机械结构设计创新.
探究机械结构设计中的创新设计
探究机械结构设计中的创新设计
机械结构设计是机械工程中的重要环节，它涉及到机械产品功能的实现和性能的优化。
随着科技的不断进步和市场的需求不断变化，创新设计成为了机械结构设计中不可忽视的
一部分。
本文将探究机械结构设计中的创新设计。
机械结构设计的创新可以从不同的角度考虑，包括材料选择、结构形式、动力传递和
驱动方式等。
创新设计在材料选择上可以突破传统的材料界限，采用高性能材料或新型材料，如纳米材料、复合材料等。
这些材料具有优异的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性能，能
够提高机械产品的使用寿命和可靠性。
在结构形式上的创新设计可以改变传统机械产品的外形和结构布局，从而提升产品的
性能和功能。
采用仿生学原理设计机械结构，可以使机械产品更加符合人体工程学要求，
提高用户的使用体验；又如，采用紧凑型、模块化设计，可以降低产品的体积和重量，增
加产品的灵活性和便携性。
在动力传递上的创新设计可以改变传统机械产品的传动方式，提高机械系统的效率和
可靠性。
采用电动传动代替机械传动，可以减少传动件的数量和传动损失，提高机械产品
的效率；又如，采用气动传动代替液压传动，可以降低产品的成本和维护难度，提高产品
的可靠性。
机械结构设计中的创新设计对于提高机械产品的性能和竞争力具有重要意义。
创新设
计不仅可以改变传统机械产品的外观和结构，还可以改进机械系统的动力传递和驱动方式，从而实现更高的性能和更广泛的应用。
在机械结构设计中积极探究创新设计，对于进一步
推动机械工程领域的发展具有重要意义。
【课程思政优秀案例】《机械创新设计》课程
一、课程简介《机械创新设计》课程是面向机械类本科专业大三学生开设的一门专业选修课，课程总共32学时。
课程构架包括理论讲授和项目实践两个部分。
课程的主要任务是学习创新设计的理论基础、创造性思维方法和创造原理，掌握创新设计方法，并能应用于机械创新设计的实践活动。
课程引用了丰富的创新案例，举一反三，达到融会贯通的效果；并将思政元素融合在创新思维空间、创新案例剖析以及创新设计实践中，引导与培养学生的专业精神、职业素养与爱国主义，融传授知识、培养能力、价值塑造为一体。
二、案例名称机械结构创新设计-标准件的结构创新（一）学情分析（1）学生已完成创新思维、创新原理与技法、方案创新和机构创新设计内容的学习。
（2）课后的项目设计作业中，学生以小组为单位，进行了方案设计和机构设计，部分学生小组已经完成了第一版项目设计作品的制作，但结构设计部分的创新性不够。
（3）学生通过先修课程，理解与掌握了机械结构设计的概念、工程图要求、材料性能、加工工艺等基础知识，但综合考虑这些因素的机械结构创新设计教学与实践尚待开展。
（二）知识目标掌握功能分析法、功能组合法、功能移植法这三种功能分析法的特点、要素及分析设计过程。
（三）能力目标通过团队合作，完成课程项目的结构创新设计工作。
（四）课程思政目标体验“螺丝钉精神”，激发利用专业知识与技能服务国家、服务社会的热情；通过“永不松动螺母”的研发案例，体会与培养工匠精神。
（五）重点难点重点：功能分解法、功能组合法、功能移植法的设计要素分析。
难点：将几种功能分析法综合应用到课程项目作品的创新设计中，选择最优的结构创新设计方案。
（六）课程思政元素（1）核心关键技术的深刻内涵、工匠精神、增强专业自信心。
（2）不墨守成规、不遵循守旧，具有强烈的创新与改革意识。
（七）融入方式（1）课程知识的导入与功能分解法首先让学生思考有哪些螺丝钉的类型，通过各类螺丝钉的应用举例（图1），使学生体会标准件等结构件也要不断创新的意义；讲授利用功能分解法开展结构创新设计的具体技法；讨论不同螺纹紧固件的应用场合与作用，分析小小螺丝钉对工程和设备运行可靠性的重要性，并引出我国在标准件研发中还存在很多“卡脖子”技术有待突破，标准件还需要大力开展结构创新设计。
机械结构创新设计案例
机械结构创新设计案例
嘿，朋友们！今天来给大家讲讲超酷的机械结构创新设计案例！
你想想看啊，就像乐高积木一样，机械结构的创新能搭出各种神奇的东西！比如说，那个可以变形的汽车机器人，哇塞，那可真是太厉害了！它能在眨眼间从一辆普通的汽车变成一个威风凛凛的机器人，这难道不令人惊叹吗？
