機械創(chuàng)新設(shè)計與制作設(shè)計案例

.PAGE.機械創(chuàng)新設(shè)計與制作綜合實驗指導(dǎo)書2(創(chuàng)新實踐篇)編著者機械工程學(xué)院2007年2月16日前言創(chuàng)新是技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原動力。人才的競爭，關(guān)鍵是人才創(chuàng)造力的競爭。為了適應(yīng)21世紀(jì)人才培養(yǎng)的要求，根據(jù)創(chuàng)造學(xué)和設(shè)計方法學(xué)的基本理論，研究討論創(chuàng)造性思維、創(chuàng)造原理和創(chuàng)造技法。針對開發(fā)型創(chuàng)新、變異性創(chuàng)新、反求形創(chuàng)新等各種類型設(shè)計。利用機械原理、機構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及光電、化學(xué)、材料等相關(guān)知識，從各個角度廣泛探討創(chuàng)新設(shè)計的規(guī)律。本書引入6個綜合性機械創(chuàng)新設(shè)計的案例，供同學(xué)們進(jìn)行觀察分析，培養(yǎng)興趣。本書還給出了4個創(chuàng)新設(shè)計的課題，供同學(xué)們進(jìn)行思考并親手進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計實踐，以及達(dá)到提到創(chuàng)新能力的目的。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提高是一個長期實踐的過程，要勤于思考，廣泛吸收各門類的知識，不斷地進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計實踐，綜合運用所學(xué)知識開拓思路，創(chuàng)新能力一定會逐步得到提高。要進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計的實踐活動，首先要打破創(chuàng)新設(shè)計高不可測的思想禁錮，勇于實踐、大膽創(chuàng)新。在日常生產(chǎn)生活中，隨時都會出要解決的問題，解決這些問題的過程就是創(chuàng)新設(shè)計的過程，所以要留心身邊比較麻煩的事，在腦子里對這個問題有個印象，最好做個記錄，要多善于思考，要想辦法解決你記下的問題，能解決的方式采用機、光、電、化學(xué)等都要想到，方案制定的思維方式是發(fā)散性的，要培養(yǎng)自身的發(fā)散性思維模式。對于想到的方案或辦法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上的考核，也就是要看它有沒有價值。下一步就是要做模擬或原理上的試驗，也就是可行性研究，并作進(jìn)一步改進(jìn)，最后就是要推銷出去你的創(chuàng)新設(shè)計，再好的創(chuàng)新設(shè)計得不到應(yīng)用也等于零。創(chuàng)新設(shè)計的范圍是很廣泛的，大致有這幾個方面：對原有產(chǎn)品進(jìn)行再創(chuàng)造使之更為完美（延伸法）對原有產(chǎn)品進(jìn)行改造使之適用其它用途（移植法）利用現(xiàn)有的技術(shù)，解決生產(chǎn)生活中的問題（擴展法）模擬生物的動作、能力解決問題（仿生法）對現(xiàn)有技術(shù)通過結(jié)合變化構(gòu)思出新的機構(gòu)類型（變異法）現(xiàn)有創(chuàng)新設(shè)計的書很多，創(chuàng)新設(shè)計技法也很很雜，同學(xué)們可多參閱基本創(chuàng)新設(shè)計的資料，從中得到有益的啟示。一、機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計一、實驗?zāi)康?．培養(yǎng)學(xué)生運用創(chuàng)造性思維方法，遵循創(chuàng)造性基本原理、法則，運用機構(gòu)構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計方法，設(shè)計拼裝滿足預(yù)定運動要求的機構(gòu)或機構(gòu)系統(tǒng)；2．要求學(xué)生靈活應(yīng)用以下幾種機構(gòu)構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計方法；，創(chuàng)造性地設(shè)計、拼接機構(gòu)及機構(gòu)系統(tǒng)。1）機構(gòu)構(gòu)型的變異創(chuàng)新設(shè)計；2）利用機構(gòu)運動特點創(chuàng)新設(shè)計；3）基于組成原理的機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計；4）基于組合原理的機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計；5）加深對執(zhí)行構(gòu)件的基本運動和機構(gòu)基本功能的了解與掌握；6）培養(yǎng)學(xué)生工程實踐動手能力。二、設(shè)備和工具（與機構(gòu)拼接實驗所用的設(shè)備相同）組合機架一臺；創(chuàng)新組合模型一套。三、實驗前的準(zhǔn)備工作1．要求預(yù)習(xí)本實驗，要求對執(zhí)行構(gòu)件的基本運動和機構(gòu)的基本功能有一全面的了解；并熟悉機構(gòu)構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計方法；2．了解機構(gòu)創(chuàng)新模型；3．選擇設(shè)計題目，初步擬定機構(gòu)系統(tǒng)運動方案。四、實驗原理1．機構(gòu)運動簡圖設(shè)計的內(nèi)容、方法和步驟機械產(chǎn)品的設(shè)計是為了滿足產(chǎn)品的某種功能要求，機構(gòu)運動簡圖設(shè)計是機械產(chǎn)品設(shè)計的第一步，其設(shè)計內(nèi)容包括選定或開發(fā)機構(gòu)構(gòu)型并加以巧妙組合，同時進(jìn)行各個組成機構(gòu)的尺度綜合，使此機械系統(tǒng)完成某種功能要求。機構(gòu)運動簡圖設(shè)計的好壞使決定機械產(chǎn)品的質(zhì)量、水平的高低、性能的優(yōu)劣和經(jīng)濟(jì)性效益好壞的第一步。機構(gòu)運動簡圖的設(shè)計主要包括以下內(nèi)容：1）功能原理方案的設(shè)計和構(gòu)思根據(jù)機械所要實現(xiàn)的功能，采用有關(guān)的工作原理，并由此出發(fā)設(shè)計和構(gòu)思出工藝動作過程，這就是功能原理方案設(shè)計。靈巧的功能原理是創(chuàng)造新機械的出發(fā)點和歸宿。2）機械運動方案的設(shè)計根據(jù)功能原理方案中提出的工藝動作及各個動作的運動規(guī)律要求，選擇相應(yīng)的若干個執(zhí)行機構(gòu)，并按一定的順序把它們組成機械運動示意圖。機械運動方案的設(shè)計是機構(gòu)運動簡圖設(shè)計中的型綜合。3）機構(gòu)運動簡圖的尺度綜合根據(jù)機械運動方案中各執(zhí)行機構(gòu)工藝動作的運動規(guī)律和機械運動循環(huán)圖的要求，通過分析、計算，確定機構(gòu)運動簡圖中各機構(gòu)的運動學(xué)尺寸。在進(jìn)行尺度綜合時，應(yīng)同時考慮其運動條件和動力條件，否則不利于設(shè)計性能良好的新機械。機械運動簡圖設(shè)計的一般程序：1）機械總功能的分解將機械所需要的工藝動作過程進(jìn)行分解，即將總功能分解成多個功能元，找出各功能元的運動規(guī)律和動作過程；2)功能原理方案確定將總功能分解成多個功能元后，對功能元進(jìn)行求解，即將所需的執(zhí)行動作，用合適的執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)。將功能元的解進(jìn)行組合、評價、選優(yōu)，從而確定其功能原理方案，即機構(gòu)系統(tǒng)簡圖。