機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)作品說(shuō)明書

1、15目錄一、創(chuàng)意構(gòu)思與前景分析 2二、設(shè)計(jì)步驟 3三、零件設(shè)計(jì)與圖形展示 四、設(shè)計(jì)小結(jié) 五、參考資料 一、 創(chuàng)意構(gòu)思與前景分析休閑與時(shí)尚的結(jié)合正是現(xiàn)代人追求的一種生活狀態(tài)。鞋，作為一種生活必需品，有著巨大的市場(chǎng)。然而我們還常常抱怨、不滿，因?yàn)楝F(xiàn)在的鞋還有很多不盡人意的地方，當(dāng)你還在為冬天腳冷而恐懼時(shí)；當(dāng)你還在為孩子的炫燈鞋的巨大電池消耗而煩惱時(shí)；當(dāng)你還在夜間行走沒(méi)有光源而抱怨時(shí)一種帶發(fā)電裝置的多功能鞋被期待發(fā)明著我們的設(shè)計(jì)是一款多功能鞋的發(fā)電裝置。通過(guò)在鞋內(nèi)設(shè)置簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)和能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，就可以讓我們的腳不再寒冷，讓我們炫燈有用不完的電，夜間出行將不再可怕如果我們的裝置被應(yīng)用到實(shí)際中，那么鞋

2、將不再是功能單一生活必需品，而真正成為休閑與時(shí)尚相結(jié)合的一種產(chǎn)物。我們的設(shè)計(jì)構(gòu)思是：將腳走路時(shí)下蹬的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再利用旋轉(zhuǎn)磁鐵切割線圈生電的原理，提供電能給耗能裝置和儲(chǔ)電裝置用。設(shè)計(jì)中要解決的難題：1.由于整個(gè)裝置需安裝在鞋內(nèi)，所以要求其尺寸必須緊湊。2.由于下蹬的行程有限，所以我們需要增速機(jī)構(gòu)讓旋轉(zhuǎn)磁極盡可能多轉(zhuǎn)，來(lái)產(chǎn)生較多的電量。3.要保證旋轉(zhuǎn)磁極單向旋轉(zhuǎn)。二、設(shè)計(jì)步驟1、功能分析（1）.要實(shí)現(xiàn)的功能鞋子的保暖、跑馬燈及照明（2）.功能實(shí)現(xiàn)的原理發(fā)明簡(jiǎn)單的發(fā)電裝置供電給發(fā)熱裝置、照明裝置以及儲(chǔ)電裝置使用發(fā)電裝置原理：線圈切割磁力線從而發(fā)電分析：現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)為腳部蹬地進(jìn)行的直線或弧線往復(fù)

3、運(yùn)動(dòng)，所需要的運(yùn)動(dòng)為線圈切割磁力線時(shí)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2、功能求解（1）運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換：直線（弧線）運(yùn)動(dòng) 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 齒輪齒條、繞線輪機(jī)構(gòu)、外棘輪機(jī)構(gòu)。（其簡(jiǎn)圖如下） 齒輪齒條外棘輪機(jī)構(gòu)繞線輪機(jī)構(gòu)搖桿的擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為繞線輪的旋轉(zhuǎn) （2）增速機(jī)構(gòu)；由于整個(gè)機(jī)構(gòu)空間有限，為滿足機(jī)構(gòu)的的正常工作，需要足夠的電量，此時(shí)需要增速機(jī)構(gòu)。齒輪增速、行星輪系增速、帶輪增速、鏈輪增速 （3）、單向旋轉(zhuǎn)功能：棘輪機(jī)構(gòu)3. 實(shí)現(xiàn)功能的方案 (1)由踏板齒條作為主動(dòng)件的方案： 1、踏板齒條 2、小齒輪（1） 3、大齒輪 4、小齒輪（2） 5、棘爪 6、內(nèi)棘輪 7扭簧 小齒輪(1)和大齒輪是同軸運(yùn)動(dòng)，小齒輪（2）和棘爪是同軸運(yùn)動(dòng)運(yùn)

4、動(dòng)路線： 踏板齒條向下運(yùn)動(dòng)，與之嚙合的小齒輪（1）逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)大齒輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪帶動(dòng)小齒輪（2）順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)棘爪隨之順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，棘爪帶動(dòng)棘輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）由繞線輪系統(tǒng)作為主動(dòng)件的方案：1、踏板 2、定滑輪 3、繞線輪及繞線 4、大齒輪 5、小齒輪 6、棘爪 7、內(nèi)棘輪 繞線輪和大齒輪是同軸運(yùn)動(dòng) 、小齒輪（2）和棘爪是同軸運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)路線： 踏板向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)繞線輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)大齒輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪帶動(dòng)小齒輪（2）順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)棘爪隨之順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，棘爪帶動(dòng)棘輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。（3）外棘輪為主動(dòng)件的方案1：踏板搖桿 2：外棘輪 3：大齒輪3 4：小齒輪4 5:大齒輪5 6:小齒輪

