機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)

PAGE13機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的在于引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)、綜合設(shè)計(jì)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐的訓(xùn)練，提高學(xué)生針對實(shí)際需求通過創(chuàng)新思維，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)和工藝制作等實(shí)際工作能力。一、主題與內(nèi)容主題為“智慧家居、幸福家庭”。內(nèi)容為“設(shè)計(jì)與制作”幫助老年人生活的機(jī)械裝置；或者現(xiàn)代智能家居的機(jī)械裝置。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重綜合運(yùn)用所學(xué)“機(jī)械原理”、“機(jī)械設(shè)計(jì)”等課程的設(shè)計(jì)原理與方法，注重作品原理、功能、結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新性。當(dāng)今世界正在進(jìn)入新工業(yè)革命時(shí)代，數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字社會(huì)已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略發(fā)展方向和行動(dòng)綱領(lǐng)，正在全國范圍內(nèi)全面落實(shí)。因此必須以機(jī)械設(shè)計(jì)為主的前提下，提倡采用智能技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和5G+技術(shù)等。二、以小組的方式進(jìn)行報(bào)名，每個(gè)組隊(duì)學(xué)生不得多于2人，以大作業(yè)的形式進(jìn)行提交。作為平時(shí)成績的考核。主要流程及提交資料=1\*GB3①現(xiàn)場答辯PPT②建模模型圖；③機(jī)構(gòu)簡圖；④作品說明書；⑤作品講解ppt的錄屏文件（3分鐘之內(nèi)，限mp4或rmvb格式）。參考模板見附件一、項(xiàng)目背景、目的及意義（簡要說明項(xiàng)目背景、研究現(xiàn)狀、意義及實(shí)施必要性）隨著技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)已經(jīng)成為會(huì)飛的智能機(jī)器人已經(jīng)是不爭的事實(shí)。無人機(jī)領(lǐng)域正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，圍繞著無人機(jī)，各種技術(shù)創(chuàng)新層出不窮。隨著國內(nèi)低空領(lǐng)域的全面開放，無人機(jī)已經(jīng)進(jìn)入到民用的眾多領(lǐng)域當(dāng)中，顯示出巨大潛力。2020年全球新冠疫情肆虐，人們在疫情防控工作上受到巨大挑戰(zhàn)。特別是農(nóng)村地區(qū)疫情防控能力相對薄弱，農(nóng)村居民防病治病意識(shí)相對不足，聚集性疫情防控經(jīng)驗(yàn)相對不夠，存在不少疫情擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)隱患。特此國務(wù)院應(yīng)對新型冠狀病毒肺炎疫情聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制綜合組和中央農(nóng)村工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室制定了《冬春季農(nóng)村地區(qū)新冠肺炎疫情防控工作方案》，要求加強(qiáng)返鄉(xiāng)人員管理，強(qiáng)化宣傳教育，少聚集和重點(diǎn)公共場所進(jìn)行消殺等工作。