《机械创新设计》课件-项目1 机械创新设计基础

《机械创新设计》第一章走进机械创新设计课程简

介为什么开设机械创新课程？1培养创新的意识和提高机械创新设计的能力2课程理念科教兴国，科技创新；创新意识，创新技法；科技赋能发展，创新决胜未来。3如何学习这门课程？理论学习与创新设计实践相结合4考核方法平时考核，创新设计，创新实践活动国家政策第四模块加快构建新发展格局，着力推动高质量发展建设现代化产业体系。坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。实施产业基础再造工程和重大技术装备攻关工程，支持专精特新企业发展，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。二第五模块实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑深入实施人才强国战略。加快建设国家战略人才力量，努力培养造就更多大师、战略科学家、一流科技领军人才和创新团队、青年科技人才、卓越工程师、大国工匠、高技能人才。四机械制造是国民经济基础产业课程简

介第1章

机械创新设计概论第2章

典型机械结构及传动方式第3章

机械装置中控制系统设计第4章

机械创新之3D打印技术的应用第5章

初级项目-受电弓结构分析设计第6章

中级项目-农业机械装置结构分析设计第7章

高级项目-仿生青蛙结构分析设计以赛促学，赛教融合——实践育人获成效大学生机械创新设计大赛中国国际创新创业大赛“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中华职业教育创新创业大赛大学生智能农业装备创新设计大赛比赛成果

2022年一个2等奖

2个三等奖

2024年

5个三等奖

每一张证书都是一次成长的证明备赛历程—团队作战集思广益 群策群力学科融合快速成长比赛现场—2022年，2024年课程导入—启迪创新智慧，感受机械之美机械的发展，是一部人类创新的史诗。回首历史的长河，每一次机械领域的重大突破，都伴随着人类思维的飞跃和技术的革新。四次工业革命的浪潮将人类带入智能化、信息化的机械时代。从最初巧妙的杠杆设计到瓦特改良蒸汽机，机械的发展在不断改变人类的生产方式和生活面貌；爱迪生发明电灯，让光明照亮了黑夜，为人类带来了无限的希望；现代计算机的出现，使机械自动化达到了前所未有的高度，开启了智能制造的新时代。在这漫长的征程中，无数的科学家、工程师和工匠们，用他们的智慧和汗水，书写着机械发展的辉煌篇章。走进机械创新设计机械发展的历史是一部创新的历史指南车地动仪水车我们古代在机械方面有很多杰出的发明走进机械创新设计珍妮纺纱机第一辆火车第一辆汽车第一架飞机走进机械创新设计2024年11月4日01时24分，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，现场医监医保人员确保航天员叶光富、李聪、李广苏身体状态良好，神舟十八号载人飞行任务取得圆满成功。11月4日，神舟十八号航天员叶光富安全顺利出舱，汪江波

