機械創(chuàng)新設計

前言

創(chuàng)新是人類文明進化、發(fā)展的動力，是科學技術進步、發(fā)展的動力，也是人類經(jīng)濟社會發(fā)展的動力。當今世界各國在政治、經(jīng)濟、軍事、科學技術等方面的競爭實質(zhì)上是發(fā)展能力的競爭、創(chuàng)新能力的競爭，是具有創(chuàng)新能力的人才的競爭。高等學校教育是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。為提高綜合國力和國民的科技創(chuàng)新能力，需要高等學校為社會培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新能力的人才。在高等學校教育中，要提高受教育者的創(chuàng)新能力，首先需要教育者轉(zhuǎn)變教育觀念，更新教學內(nèi)容與方法，探索新的教育模式，將提高學生的整體素質(zhì)和創(chuàng)新能力作為教育教學的基本目的。在這種思想的指導下，清華大學從20世紀80年代起，首先開設了有關創(chuàng)新設計內(nèi)容的課程。在課程教學中，通過不斷的探索和實踐，建立了一套適合于機械設計專業(yè)學生學習的“機械創(chuàng)新設計”課程的內(nèi)容體系和與之相適應的教學方法。本書就是根據(jù)清華大學“機械創(chuàng)新設計”課程的教學要求編寫的?！皺C械創(chuàng)新設計”課程從創(chuàng)造學理論出發(fā)，重點分析在機械設計中有效的創(chuàng)新方法。為了對這些有效的創(chuàng)新設計方法進行詳細的介紹，本書將機械創(chuàng)新設計方法按照機械設計問題的求解過程劃分為功能原理創(chuàng)新設計方法、機構創(chuàng)新設計方法和結(jié)構創(chuàng)新設計方法。為了便于學生理解這些創(chuàng)新設計方法的內(nèi)容，針對每一種創(chuàng)新設計方法都引入了一些通過使用這種方法成功地進行創(chuàng)新設計的實例。為了使學生對創(chuàng)新方法有更全面的了解，本書對常應用于科學研究及其他創(chuàng)新領域的創(chuàng)新方法也作了介紹。為了便于學生應用這些創(chuàng)新設計方法從事機械創(chuàng)新設計實踐，本書還對機械創(chuàng)新設計中常用的表達方法以及正確選擇創(chuàng)新設計選題的方法做了介紹，并分析了關于創(chuàng)造力開發(fā)的理論與方法。

內(nèi)容概要

本書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是作者根據(jù)多年來為清華大學本科生開設“機械創(chuàng)新設計”課程的教學內(nèi)容編寫的。    全書共9章，內(nèi)容包括：緒論、機械創(chuàng)新設計的表達方法、機械創(chuàng)新設計的選題、功能原理創(chuàng)新設計、機構創(chuàng)新設計、結(jié)構創(chuàng)新設計、一般創(chuàng)新設計技法、創(chuàng)造力開發(fā)和創(chuàng)新失誤分析。從選材和內(nèi)容安排上力圖通過向讀者介紹創(chuàng)新設計方法和成功的機械創(chuàng)新設計實例，提高讀者對參與機械創(chuàng)新設計實踐的興趣和自信心。    本書可以作為高等學校的教材，也可供有關的教師、工程技術人員及其他科技人員參考。

