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1、原理方案的创新设计原理方案的创新设计机械机械产品品设计的三种的三种类型型类型型含含义设计比例比例开开发性性设计 在工作原理、功能在工作原理、功能结构等完全未知的情况下构等完全未知的情况下, 运用成熟的科学理运用成熟的科学理论或或经过试验证明可行的新明可行的新技技术,设计出出过去没有的新型机械。去没有的新型机械。这是一种是一种完全的完全的创新新设计25适适应性性设计 在工作原理、功能在工作原理、功能结构基本保持不构基本保持不变的前提下，的前提下，对产品作局部的品作局部的变更或新更或新设计少数零、部件，少数零、部件，以改以改变产品的某些性能或克服原来的某些明品的某些性能或克服原来的某些明显缺陷。缺
2、陷。这是具有部分是具有部分创新的新的设计。55变型型设计 在工作原理、功能在工作原理、功能结构基本保持不构基本保持不变的前提的前提下，下，对产品作尺寸大小或布置方式的改品作尺寸大小或布置方式的改变，以，以适适应于量的于量的变化要求。此化要求。此类设计中，不但功能中，不但功能和解的原理不和解的原理不变，而且不出，而且不出现诸如材料、如材料、应力、力、工工艺等方面的新等方面的新问题。20技技术系系统机器机器设备仪器器物料物料分离分离输入接口入接口输出接口出接口能量能量物料物料信号信号能量能量物料物料信号信号电能能接通接通净衣服衣服污物物切断切断能量能量脏衣服衣服图1 黑箱法黑箱法描述未知系描述未知
3、系统 图2 净衣系衣系统功能分析功能分析 功能分类功能分类1.按机械系统的组成按机械系统的组成进行功能分类进行功能分类 驱动功能驱动功能 传动功能传动功能 执行功能执行功能 控制功能控制功能 2.按三要素的物理作用进行分类按三要素的物理作用进行分类 转变与复原转变与复原 放大与缩小放大与缩小 混合与分离混合与分离 接合与分开接合与分开 存贮与功能存贮与功能 传导与中断传导与中断 3.机构能实现的基本功能机构能实现的基本功能变换运动形式变换运动形式变换运动速度变换运动速度变换运动方向变换运动方向 进行运动的合成与分解进行运动的合成与分解对运动进行操纵与控制对运动进行操纵与控制实现给定的运动轨迹实
4、现给定的运动轨迹 实现给定的运动位置实现给定的运动位置实现某些特殊的功能实现某些特殊的功能 总功能是该系统中各子系统乃至各个元件共同完成的。总功能是该系统中各子系统乃至各个元件共同完成的。子系统分担各自的子系统分担各自的分功能或功能元分功能或功能元。各分功能的类型不完全。各分功能的类型不完全相同，有联系，也有区别。为确定实现的工作原理，需要将相同，有联系，也有区别。为确定实现的工作原理，需要将系统的总功能进行分解。另外有些分功能可能己经有定型化系统的总功能进行分解。另外有些分功能可能己经有定型化的产品，可以直接使用。的产品，可以直接使用。 功能分解图的结构形状有树状结构，也有串联结构、并功能分
5、解图的结构形状有树状结构，也有串联结构、并接结构以及环形结构。接结构以及环形结构。 功能分解功能分解如：如：包装包装纸走走纸截断截断纸装袋装袋输送并送并记数数化化妆品品输送送截流截流电能能自动包装机功能结构图自动包装机功能结构图 包包装装机机电能能化化妆品品信号信号数量信号数量信号袋装化妆品袋装化妆品包装纸包装纸自动包装机黑箱自动包装机黑箱功能求解功能求解原理综合原理综合 原理综合就是对原理综合就是对功能的求解过程功能的求解过程，是最有创造性的阶，是最有创造性的阶段，是机械创新设计的重点。在进行原理综合时，要充段，是机械创新设计的重点。在进行原理综合时，要充分利用各种创新技法。主要介绍三种创新
6、设计方法。分利用各种创新技法。主要介绍三种创新设计方法。1.技术冲突原理（技术冲突原理（TRIZ理论）理论） 2. 发明原理发明原理 3. 资源的分析与利用资源的分析与利用1、技术冲突原理（、技术冲突原理（TRIZ理论）理论） TRIZ理论是由前苏联工程技术专家理论是由前苏联工程技术专家Altshuller创建的，创建的，认为发明的核心问题是解决冲突。设计人员在设计过程中认为发明的核心问题是解决冲突。设计人员在设计过程中不断地发现冲突，并利用相应的发明不解决这些冲突，使不断地发现冲突，并利用相应的发明不解决这些冲突，使产品向理想化的方向进化。产品向理想化的方向进化。设计中的技术冲突，设计中的技
7、术冲突，是是设计人员为改善或提高某些子系统的性能，而导致系统中设计人员为改善或提高某些子系统的性能，而导致系统中的其他子系统或系统性能变坏与降低。例如，为了使轴上的其他子系统或系统性能变坏与降低。例如，为了使轴上的零件的固定，采用螺母固定，需在轴上加工螺纹，达到的零件的固定，采用螺母固定，需在轴上加工螺纹，达到了固定的目的，但是也削弱轴的强度。了固定的目的，但是也削弱轴的强度。 a.TRIZ理论的研究人员通过对理论的研究人员通过对250万项的技术专利进万项的技术专利进行研究后，提出了用行研究后，提出了用39个抽象的工程参数来描述技术冲突个抽象的工程参数来描述技术冲突问题。问题。 通用工程参数名
