机械创新设计说明书
机械创新设计说明书
目录一、设计任务书§1.1设计背景§1.2基本目的§1.3设计要求二、设计方案及方案的对比和确定§2.1方案一§2.2方案二§2.3方案的对比和确定三、设计方案分析§3.1机构运动说明§3.2机构效果简图§3.3机构零件规格§3.4机构运动简图§3.5运动计算分析四、心得体会五、参考文献一、设计任务书§1.1设计背景传统晾衣架的基本构架一般是一根竹竿固定或悬挂在屋顶板下、窗外等地方；现在大多是在天花板下焊接一根铁管作为晾衣架的挂具，人们晾衣服时，需要用一根叉子将衣服一件一件地挂在铁杆上，费时又费力，而且一旦操作不当便会将衣服掉在地上弄脏，非常不方便，并且还不能够充分地利用阳光。
针对这些问题，我设计了一种实用的半自动晾衣架，来满足人们在自动升降、伸缩两方面的需求，希望能给家庭主妇们带来便利。
§1.2基本目的1）使学生初步了解机械设计的全过程，得到根据功能需要拟定机械运动方案的训练，初步具备的机构选型、组合和确定运动方案的能力；2）以机械系统运动方案设计为切入点，把机械原理课程各章的理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深所学的理论知识；3）使学生掌握机械运动方案设计的内容，方法，步骤，并对动力分析与设计有一个较完整的概念；4）进一步提高学生运算，绘图以及运用计算机和技术资料的能力；5）通过编写说明书，培养学生表达，归纳，总结的能力；6）培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题的能力和创新能力。
§1.3设计要求1）晾衣架能自动升降以缓解举手晾衣的麻烦；2）晾衣架能自动伸出和缩回，既充分利用了阳光，减少事故隐患，又不影响整个小区的总体美观；3）有足够的承载能力；4）操作方便，节时省力。
二、设计方案及方案的对比和确定§2.1 方案一图示为半自动晾衣架的侧视图（1）机构的组成1为楼上阳台，2是导轨，3是滑轮，4滑块，5为手动平行四边式机构，6是晾衣杆，7和8为滑轮，9是让滑块前移的绳索，10是让滑块后移的绳索，11为机构5的拉杆。
说明书范本
多功能救灾背包设计说明书设计者：指导教师：广西工学院鹿山学院2012年03月多功能救灾背包设计者：指导教师：（广西工学院鹿山学院）摘要：以便捷、实用、高效的解决救灾过程中的运输、医疗救治、住宿、饮食问题的设备为研究对象。
提出了一种可分离的四折叠框架结构，再巧妙地配以折叠帆布和帐篷，便制成了一种可运输物资又可变为担架、帐篷的背包。
实验结果表明，该设备工作稳定，性能可靠，功能实现效果良好。
关键词：背包；担架；帐篷；多功能；救援避难作品内容简介本作品跟据本届机械创新设计大赛的主旨要求而设计，属于“救援、避难类机械”。
此背包主体为金属框架结构，宽50cm，厚30cm，高70cm，净重8kg。
背包状态可用来运送物资。
卸下物品后开启侧连接机构，展开背包变为担架，担架长200cm，宽50cm。
翻转担架并开启开合装置，揭开粘扣，向两侧拉开担架，拉出帐篷与担架布面结合，再由折叠杆撑起即变为帐篷，底面边长2m×1.8m，高145cm，可容纳三人居住。
此背包设计容量90L，内装供三人三天使用的食物，饮用水及药品。
再放入轻薄的防潮垫和三个睡袋以结合帐篷使用。
这样每个背包就可解决三个人灾后三天内的基本生存问题，还可用担架将受伤严重的人抬出至附近的基站救治。
联系人：联系电话：EMAIL：1 研制背景及意义在像玉树地震、舟曲泥石流等这类自然灾害发生时，由于道路损毁、大型救援设备数量不足，都会造成很多民众被困重灾区。
短期内面临没有食物、饮用水、药品以及住所等问题。
没有大型设备的帮助，到达灾区外围的士兵往往没有高效的救援方法，而是以人力一次又一次的向灾区运送单一物资，很难满足灾民短期生存的多种需求。
