机械创新设计第一章 绪论.ppt

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1、LOGO机械创新设计机械创新设计教材：机械创新设计（第2版）北京理工大学张春林主编课程简介课程简介为什么开设机械创新课程为什么开设机械创新课程？课程精髓课程精髓如何学习这门课程？如何学习这门课程？考核方法考核方法1234培养创新的意识和提高机械创新设计的能力培养创新的意识和提高机械创新设计的能力创新意识，创新技法创新意识，创新技法听课与创新设计实践相结合听课与创新设计实践相结合平时考核平时考核创新设计创新设计创新实践活动创新实践活动 前 言优秀的公司靠什么赚钱？第一章第一章 绪论绪论u第一节第一节 创新与创新设计创新与创新设计u第二节第二节 常规设计、现代设计与创新设计常规设计、现代设计与创新

2、设计u第三节第三节 机械创新设计的内容机械创新设计的内容u第四节第四节 创新教育与人才培养创新教育与人才培养第一节第一节 创新与创新设计创新与创新设计提出或完成具有独特性、新颖性和实用性的理论或产品的过程。完成新成果的过程，但这种新成果可能有一定的参照物，而不强调原本不存在的事物。人们提出或完成原本不存在的、经过不断努力和探索后提出的或完成的具体结果。原本早已客观存在的事物，经过人们不断努力和探索后被人们认知的具体结果。发现发明明创造造创新新一、创新的概念一、创新的概念技术创新知识创新创新分类创新分类创新方式创新方式知识创新应用创新从无到有从有到新第一节第一节 创新与创新设计创新与创新设计第一

3、节第一节 创新与创新设计创新与创新设计设计创新设计机械创新设计二、创新设计的概念二、创新设计的概念根据社会或市场的需要，利用已有的知识和经验，依根据社会或市场的需要，利用已有的知识和经验，依靠人们思维和劳动，借助各种平台（数学方法、实验靠人们思维和劳动，借助各种平台（数学方法、实验设备、计算机等）进行反复判断、决策、量化，最终设备、计算机等）进行反复判断、决策、量化，最终实现把人、物、信息资源转化为产品的过程。实现把人、物、信息资源转化为产品的过程。在设计领域中，提出的新的设计理念、新的在设计领域中，提出的新的设计理念、新的设计理论或设计方法，从而得到具有独特性设计理论或设计方法，从而得到具有

4、独特性和新颖性的产品，达到提高设计的质量、缩和新颖性的产品，达到提高设计的质量、缩短设计时间的目的。短设计时间的目的。机械工程领域内的创新设计，它涉及到机械机械工程领域内的创新设计，它涉及到机械设计理论与方法的创新、制造工艺的创新、设计理论与方法的创新、制造工艺的创新、材料及其处理的创新、机械结构的创新、机材料及其处理的创新、机械结构的创新、机械产品维护及管理等许多领域的创新。械产品维护及管理等许多领域的创新。三、创造性思维与创新能力的培养三、创造性思维与创新能力的培养创造性思维活动是创新设计的主体。创造性思维活动是创新设计的主体。第一节第一节 创新与创新设计创新与创新设计 创造性思维活动 过

5、程潜潜创造能力造能力创造性思造性思维创新的涌新的涌动力力创新成果新成果第二节 常规设计、现代设计与创新设计机械设计方法正向设计常规设计现代设计创新设计反向设计（反求设计）常规机械设计方法是依据力学和数学建立的理常规机械设计方法是依据力学和数学建立的理论公式和经验公式为先导，以实践经验为基础，运论公式和经验公式为先导，以实践经验为基础，运用图表和手册等技术资料，进行设计计算、绘图和用图表和手册等技术资料，进行设计计算、绘图和编写设计说明的过程。编写设计说明的过程。第二节 常规设计、现代设计与创新设计一、常规设计一、常规设计市市场场需需求求分分析析明明确确产产品品功功能能目目标标方方案案设设计计技

6、技术术设设计计阶阶段段制制造造样样机机常规设计是以成熟技术为基础，运用公式、图表、常规设计是以成熟技术为基础，运用公式、图表、经验等常规方法进行的产品设计，其设计过程有章可循。经验等常规方法进行的产品设计，其设计过程有章可循。目前机械设计大都采用常规设计方法。目前机械设计大都采用常规设计方法。其特点是设计方法的其特点是设计方法的有序性有序性和和成熟性成熟性。常规设计方。常规设计方法是机械设计的主体。法是机械设计的主体。举例：轴的结构设计。举例：轴的结构设计。第二节 常规设计、现代设计与创新设计先按功率计算出轴的先按功率计算出轴的最小直径。最小直径。再根据轴上零件的周再根据轴上零件的周向固定和轴

