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
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
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、U级杆组、皿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H级杆组：两个构件、三个运动副构成。

山级杆组：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 ）U杆组内接移动副外接为转动和移动副；
（2）川杆组3个内接副为转动，外接2个移动、1个转动副；
（3）山杆组内接副2个为转动副、1个为移动畐叽外接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
（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。

4》改进轴系支承方式
对于辑•应舍理选择支承同距和设怯咸小外神悅度小荷・
B 9.22 m示为惟齿鸵轴系结初.99.22（a）中的锥齿以
缩短・9.22（b）
中按照
反向原
则改进
了轮載
的设计
'圈
_____________ _
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?
进行冷副低代必须满足的条件:
1）代替前后机构的自由度完全
2）代替前后机构的瞬时速度和
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、U级杆组、川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。