機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件 14機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》

課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概論第二章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒輪機(jī)構(gòu)第七章蝸桿傳動(dòng)第八章輪系第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動(dòng)器第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)第一節(jié)創(chuàng)新設(shè)計(jì)第二節(jié)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述第三節(jié)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理第四節(jié)基于TRIZ理論的創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理創(chuàng)新促進(jìn)了人類文明進(jìn)步、技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展。商代，桔槔用來汲水灌溉，北宋蘇頌、韓公廉等人發(fā)明的水運(yùn)儀象臺(tái)，是以水力驅(qū)動(dòng)，集天文觀測(cè)、天文演示和報(bào)時(shí)系統(tǒng)為一體的大型自動(dòng)化天文儀器。14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)一、創(chuàng)新設(shè)計(jì)促進(jìn)文明進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展二、創(chuàng)新是技術(shù)進(jìn)步的主要途徑技術(shù)創(chuàng)新主要包括產(chǎn)品創(chuàng)新、過程創(chuàng)新（工藝創(chuàng)新）和技術(shù)擴(kuò)散三個(gè)方面主要途徑有：技術(shù)引進(jìn)和自主技術(shù)開發(fā)。培養(yǎng)科技新人需要新理論、新技術(shù)、新方法的武裝。14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)三、創(chuàng)新就在我們身邊無數(shù)的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和創(chuàng)新對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生了非常深遠(yuǎn)的影響，極大地推動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展。創(chuàng)新和發(fā)明不是僅限于學(xué)者專家，實(shí)際上創(chuàng)造與發(fā)明并不神秘，人人都能進(jìn)行創(chuàng)造與發(fā)明。很多創(chuàng)新發(fā)明往往是通過一次偶然事件觸發(fā)靈感從而開啟智慧之窗而獲得的，創(chuàng)新還需要勇氣、毅力和持續(xù)不斷的努力，才能獲得成功。14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)四、如何才能創(chuàng)新培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)創(chuàng)新活動(dòng)首先來自于強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)日常生活的關(guān)注和思索，常?？梢杂|發(fā)創(chuàng)新靈感。掌握創(chuàng)新方法設(shè)計(jì)過程是一個(gè)創(chuàng)造過程，設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造能力的高低及發(fā)揮，將直接影響產(chǎn)品創(chuàng)新程度和設(shè)計(jì)質(zhì)量。14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐人的創(chuàng)造能力可以通過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練得到激發(fā)和提高，通過訓(xùn)練自己集中注意力、發(fā)揮想象力等，能夠提高創(chuàng)新思維能力。培養(yǎng)協(xié)作精神現(xiàn)代科學(xué)學(xué)科門類繁多、學(xué)科知識(shí)更新快，大多數(shù)有影響的科技創(chuàng)新成果，往往出自多方面人才的團(tuán)結(jié)協(xié)作而取得的。14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理設(shè)計(jì)是人類改造自然的一種基本活動(dòng)，設(shè)計(jì)的本質(zhì)就是創(chuàng)新。設(shè)計(jì)的目的是將預(yù)定的目標(biāo)，通過一定的信息而形成設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而通過制造、實(shí)施使設(shè)計(jì)成為產(chǎn)品。創(chuàng)新設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)中更加充分地發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，設(shè)計(jì)出更具競(jìng)爭(zhēng)力的新穎產(chǎn)品。適應(yīng)性設(shè)計(jì)是指原理方案基本保持不變，對(duì)產(chǎn)品作局部變更或設(shè)計(jì)一個(gè)新部件，使產(chǎn)品能更好地滿足使用要求。14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)的概念二、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的概念機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是指利用人類已有的相關(guān)科學(xué)理論、方法和原理，進(jìn)行新的構(gòu)思。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)包含兩個(gè)部分：（1）改進(jìn)、完善生產(chǎn)或生活中現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適用性；（2）創(chuàng)造設(shè)計(jì)出新機(jī)器、新產(chǎn)品，以滿足新的生產(chǎn)或生活的需要。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)、創(chuàng)造發(fā)明的關(guān)系：常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)過程可分為機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)、機(jī)械的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、機(jī)械的動(dòng)力設(shè)計(jì)和機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四個(gè)階段。

