机械创新设计陈启瑶（5篇）

第一篇：机械创新设计陈启瑶

目录 设计任务„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

1.1无碳小车整体动力学分析报告 „„„„„„„„„„„„„„„3 1.2无碳小车各构件材料力学性能分析报告„„„„„„„„„„„3 1.3无碳小车典型零件材料组织分析 „„„„„„„„„„„„„„3 2 设计过程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.1 机构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.2 机构简图分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.2.1主要机构组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.2.2原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.2.3自由度分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

2.3 无碳小车机构立体图及其结构分析„„„„„„„„„„„„6 2.3.1整车的装配图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.3.2原动机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.3.3车架„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.3.4传动机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 2.3.5转向机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 2.3.6微调机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.3.7行走机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.4 参数分析模型 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 2.4.1 动力学分析模型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 2 2.4.2运动学分析模型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 2.4.3急回运动特性、传动角、死点分析„„„„„„„„„„„„„„14 2.4.4灵敏度分析模型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 2.4.5参数确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 2.5零部件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 3设计结果与总结 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 4参考资料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 附表„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 1 设计任务

1.1无碳小车整体动力学分析报告

含无碳小车各机构运动学分析（运动轨迹计算、机构各构件长度尺寸确定等）无碳小车动力学分析，各运动副摩擦分析、各构件受力分析。要求Matlab编程计算

1.2无碳小车各构件材料力学性能分析报告

含各构件强度分析、刚度分析

基于结构安全的无碳小车各构件结构优化方案。要求Matlab编程计算（附源代码）

1.3无碳小车典型零件材料组织分析

取无碳小车中典型金属材料进行材料组织分析，给出3种以上材料试样制作方法、组织照片等。设计过程

2.1 机构设计

小车主要由四个机构组成：发条动力机构、齿轮传动机构、曲柄连杆机构、连杆前轮转 向机构。

2.2 机构简图分析：

2.2.1主要机构组成

机构由曲柄1和连杆

2、滑块C组成的曲柄连杆机构（一下简称R）、连杆3和连杆4组成，共5个活动构件。2.2.2原理

传动齿轮A在发条带动下作顺时针旋转运动，一方面通过车轴带动驱动后轮前进，另一方面通过曲柄连杆机构带动转向“连杆4”，从而带动小车有规律地左右摇摆，实现小车前进过程中自动转弯的效果。

2.2.3自由度分析

a)自由度分析的必要性：

通过自由度分析可以知道机构的运动受到了多少约束，这样在画简图的时候，就可以知道机构的运动方式了。约束不足或约束多了，机构都不能提供正常的运动。例如死机构等，所以对设计进行自由度的分析是作为制造的前条件。

b)自由度计算：

总共有5个活动构件：曲柄连杆机构R（曲柄

1、连杆

2、滑块C）、杆

3、杆4。有7个低副 ：机构中ABCDE为转动副。构件CD为移动副。有0个高副

所以，自由度F=3*5-（2*7+0）=1

我们的势能小车只有唯一的原动件齿轮7，我们通过计算得出小车的自由度为1，所以能够保证小车具有确定的运动。

2.3 无碳小车机构立体图及其结构分析：

2.3.1整车的装配图 2.3.2原动机构

小车原动机构的要求：

①.驱动力适中，不至于小车拐弯时速度过大而翻车，或重块晃动厉害影响行走。②到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小，一则速度过大对小车有很大的冲击力，有可能破坏小车；二则，速度过大意味着重物的重力势能利用率不够。

③在不同的场地。轮所受的摩擦力不同，障碍之间的距离不同，所需要驱动力的大小也不同，因此还得根据需要来调整小车原动结构提供驱动力的大小。④尽可能使其匀速，提高其稳定性。