為了得到能實現(xiàn)功能元的機構(gòu)，在設(shè)計中，需要對執(zhí)行構(gòu)件的基本運動和機構(gòu)的基本功能有全面的了解。ⅰ）執(zhí)行機構(gòu)的基本運動常用機構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件的運動形式有回轉(zhuǎn)運動、直線運動和曲線運動三種，回轉(zhuǎn)運動和直線運動是最簡單的機械運動形式。按運動有無往復(fù)性和間歇性，基本的運動形式如表１所示。表1執(zhí)行構(gòu)件的基本運動形式序號運動形式舉例１單向轉(zhuǎn)動曲柄搖桿機構(gòu)中的曲柄、轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)中的轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿、齒輪機構(gòu)中的齒輪２往復(fù)擺動曲柄搖桿機構(gòu)中的搖桿、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中的擺動導(dǎo)桿、搖塊機構(gòu)中的搖塊３單向移動帶傳動機構(gòu)或鏈傳動機構(gòu)中的輸送帶（鏈）移動４往復(fù)移動曲柄滑塊機構(gòu)中的滑塊、牛頭刨機構(gòu)中的刨頭５間歇運動槽輪機構(gòu)中的槽輪、棘輪機構(gòu)中的棘輪、凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)也可以構(gòu)成間歇運動６實現(xiàn)軌跡平面連桿機構(gòu)中連桿曲線、行星輪系中行星輪上任意點的軌跡等ⅱ）機構(gòu)的基本運動機構(gòu)的功能是指機構(gòu)實現(xiàn)運動變換和完成某種功用的能力。利用機構(gòu)的功能可以組合成完成總功能的新機械。表２表示常用機構(gòu)的一些基本功能。表2機構(gòu)的基本功能序號基本功能舉例1變換運動形式１）轉(zhuǎn)動←→轉(zhuǎn)動２）轉(zhuǎn)動←→擺動３）轉(zhuǎn)動←→移動４）轉(zhuǎn)動→單向間歇轉(zhuǎn)動５）擺動←→擺動６）擺動←→移動７）移動←→移動８）擺動→單向間歇轉(zhuǎn)動雙曲柄機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)、擺動從動件凸輪機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)、撓性輸送機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、正弦機構(gòu)、移動推桿凸輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、空間凸輪間歇運動機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)、正切機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)、移動推桿移動凸輪機構(gòu)齒式棘輪機構(gòu)、摩擦式棘輪機構(gòu)2變換運動速度齒輪機構(gòu)（用于增速或減速）、雙曲柄機構(gòu)3變換運動方向齒輪機構(gòu)、蝸桿機構(gòu)、錐齒輪機構(gòu)等4進(jìn)行運動和成或分解差動輪系、各種２自由度機構(gòu)5對運動進(jìn)行操縱或控制離合器、凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、杠桿機構(gòu)6實現(xiàn)給定的運動位置或軌跡平面連桿機構(gòu)、連桿-齒輪機構(gòu)、凸輪-連桿機構(gòu)、聯(lián)動凸輪機構(gòu)7實現(xiàn)某些特殊功能增力機構(gòu)、增程機構(gòu)、微動機構(gòu)、急回特性機構(gòu)、夾緊機構(gòu)、定位機構(gòu)ⅲ）機構(gòu)的分類為了使所選用得機構(gòu)能實現(xiàn)某種動作或有關(guān)功能，還可以將各種機構(gòu)按運動轉(zhuǎn)換的種類和實現(xiàn)的功能進(jìn)行分類。表３介紹了按功能進(jìn)行機構(gòu)分類的情況。表3機構(gòu)的分類序號執(zhí)行構(gòu)件實現(xiàn)的運動或功能機構(gòu)形式1勻速轉(zhuǎn)動機構(gòu)（包括定傳動比機構(gòu)、變傳動比機構(gòu)）１）摩擦輪機構(gòu)２）齒輪機構(gòu)、輪系３）平行四邊形機構(gòu)４）轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)５）各種有級或無級變速機構(gòu)2非勻速轉(zhuǎn)動機構(gòu)１）非圓齒輪機構(gòu)２）雙曲柄四桿機構(gòu)３）轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)４）組合機構(gòu)５）撓性件機構(gòu)3往復(fù)運動機構(gòu)（包括往復(fù)移動和往復(fù)擺動）１）曲柄-搖桿往復(fù)運動機構(gòu)２）雙搖桿往復(fù)運動機構(gòu)３）滑塊往復(fù)運動機構(gòu)４）凸輪式往復(fù)運動機構(gòu)５）齒輪式往復(fù)運動機構(gòu)６）組合運動4間歇運動機構(gòu)（包括間歇轉(zhuǎn)動、間歇擺動、間歇移動）１）間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)（棘輪、槽輪、凸輪、不完全齒輪機構(gòu)）２）間歇擺動機構(gòu)（一般利用連桿上近似圓弧或直線段實現(xiàn)）３）間歇移動機構(gòu)（由連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、組合機構(gòu)等來實現(xiàn)單側(cè)停歇、雙單側(cè)停歇、步進(jìn)移動）5差動機構(gòu)差動螺旋機構(gòu)差動棘輪機構(gòu)差動連桿機構(gòu)差動齒輪機構(gòu)差動滑輪機構(gòu)6實現(xiàn)預(yù)期軌跡機構(gòu)直線機構(gòu)（連桿機構(gòu)、行星齒輪機構(gòu)等）特殊曲線（橢圓、拋物線、雙曲線等）繪制機構(gòu)工藝軌跡機構(gòu)（連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、凸輪-連桿機構(gòu)等）7增力及夾持機構(gòu)斜面杠桿機構(gòu)鉸鏈杠桿機構(gòu)肘桿式機構(gòu)8行程可調(diào)機構(gòu)棘輪調(diào)節(jié)機構(gòu)偏心調(diào)節(jié)機構(gòu)螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)搖桿調(diào)節(jié)機構(gòu)可調(diào)式導(dǎo)桿機構(gòu)３）按各功能元的運動規(guī)律、動作過程、動力性能等要求進(jìn)行機構(gòu)運動簡圖的尺度綜合。應(yīng)當(dāng)指出的是，選擇執(zhí)行機構(gòu)并不僅僅是簡單的挑選，而是包含著創(chuàng)新。因為要得到好的運動方案，必須構(gòu)思出新穎、靈巧的機構(gòu)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的各執(zhí)行機構(gòu)不一定是現(xiàn)有的機構(gòu)，為此，應(yīng)根據(jù)創(chuàng)造性基本原理和法則，積極進(jìn)行創(chuàng)造性思維，靈活使用創(chuàng)造技法來進(jìn)行機構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計。一般常用的創(chuàng)新設(shè)計的方法如下所述。２．機構(gòu)構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計方法1）機構(gòu)構(gòu)型的變異的創(chuàng)新設(shè)計方法為了滿足一定的工藝動作要求，或為了使機構(gòu)具有某些性能與特點，改變已知機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，在原有機構(gòu)的基礎(chǔ)上，演變發(fā)展出新的機構(gòu)，稱此種新機構(gòu)為變異機構(gòu)。