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機械創(chuàng)新設(shè)計范文第1篇

關(guān)鍵字：機械;創(chuàng)新設(shè)計;創(chuàng)新思維

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A

1.機械創(chuàng)新設(shè)計

（1）機械創(chuàng)新設(shè)計是設(shè)計人員針對新的或預測的需求，充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力和智慧，利用已有的相關(guān)科學理論、方法和原理，進行新的構(gòu)思，設(shè)計和制造出新穎、，有創(chuàng)造性及實用性的機構(gòu)或裝置的實踐活動。其主要強調(diào)的是人在設(shè)計過程中的主導性及創(chuàng)造性作用。因此，人的創(chuàng)新思維在創(chuàng)新設(shè)計中占主導地位。

（2）機械創(chuàng)新設(shè)計的過程始于形象思維，再經(jīng)過邏輯推理和判斷及相應的綜合分析與決策產(chǎn)生設(shè)計方案，然后進一步將方案具體化，即建立新的結(jié)構(gòu)和機械系統(tǒng)等模型，進而進行計算和技術(shù)細節(jié)的設(shè)計。創(chuàng)新設(shè)計反映出的是和諧統(tǒng)一的技術(shù)美。

（3）機械創(chuàng)新設(shè)計是創(chuàng)造設(shè)計出新機器和產(chǎn)品，以滿足新的生產(chǎn)和生活的需要。

2.機械創(chuàng)新設(shè)計過程、目標及特點

2.1 機械創(chuàng)新設(shè)計過程

根據(jù)設(shè)計任務及要求確定機械結(jié)構(gòu)類型、機構(gòu)運動尺寸及機械運動學參數(shù)和動力參數(shù)，這便形成了機械設(shè)計的優(yōu)選方案，而后進入機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計階段。機械創(chuàng)新設(shè)計與常規(guī)機械設(shè)計相比，其過程沒有多大差異，它主要強調(diào)的是人在設(shè)計過程中的主導性及創(chuàng)造性作用。

2.2 機械創(chuàng)新設(shè)計的特點

（1）機械創(chuàng)新設(shè)計是多門科學技術(shù)交叉、滲透、融合的產(chǎn)物;

（2）機械創(chuàng)新設(shè)計是在知識和經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上，經(jīng)過思考、推理及判斷，并運用創(chuàng)造性及發(fā)散思維的方法而后實現(xiàn)的;

（3）機械創(chuàng)新設(shè)計是在知識、經(jīng)驗、靈感與想象力的系統(tǒng)中搜索并優(yōu)化出的全新設(shè)計方案;

（4）機械創(chuàng)新設(shè)計是多次反復，多級篩選的過程，每一設(shè)計階段都有其特定內(nèi)容及方法，各階段之間又密切相關(guān)，形成一個整體的設(shè)計系統(tǒng)。

3.機械創(chuàng)新設(shè)計思維

3.1 機械創(chuàng)新設(shè)計思維的定義

創(chuàng)造性思維是指突破原有的思維模式，重新組織已有的知識、經(jīng)驗、信息和素材等要素，在大腦思維反應場中超序激活后，提出新的方案或程序，并創(chuàng)造出新的思維成果的思維方式。要創(chuàng)造，首先要有創(chuàng)造性思維，創(chuàng)造性思維是人類大腦的特有屬性;創(chuàng)造性思維就是“想到別人沒有想到的觀念”;創(chuàng)造性思維是新穎獨到的信息加工藝術(shù)，是人腦的各種思維活動形式和思維活動的各個要素之間相互協(xié)同進行的有機結(jié)合的高級整體過程;創(chuàng)造性思維不同于在設(shè)計領(lǐng)域常用的邏輯思維，其主要在于創(chuàng)造性思維有創(chuàng)造想象的參與，而且，創(chuàng)造性思維是一種立體思維，通常沒有固定的延伸方向，它更加強調(diào)直觀、聯(lián)想、幻想和靈感，所以創(chuàng)新設(shè)計不是靠邏輯推理出來的，而是靠創(chuàng)造性思維的激發(fā)所產(chǎn)生的。

