機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)

前言

創(chuàng)新是人類文明進(jìn)化、發(fā)展的動(dòng)力，是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、發(fā)展的動(dòng)力，也是人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力。當(dāng)今世界各國(guó)在政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、科學(xué)技術(shù)等方面的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)質(zhì)上是發(fā)展能力的競(jìng)爭(zhēng)、創(chuàng)新能力的競(jìng)爭(zhēng)，是具有創(chuàng)新能力的人才的競(jìng)爭(zhēng)。高等學(xué)校教育是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。為提高綜合國(guó)力和國(guó)民的科技創(chuàng)新能力，需要高等學(xué)校為社會(huì)培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新能力的人才。在高等學(xué)校教育中，要提高受教育者的創(chuàng)新能力，首先需要教育者轉(zhuǎn)變教育觀念，更新教學(xué)內(nèi)容與方法，探索新的教育模式，將提高學(xué)生的整體素質(zhì)和創(chuàng)新能力作為教育教學(xué)的基本目的。在這種思想的指導(dǎo)下，清華大學(xué)從20世紀(jì)80年代起，首先開設(shè)了有關(guān)創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容的課程。在課程教學(xué)中，通過(guò)不斷的探索和實(shí)踐，建立了一套適合于機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程的內(nèi)容體系和與之相適應(yīng)的教學(xué)方法。本書就是根據(jù)清華大學(xué)“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)要求編寫的。“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程從創(chuàng)造學(xué)理論出發(fā)，重點(diǎn)分析在機(jī)械設(shè)計(jì)中有效的創(chuàng)新方法。為了對(duì)這些有效的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹，本書將機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法按照機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題的求解過(guò)程劃分為功能原理創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。為了便于學(xué)生理解這些創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的內(nèi)容，針對(duì)每一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法都引入了一些通過(guò)使用這種方法成功地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)例。為了使學(xué)生對(duì)創(chuàng)新方法有更全面的了解，本書對(duì)常應(yīng)用于科學(xué)研究及其他創(chuàng)新領(lǐng)域的創(chuàng)新方法也作了介紹。為了便于學(xué)生應(yīng)用這些創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法從事機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐，本書還對(duì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中常用的表達(dá)方法以及正確選擇創(chuàng)新設(shè)計(jì)選題的方法做了介紹，并分析了關(guān)于創(chuàng)造力開發(fā)的理論與方法。

內(nèi)容概要

本書是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，是作者根據(jù)多年來(lái)為清華大學(xué)本科生開設(shè)“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)內(nèi)容編寫的。    全書共9章，內(nèi)容包括：緒論、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的表達(dá)方法、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的選題、功能原理創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、一般創(chuàng)新設(shè)計(jì)技法、創(chuàng)造力開發(fā)和創(chuàng)新失誤分析。從選材和內(nèi)容安排上力圖通過(guò)向讀者介紹創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法和成功的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例，提高讀者對(duì)參與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐的興趣和自信心。    本書可以作為高等學(xué)校的教材，也可供有關(guān)的教師、工程技術(shù)人員及其他科技人員參考。

