机械创新设计复习资料高度整合版

1、1 / 171.什么是机构的演化或变异？什么是反求工程？ 机构的演化或变异是指以某机构为原始机构， 在其基础上对组成机构的各个元素进行各 种性质的改变或变换，而形成一种功能不同的机构。把别的国家的科技成果加以引进，消化吸收， 改进提高， 再进行创新设计， 进而发展自 己的新技术，称这一过程为反求工程。2.什么是机械？机械的特点有哪些方面？ 机械是用来传递运动或动力的能完成有用机械功的装置， 用来变换或传递能量、 物料与 信息。其特点如下：1）机械首先必须是执行机械运动的装置。2）机械必须进行物料或信息的变换与传递，并完成有用的机械功。3）机械中必须要完成能量的转换。3.为设计一个性能质量好，经

2、济效益高的机械产品，在拟定机械的功能目标时必须注意哪 五个方面的问题？答： 1.拟定功能目标要进行可行性分析2.拟定功能目标要分清主次，要利于功能的实现3.拟定功能目标要利于扩大设计思路4.拟定功能目标要具有一定的超前意识5.拟定功能目标要注意产品的生命周期循环问题4.列举七种以上能够实现从连续转动到连续转动运动变换机构。答： 1齿轮传动机构2摩擦轮传动机构3瞬心线机构4连杆机构5带传动机构6链传动机构7绳索传动机构8液力传动 9钢丝软轴传动机构10万向联轴器5.什么是定向思维、逆向思维、形象思维和抽象思维？2 / 17定向思维：基本上属于逻辑性思维一类。其思维过程总是通过寻找合乎逻辑的、成熟

3、的或常规的方法或途径，循序渐进地推断和认识事物。逆向思维：是一种反逻辑和反常规的思维方式，其思维常摆脱正常的思考途径，以背逆正常思索途径来寻找解决问题的方法。形象思维：这种思维形式表现为对事物表面特征的记印，对感知过的形象进行加工、改造，通过联想、想象，从而创造出新形象的过程、想象是形象思维的一种基本方法。抽象思维：它是凭借概念、判断、推理来概括事物的本质，揭示各事物之间的联系与 差距，从而推断出事物具有的新概念的思维模式。6.设计增力机构将铰链四杆机构 ABCD与摇杆滑块机构 EFG串联组合成一个机构， 实现滑块G的输出 力Q增大。并简单计算输出力 Q的大小（用公式表达即可）解：前置子机构为

4、铰链四杆机构 ABCD，后置子机构为摇杆滑块机构DCE。若设连杆BC所受力为F,连杆CE所受力为P,则滑块所产生的压力 Q为:Q=PCOS a =F x L/S x COS a。3 / 17减小a和S,增大L均能增大Q力。设计时可根据要求确定a、S和L。7.列举三种能实现增大行程的凸轮机构，画出机构简图，并进行简要说明。解：di1rl1 1L.4、4ri21 J$311增程凸轮机BIN -图1是一种压力角没有增加，凸轮尺寸也没有加大，而推杆行程增大的凸轮机构。凸轮转动时，从动杆的升程是两项升程之和，一项是凸轮2相对于固定滚子3的升程，另一项是从动杆4相对于凸轮的升程，从而可获得较大的升程。图2

5、增程原理与上例相似。为了使凸轮能够沿从动推杆的位移方向移动，将其设计成中间带有滑道，并将转动滑块设在其中， 这样，当凸轮转动时就可以实现凸轮相对于固定滚子3的位移，而从动杆2相对于凸轮又有位移， 两项位移之和就是从动杆的最终行程。达到了增大行程的效果。4 / 17图3的增程凸轮机构与图 2的机构很相似，但在结构上稍有差异。当圆盘 1转动时, 滑块2的凸出轮廓D与固定滚子3接触，并克服弹簧力的作用沿圆盘上的导槽移动；同时， 从动杆4又因与滑块的凸出轮廓 C接触而产生移动，两项移动量之和为从动杆的最终行程。一、填空1.创新思维：正向思维、逆向思维、发散思维、集中思维、横向思维、纵向思维。2.创新原

