机械创新设计实践-研-2012-梁

共8种方案可以采用，但经比较和尺寸综合以瓦特链形成的方案b作为仿腿步行机构为最好

实现直线运动轨迹的机构夹持机构其它机构的组合齿轮、凸轮、连杆机构的组合齿轮机构组合凸轮连杆机构组合齿轮连杆机构组合凸轮机构实例：椭圆机构双滑块机构凸轮机构螺旋机构正弦机构曲柄滑块

齿轮齿条·双摇杆机构翻转台·摆动导杆机构曲柄摇杆机构凸轮间隙运动机构棘轮机构不完全齿轮机构槽轮机构万向联轴节螺旋齿轮空间连杆机构球铰差速器锥齿轮蜗杆蜗轮直（斜）齿轮传动平行四边形机构带传动双子座蠕虫王木牛流马指南车差动轮系指南车定轴轮系指南车古中国锁具花旗锁文字组合锁鲁班木马车

黃凱型木車馬

邱正平型木車馬诸葛亮木牛流马辅助轮椅上、下台阶机构变速链机构滚齿凸轮机构自动换刀机构变导程螺杆传动机构动力休闲运动概念车Butterfly陆上行舟风火轮省力踏板机构减少肘关节运动损伤的新型手动轮椅任我行空间冲浪机构可折叠式电动轮椅之第五轮机构X型健身脚踏车本設計利用X型車身樞軸旋轉特性，在樞軸上裝配適當的鍊輪與凸輪裝置，可同時使車前進並調整座椅升降，進而達到代步與健身的功能，整體造型簡潔具製造可行性，是為不錯的健身及代步工具。伸展健身机本作品應用機構構造創新設計程序，有系統地合成完整的設計構想；除以伸展方式伸展方式鍛鍊各部肌肉為創新特點外，使用過程中提供腳推、挺腰、彎腰與手拉等功能，可同時達到腳部、腰部與手部肌肉的伸展效果，整體造形上構造簡單，製造量產可行性相高。

动能性V型煞车器本作品將輪胎轉動時的動能，轉換成穩定而強勁的煞車動力。利用煞車塊施壓於輪框以及導煞輪撞擊輪胎表面之高低胎紋來達到如同ABS之煞車的目的。一路行舟

本設計透過齒輪、斜齒輪及以棘輪間的傳動或帶動原理使划船動作中不論是向前或向後划動動，其車輛機皆是往前作動，能使施力更具效率。不僅可以健身更兼具娛樂效果液压无级变速装置高楼逃生器机械式自闭水龙头（一等奖）仿生蠕虫机器人可调式通用播种机仿生机器青蛙行星轮式登月车智能机器鱼“尼莫”“先锋号”自适应可翻转探测车微生物培养液自动抽取喷涂机螺旋传动管道机器人基于并联机床和分布式控制系统的多功能机器人微定位仿生机器人采用仿尺蠖运动原理,运用模块化设计思想,研制了的微定位仿生机器人机构,可实现平面内的大范围移动和高精度定位。机械创新设计实践机械工程学院梁医Schme_triz@163.com教学实施方式:1.日常教学

课堂讲解+自行学习CBT/TRIZ+小组讨论2.考核方式每人提交一个设计方案，包括:(1)立意创新性调查(相近文献检索和分析);(2)设计说明书;(3)三维虚拟样机;(4)主要设计图纸。参考书目：1.根里奇.阿奇舒勒著,谭培波茹海燕译,创新算法,华中科技大学出版社,2008:武汉2.吕仲文,机械创新设计,机械工业出版社,2004:北京3.张春林,机械创新设计,机械工业出版社,2004:北京拓展阅读资源：

