现代机械设计的创新方法研究_魏玉新

设计出崭新的机电一体化系统。 5.5 离散分析法
8.结束语 现代机械设计创新方法是一个教育、科
将研究对象分离，创造新产品，如脱水机 研、企业三大行业的生命线和有效工具，治富
是双缸洗衣机分离出来的，音箱是从扬声器与 的法宝，只有掌握和运用好才能实现较好的社
收录机整体中分离的。
会效益和经济效益。
上述五种创造性的思维需要工程界的工
到了真空除氧耗汽少的要求），运行简便可靠，
技术的综合分析，有助于获得崭新的设计思路
[5]方建军 光机电一体化系统设计 化学 业主反馈意见满意。可见纯低温余热发电锅
和创意。
工业出版社，2003 年。
炉给水的除氧方式对于电站的稳定和经济运
6.2 还原分析法
作者简介:魏玉新，男，1949 年 12 月生 哈 行具有重要意义，必须结合水泥生产线的实际
参考文献：
程技术人员或大专院所人员积极地综合本质
[1]王玉新 机构创新设计方法学，天津大
工作，勤于动脑筋强化训练，创造性的思维是 学出版社，96 年。
不难掌握的。 6.现代机械创新设计的分析
[2]戴同 CAD/CADD/CCAM，基本教程机 械工业出版，97 年。
图 3 主厂房布置示意图
6.1 综合分析法
是在方案结构设计阶段中的主导性及创造性 性的思维提供精神动力支持，创造性的思维由
作用。机械的创造发明大多属于机械结构方 基本五种思维构成。
案的创新设计。
4.1 求异思维
2.开展机械创新设计的工作意义
人们在思考问题时，他不受任何框架、任
开展机械创新设计研究不仅具有重要的 何模式的约束，能够突破或跳出传统观念或习
模拟人手洗衣的过程，使洗涤剂和水流动，达
现已发表论文多篇。
况综合考虑施工图设计。
到洗净的目的。
（作者单位：黑龙江省人才中心）
参考文献：
6.3 列举法
[1] 肖作善，施燮钧，王蒙聚.热力发电厂水
是把问题展开列举，帮助思维进行构思的
（上接 172 页）
处理（第三版），北京，中国电力出版社，1996
方法，按机构的特性，设计者的意原，缺陷的改
就是通过事物 A 对比联想到事物 B，例
探测目标方式，发明雷达等，均是对应方式的 如：从蜘蛛联想到人类吊桥的发明。
应用。
7.信息法
5.4 移植分析法
综合信息进行发明，利用信息中的不足进
把一个对象的研究运用于另一个对象，它 行发明，这样博采众长，少走弯路，起到事半功
促进科学的渗透交叉，如移植计算机，传感器， 倍的效果。
计一般是在给定机械结构或只对某些结构作
机构创新设计属于创造性的工作，那么培
微小改动的情况下进行的，其主要内容是进行 养机械创新设计的前提，应具备创造性的思
尺度设计及动力设计，而相对传统设计而言， 维，具备创造性的思维应首先建立事业感，紧
机械创新设计特别强调 人在设计过程中，特别 迫感，饥饿感，荣誉感，致富感等方能实现创造
2009.5 CHINA EQUIPMENT 173
T ECHNOLOGY 科技纵横
采用相似，模拟比较，类比的方法，如机械 到粗糙等。
该标高既能满足大气式热力除氧的高位布置
手是人手取物的模拟，梳子是人手梳头的枋
6.6.3 对比联想
要求，又减少了占地，方便了运行管理。
形，类比两栖动物，设计出水陆坦克，联想蝙蝠
所谓机械创新设计是指充分发挥设计者 设计（SD）、计算机辅助设计（CAD）、优化设计
的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果 （OD）=可靠性设计（RD）、摩擦学设计（FD）、有
（含理论、方法、技术原理等）进行创新构思，设 限元设计（FED）等一起构成现代机械设计方
计出具有新颖性、创造性及应用性的机械或机 法学库，并吸收邻近学科有益的设计思想与方
6.5 结合法
90℃以下。这样既增加了发电量（4t/h 蒸汽大
分为部件组合，功能组合，材料组合，技术 约可发电 760kWh），又提高了窑头废气余热利
方法或原理的组合，分散组合，所谓的组合法 用率，相当于多发的电量就是多利用的余热，
即将两种不同的机械零件或两种不同的工具 按年运行 7920 小时计算，年多发电 602 万度，