对于这类自然灾害救援过程中存在的问题我们应当考虑如下几点：1）运送的物资应当具有集成性，以便于之前的统一生产、调配与运输；2）送入灾区的设备应当尽可能多的解决灾民所面临的各种基本困难，如温饱、住宿以及医疗救治问题；3）送入灾区的设备除了消耗品外可以反复再利用。
机械创新设计大赛作品说明书
机械创新设计大赛作品说明书
——（台阶式商品装卸机构）
设计目的：
由于从厢式货车上卸载货物或者往车上装载商品主要靠人工操作，需要多名操作人员，效率较低且耗费人工。
本机构基于联动的多个多杆机构，可以达到商品装载和卸载的目
商品
的。
载物叉1
载物叉2
图1.-1
如图1-1，载物叉1处于高位，车上人员将货物搬运到载物叉1上。
多杆机构简图如1-2所示：
图1-2
图中，多杆机构结构类似于契贝谢夫行走机器人结构，我们将这个机构倒过来使用，通过两连杆伸长端的运动规律使两载物叉产生水平和竖直方向的相对位移，正转时能将商品由高到低卸载，反转时可将低处商品运往高处。
图1-3
两叉在等高处进行载荷的接替
图1-4
完成接替，在下方安装相似结构，通过皮带传动联动，可使货物达到台阶式下降的效果。
运送至最下一级的载物叉后，由卸载装置将货物倒出，运动简图如图： 载物叉1 下一阶段机构的载物叉
载物叉2
图1-5
通过如图多杆机构使货物倾斜一定角度依靠重力滑下，载物台归位过程中凸轮推动推杆将货物推开为下一件货物挪出位置。
优势：
相对于传送带机构，因为每一级都是水平抬放，无需考虑物品的摩擦 货物
推杆 载物叉。
机械创新设计大赛作品设计说明书格式
第三届全国大学生机械创新设计大赛决赛参赛作品设计说明书格式要求说明1．总体要求全文控制在8～15页以内，并按以下顺序编排：作品名+“设计说明书”、设计者、指导教师、学校名＋院系名＋学校所在城市＋邮编、摘要、关键词、正文[可自行组织，但应包括下列内容：作品背景（国内外相关研究现状）、设计制作中解决的关键技术问题的描述、作品实物或实物模型的照片、创新特色、预计应用前景等]、参考文献。
可不加封面。
采用word 2003版本编排。
2．页面要求A4页面。
页边距：上25mm，下25mm，左、右各20mm。
标准字间距，单倍行间距。
不要设置页眉，页码位于页面底部居中。
3．图表要求插图按序编号，并加图名（位于图下方），采用嵌入型版式。
图中文字用小五号宋体，符号用小五号Times New Roman（矢量、矩阵用黑斜体）；坐标图的横纵坐标应标注对应量的名称和符号/单位。
表格按序编号，并加表题（位于表上方）。
采用三线表，必要时可加辅助线。
4．字号、字体要求油罐车注油自动控制系统设计说明书[r1]设计者：×××，×××，×××，×××，×××[r2]指导教师：×××，×××[r3]（XX大学机电学院，西安710056）[r4]（空一行）[url=]作品内容简介[/url][I5]通过实验设计了一套自动加油系统……（400—600字以内）。
联系人、联系电话、EMAIL（空一行）1 研制背景及意义在新疆塔里木石油基地，目前从油井打出的原油储存到储油罐后，从储油罐向油罐车注油时，一个人需站在油罐车上注油口旁观察油罐是否加满，而另一个人关闭阀门。
因在原油内含有大量的有毒气体（硫化氢）,从安全角度考虑站在油罐车上的人必须戴上防毒面具……2设计方案[r6]2.1 电磁控制用电磁控制比较容易实现，但是因为防火、防暴的原因，加油区不得用电，无法用电磁控制…………2.2 气动控制用气动控制，气源的空气压缩机也要用电，但可以将空气压缩机放置在远离加油区的位置。
机械创新设计方案书
2.2 行走机构方案的确定
