第一篇：机械创新设计产品说明书分解
机械创新设计
姓名：
刘刚
班级：
机械11005班
序号：
老师：
彭三河
时间： 2012年12月21日
目录
前言.............................................................................1
设计思想........................................................................................2
产品设计图片展示..................................................................3-7
总装配体.......................................................................................8
产品材料选择及维护保养.......................................................9
创新点..........................................................................................10
心得体会.....................................................................................11
问题遗留............................................................................12
前言
液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。
但在目前汽车及一些重型设备所使用的液压控制系统大都不具备自锁功能,当这些重型设备负载较大时,其液压撑杆承受较大载荷,此时一旦发生引擎突然熄火或出现故障,液压撑杆中的液压油将迅速回到油泵中.此刻若有人在这些设备下,将发生不可挽回的灾难,在现实生活中就曾多次发生此类事故.以上就是创新想法的来源.鉴于此,为了保护广大机械操作人员的生命安全,增加液压控制系统的安全系数,液压自锁装置项目的研发很有必要.刘刚
2012年12月21日
设计思想
第一道自锁
初步想在油泵和液压杆之间安装一个安全阀,其作用有如下几点: ① 稳定液压油的流速,使液压杆在工作时稳定上升,从而使液压杆上的载荷均匀增加.② 防止引擎突然熄火时,液压油突然回落到油泵中,从而实现第一道自锁.③ 弹簧的刚度系数根据油泵的功率合理设计,弹簧的驱动力由液压油的油压提供.第二道自锁
在活动液压撑杆上安装一道卡簧自锁,其特点如下: ① 卡簧自锁的弹簧由主液压杆内的压强来控制,当液压杆在驱动上升时,杆内压强较大,此时卡簧受压迫而不弹出.当引擎突然出现故障而导致杆内油压骤降时,卡簧弹出,驱动止杆销钉,从而卡住液压撑杆,阻止撑杆下降.② 卡簧自锁与开关之间连有控制器,当开关打开回油时,卡簧不自动弹出.当开关关闭时,卡簧就由杆内的油压来控制.从而实现了卡簧的双向控制.③ 液压杆之间连接时采用密封性能好的密封垫圈,防止液压油泄露,从而影响液压系统的工作性能.零件设计图片展示
液压主杆三维模型及工程图
安全阀三维模型及工程图
液压撑杆
弹簧
油箱
开关
球体
安全阀
卡簧自锁
总装配体 产品材料选择及维护保养
为保证该液压自锁装置正常工作,其材料的选用需严格按照设计液压装置的设计标准来选材.其中液压撑杆的力学性能应相当优良,其抗弯抗拉强度应较大,同时其表面的粗糙度也应有严格要求,保证其在运动过程中不漏油.卡簧自锁中的销钉也应具有较高的抗弯强度,设计时应根据其能承受的最大载荷来设计.该自锁装置中,多处用到密封垫圈,为使其具有优良的密封性能,密封垫圈应具有较好的密封性.在使用的过程中应经常保养液压装置,工作前检查液压油位是否正常.空载时,看液压系统是否能正常工作,一旦发现问题应及时处理,切不可在液压系统非正常情况下满负荷工作.在发现液压系统出现漏油问题时,及时找专业人员检修,以免其发生更大的故障.该产品用于不同的工作环境时应适当调整其设计思想,如液压撑杆的直径、长度，弹簧的刚度系数等。对于不同型号的油泵，安全阀内的弹簧应设计与其较好匹配。
