第一篇：机械创新小论文
让 盲 人 重 见 天 日
班级：08级机械设计制造及其自动化
姓名：黄
守
印
学号：080302041125
设计目的：
大家都知道，健康对于一个人来说是多么的重要。在我们每天享受阳光的时候，你可曾想到，世界的各个角落里，有多少的盲人正在黑暗里度日如年，他们是多么希望见到阳光，看看他们身边的世界。为了让盲人也能够享受到精彩的生活，我就有了一种想法，为何不发明一种眼镜，让这副眼镜作为他们的眼睛，让他们也来看看这缤纷的世界。
设计思路：
现在的社会，眼镜已经成为很多人的必需之物，有人甚至为了潮流而戴眼镜，然后我就想到，能不能在眼镜上做文章，让它变成让盲人看世界的装置。我的想法是在眼镜镜框的两侧各安装一个微型摄像头，将摄像头看到的图像通过镜框中的转换设备转换成电信号或者其他能够被人体神经识别的信号，然后通过头部神经传入大脑已达到看到外部事物的目的。
想法来源：
各个想法是我根据现在到处可见的监控摄像头想到的，监控摄像头可以在很远的地方，看到别处发生的事情，靠的是电脑接收，如果我把这个接收的电脑改成人脑，我们是不是就可以解决让盲人看见世界的难题。同时，物理学家霍金所用的轮椅也给了我很大的启发，既然连得了运动神经细胞病的霍金都能够通过设备和周围的人交流，那我们也可以让盲人通过设备看世界。
对于微型摄像头和信号转换装置，现在的科技已经没有任何问题，难的就是怎么让人脑识别转换后的信号。
图1 微型摄像头
图2 类似的转换电路
至于将信号传入神经，我们可以先在眼部信号神经植入一个类似于治疗足下垂及其它神经疾病的植入式神经信号传感刺激装置，然后通过镜框上面的信号发生器发出无线电信号，由植入式神经信号传感刺激装置接受这些信号后对眼部神经进行特定刺激从而让大脑接收到微型摄像头看到的事物。
图3 神经信号探测放大器芯片
植入式神经刺激系统，包括：一个或多个神经套箍，在其中具有接触一个或多个神经的电极；事件触发的闭环控制单元，其被连接以从神经套箍中的至少一个电极接收信号，并向至少一个电极递送刺激脉冲以产生预期的生理反应，该闭环控制单元包括：内部电源；
处理器；若干信号调节电路；至少一个刺激电路，其向一个或多个所述电极递送刺激脉冲；可编程开关，其由所述处理器控制，以将电极连接到信号调节电路；其中，所述处理器选择性地使所述若干信号调节电路、所述可编程开关和所述至少一个刺激电路能够延长所述电源的寿命。
设计总结：
此次设计来源于对生活的观察，通过对自己思路的整理，细化，最终得出此次设计的设备，一个器材的设计来源于自己的实际生活的积累，通过观察、实践，了解各种设备的构成以及用途，然后将各种设备的优点集成在一起，让他们发挥出新的功能，从而实现新的产品的开发，这才是设计的最终目的。就像我的这个设计，就是将现有的微型摄像头、信号转换电路、信号发生器、型号接收器和神经信号传感刺激装置集成在一起，从而有了这个设备。创新设计本就是为了实现机械设备的更多功能用途，对其结构的细化设计能够让我们对于其基本结构有充分的了解，有利于我们进一步的设计学习。当然，由于这是我的第一次创新设计，肯定存在不足的地方，恳请老师进行指正。
学习《机械创新设计技术》后的感受：
通过这门课程的学习，我了解到创新其实并不是一件遥不可及的事情，作为我们学生，只要平时细心观察生活，勤于思考，一样也可以做到。创新并不只是创造出本来没有的东西，对于已有的事物，发挥我们的想象和联想，对它的结构和功能加以改进或者完善，设计出比以前更加实用的东西，同样也可以叫做创新。在平时的学习或者是生活中，我们要做一个有心的人，善于发现问题，同时也要积极的去寻求解决问题的方案。我们要做一个有思想得人，要知道，思想就是一个人的灵魂，思想有多远，我们就能走多远。作为一个机械专业的本科生，在学好自身专业的同时，也要善于观察生活，而且能够运用自己所学的知识来解释，在此基础上加以改进，使其能更好地为我们服务，我觉得这是作为大学生的责任，也是作为现代快速发展的社会的一员的义务。平时，通过老师为我们放的一些视频，我知道了创新是随时随地都可能发生的，看到几岁的小孩都能够发明一些简单实用的东西，我懂得了创新是不需要学历的，仅仅只要有灵感和创新精神，你就很可能成功。对于这次老师布置的论文，我通过对平时在网上浏览的一些高科技和设备的整合，然后把自己的想法写了出来，这也是能算做一种简单的创新吧。自我感觉还是很有成就感的。创新是一项综合性的实践，他需要你把自己的知识进行归纳整合，然后再把它给展现出来。这就需要我们有广阔的知识面，这对于处于网络时代的我们来说并不是很难的事，在以后的生活中我一定会尽可能的扩大自己的知识面，做一个勇于创新的人才。因为一个国家需要创新，只要不断创新，才能不断进步，取得更大的辉煌。而作为这个国家的一分子，我们责无旁贷!
参考文献：
《生物体植入式微电子器件及其生物相容性研究》论文 《工程测试技术》
康宜华
北京：机械工业出版社 《模拟电子技术》
朱定华
北京：清华大学出版社
北京交通大学出版社
第二篇：机械创新设计论文
可以给电池充电的鞋子
引言
现在电池充电的方法很多，最常见的是直接把电池插入充电器中再插在家庭用电插座上，还有是利用太阳能进行对电池的一种充电方法，再者手摇对电池充电的装置。先说家庭式充电方法，在家里确实很方便，电池没电了，只要往插座上一插，就可以实现充电了。但是如果在外面碰巧电池没电了，你是否会很焦急？然后是阳关充电，试想一下，如果遇到了阴天，雾蒙蒙的天，还有下雨天，那该怎么办？再者是手摇，用一次，两次这种方法倒觉得还可以，用多了你是否会有一种疲惫的感觉。
在此，我们可以设计出一种可以随时随地充电又不用手动的电池充电方法，创新来源
随着科学技术的不断进步，电池已经成为人们必不可少的工具之一，它为人们的沟通、学习甚至是娱乐都提供了极大的便利。手电筒，电动剃须刀，小型风扇，收音机，数码相机，它无处不存在。
像数码相机，作为一个将美好时刻几年下来的媒体，它必定是现代人们出门旅游随身携带的工具。但是数码相机在带给人方便的同时，也给人们带来了一些烦恼。我们能想象到，如果你在旅游时看见美好的事物或者风景名胜，想要留下这一美好观景的时候，却发现数码相机的电池没有电了，这时候你肯定会急得像个热锅上的蚂蚁。而
旅游时间这么漫长，随身携带大量的电池似乎并不是一个很好的办法，电池再多，也难免会有用完的时候。
我们也知道，从我们出生下来几个月以后，就可以开始学习走路。试想一下，到我们老的时候，我们走过的路有多少？全世界的人，每个人每天都要走路，如果能够充分利用人走路时的能量，那将是一种很可观的能源来源。
将这两个课题联系起来，由此我们可以设计出一种可以给电池自动充电的鞋子
设计思路
一、设问检查型创造技法：先假设一下电池没电时会怎么办，然后指出携带几块电池并不是一个很好的办法。最后想出一个比较好的办法来解决这个问题。
二、组合思维的方法：将看似毫无关系的鞋子和充电器以及人每天走路时的足部运动结合起来，组成一个新的物品来解决实际生活中遇到的问题。
三、联想思维的方法：由电池没电要充电想到随身电源和利用身边可以利用的能量进行再利用，由此联想到把鞋子和电池充电器结合起来，既可以充电又能实现节能的目的。