机器人的行走机构主要由两部分组成，车身的前轮由齿轮啮合 传动和前后两轮的带轮结构。使用齿轮啮合的机器人转速适中，转 矩大效率高。使用带轮结构的机器人行动平稳，与单独使用轮子相 比，可以更好地做到不打滑。履带上的轮齿距尽量宽点，保证上坡 时不易发生打滑。 由于用的是减速电机，所以不再装减速齿轮箱了，进而减轻了 车子的重量，改善了车子内部机构。减速电机分别固定在车身侧板 上，电机轴连接主动齿轮。前轮固定在轴承，由轴承上的两颗螺母 固定在车身侧板上。前轮也是一个齿轮，和主动轮啮合，由主动轮 带动。两个电机同时通电使其正转，可以使车子笔直前进，当只有 一侧电机通电时，车子可以实现转向，也可以使一侧电机正转另一 侧反转来实现转向功能。由于两侧的电机是同一规格的，所以前进 时比较平稳，转向较为容易。
4.1 行走机构 ................................................................................. 11 4.2 撑杆机构 ................................................................................. 12 4.3 抓取机构 ................................................................................. 13
6
第3章 动力与传动设计分析计算
3.1 驱动电机的选择
采用 24v、12v 的安全电源分别驱动 24v、12v 直流电机，由电 机提供的动力完成相应的动作。 行走电机的选择 vw=0.314m/s z1=26 z2=38 F= 35N d1=61 d2=42
机械创新设计课程设计
机械创新设计课程设计一、课程目标本章节“机械创新设计课程设计”旨在达成以下目标：1. 知识目标：（1）掌握机械设计的基本原理和概念；（2）了解我国机械行业的发展现状和趋势；（3）学会运用创新思维方法进行机械设计；（4）熟悉机械设计的相关规范和标准。
2. 技能目标：（1）能够运用所学的理论知识进行简单的机械创新设计；（2）具备分析机械设计案例的能力，并提出优化方案；（3）掌握使用CAD软件进行机械零件绘制和装配的基本操作；（4）具备团队协作和沟通交流的能力，能够完成小组设计任务。
3. 情感态度价值观目标：（1）培养学生对机械设计的兴趣和热情，激发创新意识；（2）增强学生的工程意识，培养严谨的科学态度；（3）提高学生的环保意识，关注绿色设计和可持续发展；（4）培养学生具备良好的职业道德，尊重知识产权，遵循设计伦理。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论知识与实际应用相结合。
学生特点：高中阶段学生具有一定的物理和数学基础，思维活跃，好奇心强，具备一定的动手能力和创新潜能。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养其独立思考和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容根据课程目标，本章节“机械创新设计课程设计”的教学内容如下：1. 机械设计基本原理：包括力学基础、材料力学、机械原理等，参考教材第二章；2. 机械设计方法：介绍创新设计思维方法、设计流程和设计原则，参考教材第三章；3. 机械设计案例分析：分析国内外典型机械设计案例，总结成功经验和启示，参考教材第四章；4. 机械设计规范与标准：学习相关国家标准和行业规范，了解设计过程中的合规性要求，参考教材第五章；5. CAD软件应用：学习CAD软件的基本操作，包括零件绘制、装配设计和工程图绘制，参考教材第六章；6. 机械创新设计实践：分组进行创新设计项目，结合所学理论知识，完成设计方案和实物制作。
机械创新设计-系统方案
（４）接合—分开 用来把体现能量的物理量(如功率、力、位移等)合成(相加)，
或者分解成几个分量的过程；以及用来产生或取消相同或不同物
料间结合力的活动都可归纳为接合—分开。它具有位置的特征。
第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
