机械创新设计实例+
机械创新设计案例
三种参数的测量结果同时送人由单片机系统组 成的测量仪表并显示。
三、原理方案的设计 1、电机的选择——摆线针轮减速电机 2、电机的调速方式——变频调速 3、定位夹紧的方法——气动装夹定位 4、动作顺序的控制——PLC控制 5、转矩的测量——非接触式转矩传感器 6、摆矩的测量——扭矩传感器 7、摆角的测量——光电编码器 8、摆动施力方式——步进电机+蜗轮蜗杆减速机 9、测量显示方式——单片机数字显示
摆动力矩、转动力矩的测量原理如图 1 所示。
力矩性能测量原理如下：
（1）摆动力矩的测量方法 : 万向节外圈以角速度ω旋转 , 摆杆带动内圈在
一定的平面摆角±β范围内左右对称摆动 , 摆杆所 受的弯矩即为万向节的摆动力矩。
(2)转动力矩的测量方法: 万向节内圈先摆动到一定的角度β,后并保持此
角度固定不变 , 万向节外圈以角速度ω旋转 , 外圈 所受的扭矩即为万向节的转动力矩。
三、裹包机的工作原理
四、预拉伸送膜机构工作原理
五、预拉伸送膜机构结构图
六、主机构结构图
[案例二] 汽车万向节力矩性能 试验机的设计
一、机器的用途 该试验机主要用于汽车万向节力矩性能的在线检
测，测量参数包括万向节的摆动力矩、转动力矩、最 大摆角等。操作者除了完成装卸试件的动作外，整 个试验过程自动完成。 二、测量原理
第九章 机构创新设计案例
[案例一] 预拉伸塑膜裹包机的设计
一、机器的用途 对于采用集装箱运输的货物，一般在装箱之前，
需要将单箱的货物按一定大小的体积码堆成四方体， 然后利用具有一定弹性和粘性的塑料薄膜缠绕成易 于搬运的单元整体，此项工作需要在裹包机上进行。 二、原理方案的设计
机械创新设计第十一章 机械创新设计实例
机构的应用创新设计是在不改变机构类型的前提下，或者说在不改变机 构运动简图的前提下对机构的构件、运动副进行演化与变异设计，得到完成
特定功能的机械装置的设计过程；把一个基本机构直接应用在满足机器工作
要求的场合，也是机构应用创新。所以机构的应用创新是应用最广泛的创新 设计方法。
转动副B进行销钉扩大，直到包含转动副A。为增大转动副C处的强度，
结构创新：用偏心轴代替平行四边形机构
实用机构爆炸图
图11-6 结构创新设计
总结： 该装置具有传动比大、体积小、结构紧凑、传动效率高等特点。 研制过程中使用了机构的串联组合原理、并联组合原理、相对运动原 理、演化与变异原理以及机构创新等创新方法。是机械创新设计的典型案 例。
第二节
机构应用创新设计案例分析
第十一章
目录：
机械创新设计实例
第一节 平动齿轮传动装置的创新设计案例分析 第二节 机构应用创新设计案例分析
第三节 箭杆织机打纬凸轮机构的创新设计案例分析
第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析 第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
本章主要用于自学,可讲一个具体实例说明即可
第一节 平动齿轮传动装置的创新设计案例分析
一、机构串联组合：
平行四边形机构与外齿轮机构进行串联组合，由于外齿轮Z1随同连
杆做平动，称为平动齿轮传动机构。
图11-1 平行四边形机构与外啮齿齿轮机构的Ⅱ型串联组合
图11-2 平行四边形机构与内啮合齿轮机构的Ⅱ型串联组合一
图11-3 平行四边形机构与内啮合齿轮机构的Ⅱ型串联组合二
进行整理后，可有：
曲柄滑块机构的演化与变异设计
图11-9
Stewart机构系统运动简图
图11-10 运动模拟器示意图来自图11-11 并联机床
机械创新设计课件-第9章 创新实例与分析
BUCT
机械创新设计
在这一作品采用功能移植的方法，将不倒翁的原理移 植到上坡时棘轮防倒作用的控制上，采用同类功能并联 组合方法，研制了双棘轮机构，增加了上坡止退的可靠 性和减小了回滑距离。
BUCT
机械创新设计
