《机械原理与机械设计 下册 第2版 教学课件 ppt 作者 张策 第三十章 创新设计的基本原理与常用技法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理与机械设计 下册 第2版 教学课件 ppt 作者 张策 第三十章 创新设计的基本原理与常用技法（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三十章 创新设计的基本原理与常用技法,第一节 概述 第二节 创造力与创造性思维 第三节 创新原理 第四节 常用创新方法,第一节 概述,一、创新设计产生的历史背景及其含义概念,1、发现：是指原本早已存在的事物，经过人们不断 努力和探索后被人们认知的具体结果。,3、创新：是指提出或完成具有独特性、新颖性和实 用性的理论或产品的过程。,2、创造：是指人们提出或完成原本不存在的、经过 人们不断努力和探索后提出的或完成的具 体结果。,4、创新与创造关系：没有本质差别，创新是创造的 具体实现。但创新更强调创造 成果的新颖性、独特性和实用 性。,5、创新分类：一般把创新分为知识创新、技术创新 和应用创新。
2、,6、创新方式：其一是由无到有的创新，其二是由有 到新的创新,创新设计的概念 1、设计的概念：是指根据社会或市场的需要，利用已有的知识和经验，依靠人们思维和劳动，借助各种平台（数学方法、实验设备、计算机等）进行反复判断、决策、量化，最终实现把人、物、信息资源转化为产品的过程。,2、创新设计：是指在设计领域中，提出的新的设计理念、新的设计理论或设计方法，从而得到具有独特性和新颖性的产品。,创造性思维与创造能力的培养 创造思维思维活动是创新设计的主体，创造思维思维活动过程如下。 1、创造思维思维与潜创造能力,2、创新的涌动力 存在于人类自身的潜创造能力，只有在一定压力和一定条件下才会释放出能量。
3、创新的过程一般可归纳如下。 知识（潜创造力）+创新涌动力+灵感思维创新成果,二.机械创新设计的特点 (1)独创性设计者应追求与前人、众人不同的方案，打破一般思维的常规惯例，提出新功能、新原理、新机构、新材料，在求异和突破中体现创新。 (2)实用性纸上谈兵无法体现真正的创新。发明创造成果只是一种潜在的财富，只有将它们转化为现实生产力或市场商品，才能真正为经济发展和社会进步服务。设计的实用化主要表现为市场的适应性和可生产性两方面。 (3)多方案选优机械创新设计涉及多种学科，应尽可能从多方面、多角度、多层次寻求多种解决问题的途径，在多方案比较中求新、求异、选优。以发散性思维探求多种方案，再通过收敛评
4、价取得最佳方案，这是创新设计方案的特点。,三、 创新设计方法的分类 1、群智集中法：群智集中法又称头脑风暴法 2、仿生创新法 3、功能设计创新法 4、移置技术创新设计法 5、类比求优创新设计法 6、反求创新法,、思维的间接性和概括性,思维的间接性指的是凭借其它信息的触发，借助于已有的知识和信息，去认识那些没有直接感知过的或根本不能感知的事物，以及预见和推知事物的发展过程。,思维的概括性指的是它能够去除不同类型事物的具体差异，而抽取其共同的本质或特征加以反映。,第二节 创造力与创造性思维,二、思维的多层性 思维有高级和低级，简单和复杂之分，也就是说，思维具有层次性。 三、思维的自觉性与创造性,思
5、维的自觉性也称为灵感思维。其最大的特征是爆发性与瞬间性，只有善于扑捉这一短暂的灵感思维，才会发生量变到质变的创造成果。,思维的类型,一、形象思维,形象思维又称为具体思维或具体形象的思维。它是人脑对客观事物或现象的外部特点和具体形象的反映活动,二、抽象思维 抽象思维又称为逻辑思维。它是凭借概念、判断、推理而进行的反映客观现实的思维活动。,三、发散思维 发散思维又称辐射思维、扩散思维、开放思维等。它是以少求多的思维形式，其特点是从给定的信息输入中产生出众多的信息输出。,四、收敛思维 收敛思维又称集中思维、求同思维等。是一种寻求某种正确答案的思维形式。它以某种研究对象为中心，将众多的思路和信息汇集于
