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机械装置的创造性设计

发布时间:2022-07-25 点击:37次

什么是机械创新设计

机械创新设计就是在传统机械的基础上加入现代科技技术与装置使其更加智能化的机械设计。

现代机械的设计方法有哪些?

机械设计的现代设计方法:

一、专业现代

由机械设计和计算机专业人员共同开发的计算机软件,能够反映和描述机械产品在实际工况下的各种损伤、失效和破坏的机理,可以定量分析和计算机械零件和机械的动态行为,并形成固定的设计程序,这就是专业的现代设计方法,如:振动分析和设计,摩擦学设计,热力学传热设计,强度、刚度设计,温度场分析等等。这些软件都是在传统的设计方法基础上,应用计算机技术开发出来的。例如:用Pro/M软件分析机械装置的动态特性,用ANSYS软件分析应力都是这方面很好的例子,为准确判断装置的可靠性和选择设计参数奠定了基础。

二、通用现代

为了满足机械产品性能的高要求,在机械设计中大量采用计算机技术进行辅助设计和系统分析,这就是通用的现代设计方法。常见的方法包括优化、有限元、可靠性、仿真、专家系统、CAD等。这些方法并不只是针对机械产品去研究,还有其自身的科学理论和方法。

1、优化设计

机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用,其基本思想是根据机械设计的理论,方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型,然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计问题的最优方案。它是机械设计理论与优化数学、电子计算机相互结合而形成的一种现代设计方法。

2、仿真与虚拟设计

计算机仿真技术是以计算机为工具“建立实际或联想的系统模型”并在不同条件下对模型进行动态运行实验的一门综合性技术。而虚拟技术的本质是以计算机支持的仿真技术为前提,在产品设计阶段,实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响,预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等,从而提高产品设计的一次成功率。这种方法不但缩短产品开发周期,也实现了缩短产品开发与用户之间的距离。

3、有限元设计

这种方法是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素,即单元,就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。它不仅能用于工程中复杂的非线行问题、非稳态问题的求解,而且还可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分析,并能准确地计算形状复杂零件的应力分布和变形,成为复杂零件强度和刚度计算的有力分析工具。

4、模糊设计

它是将模糊数学知识应用到机械设计中的一种设计方法。机械设计中就存在大量的模糊信息。如机械零部件设计中,零件的安全系数往往从保守观点出发,取较大值而不经济,但在其允许的范围内存在很大的模糊区间。机械产品的开发在各阶段常会遇到各种模糊问题,虽然这些问题的特点、性质及对计策的要求不尽相同,但所采取的模糊分析方法是相似的。它的最大特点是,可以将各因素对设计结果的影响进行全面定量地分析,得出综合的数量化指标,作为选择决断的依据。

机械设计是机械工程的重要组成部分,是机械生产的第一步,是决定机械性能的最主要的因素。机械设计的努力目标是:在各种限定的条件(如材料、加工能力、理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械,即做出优化设计。优化设计需要综合地考虑许多要求,一般有:最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。这些要求常是互相矛盾的,而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。设计者的任务是按具体情况权衡轻重,统筹兼顾,使设计的机械有最优的综合技术经济效果。过去,设计的优化主要依靠设计者的知识、经验和远见。随着机械工程基础理论和价值工程、系统分析等新学科的发展,制造和使用的技术经济数据资料的积累,以及计算机的推广应用,优化逐渐舍弃主观判断而依靠科学计算。

机械创新设计的方法都有哪些?

创新设计的正常开展和完成,必须正确运用创新设计方法。常用的创新设计方法主要有下面几种:

一、智力激励法

智力激励法又叫集思广益法,它是由美国创造学家A.F.奥斯本提出的。人的创造性思维特别是直觉思维在受激发情况下能得到较好的发挥。一批人集合在一起,针对某个问题进行讨论时,由于每个人的知识和经验不同,观察问题的角度和分析问题的方法各异,提出的各种意见能互相启发,从而诱导出更多创意。通过激智、集智、交流,可实现创新的目的。智力激励法可以通过召开会议,也可以通过信函、书面等形式,达到互相启发、补充和完善见解,或发展为新的见解。

二、提问追溯法

提问追溯法是有针对性地、系统地提出问题,在回答问题过程中,便可能产生各种解决问题的设想,使设计所需要的信息更充分,解法更完善。提问追溯法提出的问题如下:

1)有没有其他皇冠app官方版下载用途?有没有新的用途?稍加改进有没有其他用途?

