创新设计1447610942

1、第一章创造力是人的心理活动在最高水平上实现的综合能力。创造学是一门综合性的交叉学科，着力研究成果是怎样创造出来的。创新包括：文化艺术创新，科学思想与方法创新，技术与工业创新，经营与管理创新，政治、军事与经济战略创新等。聚四氟乙烯的发明X射线发现三、思维的扩展 拓宽思路，广泛利用各方面的新技术进行创新设计。身边的发明 身边处处有发明，如带收音机和小手电的笔、一次性相机、自动晒衣架、折叠自行车、拉链等。新奇的发明1、烟尘制造纸张2、报纸变为甜糖3、黄豆可造坦克3、锐意创新，才能发明1）智力游戏与发明2）并联机床的发明第二节 创新与传统任何创新都是在传统知识和成果的基础上产生的，没有坚实的知识基础，

2、就不可能在已有的技术水平上发展、创新。 创新只有起点没有终点 一个人的知识水平决定了这个人事业创新的起点，其知识结构决定了其创造方向与领域，其学习与创新能力决定其创造自我价值的大小。 传统的学习与研究是一种尊重已有知识、遵循已有方法、高度收缩的思维活动。传统的理论和方法可以解决大部分问题。但也会阻碍新观念的产生。 妨碍人们学习的最大障碍，并不是未知的东西，而是已知的东西。 传统与惯例形成的思维定势通常表现在三个方面： 一、书本定势 书是人类拥有的共同财富，是人类智慧的源泉。 二、经验定势 经验是人们通过实践获得的知识、掌握的规律或技能。 三、权威定势什么是思维呢？思维具有概括性和超越性。即它能

3、概括出事物的本质，并超越具体的时间、空间和具体的事物，去认识那些并没有直接作用于人的其他事物的本质。创造性思维：逻辑性思维和非逻辑性思维。逻辑性思维其特点在于有序性、递推性和根据性，是一种严密的思维方式。非逻辑性思维包括形象思维、发散思维、逆向思维、联想思维、侧向思维、灵感思维等，其特点在于随意性和跳跃性。创造性思维可以通过学习逐渐领悟。创造性人才是具有一定专门知识和创造能力、积极从事创造性劳动的人。创新教育是“素质教育”的一个重要组成部分，是把创新学、发明学、教育学、心理学等相关学科的一般原理有机综合起来，通过教育、教学等途径培养学生的创新思维，提高创新能力的教育。 创新人才的培养在学习实践

4、中应当特别注意以下几点： 1）提高自己的文化素养、广学博采，扩充知识面，构架知识结构，提高知识综合水平。 2）尽可能多的参加各种社会实践，重视生活经验和社会经历的积淀。 3）注意思维能力的提高。包括学习能力、观察能力、思辨能力、表达能力和动手能力。 4）掌握必要的创造原理和技法。第五节 创新与机械创新设计设计是人类改造自然的创造性劳动，设计的本质就是创新。是一种从构思到实现的过程设计是人类改造自然的基本活动，是复杂的分析、规划、推理与决策过程，蕴涵着创新和发明设计的目的是，根据预定的目标，经过一系列规划与分析决策，获得系统的设计信息（文字、数据、图形等），形成设计方案及其实施文件，进而通过制造

5、，形成产品，造福人类。设计都蕴含着“创新”。创新，可以使设计别具一格，耳目一新2、 机械设计的分类（1）开发性设计工作原理和设计方案全新的设计（2）适应性设计在原理方案基本保持不变的前提下，对产品做局部的变更或设计某些新部件，使产品更 适应使用要求3）变型设计在工作原理和功能结构都不变的情况下，变更现有产品的配置和尺寸，甚至增加一些型号，使之扩大工作范围，满足更多领域要求。1、机械设计过程 设计过程是指从明确设计任务到编制技术文件所进行的整个设计工作流程2、机械设计过程的四个阶段 (1)产品规划 明确机械设计任务，提出设计任务书。 (2)原理方案设计 确定功能原理和机械运动方案,画出机械运动简

