機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論與方法

前言

　　21世紀(jì)是世界全面進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，人們更強(qiáng)烈地意識(shí)到一個(gè)國(guó)家的創(chuàng)新能力是決定其在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和世界總格局中地位的重要因素。　　創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。當(dāng)前，機(jī)械產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，要使我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品在世界市場(chǎng)中占有一席之地，特別是中高端市場(chǎng)，關(guān)鍵是增強(qiáng)我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，迅速擺脫照搬照抄的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，從而使我國(guó)制造業(yè)不但做大而且做強(qiáng)：　　機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外機(jī)械工程界的普遍重視，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外從事機(jī)械設(shè)計(jì)的科技人員廣泛研究?？偟膩碚f。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的就是設(shè)計(jì)出獨(dú)特有效的產(chǎn)品工作機(jī)理、新穎巧妙的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而使新型機(jī)械產(chǎn)品具有較高的附加值和實(shí)用性。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的內(nèi)涵是比較廣泛的，大致可分為機(jī)械產(chǎn)品方案創(chuàng)新、機(jī)械產(chǎn)品構(gòu)形創(chuàng)新和機(jī)械產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新等三個(gè)方面，它們大體對(duì)應(yīng)于三項(xiàng)專利，即發(fā)明專利、實(shí)用新型專利和外形設(shè)計(jì)專利?！　C(jī)械產(chǎn)品方案創(chuàng)新是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中決定產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、功效、性價(jià)比等指標(biāo)的關(guān)鍵，因此機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)（又稱為機(jī)械產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)）是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的內(nèi)容。作為一本闡述機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理與方法的著作，其內(nèi)容重點(diǎn)應(yīng)放在機(jī)械產(chǎn)品的方案創(chuàng)新沒計(jì)上?！　C(jī)械產(chǎn)品不同于其他產(chǎn)品，它具有傳遞性、變換運(yùn)動(dòng)性、機(jī)械能的互換性等機(jī)械特征，因此應(yīng)牢牢把握機(jī)械產(chǎn)品特征來研究機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論和方法。根據(jù)作者多年來對(duì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究，認(rèn)為機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程應(yīng)具有顯著的創(chuàng)新性和可操作性。

內(nèi)容概要

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)出工作機(jī)理獨(dú)特有效、結(jié)構(gòu)新穎巧妙的機(jī)械產(chǎn)品。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是方案設(shè)計(jì)，它決定了產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、功效和性價(jià)比等。    為了系統(tǒng)地闡述機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論與方法，本書共設(shè)14章，除第0章緒論外，其余13章分為三篇。第一篇?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，包括創(chuàng)新思維和創(chuàng)新原理、創(chuàng)新技法；第二篇機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，包括機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)的表示和特征、閉鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、開鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、變鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)；第三篇機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，包括機(jī)械產(chǎn)品的市場(chǎng)需求和工作機(jī)理、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程模型和功能求解模型、工藝動(dòng)作過程構(gòu)思和分解、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)基本原理、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)方法。    本書適合從事機(jī)械系統(tǒng)和機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究的科研人員、教學(xué)工作人員、研究生等參考使用。

