1、 . . . 畢 業 論 文題目：機械零件的創新設計 目錄摘要1第一部分緒論21.機械零部件傳統的設計局限22.創新思維機械零部件的設計思想2第二部分總體設計41.設計前景和項目容41.1 設計前景41.2 項目容52.傾斜固定風扇的背景和市場分析52.1風扇的行業現狀52.2.傾斜固定風扇的市場分析63傾斜固定風扇的外形結構設計73.1傾斜固定風扇主要結構分析73.1.1風扇主體73.1.2風扇固定連桿73.1.3風扇的連桿的固定端部件73.2風扇連桿主要結構尺寸74.風扇固定連桿平面圖以與三維圖繪制84.1臺架平面圖繪制84.2傾斜固定風扇三維圖繪制105.設計心得與設計總結105.1設計

2、心得：105.2設計總結：11結束語12參考文獻1315 / 17摘要隨著市場競爭的加劇和買方市場的形成，當今制造業的市場競爭焦點發生了轉移，已經從過去的“規模效益第一”.“價格質量第一”發展到了“創新設計第一”，機械零件的設計創新被提到了首位。競爭的特性也發生了變化，當今社會正處于工業經濟時代向知識經濟時代轉變的過程中，相應的生產制造業的競爭也從競爭自然資源到競爭創新的轉變。零件是機械的生命線，那么零件的創新設計就可稱為制造業的“靈魂”，特別是當今制造業正處于一個動態、突變的環境下，機械零件的創新設計形成開發能力已成為決定制造產業興衰的重要因素。作為實現機械零件創新的重要組成，了解傳統傳統機

3、械零部件的設計局限性，提出了現代設計思想和方法必不可少。本文是基于夏天學宿舍自備的立式風扇的風不能很好的吹到平躺在床上的同學們，以傾斜固定風扇為創新點進行設計，讓人們得到更多的涼爽，體驗到風扇的使用價值，從而實現實現低能低碳的效果。關鍵詞：機械設計、零件創新、傾斜、 低碳第一部分 緒論1.機械零部件傳統的設計局限傳統機械零部件的設計帶來了運用中出現的許多問題：零部件容易腐蝕損壞；零部件容易疲勞損壞，斷裂、表面剝落等；零部件容易摩擦損壞等等。這些問題的出現，都是機械零部件傳統的設計局限性所產生的。機械零部件設計是人類為了實現某種預期的目標而進行的一種創造性活動。傳統機械零部件設計的特點是以長期經

4、驗積累為基礎，通過力學、數學建模與試驗等所形成的經驗公式、圖表、標準與規作為依據，運用條件性計算或類比等方法進行設計。傳統設計在長期運用中得到不斷的完善和提高，目前在大多數情況下仍然是有效的設計方法，但是它有很多局限：在方案設計時憑借設計者有限的直接經驗或間接經驗，通過計算、類比分析等，以收斂思維方式，過早地確定方案。這種方案設計既不充分又不系統，不強調創新，因此很難得到最優方案；在機械零部件設計中，僅對重要的零部件根據簡化的力學模型或經驗公式進行靜態的或近似的設計計算，其他零部件只作類比設計，與實際工況有時相差較遠，難免造成失誤；傳統設計偏重于考慮產品自身的功能的實現，忽略人機環境之間關系的

5、重要性；傳統設計采用手工計算、繪圖，設計的準確性差、工作周期長、效率低。2.創新思維機械零部件的設計思想機械零部件設計的本質是創造和革新?，F代機械零部件設計強調創新設計，要求在設計中更充分地發揮設計者的創造力，利用最新科技成果，在現代設計理論和方法的指導下，設計出更具有生命力的產品。2.1運用創造思維設計者的創造力是多種能力、個性和心理特征的綜合表現，它包括觀察能力、記憶能力、想象能力、思維能力、表達能力、自控能力、文化修養、理想信念、意志性格、興趣愛好等因素。其中想象能力和思維能力是創造力的核心，它是將觀察、記憶所得信息有控制地進行加工變換，創造表達出新成果的整個創造活動的中心。創造力的開發