5、67:旋轉(zhuǎn)磁極 8:棘爪 9:止動(dòng)棘爪 10: 彈簧 11:板簧 12:止動(dòng)棘爪基座工作原理如下：當(dāng)人踩踏板搖桿時(shí)，由棘爪帶動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)一定角度（此時(shí)止動(dòng)棘爪保證不回轉(zhuǎn)），與棘輪2固結(jié)在一起的大齒輪3也旋轉(zhuǎn)一定角度，大齒輪3與小齒輪4嚙合帶動(dòng)小齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，與小齒輪4固結(jié)在一起大齒輪5也旋轉(zhuǎn)起來(lái)，帶動(dòng)與之嚙合的小齒輪6旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)與小齒輪6固結(jié)在一起旋轉(zhuǎn)磁極7旋轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電供其他裝置使用；當(dāng)人腳松開時(shí)扭簧帶動(dòng)踏板搖桿返回，此時(shí)由于止動(dòng)棘爪的作用，后面的傳動(dòng)鏈均不運(yùn)動(dòng)。4、方案的優(yōu)化定型：（1）我們可利用的空間很小，因此要求我們的機(jī)構(gòu)緊湊;（2）我們進(jìn)給方向的的位移量很受限制，而棘爪只能讓棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)一

6、定角度，因此我們需要更高的傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)增速運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電極的多圈數(shù)旋轉(zhuǎn)，盡可能多的發(fā)電；（3）我們需要有單向的運(yùn)動(dòng);（4）另外由于安裝再鞋里面，所以機(jī)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好。綜合以上3點(diǎn)考慮，對(duì)于方案1，因?yàn)榛⌒锡X條的設(shè)計(jì)制造都比較復(fù)雜，軌跡運(yùn)動(dòng)不好把握；對(duì)于方案2，因?yàn)槔@線輪系統(tǒng)在鞋里面的制造安裝實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜；因此，我們最終選用方案3，因?yàn)樗芨脻M足我們的要求。首先，我們采用的外棘輪機(jī)構(gòu)，很好的實(shí)現(xiàn)了單向運(yùn)動(dòng)；其次我們采用了兩極齒輪增速機(jī)構(gòu)，為我們提供大的傳動(dòng)比（i=5*5=25）；最后，因?yàn)槭莾蓸O增速，所以齒輪的直徑可以縮小，這樣很好的減小的體積。 所以我們最終選用方案3：以外棘輪為主動(dòng)件方

7、案1：踏板搖桿 2：外棘輪 3：大齒輪3 4：小齒輪4 5:大齒輪5 6:小齒輪67:旋轉(zhuǎn)磁極 8:棘爪 9:止動(dòng)棘爪 10: 彈簧 11:板簧 12:止動(dòng)棘爪基座三、零件設(shè)計(jì)如下腳踏搖桿箱體基本尺寸：50mm*50mm*50mm棘輪模數(shù)m=2.5 齒數(shù)z=10棘爪小齒輪模數(shù)m=0.5mm齒數(shù)z=12齒寬b=3mm大齒輪模數(shù)m=0.5mm齒數(shù)z=60齒寬b=2mm止動(dòng)棘爪組件旋轉(zhuǎn)磁極及線圈組件外形尺寸：ø25*12短軸：ø3*25(mm)長(zhǎng)軸：ø3*50(mm)五、裝配圖軸側(cè)外觀左視外觀俯視外觀組裝圖（鞋內(nèi)）四、設(shè)計(jì)小結(jié)這次機(jī)械創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)分為兩周進(jìn)行，分別是在第

8、八周和第十一周完成，我們覺得這樣的安排很合理，因?yàn)橹虚g還有兩周的時(shí)間讓我們?nèi)ニ伎疾⑼晟莆覀兊南敕?。這樣我們也有足夠的時(shí)間去探討研究。但是這期間我們又面臨著找工作的困擾，不過(guò)還好，我們組的部分成員在開始就找到了工作，這樣就能全心全意的完成課程設(shè)計(jì)，也為我們組贏得了更多的時(shí)間去更好的投入學(xué)習(xí)。這次是機(jī)械創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)，所謂創(chuàng)新之處就是可以做老師制定的題目，也可以自己選題，靈活性非常大。我們組首先探討和研究了老師給定的題目，再根據(jù)我們組成員的想法，從創(chuàng)新點(diǎn)出發(fā)，再加上我們組成員有強(qiáng)烈的團(tuán)隊(duì)精神、良好的紀(jì)律性、較強(qiáng)的工作能努力、隨機(jī)處理問(wèn)題的自主能力、強(qiáng)烈的責(zé)任感和互助互愛的人性美。我們最終確定了一個(gè)題

