第一篇：机械创新作业(32)
《机械创新设计》
结课论文
课程名称《机械创新设计》院（系、部、中心）专业班级流体（卓越）111姓名号题目如何提高机械性能设计起止日期2014-5-18~2014-5-25任课教师王育荣
提高机械性能设计
作者：周富伟
（南京工程学院机械工程学院，南京211167）
摘要：机械性能是金属材料的常用指标的一个集合。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能（或称为力学性能）。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命，金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据，外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。因此，如何提高机械性能的设计有着巨大的意义，尤其是对我们机械一块，一个小小的改动能够影响整个行业变化。
关键词：机械性能设计、提高、金属材料、机械零件
1、引言
改革开放三十年以来，中国制造业有了显著的发展，无论制造业总量还是制造业技术水平都有很大的提高。机械制造行业在近年来不断的发展和创新，作为国家非常重要的一门行业，中国相对于其他国家技术要落后了接近三十年，这就使得中国机械发展是当务之急，如果不能提高和改善技术，就会导致中国机械行业的落后，从而无力与他国竞争，这是非常危险的。作为国家与社会集体的一份子，我们也许不能直接改变世界走向，但是我们可以从小方面去累积，点点滴滴最终必将汇成大江河。
2、中国机械制造业存在的主要问题
面对21世纪世界经济一体化的挑战，机械制造业存在的主要问题有以下几个方面：
1、合资问题。
由于世界经济一体化，我国引进大量国外的产品和技术，的确是机械制造业有了不小的发展，但是国外野心勃勃的企业不仅仅想要占领中国的市场，更加想要垄断中国机械行业的技术。比如2005年3月，全球最大的机械设备制造商——美国卡特彼勒公司以低得“令人意外”的价格收购了山东重工的40％的股份，此后工程机械业中传出，强硬的卡特比勒已制定了庞大的收购计划，目的是“蚕食中国工程机械”。
国外公司这种做法无疑使得中国机械行业发展更加困难，但是我们也不能退缩，只有直面这些挑战和危险，在困境成长起来，这样的公司才是真正强大的公司。
2、技术问题。
中国的机械行业技术问题也是中国目前遇到的比较大的问题，外国公司谁也不会把真正的最先进的技术透露给竞争对手。中国机械行业虽然有自己的品牌，但是机械主要部件还是来自国外，这是一种潜在的威胁。近几年来，中国每年用于固定资产的上万亿元设备投资中，60％以上是引进的。作为窗口的国家高新技术产业开发区，也有57％的技术源自国外。在冶金机械中，最近几年我国板、带材生产线上了三、四十条，型材线就更多了，总投入大得惊人，但是这些设备和系统几乎全部来自德国、日本及意大利。例如河北一家大型钢铁(邯郸)厂，冷轧设备来自德国西马克公司，镀锌设备来自意大利达涅利公司。据机械工业联合会的统计，目前工业发达国家新产品贡献率为52％，我国仅为5．9％。在“核心技术方面”具有独立自主知识产权的产品较少，克隆产品较多。这样的结果除了自主创新能力削弱之外，还容易遭到侵权
指控。即使出现了自行研制的技术，也很容易被指责为“剽窃”。
整个工业制造设备的骨干都是外国产品，这暴露了我国工业化的虚弱性。机械制造业是一个国家的脊椎和脊柱，中国今后如果不把腰杆锻炼硬了，挺直了，那么整个经济和国防都是虚弱的。只有中国自己的产业有自己的技术，而不是有求于人，中国机械行业也必将焕然一新。
3、国家扶持的支点偏离
业内人士普遍认为，技术黑洞的形成与国家的重视程度、投入密切相关。国家在过失的二十多年来忽视了发展机械行业，在政策、资金等方面都出现了偏差。产权激励制度是创新和研发产品的重要保障。国有企业对创新人才的产权激励基本上没有实行。一方面创新成果的知识产权没有得到有效的保护，另一方面，创新者的贡献没有得到产权确认。企业研发的技术和产品，要么被国家无偿拿走，要么被其他的企业无偿抄袭。