6、图。 (3)技术方案设计。(4)评估，改进与决策。1、机构及其系统运动方案设计的主要内容1)功能原理方案设计功能原理设计工艺动作过程设计2）运动规律设计3）机构系统运动方案设计4）机构系统运动简图设计机构系统简图运动协调设计机构运动循环图尺度综合机构系统运动简图 第六节 机械系统由若干机械装置组成的一个特定系统。 一、机械系统的特性 整体性相关性目的性环境适应性三、现代机械的功能要求运动、动力、体积和重量、可靠性与寿命、安全性、经济性、环境保护、造型等第八节 创造发明的奥秘一、多思、善思、巧思（以洗衣机的发明为例）1、多思（摆动洗衣机的发明）2、善思（各种新式洗衣机的创新设计）真空洗衣机烘干洗

7、衣机电磁洗衣机搓板式洗衣机3、巧思（洗衣机的未来）太空洗衣机臭氧洗衣机模糊逻辑洗衣机二、创造起源于模仿（仿生学）1、蛇的启示2、潜水艇的发明三、发明就是异想天开（机器人的发明）机器人与机器的区别人能够对外界刺激做出反应，且对相同刺激的反应可能不同；而机器人只能对刺激做出简单的单一反应。人类拥有自主意识，以适应变化的环境；且较低等动物来说，人类还具备一点：能够自我反省而不是一味适应。说到底，最根本的区别是：人能够繁殖，而机器人只能复制.研究机器人的目的是什么？机器人的构成1、机器人的“大脑”-计算机的进展第二章 创新设计方法创新设计方法就是提出新方案，探求新解法，它是提高设计质量，开发创新产品的

8、重要基础。“想象力比知识重要，现实世界只有一个，而想象力却可以创造千百个世界”。1、常规性设计以成熟结构为基础，运用常规方法进行产品设计。2、创新性设计在设计中采用新的技术手段，技术原理和非常规的方法进行设计，以满足市场需求，提高产品竞争力。机械系统设计一般具有的三个基本特征：1、约束性2、多解性3、相对性二、创新设计的特征与一般过程1、创新设计的特征独创性综合性人为目的性社会价值性探索性多向性2、创新设计的一般过程准备期酝酿期明朗期验证期第二节 创造性思维思维和感觉、直觉一样，是人脑对客观现实的反映，但他们之间又有所不同，创造性思维是指有创见的思维，它不仅能揭示事物的本质，而且能提出新的、具

9、有社会价值的产品的思维过程。创造性思维是创造力的核心。思维的类型一、逻辑性思维和非逻辑性思维逻辑思维又称抽象思维或理论思维，总之它是思维的一种高级形式。逻辑思维凭借科学的抽象概念对事物的本质和客观世界发展的深远过程进行反映，使人们通过认识活动获得远远超出靠感觉器官直接感知的知识逻辑性思维的特点在于有序性和递推性，是严格遵循逻辑规则、按部就班、有条不紊进行的思维。它的主要方法是分析、归纳、综合与演绎；它是一种严密的思维方式，是人们掌握较好的一种常规思维方式。 非逻辑性思维是指逻辑性思维以外的各类思维模式。非逻辑性思维的最大特点是思维的随意性和跳跃性，它不受任何“秩序”的约束，表现出极大的灵活性。

10、非逻辑思维是一种不严格遵循逻辑规律，突破常规，是通过想象、直觉、灵感等方式进行的自由思维方式，主要用直观形象和表象解决问题的思维。其特点是具体形象性，是通过对事物形象的概括而产生的，是人脑对客观事物和现象具体形象的反映。 非逻辑性思维主要包括形象思维、发散思维、逆向思维、侧向思维、联想思维、灵感思维等思维模式。更具灵活的自由思维方式。二、形象思维和抽象思维 1、形象思维是依靠形象材料的意识领会得到理解的思维。 2、抽象思维是以抽象的概念和推论为形式的思维方式，概念是反映事物或现象的属性或本质的思维方式。掌握概念，是进行抽象思维、从事科学创新活动的最基本得手段。三、侧向思维和逆向思维1、侧向思维

