浅谈机械结构方案的创新设计全解

浅谈机械结构方案的创新设计

于超

（西京学院机械工程学院，机制1207）

[摘要] 机械结构设计指零件的结构形状及零件间的联接关系的设计。是机械设计的主要组成部分，是涉及问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段。在这些具体化的过程中需要考虑材料的力学性能、零部件的功能、工作条件、加工工艺、装配、使用、成本、安全、环保等各种因素的影响。结构设计不是简单重复的操作性工作，而是创造性工作。丰富知识是从事结构设计工作的前提，巧妙构形组合是结构创造性设计的核心。

[关键词] 机械；机构；构型；创新；设计

结构中所有零部件的形状、尺寸、位置、数量、材料、热处理方式和表面状况所确定的结构除应能够实现原理方案所规定的动作要求外还应能满足设计对结构的强度、刚度、精度、稳定性、工艺性、寿命、可靠性等方面的要求。机械结构设计的重要特征之一是设计问题的多解性即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。机械结构设计的任务是在众多的可行结构方案中寻求较好的或最好的方案。找出所有的局部最优解并从中找出全局最优解得到最好的设计方案。这就需要发挥创造性思维方法的作用。结构方案的变异设计方法使设计者从一个已知的可行结构方案出发通过变换得到大量的可行方案。通过对这些方案中参数的优化可以使设计者得到多个局部最优解再通过对这些局部最优解的分析和比较就可以得到较优解或全局最优解。

1．结构方案的变异设计

目的是寻求满足设计要求的独立的设计方案以便对其进行参数优化设计变异设计的基本方法是首先通过对结构设计方案的分析得出一般结构设计方案中所包含的技术要素的构成。然后再分析每一个技术要素的取值范围通过对这些技术要素在各自的取值范围内的充分组合就可以

的联接和零件的材料及热处理方式。以下分别分析这几个技术要素的变异设计方法。

1.1功能面的变异

机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面。在这些表面中与其他零部件相接触的表面，与工作介质或被加工物体相接触的表面称为功能表面。

零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件设计的核心问题。通过对功能表面的变异设计可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。描述功能表面的主要几何参数有表面的形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对这几个

可以得到多组构型方案。

下图为螺钉头工作表面变异设计

1.2联接的变异

一个不与其他零部件相接触的零件具有6个自由度。机械设计中通过规定零件之间适当的联接方式限制零件的某些自由度，保留机器的功能所必需的自由度，使机器在工作中能够实现确定形式的运动关系。

联接的作用是通过零件的工作表面与其他零件的相应表面的接触实现的。不同形式的联接由于相接触的工作表面形状不同、表面间所施加的紧固力不同从而对零件的自由度形成不同的约束。

以轴毂联接为例。轴与轮毂的联接对相对运动自由度的限

16个相对运动自由度。

25个相对运动自由度。

35个相对运动自由度。

45个相对运动自由度。

按照联接中形成锁合力的条件可将固定式轴毂联接分为形锁合联接和力锁合联接。

力锁合联接依靠被联接件表面间的压力所派生的摩擦力传递转矩和轴向力，表面间压力的产生可以依靠多种不同的结构措施。过盈配合是一种常用的结构措施，它以最简单的结构形状获得足够的压力。缺点是装配和拆卸都很不方便并引起较大的应力集中。常用的形锁合联接有销联接、平键联接、半圆键联接、花键联接、成形联接和切向键联接。为构造装拆方便的力锁合联接结构必须使联接装配时表面间无过盈。装配后通过其他调整措施使表面间产生过盈，拆

卸过程则相反。常用的力锁合联接有楔键联接、弹性环联接、圆柱面过盈联接、圆锥面过盈联接、顶丝联接、容差环联接、星盘联接、压套联接和液压涨套联接等常用的力锁合联接轴系的工作性能与它的支承设计的状况和质量密切相关。

下图为常用的力锁合连接

1.3材料的变异

机械设计中可以选择的材料种类众多，不同的材料具有不同的性能，不同的材料对应不同的加工工艺。结构设计中既要根据功能的要求合理地选择适当的材料，又要根据材料的种类确定适当的加工工艺，并根据加工工艺的要求确定适当的结构。只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分地发挥优势。要做到正确地选择结构材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。

例如弹性联轴器的设计中需要选择弹性元件的材料有金属、橡胶、尼龙、胶木等。由于所选弹性元件材料的不同，使得联轴器的结构变化很大。由于弹性元件的寿命短，使用中需多次更换。在结构设计中应为更换弹性元件提供可能和方便，为更换弹性元件留有必要的操作空间使更换弹性元件所必须拆卸、移动的零件尽量少。

结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。

钢材受拉和受压时的力学特性基本相同，因此钢梁结构多为对称结构。铸铁材料的抗压强度远大于抗拉强度，因此承受弯矩的铸铁结构截面多为非对称形状，以使承载时最大压应力大于最大拉应力。塑料结构的强度较差，螺纹联接件产生的装配力很容易使塑料零件损坏。在两个被联接件上分别做出形状简单的搭钩和凹槽，装配时利用塑料零件弹性变形量大的特点使搭

钩与凹槽互相咬合实现联接，装配过程简单准确、便于操作。设计的结果要通过制造和装配实现，结构设计中如果能根据所选材料的工艺特点合理地确定结构形式则会为制造过程带来方便。

在结构形状设计时，还要考虑到工作条件与外界因素对零件功熊效果的影响。例如对于高速带传动，为增加带的挠曲性，在带的非工作面上一般均开有横向沟槽；带轮一般制成鼓形，运转时保持带位于带轮的中部，以防止脱落；为避免带与带轮之间生成气垫，影响传力的可靠性,在小带轮的轮缘上开有环形槽。

扬长避短、性能互补

结构形状要有利于材料性能的发挥。如铸铁的抗压强度比抗拉强度高，因此铸铁就要设计成承受抗压状态，以充分发挥其优势。陶瓷材料承受局部集中载荷的能力差,在与金属件的连接中，应避免其弱点。塑料是常用的加工材料之一，质量轻，成本低，能制成很复杂的形状，但强度、刚度低，易老化。将刚性与柔性材料合理搭配，在刚性部件中对某些零件赋予柔性，使其能用接触时的变形来补偿工作表面几何形状的误差。

2．提高性能的结构创新设计方法

机械产品的性能不但与原理设计有关结构设计的质量也直接影响产品的性能，甚至影响产品功能的实现。下面分别分析为提高结构的强度、刚度、精度、工艺性等方面性能常采用的设计方法和设计原则。强度和刚度是结构设计的基本问题通过正确的结构设计可以减小单位载荷所引起的材料应力和变形量，提高结构的承载能力。

2.1强度和刚度都与结构受力有关，在外载荷不变的情况下降低结构受力是提高强度和刚度的有效措施。

如果多种载荷作用在同一结构上就可能引起局部应力过大。结构设计中应将载荷由多个结构分别承担。这样有利于降低危险结构处的应力，从而提高结构的承载能力这，种方法称为载荷分担。

载荷分担弯矩和扭矩同时作用会在轴上引起较大应力。结构中增加了一个支承套带轮通过端盖将扭矩传给轴，通过轴承将压轴力传给支承套。

载荷平衡

在机械传动中有些做功的力必须使其沿传动链传递，有些不做功的力应尽可能使其传递路线变短。如果使其在同一零件内与其他同类载荷构成平衡力系则其他零件不受这些载荷的影响利于提高结构的承载能力。