2./3.河北工业大学triz研究中心

4.中华古机械研究中心2/acmlab/index.html4.中华人民共和国国家知识产权局

5.美国专利查询

http:///advanced_patent_search三、机械创新设计的理论与实践教学二、机械创新设计实践情况综述一、机械创新设计实践的要求与安排课程主要内容:要求：加强同学创新意识培养、创新能力锻炼①注意平时创新知识的学习和各种实践动手能力的锻炼②创新需要灵感，创新更需要积累③善于学习新知识，掌握新技术④选题要新颖、有意义（最好有实际应用背景）⑤要掌握必要的机构知识一、机械创新设计实践课程的要求与安排安排：①熟悉CBT/TRIZ软件，学习TRIZ创新设计方法；②掌握必要的机构知识（课堂讲解）；③选题要新颖、有意义（最好有实际应用背景）；④基于TRIZ进行创新思维锻炼；▲按设计任务的要求，了解需要解决的问题，基于TRIZ理论的39个工程参数对问题进行定义和明确，得到类似的标准问题。

▲利用40个解决发明创造的原理，得到类似的解决方法，再应用技术知识得到创新的解决问题方法。

一、机械创新设计实践课程的要求与安排第五届全国大学生机械创新设计大赛的主题：“幸福生活——今天和明天”具体内容：休闲娱乐机械家庭用机械运动健身机械

设计任务:一、机械创新设计实践课程的要求与安排哈尔滨工业大学

微定位仿生机器人

基于并联机床和分布式控制系统的多功能机器人

螺旋传动管道机器人二、机械创新设计实践情况综述中国农业大学

微生物培养液自动抽取喷涂机国内学生机械创新设计作品简介：东南大学获奖作品

“先锋号”自适应可翻转探测车

智能机器鱼“尼莫”国防科技大学获奖作品

行星轮式登月车

仿生机器青蛙

可调式通用播种机

仿生蠕虫机器人二、机械创新设计实践情况综述大连理工大学

机械式自闭水龙头福州大学

高楼逃生器西南交通大学

液压无级变速装置二、机械创新设计实践情况综述第一届杰出设计奖：一路行舟杰出设计奖：动能性V型煞车器第二届金牌奖:伸展健身机铜牌奖:X型健身脚踏车第三届金牌奖：

可折叠式电动轮椅之第五轮机构第四届金牌奖：空间冲浪机构银牌奖：任我行台湾学生机械创新设计作品简介：二、机械创新设计实践情况综述第五届金牌奖：

减少肘关节运动损伤的新型手动轮椅银牌奖：省力踏板机构创意奖：风火轮第六届金牌奖：陆上行舟入选奖：Butterfly入选奖：动力休闲运动概念车二、机械创新设计实践情况综述

变导程螺杆传动机构

自动换刀机构

滚齿凸轮机构

变速链机构

辅助轮椅上、下台阶机构二、机械创新设计实践情况综述中华古机械研究中心成果简介：

诸葛亮木牛流马

鲁班木马车

古中国锁具

指南车木牛流马（►）二、机械创新设计实践情况综述三、机械创新设计的理论与实践教学开展机械创新设计活动的意义机械创新设计的理论计算机辅助创新设计方法（一）开展机械创新设计活动的意义1、创新是人类文明进步的原动力，而机械创新是技术创新的基础。2、创新是技术进步的主要途径技术进步的来源：技术创新技术进步的表现形式：新技术，新产品技术进步的途径：1）技术引进2）自主技术开发（关键）3、创新能力的高低成为决定一个国家综合国力强弱的重要因素，是衡量一个国家可持续发展的重要指标。4、创新是培养和造就高素质科技人材的重要途径，创新能力是人材培养的核心。关键：在于加强创新知识的学习、创新意识的培养和创新能力的锻炼创新人材定义：具有主动进取精神和创造精神的人材创新人材的特征：勤于观察，善于思考喜欢标新立异，不墨守陈规才思敏捷，对新事物有极强的好奇性有刻苦钻研精神和克服困难、攻克难题的意志品质创新能力培养中的智力和非智力因素智力因素：注意力、观察力、想象力、思维能力、记忆力非智力因素：兴趣、情感、意志、性格、协作精神（二）机械创新设计的理论1、机械创新设计的概念机械创新设计（MechanicalCreativeDesign，MCD）：充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果（理论、方法技术、原理等），进行创新构思，设计出具有新颖性，创造性及实用性的机构及机械产品的一种实践活动。