3、机械性能
常说的机械性能主要有：弹性、塑性、刚度、时效敏感性、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。
弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。
塑性：金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的能力。
刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。
强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。
冲击韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。
疲劳强度：当金属材料在无数次重复活交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。
断裂韧性：用来反映材料抵抗裂纹失稳扩张能力的性能指标
4、机械性能设计方法
要充分运用机械学理论和方法，包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计（CAD）是把计算机技术引入设计过程，利用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化，并成为现代机械设计的重要组成部分。目前，CAD技术向更深更广的方向发展，主要表现为以下基于专家系统的智能CAD；CAD系统集成化，CAD与CAM（计算机辅助制造）的集成系统（CAD/CAM）；动态三维造型技术；基于并行工程，面向制造的设计技术（DFM）；分布式网络CAD系统。
5、材料工艺
金属材料加工工艺一般分为冷加工和热加工。
冷加工包括车、钳、刨、铣、磨等等； 热加工又分为铸造和锻压：锻压里边又可分为锻造和冲压，锻造有自由锻（含镦粗、拔长、挤压、冲孔、扩孔、顶镦等）、模锻，冲压有冲裁、弯曲、拉深、胀形、扩口、缩口、翻边等。
除去上述加工工艺，为了提高的机械性能，一般采用热处理方式。如淬火可以提高材料的硬度、调质
（淬火加高温回火）可以提高材料的稳定性和韧性，改善材料的强度加工性能、表面镀铬，可以提高材料的表面硬度和耐磨性，抗腐蚀性、表面离子氮化，也可以提高表面硬度从而提高耐磨性、退伙可以使材料的硬度降低，减少脆性增加韧性、回火可以细化组织，提高材料的稳定性、对材料表面进行喷砂或喷丸处理，可以提高材料表面张力，提高表面硬度，还可以提高抗腐蚀的能力。等等等等，还有很多方法可以提高或改善材料的机械性能。
6、机械性能设计
由于金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。
因此我们可以从两个方面来进行设计：对于工艺性能，主要在生产过程中会运用到，冷加工过程中，如有精度的要求，一般要优先考虑，这样制作出来的产品才能满足材料器件的要求，各种工艺要明确作用，调整好方法，设计出详细步骤在进行作业；热加工过程和热处理过程是最能影响金属材料性能的步骤，首先明确产品的作用，从作用出发考虑加工方法，如产品是锤子，则要求坚固耐用，则可采用淬火和表面镀铬等方法。对于使用性能：则需要考虑消费者的使用实际状况，如采用低成本，打磨圆角等等。
7、总结和展望
如果我们在今后的机械设计领域，能够抛弃旧的思维过时的旧方法，很好地运用类比、发散和逆向等创新思维，加上计算机辅助、多学科结合等现代创新方法，针对金属材料拆后重装失准、加工费时、废料过多、不够人性化等问题进行改进和创新，我相信机械行业领域将会迎来新的美好明天。
参考文献
１．张春林．机械创新设计，第2 版．北京：机械工业出版社，2007．
２．隋明阳．机械设计基础[M]．北京：机械工业出版社，2002．
３．肖耀军．创新思维．北京：新华出版社，2007．
第二篇：机械创新设计大作业
机械创新设计大作业
一、设计题说明：
1、可以查阅参考资料借鉴已有的设计和思路，但需要加入自己的设计思考、改进、改造等；