减小应力集中

应力集中是影响承受交变应力的结构承载能力的重要因素。结构设计应设法缓解应力集中。在零件的截面形状发生变化处力流会发生变化，局部力流密度的增加引起应力集中。减小应力集中零件截面形状的变化越突然应力集中就越严重，结构设计中应尽力避免使结构受力较大处的零件形状突然变化，以减小应力集中对强度的影响。零件受力变形时不同位置的变形阻力(刚度)不相同也会引起应力集中。设计中通过降低应力集中处附近的局部刚度可以有效地降低应力集中。由于结构定位等功能的需要在绝大部分结构中不可避免地会出现结构尺寸及形状的变化这些变化都会引起应力集中。如果多种变化出现在同一结构截面处将引起严重的应力集中，所以结构设计中应尽力避免这种情况。

2.2提高机械精度设计

通过结构设计可以减小由于制造、安装等原因产生的原始误差；减小由于温度磨损、构件变形等原因产生的工作误差；减小执行机构对各项误差的敏感程度从而提高产品的精度。制造和安装过程中产生的误差是不可避免的，通过适当的结构设计可以在原始误差不变的情况下使执行机构的误差较小。试验证明螺旋传动的误差可以小于螺杆本身的螺距误差。千分尺的累积测量误差千分尺螺杆的螺距累积误差。

用的螺纹圈数使多圈螺纹同时起作用。不但可以提高螺旋传动的承载能力和耐磨性，而且可以提高传动精度。

2.3提高工艺性

结构设计要根据机械切削加工机床的设备特点，为装卡过程提供必要的夹持面。夹持面的形状和位置应使零件在切削力的作用下具有足够的刚度。零件上的被加工面应能够通过尽量少的装卡次数得以完成。如果能够通过一次装卡对零件上的多个相关表面进行加工，这将有效地提高加工效率。

例如上图只有两个圆锥表面用，卡盘无法装卡。增加了两个圆柱形表面，这个表面在零件工作中不起作用，只是为了实现工艺过程而设的这种表面称为工艺表面。

方便加工切削加工所要形成的几何表面的数量、种类越多加工所需的工作量就越大。结构设计中尽量减加工表面的数量和种类是一条重要的设计原则。

简化装配、调整和拆卸加工好的零部件要经过装配才能成为完整的机器。装配的质量直接影响机器设备的运行质量，设计中是否考虑装配过程的需要也直接影响装配工作的难度。

3．结构的宜人化设计

宜人结构是指机械设备的结构形状应该适合人的生理和心理要求，使得操作安全、准确省力、简便，减轻操作的疲劳，提高工作效率。

3.1减少操作疲劳的结构

结构设计与构型时应该考虑操作者的施力情况，避免操作者长期保持一种非自然状态下的姿势.如图下所示各种手工操作工具改进前后的结构形状。改进前结构形状呆板，操作者使用时长期处于非自然状态，容易疲劳；改进后结构形状柔和，操作者在使用时基本处于自然状态，长期使用也不觉疲劳。

3.2.提高操作能力的结构

操作者在操作机械设备或装置时需要用力，人处于不同姿势、不同方向、不同手段用力时发力能力差别很大。一般人的右手握力大于左手。脚力的大小也与姿势有关，-般坐姿时脚的推力大，当操作力超过50—150时宜选脚力控制。用手操作的手轮、手柄或杠杆外形应设计得使手握舒服，不滑动，用脚操作最好采用坐姿，座椅要有靠背，脚踏板应设在座椅前正中位置。

3.3减少操作错误的结构

为减少操作错误，操作零件的外形要简单，容易辨认。操作位置要合适，应力求使操作零件位于操作者的手或脚够得着的位置。应给操作者提供一个可减轻疲劳的座位，指示仪表在操作者视野范围之内。

3.4外形与色彩

零件的外形应与零件的功能、零件的材料、载荷特点、加工方法相适应，同时也要适应人的反应。除满足使用功能、加工条件、材料特性外，还要考虑外形的和谐、均衡、稳定。好的机器一定是漂亮的机器。

4．方便制造与操作的结构设计与创新

在满足使用功能的前提下，设计者应力求使所设计产品的结构工艺简单、消耗少、成本低、使用方便、操作容易、寿命长。

4.1加工工艺的结构构型

对于机械加工的零件，在构型上要考虑到使装卡、加工与测量时间比较短，设备费用低等因素。主要体现在加工面的形状力求简单，尺寸力求小，位置应方便装卡与刀具的退出，避免在斜面上钻孔，避免在内表面上进行复杂的加工等。

对于复杂的零件，加工工序增加、材料浪费、成本将增高。为改变这样的结构可采用组合件来实现同样的功能。加工难度较大。但若将小轴改变为用组合方式装配上去，则既改善工艺性，又不失去原有功能。

4.2简化结构

只有精炼的，简单的才是设计的进步，也是设计者的愿望。

联接结构的简化。例如塑料结构的强度较差，用螺纹联接塑料零件很容易损坏，并且加工制造，安装装配都比较麻烦。若充分利用塑料零件弹性变形量大的特点，使搭钩与凹槽实现联接，装配过程简单、准确、操作方便。

铰链结构的简化。由金属制成的铰链结构比较复杂，对于常用的载荷很小的铰链联接结构用塑料制作就可以将结构大大简化。

总结

机械创新结构设计在目前产业的发展和建设当中占据着十分重要的比例，因此研究其具有不菲的价值，但是研究机械创新结构设计并非一件简单的事情，对于设计者和研究者都提出了

非常高的要求，不仅在专业知识方面要熟练甚至精通，还要有敏捷的分析能力和发现问题解决问题的能力，创新的思想和技术知识。机构构型创新不是漫无目的的空想，而是基于现有的技术的改进或者创新以满足生产生活中的新要求。

我认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的。从创新设计思维的研究出发，融合知识获取方法，研究创新设计理论。

【参考文献】

【1】姜加之，雍学智。技术革新原理及方法。武汉：湖北科学技术出版社，1990。

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【5】吴宗泽。机械设计禁忌800例。北京：机械工业出版社2006 【6】黄纯颖。工程设计方法。北京：中国科学技术出版社1989

【7】黄纯颖。设计方法学。北京：机械工业出版社1992

【8】黄靖远。机械设计学。北京：机械工业出版社2006

【9】成大先。机械设计图册。北京化学工业出版社，2000.