四、分析列举法：分别将鞋子、电池充电器、充电槽（两者结合的形式）、弹簧震动几种生活中常见的物品罗列出来，然后进行组合，形成一个具有新的作用的物品。
所需器材
鞋子，充电电池，充电器，弹性装置，磁铁，导线若干，设计原理
首先，我们在鞋的后跟处构件处设计一个类似于抽屉的装置，装置里面装的是充电器，不过这个充电器和一般的充电器是有不同的，此装置处的充电器不需要利用电源，它所利用的是走路消耗的机械能，所以此处是一个能量转换的仪器。而能量转换器的中间是一个可以装电池的充电槽，四周是一些竖起的弹性装置，这是整个能量转换器的核心构件。在人们走路时，随着脚的一起一落，弹性装置受到一阵一阵的压力，就会产生不断伸缩的运动，再由装在弹性装置的中间能上下活动的磁铁做上下运动，就相当于导体切割了磁感线，也就产生了电流。通过这种不断的运动，弹性装置把机械能传到转换器中，经过转换把机械能转换成电能储存到电池中，从而实现电池的充电过程。
当人们在外面遇到电池没电时，只要将没电的电池装入到充电槽中即可。这样，人走路时由于脚的抬起与落下时对鞋子有压力作用，这种压力作用将使得压力杆产生反复的伸缩运动，从而将机械能传递到能量转换器中，在此处将机械能转换为电能并储存在电池中，周而复始作用，就会将电池充满电。
优缺点
有了这款可以充电的鞋子，当手机电池没电时你就不必再为这个而感到烦恼了。只要将电池装进去，在走路过程中就可以实现电池的充电。从此走路不再是一件令人感到疲惫的事情。
因为这样设计出来的鞋子，它有三个种好处：一是利用了人们走路时必要的能量消耗，达到了节能的目的，这样比单纯的利用大自然的风能和太阳能要实用的多；二是解决了电池没时间没地点没电的烦恼以及携带的问题，使人们摆脱了电池电量用完以后可以随身取出继续使用的难题。三是因为鞋子的后跟处安装了传送机械能的弹性装置，所以穿上这种鞋子走路时会感觉到很好的弹性感，使脚部受到的冲击力大大减小，从而可以防止脚受伤，给人一种舒适的感觉，起到了减震、保护脚踝的作用。
主要要解决的问题就是要防水，防漏电，防压。
成品使用方法：当人们出行时，将没电的手机电池装入到充电槽中，然后把充电器插入到鞋子后跟中的插孔中去即可。
作用过程：走路时由于脚的抬起与落下时对鞋子有压力作用，这种压力作用将使得压力杆产生反复的伸缩运动，从而将机械能传递到能量转换器中，在此处将机械能转换为电能并储存在手机电池中，周而复始作用，就会将手机电池充满电。
有了这款可以充电的鞋子，当手机电池没电时你就不必再为这个而感到烦恼了。只要将电池装进去，在走路过程中就可以实现手机的充电。从此走路不再是一件令人感到疲惫的事情，同时穿这种鞋还对脚大有
好处，因为弹性装置的存在，起到了减震的作用，使脚部受到的冲击力大大减小，从而可以防止脚受伤。
这个创意所运用的思维方法有以下几种：
一、设问检查型创造技法：先假设一下手机没电时会怎么办，然后指出携带几块电池并不是一个很好的办法。然后相处一个比较好的办法来解决这个问题。
二、组合思维的方法：将看似毫无关系的鞋子和充电器结合起来，组成一个新的物品来解决实际生活中遇到的问题。
三、联想思维的方法：由手机没电要充电想到随身电源和利用身边可以利用的能量进行再利用，由此联想到把鞋子和手机充电器结合起来，既可以充电又能实现节能的目的。
四、分析列举法：分别将鞋子、手机充电器、抽屉（两者结合的形式）、弹簧震动几种生活中常见的物品罗列出来，然后进行组合，形成一个具有新的作用的物品。
发展前景
这种鞋子解决了电池充电的各种难题。像携带方便，随时随地充电，而且还是自动充电等。有了这种鞋子，人们再也不用为电池没电而烦恼了。推广开来，市场肯定很广阔，前途肯定很光明。
总结
通过这个鞋子，我知道了创新是无处不在的，只要善于发现生活中的问题，再联系生活中的各种事物来解决这些问题，就能充分提高自己的创造力，甚至成为一个发明家。虽然我现在这种能力并不突出，但是在生活中它仍然教会了我做一个生活中的有心人，对生活中的任何事情都存一颗好奇的心，就会发现生活中其实有很多需要改进的地方，而这些地方正在等着我们去发现和改进。
第三篇：机械创新设计论文
培养机械创新能力的意义
随着科技的进步时代的发展，现实社会对大学生能力的要求越来越高，特别是创新能力。培养学生创新能力和实践能力是全面实施素质教育的重要内容。如何开发和培养学生的创新能力，一直以来是教育改革的重大课题。纵观历史全国各大院校始终没有停止过对教育改 革的探讨，都在试图找到一条更适合本校发展的道路。培养大学生机械创新设计能力的重要意义 机械创新设计是指在充分发挥设计者创造性的前提下，利用人类已有的相关科技成果进行创新构思，从而设计出具有新颖性、创造性 及实用性机构或机械产品的一种实践活动。在当前激烈的国际竞争中，培养大学生具有较强的机械创新能力，能够促进我国机械行业的发展，逐渐使其处在国际发展水平的前列，缩短我国与发达国家的差距。另外培养大学生具有创新能力，是高校教育的使命，体现了高校教育上升到一个新的发展水平。
机械创新中学生暴露出的主要问题
1.好高骛远。在备战机械创新大赛的初期, 学生普遍表 现出好高骛远 ,对比赛的要求和难度估计不足 , 提出了很多宏大的创新设计方案 ,即超出了自己知识和能力所限, 又在学校资金资助范围之外, 更是几个人在短短的几个月不可能完成的。
2.能力不足。由于我国过去的教育观念和体制 及专业设置和课程体系等多方面的原因, 我国大学生 的创新能较差,这主要表现在创新意识淡薄 , 缺乏创新思维;只会记忆知识点应付考试, 不会应用所学知识解决实际问题;知识面窄 , 对现代辅助设计软件应用不熟练 ,科技论文写作水平欠缺;动手能力较差,不能自主进行机械加工和电路制作。
3.虎头蛇尾。大学生参加科技创新活动, 开始 热情很高,报名踊跃, 惟恐不能参加, 但随着时间的推 移 ,问题的深入,学生容易出现畏难情绪和患得患失 的现象 ,缺乏坚强的毅力和高度的责任感。开始宏大 的构思 ,遇到困难 ,就草草收场, 能减则减。
4.单打独干。大学生科技创新团队组织松散 , 易集易散。由于团队负责人缺乏领导和组织能力, 团 队成员缺乏奉献精神 , 没有协议的约束, 很容易使团 队中途散伙或名存实亡。最后设计任务完全落在项 目负责人身上,出现单打独干现象。
大学生创新能力的培养途径
创新能力的培养是集学校教育、家庭教育、社会教育、终身教育于一体的教育体系共同作用的结 果[ 3] ,学校教育, 特别是大学阶段的教育尤为重要 , 中小学教育重在基础知识的积累, 通用技能的获得 , 学习和思维方法的培养;大学教育重在专业知识的积累 ,特殊技能的获得 , 创新能力的培养。如何营造良 好的外部环境,创造具有时代性、开放性、超前性的内 部条件, 培养大学生的创新意识、锻炼学生的创新能力 ,发挥他们的创造力, 是目前我国高等教育的一个重要任务。
