機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計理論與方法

前言

　　21世紀(jì)是世界全面進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)的時代，人們更強(qiáng)烈地意識到一個國家的創(chuàng)新能力是決定其在國際競爭和世界總格局中地位的重要因素?！　?chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。當(dāng)前，機(jī)械產(chǎn)品的國際競爭愈演愈烈，要使我國機(jī)械產(chǎn)品在世界市場中占有一席之地，特別是中高端市場，關(guān)鍵是增強(qiáng)我國機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計能力，迅速擺脫照搬照抄的傳統(tǒng)設(shè)計模式，從而使我國制造業(yè)不但做大而且做強(qiáng)：　　機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計已經(jīng)引起國內(nèi)外機(jī)械工程界的普遍重視，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用已經(jīng)被國內(nèi)外從事機(jī)械設(shè)計的科技人員廣泛研究。總的來說。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的目的就是設(shè)計出獨(dú)特有效的產(chǎn)品工作機(jī)理、新穎巧妙的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而使新型機(jī)械產(chǎn)品具有較高的附加值和實(shí)用性。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)涵是比較廣泛的，大致可分為機(jī)械產(chǎn)品方案創(chuàng)新、機(jī)械產(chǎn)品構(gòu)形創(chuàng)新和機(jī)械產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計創(chuàng)新等三個方面，它們大體對應(yīng)于三項專利，即發(fā)明專利、實(shí)用新型專利和外形設(shè)計專利?！　C(jī)械產(chǎn)品方案創(chuàng)新是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中決定產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、功效、性價比等指標(biāo)的關(guān)鍵，因此機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計（又稱為機(jī)械產(chǎn)品的概念設(shè)計）是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計中最關(guān)鍵的內(nèi)容。作為一本闡述機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計原理與方法的著作，其內(nèi)容重點(diǎn)應(yīng)放在機(jī)械產(chǎn)品的方案創(chuàng)新沒計上。　　機(jī)械產(chǎn)品不同于其他產(chǎn)品，它具有傳遞性、變換運(yùn)動性、機(jī)械能的互換性等機(jī)械特征，因此應(yīng)牢牢把握機(jī)械產(chǎn)品特征來研究機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的理論和方法。根據(jù)作者多年來對機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的研究，認(rèn)為機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的過程應(yīng)具有顯著的創(chuàng)新性和可操作性。

內(nèi)容概要

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的目的是設(shè)計出工作機(jī)理獨(dú)特有效、結(jié)構(gòu)新穎巧妙的機(jī)械產(chǎn)品。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的關(guān)鍵是方案設(shè)計，它決定了產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、功效和性價比等。    為了系統(tǒng)地闡述機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計理論與方法，本書共設(shè)14章，除第0章緒論外，其余13章分為三篇。第一篇創(chuàng)新設(shè)計基礎(chǔ)，包括創(chuàng)新思維和創(chuàng)新原理、創(chuàng)新技法；第二篇機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計，包括機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)的表示和特征、閉鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計、開鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計、變鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計；第三篇機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計，包括機(jī)械產(chǎn)品的市場需求和工作機(jī)理、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計過程模型和功能求解模型、工藝動作過程構(gòu)思和分解、機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)方案的計算機(jī)輔助設(shè)計、機(jī)電一體化系統(tǒng)方案設(shè)計基本原理、機(jī)械運(yùn)動方案的評價體系和評價方法。    本書適合從事機(jī)械系統(tǒng)和機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計與研究的科研人員、教學(xué)工作人員、研究生等參考使用。

