第三章 机械创新设计的技术基础
机械创新设计第三章 常用创新设计的基本原理
第一节 综合创新原理
1) 综合能发掘已有事物的潜力，并且在综合过程中产生新的价值。 2)综合不是将研究对象的各个要素进行简单的叠加或组合，而是 通过创造性的综合使综合体的性能产生质的飞跃。 3)综合创新比起开发创新在技术上更具有可行性，是一种实用的 创新思路。
第二节 分离创新原理
图3-3 分离创新原理的模式
第四节 逆向创新原理
1.功能性逆向创新 2. 结构性逆向创新 3.因果关系逆向创新
第五节 还原创新原理
例3-5 食品保鲜研究。 例3-6 洗衣机的开发。
ห้องสมุดไป่ตู้
第六节 物场分析原理
一、物场分析的概念 物场分析法（Substance⁃Field）是前苏联学者阿奇舒勒在发明
问题解决理论TRIZ中提出的一种创造原理，这种创新理论提出， 解决创造课题的本质问题是消除课题的技术矛盾，而技术矛盾是 由物理矛盾决定的，因此，只有消除物理矛盾，才能最终解决创 造课题。为了分析和消除这类矛盾，可以运用物场分析原理。这 个方法的基础是对“最小技术系统”的理解和分析：在任何一个 最小技术系统中，至少有一个主体S1，一个客体S2和一个场F，三 者缺一不可，否则不能发生技术作用。
例3-1 “椰菜娃娃”奇迹及启示。 1)设计师在设计时应具有营销的观念，以销定产，以顾客的需要 为中心，以销售指导产品的设计和生产，满足和服务顾客的需要， 这样才能设计出受客户欢迎的产品。 2)在现代社会中，产品除了满足功能方面的要求外，更重要的是 满足心理、人文、审美等方面的需要。
第三节 移植创新原理
3.增加 4.变换
第六节 物场分析原理
1)指定物体S1。
图3-6 新型割草机
第六节 物场分析原理
2)确定场F。 3)指定物体S2。 4)改变刀体锥面，使其与主轴锥孔不是以整个圆锥面接触，而是 以多数点的形式接触，如图3-7c所示。
机械创新设计基础ppt课件
第三节 影响创造能力的非智力因素
5.组织能力 组织能力是指对杂乱的局面或事物进行
妥善安排，合理调配的指挥运筹能力。
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第四节 影响创造能力的智力因素
我们要培养自己的创造能力，就应该 注重上述这些非智力训练，除此之外，搞 创造发明还必需具有一定的知识，知识就 是力量，现代社会已经进入了知识经济的 时代，没有知识必将一事无成。
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第一节 综合创新原理
图3-2为一种小型车、钻、铣三功能机 床。它是适应小型企业、修理服务行业加 工修配小型零件运用综合原理开发设计出 来的小型多功能 机床。安的设计特点是： 以车床为基础，综合钻床、铣床主要箱而 成的。
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第一节 综合创新原理
从大量的创新实践中可知， 综合就是创造。
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第一节 人类的思维
抽象思维是以抽象的概念、判断和推 论为形式的思维方式，概念是客观事物本 质属性的反映，判断是两个概念的联系， 推论则是两个以上判断的联系。
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第一节 人类的思维
2.发散思维与收敛思维 发散思维又叫分散思维、求异思维、
开放思维等。它是根据提供的信息，多方 位寻求问题的答案的思维方式。
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第四节 机械创新设计
3.技术方案设计——进行总体设计和结构设 计，完成产品全部生产图纸，编制设计说 明书、工艺卡等 技术文件 总体设计要树立全局观念、首先要考 虑各子系统的分解。按照执行系统、传动 系统、操纵系统、支承形式的顺序找出实 现各功能的作用原理，再考虑实现系统总 功能的要求，将各分功能的作用原理进行 合理的组合，在众多的原理方案中选择几 个，然后进行综合评价，如对可靠性、成 本、寿命、适用性等比较选优。
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第四节 机械创新设计
第三章 机械创新设计的基本知识
机械创新设计的基础知识
第一节 机械的基础知识
一、机械及其组成 机械是用来传递运动或动力的能完成有用机械 功的装置， 用来变换或传递能量、 信息。 功的装置 ， 用来变换或传递能量 、 信息 。 其特点 如下: 如下: 1)执行机械运动的装置 1)执行机械运动的装置 2)物料或信息的传递 物料或信息的传递, 2)物料或信息的传递,完成有用的机械功 3)完成能量的转换 3)完成能量的转换 分类:动力机,工作机, 分类:动力机,工作机,信息机