(一)重视学生个性发展 ,普及创新理念 创新理念不只是针对学生, 更是针对学校、教师 和管理干部。转变观念就是要树立正确的学生观, 即 不能把学生看作消极的被管理对象, 也不能把学生当 作灌输知识的容器,而是要把每一个学生都看作具有创造潜能的主体、具有丰富个性的主体。学校要重视学生的个性差异 ,注重学生的个性发展。为此，应该改革传统的教育教学管理体制, 例如允许未毕业的学生进行自主创业, 为他们保留一定时间的学籍;鼓励 学生参加各种科技创新竞赛 ,激励那些敢于创新的学 生脱颖而出等。(二)构建合理的课程体系, 增设创新通识课程学校要调整课程体系, 完善教学计划, 压缩课内学时, 增加课外学时 , 给学生更多独立思考的时间和空间, 以便激活大学生的创新思维;创造能力来源于 宽厚的基础知识和良好的素质 ,仅仅掌握单一的专业知识是不够的。因此,加强大学生基础教育的内容更新和外延拓展及构建合理的课程体系就显得非常重要。大学教育中要注重文、理渗透, 可以对文科学生 开设部分自然科学课程 ,对理科学生适当加强人文学科课程的教育, 使文理学科之间相互渗透;实行大学科、大专业教育 ,使课程之间互相渗透, 打破明显的课程界限,设置一些跨学科、跨专业的课程 ,使学生知识 结构既博又专, 且能够触类旁通, 以便在未来的工作 中具备创新的能力。要增加选修课的比重, 允许学生跨系、跨专业选修课程, 使学生依托一个专业 ,着眼于 综合性较强的跨学科训练。开设一系列专门的创新通识课程, 从思维科学或心理学、方法论的角度来探 讨创造性思维的问题,如强化动因的群体激智创新创造法、扩展思路的广角发散创新创造法、把握机遇的直觉灵感创新创造法、重视分析的思维推理创新创造法、探索规律的现代科学创造法。给学生介绍一 些最基本的科研和创新方法, 诸如如何选题 ,如何搜集、分析、整理资料, 如何提炼论点(观点),如何撰写研究报告和学术论文,如果申请专利等等。
(三)改进教学方法、转变培养模式 教师要不断改革课堂教学 ,变传统的灌输式、填 鸭式教学为启发式、互动式、引申式教学 ,充分调动学生思维问题的积极性 , 对学生提出的问题要善于引 导、启发, 以此激活大学生的创新思维。千方百计、想方设法地去调动和激发学生对科研创新的兴趣。让 学生感受、理解知识产生和发展的过程 , 培养学生的 科学精神和创新思维习惯。积极创造条件, 让学生积 极参与教学过程。传统的考试方式重视的是对已有 知识的传授和记忆 ,这样的考试方式显然不利于学生创新能力的培养 ,这就要求我们改革传统的考试方式。新的考试模式不仅要考查学生对知识的掌握 ,更 要考查学生创造性地分析问题、解决问题的能力, 以此培养学生的创新意识和创新能力。在考试方式上, 进行适量的开卷考试。考试时允许学生带课本、笔记 等资料 ,允许学生发表不同的意见, 对那些有创造性 见解的答卷要给予鼓励 ,力争把学生的精力引导到对 问题的分析和解决上来。有些课程也可以用综合性 大作业和专题小论文的方式取代传统的闭卷考试方 式,放宽考试时间限制, 以便于学生们搜集资料, 对有 关问题做较为深入地探讨和研究。在考试内容方面, 要安排一些没有统一标准答案的探讨性问题 ,需要学 生经过充分而深入地思考才能够做出解答;或是安排 一些综合性较强的问题 ,需要学生运用所学理论知识经过反复、仔细地分析思考才能做出回答。这有利于培养学生的创造性思维和创造能力, 并对他们起到一 种重要的导向作用。
(四)营造创新氛围,培植创新市场创新型人才的培养 , 文化环境的熏陶非常重要。一方面, 大学生应该主动营建自己的创新团体 , 如各 种创新竞赛团队、大学生科技创新协会、大学生创业 团队等;另一方面 ,大学生要积极利用好大学里的各 种软、硬件方面的资源, 如图书馆、实验室等, 这些场所通常是培育和激发创新灵感的绝佳环境;同时 , 大学生还应该主动走出校门 ,参加社会调研, 让理论和实践相结合 ,在社会实践中发现问题、思考问题、解决 问题 ,并在实际活动中及时反馈, 形成最后的成果。充分利用第二课堂, 定期举办各种学术讲座、学术沙龙和大学生科技报告会 , 出版大学生论文集, 鼓励学生积极参加学术活动 ,对于不同领域的知识有一个大体的涉猎 ,进行不同学科之间的交流, 从而学习他人如何创造性地解决问题的思维和方法 ,以强化创新意 识;鼓励学生大胆创新, 可以让他们参加教师的科研 课题,也可以由学生自拟题目,并选派教师指导 ,并对学生的科研课题进行定期检查和鉴定 ,这样可以培养学生的创新毅力和责任心 ,拓展学生的视野, 有效发挥他们的创造才能。创新, 不仅仅局限于实验室里, 更需要将创新成 果推向市场。任何创新成果 ,只有不断向市场转化 , 得到市场的认可 ,才是有价值的创新成果。当前大学生创新成果的市场化率, 还不足已有研究成果的10 %,除了大学生自己需要把握好创新活动的研 究方向, 使其更加贴近市场需求外 ,还需要学校和企业的共同努力。一方面,学校要创造条件将大学生的创新成果主动推向市场 , 争取得到市场的认可;另一 方面,作为市场主体之一的企业也要积极关注大学生 的创新成果, 对其予以扶持并提出宝贵的研究意见 , 两方面的结合将会有力地推动大学生创新成果的市场化 ,促进大学生创新素质的培养和创新能力的提高。
(五)建设创新必需的硬件环境, 组建创新指导教师团队 学校要为大学生营造创新必需的硬件环境, 为大学生创新提供物质技术支持, 包括开放基础研究性实验室、各种功能的专业性实验室。要将各实验室的实验内容、功能在网上宣传, 让学生了解其使用程序。学校要有必需的技能训练中心、加工中心 ,让学生能够自己动手实现其创新构思。学校还应该为大学生 创新提供研究资金支持等。配备高水平的、相对稳定的创新指导教师团队, 是大学生创新活动成败的关键。要培养创新型人才, 学校教师队伍要有创新的意识、创新的精神以及创新的行动和实践。世界各国著名大学的共同经验证明, 高素质的师资队伍是决定一所大学核心竞争力的关 键所在。从一定意义上说,现在中国大学与世界一流 大学的差距 , 主要是教师队伍水平的差距
。教师的创新激情、学术水平、治学态度直接影响学生的创 新活动。指导教师团队的专业背景应该尽量涵盖创 新必需的技术领域 ,知识具有互补性 , 能为学生创新活动提高全面的技术支持。
(六)提供创新政策保障, 建立相应激励措施创新 ,需要一个良好的政策环境 ,使更多的学生 愿意创新、乐于创新。创新的政策环境包括设立大学生创新基金、创新实践学分、创新成果表彰和免试读研等。设立创新研究基金的目的就是对那些具有创 新性、科学性、实用性、可行性的大学生研究项目予以 一定的资金保障,使学生不会因为资金问题而不去参 与创新实践。设立创新实践学分的目的就是对参与创新实践活动的学生予以一定的学分认可, 鼓励学生 将自己的业余时间用于创新, 不仅有参与创新实践的 收获, 还能得到学分的认可 ,使更多的学生愿意把业余时间花在创新实践上。建立竞争激励机制 ,举办各种形式的竞赛活动 ,对在创新方面成绩突出的学生进 行表彰和奖励 ,对获得国家级或省(部)级创新成果的 学生, 以及在校内外创新实践活动中做出成绩的学 生,可申请免修与之相关的课程学分、课程设计或毕业设计(论文),可以免试推荐研究生等。
机械产品的使用寿命优点
优秀的设计是延长机械使用寿命的首要环节。我国的大型施工项目中的主要土石方工程用机械设备主要是采用以上发达国家进口产品，这些设备外观新颖、操作舒适、性能先进、经久耐用。他们根据人体工程学设计的座椅、操纵台、环保型的低噪声发动机，超前的流线型机身和驾驶舒适感，具有良好的机械性能和人性化设计，深受机驾人员的欢迎。