本項(xiàng)目結(jié)合無人機(jī)機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，生存能力強(qiáng)，飛行范圍廣，使用方便等特點(diǎn)，搭建一套抗疫無人機(jī)平臺(tái)可模擬進(jìn)行高空防疫消毒、區(qū)域廣播宣傳、人員監(jiān)控勸導(dǎo)、紅外線成像體溫測量、流量監(jiān)控等任務(wù)，可在農(nóng)村新冠防控工作中貢獻(xiàn)其力量。二、項(xiàng)目研究方案（包括項(xiàng)目的主要內(nèi)容、計(jì)劃目標(biāo)、思路方法、組織實(shí)施、進(jìn)度安排等）本項(xiàng)目希望把無人機(jī)技術(shù)作為一種能力推廣出去，尤其是農(nóng)村地區(qū)，一旦有大事發(fā)生，可以用來應(yīng)急，能夠減輕基層負(fù)擔(dān)，也能提升管控效率。本項(xiàng)目研究主要內(nèi)容包括：（1）遠(yuǎn)程測溫，變身醫(yī)護(hù)小幫手隨著單位陸續(xù)復(fù)工返崗，疫情防控進(jìn)入關(guān)鍵期，采用無人機(jī)進(jìn)行無接觸、可移動(dòng)的測溫使得公共場所快速部署體溫初篩，有效減輕一線崗位工作人員的壓力和風(fēng)險(xiǎn)。此前，基于無人機(jī)的紅外測溫已廣泛運(yùn)用于電力巡檢、消防火情監(jiān)控、農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)防巡檢等領(lǐng)域，多是用于對環(huán)境溫度的測量，而在此次疫情防控工作中，遠(yuǎn)距離無接觸測體溫對測量精度提出了更高的要求。項(xiàng)目組提出通過在熱成像鏡頭上增加測溫標(biāo)定支架，使用棉花棒作為溫度參考固定在紅外熱成像相機(jī)視野之內(nèi)，再利用額溫槍對無人機(jī)的測溫進(jìn)行校準(zhǔn)，隨后即可使用無人機(jī)進(jìn)行體溫測量，該方案大幅度提高了通過無人機(jī)進(jìn)行人體測溫的精度，測溫誤差±0.5℃，可滿足2至3米距離內(nèi)對高速路口外地人員、小區(qū)高層隔離人員等人員的無接觸篩查需求。（2）硬核喊話，擔(dān)當(dāng)宣導(dǎo)排頭兵無人機(jī)替代人工進(jìn)入村道關(guān)鍵路口、公共場所進(jìn)行防控宣傳工作。目前，其喊話任務(wù)主要有兩個(gè)，一是循環(huán)播放專門錄制的疫情防控提示喊話內(nèi)容，二是對熱成像原理呈現(xiàn)出的人員聚集行為進(jìn)行即時(shí)喊話，及時(shí)引導(dǎo)疏散人群。項(xiàng)目組將無人機(jī)進(jìn)行簡單改裝，掛載揚(yáng)聲器的M600Pro和Mavic2雙光熱成像裝置。用戶通過操作控制終端即可在無人機(jī)飛行過程中實(shí)時(shí)控制無人機(jī)機(jī)載的揚(yáng)聲器播放音頻，可適應(yīng)不同的播放音頻應(yīng)用場景；組織實(shí)施及進(jìn)度安排：（1）制定組裝方案（2021年1月-3月）（2）自制機(jī)架（2021年4月-5月）機(jī)架需要材質(zhì)輕、結(jié)構(gòu)硬而又韌性的特點(diǎn)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室配備的3D打印機(jī)，通過三維可逆工程技術(shù)，運(yùn)用UG/PROE建模，打印出機(jī)架零部件（3）機(jī)架組裝（4）整體組裝利用電烙鐵對電調(diào)單元進(jìn)行焊接，要求4個(gè)電調(diào)的正負(fù)極并聯(lián)；將電機(jī)、飛控、GPS、LED等部件安裝好；（5）進(jìn)行有槳、無槳調(diào)試以PIXHAWK為基礎(chǔ)，安裝MIssionPlanner軟件進(jìn)行固件的燒寫、參數(shù)的寫入調(diào)試，完成飛行姿態(tài)的控制（6）進(jìn)行喊話程序編寫工作利用無人機(jī)已有的無線發(fā)射模塊和無線接收模塊進(jìn)行語音信號的傳遞，無需改裝無人機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程語音喊話功能，方便快捷。通過ardnuio編程，對無人機(jī)路徑編程，無人機(jī)接收信息和反饋到電腦接收進(jìn)行探索。（7）加裝紅外傳感器、壁障傳感器、平衡儀等部件，實(shí)現(xiàn)自主化飛行、航空拍攝（錄像）、自動(dòng)回航等功能