浅析光学显微镜机械结构设计

浅析光学显微镜机械结构设计 发表时间：2019-04-28T09:29:27.077Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：朱濛1 陈振波2 孔欢3 王鹏程4 姚新科5 [导读] 摘要：光学显微镜（Optical Microscope，简写OM）是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。 1、南京工程学院电力工程学院 21167； 2、南京工程学院机械工程学院 21167； 3、南京工程学院电力工程学院 21167； 4、南京工程学院建筑工程学院 21167； 5、南京工程学院自动化学院 21167 摘要：光学显微镜（Optical Microscope，简写OM）是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。光学显微镜的使用范围非常的广泛，发展至今，也衍生出了非常多的类型，本文结合光学显微镜的结构组成，从人体工程视角探索光学显微镜的机械结构设计，从使用的安全性、科学性、可靠性的角度分析了光学显微镜的机械结构设计的规范和标准。 关键词：光学显微镜；机械结构；人体工程学 光学显微镜的结构主要有光学结构和机械结构组成，机械结构的部分不仅能对光学结构有很好的固定作用，还起着关键性的调节作用，机械结构能够发挥光学系统的最大功效，辅助光学系统完成相关的显微镜观察工作。光学显微镜的机械结构的部分主要在载物台、物镜转换器以及调焦装置等，这些机械结构的设计不仅要遵循基本的机械结构设计原则，还要保证在光学显微镜中的具体的光学操作，除此之外，设计的原则还要迎合人体操作的需求，使得光学显微镜的机械结构更加的吻合人体工程学的设计要求，使得光学显微镜使用更加的舒适方便。 一、光学显微镜的基本构造 对于光学显微镜的机械设计，我们首先要了解光学显微镜的构造组成部分，而且还要知道这些零部件的作用，只有熟知了这些零部件的作用和使用规范，我们才能更加合理的设计光学显微镜的机械结构部分，光学显微镜一般是由载物台、聚光照明系统、物镜，目镜和调焦机构组成。载物台的作用是放置被观察的物体，使用调焦旋钮来驱动调焦机构能完成对载物台的调节工作。聚光灯照明系统由聚光灯和光源组成，聚光灯的作用能够让光更多的聚集到被观察的部位。物镜距离载物台比较近，是第一级的放大装置。目镜则是于人眼靠近的第二级放大镜头。 这三部分是光学显微镜的重要组成部分，构成了光学显微镜的主要工作原理。 那么机械装置有哪些呢？一般光学显微镜的机械装置有镜座、镜臂、载物台、镜筒、物镜转换器、与调焦装置。这些机械装置的主要作用是固定和调节光学镜头，调节标本的位置等。其中镜座是支撑整个显微镜的装置，而镜臂则用来支撑精通和载物台。 二、基于人体工程学的光学显微镜的机械结构设计 人体工程学的设计原理主要是考虑到人体结构和机械结构尺寸，并且综合考虑到人们劳动、工作效果、工作效能等方面，利用系统工程、控制理论、统计学的原理设计出一系列的设计方法。具体到光学显微镜的机械结构设计中，我们就要考虑到人们的身体尺寸和应用习惯，首先我们从有关部分获得了我国成年人的人体部分尺寸的表格（表-1），以此为根据设计光学显微镜结构部分。 1、载物台的设计 从上面的介绍中我们知道，载物台的作用是用来放置被观察物体的，并且式样能够在载物台上自由的移动，以获取最佳的观察效果。一般的移动范围是30mm*70mm和50mm*70mm，主要的设计标准就是，载物台距离工作底面的距离于载物台和人体的水平距离，分别设为B1和B2，考虑到人在调节使用载物台的过程中的行为习惯，得出计算式。 其中y1和y2分别衣着修正指数和身体活动余量修正。同理得出B2的表达式。经过计算得出： B1=307～357mm B2=301～348mm 2、调焦机构设计 调焦机构用于调节光学结构以便于观察人员获取最佳的成像效果，调焦的动作主要包括了上下移动和粗微调节机构，如何合理的设计能够使得人在调焦的过程中更加的舒适和便捷。首先是调焦旋钮的位置，在具体的使用过程中，显微镜是放在工作台上的，我们无法获取具体的使用高度和姿势，所以我们只能将人体的上身活动分为三个维度的多个不同程度的拆解动作，分别为手肘在X、Y、Z轴上的旋转方向，并在matlab的环境下运行得出，人体的手臂舒适度域： 为了适应大多数人的使用习惯，我们从95百分位这一阶段的数据为设计的参考点，确定出调焦按钮的最佳设计尺寸，从而确定调焦按钮在光学显微镜中的位置。其次是调焦按钮的外形和尺寸，旋钮的截面形状对于人手的握持方式有着一定的影响，当旋钮和手掌的接触面积越大的时候，人手的贴合的程度越好，那么使用的手感就越好，但是太大了会让人手在长期的握持中增加疲劳感，所以对于旋钮的直径设计要求为。旋钮的直径设计保持在35mm-75mm之间，厚度的大小在20mm-50mm范围内波动。最后是旋钮的扭矩M，扭矩的大小设计也非常的重要，太大了会使握持不舒服，太小的话又不利于调焦的准确，由于人类的手部关节的操作力范围为12N-18N，根据人体工程学的计算方法得出M的大小为： 除了基本的形态和尺寸设计，我们还要考虑到载物台移动过程中的摩擦力设计，太小的摩擦力会让调节过程难以掌握精确度，阻力太大的话会增加人使用的机体劳累，所以适当的摩擦力设计也是机械结构设计中需要考虑的内容。 3、物镜转换器的设计 物镜转换器是迅速切换物镜的机械装置，有内定位和外定位两种，转换器的设计直接影响了成像的质量，根据人体工程学的原理，内定位型的转换器比较能够减轻操作的负担，同时还能节省操作台的空间，所以很多光学显微镜的采用内定位转换器，其设计也非常的满足心理学和生理学的设计要求。 结语 本文通过对光学显微镜的主要结构做了介绍，并对光学显微镜的机械部分的功能做了相应的阐述，利用人体工程学的设计理论，对光学显微镜的机械结构部分作出了具体的设计标准的研究，是符合我国当前光学显微镜制造标准的。 参考文献： [1]史红伟，石要武，杨爽等.光学显微镜自动调焦指导函数的评价与选择[J].计算机辅助设计与图形学学报，2013，25（2）：235-24

机械创新设计课程教学大纲

《机械创新设计》课程教学大纲 课程名称：机械创新设计 英文名称：Machinery Innovation Design 课程代码： 一、课程基本情况 1．学分：2 学时：32 （理论学时：28 实验学时：4 ） 2．课程类别：专业限定选修课 3．适用专业：机械设计制造及其自动化 4．适用对象：本科 5．先修课程：机械原理机械设计机械制图 6．教材与参考书目 教材：《机械创新设计》，高志刘莹编著，清华大学出版社，2009 年。 二、课程介绍 机械创新设计的目的和任务是帮助学生建立创新设计的思想，从创新的理论出发, 重点掌握机械创新设计中有效的创新方法，通过对机械设计中常用的表达方法进行详细介绍, 以及创新设计的实例的引入, 使学生对创新的方法有了更全面的了解. 从而获得掌握机械创新设计问题的初步能力. 此外通过创新失误的原因了解, 提高从事创新设计的实践成功率.在教学中彩用多媒体辅助教学方法、实物教学等教学手段。本门课在专业教学计划中起到及其重要的作用，创新是人类文明进化，发展的动力，是科技进步、发展的动力，是人类社会发展的动国力，所以在大学中必须开设创新课程。 三、课程内容、学时分配及教学基本要求 第一章（单元）绪论（共2 学时） （一）教学内容： 第一节创新的含义 知识要点：，创新的实用性和新颖性 第二节创新的意义 知识要点：创新是一个民族发展的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力 第三节创新与设计 知识要点：创新是设计的本质属性 第四节创新学与创新教育 知识要点：创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视，创新实践不再是少数人的行为。 第五节设计理论与教育 知识要点：设计是一种创造性的实践活动，设计水平的更是成为国家核心竞争的标志，于是，人们发现了多种设计理论和方法，并创立了各类学科体系。