二、功能分类（续）
2．按三要素变换的物理作用进行分类（续） （５）存储—取出
第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
二、功能分类（续）
2．按三要素变换的物理作用进行分类 为了有利于开拓与创新，常把机器、设备、仪器中的复杂
过程，即功能归结为物理的基本作用类型。 （１）转变—复原
凡是引起能量、物料或信号特性发生变化的活动都应称为
转变或复原。它具有类型的特征。
（２）放大—缩小 一切使物理量放大或缩小的活动都称为放大或缩小。它具
第四章 机械系统方案的创新设计
第一节 概述
二、机械系统设计的内容
机械系统的设计不论是在S形曲线的各拐点位置，还是处 于开发下一代产品交替的位置，以及开发一种全新的产品， 一般都须经历下列四个阶段：
（1）产品规划阶段 （2）方案设计阶段
（3）技术设计阶段
（4）施工设计阶段
第四章 机械系统方案的创新设计
台仪器，如应变仪、流量计、振动试验台等，主要包含了信
息与信号的变换。
不管系统以什么形式体现，它都不是一个空泛的概念，
而是一个实体，是以产品形式体现的。
第四章 机械系统方案的创新设计
第一节 概述
一、机械系统的概念（续）
1．机械系统的组成
现代机械种类繁多，结构也越来越复杂，但从实现系统功 能的角度出发，一般机械系统由动力部分、传动部分、执行部 分和控制部分四部分组成。
机械创新设计说明书(终极版)
新型公交投币机摘要随着时代的发展，交通日益发达，尽管开车的人越来越多，但是挤公交的人也并未有减少趋势。
但是，由于投币时币种不一，钱的褶皱程度不同，收的钱只能杂乱无章地装在投币箱里。
这样，公交公司得耗费大量的人力，财力，物力来整理，分类，清点所收的钱。
而公交投币机则从根源上解决了这个问题，在前进入钱币箱时便开始动作，完美地用机械代替人工实现钱币的整理，分类，清点。
第1章研制背景及意义社会不断进步的今天，城市的交通也越来越拥挤，而公交车则是大多数人首选的代步工具，很多人选择投币的方式坐车。
试想，假设一个公交公司有两百辆公交车，每辆公交车每天的平均收入为三百元，那么一个公交公司每天得清点整理六万元。
这只是一个典型的例子，倘若在北上广深这样的一线城市，一个公交公司一天的交易额能达到十几万甚至几十万。
而这么多的钱币面值基本都是一块的，有的是褶皱的，还有残币和破损币。
若每个工人一小时能整理，分类，清点1000块，每个工人每天工作八小时，还不包括数钱的过程中可能出现错误导致重数，起码得请七个工人不停地数钱。
这样的话，首先工作的人数钱数到手抽筋的确很累。
其次，公交公司每个月得额外支付数钱工人的工资多达上万，还有额外占用的空间和物质。
而新型的公交投币机利用机械装置代替人工操作,完成钱币的整理，清点和分类，简化了钱币的整理流程，减轻了工人的工作强度，也为公交公司节约了大量人力，财力和物力。
第2章设计方案2.1纸币部分设计纸币收币口采用地铁自动售票机形式，人们在投币前事先将纸币整理平整，然后将纸币投入收币口，收币口内置滚轮检测到纸币的投入后开始工作，将纸币沿传送带运输，最后至钱箱。
利用光电传感器来测量纸币的宽度长度，首先在收币口至内置滚轮间设置一排对射式光电传感器，所谓的对射式传感器就是指组成传感器的发射器和接受器是分开放置的，发射器发射红外光后，会经过一定距离的传输后才能到达接受器的位置处，并且与接受器形成一个通路，当我们需要检测的物体通过对射式光电传感器时，光路就会被检测物体所阻挡，这是接受器就会及时的反应并输出一个开关控制信号，无纸币经过时光电传感器的发射端发射的光线可以被另一侧的接收端接收到，当纸币经过时，纸币挡住了光电传感器发射端发出光线，此时接收端无法收到光线，产生一个信号，通过一排对射式光电传感器可测出纸币的宽度，因考虑到大多数纸币的残缺是缺角等，影响较大的是纸币的长度，而且不同面额的纸币宽度不同，可将宽度作为面额的区分标准。