6、理：组合创新原理、变异创新原理、分离创新原理、逆行创新原理、还原创新原理、群体创新原理、完满创新原理、移植创新原理。3.创新技法：缺点列丼法、希望点列丼法、属性列丼法、635法、头脑风暴法、检核表法、形态学分析法、物-场分析法。4.创造学之父是奥斯本，他发明了头脑风暴法和检核表法。5.阿奇舒勒发明了 Triz理论即发明问题解决理论。五大核心内容：1创新思维方法与问题分析方法。2技术系统进化法则。3技术矛盾解决原理。4创新问题标准解法。5发明问题解 决算法ARIZ。6基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库6. Triz理论中，冲突解决矩阵原理有 39个工程参数和40个发明问题解决原理可

7、供应用；物-场分析法提出了 76种标准解。二、名词解释1.逆向思维：一种反逻辑反常规的思维斱式其思维通常摆脱正常的思维途径，以背逆能正常思索途径来寻找解决问题的解决斱法，思维要点：不挥手段，反其道行之。发散思维：辐射思维，扩散思维，分散思维，求异思维，开放思维，已解决问题为中心运用横向纵向逆向分合颠倒质疑对称等思维斱法，找出尽可能多的答案。横向思维：同一阶段不同事物之间的比较，具有同时性，横断性，开放性。2. 635法：“又称默写式智力激励法、默写式头脑风暴法是德国人鲁尔已赫根据德意志民族习惯于沉思的性格提出来的以及由于数人争着发言易使点子遗漏的缺点，对奥斯本智力激励法进行改造而创立的，每次会

8、议有6人参加坐成一圈，要求每人5分钟内在各自的卡片上写出3个设想，故名“ 635”法，然后由左向右传递给相邻的人。每个人接到卡片后，在第 二个5分钟再写3个设想，然后再传递出去。 如此传递6次，半小时即可进行完毕，可产生 卫生108个设想。3.头脑风暴法：称为互动思维，头脑风暴法又可分为直接头脑风暴法（通常简称为头脑风暴法）和质疑头脑风暴法（也称反头脑风暴法）。前者是在专家群体决策尽可能激发创造性，5 / 17产生尽可能多的设想的方法，后者则是对前者提出的设想、方案逐一质疑，分析其现实可行性的方法4.情商：了解自己的情绪；管理自己的情绪；自我激励；了解他人的情绪；管理人际关系。丹尼尔戈尔曼接受

9、了萨洛维（P.Salovery）的观点，认为情感智商包含五个主要方面：1.了解自我，监视情绪时时刻刻的变化，能够察觉某种情绪的出现，观察和审视自己的内心体验，它是情感智商的核心，只有认识自己，才能成为自己生活的主宰。2自我管理，调控自己的情绪，使之适时适度地表现出来，即能调控自己。3自我激励，能够依据活动的某种目标，调动、指挥情绪的能力，它能够使人走出生命中的低潮，重新出发。4识别他人的情绪，能够通过细微的社会信号、敏感地感受到他人的需求与欲望，是认知他人的情绪，这是与他人正常交往，实现顺利沟通的基础。5处理人际关系，调控自己与他人的情绪反应的技巧。三、简答1.大学生如何提高创新能力（创造力）

10、？答：从五个方面：智商、情商、知识、创新素养、环境。2什么是创造学第一、第二定律，并谈谈你的理解。答：第一定律：人人都有创造潜力；第二定律：人的创造潜力是可以通过培养开发而得到提高 结合自己的实际谈谈对以上两个定律的理解。3.如何提高想象力？首先是知识，大量摄取知识让想象力充分发挥。不过只靠知识增进想象力是不够的，你必须做到想象力无处不在才行。人生感悟，智慧，想法，人生经历等等也可成为想象力。（想象力就是无处不在） 想象力是可以锻炼的，所谓万事起头难，只要运用的久，想象力就丰富了。至於如何锻炼就视人而定。想象力也可靠情绪激发，只要接触到某些事物或是脑海里想到某些东西，情绪受到感触，想象力自然而

