机械创新设计报告

1、机械创新设计方法结课报告设计题目：多功能跑步器学生姓名：潘峰 胡聿珩杨水学 号：班 级：120314任课教师：xxxxx 年9月 23日1. 运用机械创新设计方法课程所学的创新思维、创新技法，以及机械系统方案设计、机构设计、结构设计等方面的创新知识，针的创新与改进措施。2. 构设计，外观设计，创新设计等；3. 的分工；一拟定设计任务书（设计原由，设计技术条件，设计内容，设计对象说明）现在由于快节奏的生活方式和不良的生活习惯，致使大多数人的目的就在于运用巧妙而简单的设计，来实现健身的多样性和便捷性，而生。二功能原理与工作原理分析功能原理：利用与脚接触的运动部分的往复运动模拟出跑步的效果。工作原理

2、：通过一定的控制方式，使机构在不同的条件下完成特三国内外同类产品现状电动跑步机主要由机架、电动机、可调电源、跑步皮带及仪表控在前滚筒的一端，电动机、可调电源,安装在框架的前端，控制传感于扶手架上。传动方式采用带传动机构，传动级为一级。四机构方案评价五三种方案的机构（结构）构型（要求绘制机构运动简图或示意图；）结构1合情况），且保证段齿条长度至少大于两齿轮中心距，以保证传动的连续性，使用短齿条可是生产成本降低，易于批量生产。结构2合情况），齿条可运动超出主体箱，运动行程由踏板控制。运动过程中齿条始终与齿轮啮合，且齿条的有效啮合长度较其运动范围较短，以免出现超程后卡死的情况。结构3下压后由链条带动

3、运动，踏板升起后由弹簧将其拉回原位，其特点是回程速度快，但是不具规律性。六确定最佳方案并阐述所选方案功能及工作原理由上边可知，结构2为最优结构方式，不仅便于生产制造，还便于携带与收藏。且能耗相对较小，利用率高。同时紧凑的结构也便于电机与线板等的布置与连接。现对结构分析如下：此模型包括“固定部分”、“运动部分”和“控制部分”此三大部分组成。固定部分由主体、齿轮、电机（在建模中为了提高效率，电机及板盒，相对固定于主体之上，可实现前后方的直线运动，构成了往复易条件下人工智能的效果。工作原理：先将人的跑步过程抽象，得到如下的两点假设。假设1离地的时刻相对较短，在此往复循环运分析中可忽略）。假设2弹簧被

4、压缩过程十分短暂，不会对速度造成明显的波动，或产生的波动远小于人的感知。现对跑步机运行过程进行分析如下，在奔跑中的某一刻左脚刚落上齿条啮合，齿条的运动方向与之前相反，开始随左脚向后运动；当同理右脚的运动部分方向将反向。由此实现了所要求的回复运动。由上述分析可知，仅用弹簧的伸缩性便完成了对运动的控制。从PLC单、便捷、高效的发展理念。七结构设计（另附图纸）(包括所承担工作所起的作用；3D建模的零件名称，数量，将相应的图剪贴在实验报告中；完成工作所遇到的问题及解决方法)此设计作品系本人独立完成。建模零件包括，主体箱、踏板垫、踏板芯、上齿条、下齿条、齿轮及弹簧。对于循环往复运动模型的建立是此机构的关

5、键点，再利用双齿条变换啮合后，此问题被迎刃而解。此外，在仿真中，弹簧的画法也是难点，在搜寻资料后，此问题也一并解决。所建模零件图如下：齿轮齿条（上）齿条（下）踏板垫踏板芯- 10 -主体- 11 -弹簧- 12 -装配体- 13 -八本项设计的创新点结构简单巧妙，化繁为简，抓住跑步过程中的唯一变量双脚进行探索，巧妙的将单向直线运动进行“对称布置”后实现了往复的循环运动，并且驱动、执行、“伺服机构”一应俱全。尤其是设计中，利用弹簧可以贮存弹性势能的特点，实现了对了双排齿条与齿轮啮合形式的选择控制，从某种意义上来说，实现了PLC 的功能，体现了现代创新设计简单、便捷、高效的发展理念。九本项设计的应

