槽轮机构创新设计论文

摘要：随着科学技术的发展，人类开始逐渐的追求技术的智能化，采用大量的智能机器来完成高难度的动作，取代人类的部分工作。本设计通过优化改进机构和绕线方案，能够很好的模仿人的动作实现绕线的操作要求，降低空中绕线的难度，提高工作的安全性、生产率，取得良好的经济效益。下面小编整理了一些《槽轮机构创新设计论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

槽轮机构创新设计论文 篇1：

基于新工科的机械原理教学内容改革与思考

[摘 要]以新工科建设和更好地支持地方经济发展为背景，以培养应用型人才为出发点，围绕“以学生为中心”的工程教育理念，对机械原理课程教学内容进行了探讨，引入QFD理论，以培养学生创新设计和综合运用知识的工程素质。理论力学是机械原理的先修课，怎样将二者有机结合，合理地选择理论力学的教学内容，才能既节省教学资源又便于学生理解，文章从四个方面分析，提出了自己的一些看法。

[关键词]新工科;QFD;機械原理

[基金项目]2017年山东省研究生教学优质课堂建设项目“现代设计方法”（8020296）;2018年青岛大学研究生优质课堂建设项目“机械创新设计”（QDYK18037）

[作者简介]张艳平（1973—），女，山东青岛人，硕士研究生，讲师，主要从事机械设计及理论研究;王继荣（通信作者）（1967—），女，山东威海人，博士研究生，教授，主要从事机械设计及理论研究;张继忠（1964—），男，河北唐山人，硕士研究生，教授，主要从事机械设计及理论研究;戴作强（1962—），男，山东青岛人，硕士研究生，教授，主要从事机械设计及理论研究;孙浩洋（1978—），男，山东青岛人，硕士研究生，教授，主要从事机械设计及理论研究;周志梅（1963—），女，山东青岛人，硕士研究生，教授，主要从事机械设计及理论研究。

一、引言

2019中国“制造之美”年度评选颁奖典礼暨高峰论坛上，专家表示目前中国制造的内部优势一是基础建设，国内拥有相当完善的产能和配套;二是庞大的市场。相对来讲，劣势是品牌力，很少中国品牌能在全球市场赢得强大的影响力或者认知度。中国制造需要培养大批量的产品经理，让产品经理切入进来，把中国制造的产品价值推送出去，而不仅仅是一个低价竞争的困局。这个机会在产品经理的身上才能得到。如何培养适合市场需要的人才，需要高校在课程设计上进行有效的改革。

二、课程地位

机械原理这门课能初步熟悉机电产品开发过程，理解基本机构等设计选型知识，通过项目制作实现机电产品涉及的机械原理、驱动传感、能源动力等设计知识的运用，积累机电产品设计的基本经验，培养学生机电产品方案创新设计能力。

机械原理与理论力学属于技术基础课程，理论力学是机械原理的先修课程。机械原理是将理论力学的有关原理应用于实际机械，有自己的理论体系。但在学习机械原理课程的相关内容时，用理论力学描述机械的运动及动力占相当的比例，其中有些机构力学模型在理论力学中已有阐述，但也有些没有涉及。由于两门课程的教师沟通很少，对彼此的教学内容了解不多，在理论力学课程讲过的内容在机械原理又重复一遍，造成教学资源的浪费。而有些在理论力学没有讲过的机构模型，在机械原理课上又没有作为重点讲解，给学生的理解带来困难。

机械原理课程的教学，借鉴了清华大学等知名高校的教学思路，在不断改进课堂教学方法、更新教学内容的同时，更加注重在实践教学环节中对学生的创新能力、团队合作精神以及综合素质的培养。鼓励学生大胆尝试、勇于创新，取得了明显的教学效果。

