《机械设计基础》第十三章_机械创新设计理论及方法
《机械设计基础课程设计》课程教学大纲
平面连杆机构的基本概念和类型
平面连杆机构的运动分析
了解平面连杆机构的基本组成、特点和应用 场景。
掌握平面连杆机构的位置、速度和加速度分 析方法，能够绘制运动曲线图。
平面连杆机构的力分析
平面连杆机构的设计方法
掌握平面连杆机构的受力分析方法，能够计 算各构件的受力情况。
了解平面连杆机构的设计步骤和方法，能够 根据实际需求进行机构设计。
螺纹连接结构设计
了解螺纹连接结构设计的原则和方法，能 够设计出满足使用要求的螺纹连接结构。
键连接设计
键连接类型与特点
了解常见键连接类型（如平键连接、半圆键连接、楔键连接等） 及其特点，掌握各类型键连接的适用场合。
键的选择与强度计算
熟悉常用键的标准和规范，能够根据实际需求选择合适的键，并 掌握键连接的强度计算方法。
《机械设计基础课程设计》 课程教学大纲
目录
• 课程概述与目标 • 机械设计基础知识 • 常用机构设计 • 传动系统设计 • 轴系零部件设计 • 连接与紧固件设计 • 课程设计与实践环节 • 总结与展望
01
课程概述与目标
课程背景与意义
机械设计是制造业的基础，对于 培养高素质工程技术人才具有重
要意义。
了解销孔的加工方法和装配要求，能够正确加工和装配销连接。
07
课程设计与实践环节
课程设计任务书解读与选题指导
解读任务书
详细解读课程设计任务书，明确设计目标、要求 和限制条件。
选题指导
提供选题建议，引导学生选择符合自身兴趣和专 业方向的课题。
课题分析
帮助学生分析课题，制定合理的设计方案和实施 计划。
02
机械设计基础知识
机械设计基本概念
机械设计基础课教案
机械设计基础课教案一、课程介绍1. 课程背景：机械设计基础课程是工科院校机械类专业的一门重要专业基础课程，旨在培养学生掌握机械设计的基本理论、基本方法和基本技能，为后续专业课程学习和工程实践打下坚实基础。
2. 课程目标：通过本课程的学习，使学生掌握机械设计的基本原理、方法和相关知识，具备一定的机械设计能力和创新意识，为将来从事机械设计工作奠定基础。
二、教学内容1. 机械设计的基本概念2. 机械零件的选材与制造3. 机械强度计算4. 机械传动设计5. 机械结构设计6. 机械设计实例分析三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理和方法。
2. 案例分析法：分析实际机械设计案例，提高学生的设计能力。
3. 实践教学法：引导学生参与实验、课程设计等实践活动，巩固理论知识。
4. 讨论法：鼓励学生提问、发表见解，提高课堂互动性。
四、教学安排1. 课时：共计32课时。
2. 教学方式：课堂讲授、案例分析、实践教学相结合。
3. 教学进度：第1-4课时：机械设计的基本概念第5-8课时：机械零件的选材与制造第9-12课时：机械强度计算第13-16课时：机械传动设计第17-20课时：机械结构设计第21-24课时：机械设计实例分析五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、提问、讨论等课堂表现。
2. 实践成绩：评价学生在实验、课程设计等实践环节的表现。
3. 期末考试：测试学生对课程知识的掌握程度。
六、机械设计的基本流程1. 教学目标了解机械设计的基本流程，掌握各个阶段的主要任务和要求，培养学生进行机械设计的能力。
2. 教学内容设计前的准备工作方案设计详细设计设计验证与修改设计文件的编制3. 教学方法讲授法：讲解设计流程的各个阶段及注意事项。
实践教学法：引导学生参与实际设计项目，体会设计流程的重要性。
七、机械设计的创新与改进1. 教学目标激发学生的创新意识，培养学生进行机械设计改进的能力。
2. 教学内容创新设计的原则与方法改进设计的思路与步骤创新与改进的实例分析3. 教学方法讲授法：讲解创新设计的基本原则与方法。