11、：它是用其他领域里的观念、知识、方法来解决本领域的问题。 侧向思维又称旁通思维，是一种类似逆向思维的思维方式。当正向思维无效时，侧向思维与逆向思维一样，都摆脱直接指向目标的思考路径，另辟蹊径。2、逆向思维：它是索源思维，即反向思考问题。是以背逆正常思索途径来寻找解决问题的方法。 思维的要点是 “不择手段” 。 因此，这种思维方式视野开阔，没有束缚，具有难以形容的创造性与技巧性。四、发散思维和收敛思维 1、发散思维 ：以某种思考对象为中心，充分发挥已有的知识和 经验 ，通过联想、类比等思考方法使思维向各个方向扩散开来，从而产生大量构思求得多种方法和获得多种不同结果。发散思维无定向和范围，不墨守成

12、规，不拘泥于传统的方法，由已知探索未知，具有求异性和创新性。发散思维也是众多创造原理和创造技法的基础 2、收敛思维： 利用已有的知识、经验进行分析比较优化筛选，从足够多的方案中选取最佳方案。五、直觉思维和灵感思维 1、直觉思维是指人在解决问题时，不经过逐步的分析和推理，迅速对问题答案做出判断或猜想的思维方式 “直觉是一种人们没有意识到的对信息的加工活动，是在潜意识中酝酿问题然后与显意识突然沟通，于是一下子得到了问题的答案。” 2、灵感思维，即长期思考的问题，受到某些事物的启发，忽然得到解决的心理过程。灵感是人脑的机能，是人对客观现实的反映。 灵感与创新是休戚相关的。灵感不是神秘莫测的，也不是心

13、血来潮，而是人在思维过程中带有突发性的思维形式长期积累、艰苦探索的一种必然性和偶然性的统一。1、 创造性思维的概念：即有创见的思维。 它不仅能揭示事物的本质，而且能提出新的、具有社会价值的产品。2、创造性思维的特点1）突破性与求异性2）连动性 由此及彼的连动思维引导人们由已知探索未知，开阔思路。连动思维表现为 纵向连动、横向连动、逆向连动3）多向性即善于从不同的角度想问题。这种思维的产生并获得成功，主要依赖于：发散机智：在一个问题面前，尽量提出多种设想，多种答案，以扩大选择余地。换元机智：灵活变换影响事物和量得诸多因素中的一个，从而产生新的思路 创优机智：用心寻找最优解答。不满足对问题和现象已

14、有的解答或解释 转向机智：在一个方向受阻时，即可转向另一个方向。4）偶然性 在无意之中作出发明，这反映了偶然性中的洞察力。5)综合性对已有的材料进行深入分析，综合概括出其规律，护理用已有的信息、现象、概念等组合起来，形成新的技术思想或设计出新的产品。一、创新能力的开发1、灵感是创新设计的火花2、掌握创新设计技法的必要性3、人人都具有创造性4、加强创造能力的培养与训练5、矛盾是促进创造的动力6、遇到问题要深入探索二、创新设计的基本原理一）、组合原理二、还原原理三、逆反原理逆反创造原理与一般的做法和想法完全相反的做法和想法，亦常常能够促进新颖性的结果而引发创造。逆反原理又可分为原理逆反、属性逆反、

15、方向逆反和大小逆反四、变性原理 变性原理指对事物非对称的属性如形状、尺寸、结构、材料、位置、数量、工艺等进行变化，从而实现产生新机构、新事物的目的。五、移植原理 移植原理从广义上说，是把某一门学科的范畴、原理、方法移植到另一门学科，运用已有的知识和经验，将已知的概念、原理、机构、方法等内容直接或稍加改造后移植到其他领域可实现创新。 六、迂回原理 七、群体原理 群体创造原理，一定规模的群体思维有利于创造目标的实现。利用人才“共生效应”以提高自己的创造力是群体创造原理的具体应用。一、 机械创新设计常用方法一、智爆法二、类比法类比的方法很多，除了有直接类比法、间接类比法、幻想类比法外，还有仿生类比法