针对目前市场上液压系统维修困难、故障率高的问题，该自锁液压系统在设计过程中应采用灵活设计。液压撑杆、安全阀、卡簧自锁装置应采用易于拆卸和安装的设计思路。为保证其故障率较低，各种重要部件应采用寿命较长、性能优良的产品。
创新点
① 油泵与液压液压杆之间独特的安全阀设置，较好的保证了油泵抽油的稳定性。同时使液压撑杆在工作时稳定上升和下降，避免了目前市场上液压装置易产生较大震动的现象。更重要的是其避免了当引擎突然熄火时液压撑杆突然下降的现象，从而较好的保证了机械操作人员的生命安全，增加了液压系统的安全系数。
安全阀
② 液压撑杆与主液压杆之间的卡簧自锁,组成了该液压系统的第二道自锁.在安全阀及开关失去密封功效时,该自锁装置启动.其较好的预防了引擎突发故障时给机械操作人员带来的伤害.卡簧自锁
心得体会
通过这次创新设计，我学到了solidworks以前没有接触过的一些功能,比如动画制作与运动仿真.更多的是学会了去发现问题—解决问题的基本方法.同时在这次创新设计过程中,我查找了许多关于液压系统的资料,对目前的液压系统有了一个大致的认识.最令我有收获的就是在这次创新设计中提高了自己的自学能力,我觉得这是该门课程最大的亮点,也是我们在大学中应该充分领悟和体会的.在具体设计和建模的过程中,我充分认识到了自己的理论学习与实际运用的差距，对今后的学习和发展有了大致的认识。在绘制零件图和运动仿真时，有一些结构比较复杂,当时有点想放弃的感觉,觉得太困难了。但后来转念一想,人生不就是要去面对种种困难和挑战么.正如那句话”有时困难是一种错觉,我们往往认为的困难,或许是上天为我们收藏的糖果”所说的那样,作为当代大学生的我们不应畏惧困难.在具体的设计过程中,觉得自己的学习空间还很大，因此，我不能再浪费时间了，要不断的努力、不断的进取，不断充实自己、完善自己，为今后、为将来而努力奋斗！
这次的创新设计极大的激发了我对本专业热情，当初选择这个专业就是为了能和机械打交道，然而将近四年的学习，我渐渐发现发现设计一个新的机械并不是那么简单，只要尝试总会有突破。这次的课题对于我的启发就是运用已有的知识，用自己的方式去解决。前几年的学习生活虽然枯寂无味，但它为我奠定了知识基础，才使得我们有能力、有知识依据去解决现实生活中遇到的问题。
毕竟现在知识和能力都还有限,因此在本次设计中还存在许多不足之处，希望彭老师在今后的学习生活中批评指正，谢谢！
问题遗留
① 怎样实现卡簧自锁的双向控制？
② 怎样通过液压杆内的油压来控制卡簧的自动弹出与回缩？
③ 为实现安全阀的易拆卸、易安装、易维修的特点，安全阀的外观应怎样设计较好？
④ 为突破传统液压系统故障率高的缺陷，该液压系统在具体的设计中应怎样选择合适的材料？
⑤ 为体现设计的优越性，在满足使用功能情况下，应怎样设计使其较好的满足各种机械操作场合的需求和良好的用户体验性？
第二篇：机械创新论文：机械产品创新设计研究
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机械创新论文：
机械产品创新设计研究
【摘要】 我国制造业的工业增加值已经进入世界前四位,成了制造大国,但远远不是制造强国,与发达国家的差距还很大,主要表现在产品的性能和品质上,更为关键的是缺乏自主知识产权,缺乏自主创新产品。要求加快机械产品的现代设计理论与方法学研究,走可持续发展的道路。
【关键词】 机械;创新;制造业
一、机械产品创新设计的原则
(一)经济效益最好原则
设计的机械零件既要功能满足客户要求,又要成本低廉。考虑经济最佳性必须从设计和制造两个方面上入手。设计上保证合理的原理方案,选用正确的材料;制造上考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。
(二)生态效益最好原则
不论是在产品制造过程中,还是在产品使用过程中,都要求产品对周围环境“零污染”。这就要求在设计过程中尽量选择低污染的材料及零部件,避免选用有毒、有害和有辐射性的材料。
(三)安全可靠原则
安全可靠是机械产品品质的保证,必须确定零件在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上满足设计要求。对于重型机械,一般要求有自锁装置和保险装置,以确保操作员人身安全。
二、机械产品创新设计方法研究
(一)创新技术主题的确定与分类