机械创新设计方案心得

机械创新设计心得 有幸参加本次“博亚杯”机械创新设计大赛。不管是在准备过程中还是在比赛过程中，都学到了许多在平时的学习中所学不到和感受不到的东西。 参加比赛是对一个人各方面能力的全面锻炼。这是一个自我提升的过程。在这个过程中所得到的经验对以后的学习工作生活都很重要。总结自己团队的成败得失吸取成功团队的宝贵经验，个人觉得一个团队要取得成功以下几点非常重要： 首先需要一个优秀的领导者，在拥有必要的基本知识技能外还需要能够统筹全局，充分调动整个团队的积极性，发挥每个团队成员的长处，挖掘每个成员的潜能。这需要他能够准确把握宏观的方向也要注意很小的细节问题。 二，一个团结奋进的团队，不仅是个人能力有限，在思维的灵活、见识的广度、上个人都是无法和团队相比拟的。一个团结的团队会有不竭的动力，团员间互相鼓励保证了团队的旺盛的斗志。团员间相互交流相互理解使整个比赛过程更加协调。 三、明确的目标和坚定的信念以及不灭的斗志。坚持到最后就是胜利，说的容易但做起来却不是那么回事，很多时候在最需要坚持时，我们往往忘记了这句话。生活最怕没有目标，做一件事，参加一个比赛亦如此。没有一个明确而有强烈的目标很难取得比赛的成功。 四、各方面的支持。来自自己的内心，来自学校，来自老师。 比赛表面上是一件件参赛作品的比较，实质是思维和思想的比拼。在比赛中能够使自己在思想认识上得到提高在思维习惯上得到改善则是最大的收获。创新，一个不曾间断过的话题，但怎么做到创新，怎么才能有一个创新型的思维却很少有人做到。 另外，在比赛过程中和其他学校学生的交流，让我认识到了自己看到了现状。从对比中看到了自己的情况，对自己在今后的学习生活上也有很大的帮助，给自己今后在一些事情上的选择上提供了借鉴。 机械创新设计心得（2）：

浅谈机械结构方案的创新设计全解

浅谈机械结构方案的创新设计 于超 （西京学院机械工程学院，机制1207） [摘要] 机械结构设计指零件的结构形状及零件间的联接关系的设计。是机械设计的主要组成部分，是涉及问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段。在这些具体化的过程中需要考虑材料的力学性能、零部件的功能、工作条件、加工工艺、装配、使用、成本、安全、环保等各种因素的影响。结构设计不是简单重复的操作性工作，而是创造性工作。丰富知识是从事结构设计工作的前提，巧妙构形组合是结构创造性设计的核心。 [关键词] 机械；机构；构型；创新；设计 结构中所有零部件的形状、尺寸、位置、数量、材料、热处理方式和表面状况所确定的结构除应能够实现原理方案所规定的动作要求外还应能满足设计对结构的强度、刚度、精度、稳定性、工艺性、寿命、可靠性等方面的要求。机械结构设计的重要特征之一是设计问题的多解性即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。机械结构设计的任务是在众多的可行结构方案中寻求较好的或最好的方案。找出所有的局部最优解并从中找出全局最优解得到最好的设计方案。这就需要发挥创造性思维方法的作用。结构方案的变异设计方法使设计者从一个已知的可行结构方案出发通过变换得到大量的可行方案。通过对这些方案中参数的优化可以使设计者得到多个局部最优解再通过对这些局部最优解的分析和比较就可以得到较优解或全局最优解。 1．结构方案的变异设计 目的是寻求满足设计要求的独立的设计方案以便对其进行参数优化设计变异设计的基本方法是首先通过对结构设计方案的分析得出一般结构设计方案中所包含的技术要素的构成。然后再分析每一个技术要素的取值范围通过对这些技术要素在各自的取值范围内的充分组合就可以 的联接和零件的材料及热处理方式。以下分别分析这几个技术要素的变异设计方法。 1.1功能面的变异 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面。在这些表面中与其他零部件相接触的表面，与工作介质或被加工物体相接触的表面称为功能表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件设计的核心问题。通过对功能表面的变异设计可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。描述功能表面的主要几何参数有表面的形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对这几个 可以得到多组构型方案。

机械创新设计较完整版

第一讲 1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。 常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计 关联： 机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。 创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。 2.现代创新人才应具备那些基本素质？ (1) 具备必须的基础知识和专业知识 (2) 不断进取与追求的精神 (3) 合理的创新思维方式（突破传统定式） (4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件） (5) 掌握一定的创新技法 3.学习机械创新设计的内容有那些？ 1.机构的创新设计 2.机构应用创新设计 3.机构组合设计产生新机构系统 4.机械结构的创新设计 5.利用反求原理进行创新设计 6.利用仿生原理进行创新设计 第二讲 1简述创造性思维四大特性

(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。 影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？ (1)天赋能力：与生俱来的所有神经元 (2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义 (3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练 2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。 概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技 术，并利用于其他新事物。 特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾； 2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值； 3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。 实施途径：1）基于结构的分解；2）基于特性、原理的列举分离 第三讲 1．学习创造原理的基础知识有什么实际意义？ 2．物场三要素是指什么？（两个物与一个场）比较完全物场（三个要素齐全的场）、不完全物场（三要素中有两个要素存在的场）、非物场（三要素中仅有一个要素的场）的异同。 3．列举三种所熟悉的创造理论，简述其实施的基本途径。 （1）物场要素变换：电磁场取代机械场 （2）物场要素补建：超声波加工（特种加工工艺） 第四讲 1、实施群体集智法应遵循哪些原则？提出自己运用此法的技巧。（要求从不同角度提两点） 1.自由思考原则：解放思想、消除顾虑 2.延迟评判原则：过早的结论会压制不同的 想法，可能扼杀有创造性的萌芽 3.以量求质原则：相关统计表明，一批设想 的价值含量与总数量成非线性正比。 4.综合改善原则：充分利用信息的增值。 ２．为什么设问探求法特别强调“善于提问”？简述所学的九种基本提问。 ●学习者的基本技能 ●创造者分析、解决问题的基础 ①有无其他用途;②能否借用（直接）;③能否改变使用（间接）;④能否扩大（改良）; ⑤能否缩小（改良）;⑥能否代用;⑦能否重新调整;⑧能否颠倒;⑨能否组合

机械创新设计课程设计_便携桌椅

机械创新设计课程设计 拆装式便携桌椅 院系：机械工程学院 班级： 成员 指导老师： 设计题目：拆装式便携桌椅 2011年3月1日

便携式桌椅设计方案 一、设计任务简介 现今社会，做事讲究效率，那就要求我们身边的一些东西都能简单方便的满足我们的生活需求，简单方便才能提高效率。我们所设计的这款便携式桌椅就是基于这种要求，将桌椅分成各个部件，不用的时候将零件以一种形式组装，使其达到携带方便的要求；使用的时候将各个零件拿出来以另一种形式组装起来当桌椅使用。以此来实现便携方便的特点。 系统设计流程： 总功能 总功能原理解 构思工艺动作过程 工艺过程分解 稳定功能执行功能替换功能 机械整体 确定若干系统可行方案 方案评价、决策

二、便携式桌椅的市场展望 随着社会的发展，人们生活工作的空间范围越来越大，随时随地都可能成为人们学习工作生活的场所，我们的便携式桌椅可以随时随 地为人们的学习工作生活提供一席之地，制作成本也不高，人们会乐 于接受这种给他们带来方便的新型桌椅。 二、便携式桌椅的设计方案 1、便携式桌椅的功能与设计要求 （1）功能：把平时我们使用的桌椅拆分成各个部件，不使用的时候 组装起来便于存放和携带，使用的时候拿出部件以另一种形式组装起 来使用。 基于triz理论进行设计分析 问题解决过程： 桌椅的折叠问题 系统功能分析 技术矛盾物场模型 物理矛盾HOW TO 模型 知识库 创新原理分离方法标准解法