11、然的就出来了。有时还会源源不断不过想象力是不会伴随著烦恼或焦虑出现，这是必须知道的事项。（你之所以会问这问题想必你一定是极其焦虑，赶快去除这没用的情绪。）4. Triz理论的主要理论体系有：系统进化理论；发明等级问题；理想化解决斱法； 冲突解决 矩阵；物-场分析法；ARIZ （计算机辅助创新）四、分析题1.组合创新原理设计一种夹紧装置戒冲压装置，并列出力的放大解决目录。6 / 172.再生运动链对夹紧装置戒者牛头刨床：先分析有几个杆、几种运动副组成，然后写拓扑矩阵，画运动链图。3.物-场分析法结合给出实例建立物-场模型例1.建立破碎机的物-场模型，改变力场：冲击力、挤压、碾压、摩擦例2.设计一

12、款地板毛发清除器，场：粘结，开发：静电式的毛发清除器。一：名词解释1.创新：人类运用已有的知识，技能和经验，研究新事物，解决新问题，产生新的思想及物质成果，用以满足人类物质及精神生活需求的社会实践活动。2.设计：一种创造性的实践活动，创新性是对设计的基本要求，是设计的基本属性， 人类社会中的一切物质文明成果都是设计的产物。3.功能原理设计的基本方法：首先通过发散思维的方法，尽可能广泛，全面的探索各种可能的功能原理方案，然后通过收敛思维的方法，对这些方案进行分析，比较，评价， 从中选择最适宜的功能原理方案。a）分功能：复杂装置的总功能需要通过装置中各部分的组合与协调来实现，装置各部分所完成的功能

13、。4.缩放作用：指改变能量，物质及信息的大小。5.存储：对能量，物质及信息在一定时间范围内保存。6.如果设计矩阵为对角形矩阵，每一项功能可以被一个参数满足。7.耦合设计：设计矩阵不能保证满足功能要求的独立性。8.反馈：从主机构运动过程中提取出信息，实时的输入到主机构中去。9.运动独立性：各机构的运动是互相独立的。7 / 1710.运动相关式：各组合机构的运动相互见有一定影响。11.连杆类配：将机构转化为一般化运动链后，可以得到一个或几个运动链，每一个运动链中包含不同数量的运动副和杆。二：填空1创新两个显著特征：新颖性飞用性。2.工艺系统三要素：作用场，工作头形状，工作乍头_3.基本逻辑功能元包

14、括: 与僅，卫。二4.机构并联组合方法：型并联，可型并联，型并联5.结构组合创新设计方法：同类组合，异类组合R能附加组合，材料组合。6.社会需求具有：多样性，动态性。7. 相对论,|量子力学和原子理论构成了20世纪科学技术发展的三大理论。8.实现技术进步通常有两种途径：一种是技术引进，另一种是自主开发。9.功能元素应具备：基本飞备刁解10.创造力开发的具体内容可以分为三个方面：创造力的发现，创造力的培养，创造力的整 合。四：简答题1.发现问题解决理论的重点内容：在于如何确定出现在技术系统中的冲突种类，如何表达冲突以及如何确定解决冲突的方法。2.功能元素的三大特征1.基本：即他们不能被继续分解。

15、2.完备：即用它们可以组合成任意复杂的机械功能。3.可解：即对每一项功能元素至少存在一种解法。3.机构串联组合通常为了实现两个目的1.改善原有机构的运动特征。2.使组合机构具有基本机构的特征。4.工艺功能求解的方法1.为新的工艺系统选择作用场和工作头。2.改善已有工艺系统中的作用场和工作头。3.为已有的工艺系统添加新的作用场和工作头。8 / 174.为已有的工艺系统选用新的作用场和工作头。5.结构创新设计引入要素( p113p118)1.弹性结构2.快速连接结构3.组合结构4.智能结构6.机构再生运动链方法步骤1.从一个性能良好的原始机构出发，将其还原为同源的一般化运动链。2.根据推理得到与之

16、同源的所有再生运动链。3.通过筛选，施加约束，得到所有可行运动链。4.再通过评价，选择，得到最适宜的机构。7.技术移植的主要类型1.技术原理式移植2.技术手段式移植3.技术结构性移植4.技术功能式移植8.功能原理设计方法和作用1.功能原理设计的创新会使产品的品质发生质的变化。2.功能原理设计是提高产品竞争力的重要手段。3.功能原理设计的基本方法：首先通过发散思维的方法，尽可能广泛，全面地探索各种 可能的功能原理方案，然后通过收敛思维的方法，对这些方案进行分析，比较，评价，从中 选择最适宜的功能原理方案。9.探索自然效应的常用方法1.在已知的自然效应中探索可用的自然效应。2.发现新的自然效应。3

