机械创新设计第一章绪论课件

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1、机械创新设计,第一章 绪 论,学习目标,第1章,了解设计与创新 了解机械创新设计 了解创新人才需要具备的能力,设计是一种创造，是人类进行的一种有目的、有计划的活动，设计的发展与人类历史的发展一样，是逐渐进化，逐步发展的。,第1章,什么是设计？,第1章,工业设计是以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行的设计，其理念是“在符合各方面需求的基础上兼具特色”。工业设计在企业中有着广阔的应用空间。,（1）设计的种类,第1章,汽车造型的设计,第1章,手机造型的设计,第1章,环境设计,环境设计又称“环境艺术设计”，是一种新兴的艺术设计门类。包含的学科相当广泛，主要由：建筑设计，室内设计，公共艺术设计，景观

2、设计 等内容组成。,第1章,建筑设计水立方,第1章,室内设计,室内设计是根据建筑物的使用性质、所处环境和相应标准，运用物质技术手段和建筑设计原理，创造功能合理、舒适优美、满足人们物质和精神生活需要的室内环境。,第1章,室内设计,第1章,家具的设计,第1章,居住环境的设计,第1章,整体环境设计,第1章,网站设计,网站设计要能充分吸引访问者的注意力，让访问者产生视觉上的愉悦感。因此在网页创作的时候就必须将网站的整体设计与网页设计的相关原理紧密结合起来。网站设计是将策划案中的内容、网站的主题模式，以及结合自己的认识通过艺术的手法表现出来。,第1章,网站设计,第1章,服装设计,服装设计是科学技术和艺术

3、的搭配焦点，涉及到美学、文化学、心理学、材料学、工程学、市场学，色彩学等要素服装设计过程“即根据设计对象的要求进行构思，并绘制出效果图、平面图，再根据图纸进行制作，达到完成设计的全过程”。,第1章,服装设计,第1章,平面设计,平面设计的定义泛指具有艺术性和专业性，以“视觉”作为沟通和表现的方式。透过多种方式来创造和结合符号、图片和文字，借此作出用来传达想法或讯息的视觉表现。平面设计师可能会利用字体排印、视觉艺术、版面等方面的专业技巧，来达成创作计划的目的。平面设计通常可指制作（设计）时的过程，以及最后完成的作品。,第1章,图案的设计,第1章,平面设计,第1章,包装的设计,第1章,影视动画设计,

4、影视动画涉及影视特效创意、前期拍摄、影视动画、特效后期合成、影视剧特效动画等。随着计算机在影视领域的延伸和制作软件的增加，三维数字影像技术扩展了影视拍摄的局限性，在视觉效果上弥补了拍摄的不足，在一定程度上电脑制作的费用远比实拍所产生的费用要低的多，同时为剧组因预算费用、外景地天气、季节变化而节省时间。制作影视特效动画的计算机设备硬件均为3D数字工作站。制作人员专业有计算机、影视、美术、电影、音乐等。影视三维动画从简单的影视特效到复杂的影视三维场景都能表现的淋漓尽致。,第1章,影视动漫设计,第1章,机械设计,机械设计根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料

5、和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。,第1章,机械设计努力目标,在各种限定的条件(如材料、加工能力、理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械，即做出优化设计。优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。这些要求常是互相矛盾的，而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。设计者的任务是按具体情况权衡轻重，统筹兼顾，使设计的机械有最优的综合技术经济效果。,第1章,齿轮的设计,世界奇錶.mp4,第1章,齿轮传动设计,第1章,数控机床的设计,第1章,机器人的设

6、计,第1章,发动机设计,发动机生产过程.mp4,第一阶段 单凭直觉的创造活动。这些活动的意义是为了满足生存，如原始人使用的石器、木棒，穿着的兽皮。都是最初的设计。,第1章,(2)设计的发展,第1章,古代石器,第二阶段 后来设计的发展不再是仅仅为了生存，而上升到为了生活质量的提高，人们开始利用数学与物理的研究成果解决设计问题。当设计的产品经过实践的检验，并有了丰富的设计经验以后，就开始归纳总结出各种设计的经验公式，通过实验和测试获得各种设计参数，作为设计依据，同时借助图纸绘制产品，逐步使设计规范化。,第1章,第1章,早期帆船图纸,第三阶段 现代设计，出现了优化设计、并行设计、虚拟设计等。设计产品

7、更新换代的更快。,第1章,第1章,选定在设计时力图改善的一个或几个量作为目标函数，在一定约束条件下，以数学方法和电子计算机为工具，不断调整设计参量，最后使目标函数获得最佳的设计。,优化设计,第1章,并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。 与传统的串行设计相比，并行设计更强调在产品开发的初期阶段，要求产品的设计开发者从一开始就要考虑产品整个生命周期（从产品的工艺规划、制造、装配、检验、销售、使用、维修到产品的报废为止）的所有环节，建立产品寿命周期中各个阶段性能的继承和约束关系及产品各个方面属性间的关系，以追求产品在寿命周期全过程中

8、其性能最优。,并行设计,第1章,虚拟设计技术是由多学科先进知识形成的综合系统技术，其本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产品设计阶段，实时地、并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。,虚拟设计,虚拟场景报新闻.mp4,创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。它有三层含义，第一，更新；第二，创造新的东西；第三，改变。,第1章,什么是创新？,生产一种新产品,第1章,美国经济学家舒彼特1912-创新包括五个方面,新产品：指采用新技术原理、新设计构思研制、生产的全新产品，或在结