综合考虑装置的简洁性和高效率两方面，我们选择了绳轮结构，并且将轮设计为锥形，以实现对速度的控制和调节。

2.3.3车架车架在小车设计中起过度连接、支撑固定作用。我们采用的是三角形和矩形组合的板式。这样有利于提高小车的稳定性及各方面的配合。材料：有机塑料

参数确定：据整体尺寸综合考虑

设计理由：由于底板所承载的负荷比较小，选用有机塑料作为材料，减少能量损耗，薄壁面积应小于400mm×400mm。小车的重块在车上重物支撑杆上方开始下落，距离车底板上面约有600mm多。而小车为了节省能量及避障性好，车底板一般又不能选的面积太大，两后轮轮距不能太大，限制底板打宽度不能大。另外，也可以通过降低小车底板距离地面的高度来降低整个车的重心，达到良好的动态平衡，为此将小车底板折弯，满足整车重心降低的需要，在滚筒轴上安装大齿轮的对应部位将小车底板铣出长孔，使得大齿轮转动不至于与底板接触摩擦。

2.3.4传动机构传动机构，采用的是最简单的齿轮传动。

2.3.5转向机构

转向机构是本小车设计的关键部分，直接决定着小车的功能。转向机构也同样需要尽可能的减少摩擦耗能，结构简单，零部件已获得等基本条件，同时还需要有特殊的运动特性。能够将旋转运动转化为满足要求的来回摆动，带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能。能实现该功能的机构有：凸轮机构+摇杆、曲柄连杆+摇杆、曲柄摇杆、差速转弯等等。其中本小车中采用曲柄连杆+摇杆机构

优点：运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小，制造方便，已获得较高精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。

缺点：一般情况下只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构件数和运动副数往往比较多，这样就使机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加；机构中做平面复杂运动和作往复运动的构件所长生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，故连杆机构常用于速度较低的场合。

经过大量查阅资料，综合考虑各种机构的利弊，包括加工难度、安装难度、传动效率、转向精度、及是否会发生自锁现象等，我们选择曲柄连杆+摇杆作为小车转向机构的方案。可是通过曲柄摇杆机构不能完成三维空间的运动转换，因此必须采用双球形关节的连杆，可是以我们学校的加工能力，很难加工出高精度的关节轴承，故我们经过思考，用钩子+孔洞的组合代替了关节轴承。这样的机构摩擦力小，加工简单，而且能很好地取代关节轴承的作用。

2.3.6微调机构

微调机构是小车的调节部分，也是小车必不可少的装置。一方面，小车上的曲柄连杆比较灵敏，需要微微调整，对误差进行修正。另一方面，是为了调整小车的轨迹（幅值，周期，方向等），使小车走一条最优的轨迹，以适合比赛的需求。

在连杆处我们采用的是双头螺柱和两个内螺纹对连杆的长度进行微调，以适应加工精度引起的误差，同时能够很好地配合摇杆精心组合调节。具体图示及相关尺寸如下： 在摇杆处，我们经过深思熟虑，最后采用了调节精度高且稳定的的螺纹结构。

我们通过以上两种调节机构的配和，对其进行多方向调节，在修正加工引起的误差的同时，更灵活地调整小车运动轨迹 2.3.7行走机构

行走机构即为三个轮子，轮子又厚薄之分，大小之别，材料之不同需要综合考虑。有摩擦理论知道摩擦力矩与正压力的关系为：对于相同的材料为一定值。

而滚动摩擦阻力所以轮子越大小车受到的阻力越小，因此能够走的更远。

但由于加工问题材料问题安装问题等等具体尺寸需要进一步分析确定。

2.4 参数分析模型

2.4.1 动力学分析模型

a、驱动 驱动轮受到的力矩MA，曲柄轮受到的扭矩M1，NA为驱动轮A受到的压力，FA为驱动轮A提供的动力，有

中2是考虑到摩擦产生的影响而设置的系数）

（其2.4.3急回运动特性、传动角、死点分析

急回运动特性：曲柄摇杆机构中，曲柄虽作等速转动，而摇杆摆动是空回行程的Fp=Fc=Fcx+Fcy+Fcz =τSsinθcsin2 θcos2θc/2+τSsinθcsinθcosθcos2 θc /2+KτScosθc cos2θc/2 式中 τ———雪的平均抗切应力,取τ=2000Pa;S———除雪断面积,取S=54000mm2;K———铲刃口形状系数,前铲取1;θc———切削角,取θc=25°。则 FC=109195N平均速度却大于工作行程的平均速度。急回特性是连杆机构重要的运动特性，其急回运动的程度通常用行程速比系数来衡量。

在曲柄连杆滑块机构中，推程传动角的大小是表示机构传动效率高低、传动性能优劣的一个重要参数。所以，如何在保证运动要求的前提下，获得优良的传动性能，就是设计的目的。死点指的是机构的传动角γ=0，这时主动件会通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心，所以出现了不能使构件AB即从动件转动的顶死现象，机构的这种位置称为死点。

第二篇：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。

第三篇：机械创新设计.

