機械創(chuàng)新設(shè)計

前言

江澤民同志曾經(jīng)指出：“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力”。國民經(jīng)濟的發(fā)展水平取決于國家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平在很大程度上又取決于科技創(chuàng)新的水平，而科技創(chuàng)新的水平又依賴于科技人員的創(chuàng)新能力的高低。創(chuàng)新是技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展的原動力。當今世界各國之間在政治、經(jīng)濟、軍事和科學(xué)技術(shù)方面的激烈競爭，實質(zhì)上是人才的競爭，而人才競爭的關(guān)鍵是人才創(chuàng)造力的競爭。要培養(yǎng)出優(yōu)秀的創(chuàng)新人才，除了需要被教育者具有一定的天賦外，教育機構(gòu)以及教育工作者所遵循的教育觀念和人才培養(yǎng)模式也起到很大的作用。創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，根本的一條就是要靠教育。我國現(xiàn)在是一個經(jīng)濟大國，但還不是一個經(jīng)濟強國。要想早日成為經(jīng)濟強國，就必須構(gòu)建一個國家創(chuàng)新體系。這個體系可分為知識創(chuàng)新系統(tǒng)、技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)、知識傳播系統(tǒng)、知識應(yīng)用系統(tǒng)和知識產(chǎn)權(quán)管理與保護系統(tǒng)。其中知識傳播系統(tǒng)主要是指高等教育系統(tǒng)和職業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)，也就是說大學(xué)的教育是國家創(chuàng)新體系中不可缺少的一部分，承擔著培養(yǎng)適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展與科技進步的大批創(chuàng)新人才的歷史重任。經(jīng)過多年的機械創(chuàng)新設(shè)計課程的教學(xué)和參與機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的學(xué)生指導(dǎo)工作，作者逐漸探索出了一些機械創(chuàng)新的理論如何與實際的機械創(chuàng)新設(shè)計相融合的具體方法，初步了解了大學(xué)生在創(chuàng)新設(shè)計思維上的一些規(guī)律，所以覺得有必要編寫一本適合學(xué)生學(xué)習(xí)和指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計的教材。本書從創(chuàng)新設(shè)計基本理論出發(fā)，研究討論創(chuàng)造性思維、創(chuàng)造原理和創(chuàng)造技法；針對機械系統(tǒng)和裝置的方案設(shè)計、機構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等環(huán)節(jié)，從各個角度探討創(chuàng)新設(shè)計的規(guī)律。本書結(jié)合大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的參賽作品和部分工程設(shè)計實踐案例，培養(yǎng)學(xué)生對機械創(chuàng)新設(shè)計的興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力，力圖做到理論聯(lián)系實際、深入淺出、便于理解。

