瓦特发明的蒸气机现 安放于西班牙马德里
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（2）原有机构演化、变异，导致结构变化
平底推杆盘形凸轮机构
凹圆弧底推杆盘形凸轮机构
传动寿命和效率提高
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2、机构应用创新设计 B
1
2
1
C3
A
4
a)曲柄滑块机构
B A
C
b）偏心盘机构
c）剪床机构
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3、机构组合设计，导致新机构系统的出现
FE CB
DA
机构组合创新
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2、现代设计： 在设计思想没有改变时，通过计算机仿真、 优化设计等，可减少削皮的损失、提高生产 率，但仍然不理想。
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3、创新设计：
清洗
粉碎
过滤去皮
挤压成型
油炸成产品
红薯泥 薯 条
创新导致加工设 备的改变
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设计实例二：椰肉加工机的设计
1、常规设计： 椰子剖开
旋转
刀具切削
刀具
椰 子
椰肉
结果不理想
❖ 机械总体方案设计——机械的运动设计——机械的动力设 计——机械的结构设计
❖ ②机械创新设计：相对常规设计，它特别强调人在设计 过程中（总体方案，结构设计）的主导性及创造性作用。
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2）MCD与创造发明
❖ ①机械的创造发明大多属于机械结构方案的创 新设计
❖ ②MCD要探索机械产品创新发明的机理、模式 及方法，具体描述机器产品的创新设计过程，并将 它程式化、定量化、乃至符号化、算法化。
❖ ③现代机械设计方法学库：机械创新设计 （MCD），机械系统设计(SD)，计算机辅助设计 （CAD）、优化设计(OD)、可靠性设计（RD）、 摩擦学设计（FD） 、有限元设计（FED）。
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二、机械创新设计的过程
1．MCD的基本过程：
综合过程、选择过程、分析过程。
2．四个阶段：
（1）确定机械的基本原理； （2）机构结构类型综合及优选； （3）机构运动尺寸综合及其运动参数优选； （4）机构动力学参数综合及其动力参数优选
组合设计与创新、机构再生与创新 ❖ 第六章：结构创新 ❖ 第七章：反求设计与创新 ❖ 第八章：典型机械创新与进化
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第一章 绪论
第一节 创新与创新方法 第二节 常规设计、现代设计与创新设计 第三节 机械创新设计的内容 第四节 创新与社会进步 第五节 创新教育与人才培养
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第一节 创新与创新方法
一、创新的概念
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结论：
无论设计方法如何，常规设计仍然是最基本的设 计方法，是机械设计课程的根本内容。有关常规 设计的基本理论、基本方法与基本技能不应减少。
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三、不同设计方法的实例分析
设计实例一：薯条加工机的设计 设计实例二：椰肉加工机的设计 设计实例三：内平动齿轮传动装
置的设计 （作业）
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设计实例一：薯条加工机的设计
6
5、创新与创造关系：无本质差别，创新是创造的具体 实现。但创新更强调创造成果的 新颖性、独特性和实用性
知识创新
人们认识世界、改造世界 的基本理论的总结
6、创新分类：
技术创新 应用创新
针对具体的事物，提出并完成具有 新颖性、独特性和实用性的新产品
的过程
把已存在的事物应用到某个新领域， 并发生很大的社会与经济效益的具
5
创新
❖ 最早提出来的是美国经济学家J.I.熊彼特在1912年 最早提出，他归纳了5个内容： 生产一种新产品； 采用一种新技术； 利用或开拓一种新材料； 开辟一个新市场； 采用一种新的组织形式或管理方式。
❖ 创新具有多个侧面，提高工作效率或巩固了企业的 竞争地位；改善人们生活质量等。
❖ 创新不一定是全新的东西，旧的东西以新的形式出 现或以新的方式结合出现都是创新。
和信息的物件的组合体 机构：机器中执行机械运动的装置
36Biblioteka 1、机器机器实例37
机器所共有的三个基本特征： 1)它们都是一种人为的实体的组合，而不是自然之物。 2)机器都有确定的运动。 3)机器可以实现人所期望的机械能、物体和信息的变 换和传递。
凡同时具备上列三个特征的实体组合便称为机器。
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最一般意义上的机器由下列四部分组成：
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(3)传动部分 传动部分介于原 动机与执行部分之间，用以 传递运动及动力。当原动部 分的速度大小不能满足执行 部分的需要时，传动部分用 机 以实现运动的增速或减速。
(4)控制和操纵部分 该部分的作 器 用是使机器上的原动部分、执行 部分和传动部分协调工作。控制 部分是指通过测量元件取得机器 运行的一定信息，并转换为控制 信息，交由控制器发出信号到操 纵部分，使被控制对象的运动情 况发生变化。
1、常规设计： 2、现代设计： 3、创新设计：
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1、 常规设计方法
第一道工序：清洗：设计清洗机
第二道工序：削皮：设计削皮机
红薯固定，刀旋转，完成削皮的 红薯
刀
任务。
第三道工序：切片后再切条。
需要设计清洗、削皮、切条三套设备，由 于红薯形状 和大小差异很大，控制削皮的厚度较难，导致浪费严重， 生产率也低。
