機械創(chuàng)新設(shè)計-緒論

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1、第一章 緒 論 創(chuàng) 新 是 人 類 文 明 進 步 的 原 動 力我 國 古 代 在 機 械 研 制 方 面 有 許 多 杰 出 的 發(fā) 明 創(chuàng) 造 。指 南 車 地 動 儀 水 碾 哈 格 里 沃 斯 發(fā) 明 的“ 珍 妮 紡 紗 機 ” 法 國 陸 軍 技 術(shù) 軍 官 古 諾 發(fā) 明 了 世界 上 第 一 輛 蒸 汽 動 力 車1898年 問 世 的 “ 雷 諾 ” 牌 汽 車 “圣 路 易 斯 精 神 ” 號 飛 機1927年 美 國 人 林 德 伯 格 駕 駛 著 它 完 成 了 人類 首 次 不 著 陸 飛 越 大 西 洋 的 壯 舉 。 國 際 太 空 站 航 天 飛 機 正 在

2、利 用 機 械 臂 施 放 哈 勃 空 間 望 遠 鏡用 光 刻 技 術(shù) 做 成 的 微 米 尺 寸 的 微 機 械 蜘 蛛 形 探 雷 機 器 人 機 器 蟑 螂 視 頻 機 器 恐 龍 視 頻 仿 人 機 器 人 視 頻 回 顧 人 類 發(fā) 展 的 歷 史 ， 創(chuàng) 新 在 人 類 進 步 過 程 中發(fā) 揮 了 極 其 重 要 的 作 用 ， 它 推 動 人 類 社 會 從 野 蠻 走向 文 明 ， 從 蒙 昧 走 向 智 慧 ， 從 封 閉 走 向 開 放 。當 世 界 進 入 知 識 經(jīng) 濟 的 時 代 ： 創(chuàng) 新 是 個 人 適 應(yīng) 競 爭 的 保 證 ； 創(chuàng) 新 是 國 家 繁 榮

3、強 盛 的 根 本 ； 創(chuàng) 新 是 民 族 屹 立 不 倒 的 靈 魂 。 目 前 ， 核 心 技 術(shù) 和 關(guān) 鍵 技 術(shù) 缺 失 ， 既 是 我 國 自 主創(chuàng) 新 要 解 決 的 高 端 問 題 ， 又 嚴 重 制 約 著 國 內(nèi) 創(chuàng) 新 活 動的 展 開 。我 國 發(fā) 明 專 利 授 權(quán) 中 四 分 之 三 為 外 國 人 所 擁 有 ；申 請 專 利 數(shù) 量 最 多 的 10家 電 子 信 息 企 業(yè) ， 5年 申 請 之和 僅 相 當 于 美 國 IBM公 司 1年 申 請 的 專 利 數(shù) 量 。 由 于 缺 少 擁 有 自 主 知 識 產(chǎn) 權(quán) 的 核 心 技 術(shù) ， 我 國 不 少行

4、 業(yè) 存 在 產(chǎn) 業(yè) 技 術(shù) 空 心 化 的 危 險 。 除 了 核 心 技 術(shù) 受 制 于 人 ， 我 國 自 主 創(chuàng) 新 面 臨 的 障 礙 還有 ： 產(chǎn) 業(yè) 鏈 支 離 破 碎 ； 投 融 資 體 制 改 革 滯 后 ； 競 爭 環(huán)境 尚 欠 “ 公 平 ” 。 不 需 要 很 復(fù) 雜 ， 關(guān) 鍵 是 有 新 意 。 多功能齒動平行口鉗 FF1 F2 FF2F1 擴大鉗子使用范圍 普 通 鉗 子 鉗 口張 角 過 小 ， 使 其 在使 用 范 圍 上 有 所 限制 ； 齒 動 平 行 口 鉗可 將 鉗 把 轉(zhuǎn) 角 加 到足 夠 大 ， 而 其 作 用在 鉗 口 的 力 不 變 ，從 而

5、擴 大 了 鉗 口 的應(yīng) 用 范 圍 。 普通鉗口工作面適 合 平 面 剛 性 材 料 物 體 的 夾 持 橡膠質(zhì)工作面 可 以 用 來 夾 持 玻璃 類 、 塑 料 類 脆 性 材料 的 物 體 ,并 有 平 行鉗 夾 的 優(yōu) 點 圓弧形工作面可 用 來 夾 持 圓 柱 類表 面 的 物 體 剪切工作面實 現(xiàn) 剪 切 功 能 可 用 以 實 現(xiàn) 剝 線 鉗 的 功 能剝線工作塊 可 用 以 實 現(xiàn) 壓 線鉗 的 功 能 ， 并 有 平行 鉗 夾 的 優(yōu) 點壓線工作塊 訂書機工作塊 尖嘴鉗工作塊 絞杠扳手工作塊： 可 以 簡 單 的 實 現(xiàn) 絞 杠 、 六 角 扳 手 的 功 能 活扳手功能