三、項(xiàng)目研究條件及創(chuàng)新之處（包括實(shí)施該項(xiàng)目所具備的基礎(chǔ)、優(yōu)勢和風(fēng)險(xiǎn)，以及項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)等）項(xiàng)目成員對于無人飛行器興趣濃厚，團(tuán)隊(duì)成員已經(jīng)自發(fā)組織團(tuán)體進(jìn)行了前期的研究和開發(fā)，學(xué)習(xí)了電子板的連接與制作、單片機(jī)編程與調(diào)試、ardnuio進(jìn)行路程的編控、無人機(jī)攝像頭的控制等專業(yè)知識(shí)；同時(shí)汽車與數(shù)控實(shí)訓(xùn)基地?fù)碛袛?shù)控加工實(shí)訓(xùn)室、三維軟件與數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)室、3D打印實(shí)訓(xùn)室、電工電子實(shí)訓(xùn)室，并具有機(jī)械專業(yè)和計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)資深教師數(shù)名。這些給我們的設(shè)計(jì)研究提供了良好的試驗(yàn)基礎(chǔ)，可以使我們理論方案的數(shù)據(jù)得到良好的驗(yàn)證，并通過3D打印和機(jī)械制造加工出。這些都是是本作品存在的優(yōu)勢。該作品風(fēng)險(xiǎn)相對較小，可以依托學(xué)院數(shù)控實(shí)訓(xùn)基地實(shí)訓(xùn)場地開展項(xiàng)目研究。本項(xiàng)目的創(chuàng)新所在在于將無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用于新冠疫情防控工作，特別是農(nóng)村地區(qū)，項(xiàng)目組提出的通過在熱成像鏡頭上增加測溫標(biāo)定支架，使用棉花棒作為溫度參考固定在紅外熱成像相機(jī)視野之內(nèi)，再利用額溫槍對無人機(jī)的測溫進(jìn)行校準(zhǔn)，該方案大幅度提高了通過無人機(jī)進(jìn)行人體測溫的精度；同時(shí)項(xiàng)目組將無人機(jī)進(jìn)行簡單改裝，掛載揚(yáng)聲器的M600Pro和Mavic2雙光熱成像裝置?？蛇m應(yīng)不同的播放音頻應(yīng)用場景；四、項(xiàng)目預(yù)期成果（包括知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益等）在老師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)無人機(jī)螺旋葉片圖紙一套，電路板焊接2塊，抗疫無人機(jī)組裝整機(jī)一臺(tái)。

一、項(xiàng)目背景焊接是機(jī)械行業(yè)中必不可少的機(jī)械技能之一，也是機(jī)械類專業(yè)必不可少的技能之一。但是作為初學(xué)者（不管是操作工還是中職、高校的學(xué)生），無法把控氣焊時(shí)乙炔和氧氣含量，會(huì)經(jīng)常受熄火的困擾。眾所皆知，當(dāng)熄火后就要用打火機(jī)進(jìn)行重新點(diǎn)火，其一是影響了使用心情，其二是點(diǎn)火需要時(shí)間從而降低了工作效率，特別是對于初學(xué)者來說，點(diǎn)火是最麻煩的一件事，點(diǎn)火不當(dāng)，會(huì)發(fā)生小型爆炸，而且點(diǎn)火需要控制氧氣和乙炔的含量，沒有一定的工作經(jīng)驗(yàn)，是很難調(diào)到你想要的含量大小。對于高校和中職學(xué)生來說，往復(fù)幾次不成功，便在同學(xué)們的心中留下陰影，也降低他們自身對于焊接的興趣。目前看來，在學(xué)校的焊接實(shí)訓(xùn)教室里，這個(gè)問題都是普遍存在的。