7、向固定情况，向固定和轴向固定情况，查阅设计手册，进行结查阅设计手册，进行结构设计。构设计。现代设计是现代设计是以计算机为工具以计算机为工具、以工程设计与分析软件以工程设计与分析软件为基础为基础、运用现代设计理念运用现代设计理念的新型设计方法。的新型设计方法。其特点是产品开发的其特点是产品开发的高效性高效性和和高可靠性高可靠性。第二节 常规设计、现代设计与创新设计二、现代设计二、现代设计虚拟设计虚拟设计并行设计并行设计有限元设计有限元设计可靠性设计可靠性设计计算机辅助设计计算机辅助设计优化设计优化设计现代现代设计设计方法方法创新设计是指设计人员在设计中发挥创造性，提出新创新设计是指设计人员在设计

8、中发挥创造性，提出新方案，探索新的设计思路，提供具有社会价值的、新颖方案，探索新的设计思路，提供具有社会价值的、新颖的而且成果独特的设计成果。的而且成果独特的设计成果。其特点是运用其特点是运用创造性思维创造性思维，强调产品的，强调产品的独特性独特性和和新颖新颖性性。其特别强调人在设计过程中，特别是在总体方案、。其特别强调人在设计过程中，特别是在总体方案、结构设计中的主导性及创造性作用。结构设计中的主导性及创造性作用。常见机构创新设计方法主要有：利用常见机构创新设计方法主要有：利用机构的组合机构的组合、机机构的演化与变异构的演化与变异和和运动链的再生原理运动链的再生原理进行创新设计。进行创新设计

9、。第二节 常规设计、现代设计与创新设计三、创新设计三、创新设计u设计实例一：薯条加工机的设计设计实例一：薯条加工机的设计u设计实例二：椰肉加工机的设计设计实例二：椰肉加工机的设计第二节 常规设计、现代设计与创新设计四、不同设计方法的设计实例分析四、不同设计方法的设计实例分析薯条加工机的设计薯条加工机的设计u1、常规设计：、常规设计：u2、现代设计：、现代设计：u3、创新设计：、创新设计：第二节 常规设计、现代设计与创新设计1、常规设计方法、常规设计方法u第一道工序：清洗第一道工序：清洗设计清洗机。设计清洗机。u第二道工序：削皮第二道工序：削皮设计削皮机。设计削皮机。马铃薯固定，刀旋转，完成削皮

10、的任务。马铃薯固定，刀旋转，完成削皮的任务。u第三道工序：切片后再切条第三道工序：切片后再切条完成切条的任务。完成切条的任务。缺点是需要设计清洗、削皮、切条三套设备，由于缺点是需要设计清洗、削皮、切条三套设备，由于马铃薯形状和大小差异很大，控制削皮的厚度较难，马铃薯形状和大小差异很大，控制削皮的厚度较难，导致浪费严重，生产率也低。导致浪费严重，生产率也低。第二节 常规设计、现代设计与创新设计2、现代设计方法、现代设计方法采用计算机仿真、优化设计等现代设计方法，可减少消耗、采用计算机仿真、优化设计等现代设计方法，可减少消耗、提高产量，但产品的工序基本同常规设计，生产机械的本质提高产量，但产品的工

11、序基本同常规设计，生产机械的本质没有变化。没有变化。3、创新设计方法、创新设计方法第一道工序：清洗第一道工序：清洗设计清洗机。设计清洗机。第二道工序：粉碎、过滤去皮、沉淀制浆、通过型板压制成第二道工序：粉碎、过滤去皮、沉淀制浆、通过型板压制成条状。条状。第二节 常规设计、现代设计与创新设计创新导致加工设备的改变。创新导致加工设备的改变。椰肉加工机的设计椰肉加工机的设计1、常规设计方法、常规设计方法u第一道工序：去椰皮，劈两半。第一道工序：去椰皮，劈两半。u第二道工序：设计削肉机；椰壳固定，刀旋转，完成切肉第二道工序：设计削肉机；椰壳固定，刀旋转，完成切肉的任务。的任务。u第三道工序：粉碎制汁。

12、第三道工序：粉碎制汁。缺点是需要设计去皮、削肉、制汁三套设备，由于椰壳形状缺点是需要设计去皮、削肉、制汁三套设备，由于椰壳形状和大小差异很大，控制切肉的厚度较难，导致浪费严重，生和大小差异很大，控制切肉的厚度较难，导致浪费严重，生产率也低。产率也低。第二节 常规设计、现代设计与创新设计2、现代设计方法、现代设计方法采用计算机仿真、优化设计等现代设计方法，可减少椰肉消采用计算机仿真、优化设计等现代设计方法，可减少椰肉消耗、提高产量，但产品的工序基本同常规设计，生产机械的耗、提高产量，但产品的工序基本同常规设计，生产机械的本质没有变化。本质没有变化。3、创新设计方法、创新设计方法第一道工序：去皮。