搜集的专利可以分为发明专利、实用新型专利和外观设计专利。发明和实用新型专利的说明书提供了发明或实用新型的技术特征,清楚、简要地表述请求专利保护的范围。外观设计专利提供了该外观设计的图片或照片,必要时会作一定的简要说明。在专利局专利分类方法的基础上,结合一般产品的特点,提出了一般产品创新技术主题的确定与分类方法。创新技术主题的确定应当以权利要求书为主,并适当结合说明书(包括说明书附图)。以权利要求书为主确定技术主题,应当完整地掌握权利要求中所记载的技术内容,如以独立权利要求来确定技术主题时,则应当将其前序部分记载的技术特征和特征部分记载的技术特征结合起来确定。下面以钻夹头为例,确定创新技术主题的方法有:
(1)对于发明专利和实用新型专利,一般情况下以独立权利要求中的前序部分记载的技术特征为主,将特征部分记载的技术特征看作是对前序部分的限定。例:一种新型锁紧式钻夹头,其特征在于:空心钻体的前端开有一截面为三角形的环形沟槽,所述前套的前端与该沟槽卡接。创新技术主题:以前套与丝母套之间的沟槽卡接为特征的锁紧式钻夹头。
(2)对于发明专利和实用新型专利的特殊情况,即独立权利要求中前序部分所描述的对象在分类表中没有确切位置的,以特征部分记载的技术特征为主,将前序部分记载的技术特征看作是对特征部分的限定。例:一种钻夹头,包括有一前套、一后套、一空心钻体和一丝母,在所述空心钻体中部台阶面与所述丝母后端面之间安装有一组滚珠,其特征在于:所述丝母为一整体结构件。创新技术主题:钻夹头的丝母为一整体结构件。
(二)基于专利的产品创新设计过程
创新的途径很多但它们都需要大量的已有知识和经验的支持。实践证明,除了基本的科学技术知识外,专利信息已经成为实现创新的最有效的知识来源之一。作为前人创新成果的结晶,相对其他知识,专利更富有创新性,技术含量高,可用性强因此,基于专利实现创新,就像
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站在前人的肩膀上实现创新,使创新开始就处于一个较高的基础上,大大提高创新效率和创新质量。通过将创新设计系统与制造行业PDM的集成,提出了基于专利和PDM的创新设计方法,其创新设计过程(如图1所示)。
产品配置是产品创新设计中的一项重点工作,根据制造企业的实际需求,采用三个层次的机械产品配置设计方法,分别是:基于零部件数据库的交互设计、基于历史的产品嫁接设计、基于规则的产品配置设计。
经过对相关制造企业的深入调查和分析,提出了基于专利技术和PDM的产品创新设计方法。该方法支持一般产品的开发创新和快速变型设计,提高零部件和生产过程标准化。通过将基于专利的产品创新设计方法和生产管理技术引入企业,必将增强企业的产品创新能力、有助于企业快速响应客户需求、提升管理水平,提高企业在市场中的综合竞争能力。
参考文献
[1]高常青.机械产品快速创新设计及其关键技术的研究[D].山东大学.2008
[2]郭国选.突破机械产品创新设计的思维障碍[J].矿山机械.2008(18)
第三篇：机械创新设计大赛—消防救生带设计说明书
救援救生带产品设计说明书
设计者：潘源健
韦守宁
姚群伟
王兵剑
指导老师：张栋梁
杜春平
目录
一.研制的背景及意义.......................................................................................................................3
二.设计思路........................................................................................................................................3
三.理论设计计算.................................................................................................................................4
四.创新点及应用.................................................................................................................................7
