机械系统创新设计

使用要求（工艺要求） 使用要求（工艺要求） 功能原理设计 工艺过程设计 工艺动作设计
工艺动作的运动规律及运动参数设计 各分解运动规律及参数的设定
实现各分解运动的执行机构型综合 绘制机构系统运动简图
执行构件运动分解
组成机构系统 运动协调设计 运动循环图制定
机构运动参数确定
运动分析 传力特性分析
评价 决策
F ω １、将杆组依次联接到原动件和机架上去，设计新机构 将杆组依次联接到原动件和机架上去， A D 特性 筛 A D ； 将杆组联接到机构上设计新机构； ２、将杆组联接到机构上设计新机构； 挑线刺布机构的组成 的组 机构 性 成
震机构
3、机构局部结构的改变 、
（１）构件的运动结构改变 4 3 b 120º c 2 O a 5 O1 4 3 α a 1 （２）机构的主动构件被另一 自由度F=1的机构和构件组合 自由度 的机构和构件组合 所置换 b 2 1
４、机构的移植与模仿 将一机构中的某种结构应用于另一种机构中的设计 方法，成为结构的移植。 方法，成为结构的移植 利用某一结构特点设计新的机构，称为结构的模仿。 利用某一结构特点设计新的机构，称为结构的模仿。
三、创造法则 创造法则
1、还原抽象法则 由现有的事物 研究抽象出其创造起 还原抽象法则：由现有的事物 还原抽象法则 由现有的事物，研究抽象出其创造起 然后由创造起点出发，采用不 同的技术、方法 方法， 点，然后由创造起点出发 采用不 同的技术 方法 然后由创造起点出发 得出新的创造性成果。 得出新的创造性成果 2、 模仿移植法则 模仿已有的事物 进行新的创造 模仿移植法则：模仿已有的事物 进行新的创造， 模仿已有的事物，进行新的创造 并移植到其他领域，以取 得新的成果。 并移植到其他领域 以取 得新的成果 3、离散组合法则 将两种或多种技术 产品的一部分 离散组合法则：将两种或多种技术 离散组合法则 将两种或多种技术、产品的一部分 或全部进行适应组合，可形成新技术 新产品；而将 可形成新技术、新产品 或全部进行适应组合 可形成新技术 新产品 而将 研究对象加以分离， 新产品。 研究对象加以分离，同样可获得新技 术、新产品 新产品 4、分析综合法则：通过对事物得分析、比较研究获得 分析综合法则： 分析综合法则 通过对事物得分析、 其本质内容，然后再按其内容本质，把相关的概念、 其本质内容，然后再按其内容本质，把相关的概念、 信息方法巧妙地结合， 成新的创造性成果。 事 实、信息方法巧妙地结合，形 成新的创造性成果。
二、创新性思维活动方式
1、发散思维 ：以某种思考对象为中心，充分发挥已有的 、 以某种思考对象为中心， 通过联想、 知识和 经验 ，通过联想、类比等思考方法使思维向各 个方向扩散开来， 个方向扩散开来，从而产生大量构思求得多种方法和获 得多种不同结果。 得多种不同结果。 2、收敛思维： 利用已有的知识、经验进行分析比较优化 、收敛思维： 利用已有的知识、 筛选，从足够多的方案中选取最佳方案。 筛选，从足够多的方案中选取最佳方案。 3、侧向思维：它是用其他领域里的观念、知识、方法来 、侧向思维：它是用其他领域里的观念、知识、 解决本领域的问题。 解决本领域的问题。 4、逆向思维：它是索源思维，即反向思考问题。 、逆向思维：它是索源思维，即反向思考问题。 5、理想思维：即将问题理想化，除去的繁杂的外”，抽 、理想思维：即将问题理想化，除去的繁杂的外” 取简明的“内核” 进行思维处理， 取简明的“内核”，进行思维处理，往往容易抓住事物 的本质， 的本质，得到创新性成果来 。
C B O A A B O C
二、利用机构运动特点创新机构
利用现有机构工作原理，充分考虑机构运 利用现有机构工作原理， 动特点、 动特点、各构件相对运动 2 2 关系及特殊的构件形状等， 关系及特殊的构件形状等， 1 1 B 1 可创新设计出新的机构。 可创新设计出新的机构。 4 2 １、利用连架杆和连杆运 3 折边式包裹包装和模板 动特点设计新机构； 动特点设计新机构； A
机械系统创新设计
一、机械设计的基本概念 1、设计的目的 、 设计是人类改造自然的基本活动，是复杂的分析、规划、 设计是人类改造自然的基本活动，是复杂的分析、规划、推 理与决策过程，蕴涵着创新和发明。设计的目的是， 理与决策过程，蕴涵着创新和发明。设计的目的是，根据预定的 设计都蕴含着“创新” 设计都蕴含着“创新”。创（文字、 目标，经过一系列规划与分析决策，获得系统的设计信息（ 目标，经过一系列规划与分析决策，获得系统的设计信息 文字、 数据、图形等），形成设计方案及其实施文件，进而通过制造， ），形成设计方案及其实施文件 数据、图形等），形成设计方案及其实施文件，进而通过制造， 可以使设计别具一格， 新，可以使设计别具一格，耳目 形成产品，造福人类。 形成产品，造福人类。 2、 机械设计的分类 、 一新。 一新。 工作原理和设计方案全新的设计 （1）开发性设计 ）开发性设计——工作原理和设计方案全新的设计 在原理方案基本保持不变的前提下， （2）适应性设计 ）适应性设计——在原理方案基本保持不变的前提下，对产 在原理方案基本保持不变的前提下 品做局部的变更或设计某些新部件， 适应使用要求。 品做局部的变更或设计某些新部件，使产品更 适应使用要求。 在工作原理和功能结构都不变的情况下， （3）变型设计 ）变型设计——在工作原理和功能结构都不变的情况下，变 在工作原理和功能结构都不变的情况下 更现有产品的配置和尺寸，甚至增加一些型号， 更现有产品的配置和尺寸，甚至增加一些型号，使之扩大工作范 满足更多领域要求。 围，满足更多领域要求。