6、这一中心的思维过程。,五、动态思维 动态思维是一种运动的、不断调整的、不断优化的思维活动。 其特点是根据不断变化的环境、条件来不断改变自己的思维秩序、思维方向，对事物进行调整、控制，从而达到优化的思维目标。,六、有序思维 有序思维是一种按一定规则和秩序进行的有目的的思维方式，它是许多创造方法的基础,七、直接思维,基于有限的信息，调动已有的知识积累，摆脱惯常的思维规律，对新事物、新现象、新问题进行的一种直接、迅速、敏锐的洞察和跳跃式的判断。,八、创造性思维 创造性思维是一种最高层次的思维活动,其特点是：综合性、跳跃性、新颖性、潜意识中的自觉性和顿悟性,九、质疑思维 用怀疑和批判的眼光看待一切事物
7、，既敢于否定。提出疑问，是许多新事物新观念产生的开端，质疑是人类思维的精髓，也是创新思维的最基本方式之一。,十、互动思维 互动思维又称为头脑风暴法 ，是与集体思维互动的思维方式。,十一、灵感思维 灵感思维是一种特殊的思维现象，是一个人长时间思考某个问题得不到答案，中断了对它的思考以后，却又会在某个场合突然产生对这个问题的解答的顿悟。,创造性思维的形成与发展 一、创造性思维的形成过程 创造性思维的形成大致可分为三个阶段： 1、酝酿准备阶段：,2、潜心加工阶段,3、顿悟阶段,二、创造性思维的培养与发展,1、潜创造思维的培养 潜创造思维的基础是知识，人的知识来源与教育和社会实践。由于受教育的程度和社
8、会实践经验的不同，人的文化知识、实践经验知识存在很大差异，即人的知识深度、广度不同，但人人都有知识，只是知识结构不同。也就说，人人都有潜创造力。,2、创新涌动力的培养 来源于社会因素或自我因素的影响，潜创造力转换为涌动力。 社会因素包括工作环境中的外部或内部压力 自我因素主要是强烈的事业心 所以，塑造良好的工作环境和培养强烈的事业心是出现创新涌动力的最好保证。 潜创造力+创新涌动力+灵感 = 创新成果,思维方式与创新方法,第三节 创新原理,一、综合创新原理 综合是将研究对象的各个部分、各个方面和各种因素联系起来加以考虑，从整体上把握十五的本质和规律的一种方法。,二、分离创新设计 分离创新是把复
9、杂的整体离散为简单的局部，把大的问题分解为小问题，或将有点与缺点分离开进行思考的一种思维方法。通过分离可使主要矛盾暴露出来，以便寻求心的解决方案。,三、移植创新,吸取、借用某一领域的概念、原理和方法应用或渗透到另一领域，从而取得新成果的方法就是移植创新。 1）原理移植 2）结构移植 3）材料移植 4）技术移植 5）综合移植,技术引进与反求工程 技术引进是吸收国外先进技术，促进民族经济高速增长的战略措施。 反求工程就是针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合，它以先进产品设备的实物、软件（图纸、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）作为研究对象，应用现代设计理论方法、生产工程学、材
10、料学和有关专业知识，进行系统地分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的先进产品。,四、逆向创新原理,引进技术的应用与开发一般要经历以下过程： 应用过程学会对引进的产品或生产设备等硬件技术的操作、使用、维修，令其在生产中发挥作用，并创造经济效益。 消化过程对引进产品或生产设备的设计原理、结构、材料、工艺、管理方法等进行深入的分析研究，用现代科学的设计理论、设计方法及测试手段对其性能进行技术测定，了解其材料配方、工艺流程、技术标准、质量控制和安全保护等技术条件，特别要掌握其关键技术，做到“知其所以然”。 创新过程对引进技术消化综合，博采众家之长，进行创新设计，开发出具有本国特色的新产品，并
11、争取进一步实现技术引进到技术输出的转化，获取更大的经济效益。,五、还原创新原理,所谓还原创新，是将所研究的问题，退回到其本质的原点，然后从该原点出发另辟蹊径，来寻求解决问题的新思路、新方案的一种思维方法。 六、价值优化原理 所谓价值优化，是指在创新设计过程中运用价值工程的理念，探索、研究产品功能与其成本之间的内在联系，设计出具有高价值的产品，一提高其技术经济效果。,一、设问创新法,设问创新法是根据需要解决的问题或者需要创造发明的对象，以提问表格的形式，根据提问要点，逐个审核、讨论，使创造发明者全面、系统地考虑各种解决问题的方法，其列出9个方面有关的问题，然后逐一审核讨论，是促进创新活动深入进行