2、机械创新设计的类型开发设计变异设计反求设计3、机械创新设计的一般过程1)机械原理方案的创新——机械创新设计最重要环节2)机构运动方案的创新——机械创新设计的关键3)机构运动尺寸的综合及运动参数的优选4)机械结构的创新设计——机械创新设计的保证5)机电一体化系统的综合创新设计(机电互补法，结合法，组合法)4、机械创新设计的特点特别强调人在设计过程中的主导性及创造性作用主要特点：1)是多种学科知识的交叉、渗透与融合2)是在知识和经验积累基础上进行思考、推理、判断，以及创造性发散思维（灵感、形象的突发性思维）相结合的方法3)在多种可行方案中进行优选4)需要多次反复、多级筛选的过程5、机械创新设计的常用方法1）群智集中法（头脑风暴法）2）联想类比法3）仿生创新法4）反求创新法5）功能分析法6）移置技术创新法其他创新方法计算机辅助创新设计方法1)．群智集中法（头脑风暴法）

人的创造性思维特别是直觉思维在受激发情况下能得到较好地发挥。一批人集合在一起，针对某个问题进行讨论时，由于各人知识、经验不同，观察问题的角度和分析问题的方法各异，提出的各种主意能互相启发，填补知识空隙，启发诱导出更多创造性思想，通过激励、智慧交流和集智达到创新的目的。

2)．联想类比法

通过由此及彼的联想和异中求同，同中求异的类比，寻求各种创新解法。利用联想进行发明创新是一种常用而且十分有效的办法。许多发明者都善于联想，许多发明创新也得益于联想的妙用。类比联想由一事物或现象联想到与其有类似特点的其他事物或现象，从而找出创新解法。3)、反求创新法

针对已有的新进展产品和样机，分析其关键技术，在消化、吸收、引进先进技术的基础上，利用移植、组合、改造等方法，设计创新产品。4)．提问追溯法 提问追溯法是有针对性地、系统地提出问题，在回答问题过程中，便可能产生各种解决问题的设想，使设计所需要的信息更充分，解法更完善。提问追溯法有奥斯本体温法、阿诺尔特提问法、希望点列举法、缺点列举法。5)．返向探求法 将人们通常思考问题的思路反转过来，从背逆常规的途径探寻新的解法，因此返向探求法亦称逆向思维法。例如声音既是振动那么振动为什么不能复现原声呢？通过这样的反问，发明了留声机。6)．组合创新法 组合创新法是将现有技术和产品通过功能、原理、结构等方面的组合变化形成新的技术思想的和新产品。组合法应用的技术单元一般是已经成熟和比较成熟的技术，不需要从头开始，因而可以最大限度地节约人力、物力和财力。组合创新的类型很多，常用的有性能组合、原理组合、功能组合、结构重组、模块组合等。小组课堂练习1、试举出三个用联想类比法和组合创新法进行产品设计的例子。2、请与小组同学用创新设计方法讨论板栗取仁的设计方案。（三）计算机辅助创新设计方法（Computer-AidedInnovationCAI）CAI的技术基础：发明问题解决理论（TRIZ）、现代设计方法学、本体论、计算机软件技术核心TRIZ理论

回转运动回转运动必要的机构知识轴线平行：带传动机构

链传动机构

双曲柄机构特例：平行四边形机构

直（斜）齿轮传动轴线相交或相错：

锥齿轮（蜗杆蜗轮）应用实例：差速器

球铰

空间连杆机构

螺旋齿轮

万向联轴节连续回转→间歇回转

槽轮机构

棘轮机构

不完全齿轮机构

凸轮间隙运动机构回转运动→往复摆动

曲柄摇杆机构

摆动导杆机构摆动→摆动

双摇杆机构往复摆动→单向摆