实验11 机械创新设计现场认识实验
11.1 机械创新设计现场认识实验指导书
一、实验目的
1. 了解机械创新设计的基本原理与基本方法，启迪创新思维，提高创新意识。
2. 了解机构创新设计和结构创新设计的基本途径与方法，提高创新设计能力。
二、实验设备
实验设备主要是CX-10B机械创新设计陈列柜，它是《机械创新设计》课程的“实物教材”。其内容以近年来出版的机械原理、机械设计、机械创新设计等方面的国家级优秀教材和国外高校优秀教材为基本依据，以典型的创新产品设计为实例，展示了机械创新设计的原理和方法，突出了产品创造技法、原理方案创新、机构创新、结构方案创新和外观设计创新等内容。
机械创新设计陈列柜由10个展柜组成，分别是创新设计概述、创新思维方式、产品创造技法（1）、产品创造技法（2）、原理方案创新（1）、原理方案创新（2）、机构创新设计（1）、机构创新设计（2）、结构方案创新及外观创新设计等。
机械创新设计语音控制柜，由微处理器控制的新型大容量语音芯片组成，设有遥控和手控两种独立操作，可实现遥控、手控该柜全部模型电机同时转动。
三、现场教学内容简介
第1展柜创新设计概述
1. 创新设计源于实践。陈列柜中所示的蒸汽机车、内燃机车曾经是人们创新设计的产物。近年出现的磁悬浮列车，更凝聚着创新设计的智慧之光。
传统的列车必须通过车轮与轨道接触才能实现牵引运行。这种机械接触式轮轨关系带来许多弊端，如摩擦磨损严重，机械噪声大，运行速度难以大辐度提升。怎样才能克服这些弊端呢？有人破天荒的想出了让列车悬浮空中的创意。沉重的列车怎样才能悬浮起来呢？要解决这一问题，不能不进行创新设计。
经过人们的努力，磁悬浮列车脱颖而出。它利用超导磁体产生强磁场，运动时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力，将列车悬浮于空中约100～200毫米。再用线性电机驱动，使列车高速前进。磁悬浮列车克服了传统机车车辆轮轨机械接触引起的弊端，令人刮目相看,可望能成为21世纪的新型陆上交通运输工具。
除了磁悬浮列车外，还可以列举许多极富新颖性和独特性的创新设计成果。
2. 设计，是将创意转化为技术方案的过程，是建立技术系统的第一道工序，它对产品的技术水平和经济效益起着决定性的作用。针对同一设计课题，可能有不同的设计方案，创新设计追求具有新颖性、独特性的技术方案。所谓机械创新设计，是指设计者的创造力得到充分发挥，并设计出更具竞争力的机械新产品的设计实践活动，创新是它的灵魂。根据设计的内容特点，创新设计可分为开发设计、变异设计和反求设计等基本类型。
开发设计的特点，是从产品应有的功能出发，去构思新的技术方案，开发满足消费新需求的机械新产品。开发设计通常历经产品规划、原理方案求解、技术设计和施工设计等阶段。
变异设计，是针对已有产品的缺点或新的工作要求进行的改进设计。它通常针对基型产品的工作原理、机构类型、结构方式、参数大小等进行一定的变换或求异，其目的在于使变异后的产品更适应市场需求。
反求设计，是针对已有的先进产品或设计进行逆向思考，分析其关键技术，并在消化、吸收的基础上设计出同类型新产品的过程。
机械创新设计通常包括原理方案创新、机构方案创新、结构方案创新和外观设计创新等活动。创新思维和创造技法是一切创新设计方法的基础。
第2展柜创新思维方式
设计，首先是一种脑力劳动。创新设计，往往是创造性思维劳动的结晶。从事机械创新设计，不仅需要机械设计方面的知识，而且需要创新思维方式的支持。
创新思维是一种突破常规思维的逻辑通道，用新思路去求解问题的思维方式，与常规思维相比，它更具发散性和求异性。因此，发散思维与求异思维是创新思维最基本的思维方式。
1. 观看弹簧施力夹紧装置创新设计的实例。夹紧装置通常用于在加工时夹持工件, 或者用于在浮花压制或印刷时施加大的力量。第一个模型为一个已有的弹簧施力的夹紧装置，它已获得专利。从结构上看，它是一个具有四个构件和六个运动副的装置；它有一个包含工件的固定杆、两个夹紧杆，以及一个弹簧；它有四个转动副和两个直接接触的高副。一个设计者在此基础上进行发散思维和求异思维，构思出多种可以避开该专利的新方案。陈列柜里展示出了其中的五个设计方案。
2. 再看发动机创新设计方面的两个实例。内燃发动机是常见的动力设备。往复式活塞内燃发动机的主体机构是曲柄滑块机构，在结构上离不开曲轴、活塞、气缸等零部件。在长期的使用中，人们发现它存在不少技术矛盾，于是开始了新型发动机的研制，并获得不少新成果，陈列柜左边陈列的无曲轴式活塞发动机就是其中一种。它没有曲轴，而是以凸轮机构代替传统发动机原有的曲柄滑块机构。取消原有的关键曲轴，是创新思维的体现，因为这种设计可使零件数量减少，结构简单，成本降低。若将圆柱凸轮安装在发动机中心部位，可在其周围设置多个气缸，制成多缸发动机。通过改变凸轮轮廓形状，可以改变输出轴转速，达到减速增矩的目的。这种凸轮式无曲轴发动机已应用于船舶、重型机械和建筑机械等行业。
3. 在改进往复式发动机的过程中，人们发现如能直接将燃料的动力转化为回转运动将是更合理的途径。基于这种思维，旋转式内燃发动机的设计脱颖而出。观看陈列柜右边陈列的旋转式发动机的模型。旋转式发动机由椭圆形的缸体、三角形转子、行星齿轮机构、吸气口、排气口和火花塞等组成。运转时同样有吸气、压缩、燃爆作功和排气等四个动作。由于三角形转子有三个弧面，因此每转一周有三个动力冲程。而且三角形转子的每一个表面与缸体的作用相当于往复式的一个活塞和气缸，依次平稳连续地工作。转子各表面还兼有开闭进排气阀门的功能，设计可谓匠心独具。
旋转发动机与传统的往复式发动机相比，在输出功率相同时，具有体积小、重量轻、噪声小、
旋转速度范围大以及结构简单等优点。不过，在实用化生产过程中还有许多问题需要解决。
第3展柜产品创造技法（1）
机械创新设计需要一定的方法与技巧，设计者除了掌握机械设计课程介绍的“专业性”设计方法外，还应掌握源自创造学的“通用性”创造技法。创造技法较多，首先介绍希望点列举法和缺点列举法的应用，这两种创造技法也常常配合应用。
1. 现在请观看数码净水机，它的开发设计综合应用了希望点列举法和缺点列举法。随着人们对健康的关心，自然希望能饮用清洁卫生的自来水。列举这一希望，人们提出了“净水机”的新产品概念，并开发出多种净水产品。数码净水机则是在分析巳有净水产品缺点的基础上，开发设计的新型净水机。这种数码净水机利用自来水本身压力工作，在设计上采用了最新的膜分离技术，高精度过滤，更能有效滤除自来水中的细菌、铁锈和部分对人体有害的有机物与金属，保留水中有益矿物质；能滤除水中胶体，不会形成水垢；采用先进的数码技术与水质监测技术，能自动监测和控制用水水质，自动报警，提示维护，分分秒秒保证用水安全与人身健康。
对于与用水相关的水龙头，人们同样希望它也能不断克服缺点，在功能与性能方面不断完善。在对普通水龙头进行缺点列举并进行改进设计之后，人们开发设计出冷热两用水龙头、磁心型水龙头、光电水龙头等新产品，满足了不同的希望与需求。
2. 再如，缝纫机是一种常见的轻工机械,在解决人们的穿衣饰着方面立下了汗马功劳。尽管它的诞生已有多年历史，但并不意味着它在技术上已尽善尽美，在功能与性能方面已能完全满足人们的希望。缝纫机的更新换代是个有目共睹的事实。就缝纫机机头来说，当人们发现挑线机构采用凸轮机构而磨损严重、噪声较大的缺点后，便改进设计，用连杆机构取而代之。传统的缝纫机是用人力驱动的，长期使用劳动强度大，为了满足人们改善劳动强度、提高工作效率的希望，电动缝纫机应运而生。
3. 此外，请观看迷你型电动缝纫机，它也是人们列举缝纫机缺点和希望点的产物。这种微型缝纫设备，方便了一些外出旅游者、在校学生等消费群组对缝补衣物的需要。
4. 在不断完善缝纫机本身的同时，人们也希望与缝纫工作相关的机械能得到发展，以进一步提高衣物缝制质量与工作效率。于是，三线锁边机、钉扣机、剪裁机和熨衣机等缝纫系列产品相继问世，为缝纫业的发展提供了重要的物质保证。
5.应用希望点列举法开发设计新产品，是从社会需要或消费者愿望出发，通过列举希望点，将模糊的需求意愿转化为明确的新产品概念，并进行方案设计的过程。用好希望点列举法，关键是做好市场调查与需求分析，为了抢占市场商机，尤其要掌握潜在希望点的列举方法。
应用缺点列举法，对促进产品的更新换代意义重大。用好缺点列举法，同样需要做好市场调查与需求分析，对产品的质量标准以及技术发展动态等问题，设计者更要胸有成竹。
第4展柜产品创造技法（2）
1.本柜主要介绍移植创造法与组合创造法。在陈列柜里展示了两件电动工具。
第一件是射钉枪，它是一种电动木工工具，由枪体、发射器及钉匣等组成，用手勾动按钮，铁钉从枪口射出，牢固地进入木材之中，省力而且高效。据发明者介绍，其创意来自枪械的子弹发射。在射钉枪的设计过程中，类比移植了枪械发射子弹的基本原理，就连结构形状与使用方法也与枪械甚为相似。请大家想想，如果将铁钉换成别的东西，又会发明出什么新东西？
