立方体芯可调套筒机构创新设计研究综述

1、第23卷第3期2011年9月宁波工程学院学报JOURNALOFNINGBOUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol . 23No. 3市场需求 分析»亮出产品设计要求要求Sept. 2011立方体芯可调套筒机构创新设计研究蒋威，荣进，陈晓平(宁波工程学院，浙江宁波315211)摘要：本文以扳手套筒机构设计为研究对 象，通过采用创新设计理论方法，设计出一种新型的立方体芯可调套筒机构。同 时阐述了创新设计思路在套筒设计过程中的应用，并绘制出该创新机构的结构简 图。最后对该创新设计方案进行了评价。研究表明：创新设计方法能有效地应用 于扳手套筒机构设计。关键词：可调套筒；创新设计；

2、评价中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：10087109 (2011) 03- 0080 051引言1创新是人类文明进步的原动力，它不仅要具有一定的新颖性，而且更重要 的是还具有经济上的价值。从产品创新设计过程来看，它的出发点是市场需求，它的终结点是满足市 场需求，具有明显的社2会性和价值性。随着现代工业及科技的高速发展，机械设备的不断更新换 代，扳手作为日常生活和其创新设计的重要性已经日益凸显，本文对扳手的可调套筒机构进行生产活动中 不可缺少的手工工具，创新设计方法研究，并且运用创新设计方法设计了一种新型的立方体芯可调套筒 机构。2可调套筒机构创新设计流程为了提高可调套筒机构的设计质

3、量、设计水平和设计效率，必须遵循科学的设计 流程。可调套筒机构设计的基本内容包括产品规划、概念设计、构形设计三个设 计阶段，其中概念设计是可调套筒机构设计的重要部分。2. 1产品规划创新设计理论 的应用产品规划是指产品规划人员通过调查研究，在了解市场、了解客户需求，进行可1。在产品规划流程中2008级学生；指导老明确设计任务机构的构成构思执行机构选打评价指标可调套筒机构总.量化评价体系体方案蒋威荣进陈晓平：立方体芯可调套筒机构创新设计研究行性分析, 通过分析, 收稿日期: 作者简介:功能分析和原理 确定明确设计要求，确定设计参数及制约条件见图 明确设计任务，作为设计、评价、决策的依据。 201

4、1-02-12蒋威，男，宁波工程学院机械设计制造专业师：陈晓平，男，宁波工程学院机械工程学院讲师。杰杰”基金项目：2010年浙江省大学生科技成果推广项目；2009年大学生科技创 新项目资助。用于拧转位置十分狭小或凹陷很深处的螺栓或螺母。每种套筒扳手都配有各自的 一套套筒，需要一个配套的盒子来放置，存放、携带不方便。为解决以上问题， 利用创新设计思想，需要设计一种新型的可调该高效的可调套筒可以提高工作效率和使用范围。套筒机构，2. 2概念设计可调套筒机构的概念设计是以套筒的功能来体现的，功能与套筒机构设计的关系 是因果关系。该阶段的目标是在分析功能的基础上提出和选择较为合理的工作原 理方案。概念

5、设计流程如图2所示：宁波工程学院学报2011年第3期类比创新法是一种富有创造性的发明方法，有利于发挥人的想象力，从异中求同，从同中见异，产生新的知识，得到创造性成果。类比就是在两个事物之间进行比较，这两个事物可以是同类，也可以不是甚至差别很大，通过比较，找出两个事物的类似之处。然后，再据此推出他们在其他地方的类似同类，处。类比创新法的应用十分广泛：例如著名的瑞士科学家阿皮卡尔利用气体与水都具有浮力的特性，利用平流层气球的原理改进了海洋深潜器，从此海洋探测器摆脱 了钢索。3. 1. 2组合创新法组合创新法是将现有的事物、方法等进行组合，获得新的事 物或出现某些新奇的效果的方法。如图 3所示，为组