2、设计题要求：
A、给出设计对象的功能描述，尽量清晰、明确、全面；
B、给出简单的设计方案和设计思路；
C、给出设计图或示意图；
D、总结设计的创新部分内容、创新方法或创新技法。
3、写出设计报告，设计报告要求有封面、页码、内容，封面包括题目名称、姓名、学号、班级等，内容要将以上设计过程通过文字和图的形式表达出来。
3、共6道题，设计任务是每人设计2个创新题目，其中一题必须从中选取，另外一题可以自己选定一个创新题目或者在下面再选一题作为创新题目。
二、设计题目
1、设计目前阶梯教室使用的多功能课桌，要求具有的功能是：
1）用于考试时能够防止前后左右相互偷看；
2）用于上课时能够舒适，便于放置书本、文具等。
2、设计新型横动竖刷式压刷的结构设计，要求具有的功能是：
按照常规刷牙方法横向来回运动，压刷在牙齿上的运动是上下竖刷，符合对牙齿最好的清理效果
3、医院陪护折叠床的设计，要求具有的功能是：
1）可以折叠，折叠后可以作为凳子使用或者放置病床底下；
2）摊开后可作为陪护人员晚上休息之用。
4、动车、公共汽车车身擦洗装置，要求具有的功能是：
1）目前动车、公共汽车的车身都是采用人工手擦清洗的方式进行清洁，效率低，高处擦洗不方便，设计一套装置使人站在地面可进行机械擦洗，提高效率，降低劳动条件；
2）擦洗时能够将水引到擦洗部位，可以控制水流的大小和关停。
5、斜井防跑车装置设计
1）设计背景：
在煤矿井下存在大量的倾斜巷道，在倾斜巷道上经常采用矿车运输煤炭，矿车的牵引是靠在巷道上部的绞车牵引，矿车在斜井的轨道上运动，经常发生由于钢丝绳断裂造成人员伤亡。矿车有1、2、3吨几种。
2）设计任务：
设计一种装置使得在机头牵引钢丝绳断裂的情况下实现矿车的制动的装置。
6、熔体纤维混合装置
1）设计背景：
热塑性聚合物基复合材料是当前的热点，其主要过程是将塑料熔融并将玻璃纤维等纤维加入使其混合均匀后，通过成型制成复合材料制品，但如何将熔融的塑料熔体和纤维混合是困难所在。
设计任务：
设计一种装置，在该装置中能够将熔融的塑料熔体和玻璃纤维混合使纤维在熔体中分布均匀。
第三篇：机械创新设计作业
机械创新设计作业要求
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，针对某一你所熟悉的产品、设备或零件，提出你在上述某一方面的具体的创新与改进措施。
2.设计课题在主题框架内可自行确定，课题可以是机构设计，结构设计，外观设计，创新设计等。
3.每个课题可一人一题，也可两人或三人一题，但需要有较明确的分工。补充：
（1）拟定设计任务书（设计原由，设计内容，设计对象说明）；
（2）功能原理与工作原理分析；
（3）机构方案评价；
（4）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；）；
（5）确定最佳方案并阐述所选方案功能及工作原理；
（6）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)；
（7）本项设计的创新点；
（8）本项设计的应用和发展前景；
（9）完成此次《机械创新设计方法》结课报告的收获和体会。
第四篇：机械创新作业(21)
《机械创新设计》
结课论文
课程名称《机械创新设计》院（系、部、中心）专业班级流体（卓越）111姓名号题目反求设计及其应用起止日期2014-05-10~2014-05-31任课教师王育荣
反求设计及其应用
作者：王刚
（南京工程学院机械工程学院，南京211167）
摘要：发明创造是人类文明进步的原动力，在人类社会的发展与进步过程中发挥了极其重要的作用，设计是人类改造自然的一种基本活动。也是一种复杂的创造性思维过程。反求设计是对已有的产品或技术进行分析研究，掌握其功能原理、零部件的设计参数、结构、尺寸、材料、关键技术等指标，在根据现代设计理论与方法，对原产品进行仿造设计、改进或者创新设计的过程。
关键词：机械创新设计 反求设计 反求法 反求工程
1引言
