第一章机械创新设计技术资料重点
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创新案例a：旋转式内燃机
• 往复式内燃机虽然取代了蒸汽机成为应用广泛的动力机， 但也存在很多缺点：首先，其工作机构多、零件多、结构 复杂，并且摩擦损耗会降低机械效率。其次，活塞往复运 动造成较大的往复惯性力，系统易产生强烈振动，限制了 转速的提高。此外，往复式内燃机还有一套较复杂的配气 机构。
• 1945年，德国的汪克尔发明旋转式内燃机，取消了曲柄连 杆机构、气门机构等，能实现高速化，重量轻（比往复式 内燃机下降1/2—2/3），结构和操作简单（零件数减少 10%，体积减少50%）,在大气污染方面也有所改善。
• 现行教育体系不太适合培养创新型人才，在家长，学校和 社会的共同努力下，我们变得“安分守己”，不再“胡思 乱想”，几乎失去了应有的创新思维：
• a 当面临某个现实问题或具体事物时，往往会不假思索 地把它们纳入已经习惯的思维框架，并沿着已经习惯的思 维轨迹对他们进行思考和处理。
• b 我们一般以书本的是非为是非，按书本所讲授的模式 去思考、办事。
• 创新法则：组合创新
制造企业技术创新存在问题
观念与认识
环境
• 对创新概念认识不足 • 创新思维缺失
基础与支撑
• 基础技术发展滞后 • 缺乏对自主创新能力研究
• 政策支持力度不够 • 创新主体不明确 • 科研资金投入不足 • 人才匮乏和流失 • 缺乏交流与合作
关于创新概念认识
• a 创新与我无关，创新是有特殊的人群完成的，而不是 普通人的事情。其实不然，每个人都可以的，只是创新的 领域和层次不同而已。
• 创新法则：分解组合
创新案例c：秘密的上油方法
• 板加温来轧制钢管，轧制完成后，需要在冷却前给钢管内 壁涂上一层均匀的润滑油。这个涂油工作看起来似乎比较 简单，但是实现起来却比较复杂。需要设计制造一台专用 的可移动机器进入钢管内，完成涂油工作。由于是在管内 壁作业，是非平面涂油，所以涂油的速度比较慢，导致整 个轧致生产的速度下降，影响生产效率。
• 这种滞后严重影响了以此为基础的技术创新
缺乏对自主创新能力研究
• 关于企业自主创新能力的多角度研究及其学术观点无疑对 促进我国企业自主创新能力的提高有重要作用，能够为该 领域的的研究提供许多重要的基础性资料和在研究思路与 研究方法方面的启示。但这方面做得还不够：
• a 企业自主创新能力的研究成果仍然有限，且定量研究的 比例偏小。
• b 缺乏从投融资制度创新的角度来研究提高机械制造业企 业自主创新能力的研究
• c 缺乏通过产权制度创新来促进和推动技术自主创新的制 度安排的研究
• d 缺乏从节约交易成本的角度分析机械备制造业实现技术 创新途径选择的合理性的研究
关于政府政策
• 政府应为技术创新创造良好的政策环境，在技术创新中起 引导支持服务作用：
• 将气袋固定在飞机翅膀下，然后充气，气袋所产生的浮力 可以抬起飞机，然后将平板拖车开到飞机下面，拖走飞机。
• 创新法则：思维发散
创新案例f：另类测量
• 化工厂车间里，一种强腐蚀性的液体装在一个巨大的容器 中，生产时，让液体从容器流向反应器，但进入反应器的 液体量需要进行精确的控制。有两个问题：1.不论玻璃的 或金属的测量仪器都会很快被腐蚀。2.容器很大，高度变 化微小，且容器上端紧靠天花板，测量不方便。
• 有人制作一种上面涂好润滑油的纸带，直接贴到钢板上， 纸会在高温下燃烧，剩下的只有润滑油了。这个纸带作为 一次性用品，起到均匀分配润滑油的作用。
• 创新法则：联想旁通
创新案例d：沙丘与稳定器
• 中国工程热物理及流体力学专家高歌， 1968年一到1978 年，在青海沙漠地区工作，沙漠里有新月形的沙丘，有一 个很奇怪的特性，无论风多大，这个沙丘依然保持着它原 有的月牙形状。
• 利用振动原理，测量容器中液面以上的空气部分的共振频 率，得到空气部分的变化量，从而准确推算出液面的细微 变化量。
• 创新原则：逆反
Biblioteka Baidu
创新案例g：太阳能汽车
