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。
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。
3、创新设计：
清洗 挤压成型 粉碎 过滤去皮 油炸成产品
红薯泥
薯 条
创新导致加工设
备的改变
设计实例二：椰肉加工机的设计
1、常规设计： 椰子剖开
动力部分 机 器 传动部分 执行部分 控制部分
下图为一台单缸内燃机，可以把燃油燃 烧时产生的热能转化为机械能。
二、机构
机构是机器中用来传递运动和力或改变运动形式的机械装置。 具有机器的前两个特征： 1)机构都是人为的构件的组合体，且构件总数在3件及以 上（机架也算一件）。 2）组成机构的各构件间有确定的相对运动。
三、思维的自觉性与创造性
思维的自觉性也称为灵感思维。其最大的特征
是爆发性与瞬间性，只有善于扑捉这一短暂的
灵感思维，才会发生量变到质变的创造成果。
第二节 一、形象思维
思维的类型
形象思维又称为具体思维或具体形象的思维。 它是人脑对客观事物或现象的外部特点和具体 形象的反映活动 二、抽象思维 抽象思维又称为逻辑思维。它是凭借概念、判 断、推理而进行的反映客观现实的思维活动。
2、创新的涌动力
存在于人类自身的 潜创造能力，只有 在一定压力和一定
条件下才会释放出
能量。
来自于
• 自身 • 社会
• 强烈的事业心
• 周边环境的内外压 力
社会因素+自身因素＝涌动力
• 涌动力创新成果 • • • • • 创新的过程: 知识（潜创造力）+ 涌动力+ 灵感思维 ＝创新成果
第二节 常规设计、现代设计与创新设计
机械创新设计
张春林主编
机械工业出版社
2007.9
主讲：孟晓军
Email：mxj931@
一、为什么开设机械创新课程 培养创新的意识和提高机械创新设计 的能力 二、课程精髓：创新意识，创新技法
三、如何学习这门课程
听课与创新设计实践相结合
四、考核方法：考试80% + 平时成绩20%
第一章
三、发散思维
发散思维又称辐射思维、扩散思维、开放思 维等。它是以少求多的思维形式，其特点是从 给定的信息输入中产生出众多的信息输出。
四、收敛思维
收敛思维又称集中思维、求同思维等。是
一种寻求某种正确答案的思维形式。它以某种
研究对象为中心，将众多的思路和信息汇集于
这一中心的思维过程。
五、动态思维
动态思维是一种运动的、不断调整的、不 断优化的思维活动。 其特点是根据不断变化的环境、条件来不 断改变自己的思维秩序、思维方向，对事物进 行调整、控制，从而达到优化的思维目标。
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。
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。
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
中的自觉性和顿悟性 九、质疑思维 用怀疑和批判的眼光看待一切事物，既敢于 否定。提出疑问，是许多新事物新观念产生的 开端，质疑是人类思维的精髓，也是创新思维 的最基本方式之一。
十、互动思维
互动思维又称为头脑风暴法 ，是与集体 思维互动的思维方式。
十一、灵感思维
灵感思维是一种特殊的思维现象，是一个 人长时间思考某个问题得不到答案，中断了对 它的思考以后，却又会在某个场合突然产生对 这个问题的解答的顿悟。
设计实例三：内平动齿轮传动装 置的设计
设计实例一：薯条加工机的设计
1、常规设计：
2、现代设计： 3、创新设计：
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 任务。 第三道工序：切片后再切条。
红薯
刀
需要设计清洗、削皮、切条三套设备，由 于红薯形状
连杆机构 凸轮机构 齿轮机构
常用的机构
间歇运动机构 带传动和链传动机构 螺旋机构 组合机构
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
机械创新设计的内容
1、机构的创新设计
2、创新设计：是指在设计领域中，提出的新
的设计理念、新的设计理论或设计方法，从而
得到具有独特性和新颖性的产品。
三、 创造性思维与创造能力的培养
1、创造性思维与潜创造能力
逻辑 思维
灵感 思维
知识
• 逻辑思维：纵向推理，横向推理，逆向推 理 • 灵感思维：产生的实然性，过程的突发性， 成果的突破性
(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。
(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 以实现运动的增速或减速。 (4)控制和操纵部分 该部分的作 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。
存在很大差异，即人的知识深度、广度不同，
但人人都有知识，只是知识结构不同。也就说，
人人都有潜创造力。
2、创新涌动力的培养
来源于社会因素或自我因素的影响，潜创造
力转换为涌动力。
社会因素包括工作环境中的外部或内部压力
自我因素主要是强烈的事业心
所以，塑造良好的工作环境和培养强烈的事
业心是出现创新涌动力的最好保证。 潜创造力+创新涌动力+灵感 = 创新成果
机械设计方法

正向设计

常规设计 现代设计 创新设计
反向设计 （反求设计）
1、常规机械设计
常规机械设计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、绘图和编写
设计说明书的过程。
该方法强调以成熟的技术为基础， 目前常规机械设计方法仍然是机械工
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
第三节 机械创新设计的内容
• 一、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 体和信息的物件的组合体 机构：机器中执行机械运动的装置
一、机器
机器实例
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。
最一般意义上的机器由下列四部分组成：
(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。
2.5、创造：也是一种完成新成果的过程，但可能具有一定的 参照物，而不强调原本不存在的事物。
3、创新：是指提出或完成具有独特性、新颖性和实 用性的理论或产品的过程。
4、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
5、创新分类：
技术创新 应用创新 到新的创新
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 体实现过程
6、创新方式：其一是由无到有的创新，其二是由有
二、 创新设计的概念
1、设计的概念：是指根据社会或市场的需要， 利用已有的知识和经验，依靠人们思维和劳动， 借助各种平台（数学方法、实验设备、计算机 等）进行反复判断、决策、量化，最终实现把 人、物、信息资源转化为产品的过程。
（1）设计出新机构；
瓦特发明的蒸气机现 安放于西班牙马德里
1、机构的创新设计
（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
2、机构应用创新设计
B
1
2
C3
41Βιβλιοθήκη Aa)曲柄滑块机构
B A C
c）剪床机构
b）偏心盘机构
3、机构组合设计，导致新机构系统的出现
第三节 创造性思维的形成与发展
一、创造性思维的形成过程
创造性思维的形成大致可分为三个阶段：
1、酝酿准备阶段： 2、潜心加工阶段
3、顿悟阶段
二、创造性思维的培养与发展
1、潜创造思维的培养 潜创造思维的基础是知识，人的知识来源与 教育和社会实践。由于受教育的程度和社会实
践经验的不同，人的文化知识、实践经验知识
六、有序思维
有序思维是一种按一定规则和秩序进行的 有目的的思维方式，它是许多创造方法的基础
七、直接思维
基于有限的信息，调动已有的知识积累，
摆脱惯常的思维规律，对新事物、新现象、新