6. 饮料瓶捡拾器 第二届全国大学生机械创新大赛中北京化工大学的获奖作品
BUCT
机械创新设计
机械创新设计
BUCT
机械创新设计
该作品主要采用了功能组合创新法， 将一个滑轮机构与凸轮压块机构组合到 一起。同时还采用了自服务的原理，即 同一钢丝绳在经过滑轮改变运动方向后 再扭合到一起，利用钢丝绳自身扭合段 之间的摩擦力作用，来减缓下降运动速 度的。此时，摩擦力的大小还与人体的 重量正相关，达到用自身体重来增加摩 擦力的作用，从本质上讲，这也是一种 自服务。
机械创新设计
BUCT
机械创新设计
BUCT
机械创新设计
在实际运用过程中可以根据人体不同的体重自由方 便的调节绳段之间的扭转圈数，从而调节绳段之间的阻 力，并在绳子的自由端根据实际的需要施加一定的压力 来微调下降的速度或终止下降，已达到逃生的目的。经 实际测试，人体质量为25～50kg时，可扭绳4圈，人体 质量为50～75kg时，可扭绳4.5圈，人体质量为75～ 100kg时，可扭绳5圈。
BUCT
机械创新设计
第9章 创新实例与分析
一、创新思路的分析
第二届全国大学生机械创新设计大赛确定的大赛主题是“健 康与爱心”，内容包括：“助残机械、康复机械、健身机械、 运动训练机械等四类机械产品的创新设计与制作”。在助残 机械中可爬楼梯的轮椅成为不少学校的参赛作品选题。
轮椅爬楼梯最基本的要求就是将轮椅升高到 高一级的台阶上
机械工程中的创新设计案例分析
机械工程中的创新设计案例分析机械工程是一个关键的工程领域，负责设计、制造和维护各种机械设备。
在这个领域中，创新的设计方案对于推动技术进步和提高效率至关重要。
本文将分析几个机械工程领域中的创新设计案例，以便更好地了解这些项目的价值和影响。
案例一：自主控制车辆导航系统在机械工程的领域中，自动驾驶技术一直是一个热门话题。
一家汽车公司最近研发出了一种自主控制车辆导航系统，该系统利用了激光雷达和摄像头等传感器，能够识别周围的道路和障碍物，实现真正的自主导航。
这项创新设计的突破之处在于其高度精确的实时反馈和决策能力，使得车辆能够更好地适应不同的交通环境，并大幅提高了行驶的安全性。
案例二：智能家居系统随着物联网的快速发展，智能家居系统在机械工程领域中逐渐崭露头角。
一家科技公司推出了一种智能家居系统，该系统能够通过自动化控制和智能传感器实现对家居环境的全面管理。
例如，用户可以通过手机应用程序控制家中的温度、照明和安防系统，并根据自己的需求进行个性化设置。
这个创新的设计方案为用户带来了更加便捷和舒适的家居体验，也提高了能源的利用效率。
案例三：3D打印技术在制造业中的应用3D打印技术是机械工程领域中的一项创新技术。
通过这项技术，制造业能够以更快、更便宜的方式制造产品。
例如，有一家制造公司将3D打印技术应用于机械零件的制造过程中，极大地提高了生产效率和灵活性。
该公司能够根据客户的需求快速设计和生产定制化的零件，同时减少了传统制造过程中的浪费。
案例四：飞机发动机的节能设计在航空领域中，提高发动机的燃油效率一直是一个重要的目标。
一家航空公司开发了一种先进的涡轮风扇发动机，通过结构和材料的创新设计，大幅降低了燃油消耗量。
该发动机采用了复合材料和先进的空气动力学设计，使得飞机能够以更低的燃油消耗飞行，减少对环境的影响。
这些案例展示了机械工程领域中的创新设计对于改善生活和推动技术进步的重要性。
通过不断研究和应用新的技术和方法，机械工程师能够为各个行业带来更高效、更安全和更可持续的解决方案。
机械创新设计大赛获奖作品赏析
机械创新设计大赛获奖作品赏析机械创新设计大赛是我国机械领域的一项重要赛事，旨在激发广大师生的创新精神，培养创新能力，推动机械行业的技术发展。
在历届大赛中，涌现出了许多优秀的获奖作品。
本文将对其中部分获奖作品进行赏析，以展示这些作品在设计理念、技术应用和实用性等方面的独特魅力。