如果机械维修性好，易于维修，能够采用“低成本的快速修理”，可使机件经常处于良好的技术状态。这样设计的施工机械，在工作过程中，一旦出现了故障，由于可以低成本快速修理，无需更换新部件总成，这实际上就延长了机械的使用寿命、提高了机械完好率、降低了机械的使用成本。
1.3 采用新材料制造的施工机械，可以有效地延长机械的使用寿命。近年来，材料科学技术发展日新月夜，突飞猛进。大量高强度，抗磨损，抗振动和抗冲击的新材料、纳米技术材料、先进的电子元件技术不断出现，设计机器时应根据机械性能与工况选用相适应的新材料，从材料性能质量上保证其使用寿命。
机械产品的可靠性
随着现代工业技术的飞速发展，机械产品日趋复杂化、大型化、高参数化，使产品发生故障的机会增多，因而，可靠性作为产品质量的主要指标，愈来愈受到工程界的重视。机械可靠性，是指机械产品在规定的使用条件、规定的时间内完成规定功能的能力。机械的可靠性是机械设计的主要目的之一，有效地增强产品质量、降低产品成本、减轻整机质量、提高可靠性和作业效率是可靠性设计的主要目标。随着工业技术的发展，机械产品性能参数日益提高，结构日趋复杂，使用场所更加广泛，产品的性能和可靠性问题也就越来越突出。机械可靠性设计的基本任务是在故障物理学研究的基础上，结合可靠性试验以及故障数据的统计分析，提供实际计算的数学力学模型和方法及实践。
科技研究人员和工程设计人员积极投入到可靠性工程的研究与实践之中，取得了可喜的成果。张义民[1]结合现代数学力学理论，系统地阐明机械可靠性设计、机械动态可靠性设计、机械可靠性优化设计、机械可靠性灵敏度设计、机械可靠性稳健设计等可靠性设计理论与方法内涵与递进。陈静等[2]阐述了机械产品优化设计及可靠性的相关理论，介绍了可靠性优化设计的应用及发展现状，并介绍了机械行业相关的软件应用情况。喻天翔等[3]对当前机械可靠性的特点和争议进行介绍，从Bayesian理论、FMECA和疲劳可靠性试验三个方面总结了机械可靠性试验技术相关的重要理论问题及其发展，并阐述了可靠性增长试验、加速试验和微机械可靠性试验技术的国内外发展，总结了机械可靠性试验技术研究存在的问题及其发展趋势。可靠性设计
1.1 可靠性设计
传统的机械设计方法认为零件的强度和应力都是单值，只要计算出的安全系数大于规定的安全系数，就认为零件是安全的，因而设计过程中忽略了各设计参数的随机性。可靠性设计将零件的应力和强度作为随机变量，认为应力受到各种环境因素(温度、腐蚀、粒子辐射等)的影响，具有一定的分布规律；强度受材料的性能、工艺环节的波动和加工精度等的影响，也是具有一定的分布规律。可靠性设计认为所设计的任一机械存在着一定的失效可能性，设计时根据需要预先控制的失效概率或可靠度，考虑各参数的随机性及分布规律，以反映出零部件的实际工作状况。
产品的可靠性表示产品在规定使用条件和使用期限内，保持其正常技术性能完成规定功能的能力。可靠性设计的一个目标是计算可靠度，可靠度是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。其表达式为：
Rg(X)0fx(X)dX
式中fx(X)为基本随机参数向量X(X1,X2,Xn)T的联合概率密度；g(X)为状态函数，可表示零件的不同状态：g(X)>0为安全状态，g(X)<0为失效状态，g(X)=0为极限状态方程。
现代生产的经验表明，在设计、制造和使用产品的三个阶段中，设计决定了产品的可靠性水平，即产品的固有可靠性，而制造和使用是保证产品可机械可靠性分析与设计的方法很多，总体上可以归纳成两类，即数学模型法与物理原因法。数学模型法是指可靠性遵从由某种试验数据获得的概率统计规律，而物理原因法是指考虑失效的物理原因的方法。1.2 动态可靠性设计
经典的可靠性设计理论不能考虑结构系统的动力学行为，为了弥补这种缺失必须开展动态可靠性的研究。动态可靠性是指产品在运动或振动状况下的可靠性，“动态”强调结构系统中所包含的动态特性(如：振动频率、输出响应、能量传递等)，由于机械产品的特性及参数(如：强度、应力、物理变量、几何尺寸等)具有固有的随机性，同时机械产品运行是也是典型的动态过程，载荷、工况、应力等运行环境及参数也都是随时间变化的量，因而必须将其处理为随机过程。不考虑动态特性将难以得到产品准确的失效数据和可靠性信息，这必然使可靠性的研究从静态可靠性向动态可靠性转变。另外，多数机械产品的特性数值随时间而逐渐变化，如：因疲劳、磨损、腐蚀等造成的机械强度降低等，使产品的可靠性表现出了渐变的特征。可见将机械动力学与机械可靠性有机地结合起来，研究动态可靠性设计的基础理论与方法具有重要意义。可靠性优化设计
机械优化设计是随着电子计算机的广泛使用而迅速发展起来的一门学科，在现代机械设计中占有重要的地位。机械产品优化设计的目的是以最少的材料，最低的造价，最简单的工艺，实现机械结构靠性指标的实现。可靠性试验数据是可靠性设计的基础，但是试验不能提高产品的可靠性，只有设计才能决定产品的固有可靠性。机械产品与可靠性的关系框图见图1。的最优性能，包括强度、刚度、稳定性等目标。当然设计时既要考虑各种载荷的随机性，又要考虑结构参数的随机性，以及二者对产品性能的影响。机械优化设计追求最合理的利用材料的性能，使各个部件或零件的几何参数得到最好的协调，使设计者从众多的设计方案中获得较为完善的或最为合适的最优设计方案。优化设计数学模型的3个要素是目标函数、约束条件和设计变量。
虽然目前可靠性设计和优化设计在理论和方法上都达到了一定的水平，但是无论单方面进行可靠性设计还是优化设计，都不可能发挥可靠性设计与优化设计的巨大潜力。一方面是因为可靠性设计有时并不等于优化设计，例如机械产品在经过可靠性设计后，并不能保证它的工作性能或参数就一定处于最佳状态；另一方面是因为优化设计并不一定包含可靠性设计，例如机械产品在没有考虑可靠性的状态下进行优化设计后，并不能保证它在规定的条件下和规定的时间内，完成规定的功能，甚至发生故障和事故，造成损失。另外，由于机械产品有众多的设计参数，要同时确定多个设计参数，单纯的可靠性设计方法就显得无能为力了。所以应该进行可靠性优化设计的研究，使机械产品既保证具有可靠性要求，又保证具有最佳的工作性能和参数。
可靠性优化设计方法是在常规优化设计方法的基础上，结合可靠性设计理论发展起来的一种有效的优化设计方法。它将可靠性分析理论与数学规划方法有机地结合在一起，也就是说在优化设计中将设计参数作为随机变量，以产品的可靠度作为目标函数或约束条件，运用最优化方法得到在概率意义下的最佳设计的一种数值计算方法。由于它弥补了单一可靠性设计或优化设计的不足，使设计不仅符合工况运行要求，而且得出最优的设计参数，因而更具有工程实用价值。可靠性优化设计，一般包含三方面的内容：质量、成本、可靠度，把产品的总体可靠度作为性能约束的优化，将会产生与合理安全性相协调的平衡设计，也就是在给定结构布局和给定产品质量或成本之下，使产品有最大的可靠度。
相对于常规的优化设计，可靠性优化设计的特点在于将可靠性设计引入优化设计当中。将可靠性设计理论与优化技术结合起来通常有两种方法：
（1）要求结构或零部件在满足一定性能的条件下，使其可靠度达到最大。
（2）在结构或零部件达到最佳性能指标时，要求它的工作可靠度不低于某一规定水平。机械可靠性试验技术
