機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計課程設(shè)計說明書

一、創(chuàng)意構(gòu)思與前景分析二、設(shè)計步驟……2……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……我們的設(shè)計是一款多功能鞋的發(fā)電裝置。通過在鞋內(nèi)設(shè)置簡單的機(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。我們的設(shè)計構(gòu)思是：將腳走路時下蹬的運動轉(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(jī)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（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(jìn)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(jī)構(gòu)、外棘輪機(jī)構(gòu)。（其簡圖如下）繞線輪機(jī)構(gòu)搖桿的擺動轉(zhuǎn)化為繞線輪的旋轉(zhuǎn)（2）增速機(jī)構(gòu)；由于整個機(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（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）外棘輪為主動件的方案1：踏板搖桿2：外棘輪3：大齒輪34：小齒輪45:大齒輪56: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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)，為我們提供大的傳動比（i=5*5=25）；最后，因為是兩極增速，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34：小齒輪45:大齒輪56: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棘爪止動棘爪組件旋轉(zhuǎn)磁極及線圈組件外形尺寸：?25*12短軸：?3*25(mm)長軸：?3*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)計小結(jié)這次機(jī)械創(chuàng)新課程設(shè)計分為兩周進(jìn)行，分別是在第八周和第十一周完成，我們覺得這樣的安排很合理，因為中間還有兩周的時間讓我們?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，也為我們組贏得了更多的時間去更好的投入學(xué)習(xí)。這次是機(jī)械創(chuàng)新課程設(shè)計，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(qiáng)烈的團(tuán)隊精神、良好的紀(jì)律性、較強(qiáng)的工作能努力、隨機(jī)處理問題的自主能力、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，帶著不拋棄不放棄的精神堅決一起完成任務(wù)。在這次的課程設(shè)計中我們學(xué)到了很多，最重要的就是我們團(tuán)隊精神得到了進(jìn)一步的升華，再就是培養(yǎng)了我們無私和奉獻(xiàn)的精神?！駡F(tuán)隊合作精神我們深有感觸，團(tuán)隊合作精神是我們能夠完成本次機(jī)械創(chuàng)新課程設(shè)計的基礎(chǔ)。首先表現(xiàn)在準(zhǔn)備工作上。在準(zhǔn)備實驗的時侯，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)并起草報告大綱，范焱鋒同學(xué)則根據(jù)現(xiàn)有的條件設(shè)計原始機(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。準(zhǔn)備工作做的很順利，由于從決策設(shè)計到仿真，有一步出錯下面的事情就不好辦了。也正是由于我們每個人認(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)然這個過程中我們也有一些爭論，但是正是這些爭論讓我們集思廣益討論出一個比較滿意的機(jī)構(gòu)。其次就是我們遇到問題和解決問題的能力，尤其是當(dāng)遇到一些難于實現(xiàn)的構(gòu)件按連接和干涉問題，大家一起發(fā)動，攻克難題。最后，在撰寫說明書的時侯，我們不是只讓一個人去寫，由于在課程設(shè)計中每個人的任務(wù)各有側(cè)重，因此我們把實驗報告分為幾大塊，分配給每個人，這樣發(fā)揮了每個人的特長。●創(chuàng)新能力的提高本次課程設(shè)計中，最大的收獲之一便是通過機(jī)構(gòu)的設(shè)計和實現(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(jī)構(gòu)，在后來的替代機(jī)構(gòu)的設(shè)計過程中，我們通過分析原始機(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(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)。在整個過程中，從理論分析，篩選機(jī)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(jìn)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，再就是要感謝我們的指導(dǎo)老師鄧?yán)蠋熀蛣⒗蠋?，最后要感謝我們