《机械产品规划与创新》课程大作业
班级：120222
学号：120207111
姓名：宋涛
任课教师：王洪喜
《机械产品规划与创新》课程大作业
一、论述题
1、详细论述机电产品开发的一般过程；（10分）
这是机电产品开发的第一步，也是最基础的一步。

如果对市
知道与自己同类产品的相关信息，了解市场真正的需
产品规划：产品规划决定着产品的生产周期，一个完善而又合理的规划
能够使产品在整个设计加工阶段进行的非常顺畅，从而保证了产品的生
产周期。

规划时，要尽可能的详细，把握每一个细节，合理划分时间间
隔，竟可能让有些工作并行展开。

这样就保证了产品在整个开发过程中
的顺畅性，合理性。

产品定义：这一阶段就是确定产品的主要性能参数以及产品的发展方向，
例如，生产一台车床，就得它的主轴的最高转速，加工零件的最大回转
半径，最大长度等相关参数。

所以产品定义要根据市场以及加工制造条
件等多方面因素合理定义，切勿盲目，一味追求高端。

方案设计：方案设计是整个产品开发过程中最关键的一步，也是最困难
的一步，一个合理的方案，能够提高整个产品的市场竞争力。

这时，就
得团队各个成员设计方案，在逐一优化，对比。

还可以利用好多确立方
案的方法。

进行全面的，完整的方案设计。

详细设计与样机加工：详细设计阶段，可以利用设计软件，进行零件设
计，装配设计，人机交互设计，刚度强度校核，样机仿真，加工仿真等
等，对产品进行全面的虚拟化设计，再进行样机加工。

对样机进行调试，
对不合理的地方进行改进。

改进设计：在对样机进行必要的改进，使其性能更加稳定，产品竞争力
进一步提高。

:不同的产品包装运输方式也是不同的，有的产品必须还要设计产品与包装运输的底座相互固定的零件，有的产品还需要在下面设计出
让叉车铲能够叉装的空间，以便于运输包装。

2、机电产品概念设计的常用创新方法有哪些，并说明每种方法的特点。

（10分）
答：(1)、头脑风暴法：
* 记录所有产生的思想。

* 产生尽量多的思想，并且描述该思想。

* 疯狂的思考。

* 不允许评价思想，只是产生思想。

（2）、6-3-5方法：
* 6个参与者，每个参与者3个想法，5分钟用来评估概念。

（3）、功能类比法：
* 考虑功能的时候，可以类比别的相似功能的方案。

（4）、参考书、杂志和网络：
* 可以参考大量的资料，利用网络查找相关专利。

（5）、专家：
* 可以直接咨询相关技术方面的专家，但是这样成本太高。

二、方案设计题
1、设计一套用来测试重力加速度g的实验设备，据所设计的结构，分析影响测量精度的相关因素？估计所测量的g值的精度。

（40分）
要求：（1）分析测量原理；
（2）有结构原理图，所有图形需要自己绘制；
（3）给出测量操作步骤；
（4）有测量精度分析；
（5）核算加工制作该设备的成本（尽量详细）；
（6）用Gantt图描述该设备的开发计划
（7）不需要做实物
测量重力加速度设计方案
1.1、测量原理
利用频率为50Hz的打点计时器来测量重力加速度。

把打点计时器竖直的固定在铁架台上，在重锤上固定好纸带。

让纸带穿过打点计时器的复写纸的下方，打开打点计时器的开关，让重锤带着纸带自由落下，就可以得到一条打有点的纸带，再
进行数据处理。

根据加速度有关公式：
纸带
打点计时器的周期为T=0.02s
由加速度原理可得：任意时间段内的平均速度等于其中间时刻的瞬时速度。

所以：V t=ℎ2/(2T)○1V0=ℎ1/(2T)○2
V t2−V02=2gH○3
联立○1○2○3式可得重力加速度g.
1.2、结构原理图
减重橡胶垫
铁架台
1.3、操作步骤
1）、选取纸带，和砝码固定，并把纸带放在打点计时器复写纸的下面。