再看看那些无人机。
以前的无人机可没这么厉害呀，现在呢，经过创新设计，它们可以灵活地穿梭在各种复杂环境中，就像灵活的小鸟！这可不是随便就能做到的呀，得靠设计师们的奇思妙想和不断尝试。
这不就跟我们玩游戏打通关一样吗？得一关一关地过，一次一次地尝试。
还有那个智能手表！那么小的玩意儿里面却藏着那么多精妙的机械结构，不觉得很神奇吗？它可以监测我们的健康数据，可以和我们的手机连接，这就是科技的魔力呀！那感觉就像是手上戴了个小魔法师。
这些机械结构创新设计案例，不正是人类智慧的结晶吗？它们让我们的生活变得更加方便、更加有趣！难道我们不应该为这些了不起的创新而欢呼喝彩吗？它们就像是照亮我们生活的一颗颗璀璨明星呀！所以呀，机械结构
创新真的是太重要了，它不断推动着我们向前进步，让我们的世界变得越来越精彩！
我的观点就是机械结构创新设计有着无穷的魅力和巨大的价值，我们要好好欣赏和支持这些创新成果呀！。
浅析机械结构设计中的创新设计
机械零部件的创新设计建议
机械零部件的创新设计建议随着科技的进步和市场的需求，机械零部件的创新设计变得越发重要。
在传统机械零部件的基础上，我们需要不断地进行创新设计，以满足市场的需求，提高产品的性能和质量。
本文将提出关于机械零部件创新设计的建议，以帮助设计工程师们更好地进行设计和研发。
一、了解市场需求在进行机械零部件的创新设计时，首先需要深入了解市场的需求。
通过市场调研和分析，了解目标客户群的需求和喜好，掌握行业的发展趋势和竞争对手的情况，从而为设计提供有力的指导。
只有深入了解市场需求，才能更好地进行创新设计，生产出符合市场需求的机械零部件。
二、注重材料和工艺创新机械零部件的质量和性能很大程度上取决于材料和工艺的选择。
在进行创新设计时，需要注重材料和工艺的创新。
通过引入新的材料和工艺，提高材料的强度、耐磨性和耐腐蚀性，改善零部件的加工精度和表面质量，从而提高产品的整体性能和可靠性。
还可以减轻零部件的重量，提高产品的节能环保性能。
三、结构设计创新机械零部件的结构设计直接影响产品的性能和可靠性。
在进行创新设计时，需要注重结构设计的创新。
通过优化零部件的结构设计，提高零部件的刚度和强度，降低零部件的振动和噪音，改善零部件的安全性和可靠性。
还可以简化零部件的结构，降低制造成本，提高零部件的生产效率。
四、功能集成创新随着工业自动化的发展，机械设备的需求越来越多样化和智能化。
在进行创新设计时，需要注重功能集成的创新。
通过将多个功能集成到一个零部件上，实现机械设备的功能复合，降低机械设备的体积和重量，提高机械设备的性能和智能化水平。
还可以降低机械设备的维护成本，提高机械设备的使用效率。
五、注重人性化设计在进行机械零部件的创新设计时，需要注重人性化设计。
通过考虑用户的使用习惯和感受，优化机械零部件的外形和结构，提高机械零部件的易用性和舒适性。
还可以提高机械设备的安全性和人机交互的便捷性，从而提高产品的市场竞争力。
六、加强设计与制造的协同在进行机械零部件的创新设计时，需要加强设计与制造的协同。
机械创新设计(较完整版)
第一讲1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。
独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。
现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。
常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计关联：机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。
创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。
现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。