17、.创造新的自然效应。10.机构变异的目的1.改变机构运动性质进行演化变异。2.开发机构的新功能。3.研发新机构，改善机构的受力状态，提高机构强度，刚度和精度。11.机构一般化原则9 / 171.将非刚性构件转换成刚性构件。2.将非连杆转换为连杆。3.将高副转化为低副。4.将非转动副转化为转动副。5.将机构转化为运动链。6.转化保持自由度不变。12.绿色设计的内容1.材料选择2.延长使用寿命3.可拆卸设计4.回收设计考试题型：选择题、简答题、分析题1.创新设计的类型和特点？答：创新设计的类型：开发设计、变异设计和反求设计。 创新设计的特点：独创性（新颖性） 、实用性、多方案优选。2.什么是还原创

18、造原理？简述还原创造的基本模式。 答：还原创造原理：是指创造者回到“创造原点”进行创新思考的一种创造模式。 创造原点：驱使人们创造的最基本的出发点或归宿。还原换元是还原创造的基本模式。还原换元是指先还原后换元。 还原思考时， 不以现有事物的改进作为创造的起点， 沿着现成 技术思想的指向继续同向延伸， 而是首先抛弃思维定势的影响， 追本溯源使创造起点还原到 创造原点， 再通过置换有关技术元素进行创造。 例如静电保鲜方法， 并开发设计出电子保鲜 装置。无扇叶新型风扇。3.设问探求法的特点及应用。答：特点：（1）设问探求是一种强制性思考，有利于突破不愿提问的心理障碍。（2）设问探求法是一种多角度发散

19、性思考， 广思之后再深思和精思， 是创造性思考的规律。（3）设问探求法提供了创造活动最基本的思路。应用：自行车的新创意： （1）有无其他功能创造出多功能保健自行车。 （ 2）能否改变创造出 10 / 17太空自行车。 （3）能否借用创造出自助自行车（ 4）能否代用创造出新材料自行车等。4.什么是移植创造原理及其基本特征？ 答：移植创造原理： 借取用某一领域的科学技术成果，引用或渗透到其他领域，用以变革或 改造已有事物或开发新产品，就是移植创造。移植创造的基本特征：（1）移植是借用已有技术成果进行新目的下的再创造，它使已有技 术在新的应用领域得到延续与拓展。 （ 2）移植实质上是各种事物的技术和

20、功能相互之间的转 移和扩散。（3）移植领域之间的差别越大，则移植创造的难度也大，成果的创造也愈明显。 （举例：磁性轴承、二进制原理的移植创造、陶瓷发电机、方形罐头自动贴商标机）5.综合创造的基本特征 答：综合创造的基本特征： （ 1）综合能发掘已有事物的潜力，并使已有事物在综合过程中产 生出新的价值。 （2）综合不是将研究对象的各个构成要素进行简单的叠加或组合，而是通过创造性的综合使综合体的性能发生质的飞跃。 （ 3）综合创造比起创造一种全新的事物来在技 术上更具有可行性和可靠性，是一种实用性的创造思路。6.创造性思维的形成过程 答：储存准备阶段 悬想加工阶段 顿悟阶段7.原理方法的设计步骤和

21、各阶段应用的主要方法。 答：答：明确任务求总功能J（抽象）-黑箱法总体方案分析J（搜索）创造技法、设计目录求功能兀J（分解）功能树求功能元解（搜索）创造技法、设计目录系统原理解-（组合）形态学矩阵取值原理方案J（收敛）评价法8.什么分离创造原理及其基本特征？答：分离创造原理： 是把某一创造对象进行科学的分解或离散， 使主要问题从复杂现象中暴11 / 17分离能冲破事物原有形态的限制，在创造分离中能产生新的价值。2.分离虽然与综合露出来，从而理清创造者的思路，便于人们抓住主要矛盾或寻求某种设计特色。分离创造原理的基本特征：思路相反，但并不是相互排斥的两种思路，在实际创造过程中，二者往往要相辅相成