两种以上不同的材料有机地结合在一起，实现 相当于节约标煤 2107 吨。
新的功能。
例如，瑞士发明的组合军用小刀，组合机
床，多功能粉碎机等设备都是利用此原理实现
的。
6.6 联想法
分为相似联想，对立联想，对比联想。
6.6.1 相似联想
根据相似联想规律，人们可由事物的纵向
相似关系预见未来，由它们相似关系角尖旁 通，即相似联想。
MCD 要完成的一个核心内容就是要探索
满的审美价值。
பைடு நூலகம்
机械产品创新发明的机理，模式及方法，要具
机械设计一般可分为方案结构设计、运动 体描述机械产品创新设计的过程，并将之程式
设计以及动力设计三个阶段，其中，方案结构 化，定量化，乃至符号化，算法化。
设计最需要创造性，设计难度也最大，常规设
4.积极培养机械创新设计的创造思维
术和方法。由于机械创新设计过程凝结了人 MES，IE 等学科深入研究发展过程中必须解决
们的创造性智慧，因而其产品无疑应是科学技 的一个分支，它要求能真正为发明创造新机械
术与艺术结晶的产物，除了应该具有产品的技 相改进现有机械性能提供正确有效的理论和
术性能、可靠性、经济性和适用性外，还应该反 方法。
映出和谐的技术美，如造型的美学性，具有完
T ECHNOLOGY 科技纵横
现代机械设计的创新方法研究
【摘 要】为了适应新知识经济时代 法。
的发展要求，提出现代机械设计创新理
2.2 机械创新设计研究必然要涉及人的思
论；即机械创新设计的研究对象，创新设 维过程，创造机理及过程等研究内容，因此，机
计技术，培养创造性思维，创新设计思路 械创新设计研究能加速机械专家智能化，实现
研究已有机械，抓住关键，将最主要功能 尔滨市人，本科学历
余热资源情况，优选除氧系统，从整个热力系
抽出来，研究实现它的手段或方法，得到最优
现职称：高级机械工程师
统的角度进行优化设计，结合锅炉的吨位、热
结果。如洗衣机的研制，就是抽出"清洁"功能，
研究方向：机械产品的设计与开发
力参数和水质要求、负荷变化、运行成本等情
械产品的一种实践活动，它包含两个部分（一） 法，随着认识科学，思维科学，人工智能，专家
改进完善生产或生活中现有机械产品的技术 系统及人脑研究的发展，MCD 正在日益受到
性能、可靠性、经济性、适用性等（二）创造设计 专家学者的重视。一方面，认识科学，思维科
出新机器、新产品、以满足新的生产或生活的 学，人工智能，设计方法学，科学技术哲学等已
新设计方法；机械创新工作意义
市场可创造出较高的社会效益和经济效益。
如今世界已进入快速发展的知识经济时
2.4 在机械创新设计的实践中培养了设计
代，作为国民经济的心脏设计与制造的发展源 人员的创造性思维，增强了其创新能力，提高
泉和生命就在于“创新”。创新要靠精神动力 了人们进行创新设计的自觉性及技术上的可
需要。
为 MCD 提供了一定的理论基础及方法；另一
机械创新设计是建立在现有机械设计学 方面 MCD 的深入研究及发展有助于揭示人
理论基础上，吸收科学哲学，认识科学，思维科 类的思维过程，创造机理等前沿课题，反过来
学，设计方法学，发明学，创造学等相关学科的 促进上述科学的发展，实现真正的机械专家系
有益成份，经过综合交充满而成的一种设计技 统（MES）及智能工程（IE）因此，MCD 是
4.2 辐射思维 他的原理是谋求一个字一点的四周引射 线，人类也有类似特征，面对一个物体就能想 出它的各种各样的用途，这样由一点到多点的 思维形式，即为辐射思维。 例如：人们发明了激光，以此进一步发明 了全息照相机，激光切割机激光武器等。 4.3 辐辏思维 是指人们在创造性思维中，从纺织、多角 度考虑同一问题的思维形式或思维方法。 例如：采用什么样的工作物质？这是一辐 辏点，根据这个辐辏点的思想有气体、液体、固 体、半导体等。 4.4 类比思维 类比思维的方法较多如表现为：形式类 比、结构形式类化，功能类比，幻想类比，它的 表现为在发明创造活动中人们能够通过类比 已有的事物开启创造未知事物的发明思路。 例如：形式类比法：设计飞机飞翼与晴蜓 结构相类比，结果解决了飞机振动问题等等。 