6、多功能齒動平行口鉗能夠代替一套的鉗具包，不但同樣能夠?qū)崿F(xiàn)它們的功用，而且實現(xiàn)了一鉗多能，節(jié)省空間、節(jié)省成本等。所有能夠制作成工作塊的工具都可以拿來開發(fā)利用。其所配套的工作塊，常用的可以成套銷售，有特殊用途的亦可單獨銷售。一旦銷入市場，必能夠很快占有一席之地。 將 來 產(chǎn) 品 展 望 雙 向 多 功 能 齒 動 平 行 口鉗 模型照片 實物和模型照片 1. 機 械 創(chuàng) 新 設(shè) 計 的 概 念 機 械 創(chuàng) 新 設(shè) 計 （ Mechanical Creative design, MCD） 是 指 充 分 發(fā) 揮 設(shè) 計 者 的 創(chuàng) 造 力 ， 利 用 已 有的 相 關(guān) 科 學 技 術(shù) 成 果 （ 含

7、 理 論 、 方 法 、 技 術(shù) 、 原理 等 ） ， 進 行 創(chuàng) 新 構(gòu) 思 ， 設(shè) 計 出 具 有 新 穎 性 、 創(chuàng)造 性 、 實 用 性 的 機 構(gòu) 或 機 械 產(chǎn) 品 的 一 種 實 踐 活 動 。 2 創(chuàng) 新 設(shè) 計 的 特 點（ 1） 獨 創(chuàng) 性獨 創(chuàng) 性 體 現(xiàn) 為 敢 于 提 出 與 前 人 、 眾 人 不 同的 見 解 ， 敢 于 打 破 一 般 思 維 的 常 規(guī) 慣 例 ， 尋 找更 合 理 的 新 原 理 、 新 機 構(gòu) 、 新 功 能 、 新 材 料 ，獨 創(chuàng) 性 能 使 設(shè) 計 方 案 標 新 立 異 ， 不 斷 創(chuàng) 新 。 點評：發(fā)現(xiàn)問題、提出問題有時候比解決問

8、題更重要！ （ 2） 實 用 性實 用 性 體 現(xiàn) 在 對 市 場 的 適 應(yīng) 性 和 可 生 產(chǎn)性 兩 方 面 ， 創(chuàng) 新 設(shè) 計 的 最 終 目 的 在 于 應(yīng) 用 。點評：沒有實踐就沒有創(chuàng)新！ （ 3） 突 破 性人 們 往 往 從 考 慮 某 類 問 題 獲 得 成 功 的 思 維模 式 中 尋 求 解 題 方 案 ， 受 到 “ 思 維 定 式 ” 的 約束 。 突 破 性 敢 于 克 服 心 理 上 的 慣 性 ， 從 思 維 定式 的 框 框 中 解 脫 出 來 ， 善 于 從 新 的 技 術(shù) 領(lǐng) 域 中接 受 有 用 的 事 物 ， 提 出 新 原 理 、 創(chuàng) 造 新 模 式

9、、貢 獻 新 方 法 ， 為 工 程 技 術(shù) 問 題 打 開 新 局 面 。點評：構(gòu)成我們學習的最大障礙是已知的東西，而不是未知的東西。 （ 4） 多 向 性善 于 從 多 種 不 同 角 度 考 慮 問 題 ， 是 創(chuàng) 新設(shè) 計 的 重 要 特 征 。 點評：有時換個方向考慮，會使前進的道路豁然開朗、柳暗花明。 （ 5） 連 動 性創(chuàng) 造 性 思 維 也 是 一 種 連 動 思 維 ， 它 引 導(dǎo) 人們 由 已 知 探 索 未 知 ， 開 闊 思 路 。 連 動 思 維 包 括縱 向 、 橫 向 、 逆 向 思 維 。 縱 向 思 維 針 對 某 現(xiàn) 象和 問 題 進 行 縱 深 思 考 ，

10、 探 尋 其 本 質(zhì) 而 得 到 新 的啟 示 。 橫 向 思 維 通 過 某 一 現(xiàn) 象 聯(lián) 想 到 特 點 與 它相 似 和 相 關(guān) 的 事 物 ， 從 而 發(fā) 現(xiàn) 新 應(yīng) 用 。 逆 向 思維 針 對 現(xiàn) 象 、 問 題 和 解 法 ， 分 析 其 相 反 的 方 面 ，從 另 一 角 度 探 尋 新 的 途 徑 。點評：工欲善其事，必先利其器。好的創(chuàng)新思維方法與技巧可以事半功倍。 （ 6） 突 變 性自 覺 思 維 、 靈 感 思 維 是 在 創(chuàng) 造 性 思 維 中 對問 題 產(chǎn) 生 的 一 種 突 如 其 來 的 領(lǐng) 悟 和 理 解 。 在 思維 過 程 中 突 然 閃 現(xiàn) 出 一

