机械创新设计课程设计
机械工程实践与创新课程设计
机械工程实践与创新课程设计1. Introduction机械工程实践与创新课程是机械工程专业的核心课程之一。
在这门课程中，学生将学习如何应用机械工程知识和技术来解决现实世界中的问题。
同时，还将学习如何创新，如何将已有的知识和技术应用到新的领域中。
在这门课程中，学生将有机会完成一个真正的实践项目。
本文将介绍我所完成的机械工程实践与创新课程设计项目。
2. Project Description本项目是一个机械手臂的设计和制造。
该机械手臂具有三个关节，可以在三维空间中移动和旋转。
我们的目标是设计和制造一个机械手臂，可以在指定的区域内抓取和放置物体。
在项目开始时，我们首先进行了需求分析。
我们需要考虑的因素包括机械手臂的尺寸、负载能力、控制方式等等。
为了更好地满足用户需求，我们还与一家制造业公司合作，了解他们实际工作中的需要，以此指导我们的设计。
在设计阶段，我们使用了SolidWorks进行建模和仿真。
我们采用了结构化设计的方法，首先确定机械手臂的整体结构，然后再逐步设计各个部件。
我们利用SolidWorks进行了运动学仿真和结构强度分析，以保证机械手臂能够正常运行。
在制造阶段，我们使用了3D打印和数控加工等高精度制造技术。
我们的机械手臂由ABS材料制成，具有较高的强度和耐用性。
我们还选用了高精度的舵机和控制器，以确保机械手臂的精确运动。
3. Results经过几个月的设计和制造，我们顺利完成了机械手臂的制造和调试。
我们的机械手臂可以在指定的区域内准确地抓取和放置物体，具有较高的精度和控制性能。
同时，我们的机械手臂还具有灵活性，可以根据不同的工况进行调整和优化。
我们的机械手臂已经得到了一家制造业公司的认可，并被应用于其生产线上。
与传统人工操作相比，我们的机械手臂具有更高的效率和质量保障。
同时，该机械手臂还可以根据不同的工作需求进行灵活调整，达到优化生产线的目的。
4. Conclusion本项目在机械工程实践与创新中得到了成功的应用。
机械创新设计课程设计_便携桌椅
多功能集成
折叠设计：节省空间，便于携带 模块化设计：可拆卸，便于组装和维修 多功能用途：可作为桌椅、储物柜、展示架等多种用途 环保材料：采用可回收材料，减少环境污染
轻量化设计
材料选择：采用轻质材料，如铝 合金、碳纤维等
折叠设计：采用折叠设计，便于 携带和存放
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
轻量化：机械创 新设计将更加注 重轻量化，采用 新型材料、优化 结构等。
模块化：机械创 新设计将更加注 重模块化，实现 快速组装、拆卸 等功能。
YOUR LOGO
THANK YOU
汇报人：
06
示
成品展示
便携桌椅设计： 可折叠、轻便、
易于携带
材料选择：环 保、耐用、易
于清洁
结构设计：稳 固、安全、易
于组装
功能展示：满 足不同场景的 使用需求，如 户外野餐、室
内阅读等
使用体验介绍
便携性：桌椅可 折叠，便于携带 和存放
稳定性：桌椅结 构稳固，使用过 程中不易晃动
舒适性：桌椅设 计符合人体工程 学，使用舒适
结构设计
折叠结构：便于携带和存放
轻量化材料：减轻重量，提高 便携性
稳定性设计：保证桌椅在使用 过程中的稳定性
模块化设计：便于组装和拆卸， 提高便携性
材料选择
轻质材料：减轻重量，便于携带 耐用材料：提高使用寿命，减少维修成本 环保材料：减少对环境的影响，符合可持续发展理念 美观材料：提高产品的美观度和吸引力
实用性：桌椅适 用于多种场合， 如户外野餐、家 庭聚会等
创新点解析与优势分析
便携性：桌椅可折叠，便于携带和储存 实用性：桌椅设计符合人体工程学，提高舒适度 环保性：采用环保材料制作，减少对环境的影响 美观性：桌椅设计简洁大方，符合现代审美需求 安全性：桌椅结构稳定，使用安全可靠 创新性：桌椅设计独特，具有创新性和市场竞争力
机械创新设计课程设计
机械创新设计课程设计1. 引言机械创新设计是一门旨在培养学生创新思维和创造力的课程。
通过本课程的学习，学生将能够熟悉并运用机械设计与创新的理论和方法，发展出独立思考和解决问题的能力。
本文档将介绍机械创新设计课程的设计目标、教学大纲、教学方法和评估方式。