弹性滑动 打滑
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四、链传动
优点：传动比准确，传动效率高， 优点：传动比准确，传动效率高，能工作在恶劣环境下 缺点：瞬时速度变化，平稳性差， 缺点：瞬时速度变化，平稳性差，噪声大
基本特性参数： 基本特性参数：链节距 链排数一般不超过4排，链节数取偶数。 链排数一般不超过4 链节数取偶数。
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五、螺旋传动 螺旋传动是利用螺纹副来传递运动和动力的， 螺旋传动是利用螺纹副来传递运动和动力的，主 要功能是将回转运动变为直线运动。 要功能是将回转运动变为直线运动。 按用途分为三类： 按用途分为三类： 1、传力螺旋 千斤顶 、传力螺旋-千斤顶 2、传导螺旋 车床进给 、传导螺旋-车床进给 3、调整螺旋 虎钳 、调整螺旋-虎钳 滑动螺旋 滚动螺旋
优点：缓冲、吸振作用；运行平稳、噪音小； 优点：缓冲、吸振作用；运行平稳、噪音小； 结构简单， 结构简单，增减带长适应不同的中心距要求 缺点：普通带传动比不准确；传动带寿命短。 缺点：普通带传动比不准确；传动带寿命短。 同步带克服了其缺点。 同步带克服了其缺点。 欧拉公式： 欧拉公式：
F1 α =e F2
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3．机械系统的发展
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第四节 构件设计的原则
机械创新设计课件
机械创新设计课件1. 引言在机械工程领域，创新设计是推动行业进步和发展的重要驱动力。
机械创新设计课程旨在培养学生的创新思维和设计能力，提供理论知识和实践技能，帮助他们在机械创新设计领域中取得突破性的成果。
本课程将涵盖机械创新设计的基本概念、方法和工具，以及案例研究和实践项目，帮助学生理解和应用机械创新设计的原理和实践。
2. 机械创新设计的概念和原理2.1 机械创新设计的定义机械创新设计是指在机械工程领域中，以创新的思维和方法，设计并实现具有独特功能和性能的机械产品或系统的过程。
2.2 创新设计的要素•创新思维：培养学生的创意思维、跨学科思维和系统思维，激发他们的创新潜能。
•设计方法：介绍常用的设计方法，例如TRIZ、Axiomatic Design等，帮助学生系统性地解决设计问题。
•技术工具：引入CAD、CAE和CAM等设计软件和工具，提高学生的设计效率和质量。
2.3 创新设计的原则•功能性原则：设计的产品或系统应能够满足用户需求，并具有创新和独特的功能。
•可行性原则：设计的产品或系统应在技术和经济上可行，能够实现并投入使用。
•可靠性原则：设计的产品或系统应具有良好的性能稳定性和可靠性，保证长期使用。
3. 机械创新设计的方法和工具3.1 TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）TRIZ是一种用于解决创新设计问题的方法，通过分析和比较已有的发明和创新，总结出一系列的创新原理和模式，指导设计者产生创新的思路和方法。
3.2 Axiomatic DesignAxiomatic Design是一种基于系统思维的设计方法，通过定义设计参数和功能需求，建立设计的矩阵和关系，从而实现系统化的设计过程，确保设计的有效性和一致性。
3.3 CAD（Computer-ded Design）CAD是计算机辅助设计的缩写，它是一种利用计算机软件进行设计的方法，可以帮助设计师快速创建和修改设计图纸，提高设计效率和准确性。
机械创新设计复习手册
机械创新设计复习手册第一章绪论第一节创新与创新方法1、发现是指原本早已存在的事物，经过人们不断努力和探索后被人们认知的具体结果。
2、发明是指人们提出或完成原本不存在的、经过人们不断努力和探索后提出的或完成的具体结果。
3、创造也是一种完成新成果的过程，但可能具有一定的参照物，而不强调原本不存在的事物。
4、创新是指提出或完成具有独特性、新颖性和实用性的理论或产品的过程。
5、创新与创造关系：无本质差别，创新是创造的具体实现。
但创新更强调创造成果的新颖性、独特性和实用性。
6、从创新内容分，创新分为知识创新、技术创新、应用创新。
技术创新：针对具体的事物，提出并完成具有新颖性、独特性和实用性的新产品的过程。
应用创新：把已存在的事物应用到某个新领域，并发生很大的社会与经济效益的具体实现过程。
7、创新方式：其一是由无到有的创新，其二是由有到新的创新。
8、设计指根据社会或市场的需要，利用已有的知识和经验，依靠人们思维和劳动，借助各种平台（数学方法、实验设备、计算机等）进行反复判断、决策、量化，最终实现把人、物、信息资源转化为产品的过程。