现代机械设计创新设计理论及方法
现代机械设计创新设计理论及方法摘要：当前我国的经济发展已经进入了全新的时期，传统的经济发展模式需要进行改革创新以实现更好的发展，而在现代时期，创新创造是经济发展的核心理念。
实现创新创造需要有一定的技术支撑以及经济环境作为发展的基础，更加需要现金的创新设计理论以及创造方法，现代前沿科学技术的应用于拓展需要在经济发展中重视。
基于此，本文将对现代机械设计进行基本的研究，包括创新设计理论与方法研究等，以更好的创造新的设计科技，培养出更加完善的创新型思考方式，以供相关专业人士参考，逐步提升我国现代机械设计水平。
关键词：现代机械设计；创新设计理论；创造方法1机械设计理论与方法的发展概述机械设计行业最初发展是在欧美国家，第一次工业革命的出现使得社会开始研究机械这一先进的事物，在十七世纪到二十世纪中期都可以称之为机械设计发展的第一阶段，这一时期采用的机械设计方法以及研究所用的机械设计理论都是十分传统的方法，采用较为单一的机械设计方法，人们更多的拘泥于传统的计算公式，根据经验以及传统的规定进行定向化设计，这使得机械设计的产品模式化且质量难以得到保证，发展初期的机械设计理论以及设计方法取得的显著进步并不多，研发出的产品效率以及质量都无法得到保证，而且当时全世界范围内技术条件水平十分有限，这使得研发效率以及工作条件都无法得到满足，难以实现可靠的成本控制以及高效的工作质量，生产处的机械设计产品也难以满足市场需求。
行业内人员意识到传统机械设计方法的局限性，人们开始使用更加先进的机械设计理论以及设计方法来改善传统机械产品的缺陷，现代机械设计阶段从二十世纪初期开始流行，随着计算机信息技术的不断推广应用，人们在机械设计时融入更多先进的技术来提升机械设计水平，大规模提升机械设计的效率，改善了传统机械设计中存在的缺点，世界机械水平得到了很大提升，机械制造业朝着自动化、智能化、科学化的方向稳步发展。
2现代机械设计理论的基本特点随着我国经济步入全新的时期，深化改革需要更加创新的理论与方法，因此在机械设计理论，同样需要研究创新型设计理论与方法来提升机械设计的智能化水平，现代计算机信息技术以及先进的机械设备都需要在机械设计中加以融合，实现多学科交叉，使得机械设计理论实现创新与发展，而为了满足现代机械设计的需要，在设计理论以及设计方法方面需要注意以下几个特点。
机械创新设计课程设计 (2)
机械创新设计课程设计机械创新设计课程旨在培养学生的创新意识和设计能力，掌握机械设计和制造的基本知识和技能。
通过课程的学习，使学生学会应用多种工具和技术实现机械设计。
课程目标本课程的目标包括以下几个方面：1.掌握机械设计的基本概念和理论知识。
2.熟练掌握机械设计的各种工具和方法。
3.了解机械制造的基本技术。
4.培养学生的创新意识和实际能力。
5.综合运用所学知识和技能完成机械创新设计项目。
课程内容本课程的内容包括以下几个部分：一、机械设计基础1.机械零部件的分类和构造。
2.常用机械制图符号和标准。
3.制图和三维建模的基本方法与技巧。
4.机械零部件的配合和公差设计。
二、机械工程材料1.常用机械工程材料的特性和应用。
2.材料的物理性能和化学性能分析。
3.材料加工和应用时的注意事项。
三、机械加工工艺1.常用机械加工工艺及其原理。
2.常用机床设备和工具。
3.常用的加工过程和技术。
四、机械设计实践1.针对实例进行机械设计实践。
2.分析、测试和优化机械设计方案。
3.团队合作完成机械创新设计项目。
课程评估本课程的评估方式主要包括以下几个部分：1.课堂表现（20%）2.课程作业（30%）3.设计报告（50%）设计项目本课程的设计项目旨在通过实践锻炼学生的创新能力和实际操作能力，具体内容包括以下几个方向：1.设计一种新型机械产品，如新型传动装置、新型机床、新型工具等。
2.设计一种具有特色的机械系统，如自动化生产线、自动化检测系统等。
