机械创新设计第1讲

1、2022-6-72022-6-71 12022-6-72022-6-72 22022-6-72022-6-73 3美国开发公司美国开发公司获利获利48美元美元香港公司香港公司广东外贸公司广东外贸公司广东某制造商广东某制造商成本成本12美元美元40美元美元20美元美元15美元美元市场定价市场定价88美元美元获利获利5美元美元获利获利3美元美元获利获利20美元美元2022-6-72022-6-74 4 交货期、成本和质量方程已经不再有效！交货期、成本和质量方程已经不再有效！提高创意的提高创意的想象力想象力是企业迎接市场挑战的唯一选择！是企业迎接市场挑战的唯一选择！让用户让用户完全满意完全满意强化制

2、造前端强化制造前端概念设计和制造概念设计和制造后端的综合服务后端的综合服务创新理论创新理论创新方法创新方法创新思维创新思维创新工具创新工具创新文化创新文化创新精神创新精神2022-6-72022-6-75 5做一名优秀的设计师做一名优秀的设计师智能智能intelligence创造潜能创造潜能Creation potential（包括好奇心（包括好奇心和兴趣，要有细致的观和兴趣，要有细致的观察和深入的思考）察和深入的思考） 需要需要需要需要各种相关各种相关的专业知的专业知识和经验识和经验需要需要努力实践努力实践不怕艰苦不怕艰苦坚忍不拔的精神坚忍不拔的精神不怕失败的性格不怕失败的性格高远的志向高远

3、的志向不迷信权威不迷信权威2022-6-72022-6-76 62022-6-72022-6-77 71.创新创新是人类文明进步的原动力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。指南车指南车地动仪地动仪水碾水碾2022-6-72022-6-78 82022-6-72022-6-79 9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192

4、7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。2022-6-72022-6-710102022-6-72022-6-71111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2022-6-72022-6-712122022-6-72022-6-71313 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

5、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： 2022-6-72022-6-71414创新型国家的概念创新型国家的概念 创新型国家创新型国家：是指每：是指每100万人口获得美国专利与商标局的发明专利授权万人口获得美国专利与商标局的发明专利授权在在15个以上的国家或经济体。个以上的国家或经济体。2001年每年每100万人口获得美国专利与商标局的发明专利授权在万人口获得美国专利与商标局的发明专利授权在15个以上的个以上的国家或经济体排名国家或经济体排名排排名名

6、国家或国家或经济体经济体数数量量排排名名国家或国家或经济体经济体数数量量排排名名国家或国家或经济体经济体数数量量排排名名国家或国家或经济体经济体数数量量1.美国美国3147芬兰芬兰14013奥地利奥地利7219挪威挪威592日本日本2618德国德国13614新加坡新加坡7220澳大利亚澳大利亚453中国台湾中国台湾2409加拿大加拿大11615比利时比利时7021爱尔兰爱尔兰374瑞士瑞士19610丹麦丹麦9016法国法国6822中国香港中国香港345瑞典瑞典19611荷兰荷兰8317英国英国6623新西兰新西兰326以色列以色列16312韩国韩国7418冰岛冰岛6324意大利意大利30202

7、2-6-72022-6-71515排名排名国家或国家或经济体经济体专利授专利授权数量权数量排名排名国家或国家或经济体经济体专利授专利授权数量权数量33俄罗斯俄罗斯1.6443巴西巴西0.6458印度印度0.1762中国中国0.152022-6-72022-6-716162022-6-72022-6-71717多功能齿动平行口钳多功能齿动平行口钳2022-6-72022-6-71818设计目的设计目的 稳定钳口的用力稳定钳口的用力 扩大钳子使用范围扩大钳子使用范围 实现一钳多能实现一钳多能2022-6-72022-6-71919稳定钳口的用力稳定钳口的用力 我们平时用的钳子，在钳夹我们平时用的钳

8、子，在钳夹物体时，钳口的张开是物体时，钳口的张开是V V字形，字形，显然有一个向钳口外的分力存在，显然有一个向钳口外的分力存在，这样就使得要夹持的物体体积越这样就使得要夹持的物体体积越大，钳口张开就越大，用于夹持大，钳口张开就越大，用于夹持物体的分力也越小，且越不稳固。物体的分力也越小，且越不稳固。 2022-6-72022-6-72020 采用采用齿轮齿条齿轮齿条传动传动机构的简单原理，机构的简单原理，钳把的转动转化为钳把的转动转化为扇形的齿轮转动，扇形的齿轮转动，从而带动齿条钳口从而带动齿条钳口的平动，实现钳口的平动，实现钳口的平行相夹。的平行相夹。2022-6-72022-6-72121

