机械创新设计
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机械创新设计
摘要:简单概述创新设计以及创新设计构思的基本原理、方法和技巧，以机械系统的概念设计为主线，内容包括：创新设计思维与方法，机械系统的功能结构与原理方案创新。
关键词：设计创新机械结构原理功能
Mechanical Creative Design
Abstract: a brief overview innovation design and innovation designing idea of the basic principles, methods and skills to the conceptual design of mechanical system as the main line, and the content includes: innovation design thinking and method, mechanical system function structure and principle project innovation.
Keywords: design innovation mechanical structure principle function
一创新设计概述
（一）设计与创新
概括地说，创新就是创造与创效。它是集科学性、技术性、社会性、经济性于一身，并贯穿于科学技术实践、生产经营实践和社会活动实践的一种横向性实践活动。所谓设计，就是尽可能少地消耗以材料、能源、劳动力、资金等形态存在的资源，而创造出满足预先陈述的功能要求的物质实体，以实现对某一设计对象潜在要求的过程。
创新设计不仅是一种创造性的活动，还是一个具有经济性、时效性的活动。同时创新设计还要受到意识、制度、管理及市场的影响与制约。因此需要研究创新设计的思想与方法，使设计能继续推动人类社会向更高目标发展与进化。归纳起来创新设计具有如下特点：
①创新设计是涉及到多种学科，包括设计学、创造学、经济学、社会学、心
理学等的复合性工作，其结果的评价也是多指标、多角度的；
②创新设计中相当一部分工作是非数据性、非计算机性的，而是要依靠对各
学科知识的综合理解与交融，对已有经验的归纳与分析，运用创造性的思维方法与创造学的基本原理开展工作；
③创新设计不只是因为问题而设计，更重要的是提出问题，解决问题；
④创新设计是多种层次的，不在乎规模大小，也不在乎理论深浅，注重的是
新颖、独创、及时；
⑤创新设计的最终目的在于应用。
（二）设计的类型
机械产品的设计视情况不同大体可以分为三种类型，见表1-1所列。
表1-1 机械产品设计的三种类型
类型含义占设计总数比例
约25% 开发性设计在工作原理、功能结构等
完全未知的情况下，运用
成熟的科学理论或经过
试验证明可行的新技术，
设计出过去没有的新型
机械。这是一种完全的创
新设计
约55% 适应性设计在工作原理、功能结构基
本保持不变的前提下，对
产品作局部的变更或新
设计少数部件，以改变产
品的某些性能或克服原
来的某些明显缺陷。这是
具有部分创新的设计
约20% 变型设计在工作原理、功能结构都
保持不变的前提下，仅对
产品作尺寸大小或布置
方式的改变，以适应于量
的变化要求。此类设计
中，不但功能和解的原理
不变，而且也不出现诸如
材料、应力、工艺等方
面的新问题
（三）设计的一般进程
首先通过市场调查掌握产品营销情况和用户要求，然后提出设计任务。一般来说，设计任务常常只是提出总体规格或目的说明，必须通过收集资料，查阅有关书籍杂志、专利文献、图纸档案等，并结合相近实物、设计经验，将设计任务明确表示为一组相互独立且没有冗余的功能要求。在此期间如果发现设计任务中含有不合理的甚至违反客观自然法则的部分，则应反馈修改。然后根据功能要求进行开发原理解及总体布局造型，此即通常所谓的总体方案设计。方案设计要尽量运用各种创造性方法、系统工程方法、人机学原理、简易的可行性计算以及个人设计经验等，从白纸状态构思并限定设计对象的总体方案之待选范围。因此应进行优选设计方案，运用价值分析方法、优选方法等从中择取最有希望的一种。（四）创新的基本法则与方法
所有创新方法都是根据基本法则加以实现的，表1-2所列为这些基本法则的说明及举例。
表1-2 创新基本法则的说明及举例
法则说明举例
综合法则在分析各构成要素的基
础上加以综合，使综合后
的整体作用导致创造性
的新成果。它可以是新技
术与传统技术的综合、自
然科学与技术科学的综
合、多学科成果的综合等
等“阿波罗”登陆计划筹划了10年，动员了全美1／3的科学家参加，2万多个工厂承做了700多万个零件，耗资达240亿美元，算是当代最大型的各种创造发明、科学技术的综合运用及创新
还原法则亦称抽象法则。它通过研
究已有事物的创造起点，
把主要的功能抽象出来，
即“回到根本，抓住关
键”；然后集中研究实现
该功能的方法和手段，以最早的洗衣机装有一对用于洗净后挤干水的滚子，为避免失误而压伤手指，甚至发明了多种自动释放机构，以便手指被卡住时自动松开。当重新回
取得创造性的最佳效果到这个问题的本源，即抓
住抽象化后的“去水”功
能来构思时，一个简单、
有效而且安全的“离心脱
水”方案便产生了
对应法则相似原理、仿形移植、模
拟比较、类比联想等，都
属于对应法则。在创新设
计中，对应法则用得很多木梳是人手梳头的仿形;夜视镜是猫头鹰眼的仿生；用两栖动物类比，设计出了水陆两用坦克
移植法则把一个研究对象的概念
原理、方法等，运用于另
外研究对象并取得成果
的法则。它有利于促进事
物间的交叉、渗透及综
合，是一种快速有效的创
新法则日本开始生产聚丙烯薄膜袋时销路不畅，推销员吉川退助在酒店稍事休息，女店主送上毛巾给他擦汗，因是用过的毛巾，气味令他嫌恶。吉川想到，若将每块洗净的毛巾用聚丙烯薄膜袋装好，一则毛巾不会干掉，二来用过与否一目了然
离散法则冲破原先事物面貌的限
制，将研究对象予以分
裂，创造出新概念、新产
品活字印刷术是原理整体刻板印刷的分离；音响是扬声器与收录机整体的分离；隐形眼镜是镜片与镜架离散后的新产品
组合法则亦称排列法则。是将两种
或两种以上的技术思想
或物质产品的一部分或
全部进行适当的组合，以
形成新技术、新产品的创美国飞机设计师卡里格·卡图根据空气动力学原理，对螺旋桨飞机进行重组改造，将原来放在机头的螺旋桨改放在机尾，
