1、1 机械创新设计课程设计机械创新设计课程设计 目录 一、 创意构思与前景分析 2 二、设计步骤 3 三、零件设计与图形展 示 四、设计小结 五、参考资料 2 一、 创意构思与前景分析 休闲与时尚的结合正是现代人追求的一种生活状态。鞋，作 为一种生活必需品，有着巨大的市场。然而我们还常常抱怨、不 满，因为现在的鞋还有很多不尽人意的地方，当你还在为冬天脚 冷而恐惧时； 当你还在为孩子的炫灯鞋的巨大电池消耗而烦恼时； 当你还 在夜间行走没有光源而抱怨时一种带发电装置的多功能鞋 被期待发明着 当你因得了膝盖等部位得了关节炎， 需要那膝盖部位保持一 定的温度而穿衣服够多又不方便行走的时候你会为此期待着一
2、 种新的产品 当你年龄较大了而得了骨质增生病而很痛苦， 需要不断地进 行按摩， 却要很多事还等着你来做的时候你就期待着要是有一种 产品我走路的时候也能给我进行按摩的话。 我的设计是一款多功能鞋的发电装置和膝盖部位供温及按 摩装置。通过在鞋内设置简单的机构系统和能量转换系统，就可 以让我们的脚不再寒冷，让我们炫灯有用不完的电，夜间出行将 不再可怕， 转换过来的能量也可以提供到上面膝盖部位的保温按 摩带， 能让你的膝盖等需要温度的部位提供能量如果我们的 装置被应用到实际中，那么鞋将不再是功能单一生活必需品，而 真正成为休闲与时尚相结合的一种产物。 3 我的设计构思是：将脚走路时下蹬的运动转化为旋转
3、运动， 再利用旋转磁铁切割线圈生电的原理， 提供电能给耗能装置和储 电装置用。 设计中要解决的难题： 1.由于整个装置需安装在鞋内，所以要求其尺寸必须紧凑。 2.由于下蹬的行程有限， 所以我们需要增速机构让旋转磁极 尽可能多转，来产生较多的电量。 3.要保证旋转磁极单向旋转。 二、设计步骤 1、功能分析 （1）.要实现的功能 鞋子的保暖、跑马灯及照明和给持温按摩带提供能量 （2）.功能实现的原理 发明简单的发电装置供电给发热装置、照明装置以及储电装 置使用，也可以把电能提供给按摩带内含有的发热丝，让它发热 而给膝盖部位供热量，按摩带内部含有橡胶管子，而里面含有空 气，当行走时因膝盖内部会一时松
4、一时紧而造成管内的压力差， 达到按摩的目的。 发电装置原理：线圈切割磁力线从而发电 分析：现有运动为脚部蹬地进行的直线或弧线往复运动，所 需要的运动为线圈切割磁力线时的旋转运动。 2、功能求解 4 （1）运动形式的转换：直线（弧线）运动 旋转运动 齿轮齿条、 绕线轮机构、 外棘轮机构。 （其简图如下） 齿轮齿条 外棘轮机构 5 （2）增速机构；由于整个机构空间有限，为满足机构的的 正常工作，需要足够的电量，此时需要增速机构。 齿轮增速、行星轮系增速、带轮增速、链轮增速 绕线轮机构 摇杆的摆动转化为绕线轮的 旋转 6 （3） 、单向旋转功能：棘轮机构 3. 实现功能的方案 (1)由踏板齿条作为主
5、动件的方案： 7 1、踏板齿条 2、小齿轮（1） 3、大齿轮 4、小齿轮 （2） 5、棘爪 6、内棘轮 7 扭簧 小齿轮(1)和大齿轮是同轴运动，小齿轮（2）和棘爪是同轴运 动 运动路线： 踏板齿条向下运动，与之啮合的小齿轮（1）逆时针转动， 同时大齿轮逆时针转动，大齿轮带动小齿轮（2）顺时针转动， 同时棘爪随之顺时针转动，棘爪带动棘轮顺时针转动。 （2）由绕线轮系统作为主动件的方案： 8 1、踏板 2、定滑轮 3、绕线轮及绕线 4、大齿轮 5、小 齿轮 6、棘爪 7、内棘轮 绕线轮和大齿轮是同轴运动 、小齿轮（2）和棘爪是同轴运 动 运动路线： 踏板向下运动，带动绕线轮逆时针转动，同时大齿轮
6、逆时 针转动，大齿轮带动小齿轮（2）顺时针转动，同时棘爪随之顺 时针转动，棘爪带动棘轮顺时针转动。 （3）外棘轮为主动件的方案 9 1：踏板摇杆 2：外棘轮 3：大齿轮 3 4：小齿轮 4 5:大齿 轮 5 6:小齿轮 6 7:旋转磁极 8:棘爪 9:止动棘爪 10: 弹簧 11:板簧 12: 止动棘爪基座 工作原理如下：当人踩踏板摇杆时，由棘爪带动棘轮旋转一定角 度（此时止动棘爪保证不回转） ，与棘轮 2 固结在一起的大齿轮 3 也旋转一定角度， 大齿轮 3 与小齿轮 4 啮合带动小齿轮 4 转动， 与小齿轮 4 固结在一起大齿轮 5 也旋转起来， 带动与之啮合的小 齿轮 6 旋转， 从而带动与小齿轮 6 固结在一起旋转磁极 7 旋转进 行发电供其他装置使用；当人脚松开时扭簧带动踏板摇杆返回， 10 此时由于止动棘爪的作用，后面的传动链均不运动。 4、方案的优化