五.结束语.............................................................................................................................................7
六.参考文献.........................................................................................................................................8
一．研制的背景及意义
在每一次救援行动中，我们有可能看到一些受难者没有得到及时的救援，因窒息而失去了宝贵的生命。同时，我们也有看到救援人员因携带的氧气不足，缩短了连续救援时间，甚至在救援的行动中因缺氧而出现头晕、呕吐，严重时可能会失去救援者的生命。哮喘、支气管炎患者、冠心病、肺心病、脑血栓、心功能不全（心力衰弱）、心肌梗塞、井下作业、高寒值勤、旅游、煤气等气体中毒、窒息、高空作业、高原作业、吸氧保健等病理性缺氧、环境性缺氧、生理性缺氧都需要及时的进行吸入氧气，保证生命各项机理的正常运行。
氧气是人类生理活动所必需的物质，现在所使用的救援供氧装置，氧气的存储量存在一些不足，携带不便。对在一定时间内的持续救援有一定程度上的局限。所以人们要有一种能够长时间供氧并携带方便的装置。基于这个需要和理念我们设计了一个产品——供氧救生带。这对于中国的救援行动具有一定的实际意义。
二、设计思路
救生带整体结构图
<1>、腰带内圈最大半径：200mm，适用于腰围小于1.26米（约3尺3）的人群。<2>、腰带主要尺寸：最大外径500mm，宽50mm，高150mm 3
<3>、结构：有外层到内层分为三层：第一层为软质皮革层，厚度为2mm，中间层为处理过后的高压碳纤维，厚度为2mm，最内层为高强度软质塑料，厚度为1mm，腰带内侧长度为1260mm，外侧
救生带中间层 救生带最最内层
长度为1540mm，充完气体后总重1.5kg 总体具有一定的生理曲线，联接处采用螺栓连接，保证联接密闭要求。<4>、其他的辅助结构
救生带最外层
（1）、腰带尾部有一气阀，用于补充高压救援气体。
气阀（2）、腰带头部的腰扣为一折叠简易呼吸器。（3）、呼吸器的加湿型吸氧管与球形气压阀联接，不使用的时候以U字形折叠与呼吸扣共同密封。
简易呼吸器 加湿型吸氧管（4）、出气口与球形气压阀联接，阀门可控制气流的大小。
球形气压阀 4
三、理论设计计算
1、以专业的力学分析软件Analysis分析本装置结果如下： 1>等效应力分析在十个大气压和八个大气压图形如下：
10个大气压等效应力图形
8个大气压等效应力图形
由此得出10个大气压和8个大气压的等效应力分别为3625MPa和3385MPa。2>径向应力分析：
10个大气压径向应力图形
8个大气压径向应力图形 由此得出10个大气压和8个大气压的径向应力分别为3004MPa和2403MPa 5
3>SY_环圆周方向应力分析：
10大气压SY_环圆周方向应力
8个大气压SY_环圆周方向应力
由此得出10个大气压和8个大气压的SY_环圆周方向应力分别为3785MPa和3828MPa 4>轴向应力分析：
10个大气压轴向应力
8个大气压轴向应力
由此得出10个大气压和8个大气压的轴向应力分别为1503MPa和1203MPa 由以上结果分析，并综合各方面考虑，此装置的大气压为8个大气压。
通过计算此装置气室的容积为0.44568m³，由机械设计资料查得空气的压 6
缩比为8，所以能够充入的气体容积为0.44568x8约等于3.57m³，人每次呼吸的气体量是10ml/公斤体重,也就是说如果你是50公斤,那么你每次呼气或吸气的量是500ml.，一个正常人一分钟呼吸次数约为24~40次，通过计算，（3.57X1000X1000）/（60X40X500）等于2.975小时，能够维持一个成年人大约3个小时
四、创新点及应用
该产品体积小、质量轻、氧气足、纯度高、构造简单、制作方便、用料便宜、使用时操作简单、便于携带，便于快速急救，存储、运输都很方便！
适用情况：主要用于家庭、救生抢险（矿难、火灾等）、哮喘、支气管炎患者、冠心病、肺心病、脑血栓、心功能不全（心力衰弱）、心肌梗塞、井下作业、高寒值勤、旅游、煤气等气体中毒、窒息、高空作业、高原作业、吸氧保健等病理性缺氧、环境性缺氧、生理性缺氧及其它相关行业或领域。