2. 设计目标机械创新设计课程的设计目标如下：•培养学生在机械设计与创新领域的专业知识与技能；•培养学生的团队合作与沟通能力，能够在团队中有效协作完成项目；•培养学生的创新思维和创造力，能够独立思考和解决问题；•培养学生的实践能力，能够将理论知识应用于实际项目中。
3. 教学大纲3.1. 课程结构•第一阶段：理论学习–机械设计与创新基础–创新思维和解决问题方法论–机械创新案例分析•第二阶段：项目实践–组队项目：每个小组选择并完成一个机械创新项目–项目管理与协作–设计方法与工具使用3.2. 教学内容3.2.1. 机械设计与创新基础•机械设计的基本原理和方法•机械元件的选择与设计•设计准则与标准3.2.2. 创新思维和解决问题方法论•创新思维的培养与发展•创造性问题解决方法与工具的使用•设计思维的应用3.2.3. 机械创新案例分析•新产品开发案例分析•创新设计案例研究3.2.4. 组队项目•学生自主选择项目主题•项目需求分析与规划•项目细化与设计3.2.5. 项目管理与协作•项目计划与进度管理•团队协作与沟通•项目风险管理与决策3.2.6. 设计方法与工具使用•机械设计软件的使用•制造和加工工艺的选择•原型制作与测试4. 教学方法本课程采用以下教学方法：•理论教学：通过讲座和案例分析，向学生传授机械设计与创新的基本理论知识。
•实践教学：通过项目实践，让学生将理论知识应用于实际项目中，培养他们的实践能力。
•小组讨论与分享：学生分成小组进行项目实践，并定期进行小组讨论与分享，促进思想交流和团队协作。
•指导与辅导：老师指导学生进行项目设计与实施，并提供必要的辅导和指导。
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。
机械创新设计课程设计
图1.8.5HIT-I、HIT-II机器人
北京理工大学于2002年12月研制出仿人机器人BRI-01，是目前国内最先进的两足步行机器人。机器人高1.6米，重80千克，具有32个自由度，步速1千米/时，步距33厘米；能依照自身的平稳状态和地面高度变化，实现未知路面的稳固行走。
步行是人类最差不多的行为方式，双足机器人具备人类的差不多结构，具有类人的步行能力。双足步行机器人在外形上具有人类特点，适合用于人类生活的环境，为人们提供方便，因此具有宽敞的市场前景。双足机器人与其他多足机器人相比具有体积较小、重量轻、动作灵活、迅速，而且更接近于人类步行的特点，因此它们对环境有最好的适应性，在日常生活中更具有广泛的应用前景。
此次要紧研究目标是二足机器人爬楼梯机构的设计，以及对它的步态的规划。
1.2.二足仿生气器人的概念
现时期，机器人的研究应用领域不断拓宽，其中仿人机器人的研究和应用受到普遍的关机器人的研究应用领域不断拓宽，其中仿人机器人的研究和应用受到普遍的关注，并成为智能机器人领域中最活跃的研究热点之一。仿人二足机器人爬楼梯的设计变营运而生。研究与人类外观特点类似，具有人类智能，灵活性，并能够与人交流，不断适应环境的仿人机器人一直是人类的妄图之一。仿人机器人的研究在专门多方面差不多取得了突破，如关键的机械单元，差不多行走能力，整体运动，动态视觉等，然而离我们理想中的要求还相去甚远，还需要在更为具体的某些行动进行研究，仿人二足机器人爬楼梯设计奖机器人的行动具体到爬楼梯动作上，，能够更加适合人类的生活和工作环境，代替人类完成各种作业，能够在专门多方面拓展人类的能力，如下图
1.7设计范畴
一直以来移动型机器人的运动方式大体上包括，轮式，履带式，足式等。履带式爬楼梯的装置原理类似于履带装甲运兵车，原理较为简单，技术也比较成熟，而且传动效率比较高，行走重心波动专门小，运动平稳。然而这类装置重量大，运动不够灵活，爬楼梯时在楼梯边缘会造成庞大的压力，对楼梯有一定的损坏，转弯不方便等问题，有专门大的限制。轮组式，轮组式爬楼梯装置按轮组中使用小轮的个数可分为两轮式，三轮式，以及四轮式。单轮组式结构稳固性较差，在爬楼梯中需要有人协助才能实现。而双轮组式尽管能实现自主爬楼，但由于其体积庞大且偏重，阻碍了她的适用范畴。步行式，其爬楼梯的执行机构由铰链杆件机构组成。上楼梯时，先将负重抬高，在向前移动，如此重复这过程。步行式爬楼梯装置仿照人类爬楼的动作，符合本组研究课题，因此采纳那个方案。步行式爬楼梯装置爬楼梯时运动平稳，适合不同尺寸的楼梯，较为便利。然而他对操作的要求专门高，设计研究专门复杂，运动幅度不大，动作缓慢。
机械创新设计课程设计范例
机械创新设计课程设计范例一、引言机械创新设计是一门旨在培养学生创新思维和实践能力的课程。