我国是一个发展中国家，科学技术相对落后。投入大量资金去研究发达国家已推向市场的产品或技术是完全没有必要的。这不仅浪费资金，也拖延发展经济的时间。由于设计到发展经济的科学技术领域非常广泛，我国也缺少巨额资金去进行大范围的基础理论研究和应用科学研究。因此，引进发达国家先进的科学技术或先进的产品，然后进行反求设计，仿造或设计出更新的产品，是发展中国家发展国民经济的最佳道路。特别是在知识经济的时代，反求工程在科技发展中的地位更为重要。
2反求设计
反求设计(也称逆向设计)是设计人员以先进设备的软件(图样、程序、技术文件)、影像(图片、照片等)和实物作为研究对象，应用现代设计理论方法、人机工程学等有关专业知识，进行系统的分析和研究，进而开发出同类的先进产品的过程。
2.1反求设计的思路 反求设计分为两个阶段：反求分析阶段与再设计阶段。反求分析阶段：包括宏观分析和详细分析，通过对原有产品的剖析、寻找原产品的技术缺陷、吸取其技术精华、关键技术，为改进或创新设计提出方向。再设计阶段：是一个创新设计阶段，包括变异设计和开发设计。在对原产品进行反求分析的基础上，开发出符合市场需求的新产品的过程，称为“再设计”。变异设计就是在现有的产品基础上对参数、机构、结构、材料等改进设计，或进行产品的系列化设计。开发设计就是在分析原有的产品基础上，抓住功能的本质，从原理方案开始进行创新设计。反求设计的过程如图1所示。
图表 1 反求设计过程
2.2 对反求对象的分析
在进行反求设计前，首先要对反求设计的对象进行分析。产品的设计指导思想决定了产品的设计方案，深入分析并掌握产品的设计指导思想是分析了解整个产品设计的前提。充分了解反求对象的功能有助于对产品原理方案的分析、理解和掌握，且有可能在进行反求设计时得到基于原产品而又高于原产品的原理方案。因此，在对反求对象作分析时应注意下面几个方面：
1．系统整体性 系统中的各个分系统，都具有其特定的功能和目标，只有各系统协调一致，才能达到系统的整体目标。如果只研究改善某些局部问题，而忽略其他分系统的影响，将可能影响整个系统的整体效益。
2．针对性 系统分析应有针对性，寻求解决特定问题的最优方案。
3．定量性 解决问题，不应单凭主观臆断、经验和直觉。在许多复杂情况下，必须以相对可靠的数字资料为分析依据，保证结果的客观性。
2.3 对反求对象材料的分析
对反求对象材料的分析包括了材料成分的分析、材料组织结构的分析和材料的性能检测几大部分。机械零件材料及热处理方法的选择将直接影响零件的强度、刚度、寿命、可靠性等性能指标。因此在一些产品中材料及热处理方式的选择显得非常重要，并可能成为该产品的关键技术。一般采用表面观测、化学分析、金相检验等方式确定材料的化学成分、组织结构和表面处理情况，并通过物理试验测定材料的各种物理性能和主要的力学性能，确定材料牌号及热处理方式。有时需通过材料分析进行材料代用，代用的原则是首先满足力学、物理性能，其次满足化学成分的要求，并参照其他同类产品，确定代用材料的牌号及技术条件在对反求对象进行材料分析时，要充分考虑到材料表面的改性处理技术。
2.4 对反求对象的工艺和装配的分析
反求设计和反求工艺是相互联系的，缺一不可。在缺乏制造原型产品的先进设备与先进工艺方法和未掌握某些技术技巧的情况下，对反求对象进行工艺分析通常采用以下几种常用的方法。
1．采用反判法编制工艺规程。以零件的技术要求如尺寸精度、形位公差、表面质量等为依据，查明设计基准，分析关键工艺，优选加工工艺方案，并依次由后向前递推加工工序，编制工艺规程。
2．改进工艺方案，保证引进技术的原设计要求。在保证引进技术的设计要求和功能的前提条件下，局部地改进某些实现较为困难的工艺方案。
3．用曲线对应法反求工艺参数。先将需分析的产品的性能指标或工艺参数建立第一参照系，以实际条件建立第二参照系，根据已知点或某些特殊点把工艺参数及其有关的量与性能的关系拟合出一条曲线，并按曲线的规律适当拓宽，从曲线中找出相对于第一参照系性能指标的工艺参数，即是需求的工艺参数。