9、创新设计：是指在设计领域中，提出的新的设计理念、新的设计理论或设计方法，从而得到具有独特性和新颖性的产品。
10、机械创新设计：是指机械工程领域内的创新设计，它涉及机械设计理论与方法的创新、制造工艺的创新、材料及其处理的创新、机械产品维护及管理的创新。
第二节常规设计、现代设计与创新设计1、机械设计方法可以分为正向设计和反向设计，正向设计可以分为常规设计、现代设计和创新设计。
2、常规机械设计方法是依据力学和数学建立的理论公式和经验公式为先导，以实践经验为基础，运用图表和手册等技术资料，进行设计计算、绘图和编写设计说明书的过程。
3、现代设计方法强调以计算机为工具，以工程软件为基础，运用现代设计理念进行的机械设计。
4、机械创新设计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知识，进行创新构思、设计出具有新颖性、创造性及实用性机械产品的一种实践活动。
机械基础机械设计与创新
机械基础机械设计与创新机械设计是现代工程领域中的重要环节，它涉及到各种机械设备的设计与创新。
本文将就机械基础知识、机械设计的重要性以及创新在机械设计中的应用等方面展开论述。
一、机械基础知识机械基础知识包括力学、材料力学、机械原理、机械设计等方面的知识。
力学是研究物体运动和力的学科，它在机械设计中有着重要的地位。
力学原理为机械时的结构设计提供了基础，例如力的平衡和分解规律、杆、杆件和轴的力学特性等。
材料力学则关注材料的强度、刚度等性质，帮助工程师选择合适的材料进行设计。
机械原理则是解释和原理，例如齿轮传动、曲线运动机构等。
机械设计是将设计思想化为具体的机械产品的过程，需要深入理解上述基础知识。
二、机械设计的重要性机械设计在现代工程领域中占有举足轻重的地位。
一个好的机械设计可以提高机械产品的性能和效率，降低成本和能耗。
通过合理的结构设计和材料选择，可以增强机械产品的强度和刚度，提高其使用寿命。
同时，机械设计还需要考虑产品的可维护性和可制造性，确保产品具有高度的可靠性和可操作性。
因此，机械设计是保证机械产品质量的关键一环。
三、创新在机械设计中的应用创新是推动社会进步和科技发展的重要因素，也适用于机械设计领域。
在机械设计中，创新可以从多个角度展开。
首先，可以在机械设计的理论和方法上进行创新。
例如，引入计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）等先进技术，提高设计效率和制造精度。
其次，可以在机械产品的结构和功能上进行创新。
例如，设计更高效的能源转换装置、更安全可靠的自动化设备等，以满足社会和市场对机械产品的需求。
此外，还可以在材料选择和加工工艺上进行创新，开发新型材料和新工艺，提高机械产品的性能。
总结起来，机械设计是现代工程领域不可或缺的环节，它需要以扎实的机械基础知识为基础，注重科学的设计原则。
在机械设计中，创新的应用可以提高机械产品的性能和效率，推动科技发展和社会进步。
因此，我们应该加强对机械设计的学习和研究，不断追求设计的创新和卓越，为社会提供更好的机械产品。
第三章机械创新设计的技术基础
•
•曲柄滑块机构
•齿轮齿条机构
•正弦机构
•直动凸轮机构
•
•5、连续转动到平面运动的变换与实现机构 •连杆机构——连杆
•
•行星齿轮机构——行星轮
•
•单行星轮传动机构
•双行星轮传动机构
•连杆机构
•
•6、直线移动到直线移动的运动变换与实现机构 •双滑块机构 •移动凸轮机构
•
1、连续转动到连续转动的运动变换与实现机构 •齿轮传动机构，摩擦轮传动机构 ••连杆机构 •带传动机构、链传动机构、绳索传动机构 •液力传动机构，钢丝软轴传动机构 •万向节传动机构等
•
•直齿轮传动 •斜齿轮传动 •人字齿轮传动 •内齿轮传动
•螺旋齿轮传动
•蜗杆传动
•锥齿轮传动
•
•椭圆齿轮传动
•摩擦棘轮机构
•
•空间槽轮机构
•分度凸轮轮机构 •不完全齿轮机构
•棘轮机构应用
•槽轮机构应用
•
3、连续转动到往复摆动的运动变换与 实现机构
•曲柄摇杆机构 •曲柄摇杆机构 •摆动导杆机构 •摆动从动件凸轮机构
•
•曲柄摇杆机构 •曲柄导杆机构 •曲柄摇块机构
•摆动凸轮机构
•
4、连续转动到往复直线移动的运动变换与 实现机构
•四、机电一体化机械
•五、智能机械
•
•一、单一基本机构组成的机械
•由一个基本机构组成的简单机械具有多样化、 •用途广泛且实用性好的特点。 •许多基本机构都有应用价值。 •在简单机械中的应用最为普遍。
•手动冲压机构：•☺
•
•二、多个独立的基本机构协调工作组成的机械 •由多个基本机构独立工作，但他们之间的运动 •必须互相协调配合，完成特定的工作任务。
机械创新设计技术手册
机械创新设计技术手册1.引言机械创新设计技术手册旨在提供给机械设计师和工程师一个全面的指南，以帮助他们在机械设计过程中应用创新技术。