3.2 機械創(chuàng)造性思維的基本形式

（1）發(fā)散型思維。發(fā)散型思維就是在思維過程中，通過所得到的若干概念的重新組合，大膽地向四周輻射，擴散出兩個或更多個可能的答案，設(shè)想或解決方式。發(fā)散型思維，就是不墨守成規(guī)，不拘泥于傳統(tǒng)，對所思考的問題標新立異，達到“海闊天空”，“異想天開”的境界;發(fā)散型思維能力的高低，取決于知識面和想象力。發(fā)散型思維具體表現(xiàn)形式有：立體思維，多路思維，反向思維，相關(guān)思維等等。發(fā)散型思維所追求目標是獲得盡可能多、盡可能新、盡可能獨創(chuàng)的，它為機械創(chuàng)新設(shè)計提供了多種可能。（2）聚合型思維。聚合型思維就是以某個思考對象為軸，從不同的方向和不同的角度，將思維指向這個中心點以供選擇，達到解決問題的目的。聚合型思維要求思維具有概括性、及時性、正確性;聚合型思維能力的高低，取決于一個人的分析、綜合、抽象、概括和判斷推理能力強弱。發(fā)散型思維和聚合型思維都是創(chuàng)造性思維的重要組成部分，兩者互相聯(lián)系，密不可分，任何一個機械創(chuàng)新設(shè)計都必然從發(fā)散思維到聚合思維，再從聚合思維到發(fā)散思維，多次循環(huán)往復，直到解決問題或創(chuàng)造性思維形成。（3）靈感思維。靈感是指經(jīng)過長期的思考和探索之后，受某種現(xiàn)象的啟發(fā)，在頭腦中突然閃現(xiàn)的獨創(chuàng)性的意念或設(shè)想。它是人們的創(chuàng)造活動達到后出現(xiàn)的一種最富有創(chuàng)造性的飛躍思維的智能狀態(tài)。靈感是思維的迅速升華與高級濃縮，是過程的省略;靈感既是一種思維形式，又是大腦加工信息的一種高層次功能。（4）想象思維。想象是一種抽象的形象思維活動，想象可以是非理性的憑空想象，也可以是理性的在已有確定性基礎(chǔ)上進行重新組合或部分更新性質(zhì)的想象。想象思維具有以客觀現(xiàn)實為基礎(chǔ)，具有高度概括性和形象性及重新組合與再創(chuàng)造等特點，想象是人類思維之樹上最美麗和神奇的花朵。沒有想象就沒有創(chuàng)造，創(chuàng)造離不開想象，想象是創(chuàng)造的精髓。

4.機械創(chuàng)新設(shè)計方法

4.1 智力合成法

智力合成法是一種發(fā)揮集體智慧的方法。她通過集體討論的形式，發(fā)散和激勵創(chuàng)新思維。討論時，事先要有準備，目標要明確。其原則是：鼓勵自由思考，隨心所欲，設(shè)想新異;不許批評別人的設(shè)想;推遲評價，不過早定論;有的放矢，不泛空談;討論者一律平等，不提倡少數(shù)服從多數(shù);及時歸納、總結(jié)、記錄各種設(shè)想，留作下次再議;最后挑選最合適，最有前途的見解，并審查其可行性。

4.2 仿生類比法

仿生類比法是通過對自然界生物機能的分析類比，從事物不同程度的對應和相似之處的類比中得到。

機械創(chuàng)新設(shè)計范文第2篇

關(guān)鍵詞：機械原理；機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計；應用；案例

設(shè)計是把各種先進科學技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的一種方法和手段，是人類征服自然改造世界的基本活動之一，是人們?yōu)闈M足一定的需求而進行的一種創(chuàng)造性活動的實踐過程。就機械設(shè)計而言，它是從給定的合理的目標參數(shù)出發(fā)通過各種手段和方法創(chuàng)作出一個所需的優(yōu)化的機器或機構(gòu)的過程。機械設(shè)計理論和方法是隨著人類無止休的需求及科學技術(shù)的進步而發(fā)展和成熟的。近幾十年來電子技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)的突飛猛進讓機械設(shè)計發(fā)生了翻天覆地的變化，出現(xiàn)了有限元分析、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、計算機輔助設(shè)計等新方法，使設(shè)計質(zhì)量和速度有很大提高。作為將來的機械工程師十分有必要了解機械設(shè)計理論和方法的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀、未來發(fā)展趨勢，熟悉和掌握現(xiàn)代機械設(shè)計方法，應用于實際[1]。

一、機械設(shè)計原理概述

機械設(shè)計理論與方法論是關(guān)于機械設(shè)計本質(zhì)和設(shè)計方法的系統(tǒng)理論，目的在于揭示機械設(shè)計過程的本質(zhì)規(guī)律，探索各種有效的設(shè)計方法，為實際的設(shè)計工作提供指南。現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在現(xiàn)場生產(chǎn)實際中具有廣闊的應用天地，它覆蓋了所有機械產(chǎn)品的設(shè)計及制作過程，對于提高生產(chǎn)率，加快國民經(jīng)濟的發(fā)展有著重要的意義。