的基础上，提高设计效率、产品 可靠性和质量的设计方法 3、创新设计的要素是强调创造性的 设计思维，其结果具有巨大效益 4、加强创新教育是高等学校的职责
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第三节 机械创新设计的概念及过程
一、机械创新设计的概念：
1．机械创新设计（Mechanical Creative Design, MCD）： 充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术
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2、现代设计：
在设计思想没有改变时，通过计算机仿真、 优化设计等，可减少椰肉的损失、提高生产 率，但结果仍然不理想。
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3、创新设计：
注入溶剂，椰肉溶化成 汁创造性思维改变了产品 加工方法
椰子 由机械加工方法到化学方法生产
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结论：
1、常规设计方法是一切方法的基础 2、现代设计方法是在常规设计方法
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3．机械创新设计的特点：
❖ 1）多种学科的交叉、渗透与融合。 ❖ 2）在知识和经验积累的基础上进行思考、
推理、判断，以及创造性发散思维（灵感、形 象的突发性思维）相结合的方法。 ❖ 3）应尽可能在较多方案中进行方案优选。 ❖ 4）多次反复、多级筛选过程。
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三、有关机构的几个名词术语
机械：机器和机构的总称 机器：人为的通过运动变换或传递机械能、物体
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现代设计方法在强调运用计算机、工程设计与分 析软件和现代设计理念的同时，其基本的设计内容是 建立在常规设计的基础上。
在强调现代设计方法的时候，不可忽视常规设计方 法的重要性。
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3、创新设计方法
机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利 用人类已有的相关科学技术知识，进行创新构思、设计 出具有新颖性、创造性及实用性机械产品的一种实践活 动。
成果（理论、方法、技术、原理等），进行创新构思，设计出 具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一 种实践活动。
2．机械创新设计包含两部分：一是改进完善现有机械产品的 性能；二是创造设计出新机器（产品）
3．MCD与常规机械设计及创造发明的关系
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1）MCD与常规机械设计
❖ ①常规机械设计：是在给定机械结构或只对某些结构 作微小改动的情况下进行的。
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四、 创新方法简介
1、群智集中法：群智集中法又称头脑风暴法 2、仿生创新法 3、功能设计创新法 4、移置技术创新设计法 5、类比求优创新设计法 6、反求创新法
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第二节 常规设计、现代设计与创新设计
常规设计
正向设计 现代设计
机械设计方法
创新设计
反向设计 （反求设计）
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1、常规机械设计
(1) 原动部分 原动部分是机器动力的来源。常用的原 动机可分成一次原动机和二次原动机。一次原动机 把自然界的能源转变为机械能。二次原动机把二次 能源如电能、液能转变为机械能。有的简单机器的 原动部分为人力。
(2) 执行部分 执行部分处于整个机器传动运动的终 端，完成预期的机械动作。执行部分可以是一个或 多个构件，且其结构形式随机器的用途不同而呈现 不同形式。有时机构也能成为执行部分，如许多机 械手的抓取部分常为连杆机构。
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五、《机械创新设计》的特点及功用
1．特点：
（1）内容的现代化；（2）具有适应性； （3）具有灵活性；（4）重视理论与工程实践密切结合。
2．功用：
（1）启迪新机构的创造与发明；（2）改善机构结构设计； （3）提高机构的传动性能；（4）统一机构分析与综合方法。
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第四节 创新与社会进步
一、创新是人类文明进步的原动力
常用的机构
连杆机构 凸轮机构 齿轮机构 间歇运动机构 带传动和链传动机构
螺旋机构 组合机构
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按照组成机构元素的相互运动平面的平行与否，机构可分为：
机构 Mechanisms
平面机构
Planar Mechanisms
空间机构
Spatial Mechanisms
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四、机械创新设计的内容
1、机构的创新设计 （1）设计出新机构；
没有创新就没有新兴技术，也就没有经济建设所必须依 靠和重视的高科技人才。
21世纪将是知识经济占主导地位的时代。知识经济是以现代 技术为核心、以高科技产业为主要支柱，以智力资源为主要 依托的新型经济。在知识经济时代创新更是一个国家国民经 济可持续发展的基石。对于一个国家而言，拥有持续创新能 力和大量的高素质人力资源，就具备了发展知识经济的巨大 潜力。缺乏科学储备和创新能力的国家，将失去知识经济带 来的机遇。
1、发现：是指原本早已存在的事物，经过人们不断 努力和探索后被人们认知的具体结果。