機械創新設計復習手冊第一章緒論第一節創新與創新方法1、發現是指原本早已存在的事物，經過人們不斷努力和探索后被人們認知的具體結果。2、發明是指人們提出或完成原本不存在的、經過人們不斷努力和探索后提出的或完成的具體結果。3、創造也是一種完成新成果的過程，但可能具有一定的參照物，而不強調原本不存在的事物。4、創新是指提出或完成具有獨特性、新穎性和實用性的理論或產品的過程。5、創新與創造關系：無本質差別，創新是創造的具體實現。但創新更強調創造成果的新穎性、獨特性和實用性。6、從創新內容分，創新分為知識創新、技術創新、應用創新。技術創新：針對具體的事物，提出并完成具有新穎性、獨特性和實用性的新產品的過程。應用創新：把已存在的事物應用到某個新領域，并發生很大的社會與經濟效益的具體實現過程。7、創新方式：其一是由無到有的創新，其二是由有到新的創新。8、設計指根據社會或市場的需要，利用已有的知識和經驗，依靠人們思維和勞動，借助各種平臺（數學方法、實驗設備、計算機等）進行反復判斷、決策、量化，最終實現把人、物、信息資源轉化為產品的過程。9、創新設計：是指在設計領域中，提出的新的設計理念、新的設計理論或設計方法，從而得到具有獨特性和新穎性的產品。10、機械創新設計:是指機械工程領域內的創新設計，它涉及機械設計理論與方法的創新、制造工藝的創新、材料及其處理的創新、機械產品維護及管理的創新。第二節常規設計、現代設計與創新設計1、機械設計方法可以分為正向設計和反向設計，正向設計可以分為常規設計、現代設計和創新設計。2、常規機械設計方法是依據力學和數學建立的理論公式和經驗公式為先導，以實踐經驗為基礎，運用圖表和手冊等技術資料，進行設計計算、繪圖和編寫設計說明書的過程。3、現代設計方法強調以計算機為工具，以工程軟件為基礎，運用現代設計理念進行的機械設計。4、機械創新設計是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的相關科學技術知識，進行創新構思、設計出具有新穎性、創造性及實用性機械產品的一種實踐活動。5、結論：常規設計方法是一切方法的基礎。現代設計方法是在常規設計方法的基礎上，提高設計效率、產品可靠性和質量的設計方法。創新設計的要素是強調創造性的設計思維，其結果具有巨大效益。第三節機械創新設計的內容1、有關機構的幾個名詞術語機械：機器和機構的總稱。機器：人為的通過運動變換或傳遞機械能、物體和信息的物件的組合體。機構：機器中執行機械運動的裝置。2、最簡機構：把由2個構件和1個運動副組成的開鏈機構稱為最簡機構。3、基本機構：把含有3個構件以上、不能再進行拆分的閉鏈機構稱為基本機構。4、機構創新設計的內容（1）機構的創新設計（2）機構應用創新設計（3）機構組合創新設計第二章機械創新設計的思維基礎1、思維的類型（1）形象思維：形象思維又稱為具體思維或具體形象的思維。它是人腦對客觀事物或現象的外部特點和具體形象的反映活動。（2）抽象思維：抽象思維又稱為邏輯思維。它是憑借概念、判斷、推理而進行的反映客觀現實的思維活動。（3）發散思維：發散思維又稱輻射思維、擴散思維、開放思維等。它是以少求多的思維形式，其特點是從給定的信息輸入中產生出眾多的信息輸出。（4）收斂思維：收斂思維又稱集中思維、求同思維等。是一種尋求某種正確答案的思維形式。它以某種研究對象為中心，將眾多的思路和信息匯集于這一中心的思維過程。（5）動態思維：動態思維是一種運動的、不斷調整的、不斷優化的思維活動。其特點是根據不斷變化的環境、條件來不斷改變自己的思維秩序、思維方向，對事物進行調整、控制，從而達到優化的思維目標。（6）有序思維：有序思維是一種按一定規則和秩序進行的有目的的思維方式，它是許多創造方法的基礎。（7）直接思維：是創造性思維的主要表現形式。基于有限的信息，調動已有的知識積累，擺脫慣常的思維規律，對新事物、新現象、新問題進行的一種直接、迅速、敏銳的洞察和跳躍式的判斷。