二、機械創(chuàng)新設(shè)計中的機構(gòu)創(chuàng)新

把含有3個構(gòu)件以上、且不能再進行拆分的閉鏈機構(gòu)稱為基本機構(gòu)，其要素是閉鏈且不可拆分性。基本機構(gòu)可以直接應用在機械裝置中，只有一些簡單機械中才包含一個基本機構(gòu)，如空氣壓縮機中包含一個曲柄滑塊機構(gòu)。若干個互不連接、單獨工作的基本機構(gòu)可以組成復雜的機械系統(tǒng)。各基本機構(gòu)之間進行運動協(xié)調(diào)設(shè)計。各基本機構(gòu)通過某種連接方法組合在一起，形成一個較復雜的機械系統(tǒng)，這類機械是工程中應用最廣泛、也是最普遍的[2]。

1.機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計

機構(gòu)組成原理：把基本桿組依次連接到原動件和機架上，可以組成新機構(gòu)。機構(gòu)組合原理為創(chuàng)新設(shè)計一系列的新機構(gòu)提供了明確的途徑。機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計分為以下幾種形式：（1）機構(gòu)的串聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計：前一個機構(gòu)的輸出構(gòu)件與后一個機構(gòu)的輸入構(gòu)件剛性連接在一起，稱之為串聯(lián)組合。前一個機構(gòu)稱為前置機構(gòu)，后一個機構(gòu)稱為后置機構(gòu)。其特征是前置機構(gòu)和后置機構(gòu)都是單自由度的機構(gòu)。（2）機構(gòu)的并聯(lián)組合與創(chuàng)新設(shè)計：可以將幾個單自由度的基本機構(gòu)的輸入構(gòu)件組合起來，保留單自由度構(gòu)件的輸出運動；可以將幾個單自由度機構(gòu)的輸出構(gòu)件組合起來，保留單自由度構(gòu)件的輸入運動；也可以將幾個單自由度基本機構(gòu)的輸入構(gòu)件和輸出構(gòu)件分別都組合起來；均稱為并行連接。其特征是各基本機構(gòu)均是單自由度機構(gòu)。（3）機構(gòu)的疊加組合與創(chuàng)新設(shè)設(shè)計：機構(gòu)疊加組合是指在一個基本機構(gòu)的可動構(gòu)件上再安裝一個以上基本機構(gòu)的組合方式。把支撐其它機構(gòu)的基本機構(gòu)稱為基礎(chǔ)機構(gòu)，安裝在基礎(chǔ)機構(gòu)可動構(gòu)件上面的基本機構(gòu)稱為附加機構(gòu)[3]。（4）機構(gòu)的封閉組合與創(chuàng)新設(shè)設(shè)計：一個兩自由度機構(gòu)中的兩個構(gòu)件用單自由度的機構(gòu)連接起來，形成一個自由度的機構(gòu)系統(tǒng)，稱為封閉式連接。其特征是基礎(chǔ)機構(gòu)為二自由度機構(gòu)，附加機構(gòu)為單自由度機構(gòu)。

2.基于原機構(gòu)的再生創(chuàng)新和綜合

基于現(xiàn)有裝置的再生創(chuàng)新綜合，其設(shè)計全過程可分如下5步：（1）明確所設(shè)計機器的功能要求，并作相關(guān)調(diào)研；（2）運動鏈一般化，把原有機構(gòu)通過抽象化，轉(zhuǎn)化為只含有只含轉(zhuǎn)動副和構(gòu)件的運動鏈；在轉(zhuǎn)化過程中要注意不要改變自由度、轉(zhuǎn)動副和構(gòu)件的鄰近關(guān)系；（3）運動鏈數(shù)綜合：通過運動鏈綜合的作用，使原有一般化的轉(zhuǎn)動副和構(gòu)件綜合為新的全部可能的一般化運動鏈。在綜合過程中可以利用拓撲理論和圖論的相關(guān)理論。（4）運動鏈再生：就是根據(jù)設(shè)計要求與約束條件，選取滿足條件的一般化的運動鏈；（5）最后進行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，得到機械裝置的運動簡圖[4]。

三、機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的應用

機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計有多方面的應用，以凸輪控制機構(gòu)的機械設(shè)計為例，講解其應用價值。要求根據(jù)機械設(shè)計的創(chuàng)新路徑和方法，設(shè)計一個凸輪控制機構(gòu)，其能夠使一個質(zhì)量為M，并在規(guī)定的路程D中作循環(huán)往復運動，并要求比原機構(gòu)能獲得更大的機械效益。

首先應明確機械設(shè)計的核心問題是如果怎樣設(shè)計能夠使凸輪控制機構(gòu)去驅(qū)動連接點P，并獲取最大化的機械效益，同時機構(gòu)的自由度應為1。為了把復雜的問題簡單化，可以忽略次要問題僅關(guān)注驅(qū)動點P之前的傳動機構(gòu)，它是F=1的凸輪搖桿機構(gòu)，其對應運動鏈如圖1所示。