可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价的一种手段。其目的是发现产品在设计、材料和工艺方面的各种缺陷，为改善产品的战备完好性，提高任务成功率，减少维修费用及保障费用提供信息，确认是否符合可靠性定量要求。可靠性试验可分为工程试验和统计试验两大类，工程试验的目的在于暴露产品的可靠性缺陷，并采取纠正措施加以排除。这种试验由承制方进行，以研制样机为受试产品，包括环境应力筛选试验及可靠性增长试验。环境应力筛选是施加环境应力到产品，以发现和排除不良零件、元器件、工艺缺陷等潜在缺陷为目的试验方法。可靠性增长试验是为了暴露产品的可靠性薄弱环节，并证明改进措施能防止可靠性薄弱环节再现而进行的一系列可靠性试验方法。结
论
可靠性优化设计是在常规优化设计的基础上，结合可靠性设计理论发展起来的一种有效的优化设计方法。本文在总结现有文献的基础上对机械可靠性优化设计进行综述，系统阐述了机械可靠性、可靠性设计、可靠性优化设计及可靠性试验的理论及方法。
人机工程学
随着时代的进步、科技的发展，人机工程学的理论 研究日益成熟，但如今人机工程学理论在实际设计生 产过程中的应用还是以个案的改进为主。此外，产品 造型一直是设计中一个十分棘手的向题，造型设计实 践中常常走入为了变化而变化的设计误区，造成形态 苍白而缺乏内涵的设计局面，这些状况体现了设计者 缺乏对产品设计本质的认识与思考；对于产品而言，究 其根本，产品是工具，它是为人服务，产品的价值体现 在产品与人的结合关系以及所带来的效用上，因此人 与产品的关系及针对两者之间关系的认知研究才是产 品造型设计中人机工程知识应用研究的核心。1 人机工程学知识
1.1 人机工程学 是一门技术科学、人体科学以及社会科学相交叉的综合性新兴边缘学科，它与产品造型设计关系密切，是产品设计工作者和社会科学工作者共同研究的课题。目前国内外对人机工程学的解释有多种，但在 研究对象、手段及目的方面是基本一致的：即主要研 究如何根据人的生理、心理特点及要求来设计、布置机器设备、仪表（包括劳动工具）等，设计、安排工作场所及工作环境，使人的劳动更合理，使机器设备、仪表、工具等便于操作，从而达到改善劳动条件、减少能量消耗、减轻疲劳、降低事故发生率和提高工作效率的目的。简而言之，人机工程学就是研究人与机器设 备之间的相互关系及其合理配合，使之更适合人的生理、心理特点，进而使劳动环境更安全舒适，使人机系 统的工作效率达到最佳化的一门学科[1]。1.2 造型设计中人机工程学知识研究的内容 在当今的产品造型设计与开发中，产品的宜人性、创新性、适用性等因素越来越受到设计方与使用。
人机工程学知识在产品设计过程中的应用地位也得到提高。
其一，人机工程知识的研究是使产品功能得到最佳发挥的基础条件，如果没有人、机之间的科学配套，产品的合理使用无从谈起，产品的造型语言也不能体现产品所具备的使用细节；
其二，人机工程知识的研究探索实践了关于人的科学，其中对人的活动、生产、生活的研究已经成为新产品 开发的重要推动力。在产品造型设计过程中的人机 系统设计主要研究内容有4个方面。
1）人与产品造型的关系因素研究。人作为设计的主体对象是产品设计中人机研究的重点，也是人机研究的基础；人的自然属性（如人体形态特征参数、人的感知特性、人的反应特性以及人在操作产品过程中 的心理特征等）与人的社会属性（如人的社会行为、价 值观念、人文环境、社会背景文化等）都是影响人与产品造型的重要关系因素。
2）人机的系统关系因素研究。人机的系统关系优化是为了创造最优的人机配合，优化的尺度关系、舒适的环境关系、可辨识的界面关系都是充分发挥人、机各自的特点，相互配合、协调工作的重要因素，两者之间的系统设计问题也是人和产品有机交流的 重要前提。
3）产品的人机环境因素研究。产品的造型设计 要符合产品的使用环境，产品的内部环境也要对人的 健康与效率负责，重视细节的微观内部环境与重视系统关系的宏观外部环境构成了产品人机环境因素的主体。
4）产品的人机安全性因素研究。产品的安全性 因素可分为2个方面，对使用者来讲不仅需要高效的 操作，更需要将事故危险性减小到最低限度，这就需 要有相应的防护、保险、余量、防失误、事故控制、求援 方法等等安全性的设计因素；此外，产品的人机安全 也需要反映到延长产品的操作寿命与降低操作者的使用破坏性等因素。设计的认知在产品设计的人机工程学研究中需要对人—机—环境这3个因素进行分析，见图1，三者相互依存、相互制约；但是，因为各自研究方法和研究思想不同，也所属不同的研究领域，因此要实现人—机—环境的优化组合，难度是相当大的。此外，虽然许多设计工作者已经有组织地对人—机—环境三者之间的关系进 行实验研究，并积累了大量有关数据，但是对这些数 据的综合运用仍是凭经验进行，因而这种人机研究与应用的方式难以取得人—机—环境匹配的最佳效 果。因此，如何将产品造型设计中人机工程的知识内 容应用到产品造型设计中成为人机研究的瓶颈。产品造型设计活动是对目标对象所进行的造型信息处理的过程，针对人机工程学知识而言，这是从初始的 人机知识—抽象的设计概念提炼—具体的造型与结 构的过程，人机设计信息是不断发展变化的，如何有效地描述和处理设计对象及其相关信息是产品造型 设计的基本问题，这也就是人机工程学知识的设计认 知所需要解决的问题。
2.1 产品信息的交流系统产品的最终造型是产品设计过程中各类信息的 载体，使用者正是直接的通过造型符号来阅读产品设 计中的各种信息。因此，从设计的表达上看造型设计 的符号是对设计对象的描述，从含义上看造型设计中的符号也承载了设计对象的相关属性信息。基于人机知识的产品信息交流系统模型见图2，人机工程学知识的信息符号与设计对象的对应关系组成了产品。
信息交流系统模型；设计对象的造型符号在所承载信 息的支持下，代表设计对象在各个设计阶段进行产品 信息建模，是符号模型的基本构成元素。产品设计过 程中，设计对象在实例对象的支持下从设计概念转化 为实体结构，设计对象符号根据其所携带信息的完备 程度描述了设计对象的概念状态、实体状态以及其他 中间状态；其中，对应于概念状态的是定性信息描述，对应于实体状态的是定量信息描述；这些状态的综合 构成了产品信息的交流系统。在设计过程结束后，设计对象转化为新的实例对象，而相应的信息完备设计 对象符号也转化为常量符号。
2.2 产品设计知识的隐性扩展通过产品设计，设计师将产品的信息赋予产品，通过造型符号与具体的产品使用将相应的价值传达 给使用者。因此，产品造型设计中的设计认知过程模 型可以描述为设计师—知识信息—设计符号—产品媒介—认知符号—产品的使用过程；在此过程中设计师将各种设计知识通过设计编码成为设计符号，这些符号体现了企业、品牌以及产品等多个角度信息并以产品造型为媒介传达给使用者，然后使用者在对产品 信息解码的过程中得到其本身对产品各种信息的理 解。产品设计知识的扩展可以分为隐性和显性2种，在此，设计认知——产品设计知识的隐性扩展与产品 设计过程（产品设计知识的显性扩展）是相对应的，设计认知即设计符号的演变过程是产品设计的基础与 前提。产品设计的宗旨就在于将所期望的以实用功能为主的文化价值如实地传达给最广大的消费者群体，所以不仅应利用工业工程系统在信文的大批量复制 中抑制噪声，并且能使收信人通过感官感知正确的信息重建。这正是对设计认知过程的明确描述，这要求设计师的造型符号构成必须是一种有目的构成，其 中符号构成的规则必须以该产品的使用群体为基础。人机工程学知识的设计认知在产品造型设计中的应用方法 从设计的认知过程，可以看出设计人员通过认知活动来进行产品设计时，是在受到外界设计环境和内部认知行为的交互影响下进行的，因此需要通过相应的设计方法、设计流程控制和评价等一系列的认知操 作使认知活动高效、合理的服务产品设计，从而解决设计的问题。