14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)主要包括機(jī)構(gòu)主要尺寸的確定，機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)的分析，傳動(dòng)比的確定與分配等。機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括繪制零件工作圖、部件裝配圖和機(jī)械的總裝圖。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)承擔(dān)著為發(fā)明創(chuàng)造新機(jī)械和改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械性能提供正確有效理論和方法的重要任務(wù)。14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)2.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程（1）確定機(jī)械的基本工作原理（2）機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型綜合及優(yōu)選。（3）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺度綜合及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)優(yōu)選（4）機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)綜合及其動(dòng)力學(xué)參數(shù)優(yōu)選。完成上述機(jī)械工作原理、結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析與綜合，便形成了機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)選方案。3.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的特點(diǎn)（1）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須具有獨(dú)創(chuàng)性和新穎性。（2）創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須具有實(shí)用性。（3）多方案選優(yōu)14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述第三節(jié)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理綜合創(chuàng)新是運(yùn)用綜合法則的創(chuàng)新功能去尋求新的創(chuàng)造。如圖的小型多功能機(jī)床具有車、鉆、銑三種功能，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：以車床為基礎(chǔ)、綜合鉆、銑床主軸箱而成。1-電動(dòng)機(jī)2-帶傳動(dòng)3-車削主軸箱4-鉆銑主軸箱5-進(jìn)給板6-尾座7-床身14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)分離是與綜合相對(duì)應(yīng)的、思路相反的一種創(chuàng)新原理，它是把某個(gè)創(chuàng)造對(duì)象進(jìn)行分解或離散，使主要問題從復(fù)雜現(xiàn)象中暴露出來，從而理清創(chuàng)造者的思路，便于人們抓住主要矛盾尋求解決的思維方法，如圖。

在機(jī)械行業(yè)，組合夾具、組合機(jī)床、模塊化機(jī)床也是分離創(chuàng)新原理的運(yùn)用。機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，往往把設(shè)計(jì)對(duì)象分解為許多分系統(tǒng)和分功能，對(duì)每一分系統(tǒng)和分功能進(jìn)行分析，再找出實(shí)現(xiàn)每一分功能的原理解，然后把這些原理解綜合得出很多設(shè)計(jì)方案。已知事務(wù)A分離新事務(wù)B輸入輸出14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)二、分離創(chuàng)新原理四、逆向創(chuàng)新原理（一）定義逆向創(chuàng)新原理是從反面、從構(gòu)成要素中對(duì)立的另一面思考，將通常思考問題的思路反轉(zhuǎn)過來，尋找解決問題的新方法。（二）逆向創(chuàng)新法的主要途徑功能性逆向創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)性逆向創(chuàng)新和因果關(guān)系逆向創(chuàng)新。1.功能性逆向：將某些已被人們普遍接受的功能關(guān)系顛倒2.結(jié)構(gòu)性逆向創(chuàng)新：運(yùn)用逆向思維，打破傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.因果關(guān)系逆向創(chuàng)新：自然現(xiàn)象可以是另一種自然現(xiàn)象的原因，而在另一自然過程中，這種因果關(guān)系可能會(huì)顛倒。14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)還原法則是指暫時(shí)放下所研究的問題，反過來追本溯源，回到事物的起點(diǎn)，分析問題的本質(zhì)，從本質(zhì)出發(fā)另辟蹊徑進(jìn)行創(chuàng)新思考的一種模式。無扇葉電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)是基于電風(fēng)扇的創(chuàng)造原點(diǎn)是使空氣快速流動(dòng)，設(shè)計(jì)出用壓電陶瓷夾持一金屬板，通電后金屬板振蕩，導(dǎo)致空氣加速流動(dòng)的新型電扇。14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)五、還原創(chuàng)新原理所謂物-場(chǎng)，是指物質(zhì)與物質(zhì)之間相互作用和相互影響的一種聯(lián)系，或指完成某種功能所需的方法和手段。事實(shí)上，只有同某種“場(chǎng)”發(fā)生聯(lián)系后才會(huì)產(chǎn)生對(duì)另一個(gè)物體的作用或承受相應(yīng)的反作用，而場(chǎng)本身就是某種形式的能量，因此，可以給系統(tǒng)提供能量，促使系統(tǒng)發(fā)生反應(yīng)，從而可實(shí)現(xiàn)某種效應(yīng)。

