关于三个设计的特点及实例分析【摘要】机械设计是机械工程的重要组成部分，设计水平的高低直接关系到产品的质量性能、研制周期和经济效益等。

设计方法包括常规设计、现代设计、创新设计，他们之间有区别，也有共同性。

只有了解了三种设计方法的特点，并相互配合运用，才能将机械设计出的产品性能达到最高。

本文通过生活中一些具体的实例分析，阐述了三种设计给人们的生活带来了巨大便利。

【关键词】常规设计；现代设计；创新设计；1、机械设计的三种方法的特点在知识经济发展的时代，创新是国民经济可持续发展的基石，对于一个和国家，一个民族而言，拥有持续的创新能力就意味着发展经济具有巨大的潜能。

对于机械专业设计人员而言，应当看到全球制造业面临前所未有的挑战，缩短产品开发周期、提高产品质量、降低生产成本、增加产品的核心竞争力已成为制造业的共识。

如何加强机械创新设计，挖掘创造性思维，显得尤为重要。

1.1 常规设计常规设计也称为传统设计，分为初步设计，技术设计，施工设计三个步骤，常规设计是指以成熟技术结构为基础，运用常规方法来进行的产品设计，它在工业生产中大量存在，并且是一种经常性的工作。

常规设计的方法是依据力学和数学建立的理论公式和经验公式为先导，以实践经验为基础，运用图表和手册等技术资料，进行设计计算，绘图，编制设计说明的过程。

如机械原理中的连杆机构综合方法、凸轮廓线设计方法、齿轮几何尺寸计算方法、平衡设计方法、飞轮设计方法、减速机的设计等。

凸轮廓线的设计连杆机构的设计齿轮的设计1.2现代设计现代设计是将传统设计中的经验，类比法设计提高到逻辑的，理性的，系统的新设计方法，是在静态分析的基础上，进行动态多变量的最优化。

现代设计方法强调以计算机为工具，以工程软件为基础，其基本的设计内容是建立在常规设计的基础上，但是在强调现代设计方法时，不可忽略常规设计方法的重要性，运用现代设计理念进行的机械设计，现代设计方法从不同的角度深化了机械设计，提高了产品的质量，也降低了产品的成本。

现代设计方法主要分为可靠性设计，优化设计，有限设计，计算机辅助设计，虚拟设计等。

现代工程设计常用的分析软件有ADINA ,NASTRAN ,I-DEAS ,UG ,ANSYS-等。

ansys进行应力分析 ADINA软件的应用 UG设计的手机外壳1.3创新设计创新性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，设计出具有新颖性的，创造性及实用性机械产品的一种实践活动。

创新设计强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖而且独特的设计。

其特点是运用创造性思维，强调产品的创新性和新颖性。

创新设计方法分为智力激励法，提问追溯法，联想类推法，返向探索法，系统分析法，组合创新发六种。

创新设计没有局限性，创新成果是知识、智慧、勤奋和灵感的结合，生活中一些看似很简单的机械都是机械创新设计的结果。

左图为为了防止宠物狗走出花园迷路而设计的栏杆左图为坐卧两用长凳为了防止收起雨伞时打湿衣物，可以将雨伞设计为反向收起的形式利用光的反射，设计出可以让人躺着看书的眼睛2.三种设计方法的联系与区别2.1联系常规设计方法是一切方法的基础。

现代设计方法是在常规设计方法基础上，提高设计效率，产品的可靠性和质量的设计方法。

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。

2.2区别现代设计与常规设计相比较有几个不同点：a.现代设计更具系统性。

现代设计把设计对象看做一个系统，同时考虑系统与外界的联系，用系统的工程概念进行分析与综合进行设计。

b.现代设计更具综合性。

现代设计在设计过程中，综合考虑，分析市场需求，设计，生产，管理，使用，销售给方面的因素。

c.现代设计更具程式性。

现代设计要求设计者从产品规划，方案设计，技术设计，施工设计，试制，按步骤有计划的进行设计。

创新设计与常规设计，现代设计相比，则更有独创性，实用性，突破性，多向性，连动性，突变性。

1、独创性体现为敢于提出与前人，众人不同的见解，敢于打破一般思维的常规惯性，寻找更合理的新原理，新机构，新功能，新材料，独创性能使设计方案标新立异，不断创新。

2、实用性体现在对市场的适应性和可生产型两方面。

3、突破性则是敢于克服心理上的惯性，从思维定式的框框中解脱出来，善于从新的技术领域中接受有用的事物，提出新原理，创造新模式，贡献新方法，为工程技术问题打开新局面。

4、多向性则表现为从不同的角度考虑问题，这是创新设计的重要特征。

3.三种设计方法的实例分析由于现代设计方法采用的是计算机仿真，优化设计等工程手段，可以减少消耗、提高产量，但是生产的工序基本同常规设计一样，生产机械的本质没有变化，所以下面主要讨论的是常规设计与创新设计之间的异同。

3.1自行车的演变与创新设计（1）常规设计方法：1888年以前，人们采用的是两腿交替蹬地来前进的方法，然后又演变成后轮驱动，并不断加大前轮直径，采用链传动自行车。