22、。i创新思维的形成过程大致可分为三个阶段，即储存准备阶段、思想加工阶段、悟阶阶段。P262、 技术创新包括在三个基本的方面：一是产品创新、二是过程创新、三是技术的扩 _ P23、 江泽民同志指出：创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力 _ P24、 创新是人类文明进步、技术进步、经济发展的原动力，是国民经济发展的基础。P15、 我国人才培养改革的重点，是要加强对学生的素质教育和创新能力培养，鼓励学生个性 发展。6、 新颖性是指对社会、对思维者来说是前所未有的。7、 直观的讲创新就是创造新思维、新发明、新方法、新技术或新产品。_8、 胡锦涛总书记向全党全国发出了：大力提高我国科技

23、自主创新能力，走出一条具有中国 特色的科技创新的路子。9、 创新思维具有突破,性、求异性、连动性、多向性、偶然性、综合性等特点。10、 机械创新设计具有独特性、实用性和多方案选优等特点。11、我国专利法将专利分为三种，即发明专利、实用新型专利和外观专利。 _12、 在我国获得专利权的三个实质性条件是新颖性、创造性和实用性。13、 设计的本质就是革新和创造。14、机械创新设计要完成的一个核心内容，就是要探索机械产品创新发明的机理、模式及 方法。15、机械创新设计的目标是由所要求的机械功能出发，改进、完善现有机械或创造发明新 机械实现预期的功能。16、想象能力和思维能力是创造力的核心。17、创造发

24、明可以定义为把意念转变成新的产品或工艺方法等的过程。18、创新思维是人们从事创造发明的源泉，是创造原理和创新技法的基础。19、最常用的创新技法有：智力激励法、提问追溯法、联想类推法和组合创新等技法。12 / 1720、创新原理有以下几种：组合原理、分离原理、还原原理、移植原理、迂回原理和完满原理。21、组合原理创新可分为：同类组合、异类组合、附加组合和综合组合等类型。22、分离原理创新可分为：结构分离创新和市场细分创新。23、移植原理创新可分为：原理移植、结构移植、材料移植和综合移植等类型。24、完满原理创新可分为：缺点列举法、希望点列举法和设问探求法等类型。25、分离原理是把某一创造对象进行

25、科学的分解或离散，使主要问题从复杂现象中暴露出来，从而理清创造者的思路，便于人们抓住主要矛盾或者寻求某种设计特色。26、分离原理是将事物打破并分解，而组合原理则提倡组合和聚集，两者的思路相好相反。27、同物组合创新技法，是指将两个或两个以上、相同或相似产品进行自组。28、异物组合创新技法，是指两种或两种以上不同领域的产品或技术进行有机的组合。29、附加（主附）组合创新技法，是指在原有产品中补充加入新内容或新的技术方案的组合。30、移植原理创新技法，就是把某些物品中已有的原理、结构、材料、方法等全部或部分 地移植（或转移）到另一些物品上，使这些物品在造型、功能等方面有明显的提高。二、简答题1、新

26、颖性包括哪三个层次？答：（1）世界新颖性或绝对新颖性。（2）局部新颖性。（3）主观新颖性，即只是对创造者个人来说是前所未有的。2、 机械创新设计的一般过程分为哪几个阶段？P6答：确定机械的基本工作原理。机构结构类型综合及优选。机构运动尺寸综合及其运 动参数优选。机构动力学参数综合及其运动参数的优选。3、 创新人才具有哪些特征？P4答：智商高，但并非天才。善出难题，不谋权威。标新立异，不循陈规。甘认不知,善求答案。以干为乐，清心寡欲。积极解忧，不信天命。才思敏锐，激情进发。4、移植创新具有哪些基本特征？答：移植是借用已有技术成果进行新目的下的再创造，它使已有技术在新的应用领域得到 延续和拓展。移