摄走进机械创新设计1.机械发展的历史是一部创新的历史机器人汽车自动化生产车间科学技术的发展，使得机械创新设计不断向宏观、微观、智能、多学科交叉等领域延伸。你的习以为常，机械设计师的一生所向一些惊艳的机械作品你的习以为常，机械设计师的一生所向一些惊艳的机械作品走进机械创新设计现状我国机械创新的现状和问题在现阶段的机械设计过程中，对美学、工学等多种学科进行了充分整合划分出了传统设计和现代设计2个部分，现代设计占据的比重较大。传统机械设计的设计思维相对保守、过于陈旧，设计技术相对单一，无法满足当前时代对机械产品的多方面的要求。例如当前普遍存在的设计时间较长、机械生产的公司内部协调性相对缺乏等问题都会对传统设计技术造成影响，无法保证机械生产的整体效率。走进机械创新设计2.我国机械创新的现状和问题问题首先，我国的机械设计技术已经制约了机械制造业的产品结构，使得机械制造业的生产效率不高。中国是人口大国，劳动力资源充足，使得劳动密集型产品生产众多，但是高科技的产品数量较少，这在一定程度上限制了我国的机械制造业的发展。虽然随着近年来科学技术的发展以及计算机技术在机械设计技术方面的广泛应用，我国的机械制造业质量有所提升，但是质量仍然存在一定的不足：数控机床的质量不高、精密机床的稳定性较差、轴承或其他设备的性能也有待提升。其次，机械设计技术制约了我国的机械制造业的生产投入的结构。由于我国现阶段机械设计技术发展不够先进，使得我国的机械制造业生产投入结构不够合理，受到了一定的制约。走进机械创新设计创新与机械创新设计机械创新设计和传统设计虽然大多遵循同样的设计过程，但机械创新设计要求设计者在设计的全过程中不仅仅是重复和模仿，而更要求设计者在新成果的基础上，敢于怀疑，有所突破，充分发挥设计者的创造力和想象力，充分利用已有科学技术的理论、原理、方法、技术进行创新构思，追求新奇、新颖、独特扣非重复性的创造成果。特别是在总体方案设计中更要充分发挥设计者的主导性和创造性作用，使产品具有更强的竞争力。走进机械创新设计当代新工科背景下，大学生具备机械创新的工程思维创新推动社会进步① 科学的本质就是创新② 科学技术推动了人类社会的各个方面创新推动生产关系和社会制度的变革①

实践基础上的理论创新是社会发展和变革的先导。② 理论创新推动制度创新、科技创新、文化创新等各方面的创新。创新推动人类思维和文化的发展① 创新推动了人类思维方式的变化② 创新推动了人类文化的发展T H I N K I N G思考机械创新设计需要哪些素养？《机械创新设计》1.2机械创新设计的概念及过程课程简

介第1章

机械创新设计的概念第2章

机械创新设计的内容第3章

机械创新设计的特点第4章

机械创新设计的基本思路第5章

机械创新设计技术基础第6章机

械系统类型机械创新设计的概念PA

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T ON

E一、机械创新设计的概念机械创新设计（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、创造性、实用性的机构或机械产品的一种实践活动。机械工程领域内的创新设计，它涉及到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、机械结构的创新、机械产品维护及管理等许多领域的创新。机械创新设计的内容PA

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T TW

O二、机械创新设计的内容01020304050607080910机械创新设计的基础知识；机构虚拟设计及其在ADAMS上的实现；机构组合原理与创新；机构演化、变异原理与创新；机器人机电一体化创新设计；机构再生运动链原理与创新；机械运动方案与创新设计；机械运动形态与控制及机电一体化设计；典型机构创新设计实例分析；典型机械系统创新设计实例分析；机械创新设计的特点PA

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T THRE

E电工电子基础测控技术基础力学基础材料与制造基础机械设计基础制图建模基础三、机械创新设计的特点（一）需要扎实、广泛的基础知识机械创新设计三、机械创新设计的特点（二）需要与其它现代设计方法相结合，充分反映现代科学技术的最新进展机械创新设计（MCD）机械系统设计（SD）计算机辅助设计（CAD）优化设计（OD）可靠性设计（RD）摩擦学设计（FD）有限元设计（FED）虚拟样机设计（VSD）机械创新设计的基本思路PA

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T FOU

R四、机械创新设计的基本思路机械创新设计理论教学1、创造性设计法：a.创造性思维b.创造技法2、系统化设计法：技术过程及技术系统系统功能原理设计3

、设计中的评价与决策创新设计能力量化评价（采用学生自评与教师评定相结合的分段评分法进行质量跟踪与监控）创新设计任务书搜集、查寻资料、调研系统原理方案创新设计分析比较、综设合计评方价案、决策优选最佳系统总体结构设计零件的二维设或计三及维其图仿设真计，虚拟样机机电系统设计编写设计计算说明书样机制作机械创新设计技术基础PA