6、用和发展前景通过生活中的见闻，我深刻的了解到现代人的缺乏运动以及它的动健身所带来的充实和健康。另外，饭后可在低速下进行散步，一来康复理疗过程，伴随使用可加快复原的进度。由于结构巧妙，使得其占地面积小，具有便携性。材料用量少，制造工艺要求不高，大大的降低了生产成本，并且实用性高，适用范可以预见此新型便捷式的跑步机必将收大众的青睐，得到推广。十完成此次机械创新设计方法结课报告的收获和体会沿着简约设计的方向并且结合自身的观察，决定了以便携式的跑终于发现这种利用齿轮齿条由单向运动进行对称布置后向往复对称制。用弹簧以小博大，来作为伺服控制部分，这是作为设计者得我最得意的部分之一了。由于时间仓促，加上设计

7、经验的不足，导致了作品不能被深度的挖掘，因此只进行了主体部分的设计。即便是只进行了主体设计，也稍微优化一下，就可能导致一场“灾难”。单单是从这些我们就可想而知，如果完成一次完整的设计，是需要耗费多少时间和精力的。通过大学本科对机械知识的初步学习，使我认识到再复杂的机构 *为了这门课程得到高分而化简为繁，或者说设计一些看似深远却经不起推敲，甚至都不能实现的东西。通过这次设计以及经历，让我更加坚定了我的设计理念，坚定了出最好的产品。- 14 -机械创新设计实验课程考核报告?班 级：机械1107姓 名：胡德伟学 号：xx6485组内成员：胡德伟陈军考核时间：xx年 5月 26日 ?报告内容需包含上以

8、下各内容点，务删减；本报告每位同学打印一份，以组为单位装订，于课程结束一周内交回一 课程内容实验项目一机器人本体实验1实验课程内容：熟悉AS-UIIAS-UII的连接和检测，并对其进行编AD-EIM系列的多功能扩展卡，学会多功能扩展卡的安装和接口流程图的编程。2机器人功能：机器人设有开关按钮、“电源”指示灯、“充电”指示灯、“充电口”、“下载口”、“复位/ASOS”按钮、“运行”键、“通信”指示灯。“下载口”用于将在电脑上编写好的程序下载到机器人内部存储器中，按击“运行”键就能按照指令行动。内设有5种传感器：（1）碰撞传感器用于机器人检测360范围内物体的碰AS-UII机器人遭遇到不同方向的碰

9、撞后能够转弯避开并保持正常活管发出红外线后遇到障碍反射回来，红外接收管接收到被反射回来的红外线后，通过A/D转换送入CPU进行处理，使机器人能“看到”可视范围的障碍物，而做出相应的动作；（3）光敏传感器用于机器人探测光线；（4）话筒用于机器人感受16Hz20000Hz于机器人内部信息的控制反馈。还设有扬声器、LCD、主动轮及其驱动机构、从动轮、直流电机5种执行部分，用于执行程序所发出的指令。3编程方法：图形化交互式CAD-UII的专用开发系统。VJC1.6开发版是由图形化编程界面和JC面由菜单栏、工具栏、模块库（包括执行器、传感器、控制、程序模块库）、垃圾箱、流程图窗口、JC信息窗口组成。用流

10、程图方式编写简单、效率高，可直接从模块库中调用模块。模块的新增、连接、插入、移动、复制、删除为模块的基本操作。VJC的模块由执行器模块、传多功能扩展卡模块、通讯模块、伺服电机驱动卡、输入输出模块和计数器模块组成。运用这些模块可完成编程实现预想达到的目的。4实验图片：5遇到的问题及解决方法：在编写机器人进行红外线进行障碍物检测，当前方有障碍物时机实验项目二自动导向车实验1模型描述（构思、设计、组装、调试）：自动导向车需要有驱动部件、检测部件。将驱动部件和检测部件组合起来就能构成自动导向车。以此思路，驱动部件由电动机、从动轮和主动轮、齿轮组成。检测部件由传感器、导线组成。因此，构思出了导向车的大体