27、植实质上是各种事物的技术和功能相互之间的转移和扩散。移植领域之间的差别越大，则移植创造的难度也越大，成果的创造性也越明显。5、 技术创新的任务是什么？产品创新的任务是什么？管理创新的任务是什么？13 / 17答： (1) 技术创新的任务：引进和开发新技术，融入企业的产品或生产过程之中；(2)产品创新的任务：开发出满足客户需求，提升客户体验，创造客户需求的新产品；(3)管理创新的任务：引入新型的管理方法与手段，革新企业管理，提高效率，降低成本， 提高市场反应速度。6、 缺点列举法与希望点列举法有什么不同？答： 缺点列举法是围绕现有物品的缺点提出的各种改进设想。显然， 这些设想不会离开物品的原型。

28、 因此， 它是一种被动型的。 而希望点列举法是从发明者的意愿出发提出的各种新 的设想，可以不受原有物品的束缚。因此，它是一种积极、主动型的创造发明方法。三、综合题1、 手机有诸多功能，试举出其中三例，说明它们分别采用了什么创新发明技法？请应用有关创新发明技法， 为手机创新发明增添一种新的功能？作答时只需简要说明。例：采用异物组合发明法，将电筒与手机组合，使其具有照明功能。2、 创新发明：自定课题通过自己的观察，应用有关创新发明技法，发明一种对日常生活有帮助的东西，要求巧 妙、简单、实用。作答时需结合示意图或结构简图加以说明。3、 指定课题(任选一题) 请你发明一种，冬天使用鼠标时能防冻、保暖的

29、装置。 汽车停泊在坡面时易下滑，请你发明一种能阻止车辆下滑的装置。 幼童由于好奇，常误将饮水机开水(红色的)龙头打开而烫伤， 请你发明一种能有效防止的装置？ 请你发明一种能感知水位和水温的盲人水杯？ 作答时需结合示意图或结构简图加以说明。专利申请范本组合式跨栏架、现有技术的不足由于现有的跨栏架，除其高度可调节外，均为一个整体。在跨栏过程中，若不慎碰撞到 栏架，不仅栏架将被踢倒，而且还会引起创伤。并使初学跨栏者易产生恐惧心理，而失去信14 / 17心，同时，因需将踢倒的栏架扶起，而会影响到教学或训练的连续性。二、解决方案“不倒翁”组合式跨栏架，是在普通跨栏架基础上改进而成，如图所示，它由：内框6

30、、外固定框5;上固定栓2、中固定栓3、下固定栓4;木栏1等组成。在进行跨栏训练时，其 上固定栓2、下固定栓4不必锁紧。栏架的内框 6、外固定框5通过中间的活动栓 3相连成 为一个整体。在训练时若不慎碰撞到木栏1，外固定框5将通过中间的活动栓 3,支撑内固定框6来回摇摆，并自动复位， 而不会发生被踢倒的情况。这种栏架有不同的高度档，以适应不同的需要，固定栓 2、4档块锁紧后，即为比赛用栏，各项指标均符合国家田径规则。不倒翕跨栏架示意图15 / 17A、用户反馈法 B、对比分析法 C专家意见法D、设会列举法三、结束语本发明特别适合初学者进行跨栏训练和教学，能帮助初学跨栏者克服害怕心理和因碰 撞而引

31、起的创伤。同时， 也免除了扶拦的多余步骤，使跨栏训练或教学可连续进行。该跨栏 架特别适用于各大、中、小学用于训练和教学，市场前景十分广阔。1书面集智法中“ 635法”的含义是（B ）A、每人在卡片上默写 6个设想，每轮历时 3分钟，有5人参加。B有6人参加，每人在卡片上默写3个设想，每轮历时 5分钟。C每人在卡片上默写 6个设想，有3人参加，每轮历时 5分钟。2、根据反求对象的不同反求设计可以分为（ ACD ）A、实物反求和软件反求B 、硬件反求C 、影象反求 D、软件反求3、如图所示的瑞士军刀是采用那种创新组合方法发明的（A、功能组合 B、形式组合C、同类组合4、 思维有那些特性（ABC ）A、强制性 B、思维单一性C思维的自觉性和创造性5、 创造性思维是一种人类高层次的思维，它有那些特征（ABCD ）A、思维结果的正确性 B、思维方式的多样灵活性 C、思维过程的曲折性D顿悟性6、 缺点列举法中系统列举缺点的方法为（ABD ）7、功能设计法的正确步骤为（ C ）A、求总功能一一总功能