9、构、材质、工艺等某一方面比原有产品有明显改进，从而显著提高了产品性能或扩大了使用功能的产品。从市场营销的角度看，凡是企业向市场提供的过去没有生产过的产品都叫新产品。具体地说，只要是产品整体概念中的任何一部分的变革或创新，并且给消费者带来新的利益、新的满足的产品，都可以认为是一种新产品。,第1章,微型飞行器,第1章,单人人力潜水艇,2.采用一种新技术,第1章,新技术的发展推动社会的进步，甚至引起社会的变革。18世纪从英国发起的技术革命是技术发展史上的一次巨大革命，它开创了以机器代替手工工具的时代。18世纪60年代瓦特蒸汽机的发明和应用标志着第一次工业革命的开始。这场革命是以工作机的诞生开始的，以

10、蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志的。这一次技术革命和与之相关的社会关系的变革，被称为第一次工业革命或者产业革命。从生产技术方面来说，工业革命使工厂制代替了手工工场，用机器代替了手工劳动。,第1章,瓦特的蒸汽机,3.利用或开拓一种新材料,第1章,新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、 材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。,第1章,能源材料,能源材料主要有太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料等。 太阳能电池材料是新能源材料，IBM公司研制的多层复合太阳能电

11、池，转换率高达40%。 氢是无污染、高效的理想能源，氢的利用关键是氢的储存与运输，美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50%用于储氢技术。氢对一般材料会产生腐蚀，造成氢脆及其渗漏，在运输中也易爆炸，储氢材料的储氢方式是能与氢结合形成氢化物，当需要时加热放氢，放完后又可以继续充氢的材料。目前的储氢材料多为金属化合物。,第1章,智能材料,智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司的导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万

12、次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间仅为10分钟；形状记忆合金已成功应用于卫星天线、医学等领域。 另外，还有压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料等功能材料。,4.开辟一个新市场,第1章,新市场、新客户的开发。是每个公司及营销人员都必须解决的现实问题。新市场的开发的成效和质量的好坏，对一个企业的成长及营销人员个人提升至关重要。对于一些成长中的企业来说，新市场开发的多少与质量的好坏则是衡量营销人员个人能力的唯一标准。,5.采用一种新的组织形式或管理方式,第1章,管理是指通过计划、组织、领导、控制及创新等手段，结合人力、物力、财力、信息等资源，以

13、及高效达到组织目标的过程 由于生产经营管理完全渗透于社会生产全过程，管理的好坏直接影响企业经济效益的大小，以致改革的目标最终必然转向管理，通过管理质量的提高而获得预期的经济效益。两个根本性转变也都是围绕这样一个主题进行，即加强科学管理，提高经济效益。向市场经济体制转变，是为管理创造规范而公平竞争的外部条件；向集约化经营转变，则直接从科学管理要效益，因此，可以这样说，管理也是生产力。,提出或完成具 有科学性、技 术性、社会性 、经济性的理 论或产品的过 程。,完成新成果的 过程，但这种 新成果可能有 一定的参照物， 而不强调原本 不存在的事物。,人们提出或完 成原本不存在 的、经过不断 努力和探

14、索后 提出的或完成 的具体结果。,原本早已客观 存在的事物， 经过人们不断 努力和探索后 被人们认知的 具体结果。,发现,发明,创造,创新,创新的概念,优秀的公司靠什么赚钱？,创新就是创造与创效。是集科学性、技术性、社会性、经济性于一身，并贯穿于科学技术实践，生产经营实践，社会活动实践的一种横向性实践活动。,图1-1 创新的内容框架,技术创新,知识创新,意识创新,制度创新,知识创新,市场创新,知识创新,管理创新,为主导地位，其它创新活动均 为技术创新服务。,起先导作用，没有创新意识 也就没有创新活动。,起保证和促进作用， 即促进技术创新。,起导向和检验作用,协调、整合创新 系统各要素。,第1章

15、,创新设计的特点,创新设计涉及多种学科 对各学科知识的综合理解与交融 提出问题、解决问题 不在乎规模大小或理论深浅、注重新颖、独创、及时 目的在能应用(适应各种地形的车子),机械创新设计是指在充分发挥设计者创造力的前提下，利用人类已有的相关科学技术成果进行创新构思，从而设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品的一种实践活动。 变形轮胎概念.mp4,第1章,什么是机械创新设计？,机械创新设计出发点是解决工程实际问题，目的是设计出新颖、合理、价格性能比优越且具有先进性的机构或机械产品。,机械创新设计的设计内容,机械创新设计的目的,机械创新设计的设计内容是指由机械产品的性能要求出发，利用人类

16、已有的相关科学技术成果(含理论、方法、技术、原理等)，充分发挥设计者的创造力，通过改进、完善现有机械产品或创造发明新机械产品，设计出具有新颖性、创造性、实用性、经济性的产品。,第1章,机械创新设计与社会发展的关系,第1章,机械创新设计对人类社会发展的作用 人类社会发展史即是不断创新与创造的历史 中国的钻木取火、指南车 爱迪生一生完成2000多项发明 机电一体化是提高机械创新水平的重要途径 结合电子器件、微机控制执行机构动作 单片机控制针脚花样的计算机缝纫机比老式缝纫机 减少300多个机械零部件 无论是机械还是电子控制系统，最终执行机构还是 机械装置，所以机械创新设计是最基本的内容。,创新教育与创新人才的培养,一、创新教育 二、创新人才的特点 三、创新人才的培养,一、创新教育,联合国科教文组织的一份报告中说：“人类不断要求教育把所有人类意识的一切创造潜能都解放出来。”即通过教育开发人的创造力，教育在创新人才培养中承担重要任务。 联合国科教文组织预测21世纪高教五大特点 1、教育的指导性打破注入式，用统一方式塑造学生的局面，强调发挥学生特长，自主学习； 教师从传授知识的权威变为指导