9、 无论齿轮啮合是否标准安装，啮无论齿轮啮合是否标准安装，啮合线合线N1N2的位置总是不变的，而的位置总是不变的，而且啮合角且啮合角恒等于分度圆的压力角，恒等于分度圆的压力角，也就是齿条的齿形角。（齿形角也就是齿条的齿形角。（齿形角越小越好）越小越好） 一般钳子钳口相夹时的力是随钳一般钳子钳口相夹时的力是随钳口变化而不断变化的，而且钳口口变化而不断变化的，而且钳口开的越大，钳夹力越小，很不适开的越大，钳夹力越小，很不适用于夹持体积大一些的物体。用于夹持体积大一些的物体。 而齿动原理使钳夹力的方向大小而齿动原理使钳夹力的方向大小都是不变的，除了平行钳夹的优都是不变的，除了平行钳夹的优势外，齿动平行

10、口钳在钳夹较大势外，齿动平行口钳在钳夹较大体积物体体积物体更省力更有优势更省力更有优势。FF1F2FF2F12022-6-72022-6-72222扩大钳子扩大钳子使用范围使用范围 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。2022-6-72022-6-72323多功能性多功能性 我们将钳口作成燕尾槽结构，并配合以不同功能的工作块，我们将钳口作成燕尾槽结构，并配合以不同功

11、能的工作块，使钳口工作面可以更换，这样就使它具有了多功能性：使钳口工作面可以更换，这样就使它具有了多功能性：v 1.普通钳口工作块；普通钳口工作块；v 2.橡胶质工作块；橡胶质工作块；v 3.圆弧形工作面块；圆弧形工作面块；v 4.剪切工作块剪切工作块 ；v 5.剥线工作块；剥线工作块；v 6.压线工作块；压线工作块；v 7.订书机工作块订书机工作块；v 8.尖嘴钳工作块尖嘴钳工作块； 根据；平行钳口的优势，可以直接当活扳手使用。根据；平行钳口的优势，可以直接当活扳手使用。 再将主轴下边小部分延伸引进普通钳子的钳口样式。再将主轴下边小部分延伸引进普通钳子的钳口样式。2022-6-72022-6

12、-724242022-6-72022-6-72525 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, ,并有平行钳并有平行钳夹的优点夹的优点2022-6-72022-6-72626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2022-6-72022-6-727272022-6-72022-6-728282022-6-72022-6-72929 可用以实现压线可用以实现压线钳的功能，并有平钳的功能，并有平行钳夹的优点行钳夹的优点2022-6-72022-6-73030订书机工作块订书机工作块2022-6-72022-6-731312022-6-7202

13、2-6-73232：可以简单可以简单 的实现绞杠、六角扳的实现绞杠、六角扳 手的功能手的功能 2022-6-72022-6-73333活扳手功能活扳手功能2022-6-72022-6-73434 几乎所有种类的钳类工具都能以几乎所有种类的钳类工具都能以可拆装工作块代替，因此，一把多功可拆装工作块代替，因此，一把多功能齿动平行口钳就能代替多把不同种能齿动平行口钳就能代替多把不同种类的钳子，实现一钳多能。类的钳子，实现一钳多能。2022-6-72022-6-73535 多功能齿动平行口钳能够代替一套的钳具包，不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，

14、节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，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。必能够很快占有一席之地。 2022-6-72022-6-73636 2022-6-72022-6-73737模型照片模型照片2022-6-72022-6-73838实物和模型照片实物和模型照片 2022-6-72022-6-7393920

15、22-6-72022-6-74040（1）独创性）独创性独创性体现为敢于提出与前人、众人不同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、新机构、新功能、新材料，更合理的新原理、新机构、新功能、新材料，独创性能使设计方案标新立异，不断创新。独创性能使设计方案标新立异，不断创新。 2022-6-72022-6-74141（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。2022-6-72022-6-

16、74242（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，受到模式中寻求解题方案，受到“思维定式思维定式”的约的约束。突破性敢于克服心理上的惯性，从思维定束。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、接受有用的事物，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。贡献新方法，为工程技术问题打开新局面。2022-6-72022-6-74343（4）多向性）多向性善于从多种不同角度考虑问题，是创新善于从多种不

17、同角度考虑问题，是创新设计的重要特征。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、柳点评：有时换个方向考虑，会使前进的道路豁然开朗、柳暗花明。暗花明。2022-6-72022-6-74444（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、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，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探寻其本质而得到新的启示。横向思维通过某一现象联想

18、到特点与它相似和相关的事物，从而发现新应用。联想到特点与它相似和相关的事物，从而发现新应用。逆向思维针对现象、问题和解法，分析其相反的方面，逆向思维针对现象、问题和解法，分析其相反的方面，从另一角度探寻新的途径。从另一角度探寻新的途径。2022-6-72022-6-74545（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。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

19、生灵感而推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。香水而受到启发，创造了发动机的汽化器。2022-6-72022-6-74646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，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。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。的要求，进行变型产品的开发，以适应市场需要。2022-6-72022-6-74747（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，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。利用移植、组合、改造等方法，