物S1場(chǎng)F物S214-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)六、物-場(chǎng)分析原理14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理第四節(jié)基于TRIZ理論的創(chuàng)新設(shè)計(jì)一、TRIZ發(fā)明問題解決理論“TRIZ”的含義是“發(fā)明問題解決理論”，英文譯為TheoryofInventiveProblemSolving，英文縮寫為“TIPS”。TRIZ是基于知識(shí)的、面向人的解決發(fā)明問題的系統(tǒng)化方法學(xué)，其核心是技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化原理，該理論的主要來源及構(gòu)成如圖。14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)1.TRIZ的體系結(jié)構(gòu)可以把TRIZ體系歸結(jié)為九大理論和工具：①八大進(jìn)化法則預(yù)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)，產(chǎn)生并加強(qiáng)創(chuàng)造性問題的解決工具；②最終理想解（idealfinalesult，IFR）③40個(gè)發(fā)明原理④39個(gè)工程參數(shù)和矛盾矩陣14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)二、TRIZ的體系結(jié)構(gòu)與主要內(nèi)容1.TRIZ的體系結(jié)構(gòu)可以把TRIZ體系歸結(jié)為九大理論和工具：⑤物理矛盾的分離原理⑥物-場(chǎng)分析法⑦發(fā)明問題的標(biāo)準(zhǔn)解法⑧ARIZ：針對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)問題而提出的一套解決算法，即發(fā)明問題解決算法；⑨科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象知識(shí)庫TRIZ解決實(shí)際問題的方法14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)TRIZ體系結(jié)構(gòu)組成部分：一是問題分析的基礎(chǔ)理論，主要包括技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化論等；二是問題分析工具，包括沖突分析、物-場(chǎng)分析、功能分析、ARIZ等；三是基于知識(shí)的工具，包括40個(gè)發(fā)明原理、39個(gè)工程參數(shù)和矛盾矩陣、11個(gè)分離離原理、76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解法、科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象知識(shí)庫等。14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)（1）技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化論與TRIZ創(chuàng)新思維方法技術(shù)系統(tǒng)的主要觀點(diǎn)是： 技術(shù)是一個(gè)由不不同組分構(gòu)成、有特定功能的系統(tǒng)； 技術(shù)系統(tǒng)有客觀的進(jìn)化模式； 技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化化具有過程性、方向性、均衡性、動(dòng)態(tài)性、集成性、協(xié)調(diào)性、柔性（粒子性）和自控性的特點(diǎn)； 空間維度上有“超系統(tǒng)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)”； 時(shí)空維度的結(jié)合就有了“九屏幕法”；

14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)2.TRIZ分析理論與工具（2）沖突分析與功能分析沖突或者矛盾是TRIZ的基礎(chǔ)概念之一。技術(shù)沖突和物理沖突是產(chǎn)生和定義問題的關(guān)鍵，沒有技術(shù)沖突和物理沖突，本質(zhì)上就不是一個(gè)TRIZ問題。（3）40個(gè)發(fā)明原理和11個(gè)分離原理TRIZ將需要解決的問題用39個(gè)工程參數(shù)來描述。用2個(gè)或多個(gè)相互沖突的參數(shù)描述系統(tǒng)的技術(shù)沖突。（4）物-場(chǎng)分析法與76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解法物-場(chǎng)分析法是針對(duì)具體問題、通過建立模型來進(jìn)行分析的工具。14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)TRIZ動(dòng)態(tài)而開放地調(diào)動(dòng)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、幾何、生物等各學(xué)科的知識(shí)，來幫助發(fā)明問題的解決。TRIZ對(duì)人類知識(shí)庫的應(yīng)用有兩條途徑：一是通過專業(yè)創(chuàng)新軟件適時(shí)與世界專利進(jìn)展同步；二是從以往專利中歸納出“科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象清單”，按照需要實(shí)現(xiàn)的30種功能，列舉岀100種經(jīng)常用到的科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象知識(shí)庫。14-1創(chuàng)新設(shè)計(jì)14-2機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述14-3創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理14-4基于TRIZ的創(chuàng)新設(shè)計(jì)三、TRIZ理論的應(yīng)用經(jīng)