11、模型，再根据所提供的材料，拼接出小车的骨架，从零件到组件再到部件，进行组装。在电脑上编写好程序，下载到AS-UII机器人内部存储器中，将电动机接到机器人的多功能扩展卡上，实现电机的驱动。2模型主要组成零件及数量：AS-UII机器人1个、电动机2个、导线2条、主动轮2个、从动轮2个、传感器1个、5:1齿轮6个、1:1齿轮6个、方块10个。3实验图片：4小组成员分工：一个人找零件一个人进行组装(1)本人承担的工作：组装(2)其他成员(如果有) ： 陈军5模型创新性描述：可实现小车的自动导向，并能自动控制速度，能任意角度转向。6本人遇到的问题及解决方法：经检查每个运动驱件组装正确后，在检查电机，发现

12、电机是坏的，换了一个电机再输入程序，导向车能正常运动，达到实验目的。实验项目三自动车床实验1模型描述（构思、设计、组装、调试）：由真正车床的主要部件可设计模型，以一定的模型来代替真正部件，组装。先设计底座，然后再在底座的基础上安装导轨、溜板箱、主轴AS-UII电机的驱动。2模型主要组成零件及数量：底座：1:1齿轮1个、方块24个、螺纹副1个、滑轨2个；溜板箱：方块8个、滑轨3个、长块5个；主轴箱：电动机1个、方块4个、1:1齿轮2个、5:1齿轮2个、圆筒1个。3实验图片：4小组成员分工：一个人负责找零件一个人负责组装(1)本人承担的工作：组装(2)其他成员(如果有) ： 陈军5模型创新性描述：

13、形象的表现出了真实车床的运动和布局，能清楚的表达出车床的主要功能。6本人遇到的问题及解决方法：在做自动车床模型的过程中，由于模型块的缺少，实验无法正常进行，通过我们组与另一组进行合作共同完成本实验。实验项目四数控加工中心实验1模型描述（构思、设计、组装、调试）：方向进给机构、主轴箱、导轨、工作台、伺服电动机等部件组成。由真正方向进给机构、Y方向进给机构、Z方向进给机构。组装好了数控加工中心之后，在电脑上编写好程序，下载到AS-UII机器人内部存储器中，将电动机心的三轴联动。2模型主要组成零件及数量：底座：大底板3个、短柱8个；X方向进给机构：方块40个、电动机1个、滑轨5个、螺纹副1个、5:1

14、齿轮1个；Y方向进给机构：方块40个、电动机1个、滑轨5个、螺纹副1个、5:1齿轮1个；Z方向进给机构：方块40个、电动机1个、滑轨5个、大滑轨1个、螺纹副1个；工作台：小底板1个。3实验图片：4小组成员分工：一个人负责Z轴进给方向和其他部分另一个人负责X轴和Y轴进给方向。(1)本人承担的工作：Z轴进给方向和其他部分(2)其他成员(如果有) ：陈军5模型创新性描述：形象的表现出了真实数控加工中心的运动和整体布局，能清楚的表达加工中心的主要功能，并实现了数控加工中心的三轴联动。6本人遇到的问题及解决方法：由于固定了它在X X 、X 轴的固定键，达到了实验目的。实验项目五机械手臂1模型描述（构思、

15、设计、组装、调试）：机械手臂由底座、沿Z轴旋转机构、沿X轴旋转机构、沿Y轴旋转机构、爪手机构、电动机等部件组成。以各个部件组成的思路设计模型。以从下往上、从左至右的思路进行组装。先设计底座，然后再在底座的基础上安装沿ZXY轴旋转机构、爪手机构。组装好了机械手臂之后，在电脑上编写好程序，下载到AS-UII机器人内部存储器中，将电动机接到机器人的多功能扩展卡上，实现电机的驱动，可实现机械手臂的运动。2模型主要组成零件及数量：底座：大底板1个；沿Z11齿轮2个、5:1齿轮1个、方块4个、电动机1个；沿X轴旋转机构：内啮合齿轮4个、小齿轮1个、大齿轮2对、1:1齿轮2个、5:1齿轮1个、方块4个、电动