实现功能 折叠安装便于携带 拆分安装组装成桌椅适用 功能分析 1）制作一个类似包裹的圆形袋子，桌椅在不使用的时候，将其拆分成各个零部件，组装在圆形布袋里面，布袋周围做成拉链，拉上拉链就可以形成一个圆柱型整体，想在外面随处使用的时候只需外出携带这个装有零件的圆形布袋，使用的时候拿出零件简单的组装起来就可以成为一个可以适用的桌椅一套。 2）由于我们设计的桌椅是三个凳子脚支撑，相当于是三点支撑桌子，起到很好的固定作用，三点定面，适用场合广，即使地面不是很平整也能比较稳固。 解决方案1分割。把物体分成容易组装和拆卸的部分 2改变局部。把物体的每个部分处于各自动作的最佳位置 5组合。在空间上将物体或操作加以组合 7嵌套。把一个物体嵌入第二个物体，然后将这两个物体 在嵌入第三个物体…让一个物体穿过另一个物体的空腔 四、方案设计 方案一

关于机械结构设计中创新设计的研究

关于机械结构设计中创新设计的研究 发表时间：2019-09-11T17:28:28.750Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：黄志东 [导读] 摘要：在工业科技高速发展的今天，人们非常重视机械结构设计，对于国家来说，机械结构设计的创新程度可以反映国家的科技创造能力和工业发展水平；对于机械行业来说，只有不断促进创新，机械结构设计才能满足社会的需要。 广州市景泰科技有限公司 510663 摘要：在工业科技高速发展的今天，人们非常重视机械结构设计，对于国家来说，机械结构设计的创新程度可以反映国家的科技创造能力和工业发展水平；对于机械行业来说，只有不断促进创新，机械结构设计才能满足社会的需要。本文对机械结构设计中的创新设计进行探究。 关键词：机械结构设计；创新设计；优化设计；变元法 引言：创新是发展的不竭动力，而机械结构设计是一项非常有创造性的工作。因此，要求从事机械结构设计的工作者，应该具备有效的创新思维与意识，用于在日常的机械结构设计实践工作进行中，去努力创新机械结构的功能完善和用途适宜范围扩大，以达到设计优化最大值，从而为促进行业发展，实现强国之梦做出应有贡献力量。 一、机械结构设计的基本要求 功能设计方面。众所周知，机械制造的主要目的就是满足人们对于机械的功能需求对原材料进行加工并形成成品的一个过程。作为机械制造的初始阶段，机械的功能设计不仅要满足客户的实际需求，更要展现出创新性，要求设计的产品必须满足相关的机械工作原理，还要保证产品的稳定性、工艺力学以及材料力学和装配性能等相关因素的要求。 质量控制方面。机械在铸造的过程中不仅要考虑到功能的实现，更多的还要考虑到产品的最终质量。包括产品的精度、刚度以及结构力学等标准是否符合，针对会影响机械产品制造质量的因素进行分析。一方面，通过控制这些质量影响因素来控制机械产品的质量和性价比，有效保障其质量和经济性。另一方面，还要充分考虑到机械的操作便捷性、外观以及安全特性和节能环保等方面的内容。因产品的质量不仅是由施工工艺和材料来决定的，所以要做到全面的考虑。 优化与创新设计。随着机械制造业的不断发展，机械制造市场的竞争也愈发激烈。因此，机械产品结构的创新设计方式已经成为机械制造企业的有力竞争，在产品中引入创造性的思维和其他的学科技术，进一步应用于机械制造的优化设计和创新设计，有效的提高机械技术产品的竞争力。结构优化设计的前提是有大量的可能性方案，和优化空间，包括对机械产品的生产工艺、材料以及连接方式、尺寸形状等方面的优化和创新设计。 二、对机械结构设计创新的必要性 随着科技水平的飞速发展，机械制造企业产品同质化的现象非常严重，随着市场竞争加剧，机械制造产品要想占有更多的市场份额，必须对其功能与用途不断改进与完善，以独特的优势在市场中胜出竞争对象的产品，从而取得经济社会效益最大化。这也就要求我们从事机械设计的工作者，要花心思，下苦功夫，将工作重心放在对机械设计上，特别是机械结构设计，利用现代机械设计理念，不断创新方法，优化各种结构模块的组合，构建起满足整个产品系统需要的机械结构，与企业一道去赢得市场的竞争，这也是当下机械设计工作者的一项重要而迫切的工作任务。 三、机械创新性设计技术方法 机械创新设计推动了社会的工业化生产的发展，其创新设计的方法有：（1）类比法，是进行逻辑推理，找出需要思考研究事物和某一我们熟悉、与之有共同点的事物之间的相似点或不同点，在异中求同或同中求异中实现创新。（2）穷举法，是辅助的创新技法，把问题逐一列出，全面展开事物的细节，帮助人们明确创新的方向和目标。（3）集智法，是聚集不同知识结构、不同兴趣爱好、不同工作经历的人，一起来讨论方案、分析问题，从感觉和认识上的差异中形成智力互激、信息互补的氛围，进而有效的实现创新效果。（4）观察法，是用敏锐的眼光去看、用科学思维去想。人们对研究的对象进行仔细反复的观察，对其综合分析，对对象的本质和规律进行解释研究。（5）移植法，是把已有的研究成果引用渗透到其他领域中，进行变革、创新。（6）组合法，是有机的组合两种或两种以上的材料、产品、事物、技术等，使之产生新的成果或事物的创新技法。（7）还原法，是找到事物的原点，创新活动中各种问题的解决途径再从原点出发去寻找。（8）变元法，是用于机械产品结构设计的一种富有创造性内涵的新方法，是把替换或代换的方法用于我们的创新过程中，使思路获得更新，让研究不断深入。其进行产品结构设计时，必须首先确定该产品的一种基本结构方案，然后在此基础上开发出多种新的结构方案。 四、机械结构创新设计变元法 目前机械结构设计中使用最多的就是变元法，这种方法既科学又便利，在设计的过程中，可以通过变元法将可变的元素梳理的更加逻辑化，大大提高了机械创新的步伐。机械设计中最主要的环节就是结构设计，结构设计就是将一些机械式的原理通过图案的方式画在图纸上面的过程。变元法的适用范围非常广泛，在使用变元法设计设计创新产品时，必须先对设计的产品进行分析，然后选出最优的变元法方案进行设计创新。 4.1材料、数量变元 机械设计中所涉及的材料多种多样，材料不同，对于机械机构的加工工艺、零件规格的设定会有所不同。机械结构设计的创新从材料变元的角度可以制定不同的方案。比如，零件截面尺寸的变化，材料的刚度以及强度的改变等等。另外，机械产品结构中零件的轮廓线、轮廓面、工作面、加工面以至整个零件均可视为基本元素，可通过改变产品结构中基本元素的数量以实现产品结构的改变。 4.2位置、尺寸、形状变元 前面提到，机械产品的位置、尺寸以及形状设计是影响最终机械产品质量的最主要因素。针对产品结构设计中的各个元素的位置进行适当地调整和改变，以获得更加优化的设计。例如，机械产品的零件非常多，在安排零件的焊缝位置时，应对应中性轴或者靠近中性轴等位置，避免增大收缩力或者导致变形弯曲。另外，通过对机械设计的零件尺寸变元，对其角度、长度以及距离等因素进行调整，或者对机械构建和零件进行改变，以实现整个结构优化，最终设计出最佳的方案。此外，还可以通过改变机械的结构零件表面和整体形状、轮廓以及零件的规格、类型等内容来实现机械结构的整体创新优化效果，也是创新机械结构设计的途径之一。 4.3联接、工艺变元 构件的联接包括联接方法和联接结构两个部分。构件的联接方法包括螺纹联接、焊接、铆钉联接等等。联接的结构不同，对于机械结