2)能否借用其他经验或发明?是否有相似的东西?是否有可模仿或可借用的东西?3)能否在结构、造型或其他方面变化一下?能否增加或减少什么?能否加高或降低一点?能否加长或缩短一点?能否加厚或减薄一点?能否减轻或加重一点?能否扩大或缩小一点?能否重新组合或再分解?

4)能否用其他东西代替?能否用代用的原材料、半成品或其他的代用制造方法?

5)能否增加或减少功能?

6)能否在成本不变的前提下提高产品的性能?

7)能否采用廉价代用材料、简化结构、使用简单而高效的制造工艺、提高零部件的标准化程度来降低成本?

通过一连串从不同角度的发问,可启发思维,提出新的设计方案。

三、缺点列举法

运用缺点列举法始于发现事物的缺点,挑出事物的毛病。在明确需要克服的缺点后,有的放矢地进行创造性思考,并通过改进设计去获得新的设计方案。例如,一家生产汽车喇叭继电器的小厂,为了改变产品销路不畅的被动局面,厂长和技术人员、销售人员一起对有关产品进行分析,在广泛收集用户意见的基础上,分析产品的缺点,然后针对缺点采取各种不同的措施,改进了原有的产品,很快打开了销路,销售量一年内便增长了一倍。

四、希望点列举法

希望点列举法从设计者(发明者)或用户的意愿出发提出新设想、新要求,从而激发人们去开发新产品或改进原有的产品。例如有了黑白电视机,还希望有彩色的、遥控的。又如人们希望在给别人打电话时不仅能闻其声,而且能见其人,为适应这种要求,开发了可视电话。

希望点列举法与缺点列举法都是将思维收敛于某“点”,然后发散思维,最后又集中于某种创意。但希望点列举法比缺点列举法涉及的目标更广,而且更侧重自由联想。

五、联想类比法

联想是由一个事物想到另一个事物的心理过程。对应联想由一件事物联想到与其对立的另一事物。例如由小想到大,由集中想到分散等。要增强联想能力,必须注意增加知识和经验,不但注意吸纳本专业及其他专业的学科知识,更要重视参加各种实践活动。利用联想进行发明创造是一种常用而且十分有效的方法,很多发明家都善于联想,也得益于联想的妙用。例如,贝尔发明电话,开始没有成功,以后从吉他的声音中想到了共鸣原理,改进了装置,才使电话发明成功。又如布拉特从看到蜘蛛织网联想到可以从上到下造桥,从而发明了吊桥,突破了传统的造桥模式。

联想类比由一事物或现象联想到与其有类似特点(如性质、外形、结构、功能等)的其他事物或现象。例如,由水波想到声波、光波;由水波可出现干涉现象,想到光也有干涉现象等。

六、反向探求法

反向探求将人们通常思考问题的思路反转过来,从背逆常规的途径探寻新的解法,因此反向探求法亦称为逆向思维法。例如在钨丝灯泡发明初期,为了避免钨丝在高温下的氧化,需要将灯泡内抽真空,但是使用后发现抽真空后的灯丝通电后仍会变脆。为了解决这个问题,当时多数人的意见是继续提高灯泡内的真空度。而美国科学家兰米尔却应用反向探求法提出向灯泡内充气的方法,他分别试验了将氢气、氧气、氮气、二氧化碳气、水蒸气等充入灯泡,试验结果表明氮气有明显的减少钨蒸发的作用,可使钨丝在其中长期工作,因而发明了充气灯泡。又例如:化学能为什么不能变成电能?声音既是振动,那么振动为什么不能复现原声?根据这些反问,相继发明了电池、留声机。

七、组合创新法

组合创新法是将现有技术或产品通过功能、原理、结构等方面的组合变化形成新的技术思想或新产品。组合法的优点是组合形式多样,应用广泛,便于操作,经济有效。组合创新法应用的技术单元一般是已经成熟或比较成熟的技术,不需要从头开始,因而可以最大限度地节约人力、物力和财力。在当代社会生产和生活中,存在着大量已经开发出来的技术,只要合理组合,就能创造出适合需要的技术系统。例如,美国的“阿波罗”宇宙飞船由700万个零件组成,但没有一个零件是新研制的,用这些已有的零件组合出把人送上月球又重返地球的神奇系统。同样“阿波罗”宇宙飞船技术中的全部技术都是现有技术的组合。

组合创新法的类型很多。常用的有性能组合、原理组合、功能组合、结构重组、模块组合等。虽然组合创新法所使用的技术是已有的技术,但适当组合后,同样可以做出重大的发明。

机械的三大设计是什么?