其创新点在于：解决了传统的氧气袋重量大，体积大，携带不方便等缺点。不使用时可套在腰间，可随身携带外出，其输氧环境无任何限制的优点！
使用时通过球形气压阀控制氧气流量的大小，气室自动供氧！
该装置能向外排气供氧，也能向气室内充入氧气或发生剂，循环使用。由于使用时操作极其简单，为抢救赢取了极其宝贵的时间。
其体积小，构造简单，造价低，可以普及使用，如这次四川大地震中的伤员，矿难救援、井下挖煤等作业的人员，战场上作战的士兵都可以使用，在受伤或连续熬夜犯困时可以用于救治或提神！
五、结束语
由于时间有限，经验不足，我们还未能把实物做出来，希望大家谅解，赛后，我们将竭尽所能，克服困难，把实物做出来，为中国的救援行动做出我们的贡献，谢谢！
六、参考文献
1.刘孝民
机械设计基础
广州：华南理工出版社
2.盛裴轩、毛节泰、李建国、张霭琛、桑建国、潘乃先编著，《大气物理学》，北京大学出版社，2003年５月第一版，北京
3.《液压与气压传动》 刘延俊主编 机械工业出版社 4.《机械设计手册 气压传动》单行本 成大先 化学工业出版社 5.《液压与气压设计手册》 张利平主编 机械工业出版社
第四篇：机械创新设计大赛全国一等奖说明书
第四届全国大学生机械创新设计大赛决赛参赛作品
多功能救灾背包设计说明书
设计者：杨凯，徐超，张恩，吴刚亮，杨飞
指导教师：朱育权，万宏强 西安工业大学机电学院
2010年10月
第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书
多功能救灾背包
设计者：杨凯，徐超，张恩，吴刚亮，杨飞
指导教师：朱育权，万宏强
（西安工业大学 机电工程学院，西安710032）
摘要：以便捷、实用、高效的解决救灾过程中的运输、医疗救治、住宿、饮食问题的设备为研究对象。提出了一种可分离的四折叠框架结构，再巧妙地配以折叠帆布和帐篷，便制成了一种可运输物资又可变为担架、帐篷的背包。实验结果表明，该设备工作稳定，性能可靠，功能实现效果良好。关键词：背包；担架；帐篷；多功能；救援避难
作品内容简介
本作品跟据本届机械创新设计大赛的主旨要求而设计，属于“救援、避难类机械”。此背包主体为金属框架结构，宽50cm，厚30cm，高70cm，净重8kg。背包状态可用来运送物资。卸下物品后开启侧连接机构，展开背包变为担架，担架长200cm，宽50cm。翻转担架并开启开合装置，揭开粘扣，向两侧拉开担架，拉出帐篷与担架布面结合，再由折叠杆撑起即变为帐篷，底面边长2m×1.8m，高145cm，可容纳三人居住。
此背包设计容量90L，内装供三人三天使用的食物，饮用水及药品。再放入轻薄的防潮垫和三个睡袋以结合帐篷使用。这样每个背包就可解决三个人灾后三天内的基本生存问题，还可用担架将受伤严重的人抬出至附近的基站救治。
联系人：万宏强
联系电话：*** EMAIL：413162931@qq.com 研制背景及意义
在像玉树地震、舟曲泥石流等这类自然灾害发生时，由于道路损毁、大型救援设备数量不足，都会造成很多民众被困重灾区。短期内面临没有食物、饮用水、药品以及住所等问题。没有大型设备的帮助，到达灾区外围的士兵往往没有高效的救援方法，而是以人力一次又一次的向灾区运送单一物资，很难满足灾民短期生存的多种需求。对于这类自然灾害救援过程中存在的问题我们应当考虑如下几点：
1）运送的物资应当具有集成性，以便于之前的统一生产、调配与运输；
2）送入灾区的设备应当尽可能多的解决灾民所面临的各种基本困难，如温饱、住宿以及医疗救治问题；
3）送入灾区的设备除了消耗品外可以反复再利用。
此多功能救灾背包旨在解决灾难刚过，大型救援设备到来前的几天内灾民面临的各种基 第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书
本困难。它平时可大批量库存，当灾难发生，有民众被困且短时间无法解救时，可将食物和饮用水、医药用品、三个睡袋及防潮垫分别打包，把他们全部装进背包。此背包由救援部队士兵徒步背入灾区（特殊情况可加装降落伞采用空投方式），卸下物品后可将背包变形为三人帐篷，每个背包内的物品则是供给这三人使用的。这样每个背包就可解决三个人灾后两三天内的基本生存问题。如果有需要，还可将背包变形为担架将受伤严重的人抬出至附近的基站救治。设计方案
2.1总体设计构想
