機械系統運動方案創新設計課題，就是要培養學生對機械系統運動方案創新構思和設計的能力，培養對機械系統中各機構分析和設計的能力，培養工程設計能力和多學科知識交叉融合的設計能力。設計題目均來自於生產實際和日常生活，它們的工藝動作，一般包括個動作。其實，新的機械裝置的創新是層出不窮的，為了實現某種功能就可以創造出一種新的機械，因此沒設計題目還可以根據生產和生活的需要自己來設定。
一、 食品機械
（1） 剝豆機
1. 工作原理及工藝動作過程
將幹的蠶豆浸泡後放在漏斗中，通過振動下料後將蠶豆平放，並排列成首尾相接，然後將豆送到切皮位置，將豆壓住並切開頭部的皮，最後用擠壓方法將豆擠出。剝豆機的主要工藝動作是送料、壓豆切皮、擠壓脫皮。
2. 原始資料及設計要求
（1） 蠶豆長度：；
（2） 蠶豆寬度：；
（3） 蠶豆厚度：；
（4） 生產率：每分鐘剝80粒；
（5） 要求面積小、重量輕、壓緊力可調、工作可靠、外形美觀。
3. 設計任務
（1） 根據工藝動作順序和協調要求擬定動作迴圈圖；
（2） 構思能夠實現上述動作要求的送料機構、壓緊與切皮機構、擠壓脫皮機構；
（3） 機械運動方案的評定與選擇；
（4） 根據選定的電動機和執行機構的運動引數擬定機械傳動方案；
（5） 畫出機械運動方案簡圖；
（6） 對傳動機構和執行機構進行運動學尺寸計算。
4. 設計方案提示
為了使蠶豆呈橫臥頭尾排列，可以採用振動料斗上料，送料機構一般採用間歇運動機構。壓緊、切皮機構最好用聯動組合機構，以保證壓力不過大，可在壓頭處加乙個剛度合適的彈簧。利用兩軋輥加壓進行擠壓脫皮，兩軋輥之間的間隙一般比蠶豆的最小厚度略小。
（二）糕點切片機
5. 工作原理及工藝動作過程
糕點先成形（如長方體、圓柱體），經切片後再烘乾。糕點切片機要求實現兩個執行動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復運動。
通過兩者的動作配合進行切片，改變直線間歇移動速度或每次間歇運動的距離，以滿足糕點不同切片厚度的需要。
6. 原始資料及設計要求
（1） 糕點厚度：；
（2） 糕點切片長度（即切片的高）：；
（3） 切刀切片時的最大作用距離（即切片的寬度）：300mm；
（4） 切片的工作節拍：40次/min；
（5） 電動機的功率：n=0.55km（或0.75km），轉速；
（6） 要求機械系統的機構簡單、輕便、運動靈活、可靠。
3.設計任務
（7） 根據工藝動作順序和協調要求擬定動作迴圈圖；
（8） 根據構思實現上述動作要求的間歇運動機構和切口機構；
（9） 機械運動方案的評定與選擇；
（10） 根據選定的原動機和執行機構的運動引數擬定機械傳動方案；
（11） 畫出機械運動方案簡圖；
（12） 對傳動機構和執行機構進行運動學尺寸計算。
4.設計方案提示
當切削速度較大時，切片刀口才會整齊平滑，因此切刀運動方案的選擇很關鍵，刀口機構應力要求簡單適用、運動靈活和運動空間尺寸緊湊等。直線間歇運動機構應滿足切片長度尺寸的變化要求，調整機構必須簡單可靠、操作方便，可採用調整速度方案，或採用調整距離方案與其它調整方案，應對各調整機構方案進行定性的分析比較。間歇運動機構必須與切刀運動機構工作協調，即全部送進運動應在切刀返回時完成。
需要注意的是，切口有一定的長度（即高度），輸送運動必須在切刀完全脫離切口後方能開始進行，但輸送機構的返回運動則可與切刀的工作行程運動在時間上由一段重疊，以利提高生產率。在設計機器工作迴圈圖時，應注意間歇運動機構設計引數的選取。
（三）糖果包裝機的糖果裝進機構設計
1.工作原理及工藝動作過程
糖果包裝機通過一系列機構的同步協調工作，能包裝長方形、圓柱形、球形等各類糖果。它由盛糖鬥、輸送糖粒機構、包裝紙**和下紙機構、裝進機構、夾盤運動機構、扭結糖紙機構等組成。裝進機構由前、後兩個衝頭配合動作，將糖紙和糖粒夾緊送到夾盤的夾子中（如圖8-21）。