本手册将介绍一系列的机械创新设计技术，并提供详细的步骤和注意事项，以帮助读者在实践中应用这些技术。
2.概述2.1 创新设计的定义创新设计是指在传统设计基础上，引入新的理念、方法和技术，以提高产品性能、降低成本、提升用户体验等方面的设计方法。
2.2 创新设计的价值创新设计能够带来多种价值，包括但不限于提高产品竞争力、降低生产成本、提高生产效率、改善用户体验等。
因此，掌握机械创新设计技术对于设计师和工程师来说至关重要。
3.机械创新设计技术3.1 概念设计概念设计阶段是机械创新设计的第一步，它涉及到定义产品的功能、性能需求，并通过创新的思维来激发灵感。
在这一阶段，设计师可以运用一些创新工具和方法，如头脑风暴、模糊逻辑、形态演化等，来产生多样化的创意。
3.2 实施设计在概念设计完成后，需要将创意转化为可实施的设计方案。
实施设计阶段需要结合实际的工程要求，考虑到可行性、成本、制造工艺等因素。
在实施设计过程中，设计师可以使用CAD软件进行建模和模拟分析，以验证和改进设计方案。
3.3 材料选择与应用材料选择与应用是机械创新设计中一个重要的环节。
在材料选择过程中，设计师应考虑到产品的工作环境、要求的性能指标、成本等多个方面，并利用先进的材料，如复合材料、新型金属、高分子材料等，来满足设计的需求。
3.4 制造工艺创新制造工艺创新是机械创新设计不可或缺的一部分。
通过引入新的制造工艺，如激光切割、3D打印、热压成型等，可以提高产品的质量、降低成本，并带来更多的设计灵活性。
3.5 智能化技术应用智能化技术的应用在机械创新设计中扮演着越来越重要的角色。
例如，引入传感器和控制系统可以实现产品的智能监测和控制；运用人工智能和大数据分析可以提高产品的自动化程度。
设计师和工程师应密切关注智能化技术的发展，并将其应用于机械创新设计中。
机械创新设计的课程设计
机械创新设计的课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握机械创新设计的基本概念、原理和方法；2. 了解我国机械行业的发展现状及趋势，理解机械创新设计在产业发展中的重要性；3. 掌握运用CAD软件进行简单的机械零件设计与绘制。
技能目标：1. 能够运用创新思维方法，提出具有创新性的机械设计方案；2. 学会分析机械系统的性能，优化设计方案；3. 能够运用团队协作和沟通技巧，完成创新设计项目的实施。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱机械学科，增强对机械设计的兴趣；2. 培养学生的创新意识，提高创新能力和实践能力；3. 树立正确的价值观，认识到机械创新设计在促进社会进步中的重要作用。
课程性质：本课程为选修课程，旨在提高学生的创新能力和实践能力，培养学生的团队协作精神。
学生特点：学生处于高中阶段，具备一定的机械基础知识，思维活跃，动手能力强，对新鲜事物充满好奇。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，鼓励学生积极参与讨论和实践，注重培养学生的创新思维和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际机械创新设计项目中，提高其综合素质。
二、教学内容1. 引言：介绍机械创新设计的概念、意义及其在机械工程领域的应用。
教材章节：第一章 机械创新设计概述2. 创新思维与方法：- 创新思维训练：头脑风暴、六顶思考帽等；- 创新方法介绍：TRIZ、DFMA等。
教材章节：第二章 创新思维与方法3. 机械设计原理：- 机械原理：机构、传动、联接等；- 设计原理：强度、刚度、稳定性、可靠性等。
教材章节：第三章 机械设计原理4. 机械创新设计案例：- 国内外机械创新设计成功案例；- 分析案例中的创新点及设计方法。
教材章节：第四章 机械创新设计案例5. CAD软件应用：- CAD软件操作基础；- 机械零件设计与绘制实践。
教材章节：第五章 CAD软件在机械设计中的应用6. 机械创新设计实践：- 团队协作完成创新设计项目；- 设计方案的分析、优化与实施。
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。
机械创新设计基础知识
最简单、精练的设计就是最好的设计！
（a ）
（b）
方案（b）加工方便，工艺性较好
（a）
（b）
方案（b）增加圆柱面，利于卡盘装卡。
第四节
创新设计方法
创新设计方法有很多种，下面简单介绍 智力激励法、提问追溯法、联想类推法、返 向探求法、系统分析法、组合创新法六种。
1．智力激励法
智力激励法是美国学者奥斯本创造的。它 以“群言堂”为特征，是一种集思广益， 相互启发的方法 .（头脑风暴会）
内六角花形沉头螺钉
内六角圆柱头轴肩螺钉
十字槽圆头木螺钉
