第二章机械创新设计的基础知识
2机械创新设计-第二章-创新思维与技法解析
例：圆珠笔问题，笔 尖磨损导致漏油
维是当纵向思维受阻时大脑急转弯，
即换个角度想。
纵向：解决笔尖磨损
这样可以让人排除优势想法，避开经 横向：水减少，保持
验、常识、逻辑等，它能帮助思维者 与笔 尖同期结束
例：曹丕令曹植吟“七步诗”
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机械创新设计
灵感思维的培养
1. 要有需要创新思维的课题 2. 必须具备一定的经验与知识 3. 要有对问题进行较长时间的思考 4. 要有解决问题的强烈愿望 5. 要在一定时间的紧张思考之后转如身心放松状
态 6. 要有及时抓住灵感的精神准备和及时记录下来
的物质准备
另外，根据多人经验，同人交谈，也会经常能起到触发灵感 的作用。因为每个人的年龄、身份、文化程度、知识结构、 理解能力等各不相同；思考问题的特点、方式和思路也会有 差异。在交谈中，不同的思路、思考方式和特点互相融汇、 交叉，碰撞或冲突，就能打破或改变个人原有思路，使思想 产生某种飞跃和质变，迸发出灵感的火花。我国古语说“石 本无火，拍击而后发光”。
2.要自觉的锻炼思维联想能力。应注重事物之间的联系， 常做一些提高联想能力的训练，可以在两个事物或两个 事件之间进行联想，或按时间顺序及空间顺序进行联想 等。例如达芬奇把铃声和石子投入水中的现象联系在一 起，使他联想到声音是以波的形式传播的；电报发明者 塞谬尔•莫尔斯为不知如何将电报信号从东海岸发送到西 海岸而苦思冥想，一天，他看到疲乏的马在驿站被换掉， 因此就由驿站联想到增强电报信号，使问题得以解决。
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要自觉的锻炼思维想象能力。常选择一些问题展开想象， 例如当你面对一个问题时，应向自己提出，我能用多少 种方式来看待这个问题，我能用多少种方法解决这个问 题；常在头脑中对一些事物进行分解、组合或增添，想 象能生成一个什么样的新事物；经常欣赏艺术作品，并 对结局展开几种可能的想象等。
机械基础教案(中职)
机械基础教案(中职)第一章：机械概述1.1 机械的定义与分类讲解机械的基本概念，让学生理解机械的本质和作用。
介绍机械的分类，包括传动机械、执行机械、控制机械等。
1.2 机械的组成部分讲解机械的基本组成部分，包括主机、附件、动力系统、控制系统等。
介绍各个部分的作用和相互关系。
1.3 机械的性能与参数讲解机械的性能指标，包括力、速度、精度、效率等。
介绍机械参数的计算方法和应用。
第二章：机械传动2.1 传动机械的类型与原理讲解传动机械的类型，包括齿轮传动、皮带传动、链条传动等。
介绍各种传动方式的原理和特点。
2.2 齿轮传动讲解齿轮的基本概念，包括齿轮的形状、齿数、模数等。
介绍齿轮传动的计算方法和应用。
2.3 皮带传动与链条传动讲解皮带传动和链条传动的基本概念，包括皮带和链条的规格、张紧方式等。
介绍皮带传动和链条传动的计算方法和应用。
第三章：机械结构3.1 机械结构的基本要素讲解机械结构的基本要素，包括梁、柱、板、壳等。
介绍各个要素的受力分析和设计方法。
3.2 机械结构的设计原则讲解机械结构设计的原则，包括强度、刚度、稳定性等。
介绍结构设计的方法和步骤。
3.3 机械结构的优化讲解机械结构优化的目的和方法，包括尺寸优化、形状优化等。
介绍结构优化算法和应用。
第四章：机械零件4.1 机械零件的类型与功能讲解机械零件的类型，包括轴承、齿轮、联轴器等。
介绍各种零件的功能和应用。
4.2 机械零件的材料与选择讲解机械零件的材料，包括钢、铝、塑料等。
介绍零件材料的选择方法和原则。
4.3 机械零件的加工与装配讲解机械零件的加工方法，包括铸造、锻造、切削等。
介绍零件的装配方法和工艺。
第五章：机械系统5.1 机械系统的组成与分类讲解机械系统的组成，包括主机、动力系统、控制系统等。
介绍机械系统的分类，包括简单机械系统、复杂机械系统等。
5.2 机械系统的分析与设计讲解机械系统的分析方法，包括力学分析、动力学分析等。
介绍机械系统设计的方法和步骤。
机械创新设计基础ppt课件
第三节 影响创造能力的非智力因素
5.组织能力 组织能力是指对杂乱的局面或事物进行
妥善安排，合理调配的指挥运筹能力。
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第四节 影响创造能力的智力因素
我们要培养自己的创造能力，就应该 注重上述这些非智力训练，除此之外，搞 创造发明还必需具有一定的知识，知识就 是力量，现代社会已经进入了知识经济的 时代，没有知识必将一事无成。
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第一节 综合创新原理
图3-2为一种小型车、钻、铣三功能机 床。它是适应小型企业、修理服务行业加 工修配小型零件运用综合原理开发设计出 来的小型多功能 机床。安的设计特点是： 以车床为基础，综合钻床、铣床主要箱而 成的。
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第一节 综合创新原理
从大量的创新实践中可知， 综合就是创造。
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第一节 人类的思维
抽象思维是以抽象的概念、判断和推 论为形式的思维方式，概念是客观事物本 质属性的反映，判断是两个概念的联系， 推论则是两个以上判断的联系。