2.第二件电动工具是电锤。通电后，电动机通过齿轮传动使钻头一边旋转一边产生轴向冲击。应用这种电动工具在水泥墙上钻孔打洞，可谓得心应手。观察它的结构原理与运动方式，它的设计是否移植了电钻与冲击锤的原理？
“它山之石，可以攻玉”。运用移植法则，通过引用或外推已有技术成果，用于创新设计的方法，就是移植创造法。移植设计的实质是异中求同和同中求异。
用好移植创造法，关键是找好移植过程中的供体与受体。供体的技术要成熟，受体在接受技术时不发生排他作用。此外，应用移植法的创造性取决于两个技术领域之间的差异，差异越大，创造性越强，但难度也越大。因此，既要大跨度地异域走马，又要正确把握移植的限度，确保一个领域的技术能在另一个领域开花结果。
3.除了移植可以发掘现有的技术进行创造之外，通过组合也可以利用现有技术进行创新。将已有事物珠联璧合，使新的组合体在性能或服务功能方面发生变化，以产生新的使用价值的方法与技巧，就是组合创造法。从简单的多用途工具，到较复杂的组合机构，以及更复杂的机电一体化产品，都蕴含着组合创新的智慧。
实施组合创造，可以采用同物自组、异类组合、分解重组等组合方式。陈列柜展示的三头电动剃须刀，可以认为是三个电动剃须刀的同物自组。能够应用一个电动机同时带动三个刀盘转动，其传动方式的设计无疑具有创造性。
在陈列柜里看到的电子积木，是一种开发儿童智力的玩具。从设计方法上看，它既移植了传统积木玩具的构思，也应用了分解重组的创造技法。
4. 陈列柜里还展示了一种叫“眼保仪”的新产品，思考它应用了什么创造技法。据“眼保仪”设计者介绍，本产品是根据视觉原理，巧妙地将现代电子技术、光学技术与传统的中医经络理论相结合的仪器。在结构设计方面，“眼保仪”设置了目标图象，该图象通过微电机和连杆传动，能按一定的周期做前后往返有节律的慢速移动。当人用眼睛通过镜筒观察图象时，负责眼屈光系统调节作用的睫状肌，就不由自主的做忽张忽驰的锻炼，进而解除睫状肌的紧张或痉挛状态，使其调节恢复到正常状态，增强眼的调节功能，防治近视，消除视疲劳，改善视力，防止近视度数加深。
显然，“眼保仪”的开发设计，在功能原理上移植了眼科保健治疗的技术。在结构设计上应用了组合创造法，即将多个领域的技术加以综合。在异类杂交中有了新创造。
值得指出的是，采用组合法进行机械创新设计时，要注意按照性能上实现1＋1﹥2、结构上达到1＋1﹤2的要求去设计技术方案。即是说，组合法不是机械之间的简单堆砌，而是有机地综合优化。
第5展柜原理方案创新（1）
原理方案创新是产品创新设计中的核心环节，它对产品的结构、工艺、成本、性能和使用维护等都有很大影响。怎样进行原理方案创新?下面通过实例来说明。
1.首先请观看钟表的创新设计。最早发明的钟表采用机械传动原理，它利用上紧的发条或游丝释放能量，通过齿轮系统使指针转动，从而指示时间。机械钟表发明后，人们对其进行了不断的改进，形形色色的机械钟表在市场不断出现。长期以来，机械钟表一统天下。无论人们怎样对钟表进行研究改进，但都跳不出机械结构的框框，觉得任何一个齿轮和轴都不可缺少。如果要改进，充其量也只能在选用材料和加工方法上进行一点创新。后来，人们从钟表的“指示时间”的这一功能要求出发进行思考，认为凡是满足这一功能要求的东西都是钟表。于是，研究的思路大开，想到了电动的方法、电子震荡的方法等等，开发出功能高、成本低的电子钟表。如果从化学方面去创造性思考，能否发明出依靠化学能的所谓“化学钟表”呢？
2.在打字机方面，同样可以发现它的原理方案也是多种多样的。陈列柜里展示的有喷墨打字机和激光打字机，它们是打字机产品不断创新的代表。传统的机械式打字机，离不开铅字的集合与机构的敲打，速度慢，质量不高，劳动强度大。后来，人们从打字机的“机械书写”的功能出发，跳出了“打”的框框，依靠先进的计算机，发明出智能化的喷墨打字机和激光打字机，实现了打字机的革命。
3.通过以上案例，我们可以发现，如果从产品的功能出发而不是从产品具体的结构出发，设计的思路就会大开，原理方案也会多种多样。
功能，是产品或技术系统特定工作能力抽象化的描述。从产品或技术系统应具有的功能出发，经过功能分解、功能求解、方案组合、方案评选等过程，以求得最佳原理方案的设计方法，就是功能设计法，它是原理方案创新的最重要的一种方法。
原理方案创新，是个发散-收敛过程。为了探求多种方案，人们必须从功能分析得到的信息基点出发，进行发散思维。为了好中选优，又必须应用收敛思维，依据技术经济评价的方法，去获得最佳原理方案。
第6展柜原理方案创新（2）
1. 在原理方案创新方面，陈列柜里展示了几个例子。在陈列柜左上方，陈列有三种锁具。这些把门铁将军看起来样子相像，但锁具开启的原理是有差别的。最左边的是依靠钥匙开启的机械锁；中间的是密码锁，开启原理不同，但在结构原理上还属于机械锁的范围；最右边的是磁卡锁，虽然在锁体方面还继承了机械锁的形态，但在开锁原理上发生了根本性的变革，它的机电一体化特点，是现代锁具创新设计的思考方向。当然，只要我们进一步解放思想，从锁具的功能出发创造性思考，还可以发明出诸如磁控锁、声控锁和指纹锁等锁具新产品。
2. 在陈列柜右上方，陈列有新开发的电磁炉。它的功能是加热食物，但与传统的电阻丝炉具不同的是，它在烹饪食物时看不到明火或热得通红的电阻丝。这种炉具的烹饪原理是：当通电后炉内线圈形成磁场,磁力线通过金属锅具底部时形成无数小涡流,使锅体高速发热，便能加热锅内食物。由于电磁炉具有无污染和热效率高的优点，一上市便让人刮目相看。
3. 在陈列柜的下方，陈列有三种鼓风机。最左边的是离心式鼓风机，它通过一个离心式叶轮旋转，实现增压送风的功能原理。后面的两台是罗茨鼓风机，它的送风原理不同于离心式鼓风机，它利用一对叶轮啮合运动，实现变容增压送风的目的。回转容积式罗茨鼓风机的发明，是流体机械领域的一项重大突破。在两台罗茨鼓风机中，有一台是目前大量生产的二直叶罗茨鼓风机，另一台是三扭叶罗茨鼓风机。后者的特点是比容不随压力而变化，而压力可以根据用户要求在一定范围内加以调节。虽然它的工作原理没有变化，但在工作性能方面有所改进，突出的特点是降噪节能。
4.总之，原理方案创新是从功能要求出发，以原理方案设计为目标的分析与综合过程，在这一过程中，设计者的专业知识、创新思维能力、实验研究能力，以及对相关科技信息的掌握，是确保原理方案创新成功的基础。
第7展柜机构创新设计（1）
一个好的机械原理方案能否实现，机构设计是关键。机械原理课程中介绍的机构，可以供人们选择应用。在机构设计中，同样需要进行创新。那么，怎样进行机构的创新设计呢？
机构创新设计的途径较多，常用的有下面几种：
其一，利用组合原理创新。典型的例子如组合机构的开发设计。本柜上方陈列有三种组合机构。
1）第一个为四杆机构与差动轮系的串联组合。串联组合的特点是，前一机构的输出构件和输出运动，即是后一机构的输入构件和输入运动。本组合机构可以实现输出构件带停歇的特殊运动规律。
2）第二个为曲柄摇杆机构与轮系的并联组合。并联组合的特点是，原动机的运动通过n个并列基本机构的传递和转换，成为n个不同规律的输出运动，再输入具有n个自由度的基础机构，汇集成一个运动输出。这类并联组合机构既可实现复杂的运动函数，也可用于实现特殊的复杂轨迹。
3）第三个为蜗杆蜗轮机构与凸轮机构的组合。等速转动的原动蜗杆带动蜗轮转动，槽形凸轮与蜗轮固联, 通过弯形推杆使蜗杆相对滑架轴向移动，蜗轮获得附加运动，有利于对传动进行反馈调节。这种机构叫反馈式组合机构。
其二，利用机构变异原理进行机构创新设计。机构的扩展、局部结构的改变、结构的移植、运动副的变化等，都是机构变异的方式。在陈列柜中部，陈列有三个六杆机构模型，左边的是基型，右边的两个主要是通过运动副的变化，即低副高代而得到的变异型六杆机构。第一个取六杆低副机构中的连杆作为代换构件，得到的是含有高副的凸轮-曲柄滑块机构；得到的第二个新型机构是如何变异的，请大家思考。
本柜还展示有通过局部结构改变进行机构创新的两个例子。一个是行星轮系-连杆机构，它是以行星轮系替代了曲柄滑块机构的曲柄，而得到滑块右极限位置有停歇的新机构；另一个是凸轮-连杆机构，它以倒置后的凸轮机构取代了曲柄，新机构具有停歇特征。
除了上述两条机构创新途径外，还可以利用再生运动链方法和广义机构的概念进行机构创新。这方面的知识，请参看其他有关的资料。
第8展柜机构创新设计（2）
在本柜中，以干粉压片机的主加压机构为例，重点展示执行机构构型设计的创新过程。
1. 干粉压片机的功能是将不加粘接剂的干粉料制成圆型片坯，要求一定的生产率。根据生产条件和粉料的特征，设计者决定采用大压力压制。由于主加压机构所加压力大，用摩擦传动原理不适合；用液压传动原理，因顾及系统漏油会污染产品，也不适合；故决定采用电动机作动力，选择刚性推压传动原理。