6、可以從培養創新意識、提高創新能力和素質、加強創新實踐等方面著手。設計者不是把設計工作當成例行公事，而是時刻保持強烈的創新愿望和沖動，掌握必要創新方法，加強學習和鍛煉，自覺開發創造力，成為一個符合現代設計需要的創新人才。2.2運用發散思維發散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破常規，從不同方向，多角度、多層次地考慮問題，求出多種答案的思維方式。例如，若提出“將兩零部件聯結在一起”的問題，常規的辦法有螺紋聯結、焊接、膠接、鉚接等，但運用發散思維思考，可以得到利用電磁力、摩擦力、壓差或真空、綁縛、冷凍等方法。發散思維是創造性思維的主要形式之一，在技術創新和方案設計中具有

7、重要的意義。2.3運用創新思維創造力的核心是創新思維。創新思維是一種最高層次的思維活動，它是建立在各類常規思維基礎上的。人腦在外界信息激勵下，將各種信息重新綜合集成，產生新的結果的思維活動過程就是創新思維。機械零部件設計的過程是創新的過程。設計者應打破常規思維的慣例，追求新的功能原理、新方案、新結構、新造型、新材料、新工藝等，在求異和突破中體現創新。3.科學的進行機械零部件設計3.1把握機械零部件設計的主要容機械零部件設計是機械設計的重要組成部分，機械運動方案中的機構和構件只有通過零部件設計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設計的基礎。機械零部件設計的主要容包括：根

8、據運動方案設計和總體設計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數等，選擇零部件的結構構形、材料、精度等，進行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機械產品整機應滿足的要由零部件設計所決定的，機械零部件設計應滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩定性與精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性與維修方便；在經濟性上的要求主要指生產成本要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環境等環境保護要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制，需全面綜合考慮。3.2嚴格計算機械零部件的失效形式機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主

9、要有斷裂、表面壓碎、表面點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱與過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設計零部件時應首先進行零部件的失效分析，預估失效的可能性，采取相應措施，其中包括理論計算，計算所依據的條件稱為計算準則，常用的計算準則有：一是強度準則。強度是機械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強度要保證機械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準則。剛度是指零部件在載荷的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之。三是振動穩定性準則。對于高速運動或剛度較小的機械，在工作時應避免發生共振。振動穩定性準則要求所設計的零部件的固有

10、頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性準則。機械零部件在高溫工作條件下，由于過度受熱，會引起潤滑油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機械精度降低。因此，為了保證零部件在高溫下正常工作，應合理設計其結構與合理選擇材料，必要時須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準則。耐磨性是指相互接觸并運動零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當零部件過度磨損后，將改變其結構形狀和尺寸，削弱其強度，降低機械精度和效率，以致零部件失效報廢。正確選擇機械零部件表面粗糙度      表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個重要技術指標，是檢驗零部

11、件表面質量的主要依據；它選擇的合理與否，直接關系到產品的質量、使用壽命和生產成本。機械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機械零部件設計工作中，應用最普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應用類比法需要有充足的參考資料，現有的各種機械設計手冊中都提供了較全面的資料和文獻。最常用的是與公差等級相適應的表面粗糙度。在通常情況下，機械零部件尺寸公差要求越小，機械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數關系。在實際工作中，對于不同類型的機器，其零部件在一樣尺寸公差的條件下，對表面粗糙度的要有差別的。這就是配合的穩定性問題。在機械零部件的設計和制造過程中，對于

12、不同類型的機器，其零部件的配合穩定性和互換性的要不同的。第二部分 總體設計1.設計前景和項目容1.1 設計前景風扇已是千家萬戶的必需生活用品，如何能利用外型結構，能更人性化，更方便人們使用風扇，達到節約能源的目的，這個就是本設計的重點容。眾所周知， 隨著我國教育事業的不斷發展，繼而推動各種院校的興起，必然導致越來越多的住宿生，也就帶來學生宿舍的增長。然而，就在這樣一種社會進步與發展的趨勢與我國人均資源緊的相向矛盾下，往往越能節能，利用有限空間發揮盡可能大的使用功能，成為了人們最求的目標。面對一年又一年的高校擴招，學生宿舍的建設更是重點，如何利用僅有的空間來辦更多的事就理所當然的成為當今高校和學