（一）加入部分QFD理论

QFD方法是一种以顾客需求为驱动的产品设计开发方法。我们将QFD理论讲授后设计一个项目，把每6名学生分为一个小组，然后让学生按该方法去建立质量功能展开屋，将用户的需求转换为质量特性、产品构型、设计参数、技术特性及制造参数，使同学们分清产品层面、制造过程层面和控制方法层面的问题。例如，选取老年人用智能冰箱案例。同学们首先对老年人生理、心理等方面的需求进行精准定位。根据对相关冰箱卖家的走访，对冰箱外观语义和冰箱的颜色材料语义进行设计，其功能模块不宜复杂，界面的交互行为需符合老年人的操作习惯，文字图标语义应清晰易懂及交互有必要的反馈。技术支持包括物联网、射频识别（RFID）以及智能语音。同学们对分类需求进行筛选，通过“两两比较法”分析老年人需求之间的相关关系，得到了老人用智能冰箱质量屋。通过该案例的探讨，课内师生交流的程度、学生在课内的发言和课外准备的程度、学生对于自己探索知识的学习方式的感受和以往有很大变化，知识掌握程度不再是唯一重要的。

（二）在兼顾机械原理课程的同时要保持力学知识体系完整及特点

由于机械原理在运用力学理论阐述机构的原理时，往往直接运用力学推导的结论，不重视求解过程，因此，有些力学掌握不好的学生不能够很好地理解，也就是对机构的基本原理理解不透彻，会给以后机械机构设计带来困难;因此，对于两种学科共有的例题，在力学中应该用力学理论阐述清楚透彻。在分析案例时我们根据学生的实际情况扩展讨论，这样不但有利于学生对机械原理课程的理解，节约教学资源，而且进一步加深了对两门课程的理解。比如在机械原理中讲解机构各点位移、速度、加速度的方法时，讲述的图解法和理论力学有一定的差别，并且作图比较烦琐、精度差，在进行复杂机械分析时尤为困难。随着计算机技术的发展，解析法成为一种更精确、 更高效的求解方法。特别是当机构由二维扩展到三维时，相应的运动学矢量方程就变成了空间矢量方程，这时只能使用解析法进行分析。所以机械原理中的运动学分析方法最好和理论力学中的对应内容保持一致。在机构运动分析的过程中，可以把图解法、解析法等知识一并纳入教学，让学生对同一内容有更深刻全面的认识，从而增强学生独立分析问题的能力。

（三）机械原理对机械类力学课程教改的启示

机械原理课程主要教学目的是研究机构的组成原理及各种常用机构类型、运动、作用力、功能及设计。由于课时限制，不可能把所有机构的力学原理讲述，只能是定性的分析，这就给力学课程提出新的任务。

1.怎样使力学例题更接近实际，使学生更感兴趣。力学教师应该以实际问题为研究对象，使抽象的力学模型具体化，增加学生对力学的兴趣。增加机构的力学分析可以使学生对机械原理的机构有更深刻的认识、更透彻的理解，节省教时和难度，使课程在本课程的框架内有更大的扩展。例如在力学课程中应该增加的如图1所示的搅拌机构例题。

2.利用机械原理的实体模型和设计思想，提高学生对力学知识的理解应用。力学课程应加强与其他学科的联系，吸取其他学科先进的思想、教学手段与方法。例如，在讲解典型机构的约束时，可以借鉴机械原理课中的三维机构的图形讲解，学生能够很快理解约束的受力分析，也可以把现实的机构实体模型（图2）与理论力学课堂上建立的力学模型进行对比分析。

3.把现代新的机构介绍给学生并進行力学分析。由于新机构的不断涌现，增加对新机构力学的分析，让学生深刻认识新机构，增强学生的创新能力。如图3所示的波发生器装置是机械原理中的机械结构，构思比较精巧，但在力学多数教材中没有提及，在力学课程中应该把此类机构介绍给学生。

（四）教学方法和教学手段的改革创新

1.教学方法注重工程背景教育和科学思维、启发创新。教学过程中注意引导学生对所学知识的归纳梳理、举一反三、触类旁通，培养学生科学思维和自主学习能力。

在学习机构演化和机构型式设计时，启发学生通过改变构件尺寸、变换构件形态、转换运动副类型、机构倒置构思新机构。如通过将摆动导杆机构中直线导杆变为具有半径等于曲柄长度的圆弧段导杆，可以获得具有停歇特征的导杆机构。进一步将导杆做成轮状并适当布置导槽，可以获得内外槽轮机构。再将槽轮展直，又可以获得主动件连续转动、从动件间歇直移、锁止方式与槽轮机构相同的间歇直移机构。