3.设计一种针对特定应用的机械设备，如遥控机器人、环保机器人、医疗机器人等。
结论通过机械创新设计课程的学习，学生将掌握机械设计和制造的基本知识和技能，培养出自己的创新能力和实际操作能力，从而为机械行业的发展做出更多的贡献。
2 创造技法 机械创新设计
2.2.2
1. 创新设计方法的基本原理
压力原 理
主动 原理
希望 原理
多多益 善原理
环境原 理
刺激原 理
（1）主动原理
（2）刺激原理 即广泛留心和接受各种外来刺激，善于吸纳各种知识和信息，
（3）希望原理 即不安于现状，不满足于既得经验和既成事实，追求产品的完 善化和理想化。
（4）环境原理 即保持自由和良好的心境，有容许失败的社会环境。 （5）多多益善原理 即树立创造性设想越多，创造成功的概率就越大的信念，解 决任何问题都要有多个方案，只有设想很多方案，才能在比 较鉴别的基础上选择出最优方案。 （6）压力原理 人不能在高压中生活，但是可以利用高压来为人类服务。从 心理学观点来说，人是“有恃无恐”的。“有恃”则有惰性； 惰性就不可能有所创造，而且天长日久，意志衰退，智慧枯 竭，才干丧失。可见压力是驱散惰性，激发强烈的事业心， 使求知欲和永不枯竭的探索精神增加，从而产生所需创造力 的最有效的杠杆。人们的智力只有在各种主客观要素结构的
1．创新设计的特征
1） 创新设计不是单独的重复和模仿，而是在自己、前人或他人已经获得的研究成果基础上的新 扩展、新开拓。它所追求的是新奇、新颖、独特和非重复性的结果，有敢于怀疑、突破框框 2） 3） 人为目的性 4） 社会价值性 创新必须体现为一定的价值（这种价值可以是多方面的，包括学术价值、经济价值、审美价 值等）。作为工程技术人员，技术发明和工程技术设计创造的价值主要看其经济价值以及是 5） 探索性 6） 对于某一种现象或想法，善于由此及彼地进行纵向、横向、逆向推理。 7） 多向性 善于从不同的角度思考问题。通过发散（提出多种设想、答案）、换元（变换诸多因素中的某一
《机械设计基础》课程标准
《机械设计基础》课程标准（执笔人：潘存云审阅学院：机电工程与自动化学院）课程编号：0802203英文名称：Fundamentals of Mechanic Design预修课程：高等数学、理论力学、材料力学、工程制图基础、制造工程基础学时安排：70学时，其中讲授60学时，实验8学时，考核2学时。
学分：3.5一、课程概述（一）课程性质地位本课程是机电控制大类学员的一门技术基础课。
它在教学计划中起承上启下的作用，占有十分重要的地位。
本课程所起的作用，一方面是将理论力学等先修课程基本知识进行延拓深化和具体应用，另一方面又为学习自动武器原理等后续课程打好理论基础。
本课程的任务是使学员掌握常用机构和通用零部件设计的基本理论，基本知识和基本技能，为日后正确使用和维护部队的武器装备打下坚实的基础。
（二）课程基本理念本课程的课堂教学侧重于常用机构和通用零部件设计的基本理论和方法介绍，通过多媒体三维模型动画和实物演示、开设简单机械装置创新组合设计实验、布置适量的设计性作业，鼓励参与机械创新设计大赛等多种辅助性和实践性教学手段，达到培养学员运用理论指导实践、掌握机械设计基本原理和方法，激发创新意识和潜能、具备简单机械设计技能的目标。
（三）课程设计思路本课程由课堂教学、作业、实验、课外机械创新设计竞赛活动等教学环节组成，它们环环相扣，联系密切，目标一致，各有侧重。
1．本课程课堂教学内容包括常用机构和通用零部件两大部分。
其中常用机构部分主要介绍常用机构的组成、运动原理和设计方法；通用零部件部分主要讨论其结构特点、应用场合和设计方法。
2．实施课堂教学主要以教员讲授为主，重点介绍常用机构和通用零部件的基本概念、基本知识、基本理论和设计方法。
采用多媒体CAI教学手段，充分发挥已建成的《武器装备案例教学资源库》的作用，结合章节内容，有针对性地穿插典型机构和通用零部件在武器装备中的应用案例，以加深学员对机械的感性认识。