4．材料国产化，局部改进原型结构以适应工艺水平。由于材料以及工艺对加工方法的选择起决定性作用，所以，在无法保证使用原产品的制造材料时，或在使用原产品的制造材料后，工艺水平不能满足要求的情况下，可以使用国产化材料，以适应当前的工艺水平。对反求对象进行装配分析，应主要考虑：用什么装配工艺来保证产品的性能要求，能否将原产品的若干个零件组合成一个部件，如何提高装配速度等。
2.5 对反求对象精度的分析
精度是衡量反求对象性能的重要指标之一，也直接影响产品的成本。零件尺寸易于获得，但尺寸精度却难以确定，这也是反求设计中的难点之一。合理分析设计零件精度及其分配关系，对提高产品的装配精度、机械性能，降低产品成本至关重要。对反求对象精度的分析包括了对反求对象形体尺寸的确定、精度的分配等内容。在确定形体尺寸时，根据反求对象软件、影像或实物的不同，所选用的反求方法也有所不同。若是实物反求，则可通过常用的测量设备对产品直接进行测量，以确定形体尺寸；若是软件反求和影像反求，则可采用参照物对比法，利用透视成像的原理和作图技术并结合人机工程学和相关的专业知识，通过分析计算来确定形体尺寸。
2.6 对反求对象外观造型的分析
产品造型设计是产品设计与艺术设计相结合的综合性技术。其主要目的是运用工业美学、产品造型原理、人机工程学原理等对产品的外形造型、色彩设计等进行分析，以提高产品的外观质量和舒适方便程度。在市场经济条件下，产品的外观造型在商品竞争中起着重要的作用。在对产品外观造型分析时，应从产品的美学原则、用户的需求心理及商品价值等角度来分析。比如，美学原理包括合理的尺度、比例，造型上的对称与均衡、稳定与轻巧、统一与变化、节奏与韵律等。此外，色彩也能美化产品并引起感情效果。对有关产品色调的选择与配色、色彩的对比与调和等方面作相应分析，有利于了解它的设计风格。
2.7 对反求对象系列化与模块化的分析
分析反求对象时，要考虑到所引进的产品是否已经系列化，是否为系列型谱中的一个，在系列型谱中是否具有代表性，产品的模块化程度如何等具体问题，使得在设计制造时少走弯路，提高产品质量，降低成本，生产出多品种、多规格、通用化较强的产品，从而提高产品的市场竞争力。
2.8对反求对象其他方面的分析 对产品的管理、使用、维护、包装技术等的分析也很重要。管理的好坏直接影响产品效能的发挥。比如，分析了解重要零部件及易损零部件就有助于产品的维修、改进和创新设计。
3现代设计的发展趋势展望
反求法的研究已经日益引人注目，在数据处理、几何特征识别、商用专业软件和坐标丈量机的研究开发上已经取得了很大的成绩。但是在实际应用当中，整个过程仍需要大量的人机交互工作，操纵者的经验和素质直接影响着产品的质量，下面一些关键技术将是逆向工程主要发展方面：
1．数据丈量方面：发展反求工程的专用丈量设备，能够高速、高精度的实现产品几何外形的三维数字化，并能进行自动丈量和规划路径；
2．数据的顶处理方面：针对不同种类的丈量数据，开发研究一种通用的数据处理软件，完善改进目前的数据处理算法；
3．曲面拟合：能够控制曲面的光顺性和能够进行光滑拼接；
4．集成技术：发展包括丈量技术、模型重建技术、基于网络的协同设计和数字化制造技术等的反向
工程技术。结语
反求技术与NC加工技术相结合称之为反求工程。目前常用的方法是实物反求设计法即针对现有工件(样品或模型)利用3D数字化测量仪器准确、快速地量取轮廓坐标值，并加以建构曲面，对曲面进行编辑、修改后，传到CAD~CAM系统，再由CAM所产生刀具的NC加工路径送至CNC加工制作所需模具，或者送到快速成型机(Rapid Prototyping)将样品模型制作出来。反求工程技术为快速设计和制造提供了很好的技术支持，它已经成为制造业信息传递的重要而简洁的途径之一。
参考文献
[1]张春林.《机械创新设计》.北京:机械工业出版社，2010
[2]张美麟.《机械创新设计》.北京:机械工业出版社，2005.[3]吕仲文.《机械创新设计》.北京:机械工业出版社，2005.[4]罗绍新.《机械创新设计》.北京:机械工业出版社，2005.[5]童秉枢.《现代CAD技术》.北京:清华大学出版社，2000.[6]邹慧君.《机械系统概念设计》.北京:机械工业出版社，2003.[7]陈屹、谢华.《现代设计方法及其应用》.北京:国防工业出版社，2004.