内六角花形盘头螺钉
c型开槽沉头自攻螺钉
滚花小头螺钉
不同的螺钉头类型演化出不同的螺钉类型。
开槽长圆柱端紧定螺钉
内六角平端紧定螺钉
开槽沉头不脱出螺钉
方头短圆柱锥端紧定螺钉
十字槽圆头木螺钉
开槽平端紧定螺钉
不同的螺钉尾类型演化出不同的螺钉类型。
长吊环螺钉
单相交流异步减速电动机
（3）直流电动机 特点：可以进行调速，易于实现自动控制，在 机电一体化设备中得到广泛应用。
（4）步进电动机 特点：要求分度或步进运动的场合可采用步进 电动机。采用脉冲信号控制，将脉冲信号转化 为电动机的角位移。
步进电动机
驱动器
（5）直线电动机 特点：直接提供直线运动，减少了中间转换运 动链，结构简单，反应速度快，灵敏度高，适 合于高速和高精度的应用场合 。
（14） 液压、气动传动机构的基本型
缸体不动的液压油缸和气动缸 可演化为摆动油缸和气动缸。
（15） 螺旋传动机构的基本型
三角形螺旋传动机构 可演化为梯形螺旋传动机构、矩形螺旋传 动机构、滚珠丝杠传动机构。
机械创新设计基础知识103页PPT
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
机械创新设计简介与基础知识
2 机械创新设计简介与基础知识在新的世纪里竞争日益激烈，科学技术依然是推动人类社会进步的第一生产力。
创新是人类文明进步的原动力，是技术和经济发展的源泉，也是培养和造就人才的重要途径，在世界进入知识经济的时代，创新更是一个国家国民经济可持续发展的基石。
人类的科技已经到达很高的水平，特别是机械行业，传统的设计水平进步很慢。
而现在人们的需求也越来越高，所以人们迫切需要创新设计。
2.1创新设计概论创新设计是一种现代设计方法，它是研究设计程序、设计规律和设计思维与方法的一门新型综合性科学。
在机械设计过程中，创新设计对更大程度的满足人类生产和生活的需要，促进经济的发展和社会的进步有非常重要的作用。
说起创新设计大家总觉得很神秘、陌生。
其实回想历史上的许多发明家，我们不难看出，创新发明其实有时候只是我们身边存在的小问题，经过我们思考之后加上灵感找到解决问题的方法或是发现新的事物。
比如传说鲁班爬山时手被草割破，经过他的仔细思考发明了至今仍在使用的锯子；还有瓦特观察大水烧开后能将壶盖顶起，依据这个原理他发明了蒸汽机，导致了第一次工业革命。
另外创新设计需要勇气和毅力。
大家一定知道袁隆平先生历尽磨难研究成功杂交水稻的事迹。
这正是告诉了我们在进行创新设计过程中要破除思想封锁，树立信心，持之以恒，最终一定能解决问题。
但是我们也需要逐步培养起分析创新设计可行性的能力，不能盲目到想要发明一种以水为燃料的内燃机。
2.2 机械创新设计（MCD）的概念及创新人才培养机械创新设计（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。
其目的是由所要求的机械功能出发，改进、完善现有机械或创造发明新机械实现预期的功能，并使其具有良好的工作品质及经济性。
所以培养创新人才要做到如下几点：第一；要勇于创新和善于探索，有信心，勇气和创意。
第三章 机械创新设计的技术基础
第三章机械创新设计的技术基础回
章
首目录：
第一节机器的组成分析
第二节机构及其机械运动形态分析
第三节机械的控制系统
第四节机械运动及其控制
第五节机械系统及其发展
首回
第一节 机器的组成分析 章
一、机械及其分类
1、机器及机械的概念
机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。
2、机械的分类
（1） 动力类
（2） 工作机
（3） 信息机
控制系统
原动机 工作执行系统
传动系统
二、机器的组成
机械创新设计的内容主要涉及到机械运动系统
图3-1 机器组成示意图
图3-2 无传动机构的机械
图3-3 油田抽油机机构简图
1-电动机2-带传动3-减速箱4-ABCDE连杆机构
5-抽油杆
退出
首
回
第二节 机构及其机械运动形态分析 章
一、机构及其运动形态
1、齿轮及其传动结构
图3-4 齿轮及轮系传动机构。
机械创新设计及其技术
太原科技大学TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 机械创新理论设计结课报告姓名：刘庚班级：研1504班学号： S2*******机械创新理论设计1机械创新设计及其技术1.1机械创新设计的研究对象所谓机械创新设计(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。
由于机械创新设计过程凝结了人们的创造性智慧,因而其产品无疑应是科学技术与艺术结晶的产物,具有完满的美学性。
1.2机械创新设计与常规设计及发明创造的关系(1)机械创新设计与常规设计机械设计一般可分为方案结构设计、运动设计及动力设计三个阶段,其中,方案结构设计最需要创造性,设计难度也最大。