此外，目前不管是學(xué)校的實(shí)訓(xùn)中還是工廠里，都是在使用氧氣跟乙炔是一個(gè)旋轉(zhuǎn)螺母而已的，需要自己動(dòng)手調(diào)節(jié)，對于沒有一定工作經(jīng)驗(yàn)的人而言，想要很好的把控好乙炔和氧氣的含量，這是很難的，盡管是有一定工作經(jīng)驗(yàn)的師傅也還是會(huì)碰到類似的問題，這不僅降低了工作效率，還浪費(fèi)有限的工作時(shí)間，對于新手而言更是痛苦。二、項(xiàng)目描述智能氣焊槍的設(shè)計(jì)，旨在解決或減少氣焊時(shí)熄火現(xiàn)象的發(fā)生，通過設(shè)計(jì)可視化裝置和可調(diào)溫度裝置、通過電路自動(dòng)調(diào)節(jié)氧氣與乙炔的含量，以實(shí)現(xiàn)智能控制。24智能氣焊槍（見下圖），包括噴頭1，噴頭1下端連接有乙炔管2和氧氣管3，乙炔管2和氧氣管3末端連接有手柄4，手柄4下端連接有一對調(diào)節(jié)板5，該調(diào)節(jié)板5底端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有調(diào)節(jié)旋鈕5-1；調(diào)節(jié)板5上端面上開有下凹的內(nèi)槽6，內(nèi)槽6內(nèi)設(shè)有顯示屏6-1。24387651387651智能氣焊槍，調(diào)節(jié)板中的內(nèi)槽內(nèi)設(shè)有用于保護(hù)顯示屏的滑蓋，滑蓋滑動(dòng)連接于內(nèi)槽內(nèi)；滑蓋上設(shè)有延伸至內(nèi)槽外的捏把；手柄上設(shè)有開關(guān)閥，手柄外側(cè)壁上設(shè)有抓把。智能氣焊槍，通過調(diào)節(jié)板實(shí)現(xiàn)智能控制，分別通入氧氣與乙炔，通過顯示屏可選擇合理的氧氣與乙炔使用量，避免熄火以及危險(xiǎn)操作，使得初學(xué)者可以合理控制氧氣與乙炔的含量，快速上手，方便快捷。目前發(fā)展都是朝智能化、自動(dòng)化方向，較目前的生產(chǎn)設(shè)備而言，智能氣焊槍具有較高的技術(shù)水平和創(chuàng)新。本設(shè)計(jì)申請的專利已授權(quán)，實(shí)用新型專利號為201620086623.X。三、創(chuàng)新創(chuàng)意點(diǎn)分析智能氣焊槍的設(shè)計(jì)，目前市面上沒有同類產(chǎn)品，具有較好的新穎性和推廣價(jià)值。智能氣焊槍的創(chuàng)新點(diǎn)主要有：第一，安全可靠，方便快捷智能氣焊槍的設(shè)計(jì)，解決了初學(xué)者剛接觸氣焊時(shí)難以把控乙炔和氧氣的使用量而導(dǎo)致焊槍熄火的問題，便于初學(xué)者快速上手，也避免了爆炸等安全事故的發(fā)生，保證安全使用，方便快捷。第二，智能控制智能氣焊槍改進(jìn)了調(diào)節(jié)板的設(shè)計(jì)，通過調(diào)節(jié)板實(shí)現(xiàn)智能控制，分別通入氧氣與乙炔，通過顯示屏可選擇合理的氧氣與乙炔使用量，避免熄火以及危險(xiǎn)操作。第三，可視化目前市面上的氣焊槍，沒有可視化功能，在智能氣焊槍的設(shè)計(jì)中，融入了最流行的可視化理念，可以直接觀察氧氣與乙炔的流量，為實(shí)現(xiàn)智能控制創(chuàng)造條件。第四三，可調(diào)溫度氣焊時(shí)，氣焊溫度過高或過低都會(huì)導(dǎo)致不合格品的出現(xiàn)，甚至產(chǎn)品報(bào)廢，智能氣焊槍設(shè)計(jì)了可調(diào)溫度裝置，可以提高產(chǎn)品合格率，而且可以避免安全事故的發(fā)生。四、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益分析經(jīng)濟(jì)效益分析：智能氣焊槍的設(shè)計(jì)，具有較好的社會(huì)效益：可使企業(yè)成本大大降低，降低事故的發(fā)生率，節(jié)約成本還能節(jié)約時(shí)間，讓新員工可以更快的跟上企業(yè)的節(jié)奏，使企業(yè)不管從產(chǎn)品的生產(chǎn)率還是產(chǎn)品的質(zhì)量上都可以提升一個(gè)梯次。智能氣焊槍的設(shè)計(jì)，提升員工的培訓(xùn)效率，降低企業(yè)培訓(xùn)成本。