常用的變異方法有以下幾類。Ⅰ）機構(gòu)的倒置機構(gòu)內(nèi)運動構(gòu)件與機架的轉(zhuǎn)換，成為機構(gòu)的倒置。按照運動的相對性原理，機構(gòu)倒置后各構(gòu)件件間的相對運動關(guān)系不變，但可以得到不同的機構(gòu)。Ⅱ）機構(gòu)的擴展以原有機構(gòu)作為基礎(chǔ)，增加新的構(gòu)件，構(gòu)成一個擴大的新機構(gòu)，成為機構(gòu)的擴展。機構(gòu)擴展后，原有機構(gòu)各構(gòu)件件的相對運動關(guān)系不變，但所構(gòu)成的新機構(gòu)的某些性能與原機構(gòu)差別很大。Ⅲ）機構(gòu)局部結(jié)構(gòu)的改變改變機構(gòu)局部結(jié)構(gòu)（包括構(gòu)件運動結(jié)構(gòu)和機構(gòu)組成結(jié)構(gòu)），可以獲得有特殊運動性能的機構(gòu)Ⅳ）機構(gòu)結(jié)構(gòu)的移植與模仿將一機構(gòu)中的某種結(jié)構(gòu)應(yīng)用另一種機構(gòu)中的設(shè)計方法，成為結(jié)構(gòu)的移植。利用某一結(jié)構(gòu)特點設(shè)計新的機構(gòu)，稱為結(jié)構(gòu)的模仿。Ⅴ）機構(gòu)運動副類型的變換改變機構(gòu)中的某個或多個運動副的型式，可設(shè)計創(chuàng)新出不同運動性能的機構(gòu)。通常的變換方式有兩種：轉(zhuǎn)動副和移動副之間的變換；高副和低副之間的變換。2）用機構(gòu)運動特點創(chuàng)新機構(gòu)利用現(xiàn)有機構(gòu)的工作原理，充分考慮機構(gòu)運動特點、各構(gòu)件相對運動關(guān)系及特殊的構(gòu)件形狀等，創(chuàng)新設(shè)計出新得機構(gòu)。Ⅰ）利用連架桿或連桿運動特點設(shè)計新機構(gòu)；Ⅱ）利用兩構(gòu)件相對運動關(guān)系設(shè)計新機構(gòu)；Ⅲ）用成型固定構(gòu)件實現(xiàn)復(fù)雜動作過程?；跈C構(gòu)組成原理的機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計根據(jù)機構(gòu)組成原理，將零自由度的桿組依次連接到原動件和機架上去，或者在原有機構(gòu)的基礎(chǔ)上，搭接不同級別的桿組，均可設(shè)計出新機構(gòu)。Ⅰ）桿組依次連接到原動件和機架上去設(shè)計新機構(gòu)；Ⅱ）將桿組連接到機構(gòu)上設(shè)計新機構(gòu)；Ⅲ）根據(jù)機構(gòu)組成原理優(yōu)選出合適的機構(gòu)構(gòu)型。4）基于組合原理得機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計把一些基本機構(gòu)按照某種方式組合起來，創(chuàng)新設(shè)計出一種與原機構(gòu)特點不同的新的復(fù)合機構(gòu)。機構(gòu)的組合方式很多，常見的有：串聯(lián)組合、并聯(lián)組合、混接式組合等。Ⅰ）機構(gòu)的串聯(lián)組合：將兩個或兩個以上的單一機構(gòu)按順序聯(lián)接，每一個前置機構(gòu)的輸出運動是后續(xù)機構(gòu)的輸入運動，這樣得組合方式，稱之為機構(gòu)的串聯(lián)組合，三個子機構(gòu)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ串聯(lián)組合框圖如圖１所示。ⅰ)構(gòu)件固接式串聯(lián)：若將前一個機構(gòu)的輸出構(gòu)件和后一個機構(gòu)得輸入構(gòu)件固接，串聯(lián)組成一個新的復(fù)合機構(gòu)。不同類型機構(gòu)的串聯(lián)組合有各種不同的效果。a)將勻速運動機構(gòu)作為前置機構(gòu)與另一個機構(gòu)串聯(lián)，可以改變機輸出運動的速度和周期；b)將一個非勻速運動機構(gòu)作為前置機構(gòu)與工作機構(gòu)串聯(lián)，則可改變機構(gòu)的速度特性；C)由若干個子機構(gòu)串聯(lián)組合可得到傳力性能較好的機構(gòu)系統(tǒng)。ⅱ)軌跡點串聯(lián)假若前一個基本機構(gòu)的輸出為平面運動構(gòu)件上某一點M的軌跡，通過軌跡點M與后一個機構(gòu)串聯(lián)，這種聯(lián)接方式稱軌跡點串聯(lián)。Ⅱ）機構(gòu)的并聯(lián)組合以一個多自由度機構(gòu)作為基礎(chǔ)機構(gòu)，將一個或幾個自由度為１的機構(gòu)（可稱為附加機構(gòu)）的輸出構(gòu)件接入基礎(chǔ)機構(gòu)，這種組合方式稱為并聯(lián)組合。圖２所示為并聯(lián)組合的幾種常見的聯(lián)接方式的框圖。最見的由并聯(lián)組合而成的機構(gòu)有共同的輸入（如圖（b）、(c)、(d)所示）；有的并聯(lián)組合系統(tǒng)也有兩個或多個不同輸入（如圖（a）所示）；還有一種并聯(lián)組合系統(tǒng)的輸入運動是通過本組合系統(tǒng)的輸出構(gòu)件回授的（如圖(e)所示）。Ⅲ）機構(gòu)的混接式組合綜合運用串聯(lián)-并聯(lián)組合方式可組成更為復(fù)雜的機構(gòu)，此種組合方式稱之為機構(gòu)的混聯(lián)式組合?；诮M合原理的機構(gòu)設(shè)計可按下述步驟進(jìn)行：ⅰ)工作確定執(zhí)行構(gòu)件所要完成的運動；ⅱ)將執(zhí)行構(gòu)件的運動分解成機構(gòu)易于實現(xiàn)的基本運動或動作，分別擬定能完成這些基本運動或動作的機構(gòu)構(gòu)型方案；ⅲ）將上述各機構(gòu)構(gòu)型按某種組合方式組合成一個新的復(fù)合機構(gòu)。五、實驗內(nèi)容任選一題，綜合運用機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方法，進(jìn)行一個機構(gòu)系統(tǒng)的方案設(shè)計1．小型地下車庫欄桿啟閉機構(gòu)設(shè)計1）欄桿啟閉機構(gòu)的用途和動作過程：欄桿啟閉機構(gòu)用于居住小區(qū)的收費地下停車庫，地下停車庫用于停放家庭轎車和小型車輛。欄桿啟閉機構(gòu)有開啟和關(guān)閉兩個工作位置。欄桿開啟時家庭轎車和小型車輛可以順利出入車庫，欄桿關(guān)閉時阻止車輛駛出駛?cè)胲噹?。如圖3所示。2）原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求：停車場的進(jìn)出通道凈高約為2.5～2.8米，寬約為4米。家庭轎車和小型車輛高約為1.5～2米，寬約為1.8～2.5米；欄桿啟閉機構(gòu)開啟或關(guān)閉的時間不大于5秒，開啟和關(guān)閉的速度相等；動力源：三相（或單相）交流電。原動機應(yīng)靠近地面安裝；設(shè)計要求必須考慮狹小空間的實際情況，結(jié)構(gòu)緊湊，動作靈活可靠，造型美觀。3）設(shè)計任務(wù)：Ⅰ)設(shè)計能實現(xiàn)上述位置要求和運動要求的機構(gòu)運動方案，并用機構(gòu)創(chuàng)新模型加以實現(xiàn)；Ⅱ)繪制出機構(gòu)運動簡圖，并對所設(shè)計的機構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行簡要的說明。2．設(shè)計沖置薄壁零件的沖壓機構(gòu)及其相配合的送料機構(gòu)1）工作原理及工藝動作過程：如圖4所示，上模先以較小的速度接近坯料，然后以近似勻速進(jìn)行拉延成形工作，以后，上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回，上模退出下模以后，送料機構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個工作循環(huán)。