2.现代创新人才应具备那些基本素质？(1) 具备必须的基础知识和专业知识(2) 不断进取与追求的精神(3) 合理的创新思维方式（突破传统定式）(4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件）(5) 掌握一定的创新技法3.学习机械创新设计的内容有那些？1.机构的创新设计2.机构应用创新设计3.机构组合设计产生新机构系统4.机械结构的创新设计5.利用反求原理进行创新设计6.利用仿生原理进行创新设计第二讲1简述创造性思维四大特性(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。
影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？(1)天赋能力：与生俱来的所有神经元(2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义(3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。
3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。
概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技术，并利用于其他新事物。
特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾；2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值；3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。
创新创业教育 3.1：机械产品功能结构设计与创新
3.1机械产品功能结构设计与创新机械结构设计是将机构和构件具体化为某个零件或某个部件的形状、尺寸、连接方式、顺序、数量等具体结构方案的过程，用以实现机械对它的工作要求。
结构设计不是简单重复的操作性工作，而是创造性工作。
工程知识是从事结构设计工作的前提，巧妙构型与组合是结构创造性设计的核心。
每个零件的每个部位各承担着不同的功能，具有不同的工作原理。
若将零件功能分解、细化，则会有利于提高其工作性能，有利于开发新功能，也使零件整体功能更驱于完善。
3.1.1实现零件功能的结构设计与创新在结构设计过程中，设计者首先应掌握各种零件实现功能的工作原理，提高零件工作性能的方法与措施，还要具备善于联想、类比、组合、分解及移植等创新技法，这样才能在结构设计时根据零件的功能构造它们的形状，确定它们的位置、数量、联接方式等结构要素，更好地实现零件应具备的功能要求。
（一）功能分解每个零件的不同部位承担着不同的功能，具有不同的工作原理。
若将零件功能分解、细化，则会有利于提高其工作能力，有利于开发新功能，从而使零件整体功能更趋于完善。
例如螺钉是一种最常用的联接零件，其主要功能是联接。
联接可靠、防止松动、抵抗破坏能力是设计的主要目标。
若将各部分功能进行分解，则更容易实现整体功能目标。
螺钉功能可分解为螺钉头、螺钉体、螺钉尾三个部分。
螺钉头又可分为扳拧功能与支承功能；而螺钉体可分为定位功能与联接功能；螺钉尾则为导向与保护功能。
螺钉头的扳拧功能应与扳拧工具、操作环境相结合进行结构创新设计。
根据所需拧紧力矩的大小，变换功能面的形状、数量和位置，可得到螺钉头的多种设计方案。
图3-1所示为12种螺钉头扳拧结构。
其中，前三种(图3-1a、b、c)头部结构使用一般活动扳手拧紧，即可获得较大的预紧力，但不同的头部形状所需的最小工作空间不同；第四种(图3-1d)滚花形螺钉头和第五种(图3-1e)蝶形螺钉头主要用于手工拧紧，不需要专门工具，使用方便，但预紧力较小；第六、七、八种方案(图3-1f、g、h)的扳手作用在螺钉头的内表面，可使螺纹联接表面整齐美观，但需专用扳手；最后四种(图3-1i、j、k、1)分别是用十字和一字槽螺钉旋具拧紧的螺钉头部形状，所需工作空间小，但拧紧力矩也小。
精密机械结构设计创新实验
能 力 的培 养 。
关键词 ：精密机械 ；结构设计 ；创新实验例程 中图分类号 ：Ｇ ４ ．２ ６ ２４ ３ 文献标 识码 ： Ｂ 文章编号 ：１０ －９６ ２ ０ ）７ ０ ２ — ４ ０ ２４ ５ （ ０ ８ ０ — ０ ９ ０
的提 高 。建设 一 个 适 应 精 密 仪 器 与 精 密 机 械 结 构