12、的一种创造技法。特点是用制式提问表，以防止思考疏漏，适合任何创造发明或创新活动，有“创造技法之母”的美誉。,设问创新法提问要点的内容有9个方面，针对某一产品或事物介绍如下。,(1) 能否它用？可提问：现有事物有无其他用途？稍加改进能否扩大用途？ 例如尼龙最初只用于军事领域，主要用来制造降落伞、舰用缆绳等，因而销量很少，为此，人们开始寻找它的新用途。最终人们发现了它的许多新用途，如做袜子、雨衣、雨伞，在工业生产中用来制作齿轮、轴承、各种形状和强度要求较高的零件等。,第四节 长用那个创新技法,(2) 能否借用？可提问：能否借用别的经验？模仿别的东西？,踩在香蕉皮上比其他水果皮上更容易使人摔跤，原因
13、在于香蕉皮由几百个薄层构成，且层间结构松弛，富含水分，借用这个原理，人们发明了具有层状结构性能优良的润滑材料二硫化钼。 同样的道理，乌贼靠喷水前进，前进迅速而灵活，模仿这一原理，人们发明了“喷水船”，这种喷水船先将水吸入，再将水从船尾猛烈喷出，靠水的反作用力使船体迅速行驶。,(3) 能否改变？可提问：能否在意义、声音、味道、形状、式样、花色、品种等方面改变？,为了提高产品的生产效率，一般加工螺钉都用车削或用丝扳加工，使得生产效率较低。当采用滚压方法对螺纹进行控丝加工的方式时，其效率得到了极大的提高，这种加工螺钉的方法，现在已经被标准件工厂广泛的采用，其工作原理图如图所示。,(4) 能否扩大？可
14、提问：能否扩大使用范围、增加功能、添加零部件、增加高度、强度、价值、延长使用寿命？ 扩大的目的是为了增加数量，形成规模效应，缩小是为了减少体积，便于使用，提高速度。大小是相对的，不是绝对的，更大、更小都是发展的必然趋势。,(5) 能否缩小？可提问：能否减少、缩小、减轻、浓缩、微型、分割？ 随着社会的进步和生活水平的不断提高，产品在降低成本、不减少功能、便于携带和便于操作的要求下，必然会出现由大变小、由重变轻、由繁变简的趋势。如袖珍收录机、折叠伞、笔记本计算机、可视手机、甲壳虫式小轿车、超薄计算机显示屏、低底盘的火车或汽车，计算机或电话上的功能键、重拨键将多种功能集中于一键，不仅简化了产品的结构
15、，而且方便了操作者使用。以缩小、简化为目标的创造发明往往具有独特的优势，在自我发问的创新技巧中，可产生出大量的创新构想。,在两块玻璃中加入某些材料可制成防震或防弹玻璃；在铝材中加入塑料做成防腐防锈、强度很高的水管管材和门窗中使用的型材；在润滑剂中添加某些材料可大大提高润滑剂的润滑效果，提高机车的使用寿命。,(6) 能否代用？可提问：能否用其他材料、元件、原理、方法、结构、动力、结构、工艺、设备？ 人造大理石、人造丝是取而代之的很好范例。用表面活性剂代替汽油清洗油污，不仅效果好，而且节约能源。用液压传动代替机械传动，更适合远距离操纵控制。用水或空气代替润滑油做成的水压轴承或空气轴承，无污染，效率
16、高。用天燃气或酒精代替汽油燃料，可使汽车的尾气污染大大降低。数字相机用数据存储图像，省去了胶卷及胶卷的冲印过程，而且图像更清晰，在各种光线条件下可以拍摄很好的相片。,(7) 能否调整？可提问：能否调整布局、程序、日程、计划、规格、因果关系？ 飞机的螺旋桨一般在头部，有的也放在尾部，如果放在顶部就成了直升机，如果螺旋桨的轴线方向可调，就成了可垂直升降的飞机。汽车的喇叭按钮原来设计在方向盘的中心，不便于操作且有一定的危险性，将按钮设计在方向盘圆盘下面的半个圆周上就可以很好地解决潜在的威胁问题。根据常识可知自行车在高速前进时，采用前轮制动容易发生事故，于是有人就设计了无论用左手或右手捏住制动器，自行车都将按“先后再前”的顺序制动，从而可以大大降低事故的发生率。,(8) 能否颠倒？可提问：能否方向相反、变肯定为否定、变否定为肯定、位置颠倒、作用颠倒？ 将电动机反过来用就发明了发电机；将电扇反装就成了排风扇；从石油中提炼原油需要把油、水分离，但为了从地下获得更多的原油，可以先向地下的油中注水；单向透光玻璃装在审讯室里，公安人员可看见犯罪嫌疑人的一举一动