9、目，這個(gè)題目是經(jīng)過(guò)我們組的一致同意后確定下來(lái)的。題目確定下來(lái)之后，我們就開始了整體的構(gòu)思和任務(wù)的分析，之后就是分工合作，其中有很大的靈活性，可以做自己熟悉的和自己擅長(zhǎng)的。我們組約定秉著求是務(wù)實(shí)的態(tài)度做任務(wù)的每一個(gè)部分，不為結(jié)果追逐，只為過(guò)程而努力，帶著不拋棄不放棄的精神堅(jiān)決一起完成任務(wù)。在這次的課程設(shè)計(jì)中我們學(xué)到了很多，最重要的就是我們團(tuán)隊(duì)精神得到了進(jìn)一步的升華，再就是培養(yǎng)了我們無(wú)私和奉獻(xiàn)的精神。團(tuán)隊(duì)合作精神我們深有感觸，團(tuán)隊(duì)合作精神是我們能夠完成本次機(jī)械創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。首先表現(xiàn)在準(zhǔn)備工作上。在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的時(shí)侯，我們有明確的分工，張玉潔同學(xué)負(fù)責(zé)找資料即尋找具有合適工程背景的機(jī)構(gòu)并起草報(bào)告大綱

10、，范焱鋒同學(xué)則根據(jù)現(xiàn)有的條件設(shè)計(jì)原始機(jī)構(gòu)的參數(shù)并構(gòu)思替代機(jī)構(gòu)，胡戈同學(xué)負(fù)責(zé)零件的設(shè)計(jì)。準(zhǔn)備工作做的很順利，由于從決策設(shè)計(jì)到仿真，有一步出錯(cuò)下面的事情就不好辦了。也正是由于我們每個(gè)人認(rèn)真負(fù)責(zé)的完成每一步工作，才使的準(zhǔn)備工作比較順利。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程中我們也有一些爭(zhēng)論，但是正是這些爭(zhēng)論讓我們集思廣益討論出一個(gè)比較滿意的機(jī)構(gòu)。其次就是我們遇到問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，尤其是當(dāng)遇到一些難于實(shí)現(xiàn)的構(gòu)件按連接和干涉問(wèn)題，大家一起發(fā)動(dòng)，攻克難題。最后，在撰寫說(shuō)明書的時(shí)侯，我們不是只讓一個(gè)人去寫，由于在課程設(shè)計(jì)中每個(gè)人的任務(wù)各有側(cè)重，因此我們把實(shí)驗(yàn)報(bào)告分為幾大塊，分配給每個(gè)人，這樣發(fā)揮了每個(gè)人的特長(zhǎng)。創(chuàng)新能力的提高本

11、次課程設(shè)計(jì)中，最大的收獲之一便是通過(guò)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提高了創(chuàng)新能力。我們認(rèn)為創(chuàng)新是需要理論支持的，通過(guò)機(jī)械原理這門課的學(xué)習(xí)，我們系統(tǒng)的了解了各種機(jī)構(gòu)的組成和特點(diǎn)功能及其有關(guān)工程背景，因此我們首先從工程背景出發(fā)，設(shè)計(jì)了原始機(jī)構(gòu)，在后來(lái)的替代機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通過(guò)分析原始機(jī)構(gòu)和工程背景，想出了幾大類替代機(jī)構(gòu)。我們認(rèn)為其實(shí)現(xiàn)方式從本質(zhì)上基本分為兩大類，直接和間接。有了理論支持，我們便從這兩個(gè)方面和幾種機(jī)構(gòu)中挑選替代機(jī)構(gòu)，最終我們挑選的是外棘輪機(jī)構(gòu)，齒輪增速機(jī)構(gòu)。在整個(gè)過(guò)程中，從理論分析，篩選機(jī)構(gòu)，參數(shù)設(shè)計(jì)到模型簡(jiǎn)歷和實(shí)體的設(shè)計(jì)，無(wú)一不體現(xiàn)我們的創(chuàng)新能力。與此同時(shí)我們也對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行了復(fù)習(xí)，可謂一舉兩得。在報(bào)告的最后，感謝我們的學(xué)校組建了我們這樣的班級(jí)，為我們提供了一個(gè)很好的學(xué)習(xí)與實(shí)踐結(jié)合的平臺(tái)，再就是要感謝我們的指導(dǎo)老師鄧?yán)蠋熀蛣⒗蠋?，?/p>