设计 实 验 的设 计 例 程 和 相应 的实 验 硬 件 平 台就 成
高 。怎样使学生能尽快地适应社 会对创新思路 与
能 力 的 要 求 ，就 变 成 了 一 种 现 实 而 迫 切 的 任 务 。 为 此 ，在 实践 设 计 实 验 教 学 时 ，导 人 新 的 、适 合 社会 要 求 的人 才 培 养 理 念 和 与之 相适 应 的实 验 方 法 和设 备 就 变成 当务 之 急 。任 何 一 个 测 控 装 置 或 测量 仪 器 都有 与 之 相 适 的满 足 系统 要 求 的机 械 系 统或 结 构 ，因此 在 测 控 装 置 、测 量 仪 器 明 确 机 械 部分 设 计 要求 的前 提 下 ，怎 样 利 用 现 代 机 械 设 计
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈｓ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍ ｎ ｆｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｃ ｉ ｇ ｆ ｒｔｅ ｓ ｅ ｉｌ ｅ ｏ ｒｅ ｆｍｅ ｓ ｒ ｎ ｎ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｉ ａ ｅ ｍｓ ａ ｅ ｒｑ ｉ ｅ ｔｏ ｘ ｅ ｍｅ ｔｔａ ｈ ｎ ｏ ｈ ｐ ｃａｉ ｄ ｃ ｕ ｓ ｓ ｏ ａ ｕ ｍｅ ｔａ ｄ ａ ｔ ｅ ｉ ｚ ｃ ｎ ｒ ｌｉ ｓ ｕ ｎ ，ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｍａ ｈ ｎ ，ｅｃ ｎ ｈ ｇ ｅ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇｃ ｌ ｇ ｓａ ｄ ｕ ｉ ｅ ｓ ｉｓ ｎ ｖ ｅ ｆｃ ｌ ｖ ｔ ｇ ｔ ｅ ｏ ｔ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｒ ｃｓｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ．ｉ ｉｈ ｒｅ ｇ ｎ ｅ ｎ ｏｌ ｅ ｎ ｎ ｖ ｒｉ ｅ ，ｉ ｉ ｗ ｏ ｕ ｔ ａ ｉ ｏ ｒ ｉ ｅ ｔ ｉ ｎ ｈ ｐ ｒ ｅ ｔ ａ ｋ ｏ ｌｇ ｎ ｂ ｌ ｙ ｆｒｔ ｅ ｓｕ ｅ ｔ ，ｃ ｍｂ ｎ ｓｔ ｅ ａ ｖ ｎ ｅ ｅ ｃ ｉ ｇ ｍｏ ｅｓａ ｒａ ｉ ｕ ｗｎ ｔａ ｈ ｅ ｃ ｐ ｕ ｎ ｗ ｅ ｅ ａ ｄ ａ ｉ ｔ ｏ ｈ ｔｄ ｎ ｓ ｏ ｉ ｅ ｈ ｄ ａ ｃ ｄ ｔａ ｈ ｎ ｄ ｌ ｂ ｏ ｄ ｗ ｔ ｏ ｒｏ ｅ ｃ — ｌ ｉ ｈ ｉｇ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ，ａ ｄ ｃ ｎ ｔ ｃｓ ｔ ｅｎ ｃ ｓ ａ ｙ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｘ ｍｐ ｅ ｈ ｃ ｄ ｐ ｅｒ ｇ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ｉ ｔ ｕ ｔ ａｉ ｎ ｎ ｘ ｅ ｎ ｅ ｎ ｏ ｓｒ ｔ ｈ ｅ ｅ ｓｒ ｘ ｅ ｉ ｕ ｉ ｎ ａ ｌ ｓｗ ｉ ｈ ａ ａ ｔｔ ｔ ｅ ｕ ａｉ ｎ ｂ ｌ ｙ ｃ ｌｉ ｔ ｅ ｏｈ ｏ ｉ ｖ ｏ ｆ ｒｓｕ ｅ ｔ ｔ ｅｆ ｒ ｔ ｅ ｉ ｎ ｖ ｔ ｅ ａ ｉ ｔ ｒ ｉ ｉ ｇ ｏ ｔ ｄ ｎｓ ｏ ｐ ｒｏｍ ｈ ｎ ｏ ａｉ ｂ ｌ ｙ ｔ ｎｎ ． ｖ ｉ ａ Ｋｅ ｒ ｓ ｒｃ ｓｏ ｃ ｉ ｅ ｏ ｓｒ ｃｉ ｎ ｄ ｓ ｎ；ｉ ｎ ｖ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｅ ａ ｌｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｐ ｅ ｉｉｎ ｍａ ｈ ｎ ；ｃ ｎ ｔ ｔ ｅ ｉ ｕ ｏ ｇ ｎ ｏａｉ ｘ ｅ ｖ ｉ ｎ ｘ ｍｐ ｅ