为了实现背包的容纳功能与担架的承载功能，背包与担架共用同一金属框架。背包要求金属框架可折叠，担架要求金属框架水平时只能单向折叠。为了使帐篷便于和各种地面固定，担架采用了两端可开合的结构，可将帐篷折叠杆固定在分开的担架框架的四个角上，这样借助担架框架的重量，即使不用地钉帐篷也不会被风吹走。2.2金属框架方案比较
为了使人背负舒适，背包应上不过颈、下不过臀，故背包高度取60~70cm。再根据成年人的负重能力及美观角度考虑，背包厚度取30cm。背包的宽度即担架的宽度，故综合较大的背包宽度尺寸、较小的担架宽度尺寸，定为50cm。根据市场主流担架尺寸，担架的长度取200~210cm。由此产生以下两种方案：
方案一（图1）采用了三对限位铰链来实现担架的折叠，采用了一对30cm的伸缩机构来降低担架变为背包时的高度。此结构担架长度较长，为210厘米，便于躺人。背包高度较低，易于背运。但结构较复杂，不以制造和使用。
方案二（图2）采用了三对限位铰链来实现担架的折叠，这样背包状态的高度有所增加变为70cm，担架的长度也有所减小，变为200cm，基本不影响背包和担架的使用。结构大大简化，制造容易，使用方便。
综合考虑，采用方案二。
图1 方案一
图2 方案二 第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书
2.3背包侧连接机构方案比较
担架折叠为背包后需要一装置将前后框架连接，如图3红圈处，由此我们设计了侧连接机构。
图3 前后框架连接位置
方案一（图4）中，左右框架采用扁钢折成的矩形框加装可转动的U型弹簧销连接，借助框架管上带卡槽的套管，矩形框便可绕框架径向转动。这样变为帐篷时转动矩形框与地面平行，帐篷便可稳定置于地面。此方案结构较为简单，制造容易，但实验发现背包倾斜时U型弹簧销会脱出，结构不够可靠。
方案二（图5）与方案一类似，但上下都加装了U型弹簧销，中间采用拉簧连接。此方案制造稍费时间，但结构可靠。
综合考虑，采用方案二。
图4 方案一
图5 方案二 第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书
2.4背包与担架布体方案比较
背包与担架共用同一布体，由于担架变形为帐篷时需要拉伸担架，这样就产生了两种布体的设计，可拆卸式和折叠式。
方案一（图6）布体采用可拆卸式，周围伸出的布块带有粘扣。背包与担架状态布体用粘扣与框架连接，变形帐篷时需卸下布体。其优点在于布体结构简单，轻便。缺点是用粘扣连接承载强度低，由于要拆卸，一体化程度差，不方便携带。
方案二（图7）布体采用折叠式，周围伸出的布块绕过框架管与自身相逢合。背包与担架布体为折叠状态，变形帐篷时展开布体，与帐篷底面相连。其优点在于将所有布整合为一体连接在框架上，易于操作，便于携带，并且为帐篷加厚了底面，使其更加舒适。缺点是结构较为复杂。
综合考虑，采用方案二。
图6 方案一
左图红圈中布体折叠方法示意图
图7 方案二 第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书 理论设计计算
3.1总体尺寸设计
此作品最大特点在于背包、担架、帐篷三种状态之间的转换，因此只有设计好各状态的结构尺寸才能合理、协调的实现其功能。
（1）背包外形尺寸：
为了使人背负舒适，背包应上不过颈、下不过臀，故背包高度取70cm。再根据成年人的负重能力及美观角度考虑，背包厚度取30cm。背包的宽度即担架的宽度，故综合较大的背包宽度尺寸、较小的担架宽度尺寸，定为50cm。
（2）担架外形尺寸：
根据市场主流担架尺寸，担架的长度取200cm，两端各留出10cm的距离供人手抓握，因而担架实际承载布面长度为180cm。
（3）帐篷外形尺寸：
根据市场主流三人帐篷尺寸，帐篷底面边长取2m×1.8m，高145cm。（4）结构协调尺寸：
为了满足三种状态之间的转换，各部分的尺寸取值如图８所示。
图8 金属框架结构尺寸示意图
3.2强度与刚度校核
此作品对背包与帐篷的强度设计没有特别要求，必然满足使用条件。担架设计载重120kg，我们参考了市场上性能类似担架的选材，并结合此作品的结构及设计要求对承重管件进行了校核（图9）。第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书
担架杆
120kg
图9 担架承重模拟示意图
3.2.1担架杆强度校核