13、生們的關注。據調查現在社會上多數的高校，他們全只是片面的考慮到學生宿舍樓的通風條件，根本又或者是很少會從學生宿舍部的空間布置去考慮。因此，我們從學生宿舍部的布置來合理設計出這樣一套可傾斜固定風扇，在國外是實屬罕見的1.2 項目容本次設計主要通過風扇外形的設計來完成對風扇傾斜一定角度的控制?？刂浦饕ㄟ^連桿機構控制實現。通過對風扇位置的控制達到低碳環保效果。本設計靈感主要來源于舍友的生活習慣。立式風扇是一般家庭的生活必需品，但由于在睡覺時風扇的風向限制性，常需要開到更高風速達到散熱的目的，從而造成巨大的能源浪費。全球這么多風扇，估算一下，消耗能源可觀。另一個是作為一個必需品，當然要使生活變得更方

14、便，省去了高水電費支出的麻煩，并且可以讓我們睡的更放心。本設計是在學校宿舍進行了實物實驗。將風扇放到床尾端的擋架上，利用連桿和掛蚊帳的支架固定，從而達到一定的傾斜角度。這樣能夠更體現風扇的使用價值，用戶可以根據自己的實際情況進行距離調節。由于考慮到固定端的環境條件，所以本次設計在連桿末段連接一個G字夾，可以實現與方形管的固定，或者是圓形管的固定。2.傾斜固定風扇的背景和市場分析2.1風扇的行業現狀隨著我國經濟的持續發展和人民生活水平的不斷，廣大人民群眾對家居生活環境的期望值也在同步上升，這反過來刺激了我國家電行業的快速發展，其中，電風扇和家用空調器已成為城鎮居民消費納涼的兩大主流產品。目前我國

15、城鎮居民百戶電風扇擁有率己達200%，電風扇是目前我國最為大眾化的納涼家電產品，由于它吹出的是室溫風而非冷風，嚴格講并不能劃入冷風機疇，但它能加快人體汗液蒸發，降低體表溫度，加之價格便宜和耗電量較少，因而獲得廣泛使用。目前，新一代電風扇業已問世，它能模擬自然風(山風、湖風)，設有微風檔，雙風葉能360度搖頭，電耗僅為40瓦，超薄壁扇電機厚度僅16毫米，并具紅外、超聲、無線電等迢控功能。盡管如此，當室溫接近或高于體溫、相對濕度過大時，電風扇的功效會顯著降低，久吹人體反而會感到種種不適。2008年受金融危機影響，我國電風扇同比下降了11%，2009年家電下鄉促使家電產品產量明顯提升,其中家用電風扇

16、產量增長達9.6倍。電風扇的熱銷很大程度上得益于產品外觀的新穎和功能的人性化。電風扇企業要想在市場上站穩立足并引領潮流，在產品的外觀和功能上下些功夫，不失為快速提高市場份額的好方法。隨著市場的發展、消費者審美習慣的轉移以與健康節能觀念的不斷深入等，電風扇在功能和外觀上的適時變換也是大勢所趨。2.2.傾斜固定風扇的市場分析據近幾年，我國電風扇市場發展迅速，產品產出持續擴，國家產業政策鼓勵電風扇家庭的電風扇擁有情況進行的調查顯示，每百戶家庭中的電風扇擁有量僅為169.3臺(其中約24%的電風扇還是在去年“非典”時期購買的)，竟然低于空調的擁有量(172.5臺)。第三，近幾年來，電風扇的外銷量一直呈

17、穩中有升的態勢，而且在數量上也成倍地超過了空調，如去年電風扇的出口數量是空調(整機)的10倍。這時候推出更人性化更節能化的傾斜固定風扇，而相對原來的風扇，價位也不會提升多少，相信將會受到廣大人民的熱愛。產業向高技術產品方向發展，國企業新增投資項目投資逐漸增多。投資者對電風扇市場的關注越來越密切，這使得電風扇市場推廣策略與營銷渠道開發的發展研究需求增大。第一，市場容量遠未飽和按照通常的觀點來看，電風扇不但早已普與，而且需求量也已受到了空調的制約。而實際上，電風扇的市場容量遠遠沒有飽和。第一，電風扇和空調之間本身就存在著較大的功能性差異，因為“降溫”的概念并不能完全替代“自然防暑”和“通風”的概念

18、。第二，電風扇往往會被認為是普與率最高的家電產品，而實際情況卻并非如此。例如，今年3月，根據兩家市場調查公司對部分3傾斜固定風扇的外形結構設計3.1傾斜固定風扇主要結構分析3.1.1風扇主體由于傾斜固定風扇是在原有的立式風扇外表附加一個連桿機構，從而達到傾斜的目的，所以風扇的主體可以采用市場通用的風扇。3.1.2風扇固定連桿風扇的固定連桿起到的作用主要在于連接風扇與其他橫桿之間的效果，但是連桿設計不合理就會影響風扇的傾斜角度，以與耐用程度。所以連桿的材料因選用韌性較好的材料，例如pvc材料。3.1.3風扇的連桿的固定端部件風扇的連桿末端固定部件起到的作用主要在于讓連桿和其他橫桿質檢固定的效果，