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功能移植实例
结构元素的变异与演化
结构元素主要是指结构的形状、数量、位置、联接等 要素。经过变异的结构元素可适应不同的工作要求， 或比原的结构具有更良好而完善的功能。 轴毂联接的主要结构是键联接，单健有方键、半圆键， 主要靠键的侧面来工作。当传递的转矩较大时，可以 采用双键联接。如果转矩再大，就要采作花键联接， 按照工作要求的不同，花键又有矩形花键、三角形花 键、梯形花键。 离合器根据不同的要求也有不同的形式。
螺钉的功能分析
头部：装 拆作用
尾部：导向 作用
杆身：受力 作用
结构的功能组合
功能组合是指一个零件可以实现多种功能，这 样可以使机械系统趋于简单化。 功能组合一 般是在零件原有的基础上增加新的功能。
ห้องสมุดไป่ตู้
自钻自攻螺钉的 尾部
齿轮变形补偿轴的变形
受力小处齿轮刚度大，受力大处齿轮刚度小
功能移植
指相同或相似的结构可以实现不同的功能。可 以通过联想、类比、移植等创新技法获得新功 能。
宜人结构是指机械设备的结构形状应该适合人的生理和心 理要求，使得操作安全，准确、省力、简便、减轻操作的 疲劳，提高工作效率。 减少操作疲劳的结构应使操作者保持一种自然状态。
提高操作能力结构，应考虑人的手与脚的用力方法，使之 容易操作。
减少操作错误的结构：操作零件的外形要简单，容易辨认； 操作位置要合适，应力求使操作零件位于操作者的手或脚 够得着的位置。 零件的外形除应与功能、材料、加工方便等因素有关外， 还可考虑适应人的反映。
机械结构设计创新
零件的功能分析 结构的功能组合 功能移植 结构元素的变异与演化 材料特性利用 加工工艺结构构型 联接结构的简化 宜人结构
零件的功能分析
零件在机械中各自承担一定的功能，结构设计
时需要根据每种零件的功能构造它们的形状。 每个零件将把功能分解，零件的每个部分会起 着不同的作用。 在进行零件创新设计时，要 弄清楚零件的和功能本质，再根据具体情况进 行结构设计。
机械结构设计创新
结构设计：指零件的结构形状及零件间的联接关系的 设计。是机械设计的主要组成部分，是涉及问题最多、 最具体、工作量最大的工作阶段。据统计，在整个机 械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计。 结构设计需要考虑的因素：材料的力学性能，零部件 的功能，工作条件，加工工艺，装配，使用，成本， 安全，环保等。 结构设计的特点是：实践性、细节性、多样性与创造 性 工程知识是从事结构设计的前提，巧妙构型与组合是 结构设计创造性设计的核心。
材料特性利用
结构形状要有利于材料性能的发挥。如铸铁的 抗压强度比抗拉强度高，因此铸铁就要设计成 承受抗压状态，以充分发挥其优势。
陶瓷材料承受局部集中载荷的能力差，在与金 属件的连接中，应避免其弱点。 塑料是常用的加工材料之一，质量轻，成本低， 能制成很复杂的形状，但强度、刚度低，易老 化。
结构构型实例
安装方便，便于运输
联接结构的简化
只有精炼的，简单的才是设计的进步，也是设
计者的愿望。 联接结构中，可以充分利用塑
料零件的弹性变形，使搭钩与凹槽实现联接，
装配过程简单、准确、操作方便。 金属缺点
成的铰链结构复杂，对于常用的载荷很少的铰
链结构，若用塑料制作就可以将结构大大简化。
宜人结构
材料的性能互补
将刚性与柔性材料合理搭配，在刚性部件中对
某些零件赋予柔性，使其能用接触时的变形不 补偿工作表面几何形状的误差。 为提高材料 的耐磨性，常采用铜合金，白合金等耐磨性好 的材料，但它们的价格较贵，而且强度低。因 此一般只把它们粘附有零件的表面。
形状适应不同的材料
选用不同的材料，往往会有不同的结构形状。
如夹子，分别是木材、塑料与金属时的形状。
加工工艺结构构型
对于机械加工的零件，在构型上要考虑到使装卡、加
工与测量时间比较短，设备费用低等因素。 加工面的
形状力求简单，尺寸尽量小，位置就方便装卡与刀具
的退出，避免在斜面上钻孔，避免在内表面上进行复 杂的加工等。 对于复杂的零件，加工工序增加，材料 浪费、成本将增加。为改变这样的结构可采用组合来 实现同瓢泼大雨的功能。