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1、机械创新设计课程论文题目: 机械创新设计在一实例中的运用 学生姓名 专 业农业机械化及其自动化学 号 班 级 2012 级 1 班 指导教师 成 绩 工程技术学院2015 年 5 月目录1. 机械创新设计概述12. 机械创新设计方法分类12.1. 正向设计方法12.1.1. 常规设计方法12.1.2. 现代设计方法12.1.3. 创新设计方法22.2. 反向设计方法22.2.1. 硬件反向设计22.2.2. 软件反向设计23. 机械创新设计方法23.1. 仿生原理23.2. TRIZ理论23.2.1. 物理冲突23.2.2. 技术冲突34. 结论3机械创新设计在一实例中的运用李晓贤（西南大学工
2、程技术学院 重庆 400715）摘 要：通过本课程的理论学习，我们初步了解了机械创新设计的思维基础和技术基础知识； 掌握了机械创新设计的基本理论和方法1；并通过机械创新设计实例， 培养了我们的自学和创新能力。同时，通过实验等实践环节，培养了我们综合运用所学知识，充分发挥创新思维能力进行创新实践2。 本论文通过将机械创新设计相关理论运用到自走式残膜捡拾机研究的过程中，使我们深刻的认识到本课程在学习阶段和以后的工作中的重要性，也使我们体会到创新对于一个国家一个民族的经济发展发挥着不可替代的作用。关键词：机械创新设计； 理论； 方法； 运用； 自走式残膜捡拾机1. 机械创新设计概述机械创新设计是指在
3、机械工程领域内的创新设计，是建立在现有机械设计学理论基础上，吸收科技哲学、认识科学、思维科学、设计方法学、发明学、创造学等相关学科的研究成果，综合交叉而成的一种设计技术和方法。它包含两个部分：一是改进、完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用性等；二是创造、设计出新机器、新产品，以满足新的生产或生活的需要3。它涉及到机械设计理论与方法的创新、制造工艺的创新、材料及其处理的创新、机械结构的创新、机械产品及管理等许多领域的创新。2. 机械创新设计方法分类 机械设计方法对机械产品的性能有决定作用。一般说来，把设计方法分为正向设计方法和反向设计方法，正向设计的过程是首先明确设计目标
4、，然后拟定设计方案，进行产品设计、样机制造和实验，最后投产的全过程。2.1. 正向设计方法 分为常规设计方法、现代设计方法和创新设计方法。反向设计的过程是首先引进待设计作者简介：李晓贤，女，河北衡水人，学生，主要学习农业机械方面的知识。重庆北碚 西南大学工程技术学院，400715。Email：的产品，以此为基础，进行仿造设计、改进设计或创新设计的过程。2.1.1. 常规设计方法 借助技术经验等常规方法，亦叫功能设计法。在本实例中的具体分析4：2.1.2. 现代设计方法 计算机和工程软件的运用，在本实例中的具体分析5：2.1.3. 创新设计方法 用创新的理念和思维设计，具体分析：喷洒一种可以自动
5、降解塑料残膜的制剂，使残膜变为无毒无害无污染的物质。 或者高温部件将地膜“粘”起，加工成可再使用的塑料原料。2.2. 反向设计方法对已有的产品或技术进行分析研究，掌握其功能原理、零部件的设计参数、结构、尺寸、材料、关键技术等指标，再根据现代设计理论与方法，对原产品进行仿造设计、改进设计或创新设计的过程。2.2.1. 硬件反向设计有形象直观的实物有利于形象思维；能对产品的性能和零件尺寸、结构、材料等直接进行测试和分析，获得详细的设计资料；缩短设计周期，提高产品的生产起点和速度。具体分析：悬挂式犁或者旋耕机上有限深轮来使作业机械的运动随地形的起伏变化而变化，根据其尺寸和结构进行本实例限深轮的设计。
6、2.2.2. 软件反向设计没有形象的实物，可见性差，具有抽象性；由抽象思维到形象思维不断反复，具有高度的智力性；要经过科学的分析和判断因此具有高度的科学性；综合运用多学科知识，具有很强的综合性。具体分析：在任何设计之前都要查阅相关的文献资料，通过查阅的毕业论文设计、专利资料、机械设计的书籍等来确定研究路线。3. 机械创新设计方法3.1. 仿生原理 仿生机械是模仿生物的形态、结构和控制原理，设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。按研究内容可分为功能仿生、结构仿生、材料仿生以及控制仿生等几个方面。在运用仿生学的基本知识进行创新活动时，要注意：因其是多学科知识的交叉和运用，所以不能照