（8）創造性思維：創造性思維是一種最高層次的思維活動。其特點是：綜合性、跳躍性、新穎性、潛意識中的自覺性和頓悟性。（9）質疑思維：用懷疑和批判的眼光看待一切事物，既敢于否定。提出疑問，是許多新事物新觀念產生的開端，質疑是人類思維的精髓，也是創新思維的最基本方式之一。（10）互動思維：互動思維又稱為頭腦風暴法，是與集體思維互動的思維方式。（11）靈感思維：靈感思維是一種特殊的思維現象，是一個人長時間思考某個問題得不到答案，中斷了對它的思考以后，卻又會在某個場合突然產生對這個問題的解答的頓悟。2、創造性思維的形成大致可分為三個階段：醞釀準備階段、潛心加工階段、頓悟階段。3、創新方法主要有：群體集智法、系統分析法、聯想法、類比法、仿生法、組合創新法、反求設計法、功能設計法第三章機械創新設計的技術基礎第一節機器的組成分析1、機器的組成：原動機、傳動機構、執行機構、控制系統。2、機械傳動系統包括：嚙合傳動：齒輪傳動、鏈傳動、摩擦傳動：帶傳動、摩擦輪傳動、螺旋傳動、萬向軸傳動、鋼絲軟軸傳動、液壓傳動、液力傳動、電磁傳動。第二節機構及其運動形態分析1、機械創新設計的內容主要涉及到什么機構（或系統）？機械運動系統有齒輪機構、連桿機構、凸輪機構、螺旋機構、斜面機構、棘輪機構、槽輪機構、摩擦輪機構、帶傳動、鏈傳動、撓性件機構、彈性件機構、液壓傳動機構、電氣機構，以及利用以上一些常用機構進行組合而產生的組合機構。2、連續轉動到連續轉動的運動變換齒輪傳動機構、摩擦輪傳動機構、連桿機構、帶傳動機構、鏈傳動機構、繩索傳動機構、液力傳動機構，鋼絲軟軸傳動機構、萬向節傳動機構等。3、連續轉動到步進轉動的運動變換（間歇運動）槽輪機構、棘輪機構、不完全齒輪機構、分度凸輪機構4、連續轉動到往復擺動的運動變換曲柄搖桿機構、曲柄導桿機構、擺動導桿機構、擺動從動件凸輪機構5、連續轉動到往復直線移動的運動變換曲柄滑塊機構、正弦機構、直動從動件凸輪機構、齒輪齒條機構、螺旋機構6、連續轉動到平面運動的變換與實現機構行星齒輪機構一一行星輪7、直線移動到直線移動的運動變換與實現機構雙滑塊機構、移動凸輪機構8、直線移動到定軸轉動或擺動的運動變換曲柄滑塊機構——滑塊主動、齒輪齒條機構——齒條主動第三節機械的控制系統1、機械控制系統的類型：機械式控制系統、液壓控制、氣壓控制、電氣控制、智能控制。第四節機械運動及其控制機械運動的換向、調速、離合與制動等控制有哪些？1、機械運動的換向與控制（1）旋轉運動的換向與控制：改變電機轉向、限位開關換向、棘輪換向、摩擦輪換向、自身換向機構（2）直線移動的換向與控制：改變電機轉向來實現往復直線移動、液壓換向、自身換向機構2、機械運動的調速與控制調速電機、齒輪減速器、其它減速裝置：各類帶傳動、鏈傳動、摩擦傳動、變速器3、機械運動的離合與控制手動離合器、電磁離合器4、機械運動的制動與控制制動器。如機械式制動器、電磁式制動器、液壓制動器、液力制動器、氣動制動熨竺名器^等。第四章機構的演化、變異與創新設計1、機構的演化：以某一基本機構為原始機構，對其機架、運動副和構件尺寸等進行變換，從而設計出具有不同功用的新機構的過程，稱為機構的演化。2、機構的變異：以某一基本機構為原始機構，對其運動副性質、形狀或尺寸進行變換，在不改變機構類型的前提下達到改善或提高機構傳力性能的機構設計過程，稱為機構的變異。3、機構演化方法（1）改變機構中的機架（以不同的構件作為機架）（2）改變機構中運動副的性質（高副與低副的演化）（3）改變機構中構件的尺寸4、機構變異方法：（1）改變機構中運動副的尺寸（2）改變機構中運動副的形狀5、機構演化與變異的差別相同點：都是首先選定以某一基本機構為原始機構。區別：機構演化變換后可得到具有不同性質的新機構；機構變異后得到的機構類型不改變。6、低副運動可逆性：低副機構中，兩構件之間的相對運動與機架的改變無關。7、機架變換過程中，構件數目及構件之間運動副類型沒有發生變化，但變換后機構性能發生很大變化，因此，機架變換是機構創新設計一種很好的設計方法。