第六届全国大学生机械创新设计大赛一等奖作品介绍

第六届全国⼤学⽣机械创新设计⼤赛主题说明及创新作品说明书要求第六届全国⼤学⽣机械创新设计⼤赛⼀，主题设计的基本思想⼤赛主题“幻·梦课堂”内容为“教室⽤设备和教具的设计和制作”1，强调和重视课堂教学2，启发学⽣的想象⼒3，避免过去雷同作品⼆，注意之处：1，机械类课程----含各类机械专业课程，例如：轻⼯、道路、⽯油、印刷、动⼒、农业机械类课程；不包括化学、物理、电器、电⼦原理类课程2，课堂----⽤于学习机械类课程的教室、实验室等教学场所。

不包括化学、电⼦类、体育、农业、⽣物等课程的教室和场所。

3，⼤赛希望作品设计有创新，不希望重复制作各类⽰教板，创新拼接箱，不希望重复现有的教学模型（车模，机器⼈模型，⽣产线模型）4，改进设计，则要求说明书中，以及答辩中，指出参考的原教具、原模型。

创新作品说明书要求1、参加决赛作品介绍应包括以下⼏部分：1）题⽬、设计者、指导教师2）设计⽬的3）⼯作原理4）设计计算（突出现代设计与分析、传统设计过程可省略）5）主要创新点与特点（例如“机电结合”、“结构紧凑”等属于特点）6）作品外形照⽚（必须具备）7）参考⽂献2、篇幅要求以上内容篇幅严格控制在5000字内（含图⽚）——不超过7页篇幅3、格式要求A4纸版⾯，作品名称3号字⿊体居中；1级标题4号字⿊体；正⽂⼩4号字，1.25倍⾏距，上下左右页边距留2.5厘⽶。

⽤Word2003版本编辑，图直接插⼊正⽂中混排。

作品介绍的电⼦版请在6⽉5⽇前发⾄王丹邮箱1432537529@/doc/8515790336.html。

参考⽂献，格式如下：1）专著：主要责任者.书名.版本（第⼀版略）.出版地：出版社，出版年2）连续出版物中析出的⽂献：主要作者. ⽂献题名. 杂志名，年，卷（期）起⽌页码4、图、表的要求1）图的线条要清晰，图的内容、结构必须正确；若为复印图则必须修改清楚；2）必须采⽤有关制图的最新国家标准，并注意⼯程插图的零部件的清晰度；3）每图须有图号，图名（⽤5号字体）；4）尽量采⽤三线表格。

仿生机械创新设计大赛作品内容简介下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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机械创新大赛作品1 助立椅参赛学校：华南理工大学参赛者：毕经元、龙志健、万明远，指导教师：张铁、李杞仪作品内容简介本作品是一张方便老年人或者腿脚不便的人站立的椅子。

主要是通过使用者上肢的运动来带动一面的动作，从而可以调整人的坐姿与重心，来减少下肢的运动来实现站立姿势。

本机构主要用到了平面连杆以及其它一些机械结构来实现椅面的调整，来带动使用者的行动。

并且如果使用者需要的话，在坐下来的时候也可以起到减少其下肢运动的作用。

主要创新点我们主要是考虑到老年人或者其他腿脚不方便的人群，在站起来的时候总是很费力；而且往往在坐下来的过程中也是一屁股就坐了下去。

为了改变这样的状况，我们将人站立过程中的手脚并用，该为手起到主要作用，方便特殊人群。

推广应用价值我们的社会对老年人的关爱渐见凸现，在这样的背景下，对老年人日常行动的关爱也就更为重要了。

而且对于特殊群体，比如下肢受伤，残疾等等的人群，我们的设计也可以助他们一臂之力。

方便了使用者日常行动，而且也减轻了子女或者看管人的看护负担。

这样的话，他们坐下就不愁再站起来了。

2 自动搀扶助步车参赛学校：青岛大学参赛者：王新刚、曹志强、郑虎阶、徐晟、孙海峰，指导教师：师忠秀、庞严英作品内容简介本产品主要应用于腿部残疾、腿部骨折处于恢复期的病人。