16、、拟人类比法、因果类比法等。三、形态分析法四、输入输出法五、设问探求法六、功能分析法 1、如何认识创新意识是知识创新的先决条件？ 2、如何认识创新与市场的关系？ 3、试举例说明什么是灵感思维。 4、机械创新设计实践中经常利用综合原理，同步带传动是哪两种传动的综合？ 5、创造性思维是在什么基础上产生的？与本能思维有什么区别？ 6、如何认识群体创造原理？如何理解团对精神？在机械创新设计中如何发挥团对作用？第三章 机构的创新设计 机械系统的创新在很大程度上取决于机构的创新，创新设计的方法有两类：一类是指首创、突破及发明；另一类是选择常用机构，并按某种方式进行组合，综合出可实现相同或相近功能的众多机构

17、，为创新设计开辟了切实可行的途径。 常用机构既包括简单机构，如齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、槽轮机构和棘轮机构等，也包括组合机构，如齿轮连杆机构、凸轮连杆机构等。第二节 机构形式设计的一般原则还应遵循以下几项原则。 1.机构尽可能简单 1)机构运动链尽量简短 2)适当选择运动副 3)适当选择原动机 4)选用广义机构 2.尽量缩小机构尺寸 3.应使机构具有较好的动力学特性 1)采用传动角较大的机构 2)采用增力机构 第三节 机构的创新设计方法一、机构创新的组合原理 机构的组合原理是指将几个基本机构按一定的原则或规律组合成一个复杂的机构，这个复杂的机构一般有两种形式，一种是几种基本机构融合，成为性

18、能更加完善、运动形式更加多样化的新机构，被称为组合机构；另一种则是几种基本机构组合在一起，组合体的各基本机构还保持各自特征，但需要各个机构的运动和动作协调配合，以实现组合的目的，这种形式被称作为机构的组合。 机构的组合方式可划分为以下 4 种：串联式机构组合、并联式机构组合、复合式机构 组合、叠加式机构组合。 二、机构创新的变性原理 连杆机构的变异演化 1. 改变运动副的尺寸 2. 改变构件的形状和尺寸 凸轮机构的变异演化 三、机构创新的移植原理是把已知机构中的概念、原理、结构、方法、材料、用途等内容运用或迁移到一个待研究的机构中、使其产生新的性质和新的使用功能。通过类比分析，找出事物的关键属

19、性，研究怎样把关键属性应用到待研究的对象中实现移植。联想、移植发明法移植创造原理。四、机构创新的还原原理第四章 结构方案的创新设计 机械结构设计就是将原理方案结构化，即确定结构中构件的材料、形状、尺寸、加工方法、装配方法等。结构设计的工作质量对于满足产品的给你要求，保证产品质量和可靠性，降低产品成本具有重要作用。 机械结构设计具有的特点： 1）实践性 2）细节性3）多样性：4.1 零部件结构方案的创新设计设计者从一个可行或已知结构方案出发，通过变换得到大量可行方案的过程。1、零件功能面的变异与创新 零件与工作介质或与被加工物体相接触的表面称为功能面。通过对功能面的创新设计，可以得到为实现同一功

20、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。2.联接方案的变异与创新（联接变元）3.支承方案的变异与创新（位置变元）支承的变异与创新包括:支点位置的变异；支点轴承的种类及其组合的变异4. 材料对零部件结构变异与创新的影响（材料变元）结构设计中既要根据功能要求合理的选择适当的材料，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的发挥优势。v 要充分了解材料的力学性能：要充分了解材料的加工性能例如弹性联轴器中的弹性元件，若采用橡胶材料，因其强度差寿命短，使用时需要经常更换，因此在

21、结构设计时，应为更换弹性元件在结构上提供方便。尺寸变元是结构设计创新中最常用的变量，最适合计算机模拟。它可显著改变产品的结构性能。 工艺变元根据不同零件的结构，选择不同的零件制造工艺，最终改变零件和产品的制造成本、质量以及性能的设计。4.2 提高性能的创新设计1. 提高零部件强度与刚度的变异与创新1）减小应力集中2）载荷分担3）减小接触应力4）减小摩擦磨损5）降噪结构2.提高工艺性的设计与创新1) 方便装卡2）方便加工3）简化装配4.3 结构的宜人化设计1.适合人生理特点的结构设计1）减少疲劳的结构夹钳的改进锤子的改进手锯的改进改锥的改进 2）容易发力的结构2.适合人的心理特点的结构设计1)减