设计时，首先要进行压片工艺分析。在示教板中，对干粉压片机的工艺动作进行了分解。由此可知，该机械共需要三个执行机构，即上冲头、下冲头和料筛。现以上冲头主加压机构为例，说明其机构构型设计的创新过程。
首先对机构进行功能分析。上冲头主加压机构应当具有以下几种基本功能：
其一，运动形式变换功能，能将电动机的转动变换为冲头的直线移动；
其二，运动方向交替变换功能，实现冲头的往复直线运动；
其三，运动缩小功能。通过减少速度或者位移实现增加压力，从而减少电动机的功率。
在此基础上，可以选择实现各基本功能的技术手段。如针对运动形式变换功能，可以考虑在齿轮齿条机构、曲柄滑块机构和凸轮推杆机构中选择功能载体；针对运动方向交替变换功能，可以考虑在扇形齿轮机构、曲柄摇杆机构和凸轮摆杆机构中选择功能载体；针对运动缩小功能，可以考虑在直齿轮传动、杠杆机构和斜面挤压机构中选择功能载体。
2. 将选择的功能载体按基本功能和基本机构列出组合表，即功能-技术矩阵，或者叫形态学矩阵。经过排列组合，理论上可以得到多种机构方案。通过分析判断，可以从中选择几种作为初步方案。本陈列柜展示了其中的五种方案。请大家观察根据这五种方案制作的上冲头主加压机构模型，对照它们的机构运动简图，分析思考各个方案的运动特点。
第9展柜结构方案创新
在原理方案确定的基础上，可以进行结构方案的创新设计，以提供大量的可供选择的设计方案,使设计者可以在其中进行评价、比较和选择，并进行参数优化。如何进行结构方案的创新设计？常用的方法有三：一是对结构方案进行变异；二是进行提高性能的设计；三是开发新型结构。
1. 首先看结构方案变异设计，在这种方法中，主要是对功能面进行变异。所谓功能面，是指决定机械功能的零件表面，它通常是与相对运动零件接触的表面。例如V带的侧面、齿轮的啮合面。在陈列柜左上方，以弹簧压紧结构变异设计为例，说明功能面变异的基本原理。如要实现用弹簧产生的压紧力压紧某零件，使其保持确定位置，可以选择弹簧类型和被压紧零件的功能面为变异要素，进行组合，便可得到多种弹簧压紧结构方案。
除了功能面变异外，还可以通过联接的变异、支承的变异、材料的变异等方式，获得不同的结构方案。
2. 机械产品的性能不但与原理设计有关，结构设计的质量也直接影响产品的性能，甚至影响产品功能的实现。提高性能的设计，不仅是一种结构方案创新的方法，同时也是结构设计应追求的目标。
陈列柜中有两个设计实例。第一个是关于对球面支承强度和刚度改善的结构变异设计。左边的原设计为两个凸球面接触，综合曲率半径较小，接触应力大。改进后的方案能够提高支承的强度和刚度。
3. 第二个是关于摆杆与推杆的球面位置的设计，请大家观察分析，是哪一种结构方案可以改善导杆运动中的力学特性。
4. 在结构创新设计中，我们不仅要对原型结构进行变异设计，而且要运用新的机械设计理论和创新思维，进行新型结构的设计。陈列柜里展示有组合轴承与弹性结构的例子。组合轴承有利于改善载荷分配情况；弹性结构有利于快动联接。
第10展柜外观创新设计
外观设计是产品设计的重要内容，它是应用技术和艺术处理手段赋予产品以美的外形的创新计设计实践。外观创新设计的目的在于使产品的精神功能和实有功能达到新的融合，取得最佳的整体效果。
请观看陈列柜中的产品，分析它们在外形设计方面有没有创新的地方。
1. 打火机是常见的日用品，手枪型、书本型、烟袋型、动物型的打火机层出不穷，它们那别具一格的外观创新设计，使打火机成为许多人收藏的艺术品。显而易见，外观创新设计的打火机，不仅丰富了人们的文化生活，而且提高了产品的市场竞争力，也会给生产经营者带来新的附加价值。
2. 再看小型吸尘器的外观设计。它那流线形的主体造型、宜人化的手柄构型和时尚的色彩设计，不仅使人心旷神怡，而且还会联想到它那可靠的吸收尘土的功能。
3. 最后观看挖掘机的仿真模型。对于工程机械，过去人们不太重视它的外观设计，对产品的美学质量与市场价值缺乏认识。现在的工程机械不仅讲究内在质量，而且注重外在质量。眼前的挖掘机，以直线为主进行主体造型，给人以方正、简捷、刚直、稳定的视觉效果。同时，它那合理而鲜明的色彩设计，也给了挖掘机宜人的美感。
机械产品的外观创新设计也没有固定的模式，但富有创新性的外观设计一般应具有以下基本特征：显示现代科技的功能美；表现人机关系的宜人美；反映时代新潮的时尚美。
11.2 机械创新设计现场认识实验报告
一、实验目的
二、实验设备
三、机械创新设计背景知识
1．机械创新设计
设计是将创意转化为技术方案的过程，是建立技术系统的第一道工序，它对产品的技术水平和经济效益起着决定性的作用。针对同一设计课题，可能有不同的设计方案，创新设计追求具有新颖性、独特性的技术方案。所谓机械创新设计，是指设计者的创造力得到充分发挥，并设计出更具竞争力的机械新产品的设计实践活动，创新是它的灵魂。根据设计的内容特点，创新设计可分为开发设计、变异设计和反求设计等基本类型。
机械创新设计通常包括原理方案创新、机构方案创新、结构方案创新和外观设计创新等活动。创新思维和创造技法是一切创新设计的方法基础。
2．创新思维
从事机械创新设计，不仅需要机械设计方面的知识，而且需要创新思维方式的支持。创新思维是一种突破常规思维的逻辑通道，用新思路去求解问题的思维方式，与常规思维相比，它更具发散性和求异性。因此，发散思维与求异思维是创新思维最基本的思维方式。
3．创造技法
机械创新设计需要一定的方法与技巧，设计者除了掌握机械设计课程介绍的“专业性”设计方法外，还应掌握源自创造学的“通用性”创造技法。创造技法较多，最常见的是希望点列举法、缺点列举法、移植创造法和组合创造法。
4．原理方案创新
原理方案创新是产品创新设计中的核心环节，它对产品的结构、工艺、成本、性能和使用维护等都有很大影响。如果从产品的功能出发而不是从产品具体的结构出发，设计的思路就会大开，原理方案也会多种多样。
功能，是产品或技术系统特定工作能力抽象化的描述。从产品或技术系统应具有的功能出发，经过功能分解、功能求解、方案组合、方案评选等过程，以求得最佳原理方案的设计方法，就是功能设计法，它是原理方案创新的最重要的一种方法。
5．机构创新
一个好的机械原理方案能否实现，机构设计是关键。机构创新设计的途径较多，常用的有下面几种：利用组合原理创新、通过局部结构改变进行机构创新、利用再生运动链方法和广义机构的概念进行机构创新。
6．结构方案创新
在原理方案确定的基础上，可以进行结构方案的创新设计。常用的方法有三：一是对结构方案进行变异；二是进行提高性能的设计；三是开发新型结构。
四、回答问题
1．什么是机械创新设计？机械创新设计可分为哪几种基本类型？
2．试列举出至少1例现实生活中存在的具有新颖性和独特性的创新设计成果。
3．创新思维最基本的思维方式是什么？试举出1例应用创新思维进行创新设计的实例，并简要说明它是如何进行创新思维的？
4．产品创造技法有哪几种？对于每一种产品创造技法请举例说明其应用。
5．什么是原理方案创新的最重要的一种方法？试举出至少1个应用原理方案创新的例子。
6．常用的机构创新设计的途径有哪几种？
7．结构方案的创新设计常用的方法有哪三种？
8．试列举出2种在外观设计方面有创新的产品的例子。
前言 一、实验课目的 本课程实验课目的在于：验证、巩固和加深课堂讲授的基本理论，加强理论联系实际及独立工作能力的培养；掌握一些最基本的机械实验方法、测量技能及用实验法来测定一些机械参数的能力；以及培养学生踏实细致、严肃认真的科学作风。因此，实验课是一个不可缺少的重要环节，每个学生必须认真对待，在课前进行预习，在课后分析试验结果，写成正规的实验报告。实验课为评定学生成绩的一部分。 二、实验前的准备工作 为了保证实验顺利进行，要求在实验前做好准备工作，教师在实验前要进行检查和提问，如发现有不合格者，提出批评，甚至停止实验的进行，实验准备工作包括下列几方面内容： 1.预习好实验指导书：明确实验的目的及要求；搞懂实验的原理；了解实验进行的步骤及主要事项，做到心中有底。 2.准备好实验指导书中规定自带的工具、纸张。 3.准备好实验数据记录表格。表格应记录些什么数据自拟。 三、遵守实验室的规章制度 1.验前必须了解实验设备、仪器的使用性能、操作规程及使用须知，否则不得操作。 2.严格按照规定，精心操作设备、仪器。 3.实验室内与本实验无关的设备与仪器，一律不得乱动。 4.在实验室严守纪律，不得高声谈笑，保持室内整洁。 5.实验完毕后，用过设备、仪器放回原处，并整理清洁、经教师同意后才得离开。 四、实验报告 实验报告是对实验所有数据、现象进行整理，分析得出一定结论与看法的书面文件。学生在实验后必须按照要求，整理并分析处理所的结果，写成正规的实验报告。 为了写好实验报告，提出以下几点： 1.实验结果记录应经实验指导教师过目签字，并随实验报告一起交上。 2.报告中的结果分析及讨论应力求具体，应针对试验具体情况，防止不切实际的空谈。 3.实验报告要求每人一份。 4.实验报告应在实验完毕后一星期内，由班委汇集交老师。 吉林大学珠海学院 机械工程学院 2018年9月10日