主要运用了自动检测和电器控制的原理；巧妙地将助步车和动力装置结合起来，实现了动力助步；并添加了单片机系统、光电检测装置以及继电器，可以自动检测病人的行动意图，并且实现了车随人动。

该车充分考虑了不同使用者的需要，设置了多种不同的工作模式；另外，本车增添了多处人性化设计及安全保护措施，结构简单、操作方便、产品的可靠性高；创新地利用支撑板代替双拐，这样可以减轻病人长时间拄拐带来的劳累；由于该车操作的方便性以及车身对人体的搀扶作用，病人可以独立使用，从而大大减轻家人及护士的负担。

基本技术指标：1、整车指标：速度0~0.5m/s连续可调；电机：DC12V、46rpm、P=15W。

第六届全国大学生机械创新设计大赛幻梦全方位多媒体模型展示台设计计算说明书西南交通大学指导老师：张祖涛孟冠军设计者：陈晓昊丁维高黄熙刘富涛王岩设计单位：西南交通大学机械工程学院西南交通大学目录第一章 问题的提出 (2)1.1 产品设计背景 (2)1.2 产品问题提出 (2)1.3 产品创新点 (3)第二章 整体方案设计 (4)2.1 设计要求 (4)2.2 方案设计 (4)2.2.1 全方位观察运动方案的确定 (4)2.2.2 展开收纳机构的确定 (5)2.2.3 机械调焦机构的确定 (5)2.3 总体方案阐述 (5)第三章 全方位观察机构的研究与设计 (7)3.1 全方位观察功能的实现 (7)3.2 载物台的无轴自定心机构 ........................................ 7 3.21 无轴自定心机构方案的提出.................................................................................................................................................................................7 3.2 载物台的轴向定位设计 ...................................... 7 3.2 载物台的定位位置设计 ...................................... 8 3.24 载物台的三维模型建立 ...................................... 9 3.25 载物台的强度校核 .......................................... 9 3.3 摄像机的旋转运动设计 .. (11)第四章 双“蔡氏”机械调焦机构的研究与设计 (12)4.1 机械调焦功能的实现 (12)4.2 双“蔡氏”直线运动方案的提出 (12)4.3 双“蔡氏”直线机构运动学解析设计 (13)4.3.1 双“蔡氏”直线机构的设计计算要求 (13)4.3.2 双“蔡氏”直线机构的设计计算 (13)4.3.3 惯性力的平衡 (14)4.3.4 双“蔡氏”直线机构三维模型建立 (15)4.3.5 双“蔡氏”直线机构运动学仿真 (16)西南交通大学5.1 剪式升降机构 (17)5.1.1 剪式升降机构方案的提出 (17)5.1.2 剪式升降机构运动学解析设计 (17)5.1.3 剪式升降机构三维模型建立 (19)5.2 空间变自由度锁定机构 (19)5.2.1 空间变自由度锁定机构方案的提出 (19)5.2.2 空间变自由度锁定机构的设计计算要求 (20)5.2.3 空间变自由度锁定机构的尺寸计算 (22)5.2.4 空间变自由度锁定机构的三维模型建立 (23)第六章 控制系统的设计与分析 (24)6.1 控制系统的设计 (24)6.2 电路控制分析 (24)6.2.1 控制模块设计 (24)6.2.2 驱动模块设计 (24)6.2.3 集成电路设计 (25)第七章 展示台整体机构的设计计算 (26)7.1 全方位模型展示台整体装配方案 (26)7.1.1 剪式升降机构的装配 (26)7.1.2 载物台的装配 (26)7.1.3 摄像机旋转机构的装配 (26)7.1.4 空间变自由度锁定机构的装配 (26)7.1.5 摄像升降机构的装配 (26)7.2 整机的三维模型建立 (27)7.3 全方位模型展示台的工作过程 (27)7.4 工作参数的设计与计算 (28)7.4.1 载物台的工作参数 (28)7.4.2 摄像机旋转装置的工作参数 (28)第八章 整机选型与加工制作 (29)8.1 整机主要部件选型 (29)8.1.1 电机选型 (29)8.1.2牛眼轮选型 (30)8.1.3导轨选型 (30)8.2成员加工制作场景 (30)结束语 (32)收获与体会 (32)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (34)附录1.1 专利受理书 (34)附录1.2 控制模块Arduino 程序源代码 (35)西南交通大学西南交通大学第一章 问题的提出1.1 产品设计背景目前高校中，在以机械类为主的各类教学场景中，常常使用三维模型进行辅助教学。

