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1、机械创新设计机械创新设计1.第一节第一节 创新与创新方法创新与创新方法一、创新的概念一、创新的概念1、发现：是指原本早已存在的事物，经过人们不断、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。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、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。用性的理论或产品的过程。2、发明：是指人们提出或完成原本不存在的、经过、发明：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人们不断努力和探索后提出的或完成的具 体结果。体结果。2.5、创造：也是一
2、种完成新成果的过程，但可能具有一定的、创造：也是一种完成新成果的过程，但可能具有一定的 参照物，而不强调原本不存在的事物。参照物，而不强调原本不存在的事物。2.4、创新与创造关系：无本质差别，创新是创造的具体、创新与创造关系：无本质差别，创新是创造的具体 实现。但创新更强调创造成果的实现。但创新更强调创造成果的 新颖性、独特性和实用性新颖性、独特性和实用性5、创新分类：、创新分类：6 6、创新方式：其一是由无到有的创新，其二是由有、创新方式：其一是由无到有的创新，其二是由有 到新的创新到新的创新 知识创新知识创新技术创新技术创新应用创新应用创新人们认识世界、改造世界的基本理论的总结针对具体的事
3、物，提出并完成具有新颖性、独特性和实用性的新产品的过程把已存在的事物应用到某个新领域，并发生很大的社会与经济效益的具体实现过程3.二、二、 创新设计的概念创新设计的概念1 1、设计的概念：是指根据社会或市场的需要，、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，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。人、物、信息资源转化为产品的过程。4.2 2、创新设计：是指在设计领
4、域中，提出的新、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。得到具有独特性和新颖性的产品。5.1 1、创造性思维创造性思维与与潜创造能力潜创造能力逻辑逻辑思维思维灵感灵感思维思维知识知识三、三、 创造性思维与创造能力的培养创造性思维与创造能力的培养6.2、创新的涌动力、创新的涌动力 存在于人类自身的存在于人类自身的潜创造能力，只有潜创造能力，只有在一定压力和一定在一定压力和一定条件下才会释放出条件下才会释放出能量。能量。7.四、四、 创新方法简介创新方法简介1 1、群智集中法：群智集中法又称头
5、脑风暴法、群智集中法：群智集中法又称头脑风暴法 2 2、仿生创新法、仿生创新法3 3、功能设计创新法、功能设计创新法4 4、移置技术创新设计法、移置技术创新设计法5 5、类比求优创新设计法、类比求优创新设计法6 6、反求创新法、反求创新法8.第二节第二节 常规设计、现代设计与创新设计常规设计、现代设计与创新设计机械设计方法机械设计方法反向设计反向设计正向设计正向设计创新设计创新设计现代设计现代设计常规设计常规设计（反求设计）（反求设计）9. 1 1、常规机械设计、常规机械设计 常规机械设计方法是依据力学和数常规机械设计方法是依据力学和数学建立的理论公式和经验公式为先导，学建立的理论公式和经验公