担架框架上，限位铰链和伸缩管的选材强度远大于担架的管材，就承重而言，担架框架可简化为两根1976mm的长直管，担架承载布面受力可视为受均布载荷。
担架杆的受力可以简化为如下简支梁模型，其中L1760mm。
已知：担架杆的材料为铝合金6070，屈服强度s276Mpa，弹性模量E70Gpa，取安全系数s1.2，担架杆的外径为28mm，内径为24mm，设计承受最大重量为120kg，受力如图10所示。
图10 担架杆受力图
（１）计算最大工作载荷 担架承受最大的载荷
Gmg12010N1200N
单根担架杆承受的最大载荷 G1200FN600N
22均布载荷 F600NNqm340.91m
L1.76（２）计算支座反力 由载荷的对称性可知：
F600FRAFRBN300Ｎ 第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书
（３）计算剪力F和弯矩M（（sx）sx）剪力Fs(x)FRAqx
1弯矩Ms(x)FRAxqx2
2（４）画出剪力图和弯矩图如图11所示。
图11 担架杆剪力、弯矩图
（５）计算最大弯曲正应力 对Z轴的惯性矩
d428424Iz[1()][1()4]1.39104mm4
64D6428D4抗弯界面系数
Iz1.39104Wmm3992.86mm3
ymax14最大弯曲正应力 M132maxmaxpa132.94Mpa
W992.86109（６）校核担架杆的强度 许用弯曲应力
s276Mpa230Mpa
s1.2显然max[]，满足强度要求。
3.2.2担架杆的刚度计算
由以上简化模型可知，在担架承受最大载荷状态下的最大变形量（挠度）为：
5qL45340.911.76max0.044m4.4cm 32384EIz38470101.3910由此，担架的最大弯曲变形为4.4cm，并且出现在担架杆的中心位置，完全满足使用要求。第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书
3.3部分工程图
图12 开和装置外套
图14 卡环
图13 开和装置内套
图15 挡圈
第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书 工作原理及性能
4.1工作原理
下面对背包变为担架，再变为帐篷的过程予以说明。
（1）如图16为背包状态。黑色的带子为固定带，背包状态时可约束包体，担架状态可固定伤员。
（2）揭开背包盖，打开侧连接机构(图17)，揭开背包两侧的粘扣，展开背包，变为担架（图18）。这时侧连接机构为担架的四个支座，如图19所示。
图16 背包
图17 侧连接机构
图18 担架
图19 担架支座 第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书
（3）翻转担架，将侧连接机构扭转90°与地面平行，用于帐篷和地面的固定。（4）取出折叠干，翻起帐篷包（图20），打开两端的螺纹开合装置（图21），将担架分为两部分，揭开粘扣，向两侧拉开担架，如图22所示。
图20 帐篷包
图21 开合装置
图22 拉开担架 第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书
（5）铺开帐篷，与担架地面用拉链拉合。接好两根折叠杆，插入四个角框架上的圆孔中，如图23所示。
图23 帐篷折叠杆安装图
（6）拉起帐篷布体，与折叠杆绑定，及变为帐篷，如图24所示。
图24 帐篷
4.2性能
（1）背包宽50cm，高70cm，厚30cm，自重约8kg，设计容量90L。（2）担架长200cm，承载布面长180cm，宽50cm，设计承重120kg。（3）帐篷底面边长为2m×1.8m，高145cm，可容纳三人居住。第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书 实物照片
背包、担架和帐篷实物图分别见图25-27。
图25 背包 第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书
图26 担架
图27 帐篷 第四届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书 创新点及应用
6.1创新点
1）将与救援、避难有关的三件设备巧妙的结合了起来，独立解决了救灾过程中的一系列问题。