夾盤將糖粒送到扭結糖紙機構進行糖果包裝。前衝頭在固定的滑道上前後往復移動，後衝頭作前後有規則的擺動，實現接糖、送糖、間歇裝進糖果到夾盤的協調動作。前、後衝頭夾糖粒的鬆緊程度由前、後衝頭夾槽的間距確定，其鬆緊程度一般可調整。
2.原始資料及設計要求
（1）產量：100粒/min；
（2）前衝頭行程：100mm；
（3）後衝頭行程：80mm；
（4）前、後衝頭夾糖粒間距：5mm；
（5）電動機的功率：0.4mm；
（6）電動機轉速：1370r/min。
3.設計任務
（1）衝頭接觸和脫離糖粒時無衝擊，運動平穩；
（2）裝進糖粒過程中前、後衝頭接糖、送糖的間歇動作要協調一致；
（3）糖粒送入夾盤後，衝頭應快速返回原位準備下乙個動作迴圈；
（4）設計的機構效能良好、結構簡單、製造方便；
（5）機械運動簡圖的結構布置合理、減速機構選型適當。
4.設計方案提示
前衝頭可採用擴大行程的六桿機構，後衝頭採用擺動凸輪機構，實現糖塊的裝進動作。連桿機構的曲柄和凸輪機構的凸輪應裝在同一根軸上，使運動協調。
（四）蓮子自動去殼去心機
1.原始資料及設計要求
蓮子由自動送料機輸送，先去殼、後去心後再自動包裝，要求蓮子不能破碎。
2.設計方案提示
因蓮子乾後很硬，可採用連桿機構輕壓或用刀刃剪下去殼；去心可採用鑽削的方法；可採用塑膠袋包裝。
二、醫用機械
（一）醫用棉籤卷棉機
1.工作原理及工藝動作過程
醫用棉日消耗量很大，為了提高工效可採用卷棉機代替手工捲製棉籤。棉籤捲製過程可以仿照手方式進行動作分解，亦可另行構想動作過程。按手工方式進行動作分解後得到的工藝動作為：
（1） 送棉，將條狀棉通過一機構定時適量送入卷棉機。
（2） 揪棉，將條狀棉壓（卷）緊並揪棉，使之揪下定長的條棉。
（3） 送簽，將籤杆送至導棉槽上方與定長棉接觸。
（4） 卷棉，籤杆自轉並沿導棉槽移動，完成卷棉動作。
2.原始資料及設計要求
（1）棉花:條狀脫脂棉，寬，自然厚。
（2）籤杆：醫院通用籤杆，直徑約3mm,桿長約70mm,卷棉部分約。
（3）生產率：每分鐘卷60支，每支捲取棉塊長約。
（4）要求卷棉機體積小、重量輕、工作可靠、外形美觀、成本低、捲出的棉籤鬆緊適度。
3.設計任務
（1）根據工藝動作要求擬定動作迴圈圖。
（2）進行送棉、揪棉、送簽、卷棉四個機構的選型，實現上述四個動作的配合。
（3）機械運動方案的評定與選擇；
（4）根據選定的原動機和執行機構的運動引數擬定機械傳動方案；
（5）畫出機械運動方案簡圖；
（6）對傳動機構和執行機構進行運動學尺寸計算。
4．設計方案提示
送棉可採用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進、送進方式可採用間歇運動，以實現定時、定量送棉。楸棉時應採用揪棉和壓棉兩個動作，壓棉可採用凸輪機構推動推桿壓緊棉條，為了能自動調整壓緊力，中間可加一彈簧；揪棉可採用對滾爪輪在轉動中揪斷棉條。送籤可採用漏斗口均勻送出籤杆，為避免籤杆卡在漏斗中，可將漏斗作一定的振動。
卷棉可將籤杆送至導棉槽，並使籤杆產生自轉並移動而產生卷棉，如採用帶槽的塑膠袋通過撓性傳動來實現。
（二）洗瓶機
1.工作原理及工藝動作過程
為了清洗圓形瓶子在外表和裡面，需要將瓶子推入同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉，推動瓶子沿導輥前進，內、外轉動的刷子就將瓶子洗淨。它的主要動作是將瓶子沿著導輥推動，瓶子推動過程中利用導輥轉動將瓶子旋轉以及將刷子轉動。
2.原始資料及設計要求
（1） 瓶子尺寸：大端直徑，長，口徑；
（2） 推進距離，推瓶機構應使推頭以接近均勻的速度推瓶，平穩的接觸和脫離瓶子，然後推頭快速的返回原位，準備進入第二個工作迴圈。
（3） 按生產率的要求，推程平均速度，返回時的平均速度為工作行程的平均速度的3倍；
（4） 要求機構傳動效能良好，結構緊湊，製造方便。
3.設計任務