2.教学手段力求形象生动、寓教于乐、引人入胜。充分利用电脑图像动画、工程应用视频、网络媒体资源、学生创新成果等，开发素材资源丰富多彩的CAI课件。

3.注重学生所学知识的综合应用。在学习了机械原理课程中的凸轮机构工作原理、从动件运动规律、凸轮廓线设计原理等知识后，组织同学们课外创新设计了如图4所示的“自由组合式典型凸轮廓线绘制仪”。

三、结语

为了提高教学效果，本次课程建设加入QFD理论并采用项目式教学法，淡化教师传授知识的主导性，强调学生学习的自主性，让学生分组参与进来，对其进行深入研究，加深了学生对QFD的了解，着重培养学生的动手能力及工程意识，达到了培养高素质人才的目的。针对机械原理与理论力学课程部分内容重叠的现象给出了建议，在机械原理的教学方法和教学手段上提出了创新改革方法。

参考文献

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[3]穆玺清，郑增铭.机械设计基础系列课程的教学研究与实践[J].兰州工业高等专科学校学报，2000（4）：29-31.

[4]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社， 2013.

[5]师忠秀，王继荣，等.机械原理[M].北京：机械工业出版社， 2013.

[6]李宏胜.基于QFD方法的自动售货机设计研究[D].沈阳理工大学，2018.

[7]罗继曼，郑夕健，王丹，赵德宏.以项链式课程规划为主线的机械原理教学模式改革与实践[J].大学教育，2018（6）：66-68.

[8]崔冰艳，陈鹏，武晓轩，解勇涛，肖仕昊.可调节太阳能电池板机构分析及运动仿真[J].机械传动，2020，44（6）：103-109.

[9]张继忠，师忠秀.串联式凸轮—连杆机构组合系统的运动分析[J].现代制造工程，2004（6）：96-98.

Key words： Emerging Engineering Education; QFD; Mechanical Principles

作者：张艳平 王继荣 张继忠 戴作强 孙浩洋 周志梅

槽轮机构创新设计论文 篇2：

全自动高空绕线机械手

摘要：随着科学技术的发展，人类开始逐渐的追求技术的智能化，采用大量的智能机器来完成高难度的动作，取代人类的部分工作。本设计通过优化改进机构和绕线方案，能够很好的模仿人的动作实现绕线的操作要求，降低空中绕线的难度，提高工作的安全性、生产率，取得良好的经济效益。

关键词：自动化绕线槽轮机构丝杠螺母副横向进给

1 结构方案设计

本装置主要分为四部分，进给机构、绕线机构、夹紧机构、抓线机构。主要部分是进给和绕线机构。动力方面采用电动机带动，用带与带轮进行动力的传递。

1.1 主要设计原理 如图1，当电动机15转动时带轮通过楔形带带动3一起转动，3是一个带有内部螺纹、可转动的、与螺纹杆（丝杠）13配合从而能够横向运动的零件，命名为内螺纹转动套筒。该零件与丝杠配合转动可完成整个装置的横向进给运动。绕线运动由槽轮机构完成，拨盘4与拨杆2一起被固定在3上，在3转动的同时进行转动。拨杆与拨盘6一起运转，把线卷固定在槽轮上，槽轮的转动使线圈放出来的线可以在要绕线的高压线上进行相对圆周运动从而完成绕线。

1.2 装置外层结构 装置的整体用两侧的两块支撑板9支撑。支撑板的上部各有一个夹紧机构，该机构利用整个装置的重力把整体悬挂在高压线上。在绕线机构进行绕线，横向进给机构进行横向运动时两端是固定不动的，即整个装置的外层是固定的。

1.3 进给机构 在零件3左端装配一个轴承12，该轴承的轴承支座11上伸出一段两端带有螺纹的固定杆14。固定杆下端固定在滑动支座16上，而电机15固定在该滑动支座上，滑动支座横向穿在滑动杆17上。此结构能让电机与零件3在横向运动中始终同步，保证带传动的准确性。轴承与轴承座的搭配可以在零件3转动的同时不会跟着一起转动。固定杆可以让滑动支座进行横向滑动，而滑动杆则是为了减轻整个丝杆为电机提供的支撑重量，让电机的横向运动更加容易进行。