矿压测试技术实验指导书 学号： 班级： 姓名： 安徽理工大学 能源与安全学院采矿工程实验室
实验一常用矿山压力仪器原理及使用方法 第一部分观测岩层移动的部分仪器 ☆深基点钻孔多点位移计 一、结构简介 深基点钻孔多点位移计是监测巷道在掘进和受采动影响的整个服务期间，围岩内部变形随时间变化情况的一种仪器。 深基点钻孔多点位移包括孔内固定装置、孔中连接钢丝绳、孔口测读装置组成。每套位移计内有5~6个测点。其结构及其安装如图1所示。 二、安装方法 1.在巷道两帮及顶板各钻出φ32的钻孔。 2.将带有连接钢丝绳的孔内固定装置，由远及近分别用安装圆管将其推至所要求的深度。(每个钻孔布置5~6个测点，分别为；6m、5m、4m、3m、2m、lm或12m、10m、8m、6m、4m、2m)。 3.将孔口测读装置，用水泥药圈或木条固定在孔口。 4。拉紧每个测点的钢丝绳，将孔口测读装置上的测尺推至l00mm左右的位置后，由螺丝将钢丝绳与测尺固定在一起。 三、测试方法 安装后先读出每个测点的初读数，以后每次读得的数值与初读数之差，即为测点的位移值。当读数将到零刻度时，松开螺丝，使测尺再回到l00mm左右的位置，重新读出初读数。 ☆顶板离层指示仪 一、结构简介： 顶板离层指示仪是监测顶板锚杆范围内及锚固范围外离层值大小的一种监测仪器，在顶板钻孔中布置两个测点，一个在围岩深部稳定处，一个在锚杆端部围岩中。离层值就是围岩中两测点之间以及锚杆端部围岩与巷道顶板表面间的相对位移值。顶板离层指示仪由孔内固定装置、测量钢丝绳及孔口显示装置组成如图1所示。
二、安装方法： 1.在巷道顶板钻出φ32的钻孔，孔深由要求而定。 2.将带有长钢丝绳的孔内固定装置用安装杆推到所要求的位置；抽出安装杆后再将带有短钢丝绳的孔内固定装置推到所要求的位置。 3.将孔口显示装置用木条固定在孔口(在显示装置与钻孔间要留有钢丝绳运动的间隙)。 4.将钢丝绳拉紧后，用螺丝将其分别与孔口显示装置中的圆管相连接，且使其显示读数超过零刻度线。 三、测读方法： 孔口测读装置上所显示的颜色，反映出顶板离层的范围及所处状态，显示数值表示顶板的离层量。☆DY—82型顶板动态仪 一、用途 DY-82型顶板动态仪是一种机械式高灵敏位移计。用于监测顶底板移近量、移近速度，进行采场“初次来压”和“周期来压”的预报，探测超前支撑压力高 峰位置，监测顶板活动及其它相对位移的测量。 二、技术特征 (1)灵敏度(mm) 0.01 (2)精度(％) 粗读±1,微读±2.5 (3)量程(mm) 0～200 (4)使用高度(mm) 1000～3000 三、原理、结构 其结构和安装见图。仪器的核心部件是齿条6、指针8 以及与指针相连的齿轮、微读数刻线盘9、齿条下端带有读 数横刻线的游标和粗读数刻度管11。 当动态仪安装在顶底板之间时，依靠压力弹簧7产生的 弹力而站立。安好后记下读数(初读数)并由手表读出时间。 粗读数由游标10的横刻线在刻度管11上的位置读出，每小 格2毫米，每大格(标有“1”、“22'’等)为10毫米，微读数 由指针8在刻线盘9的位置读出，每小格为0.01毫米(共200 小格，对应2毫米)。粗读数加微读数即为此时刻的读数。当 顶底板移近时，通过压杆3压缩压力弹簧7，推动齿条6下 移，带动齿轮，齿轮带动指针8顺时针方向旋转，顶底板每 移近0.01毫米，指针转过1小格；同时齿条下端游标随齿条 下移，读数增大。后次读数减去前次读数，即为这段时间内的顶底板移近量。除以经过的时间，即得
实验一机构及机械零件认知实验 一、实验目的 1、通过观察典型机构运动的演示，初步了解《机械原理》课程所研究的各种常用机构的结 构、类型、特点及应用实例。 2、学会根据各种机械实物模型，绘制机构运动简图，分析和验证机构自由度。 3、初步了解《机械设计》课程所研究的各种常用零件的结构、类型、特点及用。 4．了解各种标准零件的结构形式及相关的国家标准。 5．了解各种传动的特点及应用。 6．增强对各种零部的结构及机器的感性认识。 二、实验方法 陈列室展示各种常用机构的模型及各种零件，实验教师只作简单介绍，提出问题，供学生思考，学生通过观察，对常用机构的及基本零件的结构、类型、特点有一定的了解，增强对学习机械基础课程的兴趣。 三、实验内容 1.机构认知 (一) 机器的认识 机器是由一个机构或几个机构按照一定运动要求组合而成的。 (二) 平面四杆机构 分成三大类：铰链四杆机构；单移动副机构；双移动副机构。 (三) 凸轮机构 把主动件的连续转动，变为从动件严格按照预定规律的运动。只要适当设计凸轮廓线，便可以使从动件获得任意的运动规律。凸轮机构有三部分：凸轮、从动件、机架。 (四) 齿轮机构 根据轮齿的形状齿轮分为：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗轮、蜗杆。根据主、从动轮的两轴线相对位置，齿轮传动分为：平行轴传动、相交轴传动、交错轴传动三大类。 (五) 周转轮系 根据自由度不同，周转轮系又分为行星轮系和差动轮系。差动轮系能将一个运动分解
为两个运动或将两个运动合成为一个运动。 (六) 其他常用机构 其他常用机构常见的有棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构等。 2.机械零件认知 （一）螺纹联接 螺纹联接主要用作紧固零件。 常用的有普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿螺纹。前三种主要用于联接，后三种主要用于传动。 基本类型有普通螺栓联接，双头螺柱联接、螺钉联接及紧定螺钉联接。还有一些特殊结构联接，地脚螺栓联接，吊环螺钉等。 （二）键、花键及销联接 1．键联接：键是标准零件，用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。其主要类型有：平键联接、楔键联接和切向键联接。 2．花键联接：花键联接是由外花键和内花键组成。适用于定心精度要求高、裁荷大或经常滑移的联接。 3．销联接：主要用来固定零件之间的相对位置时，称为定位销，是组合加工和装配时的重要辅助零件；用于接接时，称为联接销，可传递不大的载荷；作为安全装置中的过载剪断元件时，称为安全销。销有圆锥销、槽销、销轴和开口销等，均已标准化。 （四）机械传动 机械传动有螺旋传动、带传动、链传动、齿传动及蜗杆传动等。 螺旋传动：螺旋传动是利用螺纹零件工作的。按其用途可分传力螺旋、传导螺旋及调整螺旋三种；按摩擦性质不同可分为滑动螺旋、滚动螺旋及静压螺旋等。但其结构简单，加工方便，易于自锁，运转平稳，但在低速时可能出现爬行。 带传动：具有中心距大、结构简单、超载打滑（减速）等特点。常有平带传动、V型带传动，多楔带及同步带传动等。V型带为一整圈，无接缝，能产生更大的摩擦力，再加上传动比较大、结构紧凑，并标准化生产，因而应用广泛。 链传动：与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，能保持准确的平均传动比，传动效率高。 齿轮传动：效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定等。可做成开式、半开式及封闭
机械专业实训报告三篇 篇一 一、实习目的 深入生产第一线进行观察和调查研究，获取必要的感性知识和使自己全面地了解机床厂的生产组织形式以及生产过程，了解和掌握本专业基础的生产实际知识，巩固和加深已学过的理论知识。通过对典型零件机械加工工艺的分析，以及零件加工过程中所用的机床，夹具、量具等工艺装备，把理论知识和实践相结合起来，让我们的考察，分析和解决问题的工作能力得到有效的提高。 二、实习要求 根据实习工厂的产品，选定几种典型零件作为实习对象，通过对典型零件机械加工工艺的学习，掌握各类机器零件加工工艺的特点，了解工艺在工厂中所用的机床，刀具，夹具的工作原理和机构以及定位方式。 三、实习安排 （1）：第一周了解车间及工件大体情况 （2）：第一周分析万能摇臂铣床六大件的加工工艺 四、实习内容 在机床上加工工件时，必须用夹具装好夹牢工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹牢，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。 装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。找正装夹方法是以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位，然后将工件夹用虎钳中，按侧边划出的加工线痕，用划针找正。夹紧的目的是防止工件在切削力、重力、惯性力等的作用下发生位移或振动，以免破坏工件的定位。性能。 工件在夹具中定位的任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。工件定位的实质就是要限制对加工有影响的自由度。 五、实习总结
