机械创新设计(较完整版)

第一讲1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。

独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。

现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。

常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计关联：机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。

创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。

现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。

2.现代创新人才应具备那些基本素质？(1) 具备必须的基础知识和专业知识(2) 不断进取与追求的精神(3) 合理的创新思维方式（突破传统定式）(4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件）(5) 掌握一定的创新技法3.学习机械创新设计的内容有那些？1.机构的创新设计2.机构应用创新设计3.机构组合设计产生新机构系统4.机械结构的创新设计5.利用反求原理进行创新设计6.利用仿生原理进行创新设计第二讲1简述创造性思维四大特性(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。

影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？(1)天赋能力：与生俱来的所有神经元(2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义(3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。

3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。

概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技术，并利用于其他新事物。

特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾；2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值；3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。

实施途径：1）基于结构的分解；2）基于特性、原理的列举分离第三讲1．学习创造原理的基础知识有什么实际意义？2．物场三要素是指什么？（两个物与一个场）比较完全物场（三个要素齐全的场）、不完全物场（三要素中有两个要素存在的场）、非物场（三要素中仅有一个要素的场）的异同。

3．列举三种所熟悉的创造理论，简述其实施的基本途径。

（1）物场要素变换：电磁场取代机械场（2）物场要素补建：超声波加工（特种加工工艺）第四讲1、实施群体集智法应遵循哪些原则？提出自己运用此法的技巧。

（要求从不同角度提两点）1.自由思考原则：解放思想、消除顾虑2.延迟评判原则：过早的结论会压制不同的想法，可能扼杀有创造性的萌芽3.以量求质原则：相关统计表明，一批设想的价值含量与总数量成非线性正比。

4.综合改善原则：充分利用信息的增值。

２．为什么设问探求法特别强调“善于提问”？简述所学的九种基本提问。

●学习者的基本技能●创造者分析、解决问题的基础①有无其他用途;②能否借用（直接）;③能否改变使用（间接）;④能否扩大（改良）;⑤能否缩小（改良）;⑥能否代用;⑦能否重新调整;⑧能否颠倒;⑨能否组合３．如何理解希望列举中的需求与创造的关系？（1)需求引导创造 (2)创造满足需求第五讲1．什么是黑箱思维方法？试运用黑箱法对身边一常见物品（事件）作功能、特性分析。

（如：手机、电池、电脑、照相机、万用表、卡尺、千分尺、投影仪等）概念：分析未知系统与周边环境的输入、输出及其他关系，了解其原理、结构、功能、特性。

2.系统评估的主要内容包括哪几方面？技术方面；经济方面；社会方面3.加权评价法有哪些主要步骤？计算定量分值与模糊分值方法上有何不同？步骤：1．列举指标；2．加权系数分配；3．无量钢化；4．加权积分；5．结论1.定量积分按规则统一对可量化指标进行评分。

2.模糊评价运用集合和模糊数学的处理，对模糊信息数值化。

第六讲1.叙述平面四杆机构演化成曲柄滑块机构的过程。

如图，将CD的长度增至无穷大即可得到曲柄滑块机构2.以曲柄滑块机构用于中小型压力机设计为例，叙述运用改变运动副尺寸获得创新设计的方法。

第七讲（缺讨论题）一. 机构在机械设计的地位二. 机构的演化和变异1.机架变化影响机构功能2.运动副尺寸、结构变化3.构建尺寸、形状变化（杆、轮、盘）三. 机构的等效取代空间与平面、高副与低副、滑动与滚动第八讲1.了解最简机构、基本机构、Ⅱ级杆组、Ⅲ级杆组的定义及应用。

最简机构：由2个构件和1个运动副组成的开链机构。

特点：●最多构件数为2 ●开链机构基本机构：含有3个以上构件、不能再进行拆分的闭链机构。

（运动副不限）特点：闭链且不可拆分性Ⅱ级杆组：两个构件、三个运动副构成。

Ⅲ级杆组：级杆组由4个构件、6个运动副组成，其中三个内接副，三个外界副。

2.绘制示下列杆组原理简图：（1）Ⅱ杆组内接移动副外接为转动和移动副；（2）Ⅲ杆组3个内接副为转动，外接2个移动、1个转动副；（3）Ⅲ杆组内接副2个为转动副、1个为移动副，外接3个转动副。