机械创新设计案例

机械创新设计案例 我们知道，目前，机械产品的国际竞争非常激烈，要保持和发展我国机械产品在机械市场中的份额，关键靠的就是创新。我们要摆脱现在在机械创新设计上的落后局面，就要我国机械人才的创新设计能力。 机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。 案例一：新型内燃机的开发实例 一般圆柱凸轮机构是将凸轮的回转运动变为从动杆的往复运动，而此处利用反动作，即当活塞往复运动时，通过连杆端部的滑块在凸轮槽中滑动而推动凸轮转动，经输出轴输出转矩。活塞往复两次，凸轮旋转360°。系统中没有飞轮，控制回转运动平稳。 这种无曲轴式活塞发动机若将圆柱凸轮安装在发动机的中心部位，可在其周围设置多个气缸，制成多缸发动机。通过改变圆柱凸轮的凸轮轮廓形状可以改变输出轴的转速，达到减速增矩的目的。这种凸轮式无曲轴发动机已用于船舶、重型机械、建筑机械等行业。 旋转式发动机与传统的往复式发动机相比，在输出功率相同时，

具有体积小、重量轻、噪声低、旋转速度范围大以及结构简单等优点，但在实用化生产的过程中还有许多问题需要解决。 随着生产科学技术的发展，必然会出现更多新型的内燃机和动力机械。人们总是在发现矛盾和解决矛盾的过程中不断取得进步。而在开发设计过程中敢于突破，善于运用类比、组合、替代等创新技法，认真进行科学分析，将会使人们得到更多创新的、进步的、高级的产品。 案例二：圆柱凸轮数控铣削装置的创新设计实例 圆柱凸轮作为一种机械传动控制部件，具有结构紧凑、工作可靠等突出优点，但其加工制作比较困难。东北大学东软集团生产的医用全身CT扫描机，有一对复杂的圆柱凸轮，过去一直采用手工加工，不仅制造精度低，而且劳动强度大，生产效率低，成本高。为此，负责机械加工的东北大学机械厂提出要研制一种精度较高、操作方便、成本较低的圆柱凸轮加工装置。圆柱凸轮数控铣削装置包括工作台直线运动坐标轴和工件回转运动坐标轴，在加工圆柱凸轮时，本装置根据数控加工程序控制工件作旋转进给运动和直线进给运动，通过普通立式铣床工作台的垂直运动进行切深调整，这样就可以实现一条凸轮曲线槽的连续自动化加工。 案例一图

机械创新设计心得(精选多篇)

机械创新设计心得（精选多篇） 第一篇：机械创新设计心得 有幸参加本次“博亚杯”机械创新设计大赛。不管是在准备过程中还是在比赛过程中，都学到了许多在平时的学习中所学不到和感受不到的东西。 参加比赛是对一个人各方面能力的全面锻炼。这是一个自我提升的过程。在这个过程中所得到的经验对以后的学习工作生活都很重要。总结自己团队的成败得失吸取成功团队的宝贵经验，个人觉得一个团队要取得成功以下几点非常重要：首先需要一个优秀的领导者，在拥有必要的基本知识技能外还需要能够统筹全局，充分调动整个团队的积极性，发挥每个团队成员的长处，挖掘每个成员的潜能。这需要他能够准确把握宏观的方向也要注意很小的细节问题。 二，一个团结奋进的团队，不仅是个人能力有限，在思维的灵活、见识的广度、上个人都是无法和团队相比拟的。一个团结的团队会有不竭的动力，团员间互相鼓励保证了团队的旺盛的斗志。团员间相互交流相互理解使整个比赛过程更加协调。 三、明确的目标和坚定的信念以及不灭的斗志。坚持到最后就是胜利，说的容易但做起来却不是那么回事，很多时候在最需要坚持时，我们往往忘记了这句话。生活最怕没有目标，做一件事，参加一个比赛亦如此。没有一个明确而有强烈的目标很难取得比赛的成功。 四、各方面的支持。来自自己的内心，来自学校，来自老师。 比赛表面上是一件件参赛作品的比较，实质是思维和思想的比拼。在比赛中能够使自己在思想认识上得到提高在思维习惯上得到改善则是最大的收获。创新，一个不曾间断过的话题，但怎么做到创新，怎么才能有一个创新型的思维却很少有人做到。 另外，在比赛过程中和其他学校学生的交流，让我认识到了自己看到了现状。从对比中看到了自己的情况，对自己在今后的学习生活上也有很大的帮助，给自己今后在一些事情上的选择上提供了借鉴。 机械创新设计心得（2）： 大三花了将近半年的时间去搞第三届大学生机械创新设计大赛的作品，本来比赛早就完成了，开学还将所有的比赛花费的发票递交了上去，最后学校还要我们写一篇比赛心得，今晚花了两个钟的时间写下了下来这篇比赛心得，真的有点长，转发到自己的博客上，见证下自己曾经的步伐。 转眼间，大三过去了，在大三的第一个学期的最后几天，我们的参赛作品——绿色环保自动吸尘黑板擦通过了答辩，最后得到了学校老师，领导的肯定，成为其中的一个立项项目，得到了学校的大力支持。 立项之后，我们就开始了作品的制作阶段。寒假期间，我们首先通过上网买回

机械创新设计方案

作品简介，该产品的主要结构包括:滑轨，软管，软管收纳槽，刚性水管，喷头，换向阀，土地湿度传感器，电机，喷头，可活动式水管接口，轴承，滑轮等。本产品特殊的结构设计为适应各种花坛花圃，可以有效利用滑轨的优势代替现有的多个固定喷头浇花，结构简单，成本低廉，安装方便，对水资源及材料和土地的使用有着显著的减少。 一、研究背景: 当今全球所面临的一个大问题就是资源问题，而水资源更是其中最重要的资源之一。基于此，我们便对现有的花坛浇灌进行了改进。如今的花坛浇灌是由多个喷头来实现花坛浇花，实现起来并不复杂，但是多个喷头是同时工作，所以当某一个喷头出现问题时，喷头喷出的水不能达到预期效果时，水就会白白浪费。为了有限的解决多个喷头，我们研究设计了这套利用轨道浇灌的浇灌系统。该系统的主要功能是利用喷头喷出的水作为动力来实现喷头在轨道上来回运动，这样既解决了能量消耗问题，同时又达到了浇灌的目的。该产品材料简单，制作方法别具一格，制作成本相对较低，目前市场上还没有此类产品，相关领域已经涉足对此类产品的研究，但是还存在一些问题待进一步研究解决，例如水管通水后的刚性，轨道长期放置室外被杂物堵塞等，因此该产品具有很强的实用价值和广阔的市场前景。 二，设计方案 2.01 土壤湿度传感器 土壤湿度传感器又名：土壤水分传感器、土壤墒情传感器、土壤含水量传感器。主要用来测量土壤相对含水量，做土壤墒情监测及农业灌溉和林业防护。土壤湿度传感器采用FDR频域反射原理。FDR(Frequency Domain Reflectometry)频域反射仪是一种用于测量土壤水分的仪器，它利用电磁脉冲原理、根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介电常数，从而得到土壤相对含水量，FDR具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程、少标定等优点。是一种值得推荐的土壤水分测定仪器。 2.02 智能进水阀门 通过土壤湿度传感器获取需要浇水土壤的湿度后和设定值比较，当湿度低于花生长需要的湿度时，给电机一个信号通过电机的正转打开进水阀门的开关。当土壤湿度上升到花需要的湿度时，给电机一个信号通过电机的反转关闭进水阀门的开关。 2.03 三通道换向阀 当装置运动到轨道的一端时，触动换向阀改变喷头进水水流的方向使喷头改变喷出水的方向从而使装置向轨道的另一个方向移动。 2.04 导轨系统 导轨系统由四个T型导轨组成。用于固定整个的喷头装置以及减少装置运动的摩擦阻力。 2.05 U型管道收纳槽 收纳槽在导轨的一面，收纳槽开口处型槽的底部刚好可以容纳进水管的大小，为了使进水管始终限制在槽里面。