2）原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求：Ⅰ）動力源是作轉(zhuǎn)動或作往復(fù)直線運動的電機；Ⅱ）許用傳動角；Ⅲ）生產(chǎn)率每分鐘10件；Ⅳ）上模的工作段長度，對應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角；Ⅴ）上模行程長度必須大于工作段長度兩倍以上；Ⅵ）行程速度變化系數(shù)；Ⅶ）送料距離。3）設(shè)計任務(wù)：Ⅰ)設(shè)計能使上模按照上述運動要求加工零件的沖壓機構(gòu)和從側(cè)面將坯料送至下模上方的送料機構(gòu)的運動方案，并用機構(gòu)創(chuàng)新模型加以實現(xiàn)；Ⅱ)繪制出機構(gòu)運動簡圖，并對所設(shè)計的機構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行簡要的說明。(本題可參考師忠秀主編《機械原理課程設(shè)計》P246~P259)3．糕點切片機1）工作原理及工藝動作過程：糕點先成形（如長方形、圓柱體等），經(jīng)切片后再烘干。糕點切片機要求實現(xiàn)兩個執(zhí)行動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復(fù)運動。通過兩者的動作配合進(jìn)行切片。改變直線間歇移動的速度或每次間隔的輸送距離，以滿足糕點不同切片厚度的需要。2）原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求：Ⅰ）糕點厚度：；Ⅱ）糕點切片長度（亦即切片的高）范圍：；Ⅲ）切刀切片時最大作用距離（亦即切刀的寬度方向）：；Ⅳ）切刀工作節(jié)拍：10次/min；Ⅴ）生產(chǎn)阻力很小，要求選用的機構(gòu)簡單、輕便、運動靈活可靠；Ⅵ）電機，。3）設(shè)計任務(wù)：Ⅰ）設(shè)計能實現(xiàn)這一運動要求的機構(gòu)運動方案，并用機構(gòu)創(chuàng)新模型加以實現(xiàn)；Ⅱ）繪制出機構(gòu)系統(tǒng)的運動簡圖，并對所設(shè)計的機構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行簡要的說明。4）設(shè)計方案提示：Ⅰ）切削速度較大時，切片刀口會整齊平滑，因此，切刀運動方案的選擇很關(guān)鍵；切口機構(gòu)應(yīng)力求簡單適用、動作靈活、運動空間尺寸緊湊等。Ⅱ）直線間歇運動機構(gòu)如何滿足切片長度尺寸的變化要求，需認(rèn)真考慮，調(diào)整機構(gòu)必須簡單可靠，操作方便。是采用調(diào)速方案還是采用調(diào)距方案，或者采用其他調(diào)整方案，均應(yīng)對方案進(jìn)行定性的分析比較。Ⅲ）間歇運動機構(gòu)必須與切刀運動機構(gòu)工作協(xié)調(diào)，即全部送進(jìn)運動應(yīng)在切刀返回過程中完成。需要注意的是，切口有一定長度（即高度），輸送運動必須在切刀完全脫離切口后方能開始進(jìn)行，但輸送機構(gòu)的返回運動則可與切刀的工作行程運動在時間上有一段重迭，以利提高生產(chǎn)率，在設(shè)計機器工作循環(huán)圖時，就應(yīng)]按上述要求來選取間歇運動機構(gòu)的設(shè)計參數(shù)。4洗瓶機1）工作原理及工藝動作過程：為了清洗圓瓶子外面，需將瓶子推入同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)，推動瓶子沿導(dǎo)軌前進(jìn)，轉(zhuǎn)動的刷子就將瓶子洗凈。它的主要動作：將到位的瓶子沿著導(dǎo)軌推動，瓶子推動過程利用導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動。2）原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求：Ⅰ）瓶子尺寸：大端直徑，長；Ⅱ）推進(jìn)距離，推瓶機構(gòu)應(yīng)使推頭以接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準(zhǔn)備進(jìn)入進(jìn)入第二個工作循環(huán)；Ⅲ）按生產(chǎn)率的要求，返回的平均速度為工作行程速度的3倍；Ⅳ）提供的旋轉(zhuǎn)式電機轉(zhuǎn)速為；Ⅴ）機構(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。3）設(shè)計任務(wù)：Ⅰ）設(shè)計推瓶機構(gòu)和洗瓶機構(gòu)的運動方案，并用機構(gòu)創(chuàng)新模型加以實現(xiàn)；Ⅱ）繪制出機構(gòu)系統(tǒng)的運動簡圖，并對所設(shè)計的機構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行簡要的說明。4）設(shè)計方案提示：Ⅰ）推瓶機構(gòu)一般要求近似直線軌跡，回程時軌跡形狀不限，但不能反方向撥動瓶子。由于上述運動要求，一般采用組合機構(gòu)來實現(xiàn)；Ⅱ）洗瓶機構(gòu)由一對同向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輥和帶三只刷子轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子所組成，可以通過機械傳動系統(tǒng)來完成。(本題可參考師忠秀主編《機械原理課程設(shè)計》P227~P230)5．1）已知條件Ⅰ）主動件等速轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速；Ⅱ）從動件作往復(fù)移動，行程長度為；Ⅲ）從動件工作行程為近似等速運動，回程為急回運動，行程速比系數(shù)。２）設(shè)計任務(wù)：Ⅰ）設(shè)計能實現(xiàn)這一運動要求的機構(gòu)運動方案，并用機構(gòu)創(chuàng)新模型加以實現(xiàn)；Ⅱ）繪制出機構(gòu)系統(tǒng)的運動簡圖，并對所設(shè)計的機構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行簡要的說明。６．1）已知條件Ⅰ）從動件作單向間歇轉(zhuǎn)動；Ⅱ）每轉(zhuǎn)停歇一次；Ⅲ）停歇時間約周期。２）設(shè)計任務(wù)：Ⅰ）設(shè)計能實現(xiàn)這一運動要求的機構(gòu)運動方案，并用機構(gòu)創(chuàng)新模型加以實現(xiàn)；Ⅱ）繪制出機構(gòu)系統(tǒng)的運動簡圖，并對所設(shè)計的機構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行簡要的說明。六、實驗完成后，要按照所列各項內(nèi)容和要求作出實驗報告。實驗報告要求以論文和實際搭接機構(gòu)與照片、或用計算機動態(tài)模擬的形式提交，內(nèi)容包含以下幾方面：1．分析說明及圖示機構(gòu)運動方案的設(shè)計；2．用機構(gòu)創(chuàng)新模型搭接新設(shè)計的機構(gòu)，說明及分析機構(gòu)的運動學(xué)及動力學(xué)特性；3．實際搭接機構(gòu)的教師審核及照片。4．創(chuàng)新設(shè)計心得與建議。5．你為什么選擇這樣的創(chuàng)新設(shè)計題目？你喜歡什么創(chuàng)新內(nèi)容？注：報告應(yīng)寫明學(xué)生姓名、學(xué)號、同組學(xué)生、指導(dǎo)教師等。二、機械創(chuàng)新設(shè)計一、案例分析案例一柔性抓取機構(gòu)的原理方案創(chuàng)新設(shè)計抓取機構(gòu)是用來抓取物體的裝置，它從自動化生產(chǎn)線設(shè)計到機器人設(shè)計都會得到應(yīng)用。一般的抓取機構(gòu)都是根據(jù)所要抓取的物體特征，來設(shè)計制造的。一臺抓取機構(gòu)只能抓取一種外形、尺寸相同的物體，而且抓取時對物體沖擊較大。柔性抓取機構(gòu)的設(shè)計就是要解決它抓取物體有較寬的適應(yīng)性問題。本案例從設(shè)計方法學(xué)和創(chuàng)造性的角度出發(fā)，通過對抓取機構(gòu)的功能分析，組合出多種抓取機構(gòu)的原理方案，再作優(yōu)化綜合，從而得到一個比較好的原理方案。