內(nèi)容概要

　　《機械創(chuàng)新設(shè)計》共分為9章。第1章為緒論，介紹了創(chuàng)造、創(chuàng)新和設(shè)計的基本概念，創(chuàng)新教育與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，機械創(chuàng)新設(shè)計與社會發(fā)展的關(guān)系。第2章為創(chuàng)新思維與技法，主要以創(chuàng)造學(xué)的理論為依據(jù)，結(jié)合實際問題分析了創(chuàng)新思維的特點與創(chuàng)新思維的過程，并分析介紹了幾種常用創(chuàng)新的技法。第3章為機械系統(tǒng)方案與創(chuàng)新設(shè)計，重點論述了技術(shù)沖突解決原理（TRIZ理論）、建立原理解法目錄、資源的分析與利用等系統(tǒng)方案創(chuàng)新的基本方法，以及構(gòu)型的綜合問題。第4、5、6章為機構(gòu)的各種創(chuàng)新方法，分別就機構(gòu)的變異與演化、機構(gòu)的組合、機構(gòu)的再生等創(chuàng)新設(shè)計技法進行分析與論述。第7章為機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與創(chuàng)新，介紹了在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要充分考慮的基本要求，并分別從機械結(jié)構(gòu)的功能，結(jié)構(gòu)元素的變換，模塊拼接與結(jié)構(gòu)復(fù)用，以及材料、加工、裝配、輸送等方面，討論了機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的要求與實現(xiàn)途徑。第8章為反求設(shè)計與創(chuàng)新，介紹了反求設(shè)計的基本概念、反求設(shè)計的內(nèi)容與基本過程，并對幾個典型案例進行了反求設(shè)計分析。第9章為創(chuàng)新實例與分析，以全國大學(xué)生機械創(chuàng)新大賽的參賽作品為例，分析了創(chuàng)新基本理論在作品中的實際應(yīng)用。各章后附有習(xí)題，可供讀者練習(xí)?！　　稒C械創(chuàng)新設(shè)計》可作為高等學(xué)校教材，也可供有關(guān)教師及工程技術(shù)人員或科研人員參考。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 創(chuàng)新設(shè)計概述1.1.1 創(chuàng)造、創(chuàng)新與設(shè)計1.1.2 創(chuàng)新設(shè)計1.1.3 創(chuàng)新的風(fēng)險1.2 創(chuàng)新人才的培養(yǎng)1.2.1 人才培養(yǎng)與創(chuàng)新教育1.2.2 創(chuàng)新人才的特點1.2.3 創(chuàng)新人才的培養(yǎng)1.3 機械創(chuàng)新設(shè)計與社會發(fā)展的關(guān)系習(xí)題第2章 創(chuàng)新思維與技法2.1 創(chuàng)新思維2.1.1 思維及類型2.1.2 創(chuàng)新思維的特點2.1.3 創(chuàng)新思維的過程2.1.4 創(chuàng)新思維的方式2.2 創(chuàng)新技法2.2.1 觀察法2.2.2 類比法2.2.3 移植法2.2.4 組合法2.2.5 換元法2.2.6 還原法2.2.7 窮舉法2.2.8 集智法2.2.9 設(shè)問探求法2.2.10 逆向轉(zhuǎn)換法習(xí)題第3章 機械系統(tǒng)方案與創(chuàng)新設(shè)計3.1 概述3.1.1 機械系統(tǒng)的基本概念3.1.2 機械系統(tǒng)設(shè)計的主要過程3.1.3 機械系統(tǒng)方案設(shè)計3.2 功能綜合3.2.1 功能分析3.2.2 功能分類3.2.3 功能分解3.3 原理綜合3.3.1 技術(shù)沖突解決原理（TRIZ理論）3.3.2 建立原理解法目錄3.3.3 資源的分析與利用3.4 構(gòu)型綜合3.4.1 機構(gòu)構(gòu)型3.4.2 機構(gòu)選型3.4.3 構(gòu)型綜合的注意問題習(xí)題第4章 機構(gòu)變異與創(chuàng)新設(shè)計4.1 機構(gòu)的倒置4.1.1 平面連桿機構(gòu)4.1.2 凸輪機構(gòu)4.1.3 其他傳動機構(gòu)4.2 運動副的變異與演化4.2.1 運動副元素尺寸的變異4.2.2 運動副元素形狀的變異4.3 構(gòu)件的變異與演化4.3.1 構(gòu)件形狀的變異4.3.2 構(gòu)件的合并與拆分4.4 機構(gòu)的擴展4.4.1 引入虛約束4.4.2 變換運動副4.4.3 增加輔助機構(gòu)4.5 機構(gòu)的等效代換4.5.1 利用運動副的替代原理進行等效代換4.5.2 利用瞬心線構(gòu)造等效機構(gòu)4.5.3 周轉(zhuǎn)輪系的等效代換4.5.4 機構(gòu)功能的等效代換4.6 運動原理的移植4.6.1 差動原理的移植4.6.2 諧波傳動的移植習(xí)題第5章 機構(gòu)組合與創(chuàng)新設(shè)計5.1 串聯(lián)式組合5.1.1 組合的基本方法5.1.2 實例分析5.2 并聯(lián)式組合5.2.1 組合的基本方法5.2.2 實例分析5.3 封閉式組合5.3.1 組合的基本方法5.3.2 實例分析5.4 裝載式組合5.4.1 單聯(lián)式裝載組合5.4.2 雙聯(lián)式裝載組合習(xí)題第6章 機構(gòu)再生與創(chuàng)新設(shè)計6.1 一般化運動鏈6.1.1 一般化原則6.1.2 實例分析6.2 桿型類配6.2.1 問題的提出6.2.2 桿型類配6.3 運動鏈組合6.3.1 圖的概念6.3.2 圖的組合6.3.3 運動鏈的組合6.4 機構(gòu)再生設(shè)計6.4.1 飛機起落架的再生設(shè)計6.4.2 縫紉機送布機構(gòu)的再生設(shè)計習(xí)題第7章 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與創(chuàng)新7.1 