第五篇：机械创新设计大作业
机械创新设计大作业——0914051019——机设09
21机械创新设计
大作业
机设0921
詹陈龙
09140510191
一、公交车新型半自动垃圾桶设计
经常在公交车上看到歪倒的垃圾桶，影响整体的美观，起不到设置的效果，而且这样易被踩坏或踢坏。设计一种新型半自动垃圾桶就显得很有必要。
设计要求：
1、垃圾桶不易被踢倒或踢坏且较少的占据空间位置。
2、要求整体美观。
3、设计时要注意倒垃圾的问题：
(1)、要随时知道垃圾量的多少免得垃圾爆满污染车内环境。
（2）、如果垃圾满了，该如何处理的问题。
公交车新型半自动垃圾桶设计方案
1、设计目的：
众周所知，公交车是及其方便的交通工具也是我们出行乘坐最为普遍的交通工具。车上的环境关系到乘客的生命健康，而现在的公交车上的垃圾桶经常出现被踩倒现象，或者出现垃圾爆满现象，使得公交车上的环境极为糟糕，有时还有一股臭味。因此，设计一个不易被踢倒且易于垃圾的处理的垃圾桶及其迫切。
2、工作原理：
如图一所示，在公交车上设计三个垃圾桶入口，其中，一号垃圾桶入口对应一号垃圾桶、二号垃圾桶入口对应二号垃圾桶、三号垃圾桶入口对应三号垃圾桶，而垃圾桶设计在公交车地板下方的空间，其中一号垃圾桶和二号垃圾桶为小垃圾桶，而三号垃圾桶为主垃圾桶（三号最大），一号垃圾桶和二号垃圾桶固定在如图二所示的传送装置上，在三个垃圾桶上分别设计一个垃圾桶容量检测装置（传感器），所检测容量信息经过单片机处理和线路的设计将容量结果显示在驾驶室在显示器上，并在驾驶室设计一个倒垃圾功能按钮，当一号垃圾桶和二号垃圾桶装满时，司机可按下功能按钮，则一号垃圾桶和二号垃圾桶由传送装置送往三号垃圾桶并实行倒垃圾操作，然后回到原来的位置。
图一车内垃圾桶分布图
图二垃圾桶传动装置
3、设计方案：
（1）、垃圾桶三个入口设计方案：
三个垃圾桶入口位置如图一所示，三个垃圾桶入口是固定在公交车地板上的，因此设计入口关键是设计
入口开闭机构。垃圾桶盖是由一块方形板构成，而垃圾桶盖的开闭是通过垃圾桶盖横向移动来实现，这就需要一个电机及其传动装置：
电机选择：步进电机。
步进电机连接驱动电路模块，而驱动电路模块连接单片机。通过单片机即可以控制电动机正转与反转从而达到垃圾桶盖开与闭的目的。
垃圾桶盖开闭机构传动装置的设计：使用齿轮和齿条的撮合可实现往返运动。只要在垃圾桶盖下端焊接一条齿条，步进电机接一齿轮，控制步进电机的左转右转即可达到垃圾桶盖的自动开闭的目的。
（2）、二号三号垃圾桶传动装置设计方案：
如图二所示传动装置，整个传动装置由，步进电机、减速器、两个卷筒、一个皮带及其固定在皮带上的两个垃圾桶、及其轴及其联轴器组成。
（3）、垃圾桶垃圾容量检测设计方案：
采用对射型光电传感器，传感器布局，分别在1、2、3号垃圾桶0.6处及其0.8处安装两个对称型光电传感器，即可检测垃圾量T<60%、60%
两个传感器分别连接对应的A/D转换电路模块，而电路模块连接单片机输入端，单片机即可收到垃圾桶容量信息，经过处理即可传到驾驶室显示器上，从而为判断倒垃圾提供了依据。
（4）、单片机控制方案设计：
如图三所示，单片机共有七个数字信号输入端，4个信号输出端，可分为乘客控制垃圾桶输入输出部分，垃圾容量检测部分，驾驶室倒垃圾控制部分。对·应分别为3个按键信号输入，三个步进电机控制信号输出；三个垃圾桶容量传感器输入（对称式光电传感器）一个显示信息输出；一个控制倒垃圾按键信号输入一个步进电机控制输出。