22、少观察错误的结构设计2)减少操作错误的结构设计3)外型美与和谐的结构设计4.4 新型结构设计1.弹性结构2. 快速联接结构3.多功能组合结构将多个零件的功能集中在少数零件上第五章 机电一体化系统的创新设计二、机电一体化系统的组成 机电一体化系统的组成划分方法主要有 3 种不同观点，即五块论、三环论、两个子系统论。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、检测传感部分、控制及信息处理部分 2. 机电一体化应用实例 1) 火星机器人 2) 模糊控制洗衣机 机电一体化是机械、微电子、计算机等多学科的交叉融合，是将机械结构和电子计算机技术、传感技术集成和信

23、息处理融合在一体的现代机械系统。上海交通大学的邹慧君提出，从完成工艺动作过程这一总功能要求出发， 机电一体化系统可划分为广义执行机构子系统、传感检测子系统、信息处理及控制子系统。 信息处理及控制子系统是由检测传感器提供信息，根据工艺动作过程及控制策略而实施对广义执行机构的控制。它是由电子计算机和软件具体实施的。 所谓控制，就是按照给定的目标，依靠调节能量输入，改变系统行为或性能的方法学。 控制系统是某些在物理上受可调节能量输入控制的一类系统。控制系统的分类 1按输入量的特征分类 1) 恒值控制系统 它的系统输入量为恒定值。控制任务是保证在任何扰动作用下系统的输出量为恒值，如恒温箱控制，电网电压

24、、频率控制等 2) 程序控制系统 它的输入量的变化规律预先确知，输入装置根据输入的变化规律发出控制指令，使被 控对象按照指令程序的要求而运动，如数控加工系统。 3) 随动系统 它的输入量的变化规律不能预先确知，其控制要求是输出量迅速、平稳地跟随输入量 变化，并能排除各种干扰因素的影响，准确地复现输入信号的变化规律，如仿形加工系统、火炮自动瞄准系统等。 2按系统中传递信号的性质分类 1) 连续控制系统 此系统中各部分传递的信号为随时间连续变化的信号。连续控制系统通常采用微分方 程描述。 2) 离散(数字)控制系统 此系统中某一处或多处的信号为脉冲序列或数字量传递的系统。离散控制系统通常采 用差分

25、方程描述。 传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成(如下图所示)。 1) 敏感元件 2) 转换元件 3) 基本转换电路 传感器的分类 1) 按被测量范畴分 按该方式可分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器。 2) 按照能量转换分 按照能量转换可分为能量转化型传感器和能量控制型传感器。 能量转化型传感器，主要由能量变换元件构成，不需用外加电源，基于物理效应产生信息；能量控制型传感器在信息变换过程中，需外加电源供给。 3) 按使用材料分 按使用材料可分为半导体传感器、陶瓷传感器、复合材料传感器、金属材料传感器、 高分子材料传感器，超导材料传感器、光纤材料传感器和纳米材料传感器

26、等。 4) 按输出信号分 按输出信号可分为模拟传感器和数字传感器 5) 按结构分 按结构可分为结构型传感器、物性型传感器和复合型传感器。 6) 按功能分 按功能可分为单功能传感器、多功能传感器和智能传感器。 7) 按转换原理分 按转换原理可分为光电转换传感器、机电转换传感器、热电转换传感器、磁电转换传感器和电化学传感器。 传感器类型虽然很多，但在机电一体化系统中常用的主要是以下几种：位移传感器、位置传感器、压力传感器、速度传感器、红外传感器和声音传感器等。 压力传感器分压阻式、应变式和压电式 3种。 (1) 压阻式压力传感器是一种利用半导体材料的电阻率随其所受压力的变化而变化的 特性而制成的传