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求7.2 實現(xiàn)零件功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計與創(chuàng)新7.2.1 功能分解7.2.2 功能組合7.2.3 功能移植7.3 結(jié)構(gòu)元素的變異與演化7.3.1 改錐結(jié)構(gòu)元素的變異7.3.2 軸榖連接的結(jié)構(gòu)元素變異與演化7.3.3 離合器的結(jié)構(gòu)元素變異與演化7.3.4 棘輪傳動的結(jié)構(gòu)元素變異7.3.5 各種槽銷結(jié)構(gòu)元素的變異7.3.6 新型聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)特點7.3.7 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式及其特點7.3.8 改善工作性能的結(jié)構(gòu)變異7.4 適應(yīng)材料性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計與創(chuàng)新7.4.1 揚長避短7.4.2 性能互補7.4.3 結(jié)構(gòu)形狀變異7.5 方便制造與操作的結(jié)構(gòu)設(shè)計與創(chuàng)新7.5.1 加工工藝的結(jié)構(gòu)構(gòu)型7.5.2 裝配輸送的結(jié)構(gòu)構(gòu)型7.5.3 簡單結(jié)構(gòu)7.5.4 宜人結(jié)構(gòu)7.6 用模塊拼接與結(jié)構(gòu)復(fù)用進行結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新7.6.1 模塊拼接7.6.2 結(jié)構(gòu)復(fù)用習(xí)題第8章 反求設(shè)計與創(chuàng)新8.1 概述8.1.1 反求問題的提出8.1.2 反求設(shè)計的含義8.1.3 反求設(shè)計的研究對象8.2 反求設(shè)計的內(nèi)容與過程8.2.1 反求設(shè)計的主要內(nèi)容8.2.2 反求設(shè)計的主要過程8.3 反求實例分析8.3.1 原理方案的反求實例8.3.2 機構(gòu)構(gòu)型的反求實例8.3.3 精度反求實例8.3.4 圖像資料的反求設(shè)計實例8.3.5 計算機輔助反求設(shè)計實例8.3.6 材料反求實例習(xí)題第9章 創(chuàng)新實例與分析9.1 創(chuàng)新思路的分析9.2 創(chuàng)新實例9.2.1 多功能齒動平口鉗9.2.2 機械式停水自閉水龍頭9.2.3 防傾翻輪椅9.2.4 省力變速雙向驅(qū)動殘疾人車用驅(qū)動裝置9.2.5 自由輪椅9.2.6 飲料瓶撿拾器9.2.7 地震應(yīng)急床9.2.8 新型大力鉗習(xí)題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：2.創(chuàng)新思維具有求異性的特點眾所周知，我國學(xué)生以求同思維見長，求異思維見短。究其原因，除歷史傳統(tǒng)和文化背景外，主要是我國的應(yīng)試教育造成的。由此可見，引導(dǎo)學(xué)生具有求異性思維的教育已成為擺在我們面前的一個亟待解決的突出問題。求異性主要是針對求同性而論的。求同性是人云亦云，照葫蘆畫瓢。而求異性則是與眾人、前人不同，是獨具卓實的思維。求異性思維強調(diào)思維的獨特性，其思維角度、思維方法和思維路線別具一格、標新立異，對權(quán)威與經(jīng)典敢懷疑、敢挑戰(zhàn)、敢超越；求異性思維強調(diào)思維的新穎性，其表現(xiàn)為：提出的問題獨具新意，思考問題別出心裁，解決問題獨辟蹊徑。新穎性是創(chuàng)新行為的最寶貴的性質(zhì)之一。例如，有一位家長帶著兒子去池塘捉魚。捉魚前家長叮囑兒子：“捉魚時不要弄出聲響，否則魚就嚇得逃往深處，無法捉了。”兒子照辦了，果然他們滿載而歸。過了一些天，兒子獨自去捉魚，競捉得更多。家長驚喜地問：“你是怎么捉的？”兒子說，“您不是說一有聲響魚就逃往深處嗎？我先在池塘中央挖了一個深坑，再向池塘四周扔石子。待魚逃進深坑之后，捉起來就容易多了，就像是在甕中捉魚?！边@則故事給予人們很多啟示。其中，家長的經(jīng)驗是正確的，因為他是根據(jù)魚兒的生活習(xí)性在捉魚。兒子繼承了家長的經(jīng)驗，但是沒有迷信家長，而是用一種求異性的眼光看問題。因此，兒子的做法也是正確的，他也是根據(jù)魚兒的生活習(xí)性在捉魚。不同的是，家長掌握的是在岸上捉魚的規(guī)律，孩子又找到一條在水中捉魚的規(guī)律。3.創(chuàng)新思維具有突發(fā)性的特點突發(fā)性主要體現(xiàn)在直覺與靈感上。所謂直覺思維是指人們對事物不經(jīng)過反復(fù)思考和逐步分析，而對問題的答案做出合理的猜測、設(shè)想，是一種思維的閃念，是一種直接的洞察；靈感思維也常常是以一閃念的形式出現(xiàn)，但它不同于直覺，靈感思維是由人們的潛意識與顯意識多次疊加思維而形成的，是長期創(chuàng)造性思維活動達到的一個必然階段。例如，倫琴發(fā)現(xiàn)X射線的過程就是一個典型的實例。當時，倫琴和往常一樣在做一個原定實驗的準備，該實驗要求不能漏光。正當他一切準備就緒開始實驗時，突然發(fā)現(xiàn)附近的一個工作臺上發(fā)出微弱的熒光，室內(nèi)一片黑暗，熒光從何而來呢？此時，倫琴迷惑不解，但又轉(zhuǎn)念一想，這是否是一種新的現(xiàn)象呢？他急忙劃一根火柴來看一個究竟，原來熒光發(fā)自一塊涂有氰亞鉑酸鋇的紙屏。倫琴斷開電流，熒光消失，接通電流，熒光又實現(xiàn)了。他將書放到放電管與紙屏之間進行阻隔，但紙屏照樣發(fā)光?？吹竭@種情況，倫琴極為興奮，因為他知道，普通的陰極射線是不會有這樣大的穿透力，可以斷言肯定是一種人所未知的穿透力極強的射線。

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