机械创新设计实训设计说明书

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实训班级： 组长姓名： 组员姓名： 组员姓名： 组员姓名： 组员姓名： 组员姓名： 组员姓名： 组员姓名：

学号： 学号： 学号： 学号： 学号： 学号： 学号： 学号：

目录

摘要..................................................................................................................................................3 1 课题背景及意义...........................................................................................................................3

1.1 课题背景............................................................................................................................3 1.2 创新设计意义....................................................................................................................3 2 设计条件与要求...........................................................................................................................3

2.1..............................................................................................................................................3 2.2..............................................................................................................................................3 2.3..............................................................................................................................................3 3 方案选择.......................................................................................................................................4

3.1..............................................................................................................................................4 3.2..............................................................................................................................................4 3.3..............................................................................................................................................4 4 结构设计.......................................................................................................................................4

4.1..............................................................................................................................................4 4.2..............................................................................................................................................4 5 分析计算.......................................................................................................................................4

5.1..............................................................................................................................................4 5.2..............................................................................................................................................5 6 创新点及应用...............................................................................................................................5

6.1..............................................................................................................................................5 6.2..............................................................................................................................................5 6.3..............................................................................................................................................5 7 总结..............................................................................................................................................5

7.1..............................................................................................................................................5 7.2..............................................................................................................................................5 8 参考文献.......................................................................................................................................5

摘要 课题背景及意义

1.1 课题背景

1.2 创新设计意义 设计条件与要求

2.1

2.2

2.3 方案选择

3.1

3.2

3.3 结构设计

4.1

4.2 分析计算

5.1 理论分析与计算

5.2 工作原理 创新点及应用

6.1

6.2

6.3 总结

7.1

7.2 参考文献

附图： 附图一 附图二 …… 附图N

第四篇：机械创新设计

机械创新设计中的机构创新设计

摘要

机械创新设计是指规划构思出新颖有价值的机械产品的活动过程，而机构创新是机械创新设计的一个重要方面。本文首先简述了机械创新设计的内涵，随后针对机构创新方面进行了举例说明，最后以折叠式担架车为实例对机构创新在机械设计创新中的应用进行了简要介绍。关键词

机械 创新 设计 机构 再生 原理

一、机械创新设计概述

1、引言

机械设计是指根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。一般来说，机械设计分为以下几步：第一步就是敢发现问题，感悟需求；第二步是弄清问题的本质；第三步是寻求问题的科学原理解，解决问题都是要遵循科学原理或利用科学规律、现象；第四步是选定科学原理解，规划工艺动作，规划功能；第五步是机械系统的构思，尺度综合；第六步是机械系统的评价选优；第七步是对被选定机械系统作结构设计；第八步是造型包装设计。

创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。起源于拉丁语，它原意有三层含义，第一，更新；第二，创造新的东西；第三，改变。创新是人类特有的认识能力和实践能力，是人类主观能动性的高级表现形式，是推动民族进步和社会发展的不竭动力。

机械创新设计是充分发挥设计者的创造力和智慧，利用人类已有的相关科学理论、方法和原理，进行新的构思，设计出新颖、有刨造性及实用性的机构和机械产品[1]。

2、机械创新设计的内涵

狭义的机械创新设计是指规划构思出新颖有价值的机械产品的活动过程，它的标志是设计产品具有新颖性。广义的机械创新设计应该包括设计思想方法、手段的创新。一般情况下，机械创新设计被理解为狭义的。