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机械创新设计说明书 Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020
目录一、设计任务书
§设计背景
§基本目的
§设计要求
二、设计方案及方案的对比和确定
§方案一
§方案二
§方案的对比和确定
三、设计方案分析
§机构运动说明
§机构效果简图
§机构零件规格
§机构运动简图
§运动计算分析
四、心得体会
五、参考文献
一、设计任务书
§设计背景
传统晾衣架的基本构架一般是一根竹竿固定或悬挂在屋顶板下、窗外等地方；现在大多是在天花板下焊接一根铁管作为晾衣架的挂具，人们晾衣服时，需要用一根叉子将衣服一件一件地挂在铁杆上，费时又费力，而且一旦操作不当便会将衣服掉在地上弄脏，非常不方便，并且还不能够充分地利用阳光。
针对这些问题，我设计了一种实用的半自动晾衣架，来满足人们在自动升降、伸缩两方面的需求，希望能给家庭主妇们带来便利。
§基本目的
1）使学生初步了解机械设计的全过程，得到根据功能需要拟定机械运动方案的训练，初步具备的机构选型、组合和确定运动方案的能力；
2）以机械系统运动方案设计为切入点，把机械原理课程各章的理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深所学的理论知识；
3）使学生掌握机械运动方案设计的内容，方法，步骤，并对动力分析与设计有一个较完整的概念；
4）进一步提高学生运算，绘图以及运用计算机和技术资料的能力；
5）通过编写说明书，培养学生表达，归纳，总结的能力；6）培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题的能力和创新能力。
§设计要求
1）晾衣架能自动升降以缓解举手晾衣的麻烦；
2）晾衣架能自动伸出和缩回，既充分利用了阳光，减少事故隐患，又不影响整个小区的总体美观；
3）有足够的承载能力；
4）操作方便，节时省力。
二、设计方案及方案的对比
和确定
§方案一
图示为半自动晾衣架的侧视图
（1）机构的组成
1为楼上阳台，2是导轨，3是滑轮，4滑块，5为手动平行四边式机构，6是晾衣杆，7和8为滑轮，9是让滑块前移的绳索，10是让滑块后移的绳
索，11为机构5的拉杆。
（2）工作原理
使用者用拉杆11的突出部分插入到机构5制定的空内，再正转平行四边形机构，就会使其缓慢降下来，这样便可以轻
松把衣物挂上去；再反转拉杆11就可达到升起晾衣杆的效果；如果室外阳光充足，想把衣服挂到外面晾晒，只需拉动
绳索9即可，当碰到外部的挡板，则可锁住滑轮，使之不再向外滑动；如果想要拉回室内，拉动绳索10便可，碰到阳台内的导轨上的挡板，则可锁住滑轮。
§方案二
自动晾衣架由矩形架1（主要起到晾晒衣服的功能）；直杆2和4是连接矩形架1和杆架6的；涡轮连杆3和5，来满足矩形架1的升降、伸缩要求；杆架6和天花板相连；横杆7对涡轮—杆有支撑作用；综合箱体8和10，蜗杆9和11组成。
其中8和10为连接在天花板上的箱体，里面安装有电机和减速器，通电时电机带动蜗杆9和11转动，由蜗杆带动涡轮连杆3和5摆动，从而实现矩形晾衣架1做平面运动，进而实现晾衣架的升降、伸缩等既定功能。
由于对称及美观，只标注了半边的标号§方案的对比和确定
具体方案
比较内容方案一方案二
美观程度较难看较美观
运动难易程度人工操作较多更加自动化性价比较高造价中等
效率一般，人为因素影响较
大有稳定的伸缩速度，比
较稳定
占地空间较大较小
通过比较，方案二更接近设计时的目的，实现了自动化的伸缩与升降功能，且造价合理，为家庭主妇们带来的便利更多，综合看来其市场潜力更大。
三、设计方案分析
§机构运动说明
如右图所示，晾衣架固
定在室内，当不用的时
候，晾衣架向上收入室
内，这样既不破坏小区
环境又不占用房子的内