十天的参观实习结束了，在这期间我们在公司进行参观实习，在老师和工厂技术人员的带领下看到了很多也学到了很多。让我对原先在课本上许多不很明白的东西在实践观察中有了新的领悟和认识。在这个科技时代中，高技术产品品种类繁多，生产工艺、生产流程也各不相同，但不管何种产品，从原料加工到制成产品都是遵循一定的生产原理，通过一些主要设备及工艺流程来完成的。因此，在专业实习过程中，首先要了解其生产原理，弄清生产的工艺流程和主要设备的构造及操作。其次，在专业人员指导下，通过实习过程见习产品的设计、生产及开发等环节，初步培养我们得知识运用能力。 经过培训我的工作能力得到了相应的提高。本次实习使我第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，理论与实际的相结合，让我们大开眼界，也算是对以前所学知识的一个初审吧！这次参观实习对于我们以后学习、找工作也真是受益菲浅。同时，也使我体验到了工作的艰辛，整个参观过程，我们从粗加工到精加工，从小型机床到大型机床。我充分的体会到了一个机械产品，从无到有的整个过程，第一次感受到了机械这个专业带给我的震撼和感悟。 篇二 通过在xx市xx机床厂生产实习，深入生产第一线进行观察和调查研究，获取必要的感性知识和使自己全面地了解xx机床厂的生产组织形式以及生产过程，了解和掌握本专 业基础的生产实际知识，巩固和加深已学过的理论知识，并为后续专业课的教学，课程设计，毕业设计打下坚实的基础。 1.在实习期间，通过对典型零件机械加工工艺的分析，以及零件加工过程中所用的机床，夹具、量具等工艺装备，把理论知识和实践相结合起来，让我们的考察，分析和解决问题的工作能力得到有效的提高。 2.通过实习，广泛接触工人和听工人技术人员的专题报告，学习他们的好的增产经验，技术革新和成果，实践中的经验，学习他们在机械行中的无私贡献精神。 3.通过参观xx机床厂，掌握一台机床从毛坯到产品的整个生产过程，组织管理，设 备选择和车间布置等方面的知识，扩大知识面，开阔了视野。 4.通过记实习日记，写实习报告，锻炼与培养我们的观察，分析问题以及搜集和整理技术资料等方面的能力。 一、生产实习的要求 为了达到上述实习目的，生产实习的内容和要求有： 1.机械零件的加工
土木工程学院 《混凝土结构设计基本原理》实验指导书 及实验报告 适用专业：土木工程周淼 编 班级：：学 号： 理工大学 2018 年9 月
实验一钢筋混凝土梁受弯性能试验 一、实验目的 1.了解适筋梁的受力过程和破坏特征； 2.验证钢筋混凝土受弯构件正截面强度理论和计算公式； 3.掌握钢筋混凝土受弯构件的实验方法及荷载、应变、挠度、裂缝宽度等数据的测试技术 和有关仪器的使用方法； 4.培养学生对钢筋混凝土基本构件的初步实验分析能力。 二、基本原理当梁中纵向受力钢筋的配筋率适中时，梁正截面受弯破坏过程表现为典型的三个阶段：第一阶段——弹性阶段（I阶段）：当荷载较小时，混凝土梁如同两种弹性材料组成的组合梁，梁截面的应力呈线性分布，卸载后几乎无残余变形。当梁受拉区混凝土的最大拉应力达到混凝土的抗拉强度，且最大的混凝土拉应变超过混凝土的极限受拉应变时，在纯弯段某一薄弱截面出现首条垂直裂缝。梁开裂标志着第一阶段的结束。此时，梁纯弯段截面承担的弯矩M cr称为开裂弯矩。第二阶段——带裂缝工作阶段（II阶段）：梁开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋应力急增，且通过粘结力向未开裂的混凝土传递拉应力，使得梁中继续出现拉裂缝。压区混凝土中压应力也由线性分布转化为非线性分布。当受拉钢筋屈服时标志着第二阶段的结束。此时梁纯弯段截面承担的弯矩M y称为屈服弯矩。第三阶段——破坏阶段（III阶段）：钢筋屈服后，在很小的荷载增量下，梁会产生很大的变形。裂缝的高度和宽度进一步发展，中和轴不断上移，压区混凝土应力分布曲线渐趋丰满。当受压区混凝土的最大压应变达到混凝土的极限压应变时，压区混凝土压碎，梁正截面受弯破坏。此时，梁承担的弯矩M u 称为极限弯矩。适筋梁的破坏始于纵筋屈服，终于混凝土压碎。整个过程要经历相当大的变形，破坏前有明显的预兆。这种破坏称为适筋破坏，属于延性破坏。 三、试验装置
目录 （一）模具设计过程 (1) （二）钻床接线 (6) （三）创新设计 (9) （四）总结 (10)
（一）模具设计过程 一：实验目的 （1）了解注射成型模具的常见类型及结构 （2）掌握注射模具的整体结构及单分型面模具的拆装 （3）了解注射成型模具的组成部分的结构和功能 成型原理：将颗粒状或粉状塑料加热熔化呈流动态后，以高压和较快的速度注入温度较低的闭合模腔中，在模具的冷却作用下固化并定型，得到具有特定形状和质量的塑件。 二：实验要求 （1）对新拆装模具零件进行测绘，按要求画出相应的零件结构图 （2）熟悉拆装过程及有关的操作规则 三：准备工作 （1）选择注塑模具一副 （2）选择好必要的操作工具：包括内角扳手、钳工台、旋具、润滑油、等（3）选择好测量工具：钢直尺、游标卡尺、等量具（注意：测量取整数）四：模具的拆装步骤 （1）上下模分离，左右分别摆放 （2）冲出定位销，松动内六角螺钉，将上下模分别拆分，并按顺序摆放（3）对拆分的模具进行测量并作好记录 （4）安装从下往上的顺序进行组装，并上好润滑油 五：模具的绘制 （1）定模座板
1：拉伸出带四个销孔和一个浇注口的实体2：拉伸出定位圈 （2）型腔板 1：拉伸出下半面为弧形的实体 2：拉伸切除销孔 （4）动模板
1：拉伸出上半部分为弧形的实体2：拉伸切除销孔 （五）顶针固定板 1：拉伸出固定板 2：拉伸出各个顶针和导柱（六）左右模板 1：拉伸出带孔的实体 2：倒角
（七）推板 1：拉伸出带孔实体 2：倒角 （八）动模底板 1：拉伸出带孔实体 2：倒角 （九）销钉及螺丝钉 销钉可用拉伸做出，螺丝钉可用拉伸和混合扫描切口做出（十）组装
土工实验指导书及实验报告编写毕守一 安徽水利水电职业技术学院 二OO九年五月
目录 实验一试样制备 实验二含水率试验 实验三密度试验 实验四液限和塑限试验 实验五颗粒分析试验 实验六固结试验 实验七直接剪切试验 实验八击实试验 土工试验复习题
实验一试样制备 一、概述 试样的制备是获得正确的试验成果的前提，为保证试验成果的可靠性以及试验数据的可比性，应具备一个统一的试样制备方法和程序。 试样的制备可分为原状土的试样制备和扰动土的试样制备。对于原状土的试样制备主要包括土样的开启、描述、切取等程序；而扰动土的制备程序则主要包括风干、碾散、过筛、分样和贮存等预备程序以及击实等制备程序，这些程序步骤的正确与否，都会直接影响到试验成果的可靠性，因此，试样的制备是土工试验工作的首要质量要素。 二、仪器设备 试样制备所需的主要仪器设备，包括： （1）孔径0.5mm、2mm和5mm的细筛； （2）孔径0.075mm的洗筛； （3）称量10kg、最小分度值5g的台秤； （4）称量5000g、最小分度值1g和称量200g、最小分度值0.01g的天平；
（5）不锈钢环刀（内径61.8mm、高20mm；内径79.8mm、高20mm或内径61.8mm、高40mm）； （6）击样器：包括活塞、导筒和环刀； （7）其他：切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿器、喷水设备、凡士林等。 三、试样制备 （一）原状土试样的制备步骤 1、将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取土样。 2、检查土样结构，若土样已扰动，则不应作为制备力学性质试验的试样。 3、根据试验要求确定环刀尺寸，并在环刀内壁涂一薄层凡士林，然后刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削直至土样高出环刀，制样时不得扰动土样。 4、采用钢丝锯或切土刀平整环刀两端土样，然后擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。 5、切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。 6、从切削的余土中取代表性试样，供测定含水率以及颗粒分析、界限含水率等试验之用。
《机械创新设计方法》结课报告设计题目：脚踏儿童滑板车 学生姓名：刘凡 学号： 103004010303 班级：机制1003 任课教师：张融 2011 年 5 月 29 日