11、種 新 設(shè) 想 、 新 觀 念 ， 從而 使 問 題 得 到 解 決 。 如 果 阿 基 米 德 從 洗 澡 時 浴缸 中 水 的 溢 出 產(chǎn) 生 靈 感 而 推 出 浮 力 定 律 。 又 如美 國 工 程 公 司 杜 里 埃 看 到 妻 子 噴 灑 香 水 而 受 到啟 發(fā) ， 創(chuàng) 造 了 發(fā) 動 機 的 汽 化 器 。點評：創(chuàng)新的道路上沒有投機取巧，靈光一現(xiàn)的后面是長期的知識積累。 3 創(chuàng) 新 設(shè) 計 的 類 型（ 1） 開 發(fā) 設(shè) 計在 未 知 情 況 下 ， 根 據(jù) 產(chǎn) 品 總 功 能 和 約 束 條件 ， 提 出 新 原 理 、 進 行 技 術(shù) 設(shè) 計 。（ 2） 變 異 設(shè) 計在

12、 已 有 產(chǎn) 品 的 基 礎(chǔ) 上 ， 針 對 產(chǎn) 品 的 缺 點 和用 戶 的 要 求 ， 進 行 變 型 產(chǎn) 品 的 開 發(fā) ， 以 適 應(yīng) 市場 需 要 。 （ 3） 反 求 設(shè) 計針 對 已 有 的 新 進 展 產(chǎn) 品 和 樣 機 ， 分 析其 關(guān) 鍵 技 術(shù) ， 在 消 化 、 吸 收 、 引 進 先 進 技 術(shù)的 基 礎(chǔ) 上 ， 利 用 移 植 、 組 合 、 改 造 等 方 法 ，設(shè) 計 創(chuàng) 新 產(chǎn) 品 。 1. 機 械 創(chuàng) 新 設(shè) 計 的 內(nèi) 容（ 1） 機 械 創(chuàng) 新 設(shè) 計 的 基 礎(chǔ) 知 識 ；（ 2） 機 構(gòu) 虛 擬 設(shè) 計 及 其 在 ADAMS上 的 實 現(xiàn) ；（ 3

13、） 機 構(gòu) 組 合 原 理 與 創(chuàng) 新 ；（ 4） 機 構(gòu) 演 化 、 變 異 原 理 與 創(chuàng) 新 ； （ 5） 樂 高 機 器 人 機 電 一 體 化 創(chuàng) 新 設(shè) 計 ；（ 6） 機 構(gòu) 再 生 運 動 鏈 原 理 與 創(chuàng) 新 ；（ 7） 機 械 運 動 方 案 與 創(chuàng) 新 設(shè) 計 ；（ 8） 機 械 運 動 形 態(tài) 與 控 制 及 機 電 一 體 化 設(shè) 計 ；（ 9） 典 型 機 構(gòu) 創(chuàng) 新 設(shè) 計 實 例 分 析 ；（ 10） 典 型 機 械 系 統(tǒng) 創(chuàng) 新 設(shè) 計 實 例 分 析 ； 2. 機 械 創(chuàng) 新 設(shè) 計 的 特 點（ 1） 需 要 扎 實 、 廣 泛 的 基 礎(chǔ) 知 識 ；機 械 設(shè) 計 基 礎(chǔ)制 圖 基 礎(chǔ) 材 料 與制 造 基 礎(chǔ)測 控 技 術(shù)基 礎(chǔ)電 工 電 子 基 礎(chǔ)力學基礎(chǔ) 計 算 機 基 礎(chǔ) 其 它 學 科 基 礎(chǔ) （ 2） 需 要 與 其 它 現(xiàn) 代 設(shè) 計 方 法 相 結(jié) 合 ， 充 分反 映 現(xiàn) 代 科 學 技 術(shù) 的 最 新 進 展 。 機 械 創(chuàng) 新 設(shè) 計 （ MCD） 機 械 系 統(tǒng) 設(shè) 計 （ SD） 計 算 機 輔 助 設(shè) 計 （ CAD） 優(yōu) 化 設(shè) 計 （ O D） 可 靠 性 設(shè) 計 （ RD） 摩 擦 學 設(shè) 計 （ FD） 有 限 元 設(shè) 計 （ FED） 虛 擬 樣 機 設(shè) 計 （ VSD）