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E五、机械创新设计技术基础（一）机器的组成分析：以车床为例原动机传动系统工作执行系统运动系统控制系统机器的组成框图电动机为车床提供动力；带传动、齿轮变速箱，丝杠与光杠为传动系统。主轴及三爪卡盘、安装刀具的刀架为工作执行系统（完成切削工作）开关按钮、接触器、继电器等机床控制系统，可对电机、传动装置或执行装置进行控制。五、机械创新设计技术基础（二）连杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构曲柄滑块机构转动导杆机构曲柄摆块机构移动导杆机构摆动导杆机构双滑块机构双转块机构正弦机构正切机构全转动副的连杆机构含有一个移动副的连杆机构含有两个移动副的连杆机构连杆机构五、机械创新设计技术基础直动从动件机构摆动从动件机构直动从动件圆柱凸轮机构摆动从动件圆柱凸轮机构其他圆柱凸轮机构平面凸轮机构空间凸轮机构凸轮机构（三）凸轮机构从动件类型有尖顶、滚子和平底从动件五、机械创新设计技术基础（四）齿轮机构垂直相交轴齿轮机构：分直齿、斜齿和曲齿锥齿轮交错轴齿轮机构齿轮机构平行轴齿轮机构直齿轮机构斜齿轮机构：也分斜齿外啮合、内啮合和齿轮齿条机构外啮合齿轮机构内啮合齿轮机构齿轮齿条机构五、机械创新设计技术基础（五）带传动机构同步齿形带传动圆带传动带传动机构平带传动三角带传动平带 三角带

圆带同步齿形带五、机械创新设计技术基础（六）链传动机构常用的链传动是套筒滚子链机构𝝎𝟐𝒛𝟐𝒛𝟏𝝎𝟏传动比如下：链轮转向相同12𝜔1 𝑧2𝑖 = =𝜔2 𝑧1五、机械创新设计技术基础——机构的组合单一机构应用较少，把各种机构组合在一起，形成一个机构组合系统，在工程中得到广泛应用。机械系统类型PA

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T SI

X六、机械系统类型（一）单一基本机构组成的机械系统由一个基本机构组成最简单的机械系统，具有结构简单、用途多样化、广泛且实用性好。许多基本机构都有应用价值，在简单机械中的应用最为普遍。六、机械系统类型（二）多个独立的基本机构协调工作组成的机械由多个基本机构独立工作，但他们之间的运动必须互相协调配合，完成特定的工作任务。六、机械系统类型（三）多个基本机构连接组成的机械多个基本机构通过串联组合、并联组合、叠加组合、封闭组合等连接方式，组成一个完整的机械系统，完成特定的工作。此类机械在工程中应用最为广泛。六、机械系统类型（四）机电一体化机械机电一体化是近代产生的体现高科技的机械领域，其本质是把机械运动和现代控制技术有机结合在一起，形成机械技术与电子技术密切结合的新机械。六、机械系统类型（五）智能机械通过各种内部信息传感器、外部信息传感器和强大的计算机处理能力，使新型机电一体化系统具有人类的智能，称为智能机械，代表性产品为智能机器人。该机器人至少要具备三个要素：感觉要素，运动要素和思考要素。智能机器人是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。智能机器人六、机械系统类型根据机械系统是否具有可控性，可将其分为刚性系统和柔性系统。01. 刚性机械系统泛指机械装置与电气装置独立组合的机械系统，具有简单的开、关、停、正反转等独立的控制要求，其运动没有可控性。许多传统机械，如各类普通车床、铣床、磨床、起重机等都属于刚性机械范畴。六、机械系统类型02. 柔性机械系统通过各种传感器和控制电路以及计算机的精准控制，机械系统的一切运动都具有可控性。改变控制软件或个别硬件，就可改变机械功能，称之为柔性机械。数控机床、机器人等产品都是柔性机械。刚性机械系统正在向柔性机械系统发展。T H I N K I N G思考机械系统有哪些机构类型？《机械创新设计》1.3机械创新思维基础机械创新思维基础思维方法是创新设计的重要组成部分，与创新理论、创新技法结合互补，使机械创新设计的内容更加完善。本章主要内容有思维的概念思维的类型课程简