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；
一．拟定设计任务书 1.设计原由 脚踏儿童滑板车是时下一种时尚的运动休闲工具，深受广大儿童的喜爱。脚踏儿童滑板车适合3-5岁左右的孩子玩耍。脚踏儿童滑板车是继滑板车几年前在我国流行之后的又一儿童运动健身类玩具。脚踏儿童滑板车的前身是比较专业型滑板车改进而来。而滑板车是继滑板之后的又一类运动型新产品，名副其实－－滑板车（Bicman），速度可以达到20公里/时，这种新型产品来源于世界科技先进大国日本，但却是一位德国工人发明的，它是一种简单的省力运动机械。 早在三年前，滑板车已经传入我国，只不过当时价格太高，很少人对它产生兴趣。直到这阵子，它的价格猛然下降，加上产家们对它加紧疯狂推销，使它"人气大旺"，最重要的是玩滑板车必须有高度的悟性和胆量，这正符合想象力丰富，喜欢挑战的青少年们的口味，如今滑板车已成为青少年新一代的潮流运动产品。可见，它的魅力可不逊于滑板哦！所以我们对其进行改进由原来的脚滑变成脚踏！这个设计是基于个人创意一个大的提升，希望我的设计能给小朋友带来更多的乐趣，给企业带来效益！ 2.设计技术条件 1．设计技术条件需要速练得掌握SolidWorks软件的基本操作，通过SolidWorks软件设计出零件的模型，然后零件图组装成装备体，最后生成二维工程图。 2.设计零件的前提是掌握齿轮齿合条件，计算出一些技术参数后方可画出齿合的齿轮。掌握蜗轮蜗杆的齿合条件，并比较两者的优缺点，选取最佳方案. 二．功能原理与工作原理分析 功能原理：脚踏踏板，踏板带动棘轮，棘轮带动齿轮，齿轮带动车轴，最后车轮前进。 工作原理：就是利用脚踏带动棘轮，棘轮将速度传递给齿轮，这样就可以带动小车不断前进。 三．国内外同类产品现状 在驱动方式上国内有许多不同点，有人力驱动的，有电能驱动，但总体来说都朝着使使用者更加舒适和环保节能等方向发展。在传动方向有齿轮传动，蜗轮蜗杆，链条等不同的传动方式。国内外滑板车上常能看到以圆锥齿轮，轴传动，棘轮棘爪传动无链传动等多种方式设计的滑板车。在材料方面碳纤维，复合材料，镁铝合金，铝合金等因其优良的材料特性而被广泛的应用于该产品上。 四．机构方案评价
中南林业科技大学机械零件有限元分析 实验报告 专业：机械设计制造及其自动化 年级： 2013级 班级：机械一班 姓名：杨政 学号：20131461 I
一、实验目的 通过实验了解和掌握机械零件有限元分析的基本步骤；掌握在ANSYS 系统环境下，有限元模型的几何建模、单元属性的设置、有限元网格的划分、约束与载荷的施加、问题的求解、后处理及各种察看分析结果的方法。体会有限元分析方法的强大功能及其在机械设计领域中的作用。 二、实验内容 实验内容分为两个部分：一个是受内压作用的球体的有限元建模与分析，可从中学习如何处理轴对称问题的有限元求解；第二个是轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及后处理的综合练习，可以较全面地锻炼利用有限元分析软件对机械零件进行分析的能力。
实验一、受内压作用的球体的有限元建模与分析 对一承受均匀内压的空心球体进行线性静力学分析，球体承受的内压为 1.0×108Pa ，空 心球体的内径为 0.3m ，外径为 0.5m ，空心球体材料的属性：弹性模量 2.1×1011，泊松比 0.3。 承受内压：1.0×108 Pa 受均匀内压的球体计算分析模型（截面图） 1、进入 ANSYS →change the working directory into yours →input jobname: Sphere 2、选择单元类型 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element Types window)→ Options… →select K3: Axisymmetric →OK →Close (the Element Type window) 3、定义材料参数 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY:0.3→ OK 4、生成几何模型生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入四个点的坐标：input ：1(0.3，0)，2(0.5，0)，3(0，0.5)，4(0，0.3)→OK 生成球体截面 ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Spherical ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In ActiveCoord → 依次连接 1,2,3,4 点生成 4 条线→OK Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines →依次拾取四条线→OK ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian 5、网格划分 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Meshing →Mesh Tool →(Size Controls) lines: Set
北京邮电大学世纪学院 实验、实习、课程设计报告撰写格式与要求 （试行） 一、实验报告格式要求 1、有实验教学手册，按手册要求填写，若无则采用统一实验报告封面。 2、报告一律用钢笔书写或打印，打印要求用A4纸；页边距要求如下：页边距上下各为2.5厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。 3、统一采用国家标准所规定的单位与符号，要求文字书写工整，不得潦草；作图规范，不得随手勾画。 4、实验报告中的实验原始记录，须经实验指导教师签字或登记。 二、实习报告、课程设计报告格式要求 1、采用统一的封面。 2、根据教学大纲的要求手写或打印，手写一律用钢笔书写，统一采用国家标准所规定的单位与符号，要求文字书写工整，不得潦草；作图规范，不得随手勾画。打印要求用A4纸；页边距要求如下：页边距上下各为2.5厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。 三、报告内容要求 1、实验报告内容包括：实验目的、实验原理、实验仪器设备、实验操作过程、原始数据、实验结果分析、实验心得等方面内容。 2、实习报告内容包括：实习题目、实习任务与要求、实习具体实施情况（附上图表、原始数据等）、实习个人总结等内容。 3、课程设计报告或说明书内容包括：课程设计任务与要求、总体方案、方案设计与分析、所需仪器设备与元器件、设计实现与调试、收获体会、参考资料等方面内容。 北京邮电大学世纪学院 教务处 2009-8
实验报告 课程名称计算机绘图（CAD） 实验项目AutoCAD二维绘图实验 专业班级 姓名学号 指导教师实验成绩 2016年11月日
成绩： 数控机床与编程实验报告 课程数控机床与编程 专业机械设计制造及其自动化 学号2500100425 姓名龚尚庆 指导教师曾文健 机械与电子信息工程学部 2013年11 月23 日
一、实验目的 1、熟悉数控机床的典型结构组成和工作原理。掌握手工编程的步骤； 2、掌握数控加工仿真系统的操作流程。 二、实验内容 1、观看机械零件的数控加工生产现场； 2、演示手工编程的操作步骤； 3、演示FANUC系统的数控加工操作流程。 三、实验设备 1、华中数控系统的数控车床； 2、30系统的数控铣床； 3、FUNAC系统的数控床； 4、华中数控的镗床： 5、沈阳机床厂的数控加工中心； 6、各种普通的车床、铣床，龙门刨床 四、数控工艺分析 1、零件工艺分析 （1）零件图上尺寸数据的给出，应符合程序编制方便的原则。 1）、零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点在数控加工零件图上，应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。 2）、构成零件轮廓的几何元素的条件应充分， 便于在手工编程时计算基点或节点坐标。 （2）零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。 1)、零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。这样可以减少刀具规格和换 刀次数，使编程方便，生产效益提高。 2)、内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。零件