7、搬，只是只能从生物的结构与运动特性中获得开展仿生创新活动的启示，还要注重功能目标，力求结构简单。在本实例中可以利用仿生机械手臂实现对残膜的捡拾。仿生机械手多采用空间开式运动链的机构，不仅是执行命令的机构，还应该具有识别的功能。为了使它具有触觉，要在手掌和手指上装上多种传感器，可通过安装对残膜颜色（或质地）敏感的传感器实现识别残膜的功能，然后将获得的信息反馈到大脑（计算机）里，以调节手臂的动作，控制捡拾并保证捡拾效率。3.2. TRIZ理论6发明问题的解决理论是1946年在前苏联里海海军专利局工作的发明家阿奇舒勒在研究和整理世界各国著名的发明专利过程中，发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新都
8、存在着产生、生长、成熟、衰老、消亡的过程，当人们进行发明创新、解决技术难题时都有特定的科学方法和规律。3.2.1. 物理冲突当对一子系统具有相反的要求时就出现了物理冲突，系统中的某一部分同事表现出的两种相反的状态。解决它主要采用分离原理：空间分离、时间分离、基于条件的分离、整体与部分的分离。本实例中的板罩在工作为了防止尘土飞扬给操作人员创造一个良好的工作环境必须遮挡工作部件，但是当检修工作部件时不需要遮挡。解决该问题的过程：（1）最小问题：不做大的改变实现上述功能 （2）系统冲突：工作时要遮挡，检修时不需遮挡 （3）问题模型：改变现有系统中的某个构成要素，保证这种功能 （4）对立领域和资源分析
9、：板罩是否遮挡工作部件，容易改变的是板罩的形状和安装状态 （5）理想解：改变的是板罩的形状和安装状态 （6）物理冲突：板罩的整体性限制了达到所需功能 （7）物理冲突的去除及问题的解决对策：根据分离原理，可把板罩做成可折叠的（或安装部位螺栓固定并可绕其旋转）。同样输膜滚在使用时需要是圆柱状，当闲置保管时为了减少空间的占据可做成可折叠的或可拆卸的。3.2.2. 技术冲突系统中的一个部分性能的增强导致了有用及有害两种结果，也可指有益作用的引入或有害效应的消除导致了其他的一个或几个子系统性能的劣化。解决它采用冲突解决矩阵。本实例中要使该残膜捡拾机的质量减轻，则强度会不够。具体分析：质量减轻的技术特性参
10、数是“1 运动物体的质量”，是需要改善的，势必会引起强度的恶化即恶化的技术参数特性“14 强度”。查冲突解决矩阵中的行参数1和列参数14的交叉处向我们提供了4个发明原理供参考：1、8、15、40。1 分割 可以把起膜铲的双翼做成可拆卸的，根据残膜数量确定安装单翼或双翼；集膜箱的高度可以加长，当膜多时可以增加高度；伸缩齿可拆卸数量可调 8 重量补偿 15 动态化 起膜铲单双翼根据土壤中的残膜数及时调整到最优状态 40 复合材料 为减轻质量可以用塑料替代部分金属材料以达到节约金属、容易保管等效果。4. 结论 当今世界中，创新能力的大小已经成为一个国家综合国力强弱的重要因素。在国际竞争中，国防、工业
11、、农业等领域的竞争越来越表现为科学技术能力和人才的竞争。我们作为21世纪社会主义的接班人要主动培养自己的创新意识，要打破思维定势、培养创新思维。任何创新成果都是知识（潜创造力）、创新涌动力和灵感思维共同作用的产物。只有这样，我们才能在日新月异的社会经济发展中不被潮流所淘汰，早日为国家的现代化建设贡献自己的一份力。参 考 文 献1 张春林机械创新设计M.机械工业出版社,第二版2 邓援超,刘小鹏.机械创新设计课程中TRIZ理论教学的探讨J.教育教学论坛,2014,(45):157-158,159.3 常志勇.机械创新设计及其研究J.房地产导刊,2014,(28):169-169.4 卢博友,杨青,薛少平等.圆弧形弹齿滚筒式残膜捡拾机构设计及捡膜性能分析J.农业工程学报,2000,16(6):68-71.5 雷明成,安世才,孟养荣等.1FMJ-1000型残膜捡拾机的设计与试验J.中国农机化学报,2014,35(1):166-169.6 檀润华.创新设计-TRJZ:发明问题解决理论J.北京:机械工业出版社,2002.