6、式为先导，以实践经验为基础，运用图表和手册等以实践经验为基础，运用图表和手册等技术资料，进行设计计算、绘图和编写技术资料，进行设计计算、绘图和编写设计说明书的过程设计说明书的过程。 10. 该方法强调以成熟的技术为基础，该方法强调以成熟的技术为基础，目前常规机械设计方法仍然是机械工目前常规机械设计方法仍然是机械工程中的主要设计方法。程中的主要设计方法。 各高等工科学校的机械设计教科书各高等工科学校的机械设计教科书主要讲授这种方法。主要讲授这种方法。11.例如：轴的结构设计过程例如：轴的结构设计过程按功率计算出轴的按功率计算出轴的最小直径最小直径根据轴上零件的周根据轴上零件的周向固定和轴向固定向
7、固定和轴向固定查阅设计手册查阅设计手册结构设计结构设计12. 2 2、现代设计方法、现代设计方法 现代设计方法强调以计算机为工具，以工程软件现代设计方法强调以计算机为工具，以工程软件为基础，运用现代设计理念进行的机械设计。为基础，运用现代设计理念进行的机械设计。 可靠性设计、优化设可靠性设计、优化设计、有限元设计、计算机计、有限元设计、计算机辅助设计、虚拟设计等都辅助设计、虚拟设计等都是常用的现代设计方法。是常用的现代设计方法。13. 现代设计方法在强调运用计算机、现代设计方法在强调运用计算机、工程设计与分析软件和现代设计理念工程设计与分析软件和现代设计理念的同时，其基本的设计内容是建立在的同
8、时，其基本的设计内容是建立在常规设计的基础上。常规设计的基础上。 在强调现代设计方法的时候，不在强调现代设计方法的时候，不可忽视可忽视常规设计方法常规设计方法的重要性。的重要性。14. 3 3、创新设计方法、创新设计方法 机械创新设计是指充分发挥设计者机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技的创造力，利用人类已有的相关科学技术知识，进行创新构思、设计出具有术知识，进行创新构思、设计出具有新新颖性、创造性颖性、创造性及及实用性实用性机械产品的一种机械产品的一种实践活动。实践活动。 15.结论：结论： 无论设计方法如何，无论设计方法如何，常规设计常规设计仍然仍然是是最基本最
9、基本的设计方法，是机械设计课程的设计方法，是机械设计课程的根本内容。有关常规设计的基本理论、的根本内容。有关常规设计的基本理论、基本方法与基本技能不应减少。基本方法与基本技能不应减少。16.三、不同设计方法的实例分析三、不同设计方法的实例分析设计实例一：薯条加工机的设计设计实例一：薯条加工机的设计设计实例二：椰肉加工机的设计设计实例二：椰肉加工机的设计设计实例三：内平动齿轮传动装设计实例三：内平动齿轮传动装 置置的设计的设计 17.设计实例一：薯条加工机的设计设计实例一：薯条加工机的设计1、常规设计：、常规设计：2、现代设计：、现代设计：3、创新设计：、创新设计：18.需要设计清洗、削皮、切条
10、三套设备，由需要设计清洗、削皮、切条三套设备，由 于于红薯红薯形状形状和大小差异很大，控制削皮的厚度较难，导致浪费严重，和大小差异很大，控制削皮的厚度较难，导致浪费严重，生产率也低。生产率也低。1 1、 常规设计方法常规设计方法第一道工序：清洗：设计清洗机第一道工序：清洗：设计清洗机第二道工序：削皮：设计削皮机第二道工序：削皮：设计削皮机红薯固定，刀旋转，完成削皮的红薯固定，刀旋转，完成削皮的任务。任务。第三道工序：切片后再切条。第三道工序：切片后再切条。刀刀红薯红薯19.2 2、现代设计：、现代设计：在设计思想没有改变时，通过计算机仿真、在设计思想没有改变时，通过计算机仿真、优化设计等，可减
11、少削皮的损失、提高生产优化设计等，可减少削皮的损失、提高生产率，但仍然不理想。率，但仍然不理想。20.3 3、创新设计：、创新设计：清洗清洗 粉碎粉碎 过滤去皮过滤去皮 挤压成型挤压成型 油炸成产品油炸成产品 创新导致加工设创新导致加工设备的改变备的改变红薯泥红薯泥薯薯条条21.椰子椰子椰肉椰肉刀具刀具 设计实例二：椰肉加工机的设计设计实例二：椰肉加工机的设计 1、常规设计：、常规设计： 椰子剖开椰子剖开 旋转旋转 刀具切削刀具切削结果不理想结果不理想22.2 2、现代设计：、现代设计：在设计思想没有改变时，通过计算机在设计思想没有改变时，通过计算机仿真、优化设计等，可减少椰肉的损仿真、优化设