書籍目錄

1  緒論　1.1　創(chuàng)新的含義　1.2　創(chuàng)新的意義　1.3　創(chuàng)新與設計　1.4　創(chuàng)造學與創(chuàng)新教育　1.5　設計理論與設計教育　1.6　本課程的教學內(nèi)容和方法2　機械創(chuàng)新設計的表達方法　2.1　表達在設計中的作用　2.2　黑箱表示法　2.3　功能草圖表示法　2.4　機械創(chuàng)新設計表達實例（一）——家用縫紉機　　2.4.1　縫紉機的主要功能　　2.4.2　縫紉機的輔助功能　2.5　機械創(chuàng)新設計表達實例（二）——針式打印機　　2.5.1　打印機的主要功能　　2.5.2　打印機的輔助功能　2.6　機械創(chuàng)新設計表達實例（三）——硬幣計數(shù)包卷機　　2.6.1　硬幣計數(shù)包卷機的總功能　　2.6.2　硬幣計數(shù)包卷機的主要功能　　2.6.3　硬幣計數(shù)包卷機的輔助功能3　機械創(chuàng)新設計的選題　3.1　提出問題比解決問題更重要　3.2　社會需求是創(chuàng)新的基本動力　3.3　科技進步對創(chuàng)新設計的作用　3.4  生產(chǎn)發(fā)展對創(chuàng)新設計的作用　3.5　根據(jù)遇到的“不方便”確定選題　3.6　根據(jù)遇到的“意外”確定選題　3.7　根據(jù)事物的關鍵弱點確定選題4　功能原理創(chuàng)新設計　4.1  功能原理設計的意義與方法　4.2　工藝功能設計方法　4.3　綜合技術功能設計方法　4.4　功能組合設計方法　4.5　設計目錄方法　4.6　功能元素方法　4.7　發(fā)明問題解決理論　4.8　公理化設計方法5　機構創(chuàng)新設計　5.1  簡單動作功能機構設計　　5.1.1  簡單動作功能機構的特點和應用　　5.1.2　機械零件自由度分析　5.2　機構組合創(chuàng)新設計方法　　5.2.1　機構串聯(lián)組合方法　　5.2.2　機構并聯(lián)組合方法　　5.2.3　機構疊加組合方法　　5.2.4　機構反饋組合方法　5.3　機構變異設計　　5.3.1　機架變異　　5.3.2　運動副尺寸變異　5.4　機構再生運動鏈方法　　5.4.1　概述　　5.4.2　確定原始機構及找出一般化運動鏈　　5.4.3　運動鏈連桿類配　　5.4.4　組合運動鏈和優(yōu)化運動鏈　　5.4.5　實例分析6　結(jié)構創(chuàng)新設計7　一般創(chuàng)新設計技法8　創(chuàng)造力開發(fā)9　創(chuàng)新失誤分析附錄A　沖突問題解決矩陣參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：2 機械創(chuàng)新設計的表達方法2.1 表達在設計中的作用表達設計信息是設計工作的重要內(nèi)容。設計構思需要表達，設計者在設計過程中需要向不同的對象表達自己的設計構思。按照表達信息接受對象的不同，可以將設計表達分為以下3類：向設計者自己表達、向合作者表達構思、向?qū)嵤┱弑磉_結(jié)果。1.向設計者自己表達認知心理學認為，設計者在進行設計構思的過程中大腦進行兩種基本操作——信息存儲和信息處理；大腦使用兩種不同的信息存儲方式——短期記憶和長期記憶，短期記憶就像計算機的內(nèi)存，長期記憶像計算機的硬盤。信息處理器通過存、取短期記憶中的信息進行工作。短期記憶具有存、取速度快的特點，但是其容量很小。有關研究認為，人腦在思維過程中可以同時使用的短期記憶模塊平均為7（±2）個。短期記憶模塊中記憶的內(nèi)容可以是一個數(shù)字、一種顏色，也可以是一個判斷、一條定義，還可以是關于一般問題的知識、關于專門問題的知識，以及關于思維過程的知識。實踐經(jīng)驗豐富的人可以使一個記憶模塊中包含更多的知識內(nèi)容。由于短期記憶模塊數(shù)量少，限制了人腦對復雜問題的處理能力。為了提高這種能力，人們通常采用兩種方法。一種方法是將復雜問題分解為多個簡單問題，將大問題分解為多個小問題，分解到可以利用短期記憶直接處理為止。通過逐個解決這些簡單問題、小問題，最終解決復雜問題、大問題。另一種方法是借助于外部條件，擴展短期記憶容量。例如，在設計構思的過程中，及時地將構思的中間結(jié)果用簡單的文字、簡略的草圖等方式記錄下來，輸出到外部環(huán)境中，大腦會替換出寶貴的短期記憶模塊進行更深入的思考。為了使輸出到外部環(huán)境中的信息可以被方便地利用，這種信息存儲方式應能夠以最簡單的方式包含最豐富的內(nèi)容，應有利于以最快捷的方式讀取。

編輯推薦

《機械創(chuàng)新設計》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是作者根據(jù)多年來為清華大學本科生“機械創(chuàng)新設計”課程的教學內(nèi)容編寫的。主要特點如下：內(nèi)容先進，具有可操作性，體現(xiàn)了清華大學的教學成果。體現(xiàn)了當前創(chuàng)新設計理論最新成果。內(nèi)容豐富，條理清晰，便于學生理解。包括一些適合于教學過程中使用的設計構思問題和課堂討論問題，有益于拓展學生的設計思路，克服思維定勢對設計構思的不良影響。通過對一些成熟的機電產(chǎn)品設計進化過程進行分析，引導學生養(yǎng)成對身邊機電產(chǎn)品進行設計分析的習慣，提高其分析能力。

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