于機構中存在凸輪高副，且輸出為移動副，則應對四桿機構進行運動副的替代，不難發現替代后運動鏈為1R1P1Z[4]形式(R為轉動副、P為移動副、Z為凸輪高副)。同時可明確輸入運動為轉動，構件1為驅動件(即為凸輪)，輸出運動為移動，構件3為輸出件(滑塊)，構件2為相對固定的機架，從而得到其機構簡圖如圖2-1所示。滾子4并非運動鏈中的構件，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

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。根據運動副替代方法，可將瓦特鏈中的構件2與轉動副B和C替代為凸輪副HS，構件l則為凸輪；構件4與轉動副E和G替代為齒輪副HS，構件3為齒輪，構件5為齒條也即是滑塊。接下來確定出三元素桿6為機架，即可設計出機構運動簡圖，如圖2-3所示。圖中l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，實現滑塊5的往復移動輸出，達到預期功能。

圖2-2 替代后的瓦特鏈

圖2-3 根據瓦特鏈創作的機構

再來看斯蒂芬森鏈，如圖2-4所示。可將構件2和轉動副B和C替代為凸輪副HS，構件1則為凸輪；構件5與轉動副E和F替代為齒輪副HS，構件3為齒輪，構件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構的機構。

圖2-4替代后的斯蒂芬森鏈

圖2-5 根據斯蒂芬森鏈創新出的機構

圖2-5a方案是以構件6為帶固定齒條的機架，當輸入轉矩驅動凸輪1轉動時，利用凸輪傳動使齒輪3實現往復擺動，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的往復直線運動輸出。圖2-5b方案是以構件4為機架，通過凸輪驅動輸入轉動，再通過凸輪1將轉動傳遞給齒輪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構。

2、基于原機構的再生創新與綜合

另一種基于現有裝置的再生創新綜合，其設計全過程可分如下5步：(1)明確所設計機器的功能要求，并作相關調研；(2)根據已有的機構將其轉換成僅含構件和轉動副的單鉸運動鏈；(3)是根據原型單鉸運動鏈的基本特性進行構型綜合，即在機構自由度保持不變的情況下，根據需要可適當調整原機構桿件數，并對其各類運動鏈型綜合而獲得所有獨立異構的運動鏈；(4)是根據設計的功能需求與約束條件，選取滿足條件的運動鏈，并進行機構的演化與創新；(5)最后進行機構的結構化設計，得到機械裝置的運動簡圖[5]。現以一個凸輪控制機構的創

新設計為例作簡單討論。

已知一凸輪控制機構使一個大質量M，按給定的行程D作往復運動，要求根據創新綜合方法，提出其它設計方案，并要求比原機構能獲得更大的機械效益。

首先應明確機構設計的基本功能是用機械效益大的凸輪控制機構去驅動連接點P，同時機構的自由度應為1。為簡化問題，僅研究驅動點P之前的傳動機構，它是F=1的凸輪搖桿機構，其對應運動鏈如圖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。因創新機構需要獲得更大的機械效益，故應考慮增加機構桿件數。為保證自由度不變，最少應增加2個桿件，則得到新裝置應為六桿運動鏈，它僅有2種獨立異構型式，即瓦特鏈與斯蒂芬森鏈。以斯蒂芬森鏈為例，根據功能需求進行結構的演化。因該裝置為凸輪控制機構，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、機構創新設計應用實例

折疊式擔架車車能在急救中快速實現擔架與擔架車的轉換，大大降低了急救時間。

圖3-1 折疊式擔架車的機構運動簡圖

如圖3-1所示，臺板承擔病人，支桿和連桿通過若干個轉動副與臺板相連。該設備中應用了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。連桿之間由轉動副連接，該擔架車由2套這種桿機構組合而成，其中左右對稱的支桿－觸板連桿－短連桿分別組成2套復合鉸鏈。根據需要該車有2個工作狀態：高位工作狀態和低位工作狀態。高位工作狀態是該車作為擔架車急救時推行所用；而低位工作狀態則是該車作為擔架或進入救護車時所用[7]。

當需要將擔架車折疊或將其推上救護車時，只需要挨著鎖死掛鉤的急救人員將掛鉤7旋轉就可以打開，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，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。這樣就實現了自動平穩折疊的功能。在支桿全部收進去后，旋轉掛鉤，掛在車體的臺板L點的柱銷上，就實現了折疊時的鎖死，其示意圖如圖3-2所示。

圖3-2 折疊式擔架車示意圖

如果想要將擔架車展開，只要將L點掛鉤旋轉，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’驅動支桿3展開。長連桿6也就是H點向右下方運動，同時驅動觸板連桿4，短連桿5組成的轉動副成一條直線，驅動支桿3展開，最后經長連桿之間它們相互作用成展開狀態。展開后將掛鉤掛在支桿的柱銷上進行鎖死。

圖3-3 折疊式擔架車的折疊狀態

結論

進行機械創新設計要有兩個必要條件：一是充分獲取適用的知識；二是要使用符合創新設計思維并能激發創新思維的設計系統。運用機構學原理進行機械設計創新，首先要學習掌握相關的機構理論與已有的結構，才能在創新思維的指導下進行創新設計。參考文獻

[1] 潘兆慶，周濟.現代設計方法概論[M].北京：機械工業出版社，1991.[2] 孫建明.淺談機械創新設計[M].全國機械設計教學研究，2005：52-54 [3] 黃茂林，秦偉.機械原理[M].重慶：重慶大學出版社，2002.[4] Johnson R C.機械設計綜合[M].陸國豪，譯.北京：機械工業出版杜.1987.[5] 羅金良，黃茂林.自適應運動鏈的構型綜合及應用研究[J].機械設計與研究.2006，22(5)： [6] 馮俊.機構創新綜合方法的應用[J ].機械設計,2009(4):45-47.[7] 王志學，劉一鳴，賈連斌，王鳳蘭.折疊式擔架車機構創新設計[J].機械設計，2010（8）：