从机械的定义、机械设计过程看机械创新设计的内涵主要在以下几方面[2]： 1)产品功能的创新设计。包括满足人类需求的全新功能的产品和增加新功能的产品的创造。

2)完成产品功能的新的科学原理的运用。

3)实现工艺动作的新规划，用工艺动作完成产品功能是机械产品的重要特征。4)机械系统的创新组合。

5)机构创新，包括基本机构的演变创新和机构的组合创新。

6)结构创新。机器由具体的功能结构结合而成，结构元素的变化构成机械创新设计最为具体的部分。

7)检测控制系统创新。8)产品造形创新。

机械创新设计的实质内容是“新”字，构成一个机械产品的某一部分相对于旧有产品而言，具有新颖价值，其设计过程中就进行了创新设计。机械创新设计只是机械设计过程中，对产品规划构思的某些部分作了新颖有价值的设计。机械创新设计只是机械设计中的一个环节，前者不能取代后者。

本文将针对机构创新这一点，阐述机构学相关理论在机械创新设计方面的应用。

二、机械创新设计中的机构创新

1、新机构的创新设计

任何一个设计，其首要工作应明确设计目的和设计任务以及设计出机构应实现的功能。机械系统的功能分析是机构创新设计中非常重要的环节，是后续设计的基础。最基本的功能分析是确定输入、输出运动形式和相关约束条件，从而总结出为实现所需功能所需的机构自由度、各类型构件数目、机构中各类运动副的分配情况等[3]。在进行机械装置的功能分析之后，可根据现有的单铰运动链图谱找出满足机构自由度要求和基本功能要求的单铰运动链，且这些仅含连杆与转动副的所有单铰运动链原型可作为下一步创新综合的基础。

例如，要求设计一个能较精确地实现预期运动规律(将转动变换为移动)的传动系统——凸轮控制机构。则可确定凸轮为原动件，滑块为输出构件，该凸轮要求恒速转动，以驱动滑块沿固定导轨移动。而滑块要按规定的行程作往复运动。按以上要求分析，机构的自由度为l，应选择F=l的运动链，而满足需求的最简单运动链为平面四杆链。由于机构中存在凸轮高副，且输出为移动副，则应对四杆机构进行运动副的替代，不难发现替代后运动链为1R1P1Z[4]形式(R为转动副、P为移动副、Z为凸轮高副)。同时可明确输入运动为转动，构件1为驱动件(即为凸轮)，输出运动为移动，构件3为输出件(滑块)，构件2为相对固定的机架，从而得到其机构简图如图2-1所示。滚子4并非运动链中的构件，在此只是起到减少凸轮副磨擦损耗的作用。

图2-1平面四杆运动链替代后的机构

若要满足力或运动的扩大功能，则可分别选择瓦特链与斯蒂芬森链为原型的六杆运动链并使机构中同时存在凸轮高副和齿轮高副。先来讨论瓦特链的形式，如图2-2所示。根据运动副替代方法，可将瓦特链中的构件2与转动副B和C替代为凸轮副HS，构件l则为凸轮；构件4与转动副E和G替代为齿轮副HS，构件3为齿轮，构件5为齿条也即是滑块。接下来确定出三元素杆6为机架，即可设计出机构运动简图，如图2-3所示。图中l为主动凸轮，通过主动凸轮带动齿轮3摆动，再通过齿轮齿条的啮合，实现滑块5的往复移动输出，达到预期功能。

图2-2 替代后的瓦特链

图2-3 根据瓦特链创作的机构

再来看斯蒂芬森链，如图2-4所示。可将构件2和转动副B和C替代为凸轮副HS，构件1则为凸轮；构件5与转动副E和F替代为齿轮副HS，构件3为齿轮，构件6为齿条。此时三元素杆3既是与凸轮连接的从动杆，又是齿轮。三元素杆6则

既可能成为带固定齿条的机架(如图2-5a所示)，也可能成为与机架通过移动副连接的齿条滑块(如图2-5b所示)。从而可能得出两种不同结构的机构。

图2-4替代后的斯蒂芬森链

图2-5 根据斯蒂芬森链创新出的机构

图2-5a方案是以构件6为带固定齿条的机架，当输入转矩驱动凸轮1转动时，利用凸轮传动使齿轮3实现往复摆动，由于齿轮3与机架6所含齿条的啮合，齿轮3的中心相对于机架6成往复直线运动，再通过齿轮3与滑块4的铰接，最终形成滑块4相对于机架6的往复直线运动输出。图2-5b方案是以构件4为机架，通过凸轮驱动输入转动，再通过凸轮1将转动传递给齿轮3，齿轮3与滑块齿条6啮合，使滑块齿条6相对机架4作往复移动输出。在上述方案中为减少凸轮上的磨擦损耗均采用了滚子结构。