工艺 性的好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径的大小等有关。 3)、零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大。 4)、应采用统一的基准定位。在数控加工中，若没有统一基准定位，会因工件的重新安装而导致加工后的两个面上轮廓位置及尺寸不协调现象。 因此要避免上述问题的产生， 保证两次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的基准定位。
《流体力学》课程实验指导书袁守利编 汽车工程学院 2005年9月
前言 1.实验总体目标、任务与要求 1)学生在学习了《流体力学》基本理论的基础上，通过伯努利方程实验、动量方程实 验，实现对基本理论的验证。 2）通过实验，使学生对水柱（水银柱）、U型压差计、毕托管、孔板流量计、文丘里流量计等流体力学常用的测压、测流量装置的结构、原理和使用有基本认识。 2.适用专业 热能与动力工程 3.先修课程 《流体力学》相关章节。 4.实验项目与学时分配 5. 实验改革与特色 根据实验内容和现有实验条件，在实验过程中，采取学生自己动手和教师演示相结合的方法，力求达到较好的实验效果。
实验一伯努利方程实验 1．观察流体流经实验管段时的能量转化关系，了解特定截面上的总水头、测压管水头、压强水头、速度水头和位置水头间的关系，从而加深对伯努利方程的理解和认识。 2．掌握各种水头的测试方法和压强的测试方法。 3．掌握流量、流速的测量方法，了解毕托管测速的原理。 二、实验条件 伯努利方程实验仪 三、实验原理 1．实验装置： 图一伯努利方程实验台 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.电源 4.溢流管 5.整流栅 6.溢流板 7.定压水箱 8.实验 细管9. 实验粗管10.测压管11.调节阀12.接水箱13.量杯14回水管15.实验桌 2.工作原理 定压水箱7靠溢流来维持其恒定的水位，在水箱下部装接水平放置的实验细管8，水经实验细管以恒定流流出，并通过调节阀11调节其出水流量。通过布置在实验管四个截面上的四组测压孔及测压管，可以测量到相应截面上的各种水头的大小，从而可以分析管路中恒定流动的各种能量形式、大小及相互转化关系。各个测量截面上的一组测压管都相当于一组毕托管，所以也可以用来测管中某点的流速。 电测流量装置由回水箱、计量水箱和电测流量装置（由浮子、光栅计量尺和光电子
慧鱼创意设计实验报告 篇一：慧鱼实验报告 华北电力大学 实验报告 实验名称: 慧鱼创意系统的实践与开发 课程名称：科技创新实践3 实验人：设制1301班施宗财 XX04410121 输电1402班张志聪 XX04400231 机电1401班侯文涛 XX044XX0 成绩：优秀 指导教师：房静 实验日期： 华北电力大学工程训练中心 | || | 隧道蔽障寻迹机器人 作品设计说明 一．研制背景及意义 我们知道，隧道、涵洞、高楼等工程建筑物发生事故时会发生坍塌，此时，救援人员是无法直接进入这些建筑物中进行营救工作的。同时，也没法得知里面的实际状况。为了解决这个问题，我们此次设计了这个隧道蔽障寻迹机器人，以期解决这个问题，以方便营救，代替人力进入这些复杂地段进行探测工作。
根据设计方案，我们先搭建了慧鱼模型，并进行了调试及简单的实地实验。 二、实验目的 1、认识了解慧鱼创意模型组合包中的各种功硬件。 2、了解ROBOPRO软件及编程。 3、了解慧鱼创意模型是如何控制与协调机构运动的。 4、锻炼机械创新能力，初步建立对机电一体化产品的认识。 三、实验原理 隧道机器人是一种代替人力进入到坍塌建筑物中的机器。能够进行蔽障、循迹，并且能够携带摄像头、红外探头、热敏、光敏、声敏电阻等的传感器进入复杂地段进行探测的机器。拥有很大的市场开发前景。 四、实验器材 1、“慧鱼”创意模型组合包。 2、“慧鱼”专用电源、数据线。 3、计算机一台。 4、“慧鱼”专用智能接口板。 5、ROBOPRO软件。 五、实验准备 认识“慧鱼”创意模型使用手册中已搭建的示例模型。 六、实验内容
1、根据慧鱼”创意模型使用手册，使用各种构件逐步搭建示例模型。 2、模型搭建好后连接相应电路。 3、在计算机上应用ROBOPRO软件编写相应程序，并通过数据线将程序下载到接口板中。 4、接通电源，调试程序。 5、验收成果并拆卸构件，放回原处。 七、实物成品图片展示 八、程序流程图 九、简单介绍功能 1、进入坍塌建筑物进行探测（可以加装摄像头以及探测头）； 2、寻找并避开障碍物； 3、给定轨迹，能迎着所给轨迹进行运动（走出轨迹以后，灯亮，同时蜂鸣器发声） 十、实物示范（实际效果图） 篇二：慧鱼创新设计实验报告 实验五慧鱼创新设计实验报告 姓名：宋俊超班级： 13机自专升本1班成绩：实验日期： 12月18日教师签字： 一、实验目的 1、培养学生用创造性思维方法，设计、搭建新型的机
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 题目利用Matlab模拟点电荷电场的分布姓名xxxx 学号xxxxxxxxxx 班级电气xxxx班 任课老师xxxx 实验日期2010-10
电磁场理论 实验一 ——利用Matlab 模拟点电荷电场的分布 一．实验目的： 1．熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况； 2．学会使用Matlab 进行数值计算，并绘出相应的图形； 二．实验原理： 根据库伦定律：在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线上，两电荷同号为斥力，异号为吸力，它们之间的力F 满足： R R Q Q k F ? 212 = (式1) 由电场强度E 的定义可知： R R kQ E ? 2 = (式2) 对于点电荷，根据场论基础中的定义，有势场E 的势函数为 R kQ U = (式3) 而 U E -?= (式4) 在Matlab 中，由以上公式算出各点的电势U ，电场强度E 后，可以用Matlab 自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况。 三．实验内容： 1. 单个点电荷 点电荷的平面电力线和等势线 真空中点电荷的场强大小是E=kq /r^2 ,其中k 为静电力恒量, q 为电量, r 为点电荷到场点P(x,y)的距离。电场呈球对称分布, 取电量q> 0, 电力线是以电荷为起点的射线簇。以无穷远处为零势点, 点电荷的电势为U=kq /r,当U 取
常数时, 此式就是等势面方程.等势面是以电荷为中心以r 为半径的球面。 平面电力线的画法 在平面上, 电力线是等角分布的射线簇, 用MATLAB 画射线簇很简单。取射线的半径为( 都取国际制单位) r0=, 不同的角度用向量表示( 单位为弧度) th=linspace(0,2*pi,13)。射线簇的终点的直角坐标为: [x,y]=pol2cart(th,r0)。插入x 的起始坐标x=[x; *x].同样插入y 的起始坐标, y=[y; *y], x 和y 都是二维数组, 每一列是一条射线的起始和终止坐标。用二维画线命令plot(x,y)就画出所有电力线。 平面等势线的画法 在过电荷的截面上, 等势线就是以电荷为中心的圆簇, 用MATLAB 画等势 线更加简单。静电力常量为k=9e9, 电量可取为q=1e- 9; 最大的等势线的半径应该比射线的半径小一点 r0=。其电势为u0=k8q /r0。如果从外到里取7 条等势线, 最里面的等势线的电势是最外面的3 倍, 那么各条线的电势用向量表示为: u=linspace(1,3,7)*u0。从- r0 到r0 取偶数个点, 例如100 个点, 使最中心点的坐标绕过0, 各点的坐标可用向量表示: x=linspace(- r0,r0,100), 在直角坐标系中可形成网格坐标: [X,Y]=meshgrid(x)。各点到原点的距离为: r=sqrt(X.^2+Y.^2), 在乘方时, 乘方号前面要加点, 表示对变量中的元素进行乘方计算。各点的电势为U=k8q. /r, 在进行除法运算时, 除号前面也要加点, 同样表示对变量中的元素进行除法运算。用等高线命令即可画出等势线 contour(X,Y,U,u), 在画等势线后一般会把电力线擦除, 在画等势线之前插入如下命令hold on 就行了。平面电力线和等势线如图1, 其中插入了标题等等。越靠近点电荷的中心, 电势越高, 电场强度越大, 电力线和等势线也越密。
