第一篇：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
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：机械创新设计作业2
一种可调节尺码大小的轮滑鞋
专利的基本信息
申请号：200620154134.X 申请日：2006.12.01 名称：可调整肥度的溜冰鞋鞋头 公开(公告)号：CN200973409 公开(公告)日： 2007.11.14 主分类号：A43B5/16(2006.01)I 分类号：A43B5/16(2006.01)I 申请(专利权)人：江 勇
地址：523940广东省东莞市厚街镇工业区新屋园路11号 发明(设计)人： 江 勇
专利代理机构：厦门市新华专利商标代理有限公司 代理人：彭长久
专利的摘要
本实用新型涉及一种可调整肥度的溜冰鞋鞋头，包括一鞋头本体，沿该鞋头本体后侧端纵向开设有一用以扩张鞋头本体的剖开槽。本实用新型是由鞋头本体后侧端纵向开设有一用以扩张鞋头本体的剖开槽之结构配合鞋跟滑动实现双边调整鞋头肥度之功效，其可依脚形的变化随意操作，更好地方便消费者使用。
本专利的解决问题的原理
目前，可伸缩式的轮滑鞋是市面上常见的轮滑鞋形式，这种轮滑鞋的款式多种多样，不仅能够达到传统定码鞋的视觉效果和穿着效果，还可以实现一双轮滑鞋同时拥有四个码段的功能，即一双滑轮鞋可随不同尺码的足大小而变换鞋体长度，其适合四种不同尺码的足穿着，既可以适合成长中的孩子在不同年龄段穿着，也可以适合一家人中尺码不同尺码的人穿着，应用范围广，经济适用。由于可伸缩式轮滑鞋具有上述优点，使其受到消费者的广泛青睐。
然而，可伸缩式轮滑鞋的缺陷在于：由于不同年龄段消费者的足部不仅长度不同，而且宽度也不相同，而现有可伸缩式滑轮鞋只能改变鞋体的长度却无法使鞋体的宽度随长度的变化增宽或者变窄，消费者在穿着这种轮滑鞋时，会出现足部受到鞋体的压迫或者鞋体过宽的现象，使得舒适感较差。
本专利所设计的内容就是来解决这个另人苦恼的问题。
如图1所示，溜冰鞋包括鞋跟30、鞋头10及鞋跟30与鞋头10的鞋长调节结构、鞋宽调节机构及控制机构，所述鞋宽调节机构包括沿所述鞋头本体1后侧端纵向开设有一用于扩张鞋头本体1的剖开槽2，前置槽
21、锥形槽22及开口槽
23、以及鞋跟底板上凸设有导轴
31、固定金属片50，导轴31嵌设于鞋头10锥型槽22中，并用固定金属片50将鞋头10与鞋跟30连接起来；鞋长调节结构为鞋跟30前部的底面上设置纵向排列的一列定位通孔和安装在鞋头10上的定位块，每相邻的定位通孔之间 由纵向的槽沟将两者连通，所述定位块即为控制机构40，它的一端嵌设于鞋头本体1上的前置槽2l中，另一端嵌设于鞋跟底板上。当需要调整溜冰鞋的尺码时，操纵控制机构，拉动鞋头使之位于鞋跟上合适的定位通孔中以改变鞋头与鞋跟的连接位置，即通过鞋长调节结构来调整鞋体的长度，同时鞋宽调节机构中的鞋头4本体上的锥型槽以鞋跟上的导轴为支柱向前发生位移，或者推动鞋头使之反向移动，由固定金属片作用于锥形槽而使开口槽的两边会均匀地张开或者收拢，从而实现溜冰鞋长宽的调节。
结合TRIZ理论进行必要说明
TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式；其次，各种技术难题和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力；第三，技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大效益的功能。
由TRIZ理论的核心思想我们可以得知可调鞋宽、尺码、长度的轮滑鞋的诞生是遵循着客观的规律发展演变的，具有客观的进化规律和模式。这些发明都是朝着更舒适，更方便，更通用化等一些方向发展的。
我觉得这种可调节鞋宽、鞋长的轮滑鞋符合TRIZ理论的三个原理。
