现代机械设计概述及创新设计.ppt

第一章现代机械设计概要，2 .传统设计和现代设计，1.1现代机械设计和传统机械设计，1 .现代设计的概念设计是一个复杂的思考过程，设计过程中包含着创新和发明的机会。 传统设计也被称为普通设计，可分为初步设计、技术设计、施工设计三个步骤。 现代设计把传统设计中的经验、类比法设计提高为逻辑、合理、系统的新设计方法，基于静态分析，进行动态多变量的优化。 (1)系统的现代设计把设计对象视为一个系统，同时考虑系统与外界的联系，以系统工程的概念进行分析和整合，通过功能分析、系统综合等方法，实现系统整体的优化，协调人机之间的功能。 比较现代设计和传统设计，有以下特点：(2)创造性现代设计强调充分发挥创造力的开发和人的创造性，重视原理方案的设计、开发、创新产品。 只有创新才能发明。 但是，今天的科学技术已经高度发展，创新往往是基于现有技术的综合。 有的新产品是根据别人的研究实验结果设计的，有的产品是博采众长，巧妙地组合在一起。 (3)综合现代设计在设计过程中，综合考虑和分析市场需求、设计、生产、管理、使用、销售各方面因素，综合运用优化是系统工程、可靠性理论、价值工程、技术等学科的知识，将探索许多解决设计问题的科学途径。 (4)程序性现代设计研究设计的一般过程包括一般设计策略和用于设计个别具体部分的战术方法。 设计者要求有计划地设计产品计划、方案设计、技术设计、从施工设计到实验、试制。 1.2现代机械设计方法的特征和范畴，(1)信息论方法，如信息分析法、技术预测法等，它们是现代设计方法的前提。 (2)系统理论方法，如系统分析法、人机工程学等。 现代设计方法在科学方法论设计中的应用，可以归纳为以下具有普遍意义的方法： (3)控制论方法，如动态分析法等。 (4)如果有最优化论的方法最优化设计，那就是现代设计法的目标化。 (5)类似设计等对应论的方法。 (6)智能方法，如计算机辅助设计、计算机辅助计算等。 (7)寿命论方法，如可靠性和价值工程等。 (8)离散论的方法，如有限元和边界元的方法。 (9)模糊论方法，如模糊评价和决策等。 (10 )创造性的设计是基于现代设计的突变论方法。 (11 )艺术论的方法，例如艺术造型等。 1.3现代机械设计研究概况，日本从1960年以来开始了对现代机械设计方法的研究，提高了设计者的素质，开展了工程技术教育。 目前，日本产品开发的更新速度受到全世界的关注，其产品的竞争力已经给许多国家带来了很大的压力和挑战。 在美国的设计工作中，产品设计图基本上是用计算机制作的，设计者可以脱离一般的技术工作，集中精力进行创造性的设计。 美国学者强调“创造性设计”，提倡设计中创造能力的开发，把设计活动分为创造分析决定三个步骤。 中国现代机械设计方法的研究始于1980年代。 派遣留学生到海外研修学习，委托外国专家授课，组织各种类型的讲习会，组织培训班，开展国内外学术交流等，传播和普及现代设计的基本知识。 由于世界各国对设计方法的研究越来越重视，现在已成为国际学术活动。 有关国家组织了关于现代设计方法的国际会议，例如国际工程会议(ICED )就是其中之一。第二章创新设计，第二.1创新设计的特点，(1)独创的独创性与前人和很多人提出不同的见解，敢于打破一般想法的惯例，寻找更合理的新原理、新机构、新功能、新材料，独创的性能使设计方案更新，不断创新。 (2)实用性同时表现在对市场的适应性和生产率上。 (3)突破性的人们，从考虑了某种问题而成功的思维模型中求解题案，多受“思维定式”的制约。 突破性敢于克服心理惯性，摆脱思想框架，善于从新技术领域接受有用的东西，提出新原理，创造新模式，贡献新方法，为工程技术问题打开新局面。 (4)多向性善于从多个角度考虑问题，是创新设计的重要特征。 (5)连动性创造性思维也是连动性思维，它引导人们从已知的探索中探索未知，扩大构想。 联动思考包括纵、横、逆思考。 纵向思考对某种现象和问题进行了深入的思考，探索其本质得到了新的启示。 横向思考通过某种现象联想到与特征相似和有关的东西，发现了新的应用。 反向思考对现象、问题和解法，分析其相反方面，从另一个角度探索新的道路。 (6)突变型的自觉思考、灵感思考是创造性思考中对问题发生的突然理解和理解。 在思考过程中突然出现了新思路、新观念，解决了问题。 阿基米德从洗澡时浴缸的水溢出中得到灵感，提出了浮力法则。 美国的工程公司都灵研究了将汽油和空气均匀混合以确保内燃机有效工作的问题，有一天，他妻子喷洒香水受到了启发，创造了发动机的化油器。 2.2创新设计的类型，(1)开发设计未知时，根据产品总功能和制约条件，提出新的原理，进行技术设计。 (2)变异设计基于现有产品，针对产品的缺点和用户的要求，为适应市场需求，进行变革产品的开发。 (3)寻求设计，对现有的新进展产品和样机进行重要技术分析，在引进消化、吸收、先进技术的基础上，采用移植、组合、改造等方法，设计创新产品。 2.3创新的设计方法、创新的设计方法有很多，以下简要介绍了智力激励法、问题跟踪法、联想类推法、回归探索法、系统分析法、组合创新法6种。 (1)智力激励法人的创造性思维，特别是直观思维在被激励的情况下能很好地发挥。 一群人聚集在一起讨论某个问题时，由于各人的知识、经验不同，观察问题的角度和分析问题的方法不同，提出的各种想法互相启发，填补知识差距，启发引导更多的创造性思想，激励、智慧交流和智慧聚集创新(2)问题追踪法问题追踪法，在准确、系统地提出问题、回答问题的过程中，产生了各种各样的问题解决的构想，能够使设计所需的信息更加充分、更加完善解法。 问题追踪法有奥斯本体温法、阿诺德问题法、希望点列举法、缺点列举法。 (3)联想类别法，通过其和他的联想和异中，同中寻求异同，寻求各种革新解法。 利用联想进行发明创新是常用的、有效的方法。 很多发明者善于联想，许多发明革新也依靠联想的妙计。 模拟联想从某些东西和现象联想到具有类似特征的其他东西和现象，找到创新的解法。 (4)递归探索法逆转了人们普遍考虑问题的想法，从相反法则的道路上寻找新的解法，所以递归探索法也被称为逆思考法。 比如，声音是振动，振动为什么不能再现原音呢？这种反问发明了留声机。(5)系统分析法对技术系统，根据其构成影响其性能的所有参数，系统地逐步分析搜索，寻找更多解决问题的途径。 (6)组合创新法的组合创新法，将通过现有技术和产品在功能、原理、结构等方面的组合变化形成新的技术思想和新产品。 组合法应用的技术单元一般是成熟、比较成熟的技术，无需从头开始，可以最大限度地节约人力、物资和财力。 组合创新的类型很多，