其次設(shè)計好運動鏈后，要進行運動鏈數(shù)綜合。由于機械設(shè)計創(chuàng)新設(shè)計的出發(fā)點是為了獲取較大的機械效益，可以通過增加機構(gòu)桿件數(shù)來滿足上述要求，考慮的自由度不能發(fā)生變化，增加機構(gòu)桿件數(shù)應不少于兩個，設(shè)計好新的裝置具有六桿運動鏈，2種獨立異構(gòu)型式，即斯蒂芬森鏈與瓦特鏈。比如在進行斯蒂芬森鏈的設(shè)計過程中，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相適應的原則對斯蒂芬森鏈進行結(jié)構(gòu)的改變[5]。由于該裝置是一種凸輪控制機構(gòu)，需要進行運動副的更替，也就是說必然進行運動副的替代，即用一個凸輪副去替代運動鏈中的一個二元素桿與2個轉(zhuǎn)動副，故得到演化后運動鏈。

四、結(jié)論

進行機械創(chuàng)新設(shè)計要有兩個必要條件：一是充分獲取適用的知識；二是要使用符合創(chuàng)新設(shè)計思維并能激發(fā)創(chuàng)新思維的設(shè)計系統(tǒng)。運用機構(gòu)學原理進行機械設(shè)計創(chuàng)新，首先要學習掌握相關(guān)的機構(gòu)理論與已有的結(jié)構(gòu)，才能在創(chuàng)新思維的指導下進行創(chuàng)新設(shè)計。

參考文獻：

[1]魏三平.機械原理與機械零件課程設(shè)計的關(guān)系[J].教育理論與實踐.2008（S2）：59-61.

[2]李笑，劉福利，陳明.改革機械原理課程設(shè)計注重培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計能力[J].教書育人.2001（02）：79-81.

[3]李法新，王金鳳，王利紅.機械類專業(yè)大學生綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].河南教育（高校版）.2008（04）：89-92.

機械創(chuàng)新設(shè)計范文第3篇

關(guān)鍵詞：UGNX 機械創(chuàng)新設(shè)計 實驗平臺 UG/Open API

高職院校是我國培養(yǎng)創(chuàng)新專業(yè)人才的基地，必須以啟發(fā)學生的創(chuàng)新能力為主要發(fā)展方向。雖然我國開展高職教育以來，培養(yǎng)出了眾多機械專業(yè)的人才，但是這些畢業(yè)生往往社會應用性和就業(yè)時效性以及創(chuàng)新能力都不高，這無論從質(zhì)量上還是數(shù)量上仍與社會對機械專業(yè)人才的需求有很大差距。當前各高校對于學生機械創(chuàng)新能力的培養(yǎng)仍處于初級階段，依舊借助于一些比較簡單的、老舊的構(gòu)件組合實驗平臺，高價的實驗平臺使得普通高職院校很難滿足人手一臺的需求。同時，在這些實驗平臺上設(shè)計的構(gòu)件數(shù)量也有限，不能完全滿足設(shè)計者的設(shè)計意圖。因此，開發(fā)和應用機械創(chuàng)新設(shè)計實驗平臺就顯得非常必要。機械創(chuàng)新設(shè)計不僅僅是功能的疊加與創(chuàng)新，更應該是機構(gòu)的創(chuàng)新。機械創(chuàng)新設(shè)計已成為目前高職機械專業(yè)亟待解決的研究課題。

一、 基于UGNX機械創(chuàng)新設(shè)計實驗平臺建立

1.1 關(guān)系表達式法

關(guān)系表達式法第一步就是要在構(gòu)件庫當中建立一個具體的零件，系統(tǒng)操作的用戶根據(jù)所需調(diào)用這個零件的時候，必須要將該零件的存儲名進行修改。第二步，在修改尺寸變量表達式的參數(shù)值時參照構(gòu)件手冊對應的數(shù)據(jù)。最終這個零件就可轉(zhuǎn)成裝配圖當中的工作零件。其具體步驟可表示為（FileNew輸入構(gòu)件名Application/ModelingTools/Expression參數(shù)編輯存儲該零件零件調(diào)用）。雖然這種關(guān)系表達式法創(chuàng)建起來較為簡單快捷，但是用戶必須要在完成查找零件模板基礎(chǔ)之上，再進行改名以及參照構(gòu)件手冊進行尺寸修改等操作，這些操作交互繁瑣，應用起來效率不高。