3．通过完成所布置的作业达到检验学生掌握课程基本理论知识熟练程度之目的。
机械设计基础精品课程
机械设计基础精品课程引言：机械设计是机械工程领域的核心内容之一，它涵盖了从构思到实现的整个设计过程。
机械设计基础精品课程旨在帮助学生建立扎实的机械设计基础知识，培养其创新思维和解决实际工程问题的能力。
本文将介绍机械设计基础精品课程的主要内容和学习方法。
一、课程概述机械设计基础精品课程是一门针对机械工程专业的核心课程。
该课程通过理论教学和实践操作相结合的方式，全面介绍机械设计的基本原理和方法。
学生将学习到机械设计的基本概念、设计流程、材料选择、机构设计、零件设计、装配设计等内容。
二、课程重点内容1. 机械设计基础概念：介绍机械设计的基本概念，包括设计目标、设计需求、设计约束等。
学生将了解机械设计的基本原则和设计思路。
2. 设计流程：详细介绍机械设计的流程，包括需求分析、概念设计、详细设计、制造和测试等环节。
学生将学会如何根据设计要求进行全面的设计流程规划和管理。
3. 材料选择：介绍机械设计中常用的材料及其特性，包括金属材料、塑料材料、复合材料等。
学生将学会如何根据设计要求选择合适的材料。
4. 机构设计：介绍机械设计中常见的机构类型和设计原则，包括连杆机构、齿轮传动、皮带传动等。
学生将学会如何设计各种机构以实现特定的运动和功能。
5. 零件设计：介绍机械设计中常见的零件类型和设计要求，包括轴、轴承、销、键等。
学生将学会如何设计各种零件以满足机械装配和使用的需求。
6. 装配设计：介绍机械设计中的装配过程和装配要求，包括装配顺序、装配方法、装配精度等。
学生将学会如何进行合理的装配设计以确保机械系统的正常运转。
三、学习方法1. 理论学习：通过课堂讲解、教材阅读等方式，掌握机械设计的基本原理和方法。
学生可以结合实际案例进行学习，加深理解。
2. 实践操作：通过实验和设计项目，学生将学到的理论知识应用到实际的机械设计中。
学生将亲自操作设计软件、测量工具等，锻炼实际操作能力。
3. 团队合作：通过小组项目和讨论，学生将学会与他人合作，共同解决实际机械设计问题。
《机械设计基础》课程整体设计
《机械设计基础》课程整体设计机械设计基础是一门涉及机械原理、机械零件设计和机械系统设计等多个方面的重要课程，对于培养机械工程相关专业学生的设计能力和创新思维具有关键作用。
以下将对这门课程进行整体设计。
一、课程目标1、知识目标学生应掌握机械设计的基本原理、方法和流程，包括机械传动、常用机构、机械零件的设计与计算等方面的知识。
2、能力目标通过课程学习，学生能够具备机械系统的分析和设计能力，能够运用所学知识解决实际工程中的机械设计问题。
同时，培养学生的创新能力和实践动手能力。
3、素质目标培养学生严谨的工程思维、团队协作精神和良好的职业道德，提高学生的综合素质。
二、课程内容1、机械原理部分（1）平面机构的结构分析，包括机构的组成、运动副的类型和机构自由度的计算。
（2）平面连杆机构的设计与分析，如四杆机构的类型、特性和设计方法。
（3）凸轮机构的设计，包括凸轮轮廓曲线的设计和运动规律的选择。
（4）齿轮机构的设计与计算，如齿轮的参数计算、传动比的确定和齿轮的强度校核。
2、机械零件部分（1）连接零件，如螺纹连接、键连接和销连接的设计与选用。
（2）传动零件，如带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动的设计与计算。
（3）轴系零件，如轴的设计、轴承的选择和计算以及联轴器和离合器的选用。
3、机械系统设计部分（1）简单机械系统的方案设计，包括功能分析、运动方案拟定和机构组合。
（2）机械系统的动力计算和传动比分配。
三、教学方法1、课堂讲授通过多媒体课件、模型和实物展示等方式，讲解机械设计的基本概念、原理和方法，使学生建立起系统的知识框架。