大连交通大学2014年校级及以上大学生科技创新竞赛获奖情况汇总表竞赛成绩指导教师参赛学生作品名称2014年全国大学生“挑战杯”创业计划大赛铜奖吕斌刘梦麒、周雅娴、包安伦、梁润哲、宋增人、何强防水卷材铺设机2014年全国普通高等学校本科大学生机械创新设计大赛二等奖葛宰林曹秀伟、陈黎阳、李俊杰、李盛阳、李冰教学用插齿滚齿机第六届全国大学生机械创新设计大赛（慧鱼组）一等奖王广欣、朱莉莉陆东浩、梁津纶、林帅、邰晨晨、王子晨举一反三——机械原理示教仪二等奖王广欣、朱莉莉汪珍、王朋、李珺、王欣立、陆东浩振振有磁——机械振动基础示教仪三等奖雷蕾、葛宰林李冰、李珺、信誉、李昱思、文怀宇轴承套冲碾工艺自动机械教具三等奖施晓春、葛宰林李强、冯彦武、李波、崔玉林、孙向阳高温零件自动控制冷却过程教具三等奖葛宰林曹秀伟、兰峰、李秋缘、丁旭齿轮加工及检测教具2014年全国节能减排科技竞赛三等奖左忠义、葛宰林李冰、刘津、宋岩、郑美琦、刘怀宇、李升军、吕浩昱基于合乘的出租车节能潜力分析2014年全国交通科技大赛二等奖左忠义李冰、潘梦然、郭云啸、刘津基于智慧城市的“门对门”有鬼管道交通系统研究三等奖左忠义刘津、王义明、郭云啸、宋明轩基于安全和效率的人形横道现行研究第十三届全国大学生机器人竞赛三等奖吕斌夏长久、冯波、张新鹏、王显亮、于建方、李亮、李文浩、李宪龙、候志如舐犊情深机器人2014年全国大学生工业设计大赛-中国设计新锐奖三等奖王丹、隋晓莹张馨元、熊泽儒沙滩淋浴器三等奖赵劲杨恩光、高嘉义、黄静静、赵琪、刘冬冬、肖磊、卢兴旺、张金鑫、蔡秀洁、马明赫智能高空停车位系统三等奖王孝坤李晓旭、苗春艳、赵翎希、卢艳丽、李博韬“快来电”移动设备充电站三等奖孙晓园焦智博、盛兴顺、兰东玉、顾家铭、宋颖、陈冠宇sunny未成年人素质培训中心三等奖张德南李尧坤、王懿、李斯加追求心灵的原生态三等奖王晗李青、秦立强、黄金桥、赵蓓、张碧芮、黄可、任建树、尹一伊、林晓薇、司广旭易途箱包有限责任公司创业策划书三等奖赵劲孙杨、戴祥祥、吕引红、邢丽、洪成文、唐博凯、张雅霖考拉电脑支架创意计划书三等奖李磊张喆、严广琪、郝珏“泰刻细”手机打车软件三等奖赵劲邢丽、李忠源、吕引洪、刘青林卡法咖啡屋三等奖靳长青马英石、严广骐、郑勇成协同学习平台三等奖李磊周乐安、刘子麟、尹建、王梦莹、张天睿、吴振、张彧明德筑梦公益创业计划书三等奖靳长青隆宏斌、严广骐、王擎天、李经纬同城快递手机软件服务平台三等奖陈少华王雷、陈硕、戴鹏程、康君妍、李强、苏辉亮校园电子DIY制作及电子服务工坊三等奖陈少华戴鹏程、李岳枫、陈硕、庄子艾、沈朝海、何江涛、朱思鹏商用厨房油烟及余热利用系统三等奖陈少华李哲、张永生、肖思雨、蔡宇、孔乾坤、黎万里北京盛大科技有限责任公司——指纹车票三等奖吕斌李亮、熊泽儒、李文浩、李宪龙、王亮、袁子豪、黄显梦、储劲大连天地人和环保科技有限公司三等奖刘薇吴可、李造璐、任相宇、刘楠、孙誉支“创新工场”摄影工作室三等奖吕斌潘浩、孙琪、赵荣彪、陆倩囡荣御家电产品开发有限公司三等奖赵劲李望博、聂磊、张兴浩、何思宏、夏中羽、林胜男、李绍震、张向捷、蔡垚、朱国源大连绘玩世界股份有限公司2014