19、但是由于考慮外部橫桿的形狀問題，所以設計采用G字夾來達到能適應多種形狀外部橫桿的固定。3.2風扇連桿主要結構尺寸主要尺寸入下表：表3-1滑塊槽長90mm 寬6mm 深8mm連桿長8mm 寬8mm 高310mmG字夾4.風扇固定連桿平面圖以與三維圖繪制4.1臺架平面圖繪制在得到風扇固定連桿的主要結構尺寸后就可以利用SolidWorks進行平面圖的繪制，如下圖：圖4.1.1圖4.1.2圖4.1.3圖4.1.44.2傾斜固定風扇三維圖繪制在得到臺燈的主要結構尺寸后就可以利用Solidworks軟件三維建模進行三維圖的繪制，如下圖:圖4.25.設計心得與設計總結5.1設計心得：這次設計思想來源于大學的

20、生活，所以所具有的功能也是為大學宿舍生活的方便而設置的。因此就產生了制作傾斜固定風扇的想法。首先是和幾個同學一起商討了該方案的可行性，最后得到了一致的肯定。但是在很多課程的安排下，時間比較緊湊，所以比較多的方面缺少詳細的思考和信息，但是我還是能夠克服重重困難，大體上完成了這次的設計。至于所遇上的問題，例如在制圖的時候，要經常趁舍友沒有用電腦的時候再用他的電腦來制圖，由于是要做風扇的固定連桿部分，所以不單只能畫一個連桿，還要畫一個風扇的結構圖，然后裝配。至于扇葉，這是一個大難題，請教了很多同學都沒有得到幫助，最好只能忽略而過.在出圖的時候也遇到問題，電腦出了問題，所以用cad出不了二維圖，只能用

21、SolidWorks出二維圖，缺少了一部分的線條，只能說這不是辦法中的辦法。但是通過這次的創新設計，真的學會了很多知識，還加深了對一些制圖軟件的了解，并得到一定的提升。而這些都不重要，重要的是讓我們明白，創新就在我們生活的周邊，無處不在，只是我們沒有用心去發現，用心去探討。因此我就想，21世紀正是一個講求科技創新的世紀中華民族的崛起渴望著擁有創新精神與創新能力的人才。雖然說，人才的培養重要的還是個人的努力，但是毋庸置疑的是，環境的力量仍不容忽視。而學校、科技俱樂部、各類科技創新獎勵機制乃至整個社會就正是這樣的環境。我是幸運的，因為我身處這樣一個積極的環境，但是在許多地方，有許多我的同齡人則未必

22、有如此的幸運。正如我的室友所說：“有一些地方，學校并不鼓勵（創新活動）。”我想，倘使有一天，整個國家都能夠積極倡導培養科技創新型人才，全社會都能夠鼓勵扶持科技創新活動，那么，中華民族的崛起便是指日可待的.5.2設計總結：創新性：傾斜固定風扇，充分發揮出其獨有的最大可能利用風扇的實用價值的功能，很好的彌補了大學宿舍夏天睡覺時的悶熱情況，是首次出現在高架床鋪與風扇形成一定角度傾斜的作品，在不久的將來會得到廣泛的應用。合理性：隨著技術水平的日益增長，高科技產品將在未來的市場里占據主流地位。這些數字化的產品大多以其靈巧輕便、功能強大、美觀得體為賣點而深受廣大市民的青睞，由此可見市民的消費觀念大多取決于新潮與創意。所以現今產品的發展更趨向人性化和智能化。本作品便是以人性化作為出發點，通過合理的設計使得家居空間更為開敞，同時使用簡單，方便輕巧，適用于多種場合。實用性：近年來，現代人求精求新的觀念逐漸應用到室設計上來。在經濟狀況允許的情況下，許多市民選擇裝潢自己的家居，來享受人生。所以近年來的家居設計很受歡迎。而時尚的家具設計就成為求新者的寵愛。本作品的設計理念是將有用的資源合理的最大化利用。本作品不僅可