7 C 3 5 4 D C
２、利用两构件相对运动 关系设计新机构； 关系设计新机构；
３、用成型固定构件实现复杂动作过程。 排油孔 用成型固定构件实现复杂动作过程。 吸油孔
三、基于组成原理的机构创新设计 根据机构组成原理， 根据机构组成原理，可将零自由度的杆组依次 牛头 刨床车轮减 联接到原动件和机架上去， C C D 联接到原动件和机架上去，或者在原有机构的基础 改变 惯 E 机构 搭接不同级别的杆组，均可设计出新的机构。 上，搭接不同级别的杆组，均可设计出新的机构。 B
改变机构尺寸
机构及其系统运 动方案设计
机构选型
一、执行构件的运动形式 1、旋转运动：连续旋转运动，间歇旋转运动，往 、旋转运动：连续旋转运动，间歇旋转运动， 复摆动。 复摆动。 2、直线运动：往复移动，间歇往复移动，单向间 、直线运动：往复移动，间歇往复移动， 歇直线移动。 歇直线移动。 3、曲线运动：执行构件上某一点作特定的曲线 、曲线运动： 轨迹）运动。 （轨迹）运动。 4、刚体导引运动：一般指非连架杆的执行构件的 、刚体导引运动： 刚体导引运动。 刚体导引运动。 5、特殊功能运动：如微动、补偿、 换向等。 、特殊功能运动：如微动、补偿、 换向等。
二、机械设计过程
1、机械设计过程 、 设计过程是指从明确设计任务到编制技术文件所进 行的整个设计工作流程。 行的整个设计工作流程。 2、机械设计过程的四个阶段 、 (1) 产品规划 —— 明确机械设计任务，提出设计任 明确机械设计任务， 务书。 务书。 (2)原理方案设计 —— 确定功能原理和机械运 动方 原理方案设计 画出机械运动简图。 案,画出机械运动简图。 画出机械运动简图 (3)技术方案设计。 技术方案设计。 技术方案设计 (4)评估，改进与决策。 评估， 评估 改进与决策。
三、机构及其系统运动方案设计
一、机构及其系统运动方案设计的主要内容 1、 功能原理方案设计 、 功能原理设计 功能原理方案设计 工艺动作过程设计 从井中提水，可采用不同的功能原理： 例：从井中提水，可采用不同的功能原理： （1）机械作功改变水的动能，迫使水向上运动，达到 ）机械作功改变水的动能，迫使水向上运动， 提升水的要求； 提升水的要求； （2）改变容体容积，利用大气压力，达到提升水的要 ）改变容体容积，利用大气压力， 求（抽、吸、提升）； 提升）； 势能）。 （3）水斗连续提升（增大水斗里的水的 势能）。 ）水斗连续提升（
机构构型的创新设计方法
一、机构构型的变异创新设计
1、机构的倒置：机构内运动构件与机架的转换。 、机构的倒置：机构内运动构件与机架的转换。 4 lR 1 2 2 3 B
S A
O1 B P A O
1
5
2、机构的扩展：以原有机构作为基础，增加新的构件， 、机构的扩展：以原有机构作为基础，增加新的构件， 构成一个扩大的机构。 构成一个扩大的机构。
创新设计的原理与方法 一、创新性基本原理 创新性基本原理
就是要打破旧结论，发展新事物 1、发展原理 ：就是要打破旧结论 发展新事物 发展原理 就是要打破旧结论 飞机发明、缝纫机 缝纫机）。 （飞机发明 缝纫机 2、发散原理 就是要突破现有办法 多角度思 发散原理： 发散原理 就是要突破现有办法，多角度思 考问题，发展新思路 发展新思路。 考问题 发展新思路。 3、触发原理 将不相关的事物 通过触发联系 触发原理： 将不相关的事物，通过触发联系 通过触发联系， 触发原理 喷洒香水—汽化器 就可得到新的启示 。 （喷洒香水 汽化器 喷洒香水 汽化器）
四、创造技法 创造技法
1、头脑风暴法：创造性思维的自由奔放、打破常规和激 头脑风暴法：创造性思维的自由奔放、 烈涌现（ .A.F.奥斯本 奥斯本）。 烈涌现（1938 美.A.F.奥斯本）。 小组讨论: 人员不超过10 10人 会议目标明确， 小组讨论: 人员不超过10人，会议目标明确，有所准 鼓励思考，标新立异。而不允许批评， 备。鼓励思考，标新立异。而不允许批评，不泛泛空 及时归纳，不过早下结论，不实行少数服从多数。 谈，及时归纳，不过早下结论，不实行少数服从多数。 联想移植法： 2、联想移植法：通过联想获得不同研究对象的粗略对应 及类似特征，然后进一步分析、类比， 及类似特征，然后进一步分析、类比，便可将某一领 域的原理，技术、 域中去。 域的原理，技术、方法移植到另一领 域中去。 3、列举思考法 4、功能思考法