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第一节 人类的思维
2.发散思维与收敛思维 发散思维又叫分散思维、求异思维、
开放思维等。它是根据提供的信息，多方 位寻求问题的答案的思维方式。
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第四节 机械创新设计
3.技术方案设计——进行总体设计和结构设 计，完成产品全部生产图纸，编制设计说 明书、工艺卡等 技术文件 总体设计要树立全局观念、首先要考 虑各子系统的分解。按照执行系统、传动 系统、操纵系统、支承形式的顺序找出实 现各功能的作用原理，再考虑实现系统总 功能的要求，将各分功能的作用原理进行 合理的组合，在众多的原理方案中选择几 个，然后进行综合评价，如对可靠性、成 本、寿命、适用性等比较选优。
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第四节 机械创新设计
机械装备制造-第二章 机械制造装备设计方法 (重点)
例：普通车床的主参数是在床身上的最大回 转直径，主要性能指标是最大的工件长度。
升降台铣床的主参数是工作台工作面的宽度、 主要性能指标是工作台工作面的长度。
摇臂钻床的主参数是最大钻孔直径，主要性 能指标是主轴中心线至立柱母线的最大距离。
3.分为四个阶段
（1）产品规划阶段 （2）方案设计阶段 （3）技术设计阶段 （4）施工设计阶段 4.缺点：需要较长的开发周期和投入较大的
开发工作量。
二、变型设计（快速满足市场要求 的变化） （重点）
1.概念：在原有产品基础上，基本工作原理和总体 结构保持不变，按一定的规律演变出各种不同的 规格参数，布局和附件的产品，扩大原有产品的 性能和功能。
2.要求：组合产品的设计应先在一定范围内不同性 能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划 分并设计出一系列模块，通过模块的组合，构成 不同类型或相同类型不同性能的产品，以满足市 场的要求。
3.原理：按系列化设计的原理进行。
结论：在机械制造装备产品有一大半属于变型 设计和组合产品，创新设计的产品只占一小 部分。但创新设计的意义不容低估，是企业 在市场竞争中取胜的必要条件。变型设计和 组合设计是在基型和模块系统的基础上进行 的。而基型和模块系统也是采用创新设计方 法完成的。
是在设计的某一类产品中，选择功能、 结构和尺寸等方面较典型的产品为基型， 以它为基础，运用结构典型化、零部件通 用化、标准化的原则，设计出其它各种尺 寸参数的产品，构成产品的基型系列。 2.遵循的原则：零部件通用化、标准化、结 构的典型化、产品系列化。
3. 系列化设计的优缺点
优点：P23 缺点： P23 4. 系列化设计的步骤 （1）主参数和主要性能指标的确定
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第五节
创新能力的构成
创新不需要天才，创新只在于找出新的改进方法。
创新能力的构成元素
•创新基础 •创新智能 •创新意识 •创新方法 •创新环境
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第六节
本课程的内容、性质和目的
1.本课程的内容 •机械设计的一般构成和创新人才的构成 •创新思维和技法（常用的创新方法） •机构的创新设计 •机械传动的创新设计 •机械系统创新设计介绍
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• 爱迪生为了找到适用的电灯灯丝材料，用 了6000多种植物纤维，试验了1600多种耐 热材料，终于发明制造出炭化灯丝的电灯 • 法拉第用长达18年的大量实验，发现了电 磁感应现象。 • 居里夫人在发现放射性元素之后，花了5个 多月时间，终于从一吨沥青铀矿中提炼出 了0.1克纯镭。
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2.本课程的性质和目的
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第七节
本课程的教与学
第八节 本课程的结业方式 平时考查成绩 创新作品成绩 创新作品例子
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第二章常用创新方法
第一节 到何处去搜寻题材 1. 向生活索取 • 活动合页
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• 两用拐杖
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• 拉链 • 尼龙搭扣 • 椅子转化为 躺椅、摇椅、转椅
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• 选不同构件为主动件，可得不同的应用。
农村水井打水的手动唧筒
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四杆机构
雨伞
2）引申 有别的东西像这件物品吗?是否可以从这 件物品引申设想出其他东西? • 港口用的起重机（双摇杆机构） • 飞机起落架（双摇杆机构）
机电创新设计的基础知识
