机械创新设计课程设计说明书

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1、15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……………………………………15一、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……我们的设计是一款

2、多功能鞋的发电装置。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……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。我们的设计构思是：将脚走路时下蹬的运动转化为旋转运动，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

3、）.要实现的功能鞋子的保暖、跑马灯及照明（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（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）15齿轮齿条外棘轮机构绕线轮机构摇杆的摆动转化为绕线轮的旋转15（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15（3）、单向

4、旋转功能：棘轮机构3.实现功能的方案(1)由踏板齿条作为主动件的方案：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：15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：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

5、轮逆时针转动，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。（3）外棘轮为主动件的方案151：踏板摇杆2：外棘轮3：大齿轮34：小齿轮45:大齿轮56:小齿轮67: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

6、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，此时由于止动棘爪的作用，后面的传动链均不运动。4、方案的优化定型：（1）我们可利用的空间很小，因此要求我们的机构紧凑;（2）我们进给方向的的位移量很受限制，而棘爪只能让棘轮转动一定角度，因此我们需要更高的传动比，实现增速运动，从而实现旋转电极的多圈数旋转15，尽可能多的发电；（3）我们需要有单向的运动;（4）另外由于安装再鞋里面，所以机构越简单越好。综合以上3点考虑，对于方案1，因为弧形齿条的设计制造都比较复杂，轨迹运动不好把握；对于方案2，因为绕线轮系统在鞋里面的制造安装实现比较复杂；因此，我们最终选用方案3，

7、因为它能更好满足我们的要求。首先，我们采用的外棘轮机构，很好的实现了单向运动；其次我们采用了两极齿轮增速机构，为我们提供大的传动比（i=5*5=25）；最后，因为是两极增速，所以齿轮的直径可以缩小，这样很好的减小的体积。所以我们最终选用方案3：以外棘轮为主动件方案1：踏板摇杆2：外棘轮3：大齿轮34：小齿轮45:大齿轮56:小齿轮67:旋转磁极8:棘爪9:止动棘爪10:弹簧11:板簧12:止动棘爪基座三、零件设计如下15脚踏摇杆箱体基本尺寸：50mm*50mm*50mm棘轮模数m=2.5齿数z=10棘爪15小齿轮模数m=0.5mm齿数z=12齿宽b=3mm大齿轮