本案例只提供抓取機構(gòu)的原理方案設(shè)計的思路，沒有進(jìn)行機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計。制定柔性抓取機構(gòu)的開發(fā)設(shè)計任務(wù)書見下表要求內(nèi)容1.功能1）抓取性能好，有較大的抓取力2）對外形尺寸有較大的適用范圍3）工作可靠、動作靈活4）抓取時無剛性沖擊2.結(jié)構(gòu)1）結(jié)構(gòu)新穎2）簡單緊湊3.材料1）剛性好，不易損壞2）價格便宜4.人機工程操作方便，造型美觀5.經(jīng)濟(jì)、使用安全1）維護(hù)、安裝方便2）工作可靠、使用安全3）總成本低廉剛性抓取機構(gòu)的原理方案對以上抓取機構(gòu)進(jìn)行分析比較，在現(xiàn)有方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)開發(fā)任務(wù)書提出的要求來進(jìn)行設(shè)計，雖然也可完全放棄現(xiàn)有方案，創(chuàng)作性開發(fā)出更加好的抓取機構(gòu)。（1）在現(xiàn)有抓取機構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使之能夠滿足開發(fā)任務(wù)書中提出的要求。在現(xiàn)有抓取機構(gòu)上安裝彈性板來擴展適用范圍和解決抓取沖擊問題。如圖a在抓取物體時，彈性板變形可保持與物體的有效接觸。（2）放棄現(xiàn)有抓取機構(gòu)方案，采用多關(guān)節(jié)柔性體結(jié)構(gòu)來滿足抓取要求。案例二分揀機出貨機構(gòu)改進(jìn)設(shè)計分揀機上的出貨機構(gòu)是最常用的塊狀物料送料裝置，在很多自動化設(shè)備上得到應(yīng)用，但在香煙物流自動分揀機上采用該機構(gòu)原理使用效果不好。主要原因是：儲料槽比較長，槽內(nèi)條煙比較多，在推塊回程時，物料靠自由落體，沖擊比較大。因為條煙為紙板盒，使得槽內(nèi)下層條煙變形比較大，要解決這一問題，就要對出料裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。送料機構(gòu)改進(jìn)設(shè)計要求：1.送料平穩(wěn)、動作可靠2.槽內(nèi)物體下落平穩(wěn)，不得有較大沖擊根據(jù)設(shè)計要求將出料機構(gòu)的直線往復(fù)運動改為撥輪的旋轉(zhuǎn)運動。如圖所示：撥輪在推出物品的同時，將上面的條煙托住，隨著旋輪的運動，上面的條煙隨撥輪的弧面下降，從而解決了沖擊問題。案例三繞管機繞輥盤的改進(jìn)設(shè)計在鋁塑復(fù)合管生產(chǎn)線上，繞管機是最后一道工序。它的作用是將拉出的鋁塑復(fù)合管繞成盤。繞輥盤（如圖所示）的繞輥直徑是固定的鋁塑管，在繞成盤后很難從繞輥上取下來。工人在操作時要使用撬杠將鋁塑管取下來，這樣勞動強度大，對產(chǎn)品質(zhì)量也有很大影響。根據(jù)生產(chǎn)實踐所出現(xiàn)的這一問題，設(shè)計一可變徑繞輥，在繞管時輥徑增大，取管時輥徑減小。案例四鋁板標(biāo)牌填寫打字機設(shè)計現(xiàn)在有些大批量生產(chǎn)產(chǎn)品和設(shè)備上的標(biāo)牌，如圖。都要求打上產(chǎn)品型號、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期、產(chǎn)品編號等內(nèi)容，一般都采用英文字母、數(shù)字以及部分特定的符號。每一種產(chǎn)品都有不同的填寫要求和填寫內(nèi)容，要設(shè)計該設(shè)備要利用電腦進(jìn)行排版。把要打的內(nèi)容在電腦上排出來，再啟動打字機把標(biāo)牌打出來。這個題目要解決兩個問題：（1）打什么字（字庫、形式、輸出形式）；（2）打在什么位置（平面坐標(biāo)問題、解決誤差問題、每次回零）案例五運動場動感廣告牌翻轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計運動場四周的廣告牌如果用平面靜止的廣告，對人們的視覺無沖擊效果，如果采用翻轉(zhuǎn)式廣告牌，大大擴大了廣告資源。由于廣告內(nèi)容的翻轉(zhuǎn)變化，加上不同廣告在色彩上的變化，會大大吸引人們的注意力，從而增強廣告效果。翻轉(zhuǎn)廣告牌平面要分割成若干平面，每一平面制成等邊三角形。如圖采用鏈傳動將每條相連，采用電機驅(qū)動，每次旋轉(zhuǎn)120°延時40秒動作。這樣一個廣告位可承接三個廣告，提高了效益也提高了廣告效果。如果能做到漸變翻轉(zhuǎn)效果會更好，值得研究設(shè)計。（從上到下或從下到上一塊一塊的翻）同學(xué)們可做出一個方案方案六組合機構(gòu)設(shè)計齒輪——連桿不等傳動在機械設(shè)計中有時會經(jīng)常遇到，要解決它也并非易事。這里我們采用圓柱齒輪與連桿結(jié)合得到一種運動形式——不等速運動。如圖從圖上看，有三個圓柱齒輪傳動，還有一個曲柄搖桿機構(gòu)，這里造成機構(gòu)的輸出為不等速運動，關(guān)鍵是四桿機構(gòu)在起作用。研究曲柄搖桿的運動規(guī)律是解決該機構(gòu)運動規(guī)律的關(guān)鍵。1、機構(gòu)的運動分析圓柱齒輪的不等速傳動機構(gòu)，實際上是齒輪與桿件的組合運動形式，如圖1所示，有三個齒輪和兩根桿件組成。齒輪1偏心繞O1轉(zhuǎn)動并與齒輪3嚙合。桿2聯(lián)在齒輪1與齒輪3的圓心，以保證兩嚙合齒輪的中心距；同樣，齒輪3和齒輪5嚙合，并有桿4相連保持其中心距。定軸O1為輸入軸。齒輪1通過齒輪3傳遞給齒輪5，而齒輪5上定軸O2將動力輸出。偏心距AB可以看為繞O1轉(zhuǎn)動的桿件，故桿2、桿4和O1O2組成了四桿機構(gòu)。當(dāng)機構(gòu)運動時就構(gòu)成了齒輪機構(gòu)和四桿機構(gòu)的復(fù)合運動形式。輸入軸O1和輸出軸O2是定軸，而B點和C點的兩個軸隨機構(gòu)的運動而變化。這種復(fù)合運動所產(chǎn)生的效果是，O1系輸入一勻速轉(zhuǎn)動，O2是輸出一不等速運動，其運動規(guī)律按正弦規(guī)律變化。機構(gòu)運動規(guī)律的分析：計算活動度：由圖1中知構(gòu)件n=5；運動副P低=6、P高=2。W=3×5-2×6-2=1由此式可見機構(gòu)有一定的運動規(guī)律。由圖1中齒輪3與齒輪5的傳動比i53應(yīng)減去桿4的運動：(1)同理：（2）式中：ω5、ω3、ω1分別為齒輪5、齒輪3、齒輪1的角速度；ω4、ω2分別為桿4和桿2的角速度；Z1、Z3、Z5分別為三個齒輪的齒數(shù)。由式1：（3）由式2：（4）把式4代入式3得：（5）由式（5）可以看出輸出角速度ω5不僅與ω1和Z1、Z5有關(guān)，而且與兩桿件和齒輪3的齒數(shù)Z3也有關(guān)系。輸入角速度ω1位勻速轉(zhuǎn)動。如轉(zhuǎn)動一周所用時間T，則：。而桿2和桿4在T時間里恰好擺回原位。所以：；。也就是說主動輪轉(zhuǎn)一周時，輸出軸相應(yīng)的轉(zhuǎn)過一個角度，而與ω2、ω4無關(guān)。根據(jù)式5則：故只與主動、從動齒輪的齒數(shù)有關(guān)。（注意：這里是從轉(zhuǎn)一整周考慮的，而瞬時傳動比與式5中所有的數(shù)都有關(guān)系。）把式5簡化一下，令Z1=Z5(下面可以看到這樣的簡化更有實用價值。)則式5可以改寫成：（6）圖1的四桿機構(gòu)可簡化成圖2則得出：β-=180°-α兩邊求導(dǎo)得：桿2的角速度為；桿4的角速度為；則；代入式6：（7）四桿機構(gòu)所組成的任意四邊，加一條輔助線F就構(gòu)成了兩個任意三角形（如圖3）如設(shè)Z1=Z5,所以b=C.由余弦定理得：即：（8）兩邊微分得：已知：，其為輸入勻速運動。代入式7得：（9）由式9可以看出：此機構(gòu)（完成設(shè)計后，a、d、b,以及Z3、Z5都是確定值）給瞬時傳動比是隨θ角的變化而變化的；影響傳動比的α角也是隨θ角而變化，而且α角一定要限制在一個范圍以內(nèi)變化。如使圖4兩極端位置的壓力角保持相等時，則為理想的情況。即：由圖4知，θ=0時，α最?。沪?180°時，α最大。