27、感器。 (2) 应变式压力传感器是利用压力的作用使电阻或应变片发生形变，从而使它们的电 阻发生变化的特性而制成的，通过检测电阻的变化便可检测出压力的变化。 (3) 压电式压力传感器是利用电介质在受压力作用时产生电极化现象，并在表面产生 电荷的压电效应来测量压力的一种传感器。 4. 力矩传感器 力矩传感器用于检测运动执行件的力矩。广泛应用在假手上，测量手指上的力和力矩。 5. 温度传感器 利用热敏电阻可以制成温度传感器。所谓热敏电阻即是对热量敏感的电阻体，其电阻值随温度的变化而显著改变。 6. 超声波传感器 超声波传感器用超声波来测量距离，在机器人上用来检测障碍物。其原理与蝙蝠通过感觉自己所发出

28、的超声波来测定距离的道理相同。 7光电式传感器 这种传感器具有体积小、可靠性高、检测位置精度高、响应速度快等优点。机电一体化机械系统和传统机械系统的很大不同之处：传统机械系统一般是由动力元件、传动系统、执行元件 3 个部分加上电磁、液压和机械控制组成， 机电一体化机械系统和传统机械系统的主要区别如下。 1 结构简单2 增加了机械产品的功能 3使工艺过程柔性化 4操作、维修更方便 机电一体化的驱动元件 机电一体化的驱动元件是实现系统主要功能的重要环节，驱动元件种类繁多，如电机 、液压、气动马达和动作缸、弹性元件、电磁铁、光能马达、形状记忆合金等。 一般对驱动元件有以下几方面的要求。 (1) 功率

29、密度大。 (2) 快速性好，即加减速的扭矩大，频率特性好。 (3) 位置控制精度高，调速范围宽，低速平稳。 (4) 振动小，噪声小。 (5) 可靠性高，寿命长。 (6) 高效率，节约能源广义机构定义是实现可控运动或不可控运动的驱动器与由刚性、非刚性构件组成的运动链两者集成为一体的系统。 广义机构的种类按驱动元件类型进行分类如下。 (1)电动式广义机构，驱动元件采用各种电动机的广义机构。 (2)液压气动式广义机构，驱动元件采用各种液、气驱动件的广义机构。 (3)弹性元件式广义机构，驱动元件为弹性元件的广义机构。 (4)形状记忆合金式广义机构，采用形状记忆合金为驱动元件的广义机构。 (5)电磁式广

30、义机构，采用电磁元件驱动的广义机构。 (6)压电式广义机构，采用压电晶体一类作为驱动元件的广义机构。 (7)其他。 机电一体化系统设计电力电子、伺服驱动、系统总体技术等高新技术，因此机电一体化系统设计包含的内容很多，主要从以下 3 个方面考虑。 (1)按实现运动和动作进行广义机构设计，其中包括驱动元件、传动和执行机构的选择。 (2)按被测对象物理量选择传感器，可分为机械、音响、频率、电气、磁、温度、光、射线、湿度、化学、生理信息等。 (3)选择控制及信息处理方法，信息的处理包括信息的传输、判断、处理、决策等。 最后根据各评价系统进行机电一体化系统的综合选优来确定最佳方案，设计过程如下图所示。

31、思考题 1、为节省能源，需要根据自然光的亮度来开、关路灯，即只有在夜间或天气很暗的时候才打开路灯，应该用何种器件来控制路灯的开关？ 2、常见的半导体传感器有如下几种，如气敏传感器、味敏传感器、色敏传感器、视敏传感器、声敏传感器、光敏传感器和热敏传感器。根据题中列出的传感器，指出日常生活中所能见到的什么装置属于上述传感器的控制。 第6章 反求工程与创新设计6.1 反求工程概述通过对先进的引进技术消化、吸收、改进，生产出技术水平更高、性能质量更好的产品，从而迅速占领国际市场。日本引进与改进相结合，称为：一号机引进、二号机改进、三号机出口 基于引进技术的反求工程一般有： 1、应用过程 2、消化过程

32、3、创新设计过程反求工程是一种现代快速设计方法，是消化、吸收和提高先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。以先进产品设备的实物、软件(图纸、程序、技术文件等)或影像(图片、照片等)作为研究对象，以现代设计理论、方法为指导，以先进测量技术、曲面重构技术及CAD技术等为基础，应用生产工程学、材料学、设计经验、创新思维和有关专业知识进行系统且深入地分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的先进产品。6.1.2 反求设计的过程反求设计分为两个阶段：1、反求分析阶段 2、反求设计阶段。1.宏观分析能量分析 主要了解原产品采用能源方式、动力源、能否用其他能源代替。物料分析 零、部件的形状、材料、性