1.4 绕线机构 槽轮机构中，槽轮与拨杆一起固定在零件3上，与零件3一起转动。拨杆拨动拨盘进行间歇式圆周运动，同时让固定在拨盘上的线卷8开始放线并绕着需要被用线缠在一起的高压线进行相对转动。因为工作条件的限制，绕线运动并不是规则的圆周运动，因此会造成每一次绕的线并不是均匀的，有的长些有的短些，每段线之间并不是紧密相邻的。槽轮的圆周转动是间歇式的，拨盘连续转动槽轮间歇式转动。当槽轮的内凹锁止弧与拨盘的外凸锁止弧接触时槽轮锁定，此时拨盘还在进行横向进给运动。因为支撑管7把槽轮与整个运转机构紧密连接在一起所以槽轮锁定后还在进行横向运动，拉力会把刚绕完的一圈线进行张紧，使每一圈相邻间更紧致。

线卷固定在槽轮上，伸出去的线头被右端的端部夹紧机构夹在高压线上，利用整个装置的重力把线头夹紧，而整个装置两端是不进行运动的。槽轮转动的时候，线卷转动。槽轮转动一周，线绕一圈。

■

1.圆销2.拨杆3.内螺纹转动套筒轴4.槽轮5.轴承固定支座6.拨盘7.支撑管8.线卷9.端部夹紧及固定板10.支撑木板11.轴承固定支座12.轴承13.螺纹杆14.固定杆15.电机16.滑动支座17.滑动杆

图1

1.5 槽轮机构的设计 本装置的槽轮机构设计在常用的槽轮机构上做了些改动。线卷固定在槽轮上，在槽轮的某个轮槽处做个切口。被缠绕的高压线通过这个切口进入应放置在槽轮中心处的支撑管内（支撑管也做一个相应切口）在槽轮转动的时候始终位于槽轮的中心处。圆销进入槽轮的轮槽时使槽轮转动，当二者脱离时，槽轮的內凹锁止弧与拨盘的外凸锁止弧接触，槽轮所止。因为本结构有两个拨杆，所以拨盘转动一周槽轮会转动半圈。

1.6 夹线机构 如图2，高压线沿A处的斜棱边进入B处的倒三角，在C处放置一块橡胶，当整个装置因重力向下沉时橡胶变形从而把高压线裹紧。在C处同时还有一个放置线头的小半圆槽，线头提前放置在里面，橡胶变形向上的时候把线头压紧。

1.7 整体装置的运动过程 电机装在滑动块上为整个装置提供动力。在带轮的带动下，整个内螺纹转动套筒转动进行横向运动，与此同时与该套筒一体的拨杆拨动拨盘转动，转动拨盘上的线卷一端线头被夹紧装置固定在高压线上，整个装置的内部一边进行横向运动一边进行相对于所夹高压线的圆周转动，进行缠绕。

2 小结

本文介绍了一种高空自动绕线机械装置。依靠简单可靠，成本低廉的结构能在高空危险处完成高压线上的自动绕线作业。实现了在尽可能少的使用人工的情况下，完成绕线，进给，夹紧等动作，具有轻便、高效、操作方便等优点。

参考文献：

[1]殷玉枫.机械设计课程设计[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]郑江，许瑛.机械设计[M].北京：北京大学出版社，1999.

[3]郭红星，宋敏.机械设计基础[M].西安：西安电子科技大学出版社，1998.

项目基金：黑龙江工程学院大学生创新项目。

作者：刘喜平 崔光辉

槽轮机构创新设计论文 篇3：

基于CQBX—B便携式机械传动实验系统的设计

【摘 要】本文主要介绍了CQBX-B机械传动性能实验系统的组成及工作原理，利用该系统研究开发了一系列机械传动的综合创新实验设计，机械传动装置是机器或机组的主要组成部分，起着传递动力或改变运动的重要作用。根据需要选择传动类型，组合出合理的机械传动方案，说明实验流程及其分析实验结果，为更好地开展实验教学提供了有力的支持。