• 太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。相比 传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排 放。正因为其环保的特点，太阳能汽车被诸多国 家所提倡，太阳能汽车产业的发展也日益蓬勃。
• 创新法则：演化变异
创新案例b：希尔顿酒店的创始
• 著名的希尔顿酒店创始于20世纪20年代，当时，他看中一 块商业“风水宝地”之后，发现买表下这块地要30万美元， 而他只有5000美元，买下地后还要大量的资金投入，面看 起业这个项目显然不行。
• 他是这样做的，首先，把30万地皮费分成每年每月，他对 土地所有人说：“我租用你的土地，90年，每年给你三万， 按月支付，共270万，一旦我支付不起，你可以拍卖酒 店。”对方感觉占了个大便宜。而后希尔顿又把自己开酒 店的方案讲给一个投资人听，很快达成协议，酒店如期建 成，并最终成为世界级酒店，而希尔顿也成为世界顶级富 豪。
• 他把这个沙丘保持稳定的这种特性用流体学的角度解开了， 然后把这个原理用到了飞机发动机的火箭稳定器上，这样 就获得了比较突出的进展。
• 创新法则：移植
创新案例e：飞机的运输
• 一架巨型运输机在起飞后出现了故障，紧急迫降在距离飞 机场200公里外的空地上。经过检查，发现飞机机体上出 现了许多裂纹和损坏，必须将飞机送往工厂进行维修。这 架运输机非常重，如何运送成为问题。
• b 先赶上别人，然后才能进行创新，创新需要在同一水 平上才能进行，才有资格。有些时候正是由于创新才使弱 的一方得以赶上甚至超过强的一方。
• c 等知识和经验积累到了一定程度，创新就可以水到渠 成，一蹴而就。简单的创新可以这样认为，但我们要充分 认识到创新的长期性和艰巨性：创新：需要耐心。
关于创新思维
• c 一般情况下，经验是十分宝贵的，它可以使人们在处 理日常事务时快捷便当，在决策时减少失误。
关于基础技术
• 整体制造水平仍处于机械化生产为主的阶段，各类主要基 础件的性能指标大体相当国外20世纪70～80年代水平。工 业发达国家在成熟的共性基础技术和关键技术基础上，正 向定制化、智能化、集成化方向发展，而我国整体尚处于 单机自动化、刚性自动化的阶段，自动化技术水平较低、 系统集成能力差。
• 往复式内燃机虽然取代了蒸汽机成为应用广泛的动力机， 但也存在很多缺点：首先，其工作机构多、零件多、结构 复杂，并且摩擦损耗会降低机械效率。其次，活塞往复运 动造成较大的往复惯性力，系统易产生强烈振动，限制了 转速的提高。此外，往复式内燃机还有一套较复杂的配气 机构。
• 1945年，德国的汪克尔发明旋转式内燃机，取消了曲柄连 杆机构、气门机构等，能实现高速化，重量轻（比往复式 内燃机下降1/2—2/3），结构和操作简单（零件数减少 10%，体积减少50%）,在大气污染方面也有所改善。
• 现行教育体系不太适合培养创新型人才，在家长，学校和 社会的共同努力下，我们变得“安分守己”，不再“胡思 乱想”，几乎失去了应有的创新思维：
• a 当面临某个现实问题或具体事物时，往往会不假思索 地把它们纳入已经习惯的思维框架，并沿着已经习惯的思 维轨迹对他们进行思考和处理。
• b 我们一般以书本的是非为是非，按书本所讲授的模式 去思考、办事。
• 创新法则：组合创新
制造企业技术创新存在问题
观念与认识
环境
• 对创新概念认识不足 • 创新思维缺失
基础与支撑
• 基础技术发展滞后 • 缺乏对自主创新能力研究
• 政策支持力度不够 • 创新主体不明确 • 科研资金投入不足 • 人才匮乏和流失 • 缺乏交流与合作
关于创新概念认识
• a 创新与我无关，创新是有特殊的人群完成的，而不是 普通人的事情。其实不然，每个人都可以的，只是创新的 领域和层次不同而已。
• 创新法则：分解组合
创新案例c：秘密的上油方法
• 板加温来轧制钢管，轧制完成后，需要在冷却前给钢管内 壁涂上一层均匀的润滑油。这个涂油工作看起来似乎比较 简单，但是实现起来却比较复杂。需要设计制造一台专用 的可移动机器进入钢管内，完成涂油工作。由于是在管内 壁作业，是非平面涂油，所以涂油的速度比较慢，导致整 个轧致生产的速度下降，影响生产效率。
• 这种滞后严重影响了以此为基础的技术创新
缺乏对自主创新能力研究