33、态以及特殊要求，如助燃、隔热、防水等。 信息分析 系统中有关信息的测取、传递、处理、采用和控制等。 环境分析 工作环境要求如温度、湿度、防尘、防辐射，产品系统对环境的影响包括粉尘、污物、污水、振动和噪声等。 6.1.3 反求设计的分类 (1)实物类： 主要是指先进产品设备的实物本身，称硬件反求。 (2) 软件类： 包括先进产品设备的图样、程序、技术文件等，称软件反求。 (3) 影像类： 包括先进产品设备的图片、照片和以影像形式出现的资料称影像反求。硬件反求可分为对整个设备的反求(即整机反求)、对组成机器部件的反求(即部件反求)和对机器零件的反求(即零件反求)共3个组成部分。硬件反求设计的一般过

34、程如图所示。 6.2.1 设备实物反求6.2.2 关键部件反求6.2.3 机械零件尺寸精度反求设计 机械零(部)件尺寸精度应从其所包含的基本尺寸、配合基准制、配合尺寸的极限偏差(公差)、表面粗糙度和形位公差5个方面的内容进行反求。6.3 软件反求设计与创新1. 技术资料反求设计的特点1）抽象性2) 科学性3）综合性4）创造性6.3.1 装配图反求1. 产品设计指导思想2. 原理方案分析3. 结构分析 4. 材料分析 5. 二次设计指导思想的确定6.3.2 专利反求失效专利资源在科技创新中的作用概括起来主要有以下几个方面。 (1) 使用失效专利起到辅助完成项目研究的作用，即可以给人启发，从中找出

35、新的生产技术途径，改进现在的产品和工艺，增强产品和服务的市场竞争能力。 (2) 为单个失效专利技术领域继续研究的突破提供基础。 (3) 基于多个技术诞生新的发明或有些技术在人们无顾虑的重新组合中，会展现出更好的技术效果。 (4) 使用失效专利为攻克技术难关项目提供主要参考资料。 (5) 使用失效专利技术是技术革新换代的依据。 (6) 使用失效专利会诞生新的发明。 失效专利获取 (1) 通过光盘获取失效专利 (2)通过网络获取失效专利(3) 从常规途径获取失效专利(4) 国外失效专利的获取6.4 影像反求设计影像反求法的概念影像反求设计是根据产品的照片、图片等为参考资料进行产品反求设计的现代设计

36、方法。 影像反求设计是以产品照片、图片、说明书、广告介绍、参观印象、影视画面等为参考资料来进行分析设计的，但是要考虑到产品的结构特性和功能需求。为此，在运用该方法进行设计时，要求工程技术人员必须掌握相应的理论和分析方法，如中心投影规律，透 视变换和透视投影，透视图的形成原理、色彩、阴影等。影像反求设计常用的方法针对影像与透视图形成原理一致的特点，影像反求设计常用的方法是透视量点法。量点法是一种画透视图的方法，量点实质是透视图中辅助直线的灭点，用它来确定辅助线的透视方向，从而求得主向水平线的透视长度1. 一点透视图中反求实物尺寸2. 两点透视图中反求实物尺寸进行影像反求时，可从以下几个方面考虑：

37、 1、可从影像资料获得一些新产品设计概念，并进行创新设计。 2、结合到影像信息，可根据产品的工作要求分析其功能和原理方案。 3、根据影像信息、外部已知信息、参照功能和工作原理进行推理，分析产品的结构和材料。 4、为了较准确地得到产品形体的尺寸，需要根据影像信息，采用透视图原理求出各尺寸间的比例，然后用参照物对比法确定其中某些尺寸，通过比例求得物体的全部尺寸。5、可借助计算机图像处理技术来处理影像信息6.5 计算机辅助反求设计6.5.1 计算机辅助反求设计过程 计算机辅助反求设计可以分为下面几个步骤进行：1. 数据采集2. 数据处理3.曲面重构4.模型重构6.5.3 电话机的计算机辅助反求设计1