常规设计一般是在给定机械结构或只对某些结构作微小改动的情况下进行的,其主要内容是进行尺度设计及动力设计。
工厂生产中的非标准件设计已含有较多的创新设计成分。
而相对传统设计而言,机械创新设计特别强调了人在设计过程中, 特别是在方案结构设计阶段中的主导性及创造性作用。
(2) 机械设计与机械的创造发明机械的创造发明大多属于机械结构方案的创新设计。
创造发明过程及方法的专著已有问世, 但大多是作宏观概括的论述,缺少具体的可操作性。
机械创新设计要完成的一个核心内容就是要探索机械产品创新发明的机理、模式及方法,要具体描述机械产品创新设计的过程, 并将之程式化、定量化,乃至符号化、算法化。
1.3机械创新设计技术机械创新设计技术(MCD)是一门有待开创发展的新的设计技术和方法,它和机械系统设计(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学库,并吸收邻近学科有益的设计思想与方法。
机械创新设计教案
教案编号：1课题绪论授课时数课堂类型授课时间班第周星期2新授课教学目的要求1.了解创新设计的概念及过程；2.了解创新与人类进步的关系，3.明确实现技术进步的途径；4.了解创新型人才的知识结构；5.机械创新设计的概念及过程6.了解本课程的学习目的、研究内容。
教学重点难点1.领会创新设计的概念及过程；2.领会实现技术进步的途径及注意事项；3.了解创新型人才的知识结构；4.机械创新设计的概念及过程5.了解本课程的特点、学习目的和研究内容。
教学方法手段讲授，多媒体课件教学后记通过此课时的学习，让学生了解创新的方法和重要性，把创新思想融入到机械设计当中，学生学习兴趣较高，学习效果较好。
思考题及作业作业:简述机械创新设计的概念及过程注：①每课题（指一个教学内容（单元）或一次课（2学时）、一次实验）拟写本教案一份；②“课堂类型”填写：新授课、复习课、练习课、实验课、考试、综合课等；③“教学方法与手段”指采用讲授、讨论、读书指导、练习等方法，以及使用多媒体课件、实物、教具、实验器材等。
教案编号：2课题机械创新设计的思维基础授课时数课堂类型授课时间班第3周星期一2新授课教学目的要求1.了解思维概述和思维的类型；2.了解创造性思维的形成与发展3.了解思维方式与创新方法。
4.掌握创新设计过程中的创新思维方法；教学重点难点1.掌握常见的创新思维方法。
教学方法手段讲授，多媒体课件教学后记通过此课时的学习，让学生了解设计中的思维方式与创新方法，对学生起到启发的作用。
思考题及作业思考题：常用的创新思维方法注：①每课题（指一个教学内容（单元）或一次课（2学时）、一次实验）拟写本教案一份；②“课堂类型”填写：新授课、复习课、练习课、实验课、考试、综合课等；③“教学方法与手段”指采用讲授、讨论、读书指导、练习等方法，以及使用多媒体课件、实物、教具、实验器材等。
教案编号：3课题机械创新设计的技术基础授课时数课堂类型授课时间班第4周星期一4新授课班第6周星期一教学目的要求1.了解机械的组成；2.领会机械运动系统的各种基本型；3.了解机构的结构设计时的注意事项；4.掌握机械运动形态与变换5.掌握机、电、液机构组合的运动与控制、机械运动与控制；6.机械运动的换向、调速、离合、制动等动作的实现方法；7.了解机械系统的发展。
《机械创新设计》课程标准
课程名称：机械创新设计编码：适用专业：数控技术学时：40学时学分：4学分（一）课程定位《机械创新设计》课程是在学生学完必要的专业技术基础课的基础上开设的一门专业必修课程，该课程又是连接专业课与学生技能的技术类课程。
该课程主要讲机械创新设计的基本思维及基本原理技法等。
让学生充分了解专业技术的发展现状，尤其对技术应用创新的典型案例及创新思路、方法有教为深入的理解。
（二）课程设计思路本课程的教学内容的设置充分考虑专业的办学层次、办学条件、办学环境、培养目标以及学生知识结构与市场需求的关系。
体现职业教育就业导向、能力本位的指导思想，体现以职业素质为核心的全面素质教育培养，并贯穿于教育教学的全过程。
1、根据毕业生将从事的职业岗位（群）要求，按企业要求毕业生必须了解哪些知识、掌握什么技术、具备哪些能力，按“简洁实用、够用，兼顾学生后续发展”的原则选择教学内容。
2、注重呈现形式生动活泼，配套多媒体资源丰富，激发学生的学习兴趣和求知欲。
3、注重学生本课程学习成绩的评价，采用过程性评价和结果性评价相结合的评价体系，注重学生平时知识的积累和能力的培养。
要兼顾对学生的关键能力，以及基本素质、创新精神、创造能力、个性培养和发展等各个维度的关注。
结合平时作业、课堂作业、考试及学习态度等进行综合评价。
（三）课程目标《机械创新设计》是数控技术的基础课程之一。
本课程的课程目标：1、知识目标通过本课程的学习，学生能掌握关于《机械创新设计》的基本知识并能进行实际应用，获得基本的机械创新设计理念、方法，包括：综合创新原理、分离原理、移植原理、逆向原理、还原原理、物场原理等。