6、合创新法的图例：左边是若 干现有事物，右边是通过有机地组合现有事物创新出的新事物。有机组合是指了 解现有事物的特点，取其优良特性，通过技术改进，结构创新等方法组合出新事 物，而非简单的拼凑。蒋威荣进陈晓平：立方体芯可调套筒机构创新设计研究如图5所示为立方体内芯的等轴视图。立方体内芯的每个面上开有一个正六边形 内槽，与六种型可以吸附在外筒体槽内，在任何工作角度都不会脱离外筒号的螺栓尺寸对应。立 方体内芯带有磁性，体，作为一个整体使用。如图6所示为外筒体的轴视图。外筒体的一端呈圆柱形，开立方体槽，用于嵌装 立方体内芯，与其形成间隙配合，为了方便立方体内芯的拆装，外筒体的立方体 槽一侧槽口处壁上开有

7、一个通槽；外筒体的另一端呈半球形，开有一槽，用于连 接到传统套筒扳手方1性能指标功能运动规律传动效率2工作性能应用范围可调性运动速度承载能力3动力性能耐磨性可靠性4经济性制造难易度制造误差敏感度调整方便性5结构紧凑性尺寸重量结构复杂性具体内容立方体芯可调套筒为例应用该评价指标体系进行评价。从功能指标分析：运动规 律简单传动效率高，这两项与传统套筒相差不大。从工作性能分析：应用范围广 泛，任何型号的螺栓都能用该套筒进行拧紧拧松。调节简单快捷，该可调套筒由 立方体内芯、外筒体组成，立方体内芯装嵌在外筒体内工作，可以取下内芯更换 使用面，从而达到型号可调的功能。结构简单应力相对均匀，承载能力大，均可

8、 满足拧任何常用螺栓的扭矩要求。从动力性能分析：机构结构简单，只有立方体 内芯和外筒体组成，且两者在磨损较小，有较少的挤压变形，在工作寿命内不失效。从经济性分析：该机构结 构简工作时无相对滑动，单规则，配合精度低，加工制造简单，调整方便快捷，与普通套筒相比，一个立 方体内芯可以代替六个普通套筒，相当于节省了5/6的材料，符合当今世界节能的要求。从结构紧凑性分析：该机构要实现拧多种型号螺栓，又要达到扭矩要 求，相对普通套筒体积较大、质量较重，结构简单，在保证经济性安全性的 蒋威荣进陈晓平：立方体芯可调套筒机构创新设计研究前提下，可以通过改用更高强度的材料，以减小体积。表2量化评价体系性能指标功能

9、项目运动规律传动效率应用范围工作性能可调性运动速度承载能力动力性能耐磨性可靠性制造难易度经济性制造误差敏感度调整方便性尺寸结构紧凑型重量结构复杂性100. 28100. 259100. 159N立PiGii=15总分10权重系数0. 15Gi项 目得分9Pi总得分N100. 259以可调套筒机构为例，依据表2计算产品总得分。总得分为各项目分别评定得分 乘以对应的权重系数然后求和。即：N=E PiGio可调套筒机构方案总得分：N=9X0. 15+9X0. 25+9X0. 15+9>0, 25+i=158>0. 2=8. 8,该机构设计方案总体评价较好。5结束语本文利用创新设计理论，设

10、计了立方体芯可调套筒机构。在创新扳手机构结构设 计的基础上，应进以验证其实用性能，为改进扳手机构的设计打下基础。通过采用创新设计方法， 扳手一步进行实验研究，工具的技术含量、附加值和实用性得到了很大的提高。本文提出的可调套筒创新 方案已申报专利，并获授权。参考文献：1徐起贺.机械创新设计M .北京：机械工业出版社，2009. 5.2邹慧君颜鸿森机械创新设计理论与方法M .北京：高等教育出版社2008. 12.3陈秀宁施高义.机械设计课程设计M .杭州：浙江大学出版社，2010. 4.4王黎钦陈铁铭.机械设计M .哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008. 8.5孙恒陈琢磨葛文杰.机械原理M .北

11、京：高等教育出版社，2006. 5.InnovationDesignofCubeCoreAdjustableSleeveJIANGWei , RONGJin, CHENXiao ping(NingboUniversityofTechnology , Ningbo, Zhejiang, 315016, China)Abstract: Thispaper,focusingonthewrenchsleevemechanismandbasedonthetheoryofinnovationdesign designsanew- typecubecoreadjustablesleevemechanis mdiscussestheapplicationofinnovationdesigninthesleevedesignprocess drawsthestructurechartofthisinnovationmechanismandeval