一、作品一：《智能辅助行走装置》赏析：该作品针对老年人、残疾人等行动不便的人群设计了一款智能辅助行走装置。
该装置采用模块化设计，可根据用户身高、体重进行调节。
其主要创新点在于运用了人工智能技术，实现了行走过程中的自适应调节，使装置更加符合人体工程学，提高了使用舒适度。
此外，装置还具备防跌倒功能，有效保障了用户的安全。
二、作品二：《多功能农业机器人》赏析：多功能农业机器人是一款集种植、施肥、浇水、采摘等功能于一体的智能农业设备。
该作品采用先进的导航系统和多传感器融合技术，实现了农田作业的自动化、精准化。
此外，该机器人还可根据作物生长周期进行智能调节，提高农业生产效率，降低农民劳动强度。
这款作品在设计理念上体现了绿色、环保、可持续发展的现代农业观念。
三、作品三：《智能家居控制系统》赏析：智能家居控制系统通过物联网技术，将家庭内的各种设备连接在一起，实现远程控制、智能互动等功能。
该作品在设计中充分考虑了用户体验，采用简洁直观的操作界面，使家庭成员轻松上手。
此外，系统还具有节能、环保、安全等特点，如自动调节室内温度、湿度，实时监控家庭安全等。
这款作品让人们感受到了智能家居带来的便捷与舒适。
四、作品四：《无人驾驶清洁车》赏析：无人驾驶清洁车是一款应用于城市环卫领域的创新产品。
该作品采用激光雷达、摄像头等传感器，实现了对周边环境的感知和自主导航。
在清扫过程中，车辆可根据路面情况进行智能调节，提高清扫效率。
此外，无人驾驶清洁车还具有远程监控、故障自检等功能，大大降低了环卫工人的劳动强度，提高了城市环境卫生水平。
总结：通过对以上四款机械创新设计大赛获奖作品的赏析，我们可以看到，这些作品在设计理念、技术应用和实用性等方面都具有很高的水平。
机械实例分析
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根据三角形转子的结构可知，曲轴每转一周即产生一个动力冲程，相对四冲程往复式发动机，曲轴每转两周才产生一个动力冲程，可知旋转式发动机的功率容量比是四冲程往复式发动机的两倍。
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结构设计。旋转式发动机结构简单，只有三角形转子和输出轴两个运动构件。它需要一个化油器和若干火花塞，但无须连杆、活塞以及复杂的阀门控制装置。零件数量比往复式发动机少40%，体积减少50%，重量下降1/2～2/3。
(2) 运动设计。偏心的三角形转子如何将运动和动力输出？在旋转式发动机中采用了内啮合行星齿轮机构，如图所示。
行星齿轮机构
10.1 新型内燃机的开发实例
10.1 新型内燃机的开发实例
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三角形转子相当于行星内齿轮2，它一面绕自身轴线自转，一面绕中心外齿轮1在缸体3内公转，系杆H转子内齿轮与中心外齿轮的齿数比是1.5∶1，这样转子转一周，使曲轴转3周，输出转速较高。
10.3 全自动送筷机创新设计实例
本实例就开发新型全自动送筷机采用的创新思维(新型、实用、快捷)和创新技法(系统分析法、组合创新法、形态分析法、机构构型创新设计法等)作了一些简单的介绍，以期对创新设计有所启发。
1. 设计目的 学生每天到食堂就餐都得从筷筒里胡乱地抓取筷子，这样既不方便又不卫生，因此设计一种自动送筷机具有很大的实用性。如图所示为全自动送筷机外观图。
10.1 新型内燃机的开发实例
1
2
设计目的 本实例就圆柱凸轮加工原理开发中运用综合创新技法、反求创新法，通过创造性的综合和巧妙的构思，使综合体发生质的飞跃，做了简单的说明，从而体现出综合创新是一种更具实用性的创新思路。 圆柱凸轮作为一种机械传动控制部件，具有结构紧凑、工作可靠等突出优点，但其加工制作比较困难。东北大学东软集团生产的医用全身CT扫描机，有一对复杂的圆柱凸轮，过去一直采用手工加工，不仅制造精度低，而且劳动强度大，生产效率低，成本高。为此，负责机械加工的东北大学机械厂提出要研制一种精度较高、操作方便、成本较低的圆柱凸轮加工装置，故于2002年年末，其成立了跨年级的研究小组，开始对这一问题进行研究。经过一年多的时间，完成了圆柱凸轮数控铣削装置的综合创新设计，由东北大学机械厂完成制造，并成功地投入使用，满足了圆柱凸轮加工的精度和生产率的要求 。