但是缺点还是很明显，其携带不方便，受路面状况的影响大，车身震动大等。

（2）创新设计方法：将车身设计成可折叠式，折叠后可以背在肩上，携带方便。

增大车轮宽度和与地面的摩擦，可以适应雨雪天气的路况。

可折叠式自行车雪地自行车3.2鼠标的发展和创新设计（1）最早的鼠标是机械鼠标，鼠标里面有一颗小滚球，通过滚球的滚动轨迹来控制光标的移动。

这种鼠标的缺点很明显，由于鼠标垫是凹凸不平的，滚珠并不能均匀运动，很难控制光标的移动，而且外界的杂物很容易进入鼠标将滚珠污染，需要人工拆卸清洗，十分麻烦。

左图为传统的机械式滚珠鼠标结构（2）创新设计之一是设计出了光电鼠标，去除了滚珠，而是利用发光二级管发出的光经过多次反射到电脑的传感器里面进行图像及轨迹处理，从而实现了光标的精确定位。

左图为光电鼠标在工作（3）光电鼠标也有它的缺点，没有摆脱数据线的限制，人们常常会因为鼠标的电线不够长而操作不方便，后来人们就设计出了无线鼠标，通过在鼠标内内置一块电池解决鼠标供电问题，采用高频无线电技术控制光标，脱离了鼠标线。

左图为市面上常见的一种无线鼠标3.3打印机和多功能一体机（1）常规设计的打印机只能打印纸张，生产效率不高，随着人们对产品功能要求的增加，对机械产品的结构设计提出了更高的要求，要求设计人员在有限空间内将尽可能多的产品功能聚集到一起，传统条件下，办公室总是堆满了各式各样的打印机、复印机、扫描仪等，占用了办公室大量的空间，恶化办公室环境。

（2）创新设计是将打印机、复印机、扫描仪的功能集于一体，提高了办公效率，改善了办公条件。

传统打印机多功能一体机3.4机床的发展及创新（1）人类在原始时期就意识到如果要钻一个孔，就要使道具旋转的同时向下推进；如果要制造一个圆柱体，就需要使工件旋转的同时再拿着刀具沿着工件做纵向移动。

在这样一种理念的基础上，就造出了最古老的机床。

古代的舞钻原始车床古代车床（2）19世纪初发明了铣床，19世纪中期发展成基本上具有现代结构的万能铣床。

机床传动系统的发展也是逐步进行的，由齿轮变速箱代替了皮带塔轮传动。

机床传动系统的创新（3）体积与质量大是大型机床的主要特征，但因此也就容易导致运动导轨接触面的压力增大，影响了运动的灵敏性，增大了摩擦力，从而导致较大的动力消耗。

为了解决这一问题，就发明了大型机床专用的卸载装置，以及静压导轨。

机械式导轨卸载装置静压导轨(4)创新设计在机床的外观造型方面的应用，主要体现在对产品的外观，色彩和面饰等塑造方面，机械产品的外形设计除了满足功能要求外，还利用材料和工艺等条件充分体现出造型的形体美，线条美，色彩美，材质美，给人以美的享受。

国产数控机床德国外形别致的铣床3.5汽车的创新设计随着人们消费水平的提高，生活节奏越来越快，汽车的销量也越来越多，对于汽车制造技术的创新就显得尤其重要。

汽车销量走势图（1）常规设计的的后驱车具有成本高、后驱部件多、组装复杂、车内空间狭小、牵引力不足和动力损失较大等特点，随着现在人们提出的轻盈化、空间宽阔、机动性强等要求，后驱车已不能适应人们的要求。

左图为传统的后驱车（2）创新设计：利用移植和逆反的创新思维理念，改进汽车的运动方案，直接将发动机前置，是发动机出轴直接驱动前轮轴作为驱动轴，这样虽然加大了前轮负载，加剧了轮胎磨损，但是带来的益处远大于其负面影响。

首先，其驱动机构大大简化，减少了零件的需求，造价明显降低；第二，减轻整车重量，使得加速更容易，刹车距离缩短，降低了油耗；第三，发动机的前置释放出了部分车内空间，提高了乘坐的舒适性。

左图为创新设计的前驱汽车4、小结通过撰写这次论文，我了解了一般科技论文的格式和收集信息的方法。

在收集资料过程中，我们必须清楚地知道哪些信息是我们需要的，哪些内容是我们已经掌握的，并学会将它们综合整理到论文中。

科技论文看似简单，其实是一个繁琐的过程，需要一定的耐心才能完成。

三个设计各有侧重，各有特点，常规设计以其他设计的基础，我们应该扎扎实实打好基础，不能因为其效率低而完全摒弃它，而应该在学习它的过程中透彻的理解机械设计的基本原理，只有这样，才能为其他两个设计打好基础。

作为一名当代的大学生，学会一些基本的工程方法和应用软件是很有必要的，因此，现代设计也必须是我们不可忽视的一方面，因为创新设计虽然极大地提高了生产效率，但真正能够完成创新设计的人毕竟是有限，社会更多的时候是需要我们用计算机软件提高常规设计的效率，完成现代设计。

创新设计的作用更是不可小窥，世界进入知识经济时代后，创新能力的大小已经成为一个国家综合国力强弱的重要因素，在国际竞争中，国防、工业、农业等领域的竞争越来越表现为科学技术能力和人才的竞争，特别是创新型人才的竞争，我们青少年应努力学习科学文化知识，并培养自己的创新意识，早日为祖国的现代化建设奉献一份自己的力量。

5、主要参考文献：【1】张春林主编，机械创新设计.北京：机械工业出版社，2007.9.【2】沈惠平，机械创新设计及其研究.机械科学与技术，1997（5）：791-795.。