机械中三大设计分别是常规设计, 现代设计和创新设计。

常规设计方法又称传统设计方法,其发展过程包含三个阶段:直觉设计阶段;经验设计阶段;半理论半经验设计阶段。

现代设计是将传统设计中的经验,类比法设计提高到逻辑的,理性的,系统 的新设计方法,是在静态分析的基础上,进行动态多变量的最优化。现代设计方 法强调以计算机为工具, 以工程软件为基础,其基本的设计内容是建立在常规设 计的基础上,但是在强调现代设计方法时,不可忽略常规设计方法的重要性,运 用现代设计理念进行的机械设计,现代设计方法从不同的角度深化了机械设计, 提高了产品的质量,也降低了产品的成本。现代设计方法主要分为可靠性设计, 优化设计,有限设计,计算机辅助设计 CAD,虚拟设计等。

创新性设计是指充分发挥设计者的创造力,利用人类已有的相关科学技术知 识,进行创新构思,设计出具有新颖性的,创造性及实用性机械产品的一种实践 活动。创新设计强调发挥创造性,提出新方案,提供新颖而且独特的设计。其特 点是运用创造性思维,强调产品的创新性和新颖性。 创新设计方法分为智力激 励法,提问追溯法,联想类推法,返向探索法,系统分析法,组合创新发六种。

机械创新设计都有哪些原则?

机械创新设计的原则:

(1)科学性原则

设计方案是某种或某些科学技术原理的体现,因此,任何设计方案都不能违背科学技术原理。

违背这一原则的设计以“永动机方案”为最典型。自古以来,有无数发明家绞尽脑汁地设计了一个又一个永动机,但都因直接违背能量守恒定律而徒劳无益,没有任何结果。设计方案除了不违反科学原理外,还应能达到预期的性能。大多数发明的目的都是要超过已有技术。

如果效果并不那么理想,该发明也就失去了存在的意义。因此,多方面地对设计的技术性能进行论证很有必要。

例如,有人曾设计出一种“液压传动和变速的自行车”。他的目的是使车子骑起来更为轻快和灵便。这就要有一个前提,即液压传动系统要与链条传动的效率相近或更高。但是如果认真进行核查的话,我们就会发现事实正好相反,在功率传送上液压传动的效率较低,因此该项发明的预期目的很难实现。

对于一项本身作用原理没有问题的发明,还应考虑它在制造过程中是否存在特殊的困难。假定你想发明一种“扑翼式人力飞机”,如果你的设计有赖于一种极轻然而又很坚固、弹力又极好的材料,大概就有问题了。你必须首先调查一下你所需要的这种材料目前是否可能制造出来,然后再去考虑你的发明是否有意义。

另外一个必须考虑的问题是,你设计的东西如果如愿以偿地制造出来了,在实际使用中是否会遇到特殊的困难。

例如,一种像帆船那样由风驱动的运输车辆并不是制造不出来,但是如果我们真要使用这样一种“风动车辆”,就会遇到许多麻烦。我们必须在很窄的道路上行驶,然而,陆地上的风远不像海上那样稳定,因此,我们的车辆就会陷入时快时慢、时走时停的状态。这在公路运输上是不能允许的,会大大妨碍其他车辆的行驶和安全。

(2)独特性原则

创新设计者往往别具匠心,常常以不同于一般设计师的方式提出一些奇特的构思,使技术方案具有突出的实际效果。

例如,转子发动机的设计,磁悬列车的设计等,都是别具匠心的设计。

出色的设计往往具有独特的构思,但独特的构思未必能成为有实际效果的为人们所急需的产品。例如,有人曾设计了一种“能喷水的闹钟”,他用喷头射水代替铃声来浇醒沉睡的主人,但是,这样的设计由于人们不那么需要,所以很难商品化。

(3)求优性原则

要想直接估计出一项设计的实用价值是十分困难的。实际上,人们往往采取比较法来进行估计,也就是将新方案的可能效果与那些要解决同样问题的全部已有技术相比较,看它是否处于比较优越的地位。

一般说来,追求完全相类似功能的不同技术是可以进行比较并分出优劣的。例如,爱迪生设计的碳钮电话话筒与原来贝尔所用的液体变阻器话筒是两种技术,但它们所要达到的功能完全相同,即把声音变成相应的波动电流。在这种情况下,人们可以清楚地看出,前一种技术比后一种更为简单、方便、耐用,明显优于后一种。实际上,贝尔公司很快就买下了爱迪生的专利权。