2）、打开电源，使打点计时器工作稳定后放开纸带，让砝码自由落下。

3）、重复上面两步多次。

4）、选取打点清晰的纸带按照测量原理计算重力加速度。

1.4、测量精度分析
由于纸带和打点计时器之间的摩擦，还有打点计时器的工作不一定完全稳定，测量的误差，计算的误差最后会使测得的值小于理论值。

大概范围是（9.6—9.75）m/s2之间。

1.5、装置成本
1.6、设备开发计划
2、如图所示，在直径为60mm、深度为3000m充满海水的井内，有一个井下工作的仪器舱，为了给仪器舱供电，用电缆绞车携带电缆上接头下放，与井下仪器舱上部的电缆下接头对接，对接后可以实现地面为井下仪器舱供电。

（对接时可以利用上接头下放的惯性力）（40分）
要求：
（1）设计电缆上接头和电缆下接头内部原理结构，使得对接后能够通电并与环境可靠绝缘；
（2）绘制电缆上、下接头的内部结构图（二维、三维皆可），图形清晰，能够确切反映设计意图；
（3）撰写详细设计说明。

（说明书见后）
井下供电对接系统示意图
大作业要求：
1、原理方案表述清晰，所有图形都是自己绘制（可以手绘，也可以计算机绘制，二维三维不限）。

文字全部自己输入，可以借鉴网络上的信息，但不得从网络上粘贴任何文字和图片资料；
2、在满足实现目标的前提下，设计方案可行性、经济性要好；
3、大作业需要采用A4纸打印，排版装订整齐，不得有错别字；作业内部标题用4号字，内容用小4号，宋体。

封面有学号和名字（封面模板）；
4、交作业日期：2015年1月6日早9:00 由班长交到我的办公室（工2-507）。

产品设计说明书
——井下电缆对接系统
目录
1.设计背景
2.设计方案
3.工作原理
4.总结
5.三维装配图
6.爆炸图
井下电缆对接系统设计说明书
1.设计背景
如图所示，在直径为60mm、深度为3000m充满海水的井内，有一个井下工作的仪器舱，为了给仪器舱供电，用电缆绞车携带电缆上接头下放，与井下仪器舱上部的电缆下接头对接，对接后可以实现地面为井下仪器舱供电。

（对接时可以利用上接头下放的惯性力）
3000
2.设计方案
为了实现井下电缆的成功对接，主要解决以下问题：
1.保证上下接头良好的导通，并且有一定的安全保障系数。

2.要保证连接和断开的方便性。

3.必须保证接头有一定的密封性，防止接头外部的海水与接头内部的海水导通，以
造成短路。

4.便于加工，成本低，使用方便。

所以，为了解决以上问题采取具体方案如下：
上下接头采用锥形设计如图所示，上下锥头的设计是为了更好的对接，并且上锥头在水中减少水的阻力，有利于上锥头的下落。

还有，下锥头呈喇叭口设计，可以更加方便的进行对接。

上锥头下锥头
在解决密封问题时，特意设计上下橡胶套，并且在上密封套上增加三层密封圈，以阻隔海水，防止短路。

如下图所示
上橡胶套下橡胶套
由于海水本身就是良好的导体，所以，可以把下锥头中没有排干净的海水用作上下锥头之间的导体，来保证良好的导通。

如图所示
海水
为了保证上下接头的稳定连接，所以在上下接头之间增设强性磁铁，从而使它们更加稳定的工作。

3.工作原理
把装好的上接头通过电缆连接稳定，然后释放，上接头在绞车的作用下下降，直到与下锥头接触。

排除多余的海水，上下橡胶套通过密封圈密封，是内部海水与外部海水彻底断开，达到绝缘密封的目的，然后，内部通过强性磁铁锁紧，利用内部剩余海水的导电性，就可以接通上下接头，使仪器正常工作。

4.总结
通过这次作业，使我更加清楚了理解了课本上的知识，同时开阔了视野，自身能力得到了全方面提高，对软件的应用能力有所提高。

最后，感谢王洪喜老师的热心指导。

4.三维装配图
5.爆炸图。