1、分割的原理 a、把一个物体分成相互独立的部分 b、把物体分成容易组装和拆卸的部分 c、提高物体的可分性
2、改变局部
a、从均匀的物体结构、外部环境或作用改变为不均匀的 b、让物体不同的部分承担不同的功能 c、把物体的每个部分处于各自动作的最佳位置
3、多用性
使物体具有复合功能以替代其他物体的功能
在这个发明专利中，轮滑鞋需实现调节轮滑鞋的宽度和长度两大功能，这两大功能的实现就需要用到TRIZ以上的三大发明原理。首先，鞋跟、鞋头、鞋长调节结构、鞋宽调节机构及控制机构等部件共同组成了可调节长度和宽度的轮滑鞋，因此用到了分割的原理。其次，轮滑鞋可变长度和宽度是通过不同的部分承担的，例如，轮滑鞋的鞋长调节结构是用来改变轮滑鞋的长度的，轮滑鞋的鞋宽调节机构是用来调节轮滑鞋的宽度的，因此用到了改变局部的原理。再者，轮滑鞋的鞋长和鞋宽可以调节后，意味着轮滑鞋的功能有增强了，一个家庭可能只需要一双轮滑鞋就可以全家一起滑，也是一项很经济的发明，因此用到了多用性原理。
对上述发明专利的简单评析
上述结构具有的优点：
可通过鞋长调节结构来调整鞋体的长度，从而调节鞋的尺码，使一双鞋可以适合不同尺寸的脚。上述结构具有以下缺点：
(1)该种鞋宽调节机构中的固定金属片面积大，导致摩擦面大，调节时较为费力；
(2)调节机构中的金属件容易造成非金属件的磨损，容易造成调节机构较快失灵；
(3)调节机构和控制机构在鞋头上表面上有较多的凹凸结构，影响脚底板的舒适度；
(4)操作控制机构麻烦不便，因为控制机构设置在鞋跟底部的中间部位，其操作面位于鞋底，调节鞋码时只能脱下鞋子进行操作，不能直接穿着鞋子直接调整到合适的尺码上；
(5)对控制机构操作费力不便，因为在鞋底部位的控制机构因鞋底安装有鞋轮机构造成其操作空间比较狭小，且控制机构与鞋跟上定位通孔的结合往往会被脚板踩踏得很结实，必须用力按压才能使两者脱离以便做鞋码的调节，以致造成调节上既操作困难，又操作费力。
可以解决同一问题的另外一种方法
——简便轻松的轮滑鞋
它包括鞋面、与鞋面连接的绑腿、鞋底和鞋头，其中，鞋底的后部与绑腿连接，鞋底的中部和前部与鞋头之间具有鞋宽调节机构、鞋长调节结构及其尺码调节机构，其特征在于鞋宽调节机构包括两个导向柱和两个长条形的导向孔，导向孔并排分布在鞋底中部上表面的两侧，并沿鞋底纵向朝鞋底前部延伸，导向柱设于鞋头后部的底面上并位于鞋底上的导向孔中；在鞋头上位于导向柱之间开有两条撑开槽，撑开槽在鞋头的后端边缘构成断口结构，撑开槽从断口延伸至鞋头的前部，两个导向孔之间、两条撑开槽之间的间距沿各自的延伸方向逐渐增大，分别形成间距为前宽后窄的八字形排布，当鞋头上导向柱在鞋底上的导向孔中移动时，鞋头的宽度会因两条撑开槽被撑开而增大，或者被收拢而缩小。使用时，鞋头上的导向柱位于鞋底上的导向孔的后端时，鞋体为尺码最小的状态。当需要增加鞋体长度时，向鞋子的前方拉动鞋头，此时鞋头上的导向柱沿鞋底上的导向孔向前移动，导向柱因导向孔为八字形排布而使两个导向柱之间的间距逐渐增大，从而带动鞋头上的撑开槽向两侧均匀张开，因此可实现鞋体在长度增加的同时宽度也均匀增加的技术效果；反之，当需要减小鞋体长度时，向后推动鞋头，鞋头上的导向柱沿鞋底上的导向孔向后移动，导向柱因导向孔为向后收窄的八字形排布而使两个导向柱之间的间距逐渐减小，从而带动鞋头上的撑开槽均匀收拢，具有鞋体长度调节的同时调节鞋体合适的宽度，使得穿着者在穿着轮滑鞋时，足部倍感舒适。导向孔的长度即为鞋体长度的调节范围。在鞋头底面上的两个导向柱之间增设有定位柱，该定位柱还位于鞋头上的两个撑开槽之间；鞋底上的导向孔之间相应地设有定位孔，定位孔沿鞋底纵向朝鞋底前部延伸，鞋头上的定位柱位于鞋底上的定位孔中，定位孔的长度与导向孔的长度相适应。定位柱与定位孔相配合可提高鞋头与鞋底之间滑动的稳定性。导向柱与定位柱沿鞋头横向错开设置，相应地，导向孔与定位孔沿鞋底横向错开设置，这样的结构设置方便制作时模具的脱模。鞋长调节结构可以由位于鞋头底面的调节凸块和与之配合的位于鞋底上表面的调节凹槽构成。