想出一个优于已有技术的设计方案当然是很值得高兴的事,但是,我们也应该意识到,技术在不断发展进步,新的设计也会层出不穷。因此,我们还必须考虑可能出现的其他种种技术方案,考虑到各种可能的改进方案,这样才能使自己的设计在稍长的时间内处于相对最优地位,在较长时间里保持其使用价值。从中可以看到,创新才是技术设计永保青春的秘诀。

(4)简捷性原则

技术方案是否简捷,也是判断一项设计能不能获得成功的一项设计原则。

有一种模糊的错觉认为,一项设计的原理和构造越复杂,就说明它的水平越高。诚然,把一件构造复杂的东西制造出来绝非易事,但这仅仅是对制造者而言。如果设计者使其构造的复杂性超越了一定的限度,那么这就是一件蹩脚的或失败的设计。因此,创新设计者应追求功能明确、性能可靠且机理简单的技术方案。

(5)市场性原则

符合科学原理和技术原理的产品设计,通常可以制造出来。那么,是否就能认为这一项设计已经取得了成功呢?事实上未必如此。除了极少数特殊情况(如作为一项科学研究的实验)以外,一般的设计要获得最后成功,必须证明自己具有突出的实用性,必须经受住市场的严峻考验。

爱迪生曾这样说:“我不打算发明任何卖不出去的东西,因为不能卖出去的东西都没有达到成功的顶点。能销售出去就证明了它的实用性,而实用性就是成功。”这对任何有志于创新设计的人来说是金玉良言,是判断设计价值的最高标准。有人可能错把专利局审查批准看作设计成功的标志。诚然,这确实是一个可喜的标志,标志着你的设计有了起码的水平,然而这并不是最重要的标志。有人可能要问,专利审查不是已经包括实用性的内容了吗?实际上,专利局仅仅是把那些明显不实用的设计加以剔除,并不对获准专利的商业价值作任何保证。从世界上发达国家获准专利的实施情况来看,真正获得效益的仅占总数的15%左右。

那么,什么样的东西能获得市场呢?一般地说,要求该设计者的使用价值超过出售价格。

一种商品的售价总是受成本制约的。一般情况下产量越多,成本就越低。而同一种设计对于不同的人来说,其使用价值往往是不同的。通常只有少数人认为其使用价值很高,而多数人则不这样认为。

例如,同样一种太阳能利用设备,在阳光充足而燃料贫乏的地区(如青藏高原)就有较高的使用价值;而在燃料非常丰富的地区则没有很重要的使用价值。因此,对于特定的某一产品来说,考虑的销售面越广,其平均使用价值就越低。

对熟悉工程技术的人来说,估计一种新产品的成本并不感到十分困难,而估计一项新设计的使用价值却常常感到是十分困难的事情。尽管如此,我们仍可以从下面几个方面来考虑使用价值:

1)该设计解决的问题是否迫切?一般说来,如果一项设计解决了人们迫切需要解决的问题。它的使用价值就比较高。例如,在电报发明之前,火车和轮船已在世界上得到应用,运输的速度已大大加快,但通讯速度受运输速度所限制,远远不能适应当时工业和商业迅速发展的需要。因此,电报被莫尔斯发明出来以后不到10年,就在许多国家得到广泛应用。但是,人们在短距离通讯上,使用电报仍不够方便,需要专人收发报和翻译电码,往往还不如派人送信省事,然而,电话的发明,扫除了这些麻烦,因而以更快的速度得到普及。

2)是否容易使用?一项能够解决某一问题的设计还必须保证本身使用起来是方便的,否则,它将会带来新的问题。例如,许多人在做饭时感到剁肉末十分费事,有人设计出了一种家用手摇绞肉机,用起来确实比剁肉省力。但是,这种绞肉机需要经常清洗,十分麻烦,结果不少人都弃之不用。

3)是否耐用、可靠?耐用与可靠直接关系到使用价值,需要特别注意。例如,目前市场上可以看到一种名叫“热得快”的电热器,可以方便地用来加热杯子里的水或奶,构造简单,价格便宜。但是它的设计不尽合理,很不耐用,稍有不慎就会烧坏,甚至有漏电的危险,因此销路大减。

4)是否令人喜欢?应该理解到这一点,即外观美也是使用价值的一部分。例如,钟表是用来指示时间的,但不能认为只要走时准,外观不用考虑。实际上,许多物品都兼有装饰房间或其他场所的作用,至少不应该破坏环境的美感。即使是工,一里的机器,适当的外观也常有助于减轻操作者的疲劳感,并让人产生爱惜的心情。除了以上几点,使用价值还应包括安全,不妨碍他人,无公害,等等。