2、技能目标能通过学习《机械创新设计》能设计基本简单的机械结构。
3、素质目标通过制造技术基础课程的教学,应注重培养学生以下素质：（1）求实精神——通过机械创新设计基础课程的教学，培养学生踏实工作、实事求是的科学态度和刻苦钻研的工作作风。
（2）创新意识——通过学习，激发学生的求知热情、探索精神，以及敢于创新的精神。
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回 章 首
直齿轮传动 斜齿轮传动 人字齿轮传动 内齿轮传动
螺旋齿轮传动
蜗杆传动
锥齿轮传动
退出
带传动机构
同步带传动机构
回
章
首
摩擦轮传动机构 液力传动机构
绳索传动机构
钢丝软轴传 动机构
退出
2、转动到移动的功能变换
回 章
首
曲柄滑块机构（空压机、内燃机） 正弦机构 直动从动件凸轮机构 齿轮齿条机构 螺旋机构(自锁，机床工作台的移动）
退出
第三节 机械的控制系统
回 章
首
机械控制系统的主要任务:
1.使各执行机构按一定规律和顺序动作 2.改变各运动构件的位置、速度、加速度等 3.协调各运动构件的运动和动作，完成给定的作业环节要求 4.对整个系统进行监控及防止事故，对工作中出现的不正常 现象及时报警并消除
退出
回
章
第三节 机械的控制系统
退出
曲柄滑块机构
回 章 首
正弦机构 直动凸轮机构
退出
3、转动到摆动的功能变换
回 章 首
曲柄摇杆机构－死点 摆动导杆机构－死点 摆动从动件凸轮机构
摆动凸轮机构
曲柄摇杆机构 曲柄导杆机构
曲柄摇块机构
退出
4.摆动到移动功能变换
正切机构 摆动液压缸机构
2C 1
3 Aφ
H 4D
Htanφ
回 章 首 退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章
首
一、机构及其运动形态
8,带传动机构－主动轮转动增速或减速为从动轮的转动
适用于较大中心距的场合
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章
首
一、机构及其运动形态
9,链传动机构－主动轮转动增速或减速为从动轮的转动
适用于较大中心距的场合，输出同向的减速增速转动
退出
进行远距离控制。通过不同传感器可把位移、速度、加速度、 温度、压力等转变为电量变化，然后由控制系统进行处理。
电气控制系统的基本要求： 1. 满足机械的动作要求或工艺条件； 2. 电气、电子元件合理，工作安全可靠； 3. 停机时，控制系统的电子元器件不应长期带电； 4. 有较强的抗干扰能力，避免误操作现象发生； 5. 便于维护与管理，经济指标好； 6. 使用寿命长； 7. 自动控制系统中应设置紧急手动控制装置。
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章
首
一、机构及其运动形态
2、连杆机构
③含有两个移动副四杆机构的基本型
2 B
1 φ A
I1sinφ
正弦机构
43 D
2
1
A
4
D3
双转块机构
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章
首
一、机构及其运动形态
3、凸轮机构－实现各种形式运动规律，转动移动相互转
换，以及转动向摆动转化。
1 e2
e2
1 为轮1的转角，e为椭圆的偏心率
焦距 e 长轴直径
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章
首
一、机构及其运动形态
7,瞬心线机构－主动轮的转动转换为不等速的从动轮的转动。
瞬心线机构可以实现连续的周期性的、变速转动输出。
2）四叶卵型线轮传动
i12
1 2
BP AP
退出
R2 R1
i12
sin 2 sin 1
i12
R2 R1
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章
首
一、机构及其运动形态
7,瞬心线机构－主动轮的转动转换为不等速的从动轮的转动。
瞬心线机构可以实现连续的周期性的、变速转动输出。
（1）椭圆型瞬心线机构
i1 2
1 2
BP AP
1 2e cos1
斜齿轮传动
蜗杆传动
锥齿轮传动 退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回
章
首
一、机构及其运动形态
1、齿轮传动机构
轮系： 转动→转动 完成齿轮增速减速 转动方向的改变
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章
首
一、机构及其运动形态
2、连杆机构
四杆机构
①全转动副四杆机构的基本型 ②含有一个移动副四杆机构的基本型 ③含有二个移动副四杆机构的基本型
首
一、机械控制系统的类型
(元器件及装置）