2、基于原机构的再生创新与综合

另一种基于现有装置的再生创新综合，其设计全过程可分如下5步：(1)明确所设计机器的功能要求，并作相关调研；(2)根据已有的机构将其转换成仅含构件和转动副的单铰运动链；(3)是根据原型单铰运动链的基本特性进行构型综合，即在机构自由度保持不变的情况下，根据需要可适当调整原机构杆件数，并对其各类运动链型综合而获得所有独立异构的运动链；(4)是根据设计的功能需求与约束条件，选取满足条件的运动链，并进行机构的演化与创新；(5)最后进行机构的结构化设计，得到机械装置的运动简图[5]。现以一个凸轮控制机构的创

新设计为例作简单讨论。

已知一凸轮控制机构使一个大质量M，按给定的行程D作往复运动，要求根据创新综合方法，提出其它设计方案，并要求比原机构能获得更大的机械效益。

首先应明确机构设计的基本功能是用机械效益大的凸轮控制机构去驱动连接点P，同时机构的自由度应为1。为简化问题，仅研究驱动点P之前的传动机构，它是F=1的凸轮摇杆机构，其对应运动链如图2-6所示。

图2-6 传动部分运动链图

接下来进行运动链的综合。因创新机构需要获得更大的机械效益，故应考虑增加机构杆件数。为保证自由度不变，最少应增加2个杆件，则得到新装置应为六杆运动链，它仅有2种独立异构型式，即瓦特链与斯蒂芬森链。以斯蒂芬森链为例，根据功能需求进行结构的演化。因该装置为凸轮控制机构，必然进行运动副的替代，即用一个凸轮副去替代运动链中的一个二元素杆与2个转动副，故得到演化后运动链，如图2-7所示，其中虚线表示的Hs即是凸轮副的替代部分[6]。

图2-7 斯蒂芬森链的代替

3、机构创新设计应用实例

折叠式担架车车能在急救中快速实现担架与担架车的转换，大大降低了急救时间。

图3-1 折叠式担架车的机构运动简图

如图3-1所示，台板承担病人，支杆和连杆通过若干个转动副与台板相连。该设备中应用了4个万向轮，同高度的4个为一组，展开时一组工作，折叠时另一组工作。连杆之间由转动副连接，该担架车由2套这种杆机构组合而成，其中左右对称的支杆－触板连杆－短连杆分别组成2套复合铰链。根据需要该车有2个工作状态：高位工作状态和低位工作状态。高位工作状态是该车作为担架车急救时推行所用；而低位工作状态则是该车作为担架或进入救护车时所用[7]。

当需要将担架车折叠或将其推上救护车时，只需要挨着锁死挂钩的急救人员将挂钩7旋转就可以打开，如图2所示。其后面的急救人员用力向前推，前面的支杆3’撞到车沿，向里面扣进来。由长连杆6’，短连杆5’和触板连杆4’组成的杆机构也就是E点向右上方移动，之后带动长连杆6’，在连杆6’的作用下，向右拉动支杆3，支杆3也随动向里面扣进去。随后由触板连杆4，短连杆5和长连杆6组成的杆机构，也就是B点向左上方移动，带动长连杆6，同时又给支杆3’ 一个向里面扣的力。这样就实现了自动平稳折叠的功能。在支杆全部收进去后，旋转挂钩，挂在车体的台板L点的柱销上，就实现了折叠时的锁死，其示意图如图3-2所示。

图3-2 折叠式担架车示意图

如果想要将担架车展开，只要将L点挂钩旋转，向外扳动一个触板连杆。例如扳动触板连杆4’，如图3-3所示，由连杆组成的转动副短连杆5’和触板连杆4’运动到一条直线上。连在E点的长连杆6’驱动支杆3展开。长连杆6也就是H点向右下方运动，同时驱动触板连杆4，短连杆5组成的转动副成一条直线，驱动支杆3展开，最后经长连杆之间它们相互作用成展开状态。展开后将挂钩挂在支杆的柱销上进行锁死。