3.1 设计认知效率提高的方法 从设计认知的工效角度来看，产品使用过程中的人机系统是使用者的认知过程，这就要求在设计中针对人的认知特性来改善人机界面的信息，从而加强信 息交互效率和可用性。设计认知的效率是衡量认知 系统信息处理的质量和速度的综合性指标[4]。为了通过设计者的合理编码从而提高使用者的认知效率，是设计认知需要解决的主要问题，具体来讲认知系统认 知效率的提高可以通过3个方面进行。1）提高设计认知和客观对象的匹配程度。设计者在对人机数据的整理后会对设计对象有 一定的主观意识，因此设计认知具有一定的主观环境性，这种主观环境性是认知主体对认知客体及所处客观环境的信息以及组织方式的认识；但是，产品开发设计中的科学性与合理性要求设计者必须客观理性的思考设计问题，因此设计认知中理性的规则是必不可少的，设计者必须对主观环境进行理性的过滤和约束。通过设计认知和客观实际的匹配及对应信息的 准确度来防止使用者信息获取的失误。2）改善设计者的信息处理能力水平。信息处理过程是整个设计信息加工中的重要过程，设计者的信息处理能力对整个设计信息的加工过 程的信息速度有很大影响，在具体的产品设计中设计模板、设计推理以及设计反馈和协作能力的提高将有助于减少和抑制设计失误。3）采用适当的设计认知策略。针对人机工程学知识的设计认知策略是设计者在人机信息与数据的处理过程中所采取的设计模版 与推理，设计者应针对不同类别的产品建立企业资源 为基础的设计模版。企业设计模版的确立决定了信 息处理过程中人机知识认知资源的分配，避免了因为设计师的个人因素在相同的环境和任务条件下而采用不同的认知策略。
3.2 基于人机工程设计认知的造型设计方法产品造型设计就是对产品的造型要素如符号、信息、语义信息和表现信息等进行编码的过程[5]。1）设计者首先需要通过测量、访谈、观察、语义差异分析等方法来研究使用者的人机数据信息与喜好、思维、情感等特点，并将这些内隐设计信息根据企业 模版和对用户的研究外显化为相应的造型符号，并寻 找到该类别产品的人机设计规律；在产品造型设计之前，对用户所隐藏的人机知识研究与探索并找出其共 性特征会有利于提高设计方案的成功率。2）在完成相应的设计信息与数据分析后，根据用户需求及使用者信息，针对设计对象进行造型样本测试，在对反馈的造型要素提炼分析后通过计算机辅助工具建立人机设计知识表示的模型，从而使设计结果 形式化和规范化。此步骤中对人机知识进行模型化、规律化为下一步的完善设计奠定基础。3）在完成以上工作以后，设计师凭借对人机信息与数据掌握，根据企业的设计模版和自己的设计知识，通过其情感理解、文化内涵融入以及与实用功能、技术的结合，借助视觉符号的组合来表述设计的实质 内涵，从而使产品具有美感、识别性与可操作性；并且 运用“明喻”、“暗喻”、“联想”、“类比”、“综合”等手法 帮助用户认识、学习、操作不熟悉的产品，包括产品的 外形、色彩、质感、声音、气味以及所处的环境等。
目前，在对技术系统和设计理论的研究方面已比较广泛和成熟，其中功能论的观点和方法依然存在广泛而深刻的影响，在此未能全面而系统的考虑人、环境及产品的相互作用和影响，但是，对人机系统的优 化设计是产品造型设计不可回避的问题，人机工程学 知识的设计应用也是产品人性化设计的主流。
第四篇：机械创新设计论文
法兰盘4-φ9透孔双圆弧导轨的专用夹具创新设计
The flange 4Phi 9 through holes fixture compared to parts，flanges 4Phi 9 through holes for fixture--two half circular guide rail flange 4-Phi 9 through hole clamp。
一． 前言：
本文是通过对一般结构的法兰盘4-φ9透孔专用夹具的机构进行思考和了解，综合比较一般类型结构的法兰盘4-φ9透孔专用夹具，在满足夹具的精度要求和自由度保证情况下，提出了本人自己的定位方式，既能实现迅速进行精确的定位，同时保证夹紧的可靠性。双圆弧导轨的结构设计，区别与一般结构的法兰盘4-φ9透孔专用夹具的机构，活动空间减小了，而且可操作性增强了。当然，我相信还有细节需要改进，比如公差的分配和配合的选用。最后就是要感谢任课老师的指导和建议。
二．原理方案设计：
1，定位方式和自由度分析
法兰盘4-φ9透孔加工序需要限制的自由度为6个自由度，基座限制3个自由度，定位心轴限制2个自由度，旋转手柄限制1个自由度，没有过定位，也没有欠定位问题，用锁紧螺母和旋转手柄进行夹紧。2，定位基准的选择
由零件图可知，4-φ9透孔没有形位公差的要求，它的设计基准是φ200+0.045的孔中心线，所以选择内孔侧面作为主要定位基面，与中心轴线距离34mm的面作为辅助定位面。3，切削力及夹紧力计算
刀具：φ9高速钢锥柄标准麻花钻
根据《机械加工工艺师手册》表2.2-16钻削切削力的计算公式，切削扭矩计算公式为：
T=0.21d2f0.8 KF
得 T=0.21*92*0.40.8*0.902=7.37(N.m)其中： d=9mm； f=0.4mm/r；
KF=（160/190）0.6=0.902；
切削力（轴向切削力）计算公式为： Fx=419d f0.8 KF=419*9*0.40.8*0.902=1634.2N 因为在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数计算公式为：
K=K0K1K2K3K4 其中：基本安全系数K0=1.5；
加工性质系数K1=1.2； 刀具钝化系数K2=1.0； 切削特点系数K3=1.2； 夹紧稳定性系数K4=1.3；
所以
K=1.5*1.2*1.2*1.0*1.3=2.8 故
F切=4.212*1634.2=4588.8N
而水平夹紧力是由扭矩引起的，根据所选用的定位和夹紧方式可知：
按最大摩擦系数f=1考虑：
F夹=T*2.8*2/1*d=7.37*2.8*2/0.011=3752N 其中d是接触圆周直径，d=11mm 4，定位误差分析
（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为定心轴，因为该加工孔φ9与定位孔φ200+0.045没有形位公差的要求，而且为了装夹的方便，定心轴与零件采用间隙配合，但为了保证其精度的更准确性，定心轴的制造精度等级应在可行的条件下足够够，现在采用φ20h6的定心轴。
（2）定位误差的计算。由于本工序的定位基准和工序基准的重合，因此它的定位误差为：