机电创新设计的基础知识机电创新设计是指在机电一体化领域进行创新设计的活动。
机电一体化技术是现代工业领域的重要技术之一，通过将机械设计与电气控制相结合，实现机械和电气设备的高度集成，提高产品的性能和效率，促进工业自动化的发展。
机电一体化的设计需要掌握一些基础知识，下面我们来介绍一下：1. 机械设计基础知识机械设计是机电一体化设计的基础，需要掌握刚体力学、材料力学、热力学等基本知识。
刚体力学是机械设计的基石，包括力的分析、物体运动学和动力学等内容。
材料力学是机械设计中考虑到材料的物理性质和受力情况，以便设计出合理的结构。
热力学则是考虑到能量转化和热效率等问题，确保机械系统的正常运行。
2. 电气工程基础知识机电一体化中的电气部分需要掌握电路基础知识、电子元器件和电气设备的原理和应用。
电路基础知识包括电流、电压、电阻等基本概念，掌握电路图的绘制和电路分析的方法。
电子元器件是机电一体化中重要的部分，包括电阻、电容、电感等被广泛应用于电路中的元器件。
此外，掌握电气设备的原理和应用也是机电一体化设计的必备知识。
3. 控制工程基础知识控制工程是机电一体化中非常重要的组成部分，需要掌握闭环控制系统、传感器和执行器的原理和应用。
闭环控制系统是指通过反馈控制的方式，根据被控对象的输出信号来调整输入信号，实现对被控对象的控制。
传感器和执行器是控制系统的重要组成部分，传感器用来感知环境信息，将其转换为电信号，供控制器使用；执行器则根据控制器的指令，将电信号转换为机械运动或动作。
4. 机电一体化技术机电一体化技术主要包括机械系统设计、电气控制系统设计和信息处理系统设计等方面。
机械系统设计要考虑到机械元件的选型和设计，确保机械系统的结构和性能满足要求。
电气控制系统设计则需要考虑到传感器、执行器的选择和布置，电路的设计和控制算法的编写。
信息处理系统设计则是将机械系统和电气控制系统连接起来，实现数据的采集、传输和处理。
机电创新设计旨在通过创新的思维和技术手段，设计出更加高效、智能的机电一体化产品和系统。
机械系统设计 第二章 机械系统的方案设计与总体设计
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功能原理设计的要求(3项)： 1）应设计出几种不同的功能原理方案； 2）按照机械系统设计的基本原则、设计要求以及系统功能进行 比较，以便从中选出一个较理想的。
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第一步：用黑箱法寻找总功能的转换关系
2.1.4 系统（产品）原理方案的综合举 例
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第二步：总功能分解
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第三步：建立功能结构图
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第四步：寻找原理解法和原理解组合
序 号
A B C D E F G H I
分功能
1 推压 铲斗 提升 回转 能量转换 能量传递与分配 制动 变速 行走 齿条 正铲斗 油缸 内齿轮传动 柴油机 齿轮箱 带式制动 液压式 履带
首先确定几个 根据一定的理论方法进行方案选择 方案或结构 确定最终 方案或结构
一般设计过程的缺点： 1）带有很大的盲目性 2）设计人员知识和经验的局限性，妨碍了思维，束缚了创造力
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2.1.3 功能原理设计的设计方法——黑箱法 “黑箱法” 设计特点： 1）暂时摒弃那些附加功能和非必要功能，突出必要功能和基 本功能 2）将必要功能和基本功能用较为抽象的形式(如输入量和输 出量)加以表达。
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利用相容性矩阵对原理对各个方案进行筛选 为了便于检验和了解有联系的分功能(功能元)之间的相容 性，可以列出相容性矩阵。检验相邻功能元所对应的技术、物 理效应之间的相容性。
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1.总体设计的内容
总体设计是机械系统内部设计的主要内容之一，也是进行 系统技术设计的依据。总体设计对机械系统的性能、尺寸、 外形、质量及生产成本具有重大影响。因此，总体设计时 必须在保证实现已定方案的基础上，尽可能充分考虑与
机械创新设计复习手册
机械创新设计复习手册第一章绪论第一节创新与创新方法1、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。
2、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体结果。
3、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。
4、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。
5、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新颖性、独特性和实用性。
6、从创新内容分，创新分为知识创新、技术创新、应用创新。
技术创新：针对具体的事物，提出并完成具有新颖性、独特性和实用性的新产品的过程。
