机械创新设计绪论

1、第一章第一章 绪绪 论论 创新是人类文明进步的原动力我国古代在机械研制方面有许多杰出的发明创造。我国古代在机械研制方面有许多杰出的发明创造。指南车地动仪水碾哈格里沃斯发明的哈格里沃斯发明的“珍妮纺纱机珍妮纺纱机”法国陆军技术军官古诺发明了世法国陆军技术军官古诺发明了世界上第一辆蒸汽动力车界上第一辆蒸汽动力车1898年问世的年问世的“雷诺雷诺”牌汽车牌汽车“圣路易斯精神圣路易斯精神”号飞机号飞机1927年美国人林德伯格驾驶着它完成了人年美国人林德伯格驾驶着它完成了人类首次不着陆飞越大西洋的壮举。类首次不着陆飞越大西洋的壮举。国际太空站国际太空站航天飞机正在利用机械臂施放哈勃空间望远镜航天飞机正在

2、利用机械臂施放哈勃空间望远镜用光刻技术做成的微米尺寸的微机械用光刻技术做成的微米尺寸的微机械蜘蛛形探雷机器人蜘蛛形探雷机器人机器蟑螂视频机器恐龙视频仿人机器人视频 回顾人类发展的历史，创新在人类进步过程中回顾人类发展的历史，创新在人类进步过程中发挥了极其重要的作用，它推动人类社会从野蛮走发挥了极其重要的作用，它推动人类社会从野蛮走向文明，从蒙昧走向智慧，从封闭走向开放。向文明，从蒙昧走向智慧，从封闭走向开放。当世界进入知识经济的时代：当世界进入知识经济的时代： 创新是个人适应竞争的保证；创新是个人适应竞争的保证； 创新是国家繁荣强盛的根本；创新是国家繁荣强盛的根本； 创新是民族屹立不倒的灵魂。

3、创新是民族屹立不倒的灵魂。 目前，核心技术和关键技术缺失，既是我国自主创新要解决的高端问题，又严重制约着国内创新活动的展开。我国发明专利授权中四分之三为外国人所拥有；申请专利数量最多的10家电子信息企业，5年申请之和仅相当于美国IBM公司1年申请的专利数量。 由于缺少拥有自主知识产权的核心技术，我国不少行业存在产业技术空心化的危险。 除了核心技术受制于人，我国自主创新面临的障碍还有：产业链支离破碎；投融资体制改革滞后；竞争环境尚欠“公平”。 不需要很复杂，关键是有新意。多功能齿动平行口钳多功能齿动平行口钳FF1F2FF2F1扩大钳子使用范围 普通钳子钳口普通钳子钳口张角过小，使其在张角过小，使

4、其在使用范围上有所限使用范围上有所限制；齿动平行口钳制；齿动平行口钳可将钳把转角加到可将钳把转角加到足够大，而其作用足够大，而其作用在钳口的力不变，在钳口的力不变，从而扩大了钳口的从而扩大了钳口的应用范围。应用范围。普通钳口工作面适合平面刚性材料物体的夹持适合平面刚性材料物体的夹持橡胶质工作面 可以用来夹持玻可以用来夹持玻璃类、塑料类脆性材璃类、塑料类脆性材料的物体料的物体, ,并有平行并有平行钳夹的优点钳夹的优点圆弧形工作面圆弧形工作面可用来夹持圆柱类可用来夹持圆柱类表面的物体表面的物体剪切工作面剪切工作面实现剪切功能实现剪切功能可用以实现剥线钳的功能可用以实现剥线钳的功能剥线工作块剥线工作

5、块 可用以实现压线可用以实现压线钳的功能，并有平行钳的功能，并有平行钳夹的优点钳夹的优点压线工作块压线工作块订书机工作块订书机工作块尖嘴钳工作块尖嘴钳工作块绞杠扳手工作块绞杠扳手工作块：可以简单 的实现绞杠、六角扳 手的功能 活扳手功能 多功能齿动平行口钳能够代替一套的钳具包，不但同样能够实现它们的功用，而且实现了一钳多能，节省空间、节省成本等。所有能够制作成工作块的工具都可以拿来开发利用。其所配套的工作块，常用的可以成套销售，有特殊用途的亦可单独销售。一旦销入市场，必能够很快占有一席之地。 将来产品展望将来产品展望双向多功能齿动平行口钳双向多功能齿动平行口钳 模型照片实物和模型照片 1. 机