（1） 根據工藝動作順序和協調要求擬定動作迴圈圖；
（2） 進行推瓶機構和洗瓶機構的選型，實現洗瓶動作要求；
（3） 機械運動方案的評定與選擇；
（4） 根據選定的電動機和執行機構的運動引數擬定機械傳動方案；
（5） 畫出機械運動方案簡圖；
（6） 對傳動機構和執行機構進行運動學尺寸計算。
4.設計方案提示
推瓶機構一般要求推頭工作時作近似直線軌跡運動，回程時軌跡形狀不限，但不能反向撥動瓶子，由於上述運動要求，可採用組合機構來實現。洗瓶機構可由一對同向轉動的導輥和內、外刷子轉動的轉子所組成，通過機械傳動系統來完成。
（三）膝關節骨關節**儀
1. 工作原理及工藝動作過程
膝關節、骨關節病是一種常見病，尤多見於40歲以上的中、老年患者，主要臨床表現是關節疼痛、僵硬。對本病的病理機理進行研究後，利用傳統中醫藥松凝分筋手法，療效顯著，但手法勞動強度大，而且需要兩人同時操作。因此研製一套**儀器，以機械的運動代替手工操作，減輕醫生的勞動強度。
松凝分筋手法動作如下：
準備手法：點壓衝門、風市、伏兔、血海、內與外膝眼、陽陵泉、懸鍾諸穴位，以疏通經絡；然後分別於大腿、腋窩、小腿施以滾拿法，以促進血液迴圈，放鬆肌肉。
**手法：以左膝為例。第一步，牽引膝關節，助手面向患者，右肘挎住患者左大腿下端，左手搭扶患膝前，右手握住左腕；醫療者雙手握住患腳踝部，使患膝微屈，與助手對抗牽引1分鐘。
第二步，牽引下內收。外屈和內旋、外旋膝關節。醫療者與助手在維持牽引狀況下，進行患膝內收、外展和內旋、外旋的被動活動重複3次，活動幅度逐次加大。
第三步，牽引下屈伸膝關節，維持牽引，並進行患膝屈伸被動活動，反覆3次，並逐次加大到最大幅度，屈曲到最大範圍時，助手右前臂輕緩移出。整個松凝分筋手法操作均在牽引狀態下進行，且動作穩、柔、緩。
收動手法：對患膝施以推法，搓法收功。
2．原始資料及設計要求
內收、外展，角度的範圍為：；
膝關節受到向前拉伸的力量為：20kg；
內旋、外旋角度的範圍為： ；
直線運動頻率為：0.5次/min；
內旋、外旋頻率為：1次/min;
乙個動作迴圈為1分鐘。
要求整個操作緩慢平穩，儀器結構緊湊，體積小，重量輕，操作方便。
三、印刷與包裝機械
（一） 半自動平壓模切機
1. 工作原理及工藝動作過程
半自動平壓模切機是印刷、包裝行業壓制紙盒、紙箱等紙製品的專用裝置。它可對各種規格的紙板、厚度在4mm以下的瓦楞紙板，以及各種高階精細的印刷品進行壓痕、切線、壓凹凸。經過壓痕、切線的紙板，用手工或機械沿切線處去掉邊料後，沿壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱，或製成凹凸的商標。
它的工藝動作主要有兩個：一是將紙板走紙到位，二是進行沖壓模切。
機械系統方案創新設計說明書
設計題目 學生姓名 學號專業班級 日期目錄 一 設計任務與功能原理 二 總體方案與機構簡圖 三 相關尺寸計算與零件確定 四 三維建模與實現 五 總結 一 設計任務與功能原理 設計對普通家庭廚房衛生間等地方的管道和管道型物品的清理和處理汙垢。有使用範圍較廣，容易安裝和拆卸，便捷安放等特點。於管道內部相...
機械系統設計總結
第一章緒論 藍 1 二戰後，設計科學最具深遠影響的三方面 1 功能 思想的提出和發展 2 人機工程 學科的興起 3 工業設計 學科的成熟。2 設計學三個階段 1 直覺設計階段 2 經驗設計階段 3 功能原理階段。3 設計學 的核心技術 1 功能 思想的提出和發展 2 人機學 思想的形成和發展 3 工...
《機械系統設計》課程總結
系統的概念 具有特定功能的，相互間具有有機聯絡的許多要素構成的整體。組成框圖 按工具機數量劃分 單工具機加工系統 多工具機加工系統 分類按通用化程度分 通用工具機加工系統 專用工具機加工系統 組合工具機加工系統 混合型工具機加工系統 按自動化程度分 普通工具機加工系統 數控工具機加工系統 自動生產線...