38、.电话机模型的数字化2.数据处理3.CAD造型 思考题 1、反求工程的概念。2、反求工程的分类。3、反求工程的工程分那几个阶段? 4、反求设计与传统设计的区别。5、开展反求工程研究的意义第七章 机械系统运动方案创新设计实例1、全自动送筷机创新设计实例分析法、组合创新法、形态分析法、机构构型创新设计法等)作了一些简单的介绍，以期对创新设计有所启发2、设计一台纸币点钞机实现自动点验钞票的总功能。3、设计机械装配生产线上的自动上料装置4、冲制薄壁零件冲床的设计5、自行车的发明与创新设计机构选型一、执行构件的运动形式 1、旋转运动：连续旋转运动，间歇旋转运动，往复摆动。 2、直线运动：往复移动，间歇往

39、复移动，单向间歇直线移动。 3、曲线运动：执行构件上某一点作特定的曲线（轨迹）运动。 4、刚体导引运动：一般指非连架杆的执行构件的刚体导引运动。 5、特殊功能运动：如微动、补偿、 换向等二、机构选型的基本要求1、满足工艺动作及其运动规律的要求。 高副机构、低副机构、注意约束在机构中的作用、 适当设置调整环节。2、机构的运动链要短 。3、机构的传力性能要好。 传动角（压力角）、防止自锁 、惯性力平衡。4、动力源的选择应有利于简化机构和改善运动质量 。 电机（交流电机、直流电机、伺服电机、步进电机、交流变频电机）、内燃机、液压马达、气动马达。创新设计的原理与方法一、创新性基本原理 1、发展原理 ：

40、就是要打破旧结论，发展新事物（飞机发明、缝纫机）。 2、发散原理：就是要突破现有办法，多角度思考问题，发展新思路。 3、触发原理：将不相关的事物，通过触发联系，就可得到新的启示 。 （喷洒香水汽化器）机构构型的创新设计方法一、机构构型的变异创新设计1、机构的倒置：机构内运动构件与机架的转换。2、机构的扩展：以原有机构作为基础，增加新的构件，构成一个扩大的机构。3、机构局部结构的改变、机构的移植与模仿、机构运动副类型的变换）转动副与移动副之间的变换；）高副与低副之间的变换。1利用机构运动特点创新机构折边式包裹包装和模板、利用两构件相对运动关系设计新机构； 、用成型固定构件实现复杂动作过程。.三、

41、基于组成原理的机构创新设计车轮减震机构根据机构组成原理，可将零自由度的杆组依次联接到原动件和机架上去，或者在原有机构的基础上，搭接不同级别的杆组，均可设计出新的机构、将杆组依次联接到原动件和机架上去，设计新机构；、将杆组联接到机构上设计新机构；、根据机构组成原理优选出合适的机构构型。四、基于组合原理的机构创新设计（一）机构的串联组合 1、构件固接式串联、轨迹点串联(二）机构的并联组合（三）机构的混接式组合（四）基于组合原理的机构设计举例步骤：（1）根据机械的工作原理确定执行构件所要完成的运动；（2）将执行构件的运动分解成机构易于实现的基本运动或动作，分别拟订能完成这些基本运动或构型的方案；（3

42、）将上述各机构构型方案按某种组合方式组成一个新的复合机构。执行机构运动规律及运动协调设计一、功能原理与工艺动作设计之间的关系1、实现同一使用要求或工艺要求，可能采用不同的功能原理。例：井中取水，可采用三种不同的功能原理。2、采用不同的功能原理，必然导致采用不同的工艺动作。 a）采用改变水的动能的功能原理叶片高速旋转 b）采用改变容体容积往复移动（往复泵）； 往复摆动（摆动泵）；旋转运动（旋转泵）；3、采用相同的功能原理，也可能采用不同的工艺动作。4、对于比较复杂的使用要求和工艺要求，往往需要多个功能原理组合成一个总的功能原理来满足。（如自动机：工艺要求复杂）二、 工艺动作设计与运动方案设计的关系三、 工艺过程设计根据已拟定的功能原理