書籍目錄

1  緒論　1.1　創(chuàng)新的含義　1.2　創(chuàng)新的意義　1.3　創(chuàng)新與設(shè)計(jì)　1.4　創(chuàng)造學(xué)與創(chuàng)新教育　1.5　設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)教育　1.6　本課程的教學(xué)內(nèi)容和方法2　機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的表達(dá)方法　2.1　表達(dá)在設(shè)計(jì)中的作用　2.2　黑箱表示法　2.3　功能草圖表示法　2.4　機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)表達(dá)實(shí)例（一）——家用縫紉機(jī)　　2.4.1　縫紉機(jī)的主要功能　　2.4.2　縫紉機(jī)的輔助功能　2.5　機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)表達(dá)實(shí)例（二）——針式打印機(jī)　　2.5.1　打印機(jī)的主要功能　　2.5.2　打印機(jī)的輔助功能　2.6　機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)表達(dá)實(shí)例（三）——硬幣計(jì)數(shù)包卷機(jī)　　2.6.1　硬幣計(jì)數(shù)包卷機(jī)的總功能　　2.6.2　硬幣計(jì)數(shù)包卷機(jī)的主要功能　　2.6.3　硬幣計(jì)數(shù)包卷機(jī)的輔助功能3　機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的選題　3.1　提出問(wèn)題比解決問(wèn)題更重要　3.2　社會(huì)需求是創(chuàng)新的基本動(dòng)力　3.3　科技進(jìn)步對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的作用　3.4  生產(chǎn)發(fā)展對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的作用　3.5　根據(jù)遇到的“不方便”確定選題　3.6　根據(jù)遇到的“意外”確定選題　3.7　根據(jù)事物的關(guān)鍵弱點(diǎn)確定選題4　功能原理創(chuàng)新設(shè)計(jì)　4.1  功能原理設(shè)計(jì)的意義與方法　4.2　工藝功能設(shè)計(jì)方法　4.3　綜合技術(shù)功能設(shè)計(jì)方法　4.4　功能組合設(shè)計(jì)方法　4.5　設(shè)計(jì)目錄方法　4.6　功能元素方法　4.7　發(fā)明問(wèn)題解決理論　4.8　公理化設(shè)計(jì)方法5　機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)　5.1  簡(jiǎn)單動(dòng)作功能機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)　　5.1.1  簡(jiǎn)單動(dòng)作功能機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用　　5.1.2　機(jī)械零件自由度分析　5.2　機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法　　5.2.1　機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合方法　　5.2.2　機(jī)構(gòu)并聯(lián)組合方法　　5.2.3　機(jī)構(gòu)疊加組合方法　　5.2.4　機(jī)構(gòu)反饋組合方法　5.3　機(jī)構(gòu)變異設(shè)計(jì)　　5.3.1　機(jī)架變異　　5.3.2　運(yùn)動(dòng)副尺寸變異　5.4　機(jī)構(gòu)再生運(yùn)動(dòng)鏈方法　　5.4.1　概述　　5.4.2　確定原始機(jī)構(gòu)及找出一般化運(yùn)動(dòng)鏈　　5.4.3　運(yùn)動(dòng)鏈連桿類配　　5.4.4　組合運(yùn)動(dòng)鏈和優(yōu)化運(yùn)動(dòng)鏈　　5.4.5　實(shí)例分析6　結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)7　一般創(chuàng)新設(shè)計(jì)技法8　創(chuàng)造力開發(fā)9　創(chuàng)新失誤分析附錄A　沖突問(wèn)題解決矩陣參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：2 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的表達(dá)方法2.1 表達(dá)在設(shè)計(jì)中的作用表達(dá)設(shè)計(jì)信息是設(shè)計(jì)工作的重要內(nèi)容。設(shè)計(jì)構(gòu)思需要表達(dá)，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要向不同的對(duì)象表達(dá)自己的設(shè)計(jì)構(gòu)思。按照表達(dá)信息接受對(duì)象的不同，可以將設(shè)計(jì)表達(dá)分為以下3類：向設(shè)計(jì)者自己表達(dá)、向合作者表達(dá)構(gòu)思、向?qū)嵤┱弑磉_(dá)結(jié)果。1.向設(shè)計(jì)者自己表達(dá)認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思的過(guò)程中大腦進(jìn)行兩種基本操作——信息存儲(chǔ)和信息處理；大腦使用兩種不同的信息存儲(chǔ)方式——短期記憶和長(zhǎng)期記憶，短期記憶就像計(jì)算機(jī)的內(nèi)存，長(zhǎng)期記憶像計(jì)算機(jī)的硬盤。信息處理器通過(guò)存、取短期記憶中的信息進(jìn)行工作。短期記憶具有存、取速度快的特點(diǎn)，但是其容量很小。有關(guān)研究認(rèn)為，人腦在思維過(guò)程中可以同時(shí)使用的短期記憶模塊平均為7（±2）個(gè)。短期記憶模塊中記憶的內(nèi)容可以是一個(gè)數(shù)字、一種顏色，也可以是一個(gè)判斷、一條定義，還可以是關(guān)于一般問(wèn)題的知識(shí)、關(guān)于專門問(wèn)題的知識(shí)，以及關(guān)于思維過(guò)程的知識(shí)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的人可以使一個(gè)記憶模塊中包含更多的知識(shí)內(nèi)容。由于短期記憶模塊數(shù)量少，限制了人腦對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的處理能力。為了提高這種能力，人們通常采用兩種方法。一種方法是將復(fù)雜問(wèn)題分解為多個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題，將大問(wèn)題分解為多個(gè)小問(wèn)題，分解到可以利用短期記憶直接處理為止。通過(guò)逐個(gè)解決這些簡(jiǎn)單問(wèn)題、小問(wèn)題，最終解決復(fù)雜問(wèn)題、大問(wèn)題。另一種方法是借助于外部條件，擴(kuò)展短期記憶容量。例如，在設(shè)計(jì)構(gòu)思的過(guò)程中，及時(shí)地將構(gòu)思的中間結(jié)果用簡(jiǎn)單的文字、簡(jiǎn)略的草圖等方式記錄下來(lái)，輸出到外部環(huán)境中，大腦會(huì)替換出寶貴的短期記憶模塊進(jìn)行更深入的思考。為了使輸出到外部環(huán)境中的信息可以被方便地利用，這種信息存儲(chǔ)方式應(yīng)能夠以最簡(jiǎn)單的方式包含最豐富的內(nèi)容，應(yīng)有利于以最快捷的方式讀取。

編輯推薦

《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，是作者根據(jù)多年來(lái)為清華大學(xué)本科生“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)內(nèi)容編寫的。主要特點(diǎn)如下：內(nèi)容先進(jìn)，具有可操作性，體現(xiàn)了清華大學(xué)的教學(xué)成果。體現(xiàn)了當(dāng)前創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論最新成果。內(nèi)容豐富，條理清晰，便于學(xué)生理解。包括一些適合于教學(xué)過(guò)程中使用的設(shè)計(jì)構(gòu)思問(wèn)題和課堂討論問(wèn)題，有益于拓展學(xué)生的設(shè)計(jì)思路，克服思維定勢(shì)對(duì)設(shè)計(jì)構(gòu)思的不良影響。通過(guò)對(duì)一些成熟的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)化過(guò)程進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成對(duì)身邊機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)分析的習(xí)慣，提高其分析能力。

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