通过该课程的学习，学生将接触到机械创新设计的基本理论和方法，并在实践中应用这些知识，完成一个机械创新设计项目。
本文将以一个机械创新设计课程的设计范例为例，介绍该课程的设计思路和实施方法。
二、课程目标该机械创新设计课程的目标是培养学生的创新思维和实践能力，使他们能够独立进行机械创新设计项目的规划、设计、制造和测试。
具体而言，课程的学习目标包括：1. 掌握机械创新设计的基本理论和方法；2. 学会运用创新思维解决实际机械设计问题；3. 掌握机械创新设计项目的规划、设计、制造和测试过程；4. 培养团队合作和沟通能力；5. 培养学生对机械创新设计的兴趣和热情。
三、课程内容该课程的内容包括理论学习和实践项目两部分。
理论学习主要包括机械创新设计的基本概念、原理和方法，以及相关领域的前沿研究成果。
实践项目是课程的重点，学生将组成小组，选择一个机械创新设计项目，并在课程的指导下完成项目的规划、设计、制造和测试。
四、课程设计1. 教学方法该课程采用多种教学方法，包括课堂讲授、案例分析、小组讨论、实践操作等。
通过多种教学方法的结合，激发学生的学习兴趣，培养他们的创新思维和实践能力。
2. 课程安排该课程的学习时间为一学期，每周安排2-3个学时。
其中，一部分时间用于理论学习，一部分时间用于实践项目。
理论学习和实践项目的内容将相互配合，相互促进。
3. 评价方式该课程的评价方式综合考虑学生的理论学习和实践项目表现。
理论学习方面，可以通过考试、作业和小组讨论等方式进行评价；实践项目方面，可以通过项目报告、项目展示和项目成果的评估等方式进行评价。
五、教学资源为了支持该课程的教学实施，需要提供相应的教学资源。
其中，理论学习方面可以准备教材、课件、案例分析等教学资源；实践项目方面可以提供实验设备、材料和制造工具等。
此外，还可以邀请相关领域的专家学者进行讲座和指导，为学生提供更多的学习资源。
机械创新设计课程设计
机械创新设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械设计的基本原理和常用设计方法，理解机械创新设计的重要性和实际应用。
2. 使学生了解并掌握机械结构优化、功能创新、材料选择等机械创新设计的关键环节。
3. 帮助学生掌握利用现代设计工具（如CAD软件）进行机械设计的技能。
技能目标：1. 培养学生运用创新思维方法，提出机械设计方案，并具备分析和解决问题的能力。
2. 培养学生运用所学的理论知识，进行实际机械设计项目的操作和实施。
3. 提高学生的团队协作能力和沟通表达能力，使其能够在项目中进行有效的交流与合作。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对机械设计的兴趣，培养其创新精神和实践能力。
2. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程意识，使其认识到机械设计在工程实践中的重要性。
3. 引导学生关注社会发展，认识到机械创新设计在促进科技进步和社会发展中的作用，增强社会责任感。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的创新能力和实际操作能力。
课程目标明确、具体，便于学生和教师在教学过程中进行有效评估和调整。
通过本课程的学习，使学生能够在掌握基本理论知识的基础上，具备一定的机械创新设计能力，为未来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 机械设计基本原理：包括机械设计的基本概念、设计原则和设计流程，以教材第一章内容为基础，使学生建立完整的机械设计理念。
2. 机械创新设计方法：介绍常用的创新设计方法，如头脑风暴、TRIZ理论、六顶思考帽等，结合教材第二章内容，帮助学生掌握创新设计思维。
3. 机械结构优化：分析机械结构优化设计的方法和技巧，以教材第三章内容为参考，让学生了解如何进行结构优化以提高机械性能。
4. 功能创新与材料选择：探讨功能创新的方法和材料选择原则，结合教材第四章内容，使学生掌握如何进行功能创新及选用合适材料。
5. 现代设计工具应用：学习CAD软件等现代设计工具的使用方法，参考教材第五章内容，提高学生运用现代技术进行机械设计的技能。
机械创新设计课程设计范例