【关键词】便携式传动；综合创新实验；机械设计

一、引言

机械设计实验向综合性、设计性实验发展是从事机械设计教育人士关注的大事。通过设计性、综合创新型实验的开设及教学，对于提高教学效果、学生的实践能力及创新设计能力。本文主要介绍在CQBX-B机械传动性能实验系统上设计、开发机械传动性能综合实验的过程。通过拼装各种组合传动方案，可对比分析不同方案的传动特点，本实验箱是培养学生创新能力的理想平台；本实验箱为便携式，可电动、也可手动，可配置在开放实验室，提高学生动手能力和学习兴趣。

二、CQBX-B机械传动性能实验系统

1.实验系统的组成及结构

机械传动性能综合测试实验台各硬件组成部件的实验台面板的主要部件：带轮；链轮；齿轮；轴；联轴器等。

2.实验项目和测试装置的设计

实验系统提供了必要的传动部件，用于设计各个不同的实验项目，通过选用不同的被测试件，可以设计两个实验项目，如表1。通过对某种机械传动方案性能的测试，来分析机械传动性能特点。

3.实验项目拼装方案：利用本实验箱配备的零部件可组装数多种机械传动方案

主要有：

①单级传动：V带传动、链传动、圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、槽轮机构等。

②变速器：CQJPZ-A拼接的变速器设计。

③两级及两级以上组合传动：可在上述单级传动及变速器中任选两种或两种以上，用联轴器或离合器联接组合传动。

三、实验步骤的设计

1.实验类型与实验内容的设计

实验A 设计：实验系统提供了各种典型的机械传动装置，如V型带传动、滚子链传动、齿轮减速器等，在设计时通过选用1-2 种进行传动性能的测试实验。

实验B 设计：利用系统提供的典型传动装置进行组合并测试比较其传动性能。组合方案如表2所示。

2.系统布置、安装及试运行

在设计布置、安装测试传动装置时，在该便携式系统中可以保证同轴线的高度要求，主要利用底板厚度来决定，厚度均匀即可；实验操作前，为了保证传动装置的测量精度，必须要完成系统中各个部件的调零工作。

3.测试阶段（以带传动为例说明）

传动带装在电机输入部分或者减速器输出部分都可以，带传动是依靠带与带轮接触表面产生的摩擦力来传递运动和动力的。由于工作时带两边的拉力不相等（F1>F2），这样就使得带在沿带轮接触弧上各个位置所产生的弹性变形也各不相同，从而使带（弹性元件）在运转过程中相对于带轮表面必然产生一定的微量滑动。其滑动量的大小通常用滑动率ε%来表示。

随着发电机负载的改变，T1、T2和n1、n2值也将随之改变。这样，可以获得几个工况下的e和h值，由此可以给出这组带传动的滑动率曲线和效率曲线。改变带的预紧力F0，又可以得到在不同预紧拉力下的一组测试数据。显然，实验条件相同且预紧力F0一定时，滑动率的大小取决于负载的大小，F1与F2之间的差值越大，则产生弹性滑动的范围也随之过大。当带在整个接触弧上都产生滑动时，就会沿带轮表面出现打滑现象，这时，带传动已不能正常工作。显然，打滑现象是应该避免的。

4.分析阶段

①拼装各种类型组合的机械传动，观察各种单级、两级及两级以上传动，分析其传动原理及特点；

③对实验结果进行分析；对于实验A，重点分析机械传动装置中单级传动的平稳性和传递动力的效率。对于实验B，重点分析不同的布置方案对传动性能的影响。

四、结束语

在CQBX-B 机械传动性能实验系统上，通过设计不同的实验项目开发机械设计的综合创新实验，分析输出端实际测量值和理论值之间的误差大小以及传递动力大小和效率，这一实验项目的研究能让学生主动接受机械设计中各种传动的运用，对于进一步提高学生的实践动手能力和创新设计能力具有一定的实际意义。

参考文献：

[1]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]杨可桢等.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]黄长艺，卢文详，熊诗波.诸文俊.机械工程测量与试验技术[M].北京：机械工业出版社，2000.

作者简介：

张香云（1982～），女，讲师，硕士，主要从事力学，机械设计，机电控制研究。

作者：张香云