尺码调节机构包括位于鞋底中部上表面处的与鞋底纵轴线垂直的按钮安装槽和位于该安装槽内的外形与安装槽相适应的调节按钮及复位弹簧，按钮安装槽横向截断鞋底的上表面上的调节凹槽在鞋底的一侧边开口，调节按钮从该开口处向内插入按钮安装槽中，在调节按钮的插入端与按钮安装槽内端槽壁之间设有复位弹簧；调节按钮的上表面上具有一个与鞋底上的调节凹槽平行的凹槽，该凹槽靠近调节按钮插入端的槽壁上设有至少一个用于给鞋头上的调节凸块定位的卡槽。当按动调节按钮时，调节按钮上的凹槽与鞋底上的调节凹槽对齐形成完整的调节槽，使鞋头上的调节凸块能够在该调节槽中移动，即使得鞋头与鞋底能够沿纵向相对移动，当调到合适的鞋体长度时，松开调节按钮，在复位弹簧的作用下调节按钮复位，即向安装槽开口方向移动，使调节按钮凹槽上的卡槽卡在对应位置上的调节凸块上，从而使鞋长定位。鞋头上的调节凸块可以是一个凸块，相应地设计较宽的调节按钮，在调节按钮的凹槽壁上开有数个卡槽，调节凸块位于调节按钮上不同的卡槽中，鞋体的长度就不同。鞋头上的调节凸块也可以是沿鞋底纵向排列的数个凸块，不同位置的凸块由卡槽定位后可形成不同尺码的鞋体。鞋头的前部与鞋底的前部之间还设有活动连接结构，活动连接结构包括一长条形的通孔与竖向设于通孔中可沿通孔滑动的连接件，通孔设于鞋头的前部并沿鞋头纵向延伸，鞋底的前部开有一安装孔，连接件穿过安装孔与通孔使鞋头与鞋底活动连接，当连接件沿鞋头上的通孔移动时，鞋头与鞋底之间做相对移动。活动连接结构可使鞋头的前部与鞋底之间紧密地贴合，确保鞋长调节结构及其尺码调节机构能够正常工作。鞋头前部的上表面具有下凹的凹陷部，鞋头上的通孔设于凹陷部中；鞋底前部的上表面具有一与凹陷部的凸出底面相适应的安装槽，鞋底上的安装孔位于该安装槽中，连接件采用螺钉与华司螺母，华司螺母的顶部位于凹陷部中并支承在通孔的上孔缘上，螺钉与华司螺母之间为螺纹连接。鞋头上的导向柱与鞋底上的导向孔之间。鞋头上的定位柱与鞋底上的定位孔之间设有卡合结构。卡合结构包括卡勾和卡槽，卡勾分别设于鞋头上导向柱与定位柱的端头上，卡槽则分别设于鞋底上导向孔与定位孔的后端，卡勾与卡槽相配合使导向柱与定位柱卡合在导向孔与定位孔中。卡槽与卡勾相配合，可使导向柱与定位柱安装在导向孔与定位孔中，当导向柱与定位柱分别在导向孔与定位孔中移动时，卡勾卡合在导向孔与定位孔的孔缘上，从而防止导向柱和定位柱从导向孔、定位孔中脱离。撑开槽的前端头具有用于防止撑开槽端部撕裂的防裂孔。
对上述方法的简单评析
(1)上述方法的鞋宽调节机构由鞋头上的撑开槽、导向柱及定位柱与鞋底上的导向孔、定位孔构成并相互配合使用，可实现鞋体在长度增加或者缩短的同时，宽度相应地均匀增加或者收窄的技术效果，使人体足部倍感舒适，而且这种结构在进行调节时，摩擦面小，调节简便轻松，各部件之间不易磨损，使得调节机构的使用寿命较长；(2)上述方法的鞋长调节结构设于鞋头的底面与鞋底的上表面之间，整个鞋头的上表面为平面，与现有技术中的调节机构和控制机构在鞋头上表面上有较多的凹凸结构相比，可增加足底的舒适度；(3)上述方法的尺码调节机构是在鞋体的侧边进行调节，穿着者可穿着鞋子通过按压鞋体侧边的按钮面板，直接将鞋子调整到合适的尺码上，而不必像现有技术一样需要穿着者脱下鞋子进行操作，因此增加了使用便利性；
(4)上述方法将尺码调节机构设置在鞋体的侧边，由于鞋体的侧边不受鞋轮机构安装空间的限制，进行调节操作时，操作空间足够大，方便实用，而且本尺码调节机构不会出现现有技术中控制机构与鞋跟上定位通孔的结合往往会被脚板踩踏得很结实的现象出现，因此操作简单方便；
(5)上述方法的结构简单，不仅可以适用于轮滑鞋，也可适用于其它用途并需要变型的鞋。
第五篇：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．
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