机械创新设计课程设计范例引言：机械创新设计是一门旨在培养学生创新思维和设计能力的课程。
通过实践和理论相结合的教学方法，学生可以学到如何运用机械原理和工程知识，设计出具有创新性和实用性的机械产品。
本文将以一个课程设计范例为例，介绍机械创新设计课程的教学内容和学习方法。
一、课程设计背景在这个快速发展的时代，机械工程师需要具备创新思维和设计能力，以应对不断变化的市场需求。
因此，机械创新设计课程的目标是培养学生的创新意识和设计能力，使他们能够在实践中应用所学的机械原理和工程知识。
二、课程设计目标1. 培养学生的创新思维和解决问题的能力；2. 提高学生的机械设计和制造能力；3. 培养学生的团队合作和沟通能力；4. 增强学生的实践动手能力。
三、课程设计内容1. 机械原理与设计基础：介绍机械原理和设计基础知识，包括力学、材料力学、机械设计等内容。
2. 创新思维培养：培养学生的创新思维和解决问题的能力，通过案例分析和讨论，激发学生的创新潜能。
3. 机械产品设计：学生将运用所学的机械原理和设计知识，设计出具有创新性和实用性的机械产品。
4. 制造与实践：学生将学习机械产品的制造过程和实践技能，包括CAD绘图、机械加工等。
5. 项目管理与团队合作：学生将参与团队项目，学习项目管理和团队合作能力，培养解决实际问题的能力。
四、课程设计方法1. 理论教学：通过讲授机械原理和设计基础知识，帮助学生建立起扎实的理论基础。
2. 实践教学：通过实验和实践操作，让学生亲自动手设计和制造机械产品，提高他们的实践能力。
3. 案例分析：通过案例分析和讨论，引导学生思考和解决实际问题，培养他们的创新思维和解决问题的能力。
4. 项目实践：通过团队项目实践，培养学生的团队合作和项目管理能力，让他们学会与他人合作解决实际问题。
五、课程设计成果展示在课程设计结束后，学生将展示他们设计和制造的机械产品，并向全校师生进行展示和宣讲。
这不仅能够激发学生的自信心，还能够增加学生与其他专业的交流与合作，提高他们的沟通能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
*腿各部分的设计：
大腿设计图：
脚部设计图：
小腿设计图：
*机器人主要创新点：
仿人足步行机器人爬楼梯行走机构设计 最大的创新点在于运用四杆曲柄摇杆机构。 四杆机构机构简单，稳定性较高，制作简单， 容易实现。 曲柄为主动件且等速转动，作为机器人 的大腿部件，而摇杆为从动件变速往返摆动， 作为小腿部件，脚步设计以增加机器人的稳 定性。通过曲柄摇杆机构的往返运动已实现 机器人的直线行驶以及机器人爬楼梯行走。 曲柄摇杆机构作为仿人足步行机器人的 主要运动部件制作简单，容易实现，成本低 廉，绿色环保。
课题：
仿人二足步行机器人爬楼梯行走机构设计
指导老师：
小组成员：
专业班级：机械设计与制造及其自动化13级01班
*设计任务 *机械系统运动方案设计的构想 *执行系统机构设计 *机器人创新点 *主要参考资料 *设计心得
*设计背景：
国外在二足机器人方面研究已经有100多年历史，成果 较多，但大多都结构复杂，造价昂贵，远远超出人们的经济 承受能力。国内的研究相对较晚，虽然也诞生了很多专利， 但由于收到体积、重量、稳定性级安全问题还没有产品真正 投入实用。
*四杆机构的设计：
机器人设计过程中，腿部采用了四 杆机构。在前期时参考了不少有关腿部 机构的资料，这个机构的选择很重要， 主要原因如下： （1）执行机构决定了整个系统的复杂度， 机构越复杂，涉及到的工作和配合越多， 制作的精度就不容易保证。 （2）执行机构关系到运动的最终状态， 决定运行的姿态。 （3）执行机构最终保证整个机器人系统 功能的实现。 设计参数如图： 估算机身高度设置为H=400mm,在 正前方运行时，左腿和右腿之间不会发 生相互干涉，为了保证两腿之间有足够 的距离，两髋关节之间的距离为125mm。
*方案优点：
1.四杆曲柄摇杆机构结构简单稳定，机构之间连接性 好，制作精度容易保证； 2.机器人稳定性好，四杆机构能循环运动容易现实直 线行走； 3.生产成本低，产品绿色环保。
*髋关节设计：
假定髋关节在步行过程中机器人高度H不 变，髋关节的位置对ZMP（零力矩点）的影响 很大，对机器人能否保持稳定步行起到至关重 要的作用。初次规划的轨迹不一定能使机器人 稳定，所以在髋关节轨迹规划时设几个可调参 数，通过调节参数使机器人保持稳定。如下图 所示，dxs表示摆动脚落地时髋关节到支撑腿 踝关节的距离，dxe表示摆动脚抬起时髋关节 到支撑腿踝关节的距离。