13、第一道工序：去皮。第二道工序：注射一种溶剂，溶解椰肉成液体，加水即成椰第二道工序：注射一种溶剂，溶解椰肉成液体，加水即成椰汁。汁。第二节 常规设计、现代设计与创新设计椰子椰子机械加工方法机械加工方法化学方法生产化学方法生产一、有关机构的几个名词术语一、有关机构的几个名词术语（1 1）机构）机构 机器中执行机械运动的装置。机器中执行机械运动的装置。（2 2）最简机构）最简机构 由由2 2个构件和个构件和1 1个运动副组成的开链机构。个运动副组成的开链机构。（3 3）基本机构）基本机构 含有含有3 3个构件以上、且不能再进行拆分的闭链机构。个构件以上、且不能再进行拆分的闭链机构。（4 4）基本机构

14、的组合）基本机构的组合 各基本机构通过某些方法组合在一起，形成一个较复杂的机械系各基本机构通过某些方法组合在一起，形成一个较复杂的机械系统。组合方式有两类：统。组合方式有两类：其一是各基本机构之间没有互相连接，而是各自单独动作、但各其一是各基本机构之间没有互相连接，而是各自单独动作、但各机构的运动关系满足一定协调关系的机构系统。机构的运动关系满足一定协调关系的机构系统。其二是各基本机构通过某些连接方式组成一个机构系统，机构之其二是各基本机构通过某些连接方式组成一个机构系统，机构之间的连接方式主要是串连组合、并连组合、叠加组合和封闭组合四种。间的连接方式主要是串连组合、并连组合、叠加组合和封闭组

15、合四种。第三节 机械创新设计的内容二、机构创新设计的内容二、机构创新设计的内容1.1.机构的创新设计机构的创新设计 利用各种机构的综合方法，设计出能实现特定运动规律、特定运动利用各种机构的综合方法，设计出能实现特定运动规律、特定运动轨迹或特定运动要求的新产品的过程。轨迹或特定运动要求的新产品的过程。2.2.机构的应用创新设计机构的应用创新设计 在不改变机构类型的条件下，通过机构中的机架变换、构件形状变在不改变机构类型的条件下，通过机构中的机架变换、构件形状变异、运动副的形状变异、运动副自由度的等效替换等手段，设计出满足异、运动副的形状变异、运动副自由度的等效替换等手段，设计出满足生产需要的新产

16、品的过程。生产需要的新产品的过程。3.3.机构组合的创新设计机构组合的创新设计 机构组合的创新设计通常有两种模式：机构组合的创新设计通常有两种模式：其一是各种基本机构单独工作，通过机械手段和控制手段实现他们其一是各种基本机构单独工作，通过机械手段和控制手段实现他们呢之间的运动协调，形成一个完整的机构系统，完成特定的工作任务。呢之间的运动协调，形成一个完整的机构系统，完成特定的工作任务。其二是各种基本机构或杆组通过特定的连接方式，组合成一个能完其二是各种基本机构或杆组通过特定的连接方式，组合成一个能完成特定工作要求的机构系统，从而完成特定的工作任务。成特定工作要求的机构系统，从而完成特定的工作任

17、务。第三节 机械创新设计的内容一、创新教育是改革的主旋律一、创新教育是改革的主旋律 我国各高校大学生，基础知识与专业知识学习很好，但具有创造性我国各高校大学生，基础知识与专业知识学习很好，但具有创造性的知识学习较少。的知识学习较少。我国发明家大多在我国发明家大多在45岁以上，但创造能力最强的年龄段为岁以上，但创造能力最强的年龄段为2545岁之间。岁之间。麻省理工学院是美国培养最富有创造性人才的大学，又称之为培养麻省理工学院是美国培养最富有创造性人才的大学，又称之为培养发明家大学。发明家大学。我国统一的培养模式来塑造全体大学生，已不适应改革开后社会主我国统一的培养模式来塑造全体大学生，已不适应改

18、革开后社会主义市场经济的发展，也不适应科学技术发展的新趋势和新特点。义市场经济的发展，也不适应科学技术发展的新趋势和新特点。培养创新能力培养创新能力、鼓励个性发展鼓励个性发展、全面提高学生素质全面提高学生素质第四节 创新教育与人才培养二、创新能力是人才培养的核心二、创新能力是人才培养的核心（一）创新人才的关键特征（一）创新人才的关键特征 1)1)智商高，但并非天才智商高，但并非天才 2)2)善出难题，不谋权威善出难题，不谋权威 第四节 创新教育与人才培养 3)3)标新立异，不循陈规标新立异，不循陈规 4)4)甘认不知，善求答案甘认不知，善求答案 5)5)清心寡欲，以工作为乐清心寡欲，以工作为乐 6)6)积极解忧，不信天命积极解忧，不信天命 7)7)才思敏锐，激情迸发才思敏锐，激情迸发（二）注重非智力因素的培养（二）注重非智力因素的培养 第四节 创新教育与人才培养非智力因素兴趣意志性格情感本章结束思考题思考题:1 1、机械创新设计与现代设计、常规设计的、机械创新设计与现代设计、常规设计的 主要区别是什么？主要区别是什么？2 2、学习机械创新设计的内容有那些？、学习机械创新设计的内容有那些？3 3、创新人才应具备那些基本素质？、创新人才应具备那些基本素质？LOGO