1.2用戶自定義特征法

用戶自定義特征法第一步也是要在構(gòu)件庫當中建立一個具體的零件，第二步根據(jù)參數(shù)表達式對該零件進行命名與編輯。最終生成該零件，并定義存儲為 .udf 的文件。其具體操作步驟為：首先要啟動UGNX，其次在UGNX成功啟動以后再構(gòu)件庫當中創(chuàng)建一個新的實體。第三，通過Tools/Expression查看所新建實體的參數(shù)值與參數(shù)名，修改以后確認退出。最后再通過FileExportUser Defined Feature 輸出該零件用戶的自定義特征。用戶自定義特征法的主要有點表現(xiàn)為：可以建立各零件特征之間的關(guān)系，定義當中的特征變量，設(shè)置變量的缺省值，用戶操作時可以提示相關(guān)關(guān)鍵值。其缺點主要表現(xiàn)為必須要在創(chuàng)建新的零件之后參照構(gòu)建手冊才能對零件輸入用戶自定義特征。

1.3 零件族法

零件族法第一步也是要在構(gòu)件庫當中建立一個具體的零件，可以稱之為零件模版，第二步根據(jù)參數(shù)表達式對該零件進行命名，來確定該零件的尺寸，將命名后的零件參數(shù)添加到電子表格內(nèi)，第三步就是將這些族內(nèi)零件所對應的參數(shù)值填寫完整，在調(diào)用構(gòu)件需要修改零件模板的尺寸變量的時候就可以直接通過選擇參數(shù)來調(diào)整，就可以得到所需選擇的構(gòu)件。其具體操作步驟為：首先要啟動UGNX，其次在UGNX成功啟動后通過File-New，輸人模具構(gòu)件名。再通過Application-Modeling建立一個具體零件（Template Part），然后通過Tools-Expression來進行參數(shù)表達式的命名與編輯。最后通過Tools-Part Families選擇Available Columns，在欄目下選定參數(shù)。零件族法主要優(yōu)點在于創(chuàng)建起來比較直觀，相對容易一些。由于這種方法具有子裝配功能，所以成為建立UGNX構(gòu)件庫系統(tǒng)的最常用的方法。零件族法的缺點表現(xiàn)為用戶在標準建庫查找型號各異的零件比較繁瑣，必須在電子表格參數(shù)表內(nèi)輸入正確參數(shù)，稍有差錯都不能查找出，故工作量比較大。

1.4 編程法

編程法主要采用的是UGNX/Open Grip或是UGNX/Open API對每類零件進行參數(shù)化程序編寫。編程法主要優(yōu)點就是調(diào)用最方便，應用層次在各種方法當中最高，缺點主要表現(xiàn)為編寫程序所需要的工作量比較大。

二、基于UGNX機械創(chuàng)新設(shè)計實驗平臺用戶界面設(shè)計

2.1 UGNX/Open Menu Script

用戶可以通過文本編輯器來對UGNX菜單文件進行編輯，這樣才可以生成用戶化的菜單，進而可以在平臺上集成特殊應用。UGNX/Open Menu Script支持UGNX菜單修改，來執(zhí)行用戶User Tools文件、程序及操作系統(tǒng)命令等二次開發(fā)。

2.2 UGNX/Open UIStyler

用戶可以通過可視化工具開發(fā)UGNX對話框，具有的功能比UGNX/Open Menu Script更加強大。UGNX/Open UIStyler可以避免復雜的GUI編程，利用實時可見的基本控件的組合生成不同的對話框，可與UGNX/open MenuScript， UGNX/Open API，UGNX/Open GRIP等進行集成。

三、基于UGNX機械創(chuàng)新設(shè)計實驗平臺構(gòu)件庫的建立

3.1 圖庫的構(gòu)成

通過子程序來實現(xiàn)建立構(gòu)件的功能，并自動形成裝part文件，即可節(jié)省大量磁盤空間。圖庫當中的同一類構(gòu)件中相似性比較大，所以同一類構(gòu)件中各個子程序可以通用，大大減少了編程工作量。每一構(gòu)件圖庫的建立可以實現(xiàn)構(gòu)件模型的全部參數(shù)化問題。

3.2 圖庫的實現(xiàn)

二次開發(fā)結(jié)果的目錄存放在指定才的UGNX-env.dat文件中，并在該目錄下建立startup和application兩個子目錄。利用UGNX/Open UIStyler創(chuàng)建出的對話框基本和UGNX風格保持一致，交互過程也與UGNX的習慣完全符合，因此數(shù)據(jù)輸入方便靈活。一旦輸入了非法數(shù)據(jù)，就會有足夠的信息提示用戶，并在數(shù)據(jù)輸入合法情況下才可以進行下一步。UGNX/Open UIStyler對話框自動生成*.dlg 、*._ template.c和*.h這三個文件。其中，*.dlg是UIstyler對話框界面文件，封裝了對話框的圖形界面；*._ template.c是UIStyler對話框當中的模版文件，而*.h則是UIStyler對話框c語言頭文件。MenuScript的菜單編輯樣本由*._template.c文件來提供，相關(guān)的菜單文件也可以可以借助于*._template.c文件來編輯，修改*._template.c模板文件工作可以通過應用UGNX/Open API函數(shù)來實現(xiàn)。在VisualC++6.0基礎(chǔ)平臺下，即可完成所有操作，最終和*.h文件編譯鏈接生成可調(diào)用的*.DLL文件。把生成*.dll文件和*.dlg文件分別存入application和startup目錄下，重新啟動UGNX時，即可自動加入客戶定制菜單模塊。