具體的直接經(jīng)濟(jì)效益如下：假設(shè)新設(shè)備投入生產(chǎn)，一個(gè)生產(chǎn)焊機(jī)企業(yè)每年可生產(chǎn)焊接2000臺(tái)，而每臺(tái)的純利潤為1000元，那么每年就可為企業(yè)創(chuàng)造2000千萬的收益。在利用此設(shè)備提高企業(yè)知名度，可吸引購買者購買企業(yè)的其他產(chǎn)品，間接地為企業(yè)創(chuàng)造更多的產(chǎn)值。具體的間接經(jīng)濟(jì)效益如下：對于加工企業(yè)，假設(shè)在材料使用費(fèi)用上如下表：每年材料費(fèi)新設(shè)備材料費(fèi)用同比節(jié)省率加工企業(yè)2000150025%單位：萬元從表中得，在材料費(fèi)用上每年可節(jié)省四分之一，為企業(yè)降低成本500萬，加上其他費(fèi)用可每年為企業(yè)節(jié)省1000萬的成本。社會(huì)效率分析：有利于企業(yè)降低氣體消耗的成本，提高了氣體的使用率，降低對氣體的使用量，以此減輕對環(huán)境的影響，減少對能源的消耗。有利于對該產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)傳統(tǒng)手工氣焊向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。以緩解現(xiàn)在人口老齡化帶來企業(yè)用工難的問題。推動(dòng)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，增加企業(yè)的利潤，避免企業(yè)因成本問題帶來的資金周轉(zhuǎn)緊張而面臨倒閉。使更多的人可以找到工作，解決工作難問題。

智能氣焊槍設(shè)計(jì)說明書1.作品外觀1.1有益效果經(jīng)改進(jìn)后的氣體保護(hù)焊由焊槍和智能控制器組合而成，分別通入氧氣乙炔，通過觸摸屏可選擇你氧氣與乙炔含量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；其機(jī)構(gòu)簡單，操作容易、方便，在焊接時(shí)能提高工作效率，且初學(xué)者往往沒有經(jīng)驗(yàn)，無法通過識(shí)別火焰來控制氧氣與乙炔的含量，2設(shè)計(jì)方案2.1目前使用的氣焊現(xiàn)有焊接的調(diào)節(jié)氧氣跟乙炔是一個(gè)旋轉(zhuǎn)螺母而已的，需要自己動(dòng)手調(diào)節(jié)。沒有一定時(shí)間的工作經(jīng)驗(yàn)是無法調(diào)到自己想要的含量。因此，有時(shí)為了調(diào)節(jié)自己想要的氧氣乙炔含量，需要多次反復(fù)，增加了輔助時(shí)間，從而降低了工作效率。圖SEQ圖\*ARABIC1目前通用氣焊槍2.2設(shè)計(jì)作品2.2.1焊槍包括噴頭1，噴頭1下端連接有乙炔管2和氧氣管3，乙炔管2和氧氣管3末端連接有手柄4，手柄4下端連接有一對調(diào)節(jié)板5，對該調(diào)節(jié)板5底端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有調(diào)節(jié)旋鈕5-1，調(diào)節(jié)板5上端開有下凹的內(nèi)槽6，內(nèi)槽6內(nèi)設(shè)有顯示屏6-1，進(jìn)來的乙炔和氧氣通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)含量的多少從而輸送給焊槍,可以讓初學(xué)者比較快速的掌握。圖SEQ圖\*ARABIC2焊槍2.2.2顯示屏其中，調(diào)節(jié)板5中的內(nèi)槽6內(nèi)設(shè)有用于保護(hù)顯示屏6-1的滑蓋7，滑蓋7滑動(dòng)連接于內(nèi)槽6內(nèi)?；w7設(shè)有延伸至內(nèi)槽6外的捏把7-1，手柄4上設(shè)有開關(guān)閥4-1，手柄4外側(cè)壁上設(shè)有抓把8。通過在這里調(diào)節(jié)，達(dá)到想要的效果，可以根據(jù)不同材料調(diào)節(jié)不同的標(biāo)準(zhǔn)溫度，而在外面有一層