書籍目錄

第0章  緒論  0.1  機(jī)械的基本概念  0.2  機(jī)器的類型及其基本特征  0.3  機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般程序和內(nèi)容  0.4  機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和方法第一篇  創(chuàng)新設(shè)計(jì)基礎(chǔ)  第1章  創(chuàng)新思維和創(chuàng)新原理    1.1  概述    1.2  創(chuàng)新思維方法    1.3  創(chuàng)造性基本原理和思維活動(dòng)方式    1.4  創(chuàng)新法則  第2章  創(chuàng)新技法    2.1  創(chuàng)新技法的作用和分類    2.2  智力激勵(lì)法    2.3  類比創(chuàng)新法    2.4  列舉創(chuàng)新法    2.5  組合創(chuàng)新法    2.6  移植創(chuàng)新法    2.7  形態(tài)分析法第二篇  機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)  第3章  機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)    3.1  機(jī)構(gòu)的組成    3.2  自由度和約束運(yùn)動(dòng)    3.3  鏈、一般化鏈及運(yùn)動(dòng)鏈    3.4  機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合(類型綜合、型綜合)  第4章  機(jī)構(gòu)的表示和特征    4.1  矩陣表示    4.2  圖畫表示和特征    4.3  排列群    4.4  機(jī)構(gòu)的一般化    4.5  機(jī)構(gòu)的特殊化  第5章  閉鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)    5.1  引言    5.2  設(shè)計(jì)方法    5.3  設(shè)計(jì)范例  第6章  開鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)    6.1  加工中心的自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)    6.2  設(shè)計(jì)方法    6.3  無換刀臂式加工中心機(jī)構(gòu)的類型綜合    6.4  具有換刀臂式加工中心機(jī)構(gòu)的類型綜合  第7章  變鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)    7.1  可變連接    7.2  拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示    7.3  類型設(shè)計(jì)方法    7.4  設(shè)計(jì)范例第三篇  機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)  第8章  機(jī)械產(chǎn)品的市場(chǎng)需求和工作機(jī)理    8.1  市場(chǎng)需求是產(chǎn)品開發(fā)的起點(diǎn)    8.2  基于需求的功能分析    8.3  功能細(xì)分和功能求解    8.4  機(jī)械產(chǎn)品的工作機(jī)理    8.5  機(jī)器工作機(jī)理的基本特征和分類    8.6  機(jī)器工作機(jī)理分析和求解方法    8.7  機(jī)器工作機(jī)理行為表述的應(yīng)用    8.8  工作機(jī)理行為表述是機(jī)器功能原理求解的有效方法    8.9  結(jié)論  第9章  機(jī)器創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程模型和功能求解模型    9.1  機(jī)器的基本要素與系統(tǒng)特性    9.2  機(jī)器創(chuàng)新設(shè)計(jì)的構(gòu)架和過程    9.3  設(shè)計(jì)方法學(xué)中常用的功能求解模型    9.4  功能—效應(yīng)—工藝動(dòng)作過程—執(zhí)行動(dòng)作—機(jī)構(gòu)的求解模型(F—E—P—A—M)    9.5  執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型和機(jī)構(gòu)知識(shí)建模  第10章  工藝動(dòng)作過程構(gòu)思和分解    10.1  工藝動(dòng)作過程的構(gòu)思    10.2  工藝動(dòng)作過程的分解    10.3  動(dòng)作結(jié)構(gòu)創(chuàng)新    10.4  機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)  第11章  機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)    11.1  引言    11.2  基于F—P—A—M功能求解模型的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)流程    11.3  執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信息模型    11.4  執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性和機(jī)構(gòu)知識(shí)庫    11.5  機(jī)構(gòu)自動(dòng)化選型    11.6  機(jī)構(gòu)系統(tǒng)自動(dòng)化組成理論及其實(shí)現(xiàn)    11.7  機(jī)械系統(tǒng)方案計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的展望  第12章  機(jī)電一體化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)基本原理    12.1  概述    12.2  機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用和特點(diǎn)    12.3  機(jī)電一體化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)過程模型及數(shù)學(xué)描述    12.4  廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)的類型和設(shè)計(jì)    12.5  檢測(cè)傳感子系統(tǒng)的類型和設(shè)計(jì)    12.6  信息處理及控制子系統(tǒng)的類型和設(shè)計(jì)    12.7  機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例  第13章  機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)方法    13.1  評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定原則    13.2  評(píng)價(jià)指標(biāo)體系    13.3  價(jià)值工程方法    13.4  系統(tǒng)分析方法    13.5  模糊綜合評(píng)價(jià)法    13.6  實(shí)例分析  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　要研究機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)，首先要真正理解機(jī)構(gòu)、機(jī)器和機(jī)械的概念，掌握它們的內(nèi)涵和基本特征。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)構(gòu)、機(jī)器和機(jī)械的概念也在發(fā)展，但它們的機(jī)械功能是不變的?！　∧壳?，機(jī)器種類繁多，遍及整個(gè)制造業(yè)，例如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、起重機(jī)、挖土機(jī)、紡織機(jī)、包裝機(jī)、加工中心、電腦繡花機(jī)等。隨著各個(gè)行業(yè)發(fā)展的需要，各種新穎形式的機(jī)器層出不窮，但無論是現(xiàn)有機(jī)器還是創(chuàng)新機(jī)器都具有機(jī)器的共同特征。機(jī)器實(shí)質(zhì)上就是一種人工物體組成的具有確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，用來完成一定的工作過程，以代替人類的勞動(dòng)。現(xiàn)代化機(jī)器的組成比較復(fù)雜，通常由控制系統(tǒng)、信息測(cè)量和處理系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)等組成?，F(xiàn)代化機(jī)器中的控制和信息處理是由計(jì)算機(jī)完成的。不管現(xiàn)代化機(jī)器如何先進(jìn)，機(jī)械裝置皆用于產(chǎn)生確定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)來完成有用的工作過程。因此，實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的傳遞和執(zhí)行的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是機(jī)器設(shè)計(jì)的核心，機(jī)器中各個(gè)機(jī)構(gòu)通過有序的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞最終實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)功能?！　∧敲词裁词菣C(jī)構(gòu)？從運(yùn)動(dòng)的角度來說，機(jī)器中的運(yùn)動(dòng)單元體稱為機(jī)構(gòu)。因此，機(jī)構(gòu)是把一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)變換成其他構(gòu)件所需的具有確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)。從現(xiàn)代機(jī)器發(fā)展趨勢(shì)來看，機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件可以都是剛性構(gòu)件，也可以令某些構(gòu)件是柔性構(gòu)件、彈性構(gòu)件、液體、氣體或電磁體等?，F(xiàn)代機(jī)器的產(chǎn)生和發(fā)展提出了廣義機(jī)構(gòu)的新概念，它將各種驅(qū)動(dòng)元件與構(gòu)件融合在一起。機(jī)構(gòu)概念的提出有利于研究機(jī)器的組成.特別是作為機(jī)器核心的傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組成。研究機(jī)構(gòu)的功用和特性將有利于進(jìn)行機(jī)器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

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