機械創(chuàng)新設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、22機械創(chuàng)新設(shè)計課程設(shè)計 指導(dǎo)老師：劉小平學(xué)院：機械工程學(xué)院班級：09創(chuàng)新 一 班姓名： 圖迪麥提 學(xué)號：0910100b01 目錄一、創(chuàng)意構(gòu)思與前景分析 2二、設(shè)計步驟 3三、零件設(shè)計與圖形展示 四、設(shè)計小結(jié) 五、參考資料 一、 創(chuàng)意構(gòu)思與前景分析休閑與時尚的結(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。然而我們還常常抱怨、不滿，因為現(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；當(dāng)你還在為孩子的炫燈鞋的巨大電池消耗而煩惱時；當(dāng)你還在夜間行走沒有光源而抱怨時一種帶發(fā)電裝置的多功能鞋被期待發(fā)明著當(dāng)你因得了膝蓋等部位得了關(guān)節(jié)炎，需要那膝蓋部位保持一定的溫度

2、而穿衣服夠多又不方便行走的時候你會為此期待著一種新的產(chǎn)品當(dāng)你年齡較大了而得了骨質(zhì)增生病而很痛苦，需要不斷地進行按摩，卻要很多事還等著你來做的時候你就期待著要是有一種產(chǎn)品我走路的時候也能給我進行按摩的話.。我的設(shè)計是一款多功能鞋的發(fā)電裝置和膝蓋部位供溫及按摩裝置。通過在鞋內(nèi)設(shè)置簡單的機構(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，轉(zhuǎn)換過來的能量也可以提供到上面膝蓋部位的保溫按摩帶，能讓你的膝蓋等需要溫度的部位提供能量如果我們的裝置被應(yīng)用到實際中，那么鞋將不再是功能單一生活必需品，而真正成為休閑與時尚相結(jié)合的一種產(chǎn)物。我的設(shè)計構(gòu)思是：將腳走路時下蹬的運

3、動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動，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電裝置用。設(shè)計中要解決的難題：1.由于整個裝置需安裝在鞋內(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構(gòu)讓旋轉(zhuǎn)磁極盡可能多轉(zhuǎn)，來產(chǎn)生較多的電量。3.要保證旋轉(zhuǎn)磁極單向旋轉(zhuǎn)。二、設(shè)計步驟1、功能分析（1）.要實現(xiàn)的功能鞋子的保暖、跑馬燈及照明和給持溫按摩帶提供能量（2）.功能實現(xiàn)的原理發(fā)明簡單的發(fā)電裝置供電給發(fā)熱裝置、照明裝置以及儲電裝置使用，也可以把電能提供給按摩帶內(nèi)含有的發(fā)熱絲，讓它發(fā)熱而給膝蓋部位供熱量，按摩帶內(nèi)部含有橡膠管子，而里面含有空氣，當(dāng)行走時因膝蓋內(nèi)部會一時松一時緊而造成管內(nèi)的壓力差

4、，達到按摩的目的。發(fā)電裝置原理：線圈切割磁力線從而發(fā)電分析：現(xiàn)有運動為腳部蹬地進行的直線或弧線往復(fù)運動，所需要的運動為線圈切割磁力線時的旋轉(zhuǎn)運動。2、功能求解（1）運動形式的轉(zhuǎn)換：直線（弧線）運動 旋轉(zhuǎn)運動 齒輪齒條、繞線輪機構(gòu)、外棘輪機構(gòu)。（其簡圖如下） 齒輪齒條外棘輪機構(gòu)繞線輪機構(gòu)搖桿的擺動轉(zhuǎn)化為繞線輪的旋轉(zhuǎn) （2）增速機構(gòu)；由于整個機構(gòu)空間有限，為滿足機構(gòu)的的正常工作，需要足夠的電量，此時需要增速機構(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：棘輪機構(gòu)3. 實現(xiàn)功能的方案 (1)由踏板齒條作為主動件的方案： 1、踏板齒條 2、小齒輪（1） 3、大齒輪 4、小齒輪（

5、2） 5、棘爪 6、內(nèi)棘輪 7扭簧 小齒輪(1)和大齒輪是同軸運動，小齒輪（2）和棘爪是同軸運動運動路線： 踏板齒條向下運動，與之嚙合的小齒輪（1）逆時針轉(zhuǎn)動，同時大齒輪逆時針轉(zhuǎn)動，大齒輪帶動小齒輪（2）順時針轉(zhuǎn)動，同時棘爪隨之順時針轉(zhuǎn)動，棘爪帶動棘輪順時針轉(zhuǎn)動。（2）由繞線輪系統(tǒng)作為主動件的方案：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動 、小齒輪（2）和棘爪是同軸運動運動路線： 踏板向下運動，帶動繞線輪逆時針轉(zhuǎn)動，同時大齒輪逆時針轉(zhuǎn)動，大齒輪帶動小齒輪（2）順時針轉(zhuǎn)動，同時棘爪隨之順時針轉(zhuǎn)動，棘爪帶動棘輪順時針轉(zhuǎn)動。（3）