应用创新：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。
7、创新方式：其一是由无到有的创新，其二是由有到新的创新。
8、设计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，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，最终实现把人、物、信息资源转化为产品的过程。
9、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，从而得到具有独特性和新颖性的产品。
10、机械创新设计：是指机械工程领域内的创新设计，它涉及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、机械产品维护及管理的创新。
第二节常规设计、现代设计与创新设计1、机械设计方法可以分为正向设计和反向设计，正向设计可以分为常规设计、现代设计和创新设计。
2、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，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、绘图和编写设计说明书的过程。
3、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。
4、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术知识，进行创新构思、设计出具有新颖性、创造性及实用性机械产品的一种实践活动。
机械工程基础
第三节 工程材料
金属材料
高分子材料
无机非金属材料
复合材料
第三节 工程材料
1、金属材料
良好的力学性能（强度、刚度、塑性、韧性等） 良好的理化性能（导电性、导热性等） 良好的工艺性能（铸锻性、焊接性、切削性等） 价格便宜或适中 缺点：资源有限，特高温及特殊介质中不能胜任
第一节 机构与机械运动 2、常用工程机构：槽轮机构
第一节 机构与机械运动 2、常用工程机构：链传动与带传动机构
第一节 机构与机械运动
3、机械运动的传递与变化：机械创新设计基础
连续转动—连续转动：齿轮、涡轮蜗杆、带、链、双曲柄等 连续转动—间歇运动：槽轮、棘轮等 连续转动—往复摆动：曲柄摇杆、曲柄摇块等 连续转动—直线移动：曲柄滑块、凸轮、齿轮齿条、螺旋等 直线移动—直线移动：连杆等
第二节 零件与公差
最大极限尺寸 最小极限尺寸
基本尺寸
轴
公差
下偏差 上偏差
+ 0 -
孔
最小极限尺寸
最大极限尺寸 基本尺寸
公差 下偏差 上偏差
零线
基本尺寸
孔公差带 ES EI
es ei 轴公差带
第二节 零件与公差
4、几何公差
形状公差：直线度、平面度、圆度、圆柱度等 方向公差：平行度、垂直度、倾斜度等 位置公差：同心度、同轴度、对称度等 表面粗糙度Ra：零件表面微观几何形状误差
第二节 零件与公差
3、零件装配的基本术语
零线：表示基本尺寸的一条直线，是偏差和公差的基准 公差带：代表上偏差和下偏差的两条直线所限定的区域
孔：上偏差ES、下偏差EI 轴：上偏差es、下偏差ei
精度：零件尺寸的准确程度
机械创新设计课程教学大纲
《机械创新设计》课程教学大纲课程名称：机械创新设计英文名称：Mach inery Inno vati on Desig n课程代码：11113103一、课程基本情况1.学分：2 学时：32 （理论学时：28 实验学时：4 ）2.课程类别：专业限定选修课3•适用专业：机械设计制造及其自动化4•适用对象：本科5•先修课程：机械原理机械设计机械制图6.教材与参考书目教材：《机械创新设计》，高志刘莹编著，清华大学出版社，2009年。
二、课程介绍机械创新设计的目的和任务是帮助学生建立创新设计的思想，从创新的理论出发，重点掌握机械创新设计中有效的创新方法，通过对机械设计中常用的表达方法进行详细介绍，以及创新设计的实例的引入，使学生对创新的方法有了更全面的了解•从而获得掌握机械创新设计问题的初步能力•此外通过创新失误的原因了解，提高从事创新设计的实践成功率•在教学中彩用多媒体辅助教学方法、实物教学等教学手段。
本门课在专业教学计划中起到及其重要的作用，创新是人类文明进化，发展的动力，是科技进步、发展的动力，是人类社会发展的动国力，所以在大学中必须开设创新课程。
三、课程内容、学时分配及教学基本要求第一章（单元）绪论（共2学时）（一）教学内容：第一节创新的含义知识要点：，创新的实用性和新颖性第二节创新的意义知识要点：创新是一个民族发展的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力第三节创新与设计知识要点：创新是设计的本质属性第四节创新学与创新教育知识要点：创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视，创新实践不再是少数人的行为。
第五节设计理论与教育知识要点：设计是一种创造性的实践活动，设计水平的更是成为国家核心竞争的标志，于是，人们发现了多种设计理论和方法，并创立了各类学科体系。
第六节本课和的教学内容和方法知识要点：本门课程的教学内容是介绍创新机械设计的典型方法和生动的实例。
教学重点：创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视，创新实践不再是少数人的行为的理解。