《机械创新设计》实验报告 班级机械1006班 姓名 学号 指导教师张融 日10 月5 年2013． 多功能助 力器实验题目： 绩成名姓孙翔 批阅教师实验日期 批阅日期同组成员 ****************************************************************************** 实验目的一、 1、发挥学生创造性培养学生的学习兴趣和综合素质；、将涉及内容和设计方法邮寄的融合到一起，使学生进一步掌握教2材核心内容，培养学生创造能力和工程设计能力； 、突破原有课程体系和内容的束缚，加强学科之间的交叉融合；3 4、培养学生善于观察生活以及结合创新科学技术服务于生活的理念。
所选课题的功能原理与工作原理分析；二、功能原理：多功能老人（残疾人）方便助力器，属于老人（残疾人）生活用建议坐便器结合起来的一款行动座椅、具。它是将老人方便助力器、多功能老年人（残疾人）用品，旨在协助老年人（残疾人）行动及上例如座板采用碳纤维，厕所，不仅如此，本项目还从材质上进行改革，整个产品易如拆装，并且满足产品设计轻量化原则；功能上透气舒适，方便在不用时将其拆卸，且便于更换损坏零件。工作原理： 行动不便的问通过支撑架的无力支撑作用解决老年人（残疾人）使得老年人行进题，将碳纤维材质做成坐板并使之安装在支撑架上，途中疲劳时可以坐下休息并且满座轻量化原则解决助力器笨重而不 便携带的问题；通过对坐板的改造，可以节省材料减轻产品重量，并且可以增加多功能助力器的另一功能——坐便器，通过提升坐便高度，帮助老年人解决起蹲不变的问题。本课题设计的创新点；三、、本课题将助力器、行动座椅、坐便器等功能综合一起；1 、产品结构简单易于拆装；2 3、产品材料新颖，牢固舒适； 4、产品设计采用轻量化原则；本课题设计的应用和发展前景；四、世纪下半叶，人类社会经历了人类历史上最为迅速的人口老20人口老龄化是世界人口发展的普遍趋势，龄化进程，尤其是发达国家。1%2005年全国是科学与经济不断发展进步的标志。而在我国，早在万人，占总岁以上人口达到10055人口抽样最新数据显示，我国651490160%人口数的。2006年统计数据表明，中国岁以上的人口是万人。占全国人口65岁以上的人口是10419，万人，占人口总数的%。可见在我国，老年群
第五届全国大学生机械创新设计大赛 慧鱼组 设计说明书 作品名称：多功能全自动储物柜 参赛人员：谢友春唐琳杨猛洪海闫亚娟 指导教师：覃莉杜超 所属单位：西南石油大学 2012年 3 月
目录 1、设计背景 (2) 2、创新点分析 (3) 3、设计方案 (4) 3.1 外形设计 (4) 3.2 升降构件设计 (5) 3.3 伸缩取放构件设计 (5) 3.4 副柜设计 (6) 3.5 书桌设计 (7) 4、工作过程分析 (7) 5、控制程序 (9) 6、实用可行性及成本分析 (9) 7、作品应用前景 (10) 参考文献................................................................................. 错误！未定义书签。
1、设计背景 近年来，随着我国房地产市场持续升温，房价也一涨再涨，小户型住房成了市场的宠儿。由于小户型房间面 积小，对各种家具的设计既是机遇又 是挑战，同时对储物柜的要求也有了 新的要求。因此对于居民来说，如何 利用有限的空间发挥最大的效益是 一个摆在每个家庭面前的难题。而对于家具制造商来说这却是一个极好的商机，谁能解决好这个空间利用的问题，谁就拿到了进入未来家具市场的门票。 传统的成品家用储物柜（图1）约有2.5米左 右，储物柜顶部距离屋顶还有一定的距离，但由于 这部分空间由于取放东西的不便且存有安全隐患， 因此绝大多数家庭不得不放弃使用这部分空间。当 今的小户型住房本来面积就不大，如果利用传统的 储物柜就不能充分地利用本来就小的空间，这无疑 是雪上加霜。 因此需要充分考虑传统储物柜到天花板之 间的这部分闲置空间，将这一部空间分利用上， 那么平时要占据很多空间而又不经常用的物什 就可以放置在这些空间里。目前常用的方法就是 根据房间的大小高低定制储物柜（图2，图3），但是定制的柜子成本较高，不能移动改变摆放位置，无法重复利用。 图1传统储物柜 图2传统储物柜 图3传统储物柜
机械设计基础（A2）实验报告 班级： 学号： 姓名： 沈阳理工大学
一.皮带传动实验报告 ----------------------------------实验指导教师------------------ 日期：----------------- 专业班级：----------------- 成绩：------------ 学号：------------ 姓名：------------ 1.1.实验目的 1.2.实验机构造及测试原理 1.3.实验步骤 1.4.数据和曲线
二.齿轮传动效率实验报告 ----------------------------------实验指导教师------------------ 日期：----------------- 专业班级：----------------- 成绩：------------ 学号：------------ 姓名：------------ 2.1.实验目的 2.2.实验机构及测试原理 2.3.实验步骤 2.4.数据和曲线
2.5.思考题 （1）T9-T1基本上为直线关系，为什么T9-η为曲线关系？ （2）哪些因素影响齿轮传动的效率？加载力矩的测量中存在哪些误差？ （3）提高齿轮传动效率的措施有哪些？
三.HS-A型液体动压轴承实验报告 ----------------------------------实验指导教师------------------ 日期：----------------- 专业班级：----------------- 成绩：------------ 学号：------------ 姓名：------------ 3.1.实验目的 3.2.实验机构及测试原理 3.3.实验步骤 3.4.数据和曲线
《人工智能及其应用》 实验指导书 工业大学计算机科学与技术学院—人工智能课程组 2011年9月
前言 本实验是为了配合《人工智能及其应用》课程的理论学习而专门设置的。本实验的目的是巩固和加强人工智能的基本原理和方法，并为今后进一步学习更高级课程和信息智能化技术的研究与系统开发奠定良好的基础。 全书共分为八个实验：1.产生式系统实验；2.模糊推理系统实验；3.A*算法求解8数码问题实验；4.A*算法求解迷宫问题实验；5.遗传算法求解函数最值问题实验；6.遗传算法求解TSP问题实验；7.基于神经网络的模式识别实验；8.基于神经网络的优化计算实验。每个实验包括有：实验目的、实验容、实验条件、实验要求、实验步骤和实验报告等六个项目。 本实验指导书包括两个部分。第一个部分是介绍实验的教学大纲；第二部分是介绍八个实验的容。 由于编者水平有限，本实验指导书的错误和不足在所难免，欢迎批评指正。 人工智能课程组 2011年9月
目录 实验教学大纲 (1) 实验一产生式系统实验 (4) 实验二模糊推理系统实验 (7) 实验三A*算法实验I (12) 实验四A*算法实验II (15) 实验五遗传算法实验I (17) 实验六遗传算法实验II (22) 实验七基于神经网络的模式识别实验 (25) 实验八基于神经网络的优化计算实验 (29)
实验教学大纲 一、学时：16学时，一般安排在第9周至第16周。 二、主要仪器设备及运行环境：PC机、Visual C++ 6.0、Matlab 7.0。 三、实验项目及教学安排 序号实验名称实验 平台实验容学 时 类型教学 要求 1 产生式系统应用VC++ 设计知识库，实现系统识别或 分类等。 2 设计课 2 模糊推理系统应 用Matlab 1）设计洗衣机的模糊控制器； 2）设计两车追赶的模糊控制 器。 2 验证课 3 A*算法应用I VC++ 设计与实现求解N数码问题的 A*算法。 2 综合课4 A*算法应用II VC++ 设计与实现求解迷宫问题的A* 算法。 2 综合课5 遗传算法应用I Matlab 1）求某一函数的最小值； 2）求某一函数的最大值。 2 验证课6 遗传算法应用II VC++ 设计与实现求解不同城市规模 的TSP问题的遗传算法。 2 综合课 7 基于神经网络的 模式识别Matlab 1）基于BP神经网络的数字识 别设计； 2）基于离散Hopfiel神经网络 的联想记忆设计。 2 验证课 8 基于神经网络的 优化计算VC++ 设计与实现求解TSP问题的连 续Hopfield神经网络。 2 综合课 四、实验成绩评定 实验课成绩单独按五分制评定。凡实验成绩不及格者，该门课程就不及格。学生的实验成绩应以平时考查为主，一般应占课程总成绩的50%，其平时成绩又要以实验实际操作的优劣作为主要考核依据。对于实验课成绩，无论采取何种方