由式8得：θ=0時，θ=180°時，根據(jù)式10：則：，滿足這個等式只有使2b2-a2-d2=0由式8：代入式9得：（11）有式11可以大致描繪出這一機構(gòu)的瞬時傳動比是按正弦規(guī)律連續(xù)變化的。雖然輸入軸是勻速轉(zhuǎn)動的，輸出的角速度ω5是以正弦規(guī)律變化來運動的。在不等速傳動中，正弦規(guī)律是一種比較理想的運動形式。圖5是此機構(gòu)的傳動比曲線，也就ω5的運動規(guī)律。圖6為輸出軸的角位移圖。圖5、圖6也就是Z1=Z5時的運動曲線。由圖5我們可以看出瞬時傳動比ω5/ω1是以i=1為軸線，按正弦規(guī)律上、下變化的，其變化的振幅h是可以改變的，只要合理的選擇a、d、Z3就可以得到所需要的運動規(guī)律。2、復(fù)合機構(gòu)的實際設(shè)計問題（各構(gòu)件尺寸的確定）在設(shè)計機構(gòu)時，往往是由機械設(shè)備的具體情況提出機構(gòu)的運動規(guī)律，根據(jù)運動規(guī)律，也就是根據(jù)ω5來進(jìn)行設(shè)計。在上面的機構(gòu)分析中已經(jīng)明確了ω5的運動規(guī)律與a、d、z3有關(guān)，所以Z1、Z5兩個齒輪的齒數(shù)的確定應(yīng)與其機械設(shè)備所傳遞的動力及結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，所以應(yīng)先看作已知條件。根據(jù)式11可以先確定處在特殊角度θ時的傳動比值：當(dāng)θ=0°時：＝１當(dāng)θ=90°時：（最大值）當(dāng)θ=180°時：＝１當(dāng)θ=270°時：（最小值）由此看出，當(dāng)θ=90°時、θ=270°時分別為最大值和最小值。在確定三個未知量時必須先假定出一個數(shù)值，進(jìn)行試算，這樣計算出的結(jié)果與實際結(jié)構(gòu)往往不符，反復(fù)太多。所以通過大量統(tǒng)計計算，列出了一個系數(shù)表（見表1），供設(shè)計時使用。利用表1進(jìn)行設(shè)計計算會大大減小工作量。表一11.21.41.61.822.20.80.60.40.20-0.2μ00.130.270.420.570.730.89（注：表中的兩個值分別為最大值和最小值）按照只在表1中查出μ值，在計算出偏心距a的長度，則：ａ＝ｕｒ１＝ｕｒ５式中r1和r5分別為齒輪1和齒輪5的分度圓半徑。兩定軸中心矩d的計算（如圖7所示）：當(dāng)θ=0°時，齒輪1和齒輪5的間距最近。D值如取得過小，齒輪1與齒輪5會發(fā)生干擾；如d值過大，為保證當(dāng)θ=180°時正常嚙合，齒輪3必須加大，從而影響了結(jié)構(gòu)尺寸。因此d值盡量取小，且必須滿足下式，ｄ＝ａ＋２ｒ１＋δ式中：δ≥２ｍ＋ΔΧ。m是齒輪模數(shù)；ΔΧ是兩齒輪在當(dāng)θ=0°時的間隙，其值應(yīng)根據(jù)機構(gòu)的具體尺寸和運動精度確定，一般取ΔΧ為2-20mm.在機構(gòu)運動分析中，提到為保證兩極端位置處于理想狀態(tài)，必須滿足２ｂ２－ａ２－ｄ２＝０。根據(jù)此式改寫為：式中r3為齒輪3的分度圓半徑。這樣機構(gòu)的主要數(shù)據(jù)已經(jīng)計算出來了，但是，眾所周知，齒輪傳動必須保證齒數(shù)為一整數(shù)。在計算中我們對某些數(shù)進(jìn)行了修正，故當(dāng)各主要結(jié)構(gòu)計算完成以后，必須對a值進(jìn)行精確計算，以保證傳動比的變化規(guī)律。根據(jù)式11以及設(shè)計要求的最大傳動比和最小傳動比進(jìn)行計算。在θ=90°時，為最大值。在θ=270°時，為最小值。以上為不等速傳動機構(gòu)的全部計算過程，構(gòu)件的具體尺寸可根據(jù)圓柱齒輪和曲柄擺桿機構(gòu)設(shè)計的方法進(jìn)行。3、設(shè)計實例試設(shè)計一按正弦規(guī)律運動的不等速傳動，其所傳遞的功率為已知，最大傳動比imax=1.7,最小傳動比imin=0.3。（1）根據(jù)機構(gòu)所傳遞的功率和設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)確定：r1=r5=90毫米，模數(shù)m=2毫米，則：Ｚ１＝Ｚ５＝２ｒ１／ｍ＝９０（2）根據(jù)最大傳動比和最小傳動比，μ值由表1中取1.6/0.4——1.8/0.2的中間值，即μ=0.495。則：a=μr1=44.55毫米。（３）確定d值：齒輪１與齒輪５之間的間隙ΔΧ＝１０毫米。δ＝２ｍ＋ΔΧ＝１４毫米ｄ＝ａ＋２ｒ１＋δ＝２３８．５５毫米（４）確定齒輪３：毫米取r3=82毫米；Ｚ３＝２ｒ３／ｍ＝８２（５）精確計算a值：b=r1+r3=172毫米；毫米如與選取的μ值相差不大，則不等速傳動機構(gòu)的主要尺寸就設(shè)計完畢。根據(jù)以上計算結(jié)果并按齒輪傳動的公差以及精度要求可進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，這里就不作介紹了。二、創(chuàng)新設(shè)計題目1．設(shè)計一抓取機構(gòu)、方案要求：1.抓取物——籃球；2.結(jié)構(gòu)要簡單、成本低。2．設(shè)計圓管道內(nèi)爬行機構(gòu)、方案要求：1.行進(jìn)平穩(wěn)；2.可攜帶一定重量的物體3.爬行距離100m；4.進(jìn)退自如。3．設(shè)計一轎車用雪地輪胎防滑器、方案要求：1.裝拆方便、重量輕；2.堅固耐用；3.對車胎無損傷。4．恐龍模型動作設(shè)計、方案要求：恐龍搖頭、擺尾、張嘴、站立、揮臂；搖頭3次/分、擺尾5次/分、張嘴3次/分、站立2次/分、揮臂4次/分?jǐn)M定出每種運動的運動方案，并作出機構(gòu)簡圖。三、創(chuàng)新實驗報告要求1．分析說明及圖示機構(gòu)機構(gòu)運動方案的設(shè)計；2．說明及分析機構(gòu)的運動學(xué)及動力學(xué)特性；3．用機構(gòu)創(chuàng)新模型搭接新設(shè)計的機構(gòu)，或用計算機動態(tài)模擬；4．實際搭接機構(gòu)的教師審核及照片或計算機動態(tài)模擬效果。5．創(chuàng)新設(shè)計心得與建議。6．你為什么選擇這樣的創(chuàng)新設(shè)計題目？你喜歡什么創(chuàng)新內(nèi)容？注：報告應(yīng)寫明學(xué)生姓名、學(xué)號、同組學(xué)生、指導(dǎo)教師等。三、依據(jù)機器人的創(chuàng)新設(shè)計一、創(chuàng)新題目：1、設(shè)計機器人的運動與動作，熟悉機器人的基本控制命令、編程技術(shù)和操作方式。學(xué)會基于C語言編程方法的編程、下載與調(diào)試，以實現(xiàn)對機器人的運動與動作控制。2、在原有機器人的基礎(chǔ)上，開展機器人的功能擴展創(chuàng)新設(shè)計。要求：在機器人的基礎(chǔ)上，擴展其功能；根據(jù)設(shè)計的運動與動作，構(gòu)思其擴展功能部分的機構(gòu)運動方案，并分析其動作與控制原理，設(shè)計出擴展功能的結(jié)構(gòu)。3．在原有機器人結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，組裝成三自由度機器人，用C語言編寫出機構(gòu)的運動程序，以控制機構(gòu)的運動。設(shè)計一個簡單的機器人及其運動與動作，利用計算機技術(shù)進(jìn)行運動與動作的模擬。5．三自由度機械手的設(shè)計、運動分析與制作。二、創(chuàng)新設(shè)計報告要求這一部分的創(chuàng)新設(shè)計報告除了滿足題目中的要求之外，還要包含以下內(nèi)容：創(chuàng)新設(shè)計心得與建議；你為什么選擇這樣的創(chuàng)新設(shè)計題目？你喜歡什么創(chuàng)新內(nèi)容？報告應(yīng)寫明學(xué)生姓名、學(xué)號、同組學(xué)生、指導(dǎo)教師等。