△ jw=TD+T轴+△s=0.045+0.013+0=0.058mm 其中：TD为孔的公差； T轴为轴的公差； △s为最小配合间隙。此即为定位心轴引起的定位误差。
以上是夹具的相关力和定位误差的粗略计算，有关的数据参考各种书籍和设计手册。
三．机构设计
以下是结构的三维设计图和3D爆炸图：
三维设计图
3D爆炸图
四．创新点
双圆弧导轨的设计是该夹具的最大的创新所在，利用三点确定一个圆的原则，而且钻模板也相应的采取圆弧外形设计，可以相应地减少空间，同时由于钻模板不再是横向的装卸，而是纵向的装卸，可以减少空间的操作性。结论：
科技是第一生产力，而科技的灵魂是创新，在科技的道路上，即使前进一小
步，也有新高度。一个民族和一个国家在现代社会里，如果要屹立不倒于世界强手之列，除了民族气节外，更需要科技上的积极突破和创新，更需要大众的创新和灵感，更需要有知识文化修养的人从天马行空的幻想到孜孜不倦的攻关。既然身为当代的大学生，就应该做当代大学生应该做的事，我们在好好学习课堂那点知识之外，更应该着眼于社会和各行业的新动态。从哲学唯物主义的一种观点看，意识是来源于客观事物的，而意识却又是能反作用于客观事物的，我们必须宽阔自己的视野，让自己的意识更多存储各式各样的客观事物。而从哲学唯物主义的另一个正确观点看，事物之间是具有联系的，对立和统一是不矛盾的。创新就是用自己的天马行空的想法加上自己的专业修为糅合和统一出来的，作为现如今普及为大众教育的大学生，自己学到的专业知识毕竟是很有限的，就像上面本人设计的双圆弧导轨的法兰盘4-φ9透孔专用夹具，细究起来，肯定问题不少，因为知道的和懂得的相关知识有限，可至少能自己动手做了，能自己动脑想了。这关乎到态度问题，一种对老师和自己负责的态度，一种专业态度。如果非要追求一种程序化的流程，那还不如不做。纵然冠冕堂皇，可也不是你自己的思想，毕竟这是自己专业的问题上，不是社会调查的问卷。每个行业或专业的都应该有每个行业或专业的素养问题，比如学机械设计竟不知道线性和粗细实线的区分使用，而营销专业的整天艺术潮人的打扮，岂不让人笑话了，最后，特别向老师说明一点，因为没见过转塔式车床，不知道和机床的具体连接构造，只是开了四个象征性的连接透孔，但在精度要求和自由度限制问题上是能保证。学生只能做到这里了，再好的话，就要更好好学习专业知识了，同时也要加强自己工程软件的学习了。
五．参考文献：
[1] 艾兴等编.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，1994.7 [2] 王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.北京: 机械工业出版社，1985.11 [3] 机械加工实用手册编写组编写.机械加工实用手册.北京: 机械工业出版社，1997.4 [4] 徐圣群主编.简明机械加工工艺手册.上海：上海科学出版社，1991.2第一版 [5] 周风云主编.工程材料及应用（第二版）.武汉：华中科技大学出版社，2002年11月
[6] 孙本绪、熊万武编.机械加工余量手册，北京：国防工业出版社，1999.11 [7] 陈望编著.车工实用手册.北京：中国劳动社会保障出版社，2002 [8] 蔡在亶编著.金属切削原理.上海：同济大学出版社，1994年8月第一版 [9] 马福昌编.金属切削原理与应用.山东：山东科技出版社，1982年1月第1版 [10] 张耀宸主编.机械加工工艺设计实用手册.北京：航空工业出版社，1993.12 [11] 曾志新主编.机械制造技术基础.武汉：武汉理工大学出版社，2004.4重印 [12] 王小华主编.机床夹具图册.北京：机械工业出版社，1995 [13] 陈锦昌等主编.计算机工程制图.广州：华南理工大学出版社，2001 [14] 赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2000 [15] 陈晓华主编.机械精度设计与检测,杭州：中国计量出版社，2008 [16]于骏一 邹青主编.机械制造技术基础第2版，北京：机械工业出版社，2009 [17]刘朝儒 吴志军 高政一 许纪文主编.机械制图第5版，北京：高等教育出版社，2006 [18]孙桓 陈作模 葛文杰主编.机械原理第7版，北京：高等教育出版社，2006 [19]刘鸿文主编.材料力学第4版，北京：高等教育出版社，2004 [20]张学枕 陈锦昌等编著.三维工程制图，北京：高等教育出版社，2009
第五篇：机械创新设计论文
笔记本电脑散热桌创新设计
摘要：对笔记本电脑来说，在性能与便携性对抗中，散热成为最关键的因素，笔记本散热一直是笔记本核心技术中的瓶颈。有时笔记本电脑会莫名奇妙的死机，一般就是系统温度过高导致。为了解决这个问题，人们设计了散热底座，好的底座可以延长笔记本电脑使用寿命。可是传统的笔记本散热器很占空间，而且扇热器底座有一定高度，放在电脑桌上加高了笔记本电脑的放置高度，笔记本使用起来不舒适。如果我们把散热器和电脑桌设计为一体，这个问题就能得到很好的解决了。电脑桌可以采用桌面加可拆卸支撑脚的方式来设计制作，这样电脑桌既节省了空间，又可满足多种使用要求。关键字：散热器 电脑桌 创新设计
笔记本散热底座的工作原理
笔记本的散热底座的散热原理主要有两种：1）单纯通过物理学上的导热原理实现散热功能。将塑料或金属制成的散热底座放在笔记本的底部，抬高笔记本以促进空气流通和热量辐射，可以达到散热效果。2）在散热底座上面再安装若干个散热风扇来提高散热性能。这种风冷散热方式包括吸风和吹风两种。两种送风形式的差别在于气流形式的不同，吹风时产生的是紊流，属于主动散热，风压大但容易受到阻力损失，例如我们日常夏天用的电风扇；吸风时产生的是层流，属于被动散热，风压小但气流稳定，例如机箱风扇。理论上说，开放环境中，紊流的换热效率比层流大，但是笔记本底部和散热底座实际组成了一个封闭空间，所以一般吸风散热方式更符合风流设计规范。市场上的散热底座多数是有内置吸风式风扇的。
当前中国电脑桌产业背景
中国电脑桌产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。从什么角度分析中国电脑桌产业的发展状况？以什么方式评价中国电脑桌产业的发展程度？中国电脑桌产业的发展定位和前景是什么？中国电脑桌产业发展与当前经济热点问题关联度如何„„诸如此类，都是电脑桌产业发展必须面对和解决的问题——中国电脑桌产业发展已到了岔口；中国电脑桌产业生产企业急需选择发展方向。
中国电脑桌产业发展研究报告阐述了世界电脑桌产业的发展历程，分析了中国电脑桌产业发展现状与差距，开创性地提出了“新型电脑桌产业” 及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型电脑桌产业” 及替代产品的内涵。根据“新型电脑桌产业” 及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国电脑桌产业发展进行了推演和精准预测，在此基础上，对中国的行政区划和四大都市圈的电脑桌产业发展进行了全面的研究。