机械创新设计案例
机械创新设计案例概述机械创新设计是指基于机械原理和工程知识的创新设计过程。
机械创新设计案例是指以机械创新设计为基础，通过解决实际问题和满足需求的方式，创造出新的机械产品或改进现有机械产品的设计案例。
在这篇文章中，我们将介绍一些机械创新设计的案例，并探讨其在工程领域中的应用和意义。
案例一：自动化垃圾分类系统在现代社会中，垃圾分类成为了一个重要的环保问题。
传统的垃圾分类方式需要人工操作，效率低下且容易出错。
为了解决这个问题，某公司设计了一套自动化垃圾分类系统。
该系统通过使用机器视觉技术和机械臂控制系统，能够精准地识别和分拣垃圾。
用户只需将垃圾投放到系统中，系统便能够自动地将不同种类的垃圾分拣到不同的垃圾桶中。
这种自动化垃圾分类系统不仅大大提高了垃圾分类的效率，还减少了人力成本和环境污染。
案例二：智能电动自行车随着城市化进程的不断加快，电动自行车成为了一种常见的交通工具。
然而，传统的电动自行车存在电量不稳定、续航里程不够长等问题。
为了解决这些问题，一家公司开发了一款智能电动自行车。
这款智能电动自行车配备了一套先进的电池管理系统和能量回收系统。
电池管理系统能够根据用户的习惯和行驶条件，智能地控制电池的放电和充电，提高电池的使用寿命和续航里程。
能量回收系统能够将制动过程中产生的能量转化为电能，回馈给电池进行充电，进一步延长续航里程。
这款智能电动自行车不仅解决了传统电动自行车的短板，还提升了用户的乘坐体验。
案例三：无人驾驶汽车无人驾驶汽车是近年来快速发展的机械创新设计领域。
它基于人工智能、传感器和控制系统等技术，能够在无需人类干预的情况下自主行驶。
这种创新设计不仅在交通运输领域中具有重要意义，还对未来的城市规划和交通系统的发展产生了深远的影响。
无人驾驶汽车通过使用激光雷达、摄像头和超声波传感器等技术，能够实时感知周围环境的情况，并做出相应的决策。
它能够通过精确的导航算法和先进的控制系统，安全地驾驶在不同的路况下。
简单机械创新设计案例
简单机械创新设计案例在现代社会，机械设计已经成为了各行各业中不可或缺的一部分。
简单机械作为机械设计的基础，其创新设计更是推动了整个机械行业的发展。
本文将以一些简单机械创新设计案例为例，探讨这些设计是如何应用于实际生产中的。
首先，我们来看一个简单的机械创新设计案例，手摇发电机。
传统的手摇发电机需要人们通过手摇来产生电能，但是这样的方式效率低下且费力。
而经过创新设计后的手摇发电机，通过改进内部结构和材料，使得手摇发电机在同样的手摇力度下可以产生更多的电能，而且还减少了使用者的劳动强度。
这种创新设计不仅提高了发电效率，也提升了用户体验，使得手摇发电机在一些偏远地区得到了更广泛的应用。
其次，我们来看另一个简单机械创新设计案例，折叠自行车。
传统的自行车在停放时需要占用大量的空间，而且不方便携带。
而经过创新设计后的折叠自行车，通过改进车架结构和采用轻质材料，使得自行车可以在不使用时进行折叠，从而大大减小了占用空间，方便用户携带。
这种创新设计不仅提高了自行车的便携性，也符合了现代人追求便利和环保的需求，因此受到了越来越多人的青睐。
最后，我们再来看一个简单机械创新设计案例，智能门锁。
传统的门锁需要使用钥匙开启，存在安全性低和使用不便的问题。
而经过创新设计后的智能门锁，通过加入指纹识别、密码输入、远程控制等功能，使得门锁更加安全可靠，且使用更加便捷。
这种创新设计不仅提高了门锁的安全性，也符合了现代人对智能家居的需求，因此在市场上得到了广泛的应用。