• 关于企业自主创新能力的多角度研究及其学术观点无疑对 促进我国企业自主创新能力的提高有重要作用，能够为该 领域的的研究提供许多重要的基础性资料和在研究思路与 研究方法方面的启示。但这方面做得还不够：
• a 企业自主创新能力的研究成果仍然有限，且定量研究的 比例偏小。
• b 缺乏从投融资制度创新的角度来研究提高机械制造业企 业自主创新能力的研究
• c 缺乏通过产权制度创新来促进和推动技术自主创新的制 度安排的研究
• d 缺乏从节约交易成本的角度分析机械备制造业实现技术 创新途径选择的合理性的研究
关于政府政策
• 政府应为技术创新创造良好的政策环境，在技术创新中起 引导支持服务作用：
• 将气袋固定在飞机翅膀下，然后充气，气袋所产生的浮力 可以抬起飞机，然后将平板拖车开到飞机下面，拖走飞机。
• 创新法则：思维发散
创新案例f：另类测量
• 化工厂车间里，一种强腐蚀性的液体装在一个巨大的容器 中，生产时，让液体从容器流向反应器，但进入反应器的 液体量需要进行精确的控制。有两个问题：1.不论玻璃的 或金属的测量仪器都会很快被腐蚀。2.容器很大，高度变 化微小，且容器上端紧靠天花板，测量不方便。
• 有人制作一种上面涂好润滑油的纸带，直接贴到钢板上， 纸会在高温下燃烧，剩下的只有润滑油了。这个纸带作为 一次性用品，起到均匀分配润滑油的作用。
• 创新法则：联想旁通
创新案例d：沙丘与稳定器
• 中国工程热物理及流体力学专家高歌， 1968年一到1978 年，在青海沙漠地区工作，沙漠里有新月形的沙丘，有一 个很奇怪的特性，无论风多大，这个沙丘依然保持着它原 有的月牙形状。
• 利用振动原理，测量容器中液面以上的空气部分的共振频 率，得到空气部分的变化量，从而准确推算出液面的细微 变化量。
• 创新原则：逆反
Biblioteka Baidu
创新案例g：太阳能汽车
• 太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。相比 传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排 放。正因为其环保的特点，太阳能汽车被诸多国 家所提倡，太阳能汽车产业的发展也日益蓬勃。
• 创新法则：演化变异
创新案例b：希尔顿酒店的创始
• 著名的希尔顿酒店创始于20世纪20年代，当时，他看中一 块商业“风水宝地”之后，发现买表下这块地要30万美元， 而他只有5000美元，买下地后还要大量的资金投入，面看 起业这个项目显然不行。
• 他是这样做的，首先，把30万地皮费分成每年每月，他对 土地所有人说：“我租用你的土地，90年，每年给你三万， 按月支付，共270万，一旦我支付不起，你可以拍卖酒 店。”对方感觉占了个大便宜。而后希尔顿又把自己开酒 店的方案讲给一个投资人听，很快达成协议，酒店如期建 成，并最终成为世界级酒店，而希尔顿也成为世界顶级富 豪。
• 他把这个沙丘保持稳定的这种特性用流体学的角度解开了， 然后把这个原理用到了飞机发动机的火箭稳定器上，这样 就获得了比较突出的进展。
• 创新法则：移植
创新案例e：飞机的运输
• 一架巨型运输机在起飞后出现了故障，紧急迫降在距离飞 机场200公里外的空地上。经过检查，发现飞机机体上出 现了许多裂纹和损坏，必须将飞机送往工厂进行维修。这 架运输机非常重，如何运送成为问题。
• b 先赶上别人，然后才能进行创新，创新需要在同一水 平上才能进行，才有资格。有些时候正是由于创新才使弱 的一方得以赶上甚至超过强的一方。
• c 等知识和经验积累到了一定程度，创新就可以水到渠 成，一蹴而就。简单的创新可以这样认为，但我们要充分 认识到创新的长期性和艰巨性：创新：需要耐心。
关于创新思维
• c 一般情况下，经验是十分宝贵的，它可以使人们在处 理日常事务时快捷便当，在决策时减少失误。
关于基础技术
• 整体制造水平仍处于机械化生产为主的阶段，各类主要基 础件的性能指标大体相当国外20世纪70～80年代水平。工 业发达国家在成熟的共性基础技术和关键技术基础上，正 向定制化、智能化、集成化方向发展，而我国整体尚处于 单机自动化、刚性自动化的阶段，自动化技术水平较低、 系统集成能力差。