6、外棘輪為主動件的方案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67:旋轉(zhuǎn)磁極 8:棘爪 9:止動棘爪 10: 彈簧 11:板簧 12:止動棘爪基座工作原理如下：當(dāng)人踩踏板搖桿時，由棘爪帶動棘輪旋轉(zhuǎn)一定角度（此時止動棘爪保證不回轉(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嚙合帶動小齒輪4轉(zhuǎn)動，與小齒輪4固結(jié)在一起大齒輪5也旋轉(zhuǎn)起來，帶動與之嚙合的小齒輪6旋轉(zhuǎn)，從而帶動與小齒輪6固結(jié)在一起旋轉(zhuǎn)磁極7旋轉(zhuǎn)進行發(fā)電供其他裝置使用；當(dāng)人腳松開時扭簧帶動踏板搖桿返回，此時由于止動棘爪的作用，后面的傳動鏈均不運動。4、方案的優(yōu)化定型：（1）我們可利

7、用的空間很小，因此要求我們的機構(gòu)緊湊;（2）我們進給方向的的位移量很受限制，而棘爪只能讓棘輪轉(zhuǎn)動一定角度，因此我們需要更高的傳動比，實現(xiàn)增速運動，從而實現(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動;（4）另外由于安裝再鞋里面，所以機構(gòu)越簡單越好。綜合以上3點考慮，對于方案1，因為弧形齒條的設(shè)計制造都比較復(fù)雜，軌跡運動不好把握；對于方案2，因為繞線輪系統(tǒng)在鞋里面的制造安裝實現(xiàn)比較復(fù)雜；因此，我們最終選用方案3，因為它能更好滿足我們的要求。首先，我們采用的外棘輪機構(gòu)，很好的實現(xiàn)了單向運動；其次我們采用了兩極齒輪增速機構(gòu)，為我們提供大的傳動比（i=5*5=25）；最后，因為是兩

8、極增速，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：以外棘輪為主動件方案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67:旋轉(zhuǎn)磁極 8:棘爪 9:止動棘爪 10: 彈簧 11:板簧 12:止動棘爪基座三、零件設(shè)計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)長軸：ø3*50(mm)五、裝

9、配圖軸側(cè)外觀左視外觀俯視外觀組裝圖（鞋內(nèi)） 整個設(shè)備連接起來的結(jié)果按摩裝置的原理是：外部是用布料制作，內(nèi)含有橡皮筋而，可有彈性，內(nèi)部表面附有氣體管，里面充了空氣的，氣管在膝蓋內(nèi)側(cè)和外側(cè)位置的大小不一樣，內(nèi)側(cè)的氣管體積大一些，當(dāng)人把膝蓋折疊過來，內(nèi)側(cè)氣管會受壓力而氣體往外側(cè)流，因而使膝蓋外側(cè)部位對膝蓋的施壓會變大，從而得到良好的按摩效果（人走路時膝蓋會折疊一點，又回到 原位，在走路時這一過程會一直重復(fù)的）。開關(guān)跳到不同的位置，可以得到我們所想要的結(jié)果。四、設(shè)計小結(jié)這次機械創(chuàng)新課程設(shè)計為兩周進行，原來是14,15兩周完成，但是老師給我們多出了一個星期的時間來更完善，更好好的完成課程設(shè)計的機會。這樣

10、我們也有足夠的時間去探討研究。這次是機械創(chuàng)新課程設(shè)計，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)新點出發(fā)，再加上我們組成員有強烈的團隊精神、良好的紀律性、較強的工作能努力、隨機處理問題的自主能力、強烈的責(zé)任感和互助互愛的人性美。我們最終確定了一個題目，這個題目是經(jīng)過我們組的一致同意后確定下來的。題目確定下來之后，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的。我們組約定秉著求是務(wù)實的態(tài)度做任務(wù)的每一個部分，不為結(jié)果追逐，只為過程而努力，帶著創(chuàng)新能力

11、的提高本次課程設(shè)計中，最大的收獲之一便是通過機構(gòu)的設(shè)計和實現(xiàn)提高了創(chuàng)新能力。我們認為創(chuàng)新是需要理論支持的，通過機械原理這門課的學(xué)習(xí)，我們系統(tǒng)的了解了各種機構(gòu)的組成和特點功能及其有關(guān)工程背景，因此我們首先從工程背景出發(fā)，設(shè)計了原始機構(gòu)，在后來的替代機構(gòu)的設(shè)計過程中，我們通過分析原始機構(gòu)和工程背景，想出了幾大類替代機構(gòu)。我們認為其實現(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，我們便從這兩個方面和幾種機構(gòu)中挑選替代機構(gòu)，最終我們挑選的是外棘輪機構(gòu)，齒輪增速機構(gòu)。在整個過程中，從理論分析，篩選機構(gòu)，參數(shù)設(shè)計到模型簡歷和實體的設(shè)計，無一不體現(xiàn)我們的創(chuàng)新能力。與此同時我們也對課本知識進行了復(fù)習(xí)，可謂一舉兩得。在報告的最后，感謝我們的學(xué)校組建了我們這樣的班級，為我們提供了一個很好的學(xué)習(xí)與實踐結(jié)合的平臺，再就是