机械创新设计常用方法

机械创新设计的常用方法： 1、头脑风爆法； 2、6-3-5法； 3、类比法； 4、查有关参考书浏览网站； 5、咨询教授； 6、从现有的发明专利中找灵感； 7、TRIZ理论。头脑风暴法 头脑风暴法的特点是要求与会者尽可能地解放思想，无拘无束地思考问题，不必顾虑自己的想法是否“离经叛道”或“荒唐可笑”。创造一种自由、活跃的气氛，激发参加者提出各种荒诞的想法，是与会者思想放松。这是获得高质量创造性设想的条件。 6-3-5法 即每次会议请6个人参加，每人在卡片上默写3个设想，每轮历时5分钟。这种方法和头脑风暴法很像，针对头脑风暴的局限性，即有的创造性很强的人喜欢沉思，但会议无此条件，会上表现力和控制力强的人会影响他人提出设想，会议严禁批评，虽然保证了自由思考，但难于及时对众多的设想进行评价和集中。提出了635法。635法的特点是，组织者给每个人发几张卡片，每张卡片上标上1、2、3号，在每两个设想之间留出一定的空隙，好让其他人再填写新的设想。在第一个5分钟内，要求每个人针对议题在卡片上填写3个设想，然后将设想卡传递给右邻的与会者。在第二个5分钟内，要求每个人参考他人的设想后，再在卡片上填写3个新的设想，这些设想可以是对自己原设想的修正和补充，也可以对他人设想的完善，还允许将几种设想进行取长补短式的综合，填写好后再右传给他人。这样，半小时内传递5次，可产生108条设想。从收集上来的设想卡片中，将各种

设想，尤其是最后一轮填写的设想进行分类整理，然后根据一定的评判准则筛选出有价值的设想。 类比法 类比法即比较分析两个对象之间某些相同或相似之点，从而认识事物或解决问题的方法。类比法应用比较广泛，比如我们常见的仿生技术的原理也是类比法。比如雷达的发明灵感是从蝙蝠来的、飞机的发明是根据鸟类的飞行来的、军用越野车的发明是按蜘蛛爬行的原理。 查有关参考书浏览网站 现在网络覆盖范围很广，许多人都通过网络来发表自己的看法，所以网上有很多值得我们借鉴的好的想法。这种方法的特点就是获取方便。 教授咨询 教授通常做过的项目比较多，所以经验丰富，对于一个解决实际问题的设计方案也会比我们考虑的周全。所以咨询教授是一种很可靠的方法。 从现有发明专利中找灵感 通常我们要设计的产品都会有发明专利，所以在设计之前可以参考一下别人已有的专利，了解别人的设计思想，从而对自己的设计进行改进，但是要注意不能抄袭别人的专利。这种方法的特点是，可以查到的专利和多，所以对我们来说可以借鉴的资源也很丰富，但是也有个缺点，那就是别人已有的专利越多，我们自己可以发挥的空间

机械创新设计案例word版本

机械创新设计案例

机械创新设计案例 我们知道，目前，机械产品的国际竞争非常激烈，要保持和发展我国机械产品在机械市场中的份额，关键靠的就是创新。我们要摆脱现在在机械创新设计上的落后局面，就要我国机械人才的创新设计能力。 机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。 案例一：新型内燃机的开发实例 一般圆柱凸轮机构是将凸轮的回转运动变为从动杆的往复运动，而此处利用反动作，即当活塞往复运动时，通过连杆端部的滑块在凸轮槽中滑动而推动凸轮转动，经输出轴输出转矩。活塞往复两次，凸轮旋转360°。系统中没有飞轮，控制回转运动平稳。 这种无曲轴式活塞发动机若将圆柱凸轮安装在发动机的中心部位，可在其周围设置多个气缸，制成多缸发动机。通过改变圆柱凸轮的凸轮轮廓形状可以改变输出轴的转速，达到减速增矩的目的。

这种凸轮式无曲轴发动机已用于船舶、重型机械、建筑机械等行业。 旋转式发动机与传统的往复式发动机相比，在输出功率相同时，具有体积小、重量轻、噪声低、旋转速度范围大以及结构简单等优点，但在实用化生产的过程中还有许多问题需要解决。 随着生产科学技术的发展，必然会出现更多新型的内燃机和动力机械。人们总是在发现矛盾和解决矛盾的过程中不断取得进步。而在开发设计过程中敢于突破，善于运用类比、组合、替代等创新技法，认真进行科学分析，将会使人们得到更多创新的、进步的、高级的产品。 案例二：圆柱凸轮数控铣削装置的创新设计实例 圆柱凸轮作为一种机械传动控制部件，具有结构紧凑、工作可靠等突出优点，但其加工制作比较困难。东北大学东软集团生产的医用全身CT扫描机，有一对复杂的圆柱凸轮，过去一直采用手工加工，不仅制造精度低，而且劳动强度大，生产效率低，成本高。为此，负责机械加工的东北大学机械厂提出要研制一种精度较高、操作方便、成本较低的圆柱凸轮加工装置。圆柱凸轮数控铣削装置包括工作台直线运动坐标轴和工件回转运动坐标轴，在加工圆柱凸轮时，本装置根据数控加工程序控制工件作旋转进给运动和直线进给运动，通过普通立式铣床工作台的垂直运动进行切深调整，这样就可以实现一条凸轮曲线槽的连续自动化加工。

关于机械结构设计常见问题的分析与探讨

关于机械结构设计常见问题的分析与探讨 摘要：机械产品应用于各行各业，机械结构设计的方法和要求也是千差万别，本文主要介绍了进行机械结构设计的设计准则，并且对在设计过程中一些常见问题进行了分析。 关键词：机械结构；设计；常见问题 1、前言 机械结构设计就是在整体设计的基础上，根据原理方案，确定并绘制具体结构图形，表现所要求的功能。是集思考、绘图、计算、实验于一体的设计过程，是机械设计过程中重要的工作阶段。在进行机械结构设计时，必须要了解从机器整体来看对结构的具体要求。 2、机械结构设计准则 2.1 实现预期功能的设计准则 设计产品的主要目的就是要实现预定功能，因此在进行机械结构设计时，首先要考虑的问题就是要实现预定功能。要满足功能要求，需注意以下问题： （1）明确功能要求 机械结构的参数尺寸和结构形状主要是根据其在机器中的功能以及和其它零部件之间的连接关系确定的。零部件主要的功能是传递运动和动力，还可以承受载荷，以及保证或保持相关部件的相对位置或运动轨迹等。机械结构设计时应该满足其从整体考虑的功能要求。 （2）功能合理配置 在进行机械产品设计时要根据不同的情况，将任务进行合理的分配，就是将一个功能分解成多个功能，每个功能要有一定的结构承担，以便整体功能的实现。同一功能由多结构承担可以减轻零件承受的负担，延长零件的使用寿命。例如，如果只靠螺栓的预紧力来承受横向载荷，就会造成螺栓的尺寸过大，增加抗剪元件，如果用销、键以及套同等均可以分担横向载荷来解决这一问题。 （3）功能集中 由一个零件或部件来承担多个功能，可以简化产品的结构，降低成本。而功能集中会使零件的形状更加复杂，但是设计时要根据具体情况来定，如果超过一定限度，会影响加工工艺，并且会增加加工成本。