8、構件的形狀變異分為：構件的具體結構、構件相對運動（1）避免構件之間的運動干涉（2）滿足特定的工作要求9、運動副的等效變換與創新設計（1）空間運動副與平面運動副的等效變換：利用三個軸線相交的轉動副代替一個球面副（2）高副與低副的等效變換（3）滑動摩擦副與滾動摩擦副的等效變換主要目的：（1）增強運動副元素的接觸強度（2）減小運動副元素的摩擦、磨損（3）改變機構的受力狀態（4）改善機構的運動和動力效果（5）開拓機構的各種新功能（6）尋求演化新機構的有效途徑主要方法：（1）改變運動副的尺寸（2）改變運動副的接觸性質（3）改變運動副的形狀10、高副與低副的等效變換高副低代應滿足的條件：代替前后機構的自由度完全相同、代替前后機構的自由度完全相同第五章機構的組合與創新設計1、常用的機構組合方法下：（1）利用機構的組成原理，不斷連接各類桿組（2）按照串聯規則組合基本機構（3）按照并聯規則組合基本機構（4）按照疊加規則組合基本機構（5）按照封閉規則組合基本機構（6）上述方法混合連接，可得到復雜的機構系統第二節機構組成原理與機構創新設計1、機構具有確定的運動條件是機構的自由度等于機構的原動件數。2、機構組成原理：把基本桿組依次連接到原動件和機架上，可以組成新機構。第三節機構的串聯組合與創新設計1、基本概念:前一個機構的輸出構件與后一個機構的輸入構件剛性連接在一起，稱之為串聯組合。前一個機構稱為前置機構，后一個機構稱為后置機構。其特征是前置機構和后置機構都是單自由度的機構。2、串聯組合分類I型串聯：連接點選在簡單運動構件上（連架桿）II型串聯：連接點選在做復雜平面運動構件上（連桿或行星輪）I型串聯 II型串聯3、機構串聯組合基本思路

（1）實現后置機構的速度變換（2）實現后置機構的運動變換（3）在滿足運動要求的前提下，運動鏈盡量短第四節機構的并聯組合與創新設計1、基本概念：若干個單自由度的基本機構的輸入構件連在一起，保留各自的輸出運動；或若干個單自由度機構的輸出構件連在一起，保留各自的輸入運動；或輸入構件、輸出構件分別連接在一起；均稱為并聯組合。其特征是各基本機構均是單自由度機構。2、并聯組合分類3、并聯組合的基本思路（1）對稱并聯相同的機構II型并聯 III型并聯（1）I型并聯：共同輸入（2）II3、并聯組合的基本思路（1）對稱并聯相同的機構II型并聯 III型并聯可實現機構的平衡（2）實現運動的分解與合成：I型并聯實現運動分解或分流、II型并聯實現運動的合成（3）改善機構受力狀態第五節機構的疊加組合與創新設計1、基本概念：機構疊加組合是指在一個基本機構的可動構件上再安裝一個以上基本機構的組合方式。把支撐其它機構的基本機構稱為基礎機構，安裝在基礎機構可動構件上面的基本機構稱為附加機構。2、疊加組合分類a）I型疊加機構 b）II型疊加機構第六節機構的封閉組合與創新設計1、基本概念：一個兩自由度機構中的兩個輸入構件或兩個輸出構件或一個輸入和一個輸出構件用單自由度的機構連接起來，形成一個自由度的機構系統，稱為封閉式連接。特征是基礎機構為二自由度機構，附加機構為單自由度機構。2、封閉組合分類I型封閉組合機構1I基礎機構-附加機構附加機構II型封閉組合機構II型封閉組合機構附加機構附加機構III型封閉組合機構III型封閉組合機構基礎機構機構組合實例分析鉸鏈四桿機構ABCD為前置機構，連桿機構DEF為后置機構，前置機構中的輸出構件CD與后置連桿機構的輸入件DE固接，形成I型串聯機構。前置機構為平行四邊形ABCD，后置機構為Z1、Z2組成的內嚙合齒輪機構，齒輪機構中的內齒輪1與做平動的連桿固接，且圓心位于連桿的軸線上。齒輪1的圓心位于曲柄的平行線上，且滿足O]O廣AB=CD，為II型串聯機構。兩個曲柄滑塊機構的I型并聯組合，其中兩個機構的曲柄連接在一起，成為共同的輸入構件，兩個滑塊各自輸出往復運動。兩個機構的曲柄連接，成為共同的輸入構件，兩個搖桿均輸出往復擺動，形成I型并聯組合。四個主