机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力,利用人类已有的相关科学技术成果(含理论、方法、技术、原理等),进行创新构思,设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品(装置)的一种实践活动。它包含两个部分:一是改进完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用性等;二是创造设计出新产品、新机器,以满足新的生产或生活的需要。

介绍几本关于机械设计的好书~~~~

答得好

1.日本机械设计构思与设计方法 (有)

2.《全美经典》机械振动书(中文的)

3.机械设计手册(新) 全6卷PDF格式 (有)

4.机械实用手册[日]土屋喜一 (有)

5.机械最优化设计及应用实例.pdf(值收藏的老书)

6.法兰连接设计计算手册 (有)

7.机械传动设计手册(上)(有)

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9.面向制造与装配的产品设计.pdf(很有实际操作指导意义!)

10.变位齿轮原理和应用(很不错的资料,1958年)

11.弹性力学(PDF清晰版)

12.联轴器选用手册(介绍了联轴器的选择,是传动设计不可多得的好资料)(有)

13.机械精度设计与检测基础(一本不错的书) (有)

14.精巧机构设计实例(一本难得好书) (有)

15.非标准刀具设计手册——机械工业出版社(pdf)+书签

16.自动化夹具图集PDF--实用 (有)

17.自动省力机械300例(值得收藏的好资料!)

18.机械制图手册 (有)

19.《自动武器设计》此类书比较少见,感兴趣的朋友来收藏呀!

20.非标准机械设备设计手册(不可多得的好资料呀)(有)

21.现代机构手册(上).pdf (有)

22.组合机床设计手册(大连组合机床研究所编制)

23.实用应力集中手册

24.五金手册excel版

25.【机械设计禁忌手册】(小栗富士雄 小栗达男著)

26.液压气动系统设计禁忌470例(PDF扫描版) (有)

27.凸轮机械设计(里面的机械结构的实例很多,非常好)

28.一本台湾人的电子模具书

29.《机械故障诊断学》

30.自动化机构图例 (有)

31.古董级资料《绘图鲁班经》(有)

32.机械传动装置选用手册(关于传动装置极其全面的资料)

33农业机械的机械传动

34.复杂刀具设计手册(1000页)

35.现代机械设备设计手册(全三卷) (有)

37.金属结构第一版,第二版、金属结构习题集三本(徐克晋主编PDF)

38.螺纹与螺纹联接100个问与答

39.机床动力部件图样(DWG)500多张图

40. 齿轮经典讲解,内容丰富,结构完美,适合授课-PowerPoint倾心力作

41.超完整夹具部件标准图册--继夹具零件图册后又一经典

42.超完整夹具零件标准图册-东风汽车公司标准

43.《机械零件》第二卷【PDF】 + 超详细书签

44.精密机械设计基础(书籍) (有)

45.《机床设计手册下》通用标准资料 78版,PDF(值得收藏)

46.机械零件设计手册上、下册PDF(蔡春元)

47.《鼓形齿联轴器》关于鼓形齿联轴器的专著

48.精密机床(PDF+书签)1989年上海,同济大学出版社

49.《实用典型刀具图册》1982年农机系统实用刀具 (有)

50.公制、美制和英制螺纹标准手册(PDF扫描版)

51.液压系统图集(PDF扫描版+详细书签)周士昌 (有)

52. 齿轮手册2000版(上下册)完整版(PDF扫描版+详细书签)

53.弹簧设计手册

54.机床结构图解(书籍)

55.最新轴承手册(2007)pdf格式

56.《实用工具手册》[耿炜主编] [PDF+书签]

57.机械装置的创造性设计 超星版转PDF版

58.一本台湾人的电子模具书

59.现代制造工程学

60.日本机械设计手册(中文版)

61.《新编形状和位置公差标注读解》标准出版社 (有)

62.图说机械制图,形象生动,希望对大家有用

63.螺旋锥齿轮设计与加工

64.气动手册 (有)

65.公差配合和测量技术ppt、

66.《玩具器具.机械结构.自动装置》

67.《汽车标准件手册》PDF有书签

68.《机械机构精确度》PDF

69.机构设计实用构思图册

70.《机械设计实用机构与装置图册》清晰/很有价值的参考图册,很多实例 (有书)

71.弯头技术手册 (有)

72.液压与气动设备维修问答(机械工业出版社) (有)

73.《实用液压机械故障排除与修理大全》

74.液压系统设计图集(周士昌)机械工业出版社 (有)

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