（1）内接副为移动副（外接为转动、移动）答案为第三个补充：内接副为转动副（外接为转动、移动）（2）答案为第三个（3）答案为第一个3.列举2种串联机构，指明其实现功能。

第九讲1.机构并联有什么特征？常用并联有哪三种基本类型？（1）刚度质量比大。

因采用并联闭环杆系,杆系理论上只承受拉、压载荷,是典型的二力杆,并且多杆受力，使得传动机构具有很高的承载强度。

（2）动态性能优越。

运动部件质量轻，惯性低,可有效改善伺服控制器的动态性能,使动平台获得很高的进给速度与加速度,适于高速数控作业。

（3）运动精度高。

这是与传统串联机构相比而言的,传统串联机构的加工误差是各个关节的误差积累,而并联机构各个关节的误差可以相互抵消、相互弥补，因此，并联机构是未来机床的发展方向。

（4）多功能灵活性强。

可构成形式多样的布局和自由度组合,在动平台上安装刀具进行多坐标铣、磨、钻、特种曲面加工等，也可安装夹具进行复杂的空间装配，适应性强，是柔性化的理想机构。

（5）使用寿命长。

由于受力结构合理，运动部件磨损小，且没有导轨，不存在铁屑或冷却液进入导轨内部而导致其划伤、磨损或锈蚀现象。

（6）不足：由于结构的原因，它的运动空间较小●I 型并联机构系统●II 型并联机构系统●III 型并联机构系统2.以往返活塞式发动机为例，描述如何通过机构并联实现特定的功能。

如六缸发动机曲轴连杆机构，它由六个曲柄滑块机构并联组合而成，各并联机构的结构尺寸完全相同，六个机构的曲柄设计在同一根曲轴上，并且曲轴分为三组，每组两个，三组曲轴在圆周上均匀布置。

当主动件活塞上下运动时，曲轴即可实现无死点位置的定轴回转运动，克服曲轴滑块的死点问题，而且提高了旧的动平衡性能，可减少发动机的振动3.分析教材P172图26增力机构。

（基础机构、附加机构、实现功能）第十讲1.分析机构的复合组合与叠加组合的差异。

提示：依据定义对比复合组合：一个2自由度机构（基础机构）与两个单自由度机构按一定方式组合形成的封闭机构。

叠加组合：在一个机构（基础）的可动构件上再安装一个或多个机构（附加）的组合方式。

2.为什么附加约束法不同于所述的四类组合？在多自由度机构中，人为地增加约束条件，从而达到机构创新设计的目的。

第十一讲1.叙述、理解机构结构设计的基本要求。

1）功能：运动、承载、精度、耐磨、抗腐等2）使用要求：操作环境、使用环境等。

3）结构工艺性：便于制造、装配、保养、维修4）人机工程：人性化操作、劳动强度、环保2.零部件结构变换主要包括哪四方面内容，试举例说明。

1.形状变换（平带、三角带、同步齿轮带）；2.位置变换（平口带、交叉带、半交叉带）；3.数目变换（三角带的根数，同步齿形带的齿数）；4.尺寸变换（三角带的断面型号、同步齿形带的模数）；第十二讲1.分析教材p207图9.22三种支撑设计的差异，说明其优劣。

2.如何通过改进结构提高零件疲劳强度？1）减少结构尺寸的突变；2）分散应力集中源3.创新设计中低副取代高副有何意义？应注意什么问题？第十三讲为保证设备机架的使用功能主要采用哪些结构措施？第十四讲论述实施反求工程的一般程序。

2.现代创新人才应具备那些基本素质？1．什么是黑箱思维方法？试运用黑箱法对身边一常见物品（事件）作功能、特性分析1.了解最简机构、基本机构、Ⅱ级杆组、Ⅲ级杆组的定义及应用。

2.绘制示下列杆组原理简图：2.以往返活塞式发动机为例，描述如何通过机构并联实现特定的功能。

1.分析机构的复合组合与叠加组合的差异2.零部件结构变换主要包括哪四方面内容，试举例说明。

1.分析教材p207图9.22三种支撑设计的差异，说明其优劣。

创新设计的精髓——意识、技法创新的三大特征新颖、独特、实用在设计领域中提出新的理念、理论、方法，从而得到具有独特、新颖、实用的产品。

思维与能力构成了创新设计的必须条件。

获取机械创新设计成果的三大要素：思维方法、创新理论、创新技法。