第四章--机械创新设计.ppt

机械原理与设计 第四章 机械创新设计 绪 论 第一篇 机 械 原 理 第一章 平面机构组成原理及其自由度分析 第二章 平面机构的运动分析 第三章 平面连杆机构运动学分析与设计 第四章 凸轮机构及其设计 第五章 齿轮机构及其设计 第六章 轮系及其传动比计算 第七章 其它常用机构及组合机构 第八章 机器人机构 第九章 机械的摩擦与自锁 第十章 机械动力学和机械的平衡 第二篇 机 械 设 计 第一章 机械设计概论 第二章 机械零件的强度 第三章 摩擦、磨损和润滑 第四章 螺纹联接与螺旋传动 第五章 键、花键联接及其它联接 第六章 带传动 第七章 链传动 第八章 齿轮传动 第九章 蜗杆传动 第十章 轴 第十一章 滚动轴承 第十二章 滑动轴承 第十三章 联轴器和离合器 第十四章 弹簧 第三篇 机械产品的方案设计与分析 第一章 机械产品设计过程简介 第二章 机械产品的运动方案设计与分析 第三章 机械传动系统与控制系统设计简介 第四章 机械创新设计 第五章 机械产品设计示例 第四章 机械创新设计 第一节 机械的创新 第二节 机构的创新设计 第三节 机械结构创新设计 第四节 机械创新设计实例 第一节 机械的创新 一、机械创新的概念 机械创新设计（Mechanical Creative Design，MCD）是指充分发挥设计者的创造力，利用人类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、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。 它包含两个部分：一是改进完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用性等；二是创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产或生活的需要。 机械创新设计(MCD)和机械系统设计(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)等一起构成现代机械设计方法。 二、机械创新设计的过程 MCD基本过程主要由综合过程、选择过程和分析过程组成。图3.4.1所示为中国技术专家提出的机械创新设计的一般过程，它分为四个阶段： （1）确定（选定或发明）机械的基本原理 （2）机构结构类型综合及优选 是机械设计中最富有创造性、最有活力的阶段，同时又是十分复杂和困难的问题。 （3）机构运动尺寸综合及其运动参数优选 其难点在于求得非线性方程组的完全解(或多解)，为优选方案提供较大的空间。 （4）机构动力学参数综合及其动力参数优选 其难点在于动力参数量大、参数值变化域广的多维非线性动力学方程组的求解，这是一个急待深入研究的课题。 三、创新的一般技法 常用的创新技法可以归为五类： （1）群体集智法（智力激励法、集思广益法） 群体集智法的特点是启智、激智、互补、集智。几个人针对某个问题集中讨论或书面交流，创造性思维在受激发情况下能更好地发挥 。 （2）系统分析法 针对问题，通过系统分析和提问，深入抓住问题的本质，从更多方面取得信息，探寻解法。系统分析法是通过纵向推理引导扩展思维的方法。 （3）联想类比法 通过对事物由此及彼的联想和类推进行发明和创新。联想类比法可分为以下几类： 1）联想构思法 对事物间的关系有接近联想、相似联想、对立联想。 2）类比移植法 有直接类比移植、因果对比移植、对称类比移植。 3）仿生法 通过仿生学对生物的某些特殊结构和功能进行分析和类推启发发明创新。 （4）反向探求法 在实践过程中，人们会发现某些计划、方法在实践中行不通，这时应根据实践过程提供的信息，及时修正计划、修改方法，继续有效地探索。 1）变元法 在问题求解的过程中通过变换求解因素，常可获得意外的结果。 2）变理法 当采用某种作用原理得不到预期的效果时，可以探索其他的作用原理是否可行。 3）逆向法 在求解问题时及时变换求解方向，有时可以使很困难的问题得到解决。 （5）组合创新法 按照一定的技术原理，通过将两个或多个功能元素合并，从而形成一种具有新功能的新产品、新工艺、新材料的创新方法。 1）组合法 组合的类型包括功能组合、系统组合等。 2）综摄法 通过已知的东西作媒介，把毫无关联的、不相同的知识要素结合起来，摄取各种产品的长处将其综合在一起，制造出新产品的一种创新技法。 第二节 机构的创新设计 一、应用现有原理创新机构 机构设计中的最富有创造性、最关键的环节，是机构型式的设计。构思机构的具体构成是一件极富创造性的工作。机构的创新方法很多，归纳起来，常用的机构创新设计方法有如下几种。 （1）叠加杆组法 在一个机构上叠加一个或多个杆组后，便可以