結(jié)語

我國當前各高職院校培養(yǎng)學生的機械創(chuàng)新能力基本還是依托于簡單的構(gòu)件組合實驗，建立基于UGNX的實驗平臺，有效克服了機構(gòu)組合不當?shù)膯栴}，切實能提高學生的機械創(chuàng)新能力和電子計算機動手應用能力，適于在各高校推廣。

參考文獻

[1] 樊仕龍. 機械創(chuàng)新設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)[J]. 知識經(jīng)濟. 2010（11）

機械創(chuàng)新設(shè)計范文第4篇

結(jié)構(gòu)設(shè)計作為機械設(shè)計過程中至關(guān)重要的組成部分，所完成的工作是按照的機械原理進行機械圖紙的設(shè)計。變元法是由德國科學家發(fā)明的方法，主要應用于機械相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖紙的設(shè)計，其特點是具有創(chuàng)新性。本文針對變元法作出了一定的修改和完善，目的是讓這種方法更容易被應用和理解。變元法在機械行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域有較為廣泛的應用。我們在使用變元法的完成結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，是以完成這種產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)為前提，再進行其他新型設(shè)計思路的研發(fā)。變元法的含義主要包含兩個方面：一方面，機械結(jié)構(gòu)方面，這方面的變元法主要包括七個種類；另一方面，針對這部分的變元進行改變，創(chuàng)新性的實現(xiàn)不同種類的結(jié)構(gòu)設(shè)計。以下是對7個變元的闡述：

1.1數(shù)量變元

數(shù)量變元指的是研究機械設(shè)備的所有的零部件或構(gòu)件的全部的外形、工作面以及生產(chǎn)的點、線、面等都看做是構(gòu)成零部件的基本元素，對這些基本元素的數(shù)據(jù)進行修改，完成針對機械設(shè)備構(gòu)件的優(yōu)化的目標。例如：為了實現(xiàn)簡化的目的，在設(shè)計鑄件零件的外形時，多使用直線設(shè)計的外形輪廓。

1.2形狀變元

形狀變元指的是從機械的形狀方面對機械結(jié)構(gòu)的外形和重要輪廓、加工表面以及所使用零部件的種類和尺寸進行優(yōu)化調(diào)整，進而得出多種結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計，從而對整個機械進行優(yōu)化調(diào)整。機械設(shè)計過程中這類因素的創(chuàng)新是把機械設(shè)備的運行原理轉(zhuǎn)化為設(shè)計圖紙的過程。例如，火力發(fā)電廠的冷渣機，為了能夠把高溫爐渣以最快的速度降低溫度，技術(shù)人員采用了形狀變元的方法對冷渣機進行優(yōu)化設(shè)計，改變原有的單腔體為多腔體，提高了降低溫度速率這一難題。

1.3材料變元

零部件選取多種類型的材料一般會改變這種零件的尺寸，進而生產(chǎn)工藝也會相應的變化，以至于改變了整體機械的外形和構(gòu)造。我們可以針對材料的改變而設(shè)計出多種類型的構(gòu)造方案。

1.4位置變元

位置變元指的是按照機械設(shè)備的構(gòu)造位置的改變，實現(xiàn)多種類型設(shè)計方案的形成。例如，在針對焊縫零部件的焊接方法時，選擇焊縫的位置非常重要，當我們選擇在中心軸附近時，避免了零件由于收縮造成的彎曲變形。

1.5聯(lián)接變元

聯(lián)接變元指的是在設(shè)計過程中應該注意元素的兩個方面：一方面，我們需要確定元素聯(lián)接方法的改變。例如，工作中常見的焊接、熱熔連接等；另一方面，我們需要研究針對任意一種聯(lián)接方式的不同類型的聯(lián)接結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，進而得到不同類型的方案。例如，兒童玩具在設(shè)計過程中要盡量做到安全聯(lián)接，我們可以設(shè)計成卡扣聯(lián)接方式，這樣不容易出現(xiàn)小孩誤食螺絲的現(xiàn)象。

1.6尺寸變元

尺寸變元指的是高度、寬度、直線度、彎曲度等方面的內(nèi)容。技術(shù)人員在針對這些元素進行創(chuàng)新設(shè)計時，一般側(cè)重于改變零件的尺寸。完成對機械系統(tǒng)構(gòu)件完善的目的。例如，技術(shù)人員想提升粉碎機的物料目數(shù)，針對動力副在整體機構(gòu)上的相對位置做出了改變，進而完成了粉碎目數(shù)的提升，效果是原來的2倍。

