机械创新课程设计范例

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1、机械创新设计课程设计　　　　　　　院　　系：机械工程学院　　　　　　　班　　级：08创新班　　　　　　　成　　员：吴龙（0810111722）闫浩（0810111723）陈曦（0810111706）　　　　　　　指导老师：刘小鹏　　　　　　　设计题目：鱼式水下搜救器　　　　　　　　　　14　　　　　　　　　　　　　　　　　2011年3月19日鱼式水下搜救器一、设计任务简述日常生活或突发灾难中，经常要进行水下搜救、监视、打捞工作。现已有的方法主要有三种：一种是救援人员潜水进行打捞，潜水打捞危险，且不易深水打捞，成本高，适应性差；另一种

2、是采用水下监视打捞器打捞，由于杆的长度及人的控制能力有限，局限性大，也不易在稍深水域打捞；还有一种是救援人员利用各种打捞装置进行深水打捞，这种装置设备高档齐全、装置操作复杂、救助功能不全、整套装置成本高；有的只具救生功能没有打捞功能，有的只适用于救生，功能单一。鉴于此，我们设计了一种集各功能于一体的简易救生器，其应用前景广泛。系统设计流程：总功能　　　　　　　　　　　总功能原理解构思工艺动作过程　　　　　　　　工艺过程分解执行功能稳定功能替换功能机械整体确定若干系统可行方案方案评价、决策综合最优方案14二、设计分析1、鱼式水下搜救器

3、的功能与设计要求（1）功能本搜救器适于水下十米处对溺水人员进行搜救或物体进行探位，从而帮助潜水搜救人员对营救目标进行定位进而施救。本搜救器自带摄像头，工作人员可随时监控其工作情况。可测量目标深度.方便潜水搜救人员装备适宜的抗压工作服。基于TRIZ理论进行设计分析　问题解决过程实现功能的物理效应控制物体位移机械力；液体动力；振动；惯性力传递能量（机械能、热能、辐射能、电能）无线电传送；链传动；形变；齿轮机构；丝杆传动技术特性参数：1运动物体的质量9速度　　14强度21功率　28测试精度35适用性和多用性　　36装置的复杂性要扩大装置的

4、35适用范围和多用性就必然会导致36装置的复杂性提高。由冲突解决矩阵可以得问题解决的原理：15．b．把物体的结构分成既可变化又可相互配合的若干组成部分。为此我们为搜救器设计了动力装置、定位装置、救生装置、无线电路控制装置。14要提高装置的9速度，就要提高电机转速，而降低21功率。由冲突解决矩阵可以得到问题解决的原理：35．d.改变物体的温度或体积等参数。我们将搜救器船身设计成半球状既减少阻力又减少了体积。由于搜救器工作在水下必然会受到水压，所以要考虑提高船身5强度，这样会使整个装置14质量增加，由冲突解决矩阵可以得问题解决的原理：2

5、7．廉价替代品，用廉价可丢弃的物体替代昂贵的物体。于是我们想到了用废旧的煤气罐做船体，这样就解决了船身强度不够的问题。由于搜救器在水下工作而搜救人员在岸上操作，不能即时判断水下搜救情况，为了提高搜救28精度，会是导致36搜救器电路变得复杂，由冲突解决矩阵可以得问题解决的原理：26．复制，b.用图像代替物体，并可进行放大和缩小。c.用红外或紫外光去替代可见光，我们在搜救器上安装了红外摄像头。很好的解决了这一问题。　　综上，在方案设计中，为了达到鱼式水下搜救器功能多样性，扩大搜救器的使用范围，同时又要减小装置的复杂性，我们将搜救器结构设

6、计分成既可变化又可相互配合的若干组成部分。三、工作原理鱼式搜救器集水下搜与救于一身，整个船体的上浮、下沉是用气囊的充放气来实现的；船体尾部装有两个螺旋桨，来实现前进后退和拐弯；船体上带有远红外摄像头，经过无线传输，岸上的救援者就可看到真实的水下环境；通过浮在水面的浮漂式气管可得到其在水面的准确位置，压力传感器的数据显示，可得知下潜的深度，从而确定搜救器水下的准确位置；当通过摄像头搜寻到目标时就可以通过电磁阀，放下救生钩，勾住目标，然后让气囊充气上浮。此为搜救器的全部工作过程。整个装置与水面上的控制面板之间的的无限通信控制和传输数据都

7、是通过浮在水面上的浮球里的信号搜发起实现的。综上所述整个装置可分为个模块，下面重点介绍。１﹑气囊本搜救器在水中的升降是用两个气囊的充放气来实现的，气囊安装在上盖板两个隔舱中，三通管与气囊相连，气囊分前后两舱安装，三通管另一端通过电磁阀与气泵相连利用气泵来给气囊充气。电磁阀与气泵安装在下箱体中。如图一所示：14图一气囊图２﹑定位装置本装置的水平定位是利用浮漂式气管实现的，而深度定位是利用固定在下箱体中的压力传感器实现的。浮漂式气管浮在水面上，肉眼就可清楚的知道其在水面的位置，而压力传感器通过压力传感器控制电路、主控制器与电源相连，数据

8、信号可以通过无线传输传到LCD显示屏上。压力传感器的精确度可达5cm，能提供精准的水下位置深度。如图所示：图二图三浮漂式气管14图四压力传感器３﹑救生装置工作原理救生装置包括电磁铁和救生钩，安装在下箱体的电磁铁通过电磁铁操控电路、主控