图3-3 折叠式担架车的折叠状态

结论

进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。运用机构学原理进行机械设计创新，首先要学习掌握相关的机构理论与已有的结构，才能在创新思维的指导下进行创新设计。参考文献

[1] 潘兆庆，周济.现代设计方法概论[M].北京：机械工业出版社，1991.[2] 孙建明.浅谈机械创新设计[M].全国机械设计教学研究，2005：52-54 [3] 黄茂林，秦伟.机械原理[M].重庆：重庆大学出版社，2002.[4] Johnson R C.机械设计综合[M].陆国豪，译.北京：机械工业出版杜.1987.[5] 罗金良，黄茂林.自适应运动链的构型综合及应用研究[J].机械设计与研究.2006，22(5)： [6] 冯俊.机构创新综合方法的应用[J ].机械设计,2009(4):45-47.[7] 王志学，刘一鸣，贾连斌，王凤兰.折叠式担架车机构创新设计[J].机械设计，2010（8）：

第五篇：机械创新设计

《创新设计》单元测验1

一、单项选择题

1、齿轮轮齿的啮合所构成的运动副属于（）。(C)A、移动副 B、低副 C、高副 D、转动副

2、新产品设计开发的第一个阶段是（）。(B)A、研究设计阶段 B、调查决策确定阶段 C、样机试制阶段 D、方案设计阶段

3、机械零件由于某些原因不能（）时称为失效。(C)A、工作 B、连续工作 C、正常工作 D、负载工作

4、下面不属于机械零件的失效形式的是（）。(D)A、整体断裂 B、过大的残余变形 C、表面破坏 D、摩擦

5、下面不属于机械零件的设计准则的是（）。(A)A、美观准则 B、刚度准则 C、强度准则 D、可靠性准则

6、通常把机构解释为（）。(A)A、具有确定相对运动构件的组合B、具有确定相对运动元件的组合

C、具有确定相对运动机件的组合 D、具有确定相对运动零件的组合

7、在平面机构中，机构的原动件的自由度应为（）。(B)A、0 B、1 C、2 D、3

8、在平面机构中原动件数目（）机构的自由度时，该机构的运动将不完全确定。(C)A、大于 B、等于 C、小于 D、以上都不正确

9、平面机构具有确定运动的条件是（）。(B)A、机构的自由度大于零

B、机构的自由度等于原动件数

C、机构的自由度大于1 D、机构的自由度小于零

10、在一个零件的磨损过程中，代表使用寿命长短的是（）。(B)

11、国家知识创新体系包括（）。(D)

A、知识创新体系 B、技术创新体系 C、知识传播系统和知识应用系统 D、以上均是

12、目前世界上的发明专利（）掌握在发达国家手里。(A)A、90% B、80% C、70% D、60%

13、我国关键技术对外依存率达到（），与发达国家的差距还非常大。(B)A、40% B、50% C、60% D、70%

14、美国经济学家舒彼特在1912年出版的“经济发展理论”中提出创新的具体内容包括（）。(D)A、采用新技术 B、生产新产品 C、研制新材料和开辟新市场 D、以上均是

15、在国际竞争中，国防、工业、农业等领域内的竞争越来越表现魏科学技术能力和人才的竞争，特别是（）的竞争。(B)A、高技能型人才 B、创新型人才 C、高学历型人才 D、科技复合型人才

16、从创新的内容来看，一般把创新分为（）。(C)A、知识创新和技术创新两部分 B、知识创新和应用创新两部分 C、知识创新、技术创新和应用创新三部分 D、应用创新和技术创新两部分

17、知识创新又称为（）。(C)A、技术创新 B、应用创新 C、理论创新 D、文化创新

18、社会实践中，创新方式指（）。(D)

A、由无到有的创新 B、从由到新的创新 C、凭空创新 D、包括A和B项

19、自行车和缝纫机应属于（）。(A)A、机器 B、机构 C、通用零件 D、专用零件 20、一般的机械钟表应属于（）。(B)A、机器 B、机构 C、通用零件 D、专用零件

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21、（）可以用来代替人的劳动，完成有用的机械功或实现能量转换。(B)A、机构 B、机器 C、构件 D、零件