1.7工藝變元

設(shè)計和工藝的關(guān)系是相互銜接和相輔相成的。每種零部件的加工方法和制造工藝各不相同，各類零部件與設(shè)備的加工和制造質(zhì)量、生產(chǎn)周期、成本和使用年限也千差萬別，進而制約著設(shè)備產(chǎn)品的構(gòu)造。按照相應產(chǎn)品的工藝特性，結(jié)合使用以上7類變元，按照進行根據(jù)所設(shè)計機械產(chǎn)品的特點,靈活地運用上述7個變元,同時設(shè)計者依據(jù)所具備的知識、經(jīng)驗,運用創(chuàng)造性思維方法,如類比、推理、歸納、模擬、想象、直覺及靈感等,可構(gòu)思出很多種結(jié)構(gòu)方案。

2精密儀器與精密機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的必要性

當今社會是科技高速發(fā)展的時代，測量設(shè)備和機械構(gòu)造的設(shè)計理念和方式都進行著完善和提升。如何讓青年人可以快速的適應企業(yè)對適應性和才能的要求，成為我們大家亟待思考的問題。因此，在進行實習設(shè)計的課程教學過程中，引入前沿的、適應企業(yè)需求的人才培養(yǎng)方法和相應的實習方式和裝備變成了必須考慮的問題。所有的測量設(shè)備或控制裝置都具有相應的適應所在系統(tǒng)需求的系統(tǒng)或構(gòu)造，那么在測量設(shè)備、控制裝置確定的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計需求的基礎(chǔ)上，如何使用先進的設(shè)計思路和多種類型的機械構(gòu)造構(gòu)件進行優(yōu)化整合，建造適應系統(tǒng)需求的高端機械構(gòu)件，是我們當前工程設(shè)計的重要方法。根據(jù)企業(yè)對人員的需求，按照建造機械系統(tǒng)和構(gòu)造的整個階段，依據(jù)以往的經(jīng)驗，側(cè)重對機械設(shè)計的基礎(chǔ)內(nèi)容、方式、理念的研究；注重對系統(tǒng)構(gòu)造的探索；注重研究、分析問題的方式方法和創(chuàng)新水平的提升。建立一整套面向企業(yè)所需求的能夠操作精密設(shè)備和高科技儀器人才的培養(yǎng)方式非常重要。

3結(jié)構(gòu)方案的評價與優(yōu)化

機械創(chuàng)新設(shè)計范文第5篇

【關(guān)鍵詞】機械制造；零部件設(shè)計；現(xiàn)代思想；科學發(fā)展

【中圖分類號】U225.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0183-01

一、機械零部件傳統(tǒng)的設(shè)計局限

傳統(tǒng)機械零部件的設(shè)計帶來了運用中出現(xiàn)的許多問題：零部件容易腐蝕損壞；零部件容易疲勞損壞，斷裂、表面剝落等；零部件容易摩擦損壞等等。這些問題的出現(xiàn)，都是機械零部件傳統(tǒng)的設(shè)計局限性所產(chǎn)生的。機械機械零部件設(shè)計是人類為了實現(xiàn)某種預期的目標而進行的一種創(chuàng)造性活動。傳統(tǒng)機械機械零部件設(shè)計的特點是以長期經(jīng)驗積累為基礎(chǔ)，通過力學、數(shù)學建模及試驗等所形成的經(jīng)驗公式、圖表、標準及規(guī)范作為依據(jù)，運用條件性計算或類比等方法進行設(shè)計。傳統(tǒng)設(shè)計在長期運用中得到不斷的完善和提高，目前在大多數(shù)情況下仍然是有效的設(shè)計方法，但是它有很多局限：在方案設(shè)計時憑借設(shè)計者有限的直接經(jīng)驗或間接經(jīng)驗，通過計算、類比分析等，以收斂思維方式，過早地確定方案。這種方案設(shè)計既不充分又不系統(tǒng)，不強調(diào)創(chuàng)新，因此很難得到最優(yōu)方案；在機械零部件設(shè)計中，僅對重要的零部件根據(jù)簡化的力學模型或經(jīng)驗公式進行靜態(tài)的或近似的設(shè)計計算，其他零部件只作類比設(shè)計，與實際工況有時相差較遠，難免造成失誤；傳統(tǒng)設(shè)計偏重于考慮產(chǎn)品自身的功能的實現(xiàn)，忽略人一機一環(huán)境之間關(guān)系的重要性；傳統(tǒng)設(shè)計采用手工計算、繪圖，設(shè)計的準確性差、工作周期長、效率低。