进入二十一世纪以来，随着我国国民经济的高速发展，我国电脑桌行业保持了多年高速增长，并随着我国加入WTO。近年来，电脑桌行业的出口也形势喜人。2008年，全球金融危机爆发，我国电脑桌行业发展也遇到了一些困难，如国内需求下降，出口减少等，电脑桌行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面。2009年，随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷，我国电脑桌行业也逐渐从金融危机的打击中恢复，重新进入良性发展轨道。进入2010年，全球经济复苏的前景面临波折，国内经济结构调整的呼声逐渐升温，贸易保护主义的抬头，电脑桌行业中技术含量低的人力密集型企业，缺乏品牌的出口导向型企业面临发展危机，而注重培养品牌和技术创新能力较强的企业将占得先机。电脑桌行业企业如何面对新的经济环境和政策环境，制定适合当前形势和自身特点发展策略与竞争策略，是电脑桌行业企业在未来两年我国经济结构调整大潮中立于不败之地的关键。本报告内容严谨、数据翔实，更辅以大量直观的图表帮助电脑桌行业企业准确把握行业发展动向、正确制定企业竞争战略和投资策略。本报告依据国家统计局、海关总署和国家信息中心等渠道发布的权威数据，以及我中心对电脑桌行业的实地调研，结合了行业所处的环境，从理论到实践、从宏观到微观等多个角度进行研究分析。它是业内企业、相关投资公司及政府部门准确把握行业发展趋势，洞悉行业竞争格局，规避经营和投资风险，制定正确竞争和投资战略决策的重要决策依据之一，具有重要的参考价值！
当前电脑桌散热器存在的问题
a)宿舍空间过小，再加上宿舍里人口密集，给同学们上网带来很大的不便； b)宿舍里只有两个小电风扇，而且悬在高处；因此在夏天上网时，电脑散热过慢，这样不仅影响电脑使用寿命，而且也给操作带来了很大的麻烦；
c)晚上当其他人都在休息的时候，如果你想使用电脑做材料，但光线不好，这时如若你开灯的话，势必会影响其他人的休息，也可能会引起公愤，从而给自己带来一些不必要的麻烦；
d)冬天的时候不想下床使用电脑，但把电脑直接放在身上不仅给操作带来很大的不便，而且也会影响您的身心健康。
问题解决方案
a)为解决宿舍空间小的问题，现在设计一个形状大小都合适的笔记本电脑散热桌；
b)为解决笔记本电脑散热的问题，现准备在设计的电脑桌四周及中间分别安放一个用USB接口连接的风扇；
c)为解决晚上做材料光线的问题，现在笔记本电脑桌的右上访安装一个带有三孔和两孔的插座，以方便笔记本电源的连接和台灯的连接；
d)为解决冬天不想下床用电脑的问题，现在笔记本电脑桌的下面安放四根长度可以伸缩的连杆，这样设计出来的电脑桌不仅可以在地上使用也可以在床上使用，从而满足了客户的需求。
电脑散热桌的优点与创新设计：
此种新型电脑散热桌，在设计上综合了老式电脑散热桌的特点，但在原来的基础上也增加许多新的优点。此次所设计的电脑散热桌相比较以前的有以下优点：
1.在桌面的四周以及中间分别安装一个风扇，这样可以使电脑在工作时达到最 佳散热效果，从而在一定程度上保护电脑的健康；
2.在电脑的右上方加上一个带有三孔和两孔的插座，不仅使电脑电源连接方便，而且也能外加台灯，这样便可以让消费者在深夜中可以放心的做自己的工作；
3.风扇与风扇之间的连接是通过导线连接在一块的，最后汇总通过USB插口接到电脑上，使用起来很方便。
4.在木桌的正下面设有一个深槽，可以用来安放托板的，理所当然托板与木桌的连接是通过滑轮来实现的，这样在抽拉托板时很方便；安放托板的作用是为了方便娱乐。比如说当你想要玩游戏时，发现笔记本的键盘用起来很不方便，这时可以考虑外加一个键盘，这样便可以很舒适的玩游戏，对操作带来很大的方便。
5.桌面的形状尺寸都很精致，这样可以解决很多因为空间大小所带来的问题。6.桌子的下方是用四根可以伸缩的连杆支撑的，这是本次设计的最大优点，连杆可长可短，因此桌子可以随地使用，尤其是冬天的时候躺在床上可以安心的享受电脑给你带来的乐趣。
总而言之，此次设计是结合生活中出现的各类问题来实现的，也是为了方便广大消费者对电脑的使用。创新的地方也是结合所用产品的不足之处来提出的。
我们在生活中要学会发现问题，并且努力尝试解决生活中各种各样的问题，这样我们的社会才会进步，我们的生活水平才会有更大的提高！
此种新型电脑散热桌,在市场上可能已出现；但其在生活中带来了巨大的方便。不仅可以放在地上,还可以放在床上。尤其在冬天的时候,躺在床上既可以做商务也可以休闲,真是方便的很。虽然此种商品构造简单,但实惠可用，相信一定会受到广大消费者喜爱的！
产品结构设计：
为满足设计的需求，设计产品的尺寸在使用中必须符合消费者的要求。所设计出的产品不仅实惠，而且更实用。但在设计中应首先考虑产品的设计尺寸，因此也就离不开对产品的设计计算。下面将对产品的尺寸来进行概述：
一．零件的组成及尺寸
① 木桌：长50cm×宽50cm×高11cm（木桌的正下面有一深槽）； ② 槽：长40cm×宽40cm×高6cm;③ 拖板：长38cm×宽38cm×高5cm;④ 滑轮：四个直径为1.5cm的滑轮； ⑤ 风扇：四周为四个直径为7cm的风扇，中间直径为9cm;⑥ 插座：长5cm×宽10cm×高5cm;⑦ 腿脚：四根总长为120cm的连杆，每段连杆的长为30cm, 且每段的上方有一凹槽和凸台。
装配图：
所有零件装配到一起后,形成如图所示的装配图,为新型电脑散热桌。
零件图：
Ⅰ.风
扇
四个直径为7cm的风扇和一个直径为9cm的风扇来实现电脑的散热
Ⅱ.滑
轮 四个直径为1.5cm的滑轮来实现托板的抽拉
Ⅲ.托 板
长度如图所示的托板来安放键盘
Ⅳ.桌
面
以便于安放风扇和笔记本电脑，还有一些其它的东西。图如下所示：
Ⅴ.连
杆 自由伸缩来支撑电脑桌。图如下所示：
三维图
⒈风
扇
⒉滑
轮
⒊托
板 ⒋桌
面
⒌连
杆
设计总结与反思
设计的本质是创新，设计与人类的生产活动密切相关，它是把各种先进的技术成果转化为生产力的一种手段和方法 设计的目的是实现产品的功能，建立性能好、成本低、价值高的系统和结构，以满足人类社会不断增长的物质和文化需要通过这次的设计我深深的感受到实践的重要性，只有亲自动手做过了才能更好的了解自己在哪方还有缺陷。这次设计加强了自己的动手能力，同时我也学到了许多知识，只有这样才能学好、学到真正属于自己的东西。无论是现在还是以后走上工作岗位，都要始终保持饱满的精神。提高学生 合设计能力，特别是提高创新设计能力，是21世纪的机械专业建设的改革主线。俗话说：“实践出真知”，想提高自己的设计和创新设计能力，就要多察、多思考、多动手。在设计过程中发现问，解决问题，不断的积累经验。这样经过反复的锤炼，我们的 合设计能力和创新设计能力就能够在不知不觉中得到提高。
由于本人的能力有限，在本作品的设计过程中，在内容的选择和编排过方，难免会出现许多欠妥之处，敬请老师指点。
参考文献：
1、黄纯颖主编 《机械创新设计》 高等教育出版社 2000.7
2、张春林主编 《机械创新设计》 机械工业出版社 2007.9
3、李萍萍 贺炜主编 《机械制图与计算机绘图》 机械工业出版社 2007.1
4、李海萍主编 《机械设计基础》 苏州大学出版社 2002.12
5、机械设计手册
点击咨询 