介第1节

思维概述第2节

思维的类型思维概述PA

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E一、思维概述思维是人们大脑活动的方程式，它对人的一生前途起决定性作用。（一）思维的间接性和概括性01. 思维的间接性：指的是凭借其它信息的触发，借助于已有的知识和信息，去认识那些没有直接感知过的或根本不能感知的事物，以及预见和推知事物的发展过程。（哲学概念）思维的间接性是指思维不是直接通过感觉器官而是凭借知识、经验对客观事物进行的具体反映。（一般概念）例如通过考古，可知道古人的政治、经济、文化生活。看见河边柳变黄绿，可知春天到来等，都是思维的间接性判断结果。一、思维概述（一）思维的间接性和概括性02. 思维的概括性：指的是它能够去除不同类型事物的具体差异，而抽取其共同的本质或特征加以反映。（哲学定义）思维的概括性指的是把一类事物共同的、本质的特征抽取出来，加以概括。思维的概括性，其关键点在于“总结”（一般概念）如把表面有毛、体温恒定、使用肺呼吸、胎生、哺乳的动物，总结为哺乳动物。如生活在水中，会游动，用腮呼吸，体表有鳞和鳍的动物概括为鱼。如各类汽车、火车、轮船、飞机等都概括为交通运输机械。一、思维概述（二）思维的多层性思维有高级和低级，简单和复杂之分，也就是说，思维具有层次性。思维也分层次，最基本的思维只能看到事物最简单的关联性，而不去探究其内在的原因，并从中分析出更多的信息来。而更高层级的思维可以打破常规，将不同的事物在时间和空间上联系起来，正是这样的思维促进了社会的进步。如苹果掉在地上，是苹果熟了的缘故（低层次思维）苹果掉在地上，发明万有引力定律（高层次思维）低层思维一、思维概述（三）思维的自觉性与创造性思维的自觉性也称为灵感思维。其最大的特征是爆发性与瞬间性，只有善于扑捉这一短暂的灵感思维，才会发生量变到质变的创造成果。灵感思维是人脑的机能，是客观现实的反映，灵感思维是潜意识和显意识的相互作用。当我们苦心思考一个问题，而百思不得其解，过段时间在干别的事情时，却突然想起这个问题，就是灵感思维在发生作用。灵感思维具有突发性、独创性、模糊性、非自觉性和短暂性，要善于捕捉灵感思维的结果，提高创造能力。思维的类型PA

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T TW

O二、思维的类型“思维”是人脑对客观现实的一种间接的和概括的反映，从哲学、心理学等不同的角度处罚，可以对思维进行不同的分类。（一）形象思维形象思维又称为具体思维或具体形象的思维。它是人脑对客观事物或现象的外部特点和具体形象的反映活动。形象思维是以直观形象和表象为支柱的思维过程，也就是用直观形象和表象解决问题的思维。中国人身上都有很强的形象思维分析问题和解决问题的能力。我们使用的汉字就是形象思维强的例证。中国人的仿造能力世界第一，也与形象思维能力强有关。二、思维的类型形象思维及特点形象思维不仅是存在于文学艺术创作领域，而且在科学研究、发明创造、技术应用，乃至日常生活中都被广泛运用。在科学研究过程中，物理学家观察、识别并描述光和电的物理现象；化学家想像并设计复杂的分子模型；天文学家观测满天繁星的夜空，想像银河星系的形态；动物学家解剖动物的肢体，在显微镜下观察细胞的结构等。在工程技术和生产过程中，工程师构思设计建筑物或机器零件的模型；炼钢工人从钢水的色彩变化中识别判断转炉的温度；火车司机用小锤敲打车轮从声音中判断车轮的好坏等。在医疗工作中，医生通过察言观色、搭脉、看舌苔、听心音等诊断疾病，这属于复杂的形象判断