二、創(chuàng)新思維機械零部件的設(shè)計思想

機械零部件設(shè)計的本質(zhì)是創(chuàng)造和革新。現(xiàn)代機械機械零部件設(shè)計強調(diào)創(chuàng)新設(shè)計，要求在設(shè)計中更充分地發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設(shè)計理論和方法的指導下，設(shè)計出更具有生命力的產(chǎn)品。

（一）運用創(chuàng)造思維

設(shè)計者的創(chuàng)造力是多種能力、個性和心理特征的綜合表現(xiàn)，它包括觀察能力、記憶能力、想象能力、思維能力、表達能力、自控能力、文化修養(yǎng)、理想信念、意志性格、興趣愛好等因素。其中想象能力和思維能力是創(chuàng)造力的核心，它是將觀察、記憶所得信息有控制地進行加工變換，創(chuàng)造表達出新成果的整個創(chuàng)造活動的中心。創(chuàng)造力的開發(fā)可以從培養(yǎng)創(chuàng)新意識、提高創(chuàng)新能力和素質(zhì)、加強創(chuàng)新實踐等方面著手。設(shè)計者不是把設(shè)計工作當成例行公事，而是時刻保持強烈的創(chuàng)新愿望和沖動，掌握必要創(chuàng)新方法，加強學習和鍛煉，自覺開發(fā)創(chuàng)造力，成為+符合現(xiàn)代設(shè)計需要的創(chuàng)新人才。

（二）運用發(fā)散思維

發(fā)散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破常規(guī)，從不同方向，多角度、多層次地考慮問題，求出多種答案的思維方式。

（三）運用創(chuàng)新思維

創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)新思維。創(chuàng)新思維是一種最高層次的思維活動，它是建立在各類常規(guī)思維基礎(chǔ)上的。人腦在外界信息激勵下，將各種信息重新綜合集成，產(chǎn)生新的結(jié)果的思維活動過程就是創(chuàng)新思維。機械機械零部件設(shè)計的過程是創(chuàng)新的過程。設(shè)計者應打破常規(guī)思維的慣例，追求新的功能原理、新方案、新結(jié)構(gòu)、新造型、新材料、新工藝等，在求異和突破中體現(xiàn)創(chuàng)新。

三、科學的進行機械零部件設(shè)計

（一）把握機械零部件設(shè)計的主要內(nèi)容

機械零部件設(shè)計是機械設(shè)計的重要組成部分，機械運動方案中的機構(gòu)和構(gòu)件只有通過零部件設(shè)計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設(shè)計的基礎(chǔ)。機械零部件設(shè)計的主要內(nèi)容包括：根據(jù)運動方案設(shè)計和總體設(shè)計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)形、材料、精度等，進行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機械產(chǎn)品整機應滿足的要求是由零部件設(shè)計所決定的，機械零部件設(shè)計應滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩(wěn)定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經(jīng)濟性上的要求主要指生產(chǎn)成本要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制，需全面綜合考慮。

（二）嚴格計算機械零部件的失效形式

機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、表面壓碎、表面點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設(shè)計零部件時應首先進行零部件的失效分析，預估失效的可能性，采取相應措施，其中包括理論計算，計算所依據(jù)的條件稱為計算準則，常用的計算準則有：一是強度準則。強度是機械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強度要求是保證機械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準則。剛度是指零部件在載荷的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內(nèi)。三是振動穩(wěn)定性準則。對于高NN_動或剛度較小的機械，在工作時應避免發(fā)生共振。振動穩(wěn)定性準則要求所設(shè)計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性準則。機械零部件在高溫工作條件下，由于過度受熱，會引起油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機械精度降低。因此，為了保證零部件在高溫下正常工作，應合理設(shè)計其結(jié)構(gòu)及合理選擇材料，必要時須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準則。耐磨性是指相互接觸并運動零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當零部件過度磨損后，將改變其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，削弱其強度，降低機械精度和效率，以致零部件失效報廢。因此，機械設(shè)計時應采取措施，力求提高零部件的耐磨性。

（三）正確選擇機械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個重要技術(shù)指標，是檢驗零部件表面質(zhì)量的主要依據(jù)；它選擇的合理與否，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。機械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機械零部件設(shè)計工作中，應用最普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應用類比法需要有充足的參考資料，現(xiàn)有的各種機械設(shè)計手冊中都提供了較全面的資料和文獻。最常用的是與公差等級相適應的表面粗糙度。在通常情況下，機械零部件尺寸公差要求越小，機械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關(guān)系。在實際工作中，對于不同類型的機器，其零部件在相同尺寸公差的條件下，對表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問題。在機械零部件的設(shè)計和制造過程中，對于不同類型的機器，其零部件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在設(shè)計工作中，表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實際出發(fā)，全面衡量零部件的表面功能和工藝經(jīng)濟性，才能作出合理的選擇。