4.5 灵感思维 灵感（又称顿悟思维）是创造者进行创造 思维过程中的高潮阶段，质变飞跃阶段，它是 创造者长期思考同一问题达到高度紧张状态， 突然放松之后出现的超常思维现象称为灵感， 其机理是：受一定目的控制意识活动抽象思维 的形象思维相互协同，共振结果。 例如：国外一普通缝纫机专家，其中研制 缝纫机穿线孔形状与部位一直是难题，他专注 思索，深夜恶梦，醒来突然柔塞顿开在缝纫针 尖处开孔这道难关。 4.6 逆反分析法 打破习惯，对已有理论技术怀疑，可引出 奥妙的发明，如虹吸就是打破"水往低处流"的 固定看法而产生的。 5.现代机械创新设计的方法 创新时掌握一些技巧和方法，可以得到事 半功倍的效果，下面将常用到的方法加以介 绍： 5.1 讨论法 以小组讨论的形式，发散和激励思维，是 形成创见的方法。使讨论的人相互启发，激励， 取长补短，引起创新设想的连锁反应。有思维 自由奔放，打破常规，新的设想激烈涌现的特 点，讨论的目标要明确，事先有准备。 5.2 类比法 从事物的千差万别，不同程度的对应和相 似之处的类比中得到创新，如从面包加入发酵 剂而疏松的类比，发明泡沫塑料；从人手盖章 类比，设计出印刷机等。 5.3 对应分析法
理论学术价值，而且具有较大的经济效益和社 惯势力的禁锢，从新的角度认识问题，以新的
会效益。
思路，新的方式创造人类前所未有或者比已有
2.1 机械创新设计的深入研究将为人们发 物品更美好的东西。
明创造新机器、新机械提供有效的理论和方
实例：日本一位妇女提出：若能有一种无
文/魏玉新
●
线熨斗就好了，根据这一联想于 80 年代日本 松下电器公司制成充电式熨斗非常热销。
应用于机械加工，产生了电火花加工机床，真 的凝结水（大约 45℃）先到窑头锅炉加热到
空技术移植到家电产品，发明了吸尘器，收缩 107℃，然后再回到除氧器进行除氧，这时除氧
包装机械，这种方法常能产生功能原理上突破 器只需要少量（或不用）蒸汽就可以达到除氧
性的创新。
温度，而且窑头锅炉的排气温度可以降低到
分析，创新设计方法及开展机械创新设计 真正的“专家”系统，在加速机械设计水平向自
的重要意义，只有掌握和运用好现代机械 动化，智能化，最优化，集成化实现过程中可以
创新理论方法，才能更好地实现社会效益 作出自己的贡献。
与经济效益。
2.3 创新设计的机械产品，大多是专列产
【关键词】现代机械创新设计理论；创 品或高附加质科技术含量高的产品，一旦推向
支持和物质条件支持，创新要靠创造性的思维 操作性，使机械创新设计成为一种工具或手
支持，创新要靠一系列方法来实现，只有掌握 段。
了创新的技法才能熟练地进行现代机械设计
3.机械创新设计技术内涵
才能获得市场竞争主动权。
机械创新设计技术（MCD）是一门有待开
1.机械创新设计的研究对象
创发展的新的设计技术和方法，它和机械系统
[3]吴承贵 机械设计 AATOCAD 化学出
4.结束语
任何先进产品都是先进技术成果的综合， 版社，96 年。
本工程已经投运了半年，设计的技术指标
多学科技术的综合，新技术与传统技术的综
[4]蔡学熙 现代机械设计方法实用手册， 全部达到，除氧系统的加热蒸汽基本未投（达
合，自然科学与社会科学的综合，对这些先进 化学工业出版社，2004 年。
度是 120℃以上，造成窑头废气余热利用
（作者单位：重庆渝经能源技术设计研究院）
进等进行列举，找出改进，创新的方案。
率较低，同时除氧器也需要大约 4t/h 的加热蒸
6.4 移植法
汽。为了提高窑头废气余热利用率和减少（甚
把一种产品内的先进技术应用到另一种 至不用）除氧器的自用蒸汽，我们对热力系统
产品中，设计出新产品的方法，如电火花技术 进行了优化设计（见图 2），让经过轴封加热器
6.6.2 对立联想 就是通过一些对立面的联想而进行的发 明思维，即由天想到地，由冷想到热，由精细想
图 2 优化的原则热力系统（图中设备号参 见图 1）
同时在主厂房布置设计上采用除氧间和
汽轮机房并排布置（见图 3），运转层标高 7m， 除氧器露天布置在控制室屋面上，标高 11m。
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