8、称表通用工程参数名称表序号序号通用工程参数通用工程参数序号序号通用工程参数通用工程参数序号序号通用工程参数通用工程参数1运运动物体的物体的质量量14强强度度27可靠性可靠性2静止物体的静止物体的质量量15运运动物体作用的物体作用的时间28测试精度精度3运运动物体的物体的长度度16静止物体作用的静止物体作用的时间29制造精度制造精度4静止物体的静止物体的长度度17温度温度30外部有害因素作用的敏感外部有害因素作用的敏感性性5运运动物体的面物体的面积18光照度光照度31物体物体产生的有害因素生的有害因素6静止物体的面静止物体的面积19运运动物体的能量物体的能量32可制造性可制造性7运运动物体的体物
9、体的体积20静止物体的能量静止物体的能量33可操作性可操作性8静止物体的体静止物体的体积21功率功率34可可维护性性9速度速度22能量能量损失失35适用性及多用性适用性及多用性10力力23物物质损失失36装置的复装置的复杂性性11应力与力与压力力24信息信息损失失37监控与控与测试的困的困难程度程度12形状形状25时间损失失38自自动化程度化程度13结构的构的稳定性定性26物物质或事物的数量或事物的数量39生生产率率b.发明原理发明原理 TRIZTRIZ理论的研究人员在对全世界专利分析的基础上，理论的研究人员在对全世界专利分析的基础上，提出了提出了4040条发明原理，用于指导解决冲突和产品创新
10、。条发明原理，用于指导解决冲突和产品创新。 发明原理发明原理序号序号名名 称称序号序号名名 称称序号序号名名 称称序号序号名名 称称1分割分割11预补偿21紧急行急行动31多孔材料多孔材料2分离分离12等等势性性22变有害有害为有利有利32改改变颜色色3局部局部质量量13反向反向23反反馈33同同质性性4不不对称称14曲面化曲面化24中介物中介物34抛弃与修复抛弃与修复5合并合并15动态化化25自服自服务35参数参数变化化6多用性多用性16未达到或超未达到或超过的作用的作用26复制复制36状状态变化化7套装套装17维数的数的变化化27廉价替代品廉价替代品37热膨膨胀8质量量补偿18振振动28机
11、械系机械系统的替代的替代38加速加速强强氧化氧化9预加反作用加反作用19周期性作用周期性作用29气气动与液与液压结构构39惰性惰性环境境10预操作操作20有效作用的有效作用的连续性性30柔性壳体薄膜柔性壳体薄膜40复合材料复合材料c.冲突矩阵冲突矩阵 TRIZTRIZ理论中，理论中，3939项工技术项工技术参数描述了系统中问题的空间，参数描述了系统中问题的空间，4040条发明原理则填充了问题的条发明原理则填充了问题的空间。空间。TRIZTRIZ理论研究人员通过理论研究人员通过长时间的分析与研究，提出了长时间的分析与研究，提出了冲突矩阵的概念。矩阵的行表冲突矩阵的概念。矩阵的行表示冲突中的恶化参
12、数，列则表示冲突中的恶化参数，列则表示改善参数，单元格中列出了示改善参数，单元格中列出了该问题的原理解（用原理解的该问题的原理解（用原理解的序列号表示）。序列号表示）。分析待改进的产品分析待改进的产品发现冲突发现冲突发明原理发明原理发现抽象发现抽象抽象解抽象解领域解领域解TRIZ设计模型设计模型 2、建立原理解法目录、建立原理解法目录原理解法原理解法是把凡是导致功能三要素实现转变的操作或原理是把凡是导致功能三要素实现转变的操作或原理都被有规律的分类、排列、储存起来，在设计时方便调用，都被有规律的分类、排列、储存起来，在设计时方便调用，实际上是一种信息库。实际上是一种信息库。原理解的目录编写原理
13、解的目录编写必须密切结合设计过程与功能要求编写，必须密切结合设计过程与功能要求编写，应该是功能明确，内容清楚、信息面广、查取方便。原理应该是功能明确，内容清楚、信息面广、查取方便。原理解止录的编者按写需要具有一定的理论知识与实践经验，解止录的编者按写需要具有一定的理论知识与实践经验，需要进行广泛的调查、研究与搜集。需要进行广泛的调查、研究与搜集。3、资源的分析与利用、资源的分析与利用 设计系统是属于超系统的一部分，合理地利用资源设计系统是属于超系统的一部分，合理地利用资源会对原理解产生更好的效果。会对原理解产生更好的效果。资源的资源的主要类型主要类型 （1）自然资源）自然资源 （2）时间资源）时间资源 （3）空间资源）空间资源 （4）信息资源）信息资源 （5）系统资源）系统资源资源的分析与利用资源的分析与利用 评价系统评价系统评价系统评价系统评分法评分法模糊评分法模糊评分法本章结束本章结束