4（1）、功能特点：
A、不占据车上的空间而且美观。
B、自动化程度高，有利于垃圾的存放。
C、把垃圾放在车厢底下有利于保持整车的整洁。
D、容量传感器的使用，使得倒垃圾更为直接快速，解决了垃圾满的问题。
（2）、应用前景调查与分析：
经过自己亲身经历及其目前公交车使用状况来看，目前公交车上的垃圾桶大多是篓式或者立体箱式，前者容易被踢倒，而后者占用空间大而且待垃圾多了还会有一股恶臭。因此我认为我这种垃圾桶设计方案将会在很大
4程度上解决了上述几种问题，市场应用前景将会很广泛。
5、使用方法：
本套新式半自动化垃圾桶设计是包括整套系统设计，在应用本套系统时必须在公交车设计之初配套一起系统设计。按键的设计可以设计在垃圾桶旁的扶手杆上，也可以设计在地板上通过脚踩，不过建议设计在扶手杆上。乘客通过按垃圾桶盖开关按键即可使垃圾桶盖开关，即可投放垃圾。在驾驶室里有一个三个垃圾桶容量显示仪和一个倒垃圾按钮，司机可通过容量显示仪判断垃圾的多少，通过按键即可将小垃圾桶垃圾倒入大垃圾桶中。
设计小结
在短短的一周时间里，我觉得学到了很多的东西，从总体的布局到局部的设计，绝不仅仅是考虑尺寸的问题，要考虑的东西很多很多，比如外观上、应用可行性分析、传动方案、控制、检测等等。我们认识到，一个好的设计人员在需要具有优秀的专业基础能力的同时，还需要具有知识的综合能力和创新能力等。而我在这方面显然还差得很远，但是通过这次创新设计，我更加清楚地认识到了这一点，也为我指明了以后的努力方向。
此次创新设计，更加增强了我们对创新的兴趣，对设计的热爱，看着自己的设计方案心里总有些激动，我知道那是收获时幸福的喜悦！在对自己的努力进行肯定的同时，我也认识到了自己的诸多缺点与不足：一是电路设计模块知识的缺乏，比如，我要把传感器的信息通过AD转换器输入单片机，线路如何设计呢？；二是专业基础知识的学习不够扎实，比如一些常用机构的应用、材料学、一些新型材料等。
二、TRIZ理论的应用
1.根据TRIZ理论中技术进化法则，设想和规划如下产品的发展趋势或技术路线：（40分）
（1）轴承（2）手机—个人通讯设备（3）牙刷—刷牙工具
例：键盘的发展路线
阿奇舒勒的技术系统进化论主要有八大进化法则，这些法则可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。这八大法则是：
1）技术系统的S曲线进化法则；
2）提高理想度法则；
3）子系统的不均衡进化法则；
4）动态性和可控性进化法则；
5）增强集成度再进行简化的法则；
6）子系统协调性计划法则；
7）向微观级和增加场应用的进化法则；
8）减少人工介入的进化法则。
根据这八大法则及其自己的想法，对以下产品的发展路线进行预测。(1)轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。
它的发展路线：
（2）手机—个人通讯设备主要用于通讯，有便捷的特点。
它的发展路线：
（3）牙刷—刷牙工具主要用于清洁口腔与牙齿，并加牙膏有健齿的作用。
三、机械创新设计课程心得体会及其建议