6、械创新设计的概念机械创新设计的概念 机械创新设计机械创新设计（Mechanical Creative design, MCD）是指充分发挥设计者的创造力，利用已有）是指充分发挥设计者的创造力，利用已有的相关科学技术成果（含理论、方法、技术、原的相关科学技术成果（含理论、方法、技术、原理等），进行创新构思，设计出具有新颖性、创理等），进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性、实用性的机构或机械产品的一种实践活动。造性、实用性的机构或机械产品的一种实践活动。2创新设计的特点创新设计的特点（1）独创性）独创性独创性体现为敢于提出与前人、众人不同的见解，敢于打破一般思维的常规惯例，寻找更合理的新原理、新

7、机构、新功能、新材料，独创性能使设计方案标新立异，不断创新。 点评：发现问题、提出问题有时候比解决问题更重要！点评：发现问题、提出问题有时候比解决问题更重要！（2）实用性）实用性实用性体现在对市场的适应性和可生产实用性体现在对市场的适应性和可生产性两方面，创新设计的最终目的在于应用。性两方面，创新设计的最终目的在于应用。点评：没有实践就没有创新！点评：没有实践就没有创新！（3）突破性）突破性人们往往从考虑某类问题获得成功的思维模式中寻求解题方案，受到“思维定式”的约束。突破性敢于克服心理上的惯性，从思维定式的框框中解脱出来，善于从新的技术领域中接受有用的事物，提出新原理、创造新模式、贡献新方法

8、，为工程技术问题打开新局面。点评：构成我们学习的最大障碍是已知的东西，而不是点评：构成我们学习的最大障碍是已知的东西，而不是未知的东西。未知的东西。（4）多向性）多向性善于从多种不同角度考虑问题，是创新设计的重要特征。 点评：有时换个方向考虑，会使前进的道路豁然开朗、点评：有时换个方向考虑，会使前进的道路豁然开朗、柳暗花明。柳暗花明。（5）连动性）连动性创造性思维也是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开阔思路。连动思维包括纵向、横向、逆向思维。纵向思维针对某现象和问题进行纵深思考，探寻其本质而得到新的启示。横向思维通过某一现象联想到特点与它相似和相关的事物，从而发现新应用。逆向思维针对现

9、象、问题和解法，分析其相反的方面，从另一角度探寻新的途径。点评：工欲善其事，必先利其器。好的创新思维方法与点评：工欲善其事，必先利其器。好的创新思维方法与技巧可以事半功倍。技巧可以事半功倍。（6）突变性）突变性自觉思维、灵感思维是在创造性思维中对问题产生的一种突如其来的领悟和理解。在思维过程中突然闪现出一种新设想、新观念，从而使问题得到解决。如果阿基米德从洗澡时浴缸中水的溢出产生灵感而推出浮力定律。又如美国工程公司杜里埃看到妻子喷洒香水而受到启发，创造了发动机的汽化器。点评：创新的道路上没有投机取巧，灵光一现的后面是点评：创新的道路上没有投机取巧，灵光一现的后面是长期的知识积累。长期的知识积累

10、。3创新设计的类型创新设计的类型（1）开发设计）开发设计在未知情况下，根据产品总功能和约束条件，提出新原理、进行技术设计。（2）变异设计）变异设计在已有产品的基础上，针对产品的缺点和用户的要求，进行变型产品的开发，以适应市场需要。（3）反求设计）反求设计针对已有的新进展产品和样机，分析其关键技术，在消化、吸收、引进先进技术的基础上，利用移植、组合、改造等方法，设计创新产品。 1. 机械创新设计机械创新设计的内容的内容（1）机械创新设计的基础知识；）机械创新设计的基础知识；（2）机构虚拟设计及其在）机构虚拟设计及其在ADAMS上的实现上的实现 ；（3）机构组合原理与创新）机构组合原理与创新 ；（

11、4）机构演化、变异原理与创新）机构演化、变异原理与创新 ；（5）乐高机器人机电一体化创新设计）乐高机器人机电一体化创新设计 ；（6）机构再生运动链原理与创新）机构再生运动链原理与创新 ；（7）机械运动方案与创新设计）机械运动方案与创新设计 ；（8）机械运动形态与控制及机电一体化设计）机械运动形态与控制及机电一体化设计 ；（9）典型机构创新设计实例分析）典型机构创新设计实例分析 ；（10）典型机械系统创新设计实例分析）典型机械系统创新设计实例分析 ；2. 机械创新设计机械创新设计的特点的特点（1）需要扎实、广泛的基础知识；）需要扎实、广泛的基础知识；机械设计基础制图基础 材料与制造基础测控技术基础电工电子基础力学基础 计算机基础其它学科 基础 （2）需要与其它现代设计方法相结合，充分）需要与其它现代设计