書籍目錄

第0章  緒論  0.1  機(jī)械的基本概念  0.2  機(jī)器的類型及其基本特征  0.3  機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的一般程序和內(nèi)容  0.4  機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)涵和方法第一篇  創(chuàng)新設(shè)計基礎(chǔ)  第1章  創(chuàng)新思維和創(chuàng)新原理    1.1  概述    1.2  創(chuàng)新思維方法    1.3  創(chuàng)造性基本原理和思維活動方式    1.4  創(chuàng)新法則  第2章  創(chuàng)新技法    2.1  創(chuàng)新技法的作用和分類    2.2  智力激勵法    2.3  類比創(chuàng)新法    2.4  列舉創(chuàng)新法    2.5  組合創(chuàng)新法    2.6  移植創(chuàng)新法    2.7  形態(tài)分析法第二篇  機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計  第3章  機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)    3.1  機(jī)構(gòu)的組成    3.2  自由度和約束運(yùn)動    3.3  鏈、一般化鏈及運(yùn)動鏈    3.4  機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合(類型綜合、型綜合)  第4章  機(jī)構(gòu)的表示和特征    4.1  矩陣表示    4.2  圖畫表示和特征    4.3  排列群    4.4  機(jī)構(gòu)的一般化    4.5  機(jī)構(gòu)的特殊化  第5章  閉鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計    5.1  引言    5.2  設(shè)計方法    5.3  設(shè)計范例  第6章  開鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計    6.1  加工中心的自動換刀機(jī)構(gòu)    6.2  設(shè)計方法    6.3  無換刀臂式加工中心機(jī)構(gòu)的類型綜合    6.4  具有換刀臂式加工中心機(jī)構(gòu)的類型綜合  第7章  變鏈機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計    7.1  可變連接    7.2  拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示    7.3  類型設(shè)計方法    7.4  設(shè)計范例第三篇  機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計  第8章  機(jī)械產(chǎn)品的市場需求和工作機(jī)理    8.1  市場需求是產(chǎn)品開發(fā)的起點(diǎn)    8.2  基于需求的功能分析    8.3  功能細(xì)分和功能求解    8.4  機(jī)械產(chǎn)品的工作機(jī)理    8.5  機(jī)器工作機(jī)理的基本特征和分類    8.6  機(jī)器工作機(jī)理分析和求解方法    8.7  機(jī)器工作機(jī)理行為表述的應(yīng)用    8.8  工作機(jī)理行為表述是機(jī)器功能原理求解的有效方法    8.9  結(jié)論  第9章  機(jī)器創(chuàng)新設(shè)計過程模型和功能求解模型    9.1  機(jī)器的基本要素與系統(tǒng)特性    9.2  機(jī)器創(chuàng)新設(shè)計的構(gòu)架和過程    9.3  設(shè)計方法學(xué)中常用的功能求解模型    9.4  功能—效應(yīng)—工藝動作過程—執(zhí)行動作—機(jī)構(gòu)的求解模型(F—E—P—A—M)    9.5  執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型和機(jī)構(gòu)知識建模  第10章  工藝動作過程構(gòu)思和分解    10.1  工藝動作過程的構(gòu)思    10.2  工藝動作過程的分解    10.3  動作結(jié)構(gòu)創(chuàng)新    10.4  機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案的運(yùn)動協(xié)調(diào)設(shè)計  第11章  機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)方案的計算機(jī)輔助設(shè)計    11.1  引言    11.2  基于F—P—A—M功能求解模型的機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)方案計算機(jī)輔助設(shè)計流程    11.3  執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信息模型    11.4  執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性和機(jī)構(gòu)知識庫    11.5  機(jī)構(gòu)自動化選型    11.6  機(jī)構(gòu)系統(tǒng)自動化組成理論及其實(shí)現(xiàn)    11.7  機(jī)械系統(tǒng)方案計算機(jī)輔助設(shè)計的展望  第12章  機(jī)電一體化系統(tǒng)方案設(shè)計基本原理    12.1  概述    12.2  機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用和特點(diǎn)    12.3  機(jī)電一體化系統(tǒng)方案設(shè)計過程模型及數(shù)學(xué)描述    12.4  廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)的類型和設(shè)計    12.5  檢測傳感子系統(tǒng)的類型和設(shè)計    12.6  信息處理及控制子系統(tǒng)的類型和設(shè)計    12.7  機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計舉例  第13章  機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計的評價體系和評價方法    13.1  評價指標(biāo)體系的確定原則    13.2  評價指標(biāo)體系    13.3  價值工程方法    13.4  系統(tǒng)分析方法    13.5  模糊綜合評價法    13.6  實(shí)例分析  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　要研究機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計，首先要真正理解機(jī)構(gòu)、機(jī)器和機(jī)械的概念，掌握它們的內(nèi)涵和基本特征。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)構(gòu)、機(jī)器和機(jī)械的概念也在發(fā)展，但它們的機(jī)械功能是不變的?！　∧壳?，機(jī)器種類繁多，遍及整個制造業(yè)，例如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、起重機(jī)、挖土機(jī)、紡織機(jī)、包裝機(jī)、加工中心、電腦繡花機(jī)等。隨著各個行業(yè)發(fā)展的需要，各種新穎形式的機(jī)器層出不窮，但無論是現(xiàn)有機(jī)器還是創(chuàng)新機(jī)器都具有機(jī)器的共同特征。機(jī)器實(shí)質(zhì)上就是一種人工物體組成的具有確定機(jī)械運(yùn)動的裝置，用來完成一定的工作過程，以代替人類的勞動?，F(xiàn)代化機(jī)器的組成比較復(fù)雜，通常由控制系統(tǒng)、信息測量和處理系統(tǒng)、動力系統(tǒng)及傳動和執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)等組成?，F(xiàn)代化機(jī)器中的控制和信息處理是由計算機(jī)完成的。不管現(xiàn)代化機(jī)器如何先進(jìn)，機(jī)械裝置皆用于產(chǎn)生確定的機(jī)械運(yùn)動，并通過機(jī)械運(yùn)動來完成有用的工作過程。因此，實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動的傳遞和執(zhí)行的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是機(jī)器設(shè)計的核心，機(jī)器中各個機(jī)構(gòu)通過有序的運(yùn)動和動力傳遞最終實(shí)現(xiàn)其設(shè)計功能?！　∧敲词裁词菣C(jī)構(gòu)？從運(yùn)動的角度來說，機(jī)器中的運(yùn)動單元體稱為機(jī)構(gòu)。因此，機(jī)構(gòu)是把一個或幾個構(gòu)件的運(yùn)動變換成其他構(gòu)件所需的具有確定運(yùn)動的構(gòu)件系統(tǒng)。從現(xiàn)代機(jī)器發(fā)展趨勢來看，機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件可以都是剛性構(gòu)件，也可以令某些構(gòu)件是柔性構(gòu)件、彈性構(gòu)件、液體、氣體或電磁體等。現(xiàn)代機(jī)器的產(chǎn)生和發(fā)展提出了廣義機(jī)構(gòu)的新概念，它將各種驅(qū)動元件與構(gòu)件融合在一起。機(jī)構(gòu)概念的提出有利于研究機(jī)器的組成.特別是作為機(jī)器核心的傳動和執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組成。研究機(jī)構(gòu)的功用和特性將有利于進(jìn)行機(jī)器的創(chuàng)新設(shè)計。

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