四、“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽模塊指導(dǎo)書一、基本情況介紹中青聯(lián)發(fā)[2000]16號文件指出：“為鼓勵和培養(yǎng)青年學(xué)生的創(chuàng)業(yè)精神，鍛煉和提高青年學(xué)生面向現(xiàn)代化建設(shè)需要，把科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的能力和素質(zhì)，激勵他們勤奮學(xué)習(xí)，奮發(fā)成才，共青團(tuán)中央、中國科協(xié)、全國學(xué)聯(lián)于1999年聯(lián)合舉辦了“挑戰(zhàn)杯”和訊網(wǎng)中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽”。此競賽與“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽隔年舉辦，每兩年一屆，至2006年已成功舉辦五屆，被公認(rèn)為中國大學(xué)生的“科技奧林匹克盛會”。我國創(chuàng)業(yè)計劃大賽的歷史屆次時間承辦高校一1999年清華大學(xué)二2000年上海交通大學(xué)三2002年浙江大學(xué)四2004年廈門大學(xué)五2006年山東大學(xué)表1創(chuàng)業(yè)計劃大賽承辦單位及組織時間創(chuàng)業(yè)計劃競賽定位目的是培養(yǎng)中國的企業(yè)家和百萬富翁研究如何把科學(xué)技術(shù)變成錢，變成大把的錢提高學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)團(tuán)隊合作精神培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思想和創(chuàng)業(yè)能力，轉(zhuǎn)變就業(yè)觀念展示學(xué)校學(xué)生素質(zhì)教育水平的平臺二、參賽指南1、參賽對象普通高等學(xué)校的在校?？?、本科、研究生（MBA），以小組形式參賽，各組人數(shù)不限。2、作品要求參賽項目可以是一項發(fā)明創(chuàng)造、技術(shù)專利，也可以是一項可能研發(fā)實現(xiàn)的概念產(chǎn)品或服務(wù)。具體來源有：參賽小組成員參與的發(fā)明創(chuàng)造、專利技術(shù)或課外制作；經(jīng)授權(quán)的發(fā)明創(chuàng)造或?qū)＠夹g(shù)（提交書面授權(quán)許可，以引用其產(chǎn)品）；可能研發(fā)實現(xiàn)的概念產(chǎn)品或服務(wù)。3、作品評審評審委員會由海內(nèi)外知名學(xué)者、企業(yè)家、風(fēng)險投資家、金融機構(gòu)人員、法律專家組成。作品評審堅持“公開、公正、公平”的原則。評審標(biāo)準(zhǔn)：科學(xué)性、清晰性、新穎性、市場前景和可行性。4、成果轉(zhuǎn)化直接為參賽的創(chuàng)業(yè)計劃注入資金，使其市場化運作；直接購買參賽的創(chuàng)業(yè)計劃。三、作品寫作指南創(chuàng)業(yè)計劃競賽要求參加者組成優(yōu)勢互補的競賽小組，提出一個具有市場前景的產(chǎn)品/服務(wù)，圍繞著產(chǎn)品/服務(wù)，完成一份完整、具體、深入的創(chuàng)業(yè)計劃，以描述公司的創(chuàng)業(yè)機會，并提出行動建議。創(chuàng)業(yè)計劃聚焦于特定的策略、目標(biāo)、計劃和行動，對于一個非技術(shù)背景的有興趣的人士應(yīng)清晰易讀。創(chuàng)業(yè)計劃可能的讀者包括：希望吸納進(jìn)入團(tuán)體的對象，可能的投資人、合作伙伴、供應(yīng)商，各科研、政策機構(gòu)。創(chuàng)業(yè)計劃內(nèi)容1、公司摘要：這一部分要介紹公司的主營產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品和服務(wù)，公司的競爭優(yōu)勢以及成立地點時間，所處階段等基本情況。2、公司業(yè)務(wù)描述：這一部分介紹公司的宗旨和目標(biāo)，公司的發(fā)展規(guī)劃和策略。3、產(chǎn)品或服務(wù)：介紹公司的產(chǎn)品或服務(wù)，描述產(chǎn)品和服務(wù)的用途和優(yōu)點，有關(guān)的專利，著作權(quán)，政府批文等。4、收入：介紹公司的收入來源，預(yù)測收入的增長。5、競爭情況及市場營銷：分析現(xiàn)有和將來的競爭對手，他們的優(yōu)勢和劣勢，以及相應(yīng)的本公司的優(yōu)勢和戰(zhàn)勝競爭對手的方法。對目標(biāo)市場作出營銷計劃。6、管理團(tuán)隊：對公司的重要人物進(jìn)行介紹，包括他們的職務(wù)，工作經(jīng)驗，受教育程度等。公司的全職員工，兼職員工人數(shù)，哪些職務(wù)空缺。7、財務(wù)預(yù)測：公司目前的財務(wù)報表，五年的財務(wù)報表預(yù)測。投資的退出方式(公開上市，股票回購、出售、兼并或合并)。詳述預(yù)估的收入與預(yù)估的支出，甚至應(yīng)該列述事業(yè)成立后前三年或前五年內(nèi)，每一年預(yù)估的營業(yè)收入與支出費用的明細(xì)表，這些預(yù)估數(shù)字的主要目的，是讓創(chuàng)業(yè)者確實計算利潤，并明了何時能達(dá)到收支平衡。8、資本結(jié)構(gòu)：公司目前及未來資金籌集和使用情況，公司融資方式，融資前后的資本結(jié)構(gòu)表。9、附錄：支持上述信息的資料：管理層簡歷，銷售手冊，產(chǎn)品圖紙等。其他需要介紹的地方。創(chuàng)業(yè)計劃的組成創(chuàng)業(yè)計劃一般包括：1、執(zhí)行總結(jié)是創(chuàng)業(yè)計劃的一到兩頁的概括。包括以下方面：——本創(chuàng)業(yè)的簡單描述——機會概述——目標(biāo)市場的描述和預(yù)測——競爭優(yōu)勢——經(jīng)濟(jì)狀況和盈利能力預(yù)測——團(tuán)隊概述——提供的利益2、產(chǎn)業(yè)背景和公司概況詳細(xì)的市場描述以及主要的競爭對手和市場驅(qū)動力的分析。公司概述應(yīng)包括詳細(xì)的產(chǎn)品/服務(wù)描述以及它如何滿足關(guān)鍵的顧客需求，進(jìn)入策略和市場開發(fā)策略。3、市場調(diào)查和分析主要是闡釋以下問題：——顧客——市場容量和趨勢——競爭和各自的競爭優(yōu)勢——估計的市場分額和銷售額——市場發(fā)展的走勢4、公司戰(zhàn)略闡釋公司如何進(jìn)行競爭，它包括三個問題——營銷計劃：定價和分售，廣告和提升——規(guī)劃和開發(fā)計劃：開發(fā)狀態(tài)和目標(biāo)，困難和風(fēng)險——制造和操作計劃：操作周期，設(shè)備和改進(jìn)5、總體進(jìn)度安排公司的進(jìn)度安排，包括以下領(lǐng)域的重要事件——收入——收支平衡點和正現(xiàn)金流——市場分額——產(chǎn)品開發(fā)介紹——主要合作伙伴——融資6、關(guān)鍵的風(fēng)險、問題和假定說明將如何應(yīng)付風(fēng)險和問題（應(yīng)急計劃）7、管理團(tuán)隊介紹公司的管理團(tuán)隊，其中要注意介紹各成員與管理公司有關(guān)的教育和工作背景（注意管理分工和互補）；介紹領(lǐng)導(dǎo)層成員，創(chuàng)業(yè)顧問以及主要的投資人和持股情況。8、企業(yè)經(jīng)濟(jì)狀況介紹公司的財務(wù)計劃，討論關(guān)鍵的財務(wù)表現(xiàn)驅(qū)動因素。一定要討論如下幾個杠桿：——毛利和凈利——盈利能力和持久性——固定的、可變的和半可變的成本——達(dá)到收支平衡所需的月數(shù)——達(dá)到正現(xiàn)金流所需的月數(shù)9、財務(wù)預(yù)測假定包括收入報告，平衡報表，前兩年為季度報表，前五年為年度報表，同一時期的估價現(xiàn)金流分析、突出成本控制系統(tǒng)10、公司能夠提供的利益這是創(chuàng)業(yè)計劃的“賣點”，包括——總體的資金需求——在這一輪廓融資中需要的是哪一級——如何使用這些資金——投資人可以得到的回報，還可以討論可能的投資人退出策略創(chuàng)業(yè)計劃的要點1、