年辽宁省普通高等学校本科大学生机器人竞赛一等奖吕斌、卢琦孙宇航、李昂、李宪龙、王浩棣竞技机器人一等奖吕斌、葛宰林夏常玖、王显亮、刘云朔、王瑞东、于建方、刘全利、陈黎阳竞技机器人二等奖吕斌李亮、李文浩、王亮、岳翊杨、于俊洋、敬仙波竞技机器人2014年辽宁省普通高等学校本科大学生机械创新设计大赛一等奖雷蕾、金路葛宰林曹秀伟、陈黎阳、李俊杰、李盛阳、李冰教学用插齿滚齿机二等奖武力、金路葛宰林孙伟奇、徐乙涵、贾贵宇、王显亮、杨蕙铭小型拉伸冲击试验一体机二等奖李荣华、李新峰陈百强、李闯、张琦、苗天雨、查海恩卧式圆规二等奖李永华、金路葛宰林信誉、李想、程仲奎、文怀宇、王瑞东锻压工艺自动机三等奖施晓春、温爱玲葛宰林李想、信誉、赵赛、夏常玖、李亮机械振动分析模拟装置三等奖葛宰林、吕斌李宪龙、杜立晗、李文浩、于建方、王显亮教学用直线发电机模型2014年辽宁省普通高等学校本科大学生结构设计竞赛一等奖王生武赵宁、陈冬冬、韩萌萌INFINITE一等奖张蓬勃于双杰、尹建、耿鹏师生塔二等奖王生武覃国辉、刘小雷、马原破军逐梦2014年辽宁省普通高等学校本科大学生工业设计大赛一等奖邹雅琢、张齐绮赵晓君、张茜、佟瑶、林立、赵久鹏Z-Digger小型挖掘机一等奖陶然、王丹郭志勇BLUE忆一等奖马笑玲、王丹肖芸芸、潘强、张茜“成长的礼物”多功能婴儿床一等奖王丹、隋晓莹张馨元、熊泽儒沙滩淋浴器二等奖姚善良殷释然、王轩宇、徐萌、李玉倩、张蓓佳提词麦克二等奖邹雅琢、张齐绮张庆泉、张茜、佟瑶、林立、赵久鹏搅拌车设计二等奖陶然、葛宰林赵峰、邵文汐、赵可心剪纸流韵—餐具设计二等奖高勇、张琪夏雨、李晨歌、郭慧敏、张超凡观-中式家具设计二等奖王强郭高峰、邵文汐、田嘉珩、王冲霄城市移动餐车设计——兰蒂帕克二等奖隋晓莹、胡俊于静瑶、司广旭、赵可心墨▪道人二等奖胡俊、隋晓莹林立、杨易东、周荣辉DIGITAC投影笔二等奖陶然、张生芳郭玥彤、王帅沙漠地型混合动力概念汽车设计二等奖王丹、胡俊马丽莎、马梁毓、张茜盲人导航拐杖三等奖马笑玲、张琪赵峰、赵可心、邵文汐JANE LOVE挤牙膏器三等奖丛琳琳史婉瑛、郭帅HomeBox——折叠家具设计三等奖胡俊、张生芳马笑玲王晓璇、邵文汐、马君晖EM电动·机械两用榨汁机三等奖姚善良聂鑫、司光旭、赵雨芊、朱艳芳、苗萌萌根本停不下来三等奖张琪、明珠赵赫、黄思宇Oscar三等奖张生芳、万壮邵文汐、熊泽儒、赵晓君乘风破浪——轨道车设计三等奖王强成元凌、田嘉珩、王冲霄、邵文汐FAT MAN LIKE保健趣味性多功能餐具设计三等奖门书洋李玲、张向捷家用急救箱设计三等奖邹雅琢、张齐绮郭志勇、张茜、佟瑶、林立、赵久鹏Sun Flowers2014年辽宁省普通高等学校本科大学生计算机设计竞赛二等奖丁立佳李昊、张钊、宋睿树·心·家二等奖马海波曹乾、王通、唐周益丹街景校园三等奖丁立佳熊钟铭、王思达、李帅生命的绽放三等奖丁立佳王维玺、辛士超、李昊挣脱三等奖丁立佳王建国、李洋、熊钟铭我爱我家大连市大学生为老服务创新设计竞赛三等奖左忠义刘晶、陈洪顺、韩志轩老年人交通安全指示灯三等奖王强宋佳遇生命体征监测仪三等奖吕斌谢铖、范长江、唐飞老年人智能提醒药箱。