机械式控制系统 液压式控制系统 气压式控制系统 电气控制系统 智能控制系统
退出
第三节 机械的控制系统
回 章
首
一、机械控制系统的类型
1.机械式控制系统
精确度高，微动开关 可以任意放置。但凸 轮制成后，程序不能 改变。 凸轮 鼓轮
图3-24 凸轮程序控制装置
退出
5.间歇运动变换
回 章 首
槽轮机构 棘轮机构 不完全齿轮机构 分度凸轮机构
退出
回 章 首
外棘轮机构
内棘轮机构
棘条机构
换向棘轮机构
外槽轮机构
摩擦棘轮机构
退出
回 章 首
空间槽轮机构
分度凸轮轮机构
不完全齿轮机构
棘轮机构应用
槽轮机构应用
退出
回 章 首 退出
回
6.实现特殊功能
章 首
位移缩放机构、微位移机构、自锁机构，力的放大机构
机械运动学观点看二者等同，统称为机械。
退出
第一节 机器的组成分析
回
章
首
2.机械的分类
根据机械的特点（能量物料信息主次） 动力机－以能量转换为主的机械。（原动机） 工作机－以物料转换为主的机械。（机床、收割机、起重机等） 信息机－以信息转换为主的机械。（打印机、传真机等）
行业——作业机械、交通运输机械、起重机械、印刷机械、纺织 机械等
律等多种要求。液压缸－主动件。
a. 单出杆固定缸； b. 双出杆固定缸； c. 摆缸
17.机电一体化机构－在信息指令下实现机械运动。
集自动控制、人工智能、机械运动为一体的新系统。
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章
首
二、机构及其功能
机械运动系统的主要作用是为了实现速度或力的变化、 实现特定运动规律、实现特定运动轨迹、实现某种特殊信息 的传递要求。
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章
首
一、机构及其运动形态
10.绳索传动机构－主动轮转动变换到从动轮的转动
不能传递较大载荷。
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章
首
11.液、汽传动机构－利用液体或气体的动能把主动件的运动
传递到从动件。基本型－刚体不动的液压油缸和气动缸及转化的摆
动缸。
12.钢丝软轴传动机构－软轴相连接，主从动件位置具有随意性。
退出
第三节 机械的控制系统
回
章
一、机械控制系统的类型
首
2.液压式控制系统
液压控制元件 液压执行机构 根据液压原理建立 起来的控制系统
图3-26 利用动作序列进行控制的液压系统 1、8-换向阀 2/5-液压阀 3、4、6、7-行程开关 9-溢流阀
退出
第三节 机械的控制系统
回 章
首
一、机械控制系统的类型
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回
章
首
14.电磁机构－利用电磁转换原理，实现从动件的转动或移动，
常用于开关机构、电磁振动机构等电动机械中。如电磁离合器接
触器等新领域,利用超导现象控制导磁物体的悬浮.
图3-16 电磁机构
1、2-线圈 3-锤头 4-电磁铁 5-吸和杆 6-电路 7-弹簧
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第二节 机构及其机械运动形态分析
图3-14 液、气传动机构与钢丝软轴示意图
1-动力源 2、3-接头 4-被驱动装置 5-软轴
退出
第二节 机构及其机械运动形态分析
回 章
首
13.万向联轴器－空间连杆机构
单万向联轴器
3
1
cos
sin 2
cos 2 1
1
双万向联轴器：等速传动
变速传动
图3-15 万向联轴器
1-主动叉 2-中间连接件 3-从动叉
退出
三相交流异步电动机（工、矿、企业动力设备回） 章
电动机 单相交流异步电动机（电冰箱、洗衣机、空调首）
原动机
直流电动机(机电一体化设备） 步进电动机（要求分度或步进运动时）
汽油机（远离电源、功率小－小汽车）
内燃机 柴油机（功率大、远离电源－重载车辆）
液压马达（采矿、冶金、建筑机械）
一次能源动力机：水力机、风力机（环保！）
机械运动 系统
运动形 式变化
运动性 质变化
运动速 度变化
运动方 向变化
运动合 成分解
传动辅 信息传递 助系统
退出
回
章
1、转动到转动的功能变换
首
齿轮传动机构－最理想，从动轮的转速可按选定传动比计算。 摩擦轮传动机构－传力很小时可用 带传动机构、链传动机构－中心距较大时 钢丝软轴传动机构－两可动件之间转动连接 万向节传动机构－两交叉轴之间连续转动 双转块机构－相近平行轴之间转动 转动导杆机构－从动件变速运动，急回特性
是每次会议6个人，每人在卡片上写三个设想，每轮限定时
间为5分钟。
退出
第2章
机械创新设计的技术基础 回 章 首 第一节 机器的组成分析 第二节 机构及其机械运动形态分析 第三节 机械的控制系统 第四节 机械运动及其控制 第五节 机械系统及其发展 退出