2）四折叠可分离框架结构、侧连接机构、开合装置的创新设计。
3）采用时间分离原理的设计及布置，实现了侧连接机构、帆布、固定带在不同状态下的不同功能。6.2应用
此多功能救灾背包可大批量库存。地震、洪水、山崩、泥石流等自然灾害发生时，可集成放入卧具、食品、药品，供救援人员使用。可以解决灾后中小规模的物资运输、被困灾民的医疗救治、伤员的转移，以及被困灾民的住宿这一系列问题。
除救灾外还可用于几个人的户外徒步旅行。
此背包重量轻、制造容易、使用方便，单件制造成本为480元，批量化生产成本还可降低，有良好的市场前景。
参考文献
[1] 濮良贵，纪名刚.机械设计.北京：高等教育出版社.2006 [2] 张占新．材料力学．西安：西北工业大学出版社．2005 [3] 于永泗，齐民．机械工程材料．大连：大连理工大学出版社．2007 [4] 机械设计手册编委会．机械设计手册．北京：机械工业出版社．2005 [5] 大连理工大学工程图学教研室．机械制图（第六版）．北京：高等教育出版社．2007
第五篇：机械创新设计
学习机械创新设计后的感想与收获
机信087 王橙岩 08080803110239
机械创新设计技术是一门培养学生创新意识、提高学生综合素质、启发创新思维、注重工程能力培养、介绍机械创新设计方法与机电产品制作实践的课程。而机械创新设计正是以培养学生主动实践、工艺实践及创新能力的一门课程。
通过老师的讲解与播放多媒体典型机电产品设计案例的分析与指导，使我进一步了解了创新设计、产品制作的过程与方法。紧接着老师让我们分组亲自动手设计一件物品，在实践中我培养和锻炼创新能力，加深了知识的理解与动手能力。机械创新，精髓便在创新二字，虽然身在大三，阅历尚浅，然则阅历过多 则多会犯经验主讲之错误，很多人也由于知识过多而导致思想严重保守，从而失去了创新能力，因此从这一方面看，阅历少既是我们的劣势，同时也是优势，劣势在于我们所接触知识不多，从而导致思想与实际情况相脱离甚至相违背，而优势则在于思想不受限制，许多突发厅想便在瞬间产生，其摆脱传统，得到创新。很多人谈到设计首先想到的是“我的能力不足，我的学历不够”首先就进行了自我否定，认为设计是一件很难的事，是一件常人很难企及的事。其实设计并不是灯塔上的明珠，难以企及，只要我们注意生活、观察生活中的不足，就一定能设计出我们想要的产品。
以前听电视上讲了一个未读完初中的保安，觉得现现代马桶不好用，尤其是那种自动抽纸的马桶。所以想方设法对其进行了改进，最后经过一年的努力终于发明了一种机械式马桶。很多大公司纷纷找上
门要购买其专利，有的甚至高达两百万。值的我们深思的是，这些公司人才济济，而且都是名校的高材生„„
一个未念完初中的人，让一群高材生都汗颜。他没有什么特别之处，但他有那种敢想敢做的精神，并为之不懈努力。他没有认为自己该有什么文凭，所以设计发明也是大众的事，人人都是发明家，人人都是设计师。
另外我们研究学问的同时我们也要更多的注重人际交往的能力，交往是更好的合作的前提，只有更好的交往才能更好的合作，才能做出最棒的产品，我们可以想象一个不会交往的人，纵使他在有才华，也是很难做出一件十分完美的产品的，因为一个人的力量，一个人能想到的问题，一个人的创意毕竟有限，只有依靠大家的力量，通力合作才能做出更伟大的成就，我们可以想象在现在这样一个科技发展迅速的世界里，时间就是金钱，时间就是效率，只有抓住时间通力合作，才能缩短时间，才能缩短上市时间，才能抓住商机，创造更大的价值，所以交往并非是演说家的专利，更是技术家的专利，交往是每个人应该掌握的一门技能，它不但服务于我们的社会生活，还可以服务于我们的工作学习，所以交际是一门学问，每个人都要学习的。
我们平日所学习的，多为课本上的理论知识，然而无数事实证明理论与实际是有区别的，理论上成立的东西实际上可能很难完成，除此之外，我们在实践中亦可以学习不少课本上从未出现的东西，通过学习这些，我们的动手能力与实践能力在很大的程度上会有所加强，从而使自己的综合素质能够上一个台阶，这些对我们进入社会都会有
十足的好处，毕竟，现代社会追求的是拥有综合素质的人才，只有在大学里通过积极参与各项活动，才能充分地锻炼自己，才能使自己的能力得到锻炼，才能使自己成为社会需要，用人企业需要的人才，这样才不辜负自己在大学的几年学习。
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