2、案例分析引入实际工程案例，引导学生分析和解决问题，提高学生的实际应用能力。
3、实验教学安排机械零件的测绘实验和机构运动方案的创新实验，培养学生的动手能力和创新思维。
4、课程设计组织学生进行机械系统的课程设计，让学生综合运用所学知识，完成一个小型机械系统的设计任务，提高学生的工程实践能力。
四、教学资源1、教材选用选择内容全面、深入浅出、案例丰富的教材，为学生提供系统的学习资料。
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§13.1 基本创新原理 §13.2 机械创新寻找课题的方法 §13.3 总体方案设计阶段的创新方法 §13.4 结构技术设计阶段的创新方法
13.1 基本创新创新原理 四、逆向创新原理 五、还原创新原理 六、价值优化原理
（1）因素分析 （2）形态分析 （3）方案综合 3.“黑箱”分析法
4.设问法
13.3总体方案设计阶段的创新方法
二、机构创新设计常用方法 （一）机构组合法
1.通过串联组合机构
2.通过并联组合机构 3.复合式机构组合
4.通过叠加组合机构
（二）机构演绎法 1.机构的运动副演化
2.构件变异
3.机构的倒置演化 （三）还原法
13.1 基本创新原理
六、价值优化原理 优化设计的途径： 1)保持产品功能不变，通过降低成本，达到提高价值的 目的。 2)在不增加成本的前提下，提高产品的功能质量，以实 现价值的提高。 3)虽然成本有所增加，但却使功能大幅度提高，使价值 提高。 4)虽然功能有所降低，成本却能大幅度下降，使价值提 高。 5)不但使功能增加，同时也使成本下降，从而使价值大 幅度提高。
13.4结构技术设计阶段的创新方法
一、利用变异原理创新
二、利用组合原理创新
三、利用完满原理创新 四、利用逆向创新原理创新 五、利用人机工程学创新
13.1 基本创新原理
一、综合创新原理 主要包括： 1）先进技术成果综合； 2）多学科技术综合；
3）新技术与传统技术综合；
4）自然科学与社会科学综合。
图13-1
综合创新模式
13.1 基本创新原理
二、分离创新原理
分离是与综合相对应的、思路相反的一种创新原理。它 是把某个创造对象分解或离散为有限个简单的局部，把 问题分解，使主要矛盾从复杂现象中分离出来解决的思 维方法。
图13-3
分离创新模式
13.1 基本创新原理
三、移植创新原理 把一个研究对象的概念，原理和方法等运用或渗透到其 他研究对象，而取得成果的方法，就是移植创新。 1)把某一学科领域中的某一项新发现移植到另一学科领 域，使其他学科领域的研究工作取得新的突破。
2)把某一学科领域中的某一基本原理或概念移植到另一 学科领域之中，促使其他学科的发展。 3)把某一学科领域的新技术移植到其他学科领域之中， 为另一学科的研究提供有力的技术手段，推动其他学科 的发展。 4)将一门或几门学科的理论和研究方法综合、系统地移 植到其他学科，导致新的边缘学科的创立，推动科学技 术的发展。
13.2机械创新设计寻找课题的方法
一、寻找创新题材 1.向生活索取 2.到各自的工作领域中发掘 二、寻找创新题材常用的方法 1.缺点列举法 2.希望点列举法
3.属性列举法
4.信息列举法
13.3总体方案设计阶段的创新方法
一、总体方案设计常用创新设计方法 1.类比法 （1）直接类比 （2）象征类比
2.形态综合法
13.1 基本创新原理
四、逆向创新原理
逆向创新原理是从反面、从构成要素中对立的另一面思 考，将通常思考问题的思路反转过来，寻找解决问题的 新途径、新方法。逆向创新法亦称为反向探索法。
五、还原创新原理 还原法则又称抽象法则，即回到根本、回到事物的起点。 暂时放下所研究的问题，反过来追根溯源，分析问题的 本质，从本质出发另辟蹊径进行创新的一种模式。此法 的特点为“退后一步，海阔天空”。