经过王老师的指导以及组员们相互之间的配合积极的协作，本 次的创新设计课程设计已经顺利完成。作为一组机械行业的初学者 组成的团队，由于经验的匮乏，以及知识的片面，难免有许多考虑 不周的地方，如果没有王老师的督促和指导，以及同小组成员的支 持，想要完成此次设计的困难将会是难以想象的。本次机械创新设 计是在王老师的悉心指导下完成的。我们从里王老师这里学到了很 多，学到了对待问题应保持的态度，思考问题要全面，思路要开阔 不能拘泥于陈旧的知识，要实时更新我们的知识认知，保持一颗火 热求知的心，这些都是我们将来会受益终生的。
*设计目的：
本设计主要是利用机械原理相关知识合理设计机械腿的 相关尺寸及机构来实现爬楼梯的功能。
*具体方案：
双足机器人步行运动过程中，两只脚交替的与地面，发 生间歇性的相互作用，即交替的出现左脚单支撑，双脚支撑 和右脚单支撑的状态，周期性的不断前进。机器人设计过程 中，腿部采用了四杆机构。腿部结构是机器人身体里主要的 部分，根据仿生学的知识，人腿部结构大致为：髋关节，和 膝关节，还有踝关节和脚。本文采用曲柄摇杆机构实现其直 线行走和爬楼梯功能的。两组腿交替的变换使机身能向前运 动，他们每组都支撑机体的重量，并在负重的状态下使机体 的前行。
[1] 张瑞红、金德文、张济川等，不同路况下正常步态特征研究[J].清华大学学报（自然科学版），2000,8（40）：77-80
[2]柳天虹，姜树海，仿生六足机器人稳定性分析与仿真［J］，计算机仿真，2013-12第30卷，第12期. [3]张春林编，机械创新设计［M］，机械工业出版社，2007. [4]陈学东 孙翊 贾文川，多足步行机器人运动规划与控制［M］，武汉：华中科技大学出版社，2006. [5]（美）克莱格著，机器人学导论（原书第三版）贲超等译，北京:机械工业出版社，2006. [6]刘广瑞，机器人创新制作［M］；西安，西北工业出版社，2007. [7] 李益民，机械制造工艺设计简明手册［M］，机械工业出版社，2011 [8]（美）丹尼斯˙克拉克，迈克尔˙欧文斯，机器人设计与控制［M］宗光华，张慧慧译，北京，北京科学出版社，2004. [9] 高国富 谢绍荣 罗军，编著，机器人传感器及其应用，北京：化学工业出版社，2005. [10]廖林清编，机械设计方法学［M］，重庆大学出版社，2013 [11]赵东斌、易建强、张文增等，拟人机器人TH-1 手臂运动学[J] 机器人，2002,3(24):502-507 [12]郭跟成、阎保定、陈文清、机器人三维图形仿真系统的设计[J]，洛阳工学院学报，1997,4（18）：53-57 [13]郑嫦娥，仿真机器人国内外研究动态[J]，机床与液压，2006（3），1-6 [14]谢涛、徐剑锋、张永学、强文义，仿真机器人的研究历史、现状及展望[J].机器人，2007,24（4）367-374 [15] Shabana A. A., Dynamics of Multibody Systems, Wiley Interscience, New York, pp.1-90, 1989. [16] Shabana A. A., Dynamics of Multibody Systems, Third edition, Cambridge, New York, pp.1-68, 2005 [17]《双足机器人的设计制作与步态规划》 https:///publication/47492283_shuangzujiqirendeshejizhizuoyubutaiguihuajiqianrushidanzhoucifukongzhiqishizuo [18]《Motion Planning of Biped Robot Climbing Stairs》/~rxzhang/Motion%20Planning%20of%20Biped%20Robot%20Climbing.pdf [19] R．de Boer,J．Kok，and EGroen．UvA Trilearn 2001 Team Description(J)．In Robocup-2001：Robot Soccer World Cup V Springer Verlag，Berlin， 2002．