第六届机械创新设计大赛贵州赛区一等奖设计说明书-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN便捷绘图仪设计说明书设计者：汪顺福，胡兴云，潘树俊指导教师：黄昊旻，白尧（贵阳学院机械工程学院，贵阳 550000）摘要：本作品的主要设计思路源于教师为了做好课程内容的讲授，需要在黑板上绘制各种图形，就需要携带多种作图工具，例如：米尺、圆规、三角板、量角器等等，为减少携带的不便，加快教师作图的过程，我们产生了设计本作品的想法。

设计出一种可悬挂于黑板上绘图的仪器，它运用偏置曲柄滑块机构实现圆的快速绘制，使得作图效率大大提高，通过更换绘图模块，还可快速画出椭圆等图形，从而提高教师的作图效率，便于教师授课内容的讲解演示。

关键词：便捷；偏置曲柄滑块机构；绘图仪；椭圆作品内容简介本作品根据第六届机械设计大赛的主旨要求而设计，属于教室用设备和教具的设计与制作。

它能实现在黑板上快捷作图(包括水平线、竖线、其他角度直线、圆、椭圆、等腰梯形等），此绘图仪适用范围广泛，从小学到大学课堂，都能用到它。

教师可用它实现快速作图，使学生更直观、准确地理解图形，从而大大提高了上课效率。

此绘图仪尤其是对于大学生理解掌握机械类课程中的画法几何与机械制图的作图规范来说具有很大的帮助。

相比传统的尺规作图教具，该装置能实现更快捷，更标准的作图功能。

联系人：汪顺福，胡兴云，潘树俊联系电话1 研制背景及意义在学习过程中，许多课程为了便于学生理解掌握，需要教师借助作图工具在黑板上完成作图，市场上现有的作图工具虽然种类多样但是功能较为单一而且携带不便，并不能较好解决教师作图的问题，这给完成教学任务带来了一定的麻烦。