12、计等，可减少椰肉的损失、提高生产率，但结果仍然不理想失、提高生产率，但结果仍然不理想23.3 3、创新设计：、创新设计：注入溶剂，椰肉注入溶剂，椰肉溶化成汁溶化成汁椰子椰子创造性思维改变了创造性思维改变了产品加工方法产品加工方法由机械加工方法到化学方法生产由机械加工方法到化学方法生产24.结论：结论：1、常规设计方法是一切方法的基础、常规设计方法是一切方法的基础2、现代设计方法是在常规设计方法、现代设计方法是在常规设计方法 的基础上，提高设计效率、产品的基础上，提高设计效率、产品 可靠性和质量的设计方法可靠性和质量的设计方法3、创新设计的要素是强调创造性的、创新设计的要素是强调创造性的 设计思
13、维，其结果具有巨大效益设计思维，其结果具有巨大效益4、加强创新教育是高等学校的职责、加强创新教育是高等学校的职责25.第三节机械创新设计的内容第三节机械创新设计的内容一、有关机构的几个名词术语一、有关机构的几个名词术语机械机械：机器和机构的总称机器和机构的总称机器和机构的总称机器和机构的总称机器机器机器机器：人为的通过运动变换或传递机械能、物人为的通过运动变换或传递机械能、物人为的通过运动变换或传递机械能、物人为的通过运动变换或传递机械能、物体和信息的物件的组合体体和信息的物件的组合体体和信息的物件的组合体体和信息的物件的组合体机构机构机构机构：机器中执行机械运动的装置机器中执行机械运动的装置
14、机器中执行机械运动的装置机器中执行机械运动的装置26.机器实例机器实例一、机器一、机器27. 机器所共有的三个基本特征：机器所共有的三个基本特征： 3) 3)机器可以实现人所期望的机械能、物体和信息的变换机器可以实现人所期望的机械能、物体和信息的变换和传递。和传递。2)2)机器都有确定的运动。机器都有确定的运动。1)1)它们都是一种人为的实体的组合，而不是自然之物。它们都是一种人为的实体的组合，而不是自然之物。凡同时具备上列三个特征的实体组合便称为机器。凡同时具备上列三个特征的实体组合便称为机器。28. (2) (2) 执行部分执行部分 执行部分处于整个机器传动运动的终端，执行部分处于整个机器
15、传动运动的终端，完成预期的机械动作。执行部分可以是一个或多个完成预期的机械动作。执行部分可以是一个或多个构件，且其结构形式随机器的用途不同而呈现不同构件，且其结构形式随机器的用途不同而呈现不同形式。有时机构也能成为执行部分，如许多机械手形式。有时机构也能成为执行部分，如许多机械手的抓取部分常为连杆机构。的抓取部分常为连杆机构。最一般意义上的机器由下列四部分组成：最一般意义上的机器由下列四部分组成：(1) (1) 原动部分原动部分 原动部分是机器动力的来源。常用的原原动部分是机器动力的来源。常用的原动机可分成一次原动机和二次原动机。一次原动机动机可分成一次原动机和二次原动机。一次原动机把自然界的
16、能源转变为机械能。二次原动机把二次把自然界的能源转变为机械能。二次原动机把二次能源如电能、液能转变为机械能。有的简单机器的能源如电能、液能转变为机械能。有的简单机器的原动部分为人力。原动部分为人力。29. (4) (4)控制和操纵部分控制和操纵部分 该部分的作该部分的作用是使机器上的原动部分、执行用是使机器上的原动部分、执行部分和传动部分协调工作。控制部分和传动部分协调工作。控制部分是指通过测量元件取得机器部分是指通过测量元件取得机器运行的一定信息，并转换为控制运行的一定信息，并转换为控制信息，交由控制器发出信号到操信息，交由控制器发出信号到操纵部分，使被控制对象的运动情纵部分，使被控制对象的运动情况发生变化。况发生变化。 (3) (3)传动部分传动部分 传动部分介于原传动部分介于原动机与执行部分之间，用以动机与执行部分之间，用以传递传递运动运动及及动力动力。当原动部。当原动部分的速度大小不能满足执行分的速度大小不能满足执行部分的需要时，传动部分用部分的需要时，传动部分用以实现运动的增速或减速。以实现运动的增速或减速。30. 下图为一台单缸内燃机，可以把燃油燃下图为一台单缸内燃机，可以