回顾这个学期的机械创新设计课程，觉得收获颇多。首先，应该感谢老师！在上这门课之前，我从来没想过，设计一种产品是一个如此复杂的系统工程，里面或许会涉及到好几个学科的知识。之前也从来没有自行设计过什么东西，通过这次课的学习，使我的头脑有了创新与设计这个概念、了解了创新的方法、并通过前人创新设计的例子了解了创新的这个过程。课程上许多理论让我受到很大的启发，比如：TRIZ理论，创新方法等。
通过这次学习，我对机械创新设计课程有一个自己的定义。我觉得机械创新设计课程是一门学习创新方法及其创新过程，并把自己所学各种知识实现应用的课程。因此，我认为，学习机械创新设计必须学习一下几点内容：
（1）、创新理论，及其方法。由于时间的限制，我觉得最好只学一至两套创新理论并会应用，别的可作为了解内容。
（2）创新过程的学习，我认为，要创新必须先看别人是如何创新，他的整个过程是如何的。这个过程包括产品的研发过程及其创新思维的一个过程。比如说，设计一种产品，它要几个过程，他要创新，这种思维趋势是什么？往哪个方向去？其实绕来绕去还是回到产品需求分析及其性能要求，这只是产品研发过程的一步。
（3）学习系统设计。什么是系统设计呢？说白了就是将所学的各种知识运用到你所设计的产品上，比如一种产品的设计要用到传动机构的设计、传感器的设计、液压的设计、单片机控制的设计、步进电机的控制、电路的设计等等。其中最主要的是，功能的设计的实现即通过什么样的设计思路可以实现这一功能而且达到最优化。但是其他的设计是实现这一功能的前提。因此，学习机械创新设计，其他子系统的设计部分也需要学习。
通过这次课的学习，我了解了创新设计的方法及其设计的整个过程，并会简单的设计产品。但是在最后设计大作业时，发现自己及其周围同学在子系统功能设计上还是有很大的不足，可以设计出实现这一功能的机械机构但是与其配套的控制及其传感器与调制解调这方面的知识还是欠缺的。虽然不需深入了解，但是大致的使用方法及其实现过程应该了解。
那次课堂讨论课给我留下很深刻的印象，那次周围的同学设计的思维都很活跃，很多同学的设计思维都不错，值得学习。不过我觉得有点遗憾的就是，在那次课堂讨论的那些创新点子老师应该选出几个最好的点子并进行讲解，对设计者提问，包括设计过程，及其思维方式（设计时是怎么想的？），我发现好多同学的思维方式是不错的，了解一下他们对问题是如何思考的这对我们很有好处。最后老师应该对这些点子修改与建议，最好拿出一个最好的点子用一次课全班讨论设计，包括子系统设计，然后老师引导设计，最后完成一整套系统设计。这样，不仅可以学习到班里同学思考问题的思维方式，还可以学习其他系统设计的思路及其方法，也亲身体会了一次设计的过程。不过记得老师那天喉咙很不舒服！老师，辛苦了！
一篇文章写下来，回首了一个多学期，有欢、有喜、有悲、有愁。时间经不起回忆，一个学期一闪而过，感觉昨天刚来，今天又是期末。很遗憾也很愧疚，老师的英语课其实我只听了一半，后来我都在做自己喜欢的事，但是机械创新设计的课我都听了，而且深深感受到创新的乐趣。这门课是我大学第一门学得很舒服很开心很有成就感的课程，第一次感受到“乐着学”是多么的有趣。最后，祝福老师~~~~！！！
2012年06月14日
詹陈龙6
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