机械创新设计的几点思考

安全管理编号：LX-FS-A70900 机械创新设计的几点思考 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑

机械创新设计的几点思考 使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 创新是现代知识经济社会的进步基础，也是促进国民经济持续稳定发展的民族根基。本文结合笔者工作实践经验，就机械创新设计作出如下分析讨论。 机械的创新设计 以机械基础功能的改造、完善为出发点，实现生产机械的能够要求满足工作性能的进步要求，并为企业或单位创造更多的经济利益是是机械创新设计的基本目标。我国在机械制造方面有着十分丰富的经验，专业技术人员将机械的创新设计总结为以下四个步骤：1.结合生产任务和要求来确定机械运作的基本原理；2.对机械的结构类型进行综合比较后再进行选

浅谈机械结构设计中的创新设计辛荣

浅谈机械结构设计中的创新设计辛荣 发表时间：2019-09-19T14:20:12.997Z 来源：《中国西部科技》2019年第12期作者：辛荣 [导读] 工业对于国民经济起到重要的支撑作用。机械设备作为推动工业企业发展的关键，只有不断地实现机械结构创新，才能够使企业更为适应目前的市场竞争。本论文针对机械结构设计中的创新设计进行探究。 辛荣 广州市国光电子科技有限公司 摘要：工业对于国民经济起到重要的支撑作用。机械设备作为推动工业企业发展的关键，只有不断地实现机械结构创新，才能够使企业更为适应目前的市场竞争。本论文针对机械结构设计中的创新设计进行探究。 关键词：机械结构；创新；设计 企业要发展，就要不断地更新技术，基于创新设计而展开，加大机械结构设计力度，以适应竞争日益激烈的市场竞争，才能够推动工业企业快速发展。在进行机械结构设计时，总体设计确定下来之后，就要按照原理方案将设计结构图确定下来，然后对于机械机构的构建进行研究，包括构件的材料、构件的形状、构件的表面状况、尺寸以及允许公差范围都要有所确定，以作为后续加工工艺的基础，包括构件的刚度、强度以及精度，要根据所确定的构件标准确定规格。从实际应用的角度出发对机械机构进行设计，采用变元法实现机械结构创新，可以辅助机械设计优化。 1. 机械结构创新的意义 我国经过了70年的发展，在机械设备的制造能力方向已经取得了十分重大的突破，但是国内的机械制造能力依然是处于低端的层次，一些高端的机械制造还是依赖从国外进口，我国的传统制造业的产值约占我国经济发展产值的20%，跟一些西方国家之间有着比较大的差距。因此，增加我国的机械制造设计能力，提升我国的高端机械设计制造技术显得迫在眉睫，只有这样才能稳固我国的机械设计制造的产业分布。当前我国的大部分机械设计和制作企业都缺乏自主创新的能力，都依赖从一些发达的国家购买高端机械产品。国内企业对于生产高端的机械产品与国外对比存在很大差距，对于机械设计的结构研发上缺乏创新精神，很多的机械结构设计都是延续之前的老式样式，无法跟上现下国内所需技术生产的机械类产品，在后续的使用中给用户带来很大的问题困扰。 2. 机械结构设计创新的关键点研究 现有的机械结构设计需要考虑的因素有很多种，其中需要考虑的最重要的因素就是机械结构的防腐、耐磨和使用寿命问题，对于机械结构的防腐可以从机械制造的材料中进行研究，采用高防腐的材料进行生产或进行后续的一系列防腐后处理，针对部分特殊的关键零部件在设计及加工过程中考虑选择防腐性的材料或进行特殊处理。 防腐机械设计：在实际应用中的机械设备，当设备需要在极端的环境下工作，并且要求设备能够在恶劣环境工作中保持工作的稳定性，此时，则设备的防腐设计将会是设备能够正常运转的重要部分。 减少直接触碰金属材质：在机械进行设计的工作中对于一些同类的金属不能直接进行触碰，防止同类型金属因材料强度相同因碰撞产生裂痕或缺失。 对于现有的机械设计和制造，首先需要把机械设计的性能和功能作为最基本的因素考虑，先实现机械实际的本质化需求，根据相关的试验数据表明，圆柱式机械设计结构的应用仅次于球体式机械设计结构。 3. 机械结构设计中创新设计 我国机械结构设计的不断创新发展，推动着我国的传统制造业快速革新。新的机械结构设计和制作工艺出现了不断的创新，推动着我国的经济快速发展，例如近些年出现的各类3D打印机设备，正因为机械结构设计的创新，各类不同的3D打印设备在不同的领域被广泛应用，这种技术从无到有就是一种创新，而这种结构的创新不仅仅是这类结构的创新，因为3D打印的创新也带动了各行各业的个性化创新，因此机械结构的创新迫在眉睫。机械的几个设计和创新是现代机械设计和制作转型的头等大事，只有改变机械设计的空间形态，增加机械设计和制造的多样性，提升机械设计的实用性能，淘汰效率功能低下的机械结构，只有这样才能创新出更多、更强大的机械装备。 1零件尺寸变元 尺寸变元是通过改变元器件的形状，也就是长宽高三个参数的变化。比如，冷冲压压弯曲技术，该技术充分利用了材料的延展性和材料弹性，冷冲压前需要对进行一系列的动作使材料变形，同时结合相关的参数，只有这样才能使得材料在变元后充分发挥作用。 2衔接变元 结构中的连接件在设备中以螺丝、轴、齿轮等各种形式存在。各机械零部件都是相互依存，不可缺少的。因此在进行机械结构设计时除了研究零部件自身的功能及特征外，还需要充分考虑零件之间的连接部分，连接的方式可分为直连部分与间连部分。只要两个零部件直接装配，称为直连。多个零部件之间互相装配，称为间连。故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。 3材料的变元 材料的变元是指材料在不同的加工方式中得到具有不同材料性能的最终零部件产品，例如钢在不同的加工环境下可以得到特性不同的马氏体和奥氏体。而在机械结构设计方面，设计人员也需要考虑不同材料之间的力学性能、加工性能、使用成本等诸多信息，使得最终的机械结构工作接近理想状态。结构设计材料如：钢材受拉和受压时的力学特性基本相同，因此钢梁结构多为对称结构。铸铁材料的抗压强度远大于抗拉强度，因此对于需要热处理加工的零件，在进行结构设计时的要求有：零件的几何形状应力求简单、对称，理想的形状为球形等。 4. 机械结构创新的评价与优化 结构设计方案一般采用模糊综合评分的方式进行评定，我们需要从结构方案的技术先进性、社会效益、经济指标、安全性能等方面来综合评定。例如在机械结构中，转盘的结构是一个比较常见的结构，我们在对不仅要对齿轮传动和滚动轴承进行流体与润滑的分析，还要对这些零件进行装配的密封性能的分析，这样才能完善最后的转盘结构。 机械的结构设计内容一直是机械设计的重点和难点，机械的结构、机械的性能和实用性有着千丝万缕的联系，只有完善机械的结构设计才能提升机械的设计和制作水平。近些年我国在传统机械制造中虽取得了一定的成绩，但整体成长的速度依然缓慢，而类似美国、德国