16、机1个；沿Y轴旋转机构：内啮合齿轮1个、小齿轮1个、大齿轮2对、1:1齿轮2个、5:1齿轮3个、方块8个、小板4个、电动机1个。3实验图片：4小组成员分工：一个人负责沿X轴旋转机构和沿Y轴旋转机构另一个人负责沿Z轴旋转机构和其他部分。(1)本人承担的工作：沿X轴旋转机构和沿Y轴旋转机构(2)其他成员(如果有) ： 陈军5模型创新性描述：该模型可实现机械手臂任意角度的抓举，并且能控制手臂旋转时的速度，也为真实的机械手臂的设计和制作提供了一定的思路。6本人遇到的问题及解决方法：在组装驱动部件时，由于没有认真看实验指导书，导致电机无法正常驱动轴的移动。通过将错误的位置重新组装后，能够正常运转，达到实

17、验目的。二 课程考核1模型名称：小型钻、铣、磨床2模型功能：能够实现钻、磨、铣工件的作用3模型照片：4模型的创新点：(简述完成模型的创新点)实现一床多用，多功能加工工件。5模型的组成部件名称及数量：底座：大底板1个；车刀部分：电机1个、车刀1个；Z轴进给机构方向：电机1个、滑轨1个、5:1齿轮2个、方块13个、丝杆1个；X轴进给机构方向：电机1个、滑轨2个、5:1齿轮2个、方块21个、丝杆1个；6模型未实现的功能：（如果有的话）在Y轴方向上无法工作7小组成员及分工情况(1)小组成员名单(不超过2： 胡德伟、陈军(2)本人(承担的工作或角色)：进行底板的搭建和X轴进给方向的组装(3)其他成员(承

18、担的工作或角色)：进行Z轴的组装和车刀部分8 作者承担工作情况（仅限本人所做工作）(1)完成的工作在模型起的作用：底座支撑整个机床，X轴进给方向使机床能沿X方向运动。(2)完成的工作使用的元器件名称及数量：底座：大底板1个；X轴进给机构方向：电机1个、滑轨2个、5:1齿轮2个、方块21个、丝杆1个；(3)完成工作过程中遇到的问题及解决方法：无(4)本部分工作未实现的功能：（如果有的话）无机械创新设计实验报告班 级 机械设计2班姓 名 代 鑫学 号093004010211指导教师张秀梅xx年5月 15日实验题目：自动盖章机姓 名 代鑫成 绩实验日期xx/5/11 批阅教师同组成员胡二虎方圣杨黎明

19、彭文批阅日期*一、实验目的1：进一步了解齿轮以及带传动槽轮机构的结构及其基本原理。2：通过此次设计提高了大家的动手能力。3：提高其创新能力并在工作、生活和学习中有所发明、创造和创新。4: 模拟练习，使学生掌握创新思维和创新技法。5：进行创新构思,设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品(装置)的一种实践活动。二、所选课题的功能原理与工作原理分析；在现代生活中有时需要用到大量的盖章，人工手动压印重复、乏味，工作效率低本，浪费劳动力。盖章机的出现成功的解决了这一问题，它利用电动机作为动力元件，经过齿轮减速将动力传给槽轮机构，槽轮机构实现了转动转换成间歇摆动驱动印章压印.三、本课题设计的创新

20、点；本机器取代了传统的人工手动压印，减轻了劳动强度，提高了工作效率。性能可靠，符合适应现代化办公室要求。是各级*事业单位、大中院校等单本机器的突出点是巧妙的运用了槽轮机构，实现了均匀自动压印，提高了压印效率，解放了人工劳动力。四、 本课题设计的应用和发展前景；在需要大量盖章的情况下，人工压印费时费力，效率低下，劳动可以说有了自动盖章机，只怕你要盖的章不够多。在学校，办公机关等办大量文件的场合，自动盖章机是人们提高盖章效率的经济首选。五、 作者承担工作情况（仅限本人所作的工作）(包括所承担工作在课题中所起的作用；实际3D 建模的零件名称，数量，将相应的图剪贴在实验报告中；完成工作所遇到的问题及解