通过以上的简单机械创新设计案例，我们可以看到，创新设计对于机械产品的改进和发展起到了至关重要的作用。
只有不断地进行创新设计，才能满足人们对于机械产品功能、性能、使用体验等方面的需求，推动整个机械行业朝着更加高效、便捷、智能的方向发展。
因此，我们应该更加重视简单机械的创新设计，不断探索和尝试，为机械行业的发展注入新的活力和动力。
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必须进行变异设计，将其作成中空状，设计结
果见图示。
B A
C
本章完
第十一章
第二节
机械创新设计实例
第一节 平动齿轮传动装置的创新设计案例分析 机构应用创新设计案例分析 第三节 箭杆织机打纬凸轮机构的创新设计 案例分析
本章主要用于自学,可讲一个具体实例说明即可
第一节 平动齿轮传动装置的创新设计案例分析
一、机构串联组合：
平行四边形机构与外齿轮机构进行串联组 合，由于外齿轮Z1随同连杆做平动，称为 平动齿轮传动机构。 设曲柄长度等于二齿轮中心距 LAB = O1O2 = r1+r2 = m（Z1+Z2）/2 根据机构瞬心原理，可有：
Z2
O2
VP1 VP2
D
进行整理后，可有：
i12
z2 z1 z 2
平行四边形机构与外啮合齿轮组合后，可获得 增速机构。但外形尺寸过大，应用受到限制。
平行四边形机构与内啮合齿轮的串联组合
Z1
B C
A
VB
Z2
D
VP
根据机构瞬心原理，可有： i12
z2 z1 z 2
当二轮齿数差较小时，可获得大传动比的减速 机构。
转动副B进行销钉扩大，直到包含转动副A。为
增大转动副C处的强度，将转动副C也增大。由
于转动副C不能作整周转动，仅为摆动副，可将
其作成半圆状，但这时不能满足滑块与连杆的
运动约束条件。
B A
C
处理方法是将C处转动副上半部分再增大，使滑
块与连杆再形成一处转动副。为保证虚约束的
条件，C处的两个圆应为同心圆。滑块的形状也
B3
结构创新：用偏心轴代替平行四边形机构
实用机构爆炸图
总结：
该装置具有传动比大、体积小、结构紧凑、传动 效率高等特点。 研制过程中使用了机构的串联组合原理、并联组 合原理、相对运动原理、演化与变异原理以及机 构创新等创新方法。是机械创新设计的典型案例
第二节
机构应用创新设计案例分析
机构的应用创新设计是在不改变机构类型的前 提下，或者说在不改变机构运动简图的前提下 对机构的构件、运动副进行演化与变异设计， 得到完成特定功能的机械装置的设计过程；把 一个基本机构直接应用在满足机器工作要求的 场合，也是机构应用创新。所以机构的应用创 新是应用最广泛的创新设计方法。
并联组合原理的应用： 采用三套互成120º 的平动齿轮机构并联组合，可 三环减速器。
Z1
C1
B2 A B3 B1
Z2
C3 D C2
三环减速器的内齿轮做平动，不能减小尺寸和 重量，做平动的环板的惯性力的平衡难度大，难 以在高速下运转。
Z1
C1 B2 A B3 B1
Z2
C3 D C2
相对运动原理的应用： 采取外齿轮做平动，内齿轮输出，，可得到下图 的平动齿轮机构。 根据机构瞬心原理，可有：
Z1
B VB
A P O1 C
Z2
O2
VP1 VP2
D
v p 1 v B 1 l AB 1 O 1 O 2
1 ( r1 r 2 ) 1
m ( z1 z 2 ) 2
v p 1 v p 2 2 r2 2
mz 2
2
Z1
B VB
A P O1 C
B C
Z1
A
Z2
D
பைடு நூலகம்
i12
z2 z 2 z1
当二轮齿数差较小时，可获得大传动比的减速 机构。
为平衡外齿轮的惯性力，采用三套互成120º 的
平动齿轮机构并联组合。
Z1
C1
B2 A B3 B1 C
3
Z2
C2
D
采用机构演化与变异原理，缩短机架尺寸，可 得到下列机构。
Z2
Z1
C1 B1 B2 A C3 D C2