部空间。
当晾晒衣服时，启动电动机，使晾衣架降下来，然后在矩形
晾衣杆上悬挂好衣服。
如果室外天气较好，启动电动机，使晾衣架向外运动，晾衣架运动到合适的位置后关闭电动机（也有一个极限位置的挡板，晾衣架运动到此处则会停止），此时，晾衣架就伸到了
室外，这样能够充分利用阳光。
如果室外下雨，则只要按下开关，让电动机反转即可。
§机构效果简图
§ 机构零件规格
§ 机构运动简图
名称 规格 数量 杆1 L=500mm D=30mm 4 杆2 L=1200m D=30mm 4 杆6 L=300mm D=30mm 4 杆12 L=2500mm
D=30mm
2 蜗杆
Z 1=1 m 1=10
d 1=80mm
2
蜗轮 Z 2=31
m 2= d 2=300mm B=50mm 2
减速器
i=10:1（传动比）
=80% 2 深沟球轴承 GBT297—1994 6004型 4 电动机 n=500r/min P=70w 2 轴承套
42/47
6
§ 运动计算分析
电动机的额定功率P 为70W ，额定转速为500 r/min ，其额定扭矩
m N Te ⋅=⨯=34.150007.09549
电动机通过变速器将动力传递给蜗杆
m N Te i T ⋅=⨯=⋅=4.1334.1101
传递到蜗杆的功率为
W P P 5611==η
蜗杆通过涡轮驱动晾衣架运动，晾衣架对涡轮中心的扭矩 θsin 432=M （θ为晾衣架转动的角度，－75o ≤θ≤75o ） 所以晾衣架的角速度和角度的关系为
W M P M P 42sin 432sin 098.0750750121
2=====⎰⎰︒-︒
-θωωηθηω
晾衣架的平均角速度为
min 13.0rad =ω
所以晾衣架要转动到预定的位置需耗时
s t 1013.03
.1==
晾衣架位移和角度的关系 ()θcos 12-=L S
四、心得体会
创新的作用体现在我们生活中的方方面面，大到人类文明进步、人类科学的发展、现代科学体系、技术和经济发展、综合国力，小到我们的日常生活，一个创新的点子往往能给我们带来太多的便利。
12max 1233y 2.4=0.85=3.250.53z
Bx M MPa I F MPa A MPa
My MPa Iz
δδδδδδ====+==做出杆的弯矩图：
杆3截面的正应力对晾衣杆分析：
作出晾衣杆的弯矩图：
通过这次的机械创新设计实习，我从一开始的无从下
手，经过查阅资料、咨询老师、与同学之间相互讨论等方式，对机械设计的全过程逐步地有了了解，并且能够根据机构功能的需要设计出机械来。
在这次研究性的学习中，充分发挥了我们的自学能力、
想象力和动手能力。
首先是根据所选题目的设计要求，要构想出半自动晾衣架的大概机构形态，以及可能要用到的机构组合。
然后，根据初步估计，对构想出的几种方案进行比较和选择。
最后是将零件具体的规格数据代入计算，分析结果，看是否满足运动学要求，是否满足零件的强度要求等。
尤其是在运动的分析与计算过程中，是我们机械原理、材料力学等课程所学的理论知识的实际运用，并顺便帮我们复习了一下所学内容。
这次机械创新设计实习，给了我一个锻炼自己的机会，并将所学知识有了一个综合性的实际运用，提高了我的创新能力，开拓性思维以及独立的动手能力，真是受益匪浅。
五、参考文献
1、黄纯颖主编《机械创新设计》高等教育出版社
2、张春林主编《机械创新设计》机械工业出版社
3、李萍萍贺炜主编《机械制图与计算机绘图》机械工业出版社
4、李海萍主编《机械设计基础》苏州大学出版社
5、居毅．机械设计实验教学的创新与探讨[J]．实验室研究与探索，2002，11(3)：11-13．
6、汪超．机械创新设计实验教学改革的探讨[J]．装备制造技术，2008(8)：179-180.
7、宋志强．关于机械创新设计实例与实践的研究[J]．呼沦贝尔学院学报，2008,16（1）：96-99.
8、机械设计手册
9、百度文库等。