21、决方法)六、实验小结通过此次的创新设计，我学到了很多平时在学习和生活中所学习上下运动的机器，但是当我们知道他中间的结构后就不会这样想了。帮助。?机械创新设计实验课程考核报告班 级：姓 名：学 号：组内成员：考核时间：年月 日一、机械创新实验课程内容概述1、机械创新实验课程学习的内容：2、机械创新实验课程学习中遇到的问题及解决方法：3、学习机械创新实验课程的收获：4、课程进行中所完成的模型及描述(包括模型照片、功能简述，按先后顺序给出)二、完成模型描述1、模型名称：2、模型功能：3、模型照片：4、模型的创新点：(简述完成模型的创新点)5、模型的组成部件名称及数量：6、模型未实现的功能：（如果有的

22、话）三、模型创新描述四、小组成员及分工情况1、小组成员名单(不超过2：2、本人(承担的工作或角色)：3、成员1(承担的工作或角色)：五、作者承担工作情况（仅限本人所做工作）1、完成的工作在模型起的作用：2、完成的工作使用的元器件名称及数量：3、完成工作过程中遇到的问题及解决方法：4、本部分工作未实现的功能：（如果有的话）1机械创新设计课程读书报告姓名：班级：学号：专业：蠕行式仿生变直径杆爬行机器人的创新设计择要：设计研发了一种利用电机驱动凸轮机构、曲柄连杆机构、摆杆机构等实现在变直径杆上攀爬的非智能的蠕行式仿生爬杆机器动学建模和仿真分析。实验表明，该机器人爬行稳定，工况好。关键词：爬杆机器人变

23、直杆曲柄连杆凸轮一、仿生机器人设计需求现代生活中，高空作业不断增加，市场上少量使用的气动蠕行式系统，能量损耗大，并且一般伴有较大的噪声。因为连接了大量的支成本较高。二、仿生设计原理这是一种新颖的变直径杆仿生爬行机构设计方案，该方案能基本满足我们设定的工作状况。该机器人是模仿人的爬树动作而设计的。人爬树时，两脚夹紧树杆，两腿一蹬，两手抱住树杆，人向上移，然后两手抱紧树杆，收腿提脚上移，一步步向上爬行。该机器人的爬行动作原理示意如下图1 所示。图1 机器人爬行动作原理示意图图2 机器人结构原理图既然是仿生尺蠖式蠕动，那么在本机器人的设计中，将以实现机圆柱齿轮齿条机构、螺旋丝杆机构等。这几种机构各有

24、自己的优缺点，曲柄连杆机构可以很好地协调好机器人的整体工作。从图1 中可以看出，机器人的爬行动作原理可分为以下5 步：1）在初始状态1时，下机械手夹紧、上机械手松开见图2所示)移动凸轮向下移动，推动上机械臂摆动，当下并联盘形凸轮转过升程角时，下机械手松开；与此同时上移动凸轮向下移动过空行程，上机械手抓紧，即状态2。3） 电机继续回转，此时上机械手夹紧、下机械手松开，机器人下部在电机的提升拉力作用下向上移动，当曲柄和连杆重叠共线时，机器人下部被提升到极限位置，即状态3。4） 电机继续回转，当下并联盘形凸轮转过回程角时，下机械手夹紧；与此同时上移动凸轮向上滑过空行程，上机械手松开，即状态4。5）

25、电机继续回转，因为下机械手夹紧、上机械手松开，所以机时，机器人上部提升到极限位置，即状态5。从图2和图1可看出，减速电机每转动一圈，机器人整体向上爬15就可以准确实现机器人机械手之间的协调动作定性。由该例我们可以发现，在机械设计中，只有具有创新性的思维方式，才能克服目前机械产品的缺陷，实现既定的设计目的，承载能力大、接触面积小、速度适中，适应能力强，能越障碍物，机构方案选择才能合理、经济。三、*蠕行式仿生变直径杆爬行机器人的设计王晓光陈明森 长江大学机械创新设计课程设计报告专 业 班 级班 级 序 号学 生 姓 名指 导 老 师学年第学期长江大学机械工程学院创新构思与前景分析：1.创新构思：因