22、构件是机器中每一个独立（）的刚性单元体。(B)A、制造 B、运动 C、分析 D、设计

26两构件在未构成运动副之前，在空间中它们共有（）个相对自由度。(D)A、3 B、4 C、5 D、6

29、在平面机构中，如果引入一个平面低副（转动副和移动副），则提供（）个约束。(B)A、1 B、2 C、3 D、4 30、在平面机构中，如果引入一个平面高副，则提供（）个约束。(A)A、1 B、2 C、3 D、4

二、多项选择题

1、(ABCD)要进行机械创新首先应了解机械原理（）方面。

A、机构结构和运动分析基本知识 B、机器动力学

C、常用机构的分析与设计 D、机械系统的方案设计

2、机械原理研究的对象是（）。(AD)A、机构 B、构件 C、运动副 D、机器

3、机构结构分析的主要内容和目的是（）。(ABCD)A、研究机构的组成及机构运动简图的绘制

B、掌握机构具有确定运动的条件 C、研究机构的组成原理 D、研究机构的结构分类

4、关于运动副的解释下面的叙述正确的是（）。(ABC)A、运动副是一种连接

B、运动副由两个构件组成

C、组成运动副的两个构件之间有相对运动 D、运动副可以由一个构件组成

5、在绘制机构的运动简图的过程中，下面的叙述（）必须明确表示出来。(ABCD)A、构件的数目和长度

B、运动副的类型、数目和运动副之间的相对位置 C、机构的原动件 D、机构的机架

6、下面关于运动的分类，按照运动副接触部分的几何形状分类的有（）。(ABC)A、圆柱副 B、球面副 C、螺旋副 D、移动副

7、下面的机器是利用机械的振动来工作的有（）。(ABD)A、按摩机 B、振动台 C、发电机 D、振动运输机

8、对于静不平衡的转子，只需要（）就可以获得平衡。(AB)A、在同一个平面内增加一个平衡质量

B、在同一个平面内除去一个平衡质量

C、分别在两个平面内各增加一个平衡质量 D、分别在两个平面内各除去一个平衡质量

三、判断题

1、从运动学的角度看，机构与机器是相同的。（）(A)

3、各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动装置（）。(A)

5、机构是把一个或多个构件的运动，变换成其他构件所需运动的确定运动构件系统（）。(A)

6、机器中独立运动的刚性单元体，称为零件（）。(B)

7、一个构件可以是不能拆开的单一整体，也可能是由若干不同零件组装起来的刚性体（）。(A)

8、虚约束对运动不起作用，也不能增加构件的刚性（）。(B)

9、若两个构件之间组成两个导路平行的移动副，在计算自由度时应算作两个移动副（）。(B)

11、当机构的自由度F>0，且等于原动件数，则该机构具有确定的相对运动（）。(A)

12、虚约束对机构的运动不起作用（）。(B)

14、机构的运动不确定，就是指机构不能具有相对运动（）。(B)

15、机构的运动简图是用来表示机构结构的简单图形（）。(B)

16、在绘制机构运动简图时，必须按比例绘制，否则，不能表明构件之间的相对运动关系（）。(A)

18、平面机构中如果有4个构件在同一处用铰链连接在一起，则它们构成了4个转动副（）。B

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19、平面机构中的虚约束，如果制造、安装精度不够时，会成为真约束（）。(B)

21、从机构组成看，机构可看作为构件与运动副的组合，也可以看作为原动件与机架和从动件的组合（）。(A)

22、只要两个以上的构件汇交在一起，并有回转副存在，就一定存在复合铰链（）。(B)

24、机构中有一个固定不动的构件称为机架，故机架相对于地面肯定是固定不动的()。(B)

25、构件是组成机构的基本要素之一，而运动副是机械原理中最重要的概念之一（）。(A)

26、从运动学的角度分析，任何机器都是由若干（两个以上）构件组合而成（）。(A)

27、构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统称为运动链（）。(A)

29、同一机构因所取的原动件不同，有可能成为不同级别的机构，但当机构的原动件确定后，杆组的拆法和机构的级别就一定了（）。(A)30、当机械自锁时，机械已经不能运动，所以此时机械所能克服的生产阻抗力为小于等于零的值（第 ３ 页

共 3 页。(A)）