因此，设计一种方便快捷的作图工具成为必要。

综合以上问题我们设计了便捷绘图仪，本作品运用了偏置曲柄滑块、棘轮、双滑块连杆等机构的原理，能在黑板上快速标准地作出圆、任意角度直线、椭圆等图形。

旨在解决教师使用普通作图工具作图时遇到的问题。

第六届全国大学生机械创新设计大赛作品设计说明书1.设计目的1.随着城镇化的发展，越来越多的人口聚集在城镇，地价的升高对城镇的教育也造成了很大影响。

一个班很多同学在一个教室里上课，不得不忍受着拥挤。

这种情况在大城市和一些重点学校尤其多见。

同学在课间时经常进出座位会对周边同学造成影响，有时候甚至会引起同学之间的矛盾。

拥有一个可以任意翻转桌斗的桌子，同学之间因桌子挤到的矛盾也会大大减少。

2.传统桌子的形式较为呆板，使用者不能根据自己的需要和喜爱来调整桌子。

一个可以将桌面角度调整的桌子，满足了使用者除了正常使用之外如画图、画画等其他用途。

3.传统桌子在教室中占用面积大，且移动不方便。

桌子的桌腿可以拆卸放入桌斗中，在不使用桌子时，可以将桌子拆装后放在一起，节省空间。

同时如果需要搬桌子时，桌子方便移动的优点就体现出来了。

2.主要创新点1.桌斗的旋转，方便同学课间时的出入；2.桌面的调整的无极升降，桌面可以根据自己的需要倾斜一定角度，满足画图和画画一些需要；3.桌腿可以拆卸和折叠，当不使用桌子时可以将桌腿拆卸，折叠后放入桌斗，桌子放在一起节省空间；4.桌斗的拉杆和导轮组合，在需要搬桌子时，搬运的方便解决了搬桌子的苦恼。

3.工作原理1.桌斗旋转功能的实现：桌斗和桌腿之间通过轴承联接既可以实现自由旋转，在联接处安装的一个插销可以实现旋转或固定的两个功能。

轴承的联接采用了台阶轴和轴承座，很好的将桌腿和桌斗联接在一起。

台阶轴轴承座2.桌面调整功能的实现：通过梯形螺纹丝杆的旋进旋出推动桌面板后端升降，梯形螺纹具有调节速度快的优点。

丝杆与桌斗之间通过多自由度活动铰接联接，当丝杆升高下降时能适应配合丝杆与桌面之间的滑动和转动变化。

升降丝杆升降杆支座实物图活动铰接3.卓腿拆卸和折叠功能的实现：桌腿与桌斗之间采用的是螺纹联接，可以自由拆卸。

桌腿的个关节处采用了合叶和螺纹固结的方法，实现桌腿的作用及折叠。

实物图4.搬运方便的功能实现：通过桌斗腹板下的导轮和拉杆实现了搬运方便的功能。

自适应可翻转探测车首先搜集了大量的资料，对目前世界上的探测车研制情况有了一个大体的了解，然后结合自己的创意，列出了一系列的方案，经过认真的讨论和试验，最终确定了参赛方案。

在方案中，四面可翻转是一个灵魂，无论怎么将车设计成什么样子，这一个功能是不变的。

至于其它的如无线遥控，人工智能，太阳能供电，只是在此基础上的一个运用，大方向是不变的。

对于所确定的机构，传动是一个比较棘手的问题。

因为无论是链传动还是带传动都会涉及到动力传递时的效率和标准件的购买问题。

最后决定不用链传动和带传动，靠电机通过轴直接传动。

虽然这样的设计会增加电机的个数（每个轮子由一个电机带动），但它比用标准件的优点在于可以提高传动效率，减轻整车的重量，可靠性增强。

电机传动如图 1 所示：图1 电机传动方式1这种传动方式由于加工误差等问题，电机轴和传动轴的同轴度问题无法解决，并且出现了在传动轴另一端出现圆锥摆动的情况。

于是又改为如下方案（见图 2 ）：图2 电机传动方式2虽然这解决了圆锥摆的问题，但是由于加工误差同轴度问题始终没有得到很好的解决。

而且在传动时，电机提供力拒的同时还会产生一个和力 F 近似相等的力，这个力将使传动轴的轴线作圆周运动，所以第一代车的传动效率是比较差的，以至于出现动力不足的问题。

因此，如果想电机直接传动，最好不要用以上两种传动方式。

对于传动轴，将其设计成一个减震连轴器。

其爆炸试图如图，主要工作原理是电机固定在电机盖板上，并和外套筒一起固定于车身上。

电机通过减震连轴器和轮子轴将动力传给轮子，外套筒起一个支撑作用。

在减震方面，将减震连轴器设计成中空状，装配时先将弹簧放入减震连轴器内，然后插入轮子轴，之后将销钉通过减震连轴器上的销钉槽插入轮子轴上的销钉孔内，，这样就实现了避震的功能。

图３第一代效果图图4 第一代实物图对于中间的连接，考虑了很多的方案，最终决定采用角铝，这样既可以连接前后车体，还可以搭起一个放电路板、电源、开关的空间。