26、为有空调，我家经常在卧室吃饭。卧室离厨房比较远，来回穿梭于厨房卧室端菜，不仅放跑了冷气，也过于麻烦。于是我想设计一种小餐桌，可以推行可以固定，推行时方便将厨房的菜一次性运送到卧室，固定时方便就餐。这样大大节省了时间，方便了运输。2.灵感：刚开始着手这个问题没有一点头绪，就在百度体积小，方便推行，可以实现穿梭门框的功能，但是外形确无法实现可折叠可固定的餐桌。3.前景分析：现在是个快节奏的时代，平时用餐不可能天天用方便，能提供居家用餐的方便，未来前景不错。二设计方案的选择：2.1功能分析:1.能移动和固定：在运输的时候可*推行，不受方向限制；在用餐的时候可以固定，避免用餐时桌子乱晃。2.能折叠：在

27、运输的时候能将两侧桌面折叠起来，方便通过狭窄过道；在用餐的时候可以伸展打开，增大桌面面积。3.可伸缩把手：在运输的时候能伸出,方便推握；在用餐的时候可以缩进去，避免影响就餐。4.可伸降桌面：能手动调节桌面高度，平稳牢固。2.2功能求解：1. 能移动和固定:桌子底部安装轮子，并在万向轮上安装锁死装置，通过控制开关来进行轮子的固定。2. 来实现折叠与放平。3. 伸缩功能。4. 实现功能的设计方案：（I）桌腿的设计： 采用X型桌腿来实现桌面的升降，如图所示：原理类似升降椅子，采用气压棒来实现升降，如图：升降装置采用机械千斤顶的原理，通过手摇来实现桌子的升降:此装置将一对锥齿轮换成了蜗轮蜗杆。（II）

28、轮子的设计： 轮子采用带刹万向轮，能锁定 轮子采用万向球结构：（III）可折叠桌面的设计： 积： 折叠部位在桌子中间，两侧拉开，中间桌面上升，再将两侧桌面并拢： 果：（）可伸缩把手的设计： 类似于行李箱的把手： 类似于自行车座的伸缩结构：用销钉固定拉杆的位置。2.4设计方案的优化定型桌腿我采用了方案。方案桌腿体积大，不美观，吃饭时影响腿的放置，方案气压棒安全因素大，曾有气棒爆炸的事故发生过，那样需要按压，而且外形美观，占用空间小。轮子我采用方案。与大多数可移动的桌椅一样采用了万向轮。万向轮能实现桌子的360的选择。万向球应用在轮子上不常见，并且不能固定，不符合方案的设计。可折叠桌面我采用通过合

29、页来折叠的方式。可伸缩把手我采用方案，原理类似于可折叠雨伞的伸缩杆，通过卡槽和楔子来固定拉杆。一结构原理介绍：带刹万向脚轮装置1. 脚踏板2.解刹件3.弹簧片4.刹车钉5.轮子6.脚轮架 7.小钢球碗8.大钢球碗9.安装底板10.大铆钉11.螺丝脚轮的具体实施方式：桌面升降装置1. 升降杆2.推力圆柱滚子轴承3.直斜接齿轮4.圆柱滚子轴承5. 直斜接齿轮 6.底座7.底座插槽8.丝杠10.可收缩把手杆 12.推力圆柱滚子轴承工作原理及实施方案：9传动轴转动带动5直斜接齿轮和3直斜接齿轮配合将横向转动改为竖直转动，然后带动8丝杠和1升降杆螺旋配合，使桌面上升。拉杆装置拉出时的状态图：收缩时的状态图：结构有1拉杆2弹簧3小球4销子5弹簧开关工作原理及实施过程：拉出时4销子弹出，卡住1拉杆，使1拉杆固定。按下5弹簧开关使4销子压回到1拉杆中，推动1拉杆使1拉杆收回。当1拉杆完全推至底部后，底部有带2弹簧的3小球弹出，卡住1拉杆。当再次拉出时，稍微用力可使3小球收回1拉杆中。拉杆的末端有卡槽，防止拉出时脱落。桌面折叠装置1桌面2合页3支杆4固定杆5折叠板工作原理及实施过程：展开时将4固定杆