机械创新设计思考与练习综述

思考与练习

1、有哪些常见的创新思维方法，举一个历史上用创新思维发明创造或解决问题的实例。

答：1.群体智慧法 2.系统分析法 3.联想法 4.类比法 5.仿生法 6.组合创新法7.反求设计8.功能设计法

2、想一想，可以用什么原理快速除雪，你在想出这些方法时采用了什么思维方法。

答：（1.除浮雪设备快速除雪设备：通常指在卡车底盘上安装除雪铲主要用于清除未经压实的浮雪。作业速度一般在60Km/h—90Km/h。

（2. 除压实雪设备：指平地机主要用于清除已经被压实的积雪。

（3. 除厚雪设备：通常指在装载机上加装推雪铲和轮式推土机，主要用于清除较厚的积雪。常见的除厚雪设备还有抛雪器，雪犁等。

（4. 吹雪设备：利用高压气流将积雪吹向一侧的设备。（薄雪）

（5.扫雪设备：利用滚刷或刮板刷将积雪清除的设备。

（6撒盐设备：能够控制撒布宽度和撒布量的专用机械，通常安装在卡车上，主要用于撒布防滑材料和融雪剂。

3、在手锯的基础上发挥你的想象力、运用变异创新设计方法，设计电动机械锯，给出不少于4种方案，并说明相互之间的变异过程。

答：曲柄滑块机构滑块端设置锯条电动机带动曲柄旋转运用滑块的往复运动来完成锯削功能。

4、你见过几种桥梁，说明他们之间的区别和联系（形状、结构和受力），并构思一种新的桥梁。

答：斜拉桥悬索桥高架桥拱桥梁式桥

梁式桥在竖直荷载作用下，梁的截面只承受弯短，支座只承受竖直方向的力。多孔架桥的梁在桥墩上不连续的称为简支梁。在桥墩上连续的称为连续梁，在桥墩上连续，在桥孔内中断，线路在桥孔内过渡到另一根梁上的称为悬臂梁。支承在悬臂上的简支架称为挂梁，伸出有悬臂的梁称为锚梁。架式桥的梁身可以做成实腹的，也可以做成空腹的，称为桁梁。

5、试使用发散思维和变异创新原理，对四杆机构进行创新设计，看你能得出多少种在运动形式、结构形式、功能特点等方面存在差异的机构

答：

1.运动副的扩大

2.转动副的扩大

6、分析下面的轮系，结合机械原理的知识和组合创新原理的学习，说明他们分别属于哪种组合方式，并说

明这样组合的目的。

（1）（2）

答：（1）为并联I型组合，并联的两个子机构、类型、形状尺寸完全相同，并对称布置。它主要用于改善机构的受力状态、动力特性、自身的动平衡，解决机构运动中的止点问题及输出运动的可靠性以及运动的合成等问题。

（2）为并联III型组合，运用III型机构组合可以改善受力状态。

7、画图说明反求工程（设计）的一般化过程，为什么反求设计强调剖析原产品时在“求”上狠下功夫，吃透原设计；而设计时在“改”和“创”上作文章，说明在进行反求设计时，会用到哪几种思维方式。

答：

反求设计是以先进的产品或技术作为对象，进行深入的分析研究，探索掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上，开发出同类型创新产品的设计。反求设计的着眼点在于对原有实物进行修改和再设计后而制造出新的产品，反求设计强调在剖析先进产品时，要吃透原设汁，找出原设计中的“绝招”、“诀窍”和关键技术，

尤其要找出原设计中的缺陷，然后在再设计中突破原设计的局限，在较高的起点上，以较短的时间设计出竞争力更强的创新产品。

8、畅想未来的社会

计算机、飞机、机器人、交通、家居、医疗、工厂、农业、娱乐……

答：

9、设计一个病床的角度调节装置，画出其机构简图，你的设计蕴含了什么创新原理或采用了哪种创新思维。答：

10、说明三爪卡盘的结构，它符合什么组合原理？

答：用伏打扳手旋转锥齿轮，锥齿轮带动平面矩形螺纹，然后带动三爪向心运动，因为平面矩形螺纹的螺

距相等，所以三爪运动距离相等，有自动定心的作用。三爪卡盘是由一个大锥齿轮，三个小锥齿轮，三个

卡爪组成。三个小锥齿轮和大锥齿轮啮合，大锥齿轮的背面有平面螺纹结构，三个卡爪等分安装在平面螺

纹上。当用扳手扳动小锥齿轮时，大锥齿轮便转动，它背面的平面螺纹就使三个卡爪同时向中心靠近或退出。符合III型并联组合，相同输入，有三个输出。

11、一个生产系统要求有两个执行件，一个输入元件，两个执行件的动作要求是：执行件1作往复运动，有一定急回特性，行程为500mm，执行件2在1返程时作单向移动，行程为2mm.试设计这个机构。画出这个机构的简图，并说明它可能用在什么场合。

答：

12、用方块图画出再生运动链法的过程。

答：

13、写出牛头刨床的拓扑构造矩阵，并进行运动链的再生。

14、列举不少于5种创新技法，简要说明其特点。

答：1.组合法 2.移植法 3.联想法 4.设问法 5.列举法 6.灵感法 7.头脑风暴法 8.综摄法

15、选一种你熟悉的机器列出其检核表和形态学矩阵。

答：1.系统分析法：对原有产品的系统论的角度

2分析列举法：通过列举事物各方面的属性，构成一定数量，便有助于产生新的概念，同时可从所列举出来的事物的性质、特征中归纳出更一般的概念，将一个熟悉的事物进行重新观察、每个细节都列举出来，从中发现存在的问题，提出改进意见和希望，由此导致新创。列举法是通过列举有关项目来促进全面考虑问题，防止遗漏，从而形成多种构想方案的方法

3．联想类比法：联想是从一概念联想到另一概念，从一事物联想到另一事物的心理活动和思维方式，联想思维由此及彼，由表及里，形象生动，无穷无尽！

4.仿生法：师法自然，特别是自然界，以此获得创造的灵感甚至是直接仿照生物原型进行创造发明，此法具有启发，诱导、拓展创造思路的显著功效，它是对自然的超越！

5.组合创新法：就是按照一定的技术原理，通过将两个或者多个功能元素合并，从而形成具有一种具有新功能、新产品、新工艺新材料的创新方法！

16、设计轻型摩托车的动力传动系统；

轻型摩托车的的独立设计参数为：1)动力源的种类。2)速度控制（档）的种类。3)传动机构的种类。4)转速比的种类。要求列出设计参数的所有可能子解并构造形态学矩阵，共有多少种可能的方案。