選好產(chǎn)品或服務(wù)。要有科技含量，這就利用了大學(xué)生的優(yōu)勢。例如冰糕銷售公司就缺乏競爭優(yōu)勢。2、

要了解競爭對手，不要介入過分擁擠的市場，其利潤空間非常小。例如計算機銷售公司。3、

要盡量展現(xiàn)自己的優(yōu)勢，要把“只有我才適合做這件事”講清楚。例如從專業(yè)、成員、經(jīng)歷、社會關(guān)系、地理位置等等，不厭其繁。4、

創(chuàng)業(yè)計劃要流暢，思維連貫，商業(yè)論述要專業(yè)，數(shù)據(jù)不要相差太遠(yuǎn)。5、

要講透風(fēng)險和應(yīng)對的策略。決不要不承認(rèn)風(fēng)險，得承認(rèn)你的事業(yè)可能失敗。你得表明，你知道你可能會被當(dāng)成垃圾掃出市場。但你知道如何應(yīng)對。要向風(fēng)險投資家講明何時、以何種方式退出。6、

重在市場，而非產(chǎn)品。應(yīng)該與不應(yīng)該的注意點一份成功的創(chuàng)業(yè)計劃應(yīng)該：

－清楚，簡潔

－展示市場調(diào)查和實施容量

－確定顧客“痛苦”并引導(dǎo)顧客

－解釋他們?yōu)槭裁磿湾X買你的產(chǎn)品／服務(wù)

－在頭腦中要有一個投資推出政策

－解釋為什么你最適合做這件事

－請讀者做出反饋一份成功的創(chuàng)業(yè)計劃不應(yīng)該：

－過分樂觀

－拿出一些與產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相去甚遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)

－面向產(chǎn)品

－忽視競爭威脅

－進(jìn)入一個擁塞的市場

－交一份不專業(yè)