機械如何繼承與創新

A. 機械創新設計的方法都有哪些

創新設計的正常開展和完成，必須正確運用創新設計方法。常用的創新設計方法主要有下面幾種：
一、智力激勵法
智力激勵法又叫集思廣益法，它是由美國創造學家A．F．奧斯本提出的。人的創造性思維特別是直覺思維在受激發情況下能得到較好的發揮。一批人集合在一起，針對某個問題進行討論時，由於每個人的知識和經驗不同，觀察問題的角度和分析問題的方法各異，提出的各種意見能互相啟發，從而誘導出更多創意。通過激智、集智、交流，可實現創新的目的。智力激勵法可以通過召開會議，也可以通過信函、書面等形式，達到互相啟發、補充和完善見解，或發展為新的見解。
二、提問追溯法
提問追溯法是有針對性地、系統地提出問題，在回答問題過程中，便可能產生各種解決問題的設想，使設計所需要的信息更充分，解法更完善。提問追溯法提出的問題如下：
1)有沒有其他用途？有沒有新的用途？稍加改進有沒有其他用途？
2)能否借用其他經驗或發明？是否有相似的東西？是否有可模仿或可借用的東西？3)能否在結構、造型或其他方面變化一下？能否增加或減少什麼？能否加高或降低一點？能否加長或縮短一點？能否加厚或減薄一點？能否減輕或加重一點？能否擴大或縮小一點？能否重新組合或再分解？
4)能否用其他東西代替？能否用代用的原材料、半成品或其他的代用製造方法？
5)能否增加或減少功能？
6)能否在成本不變的前提下提高產品的性能？
7)能否採用廉價代用材料、簡化結構、使用簡單而高效的製造工藝、提高零部件的標准化程度來降低成本？
通過一連串從不同角度的發問，可啟發思維，提出新的設計方案。
三、缺點列舉法
運用缺點列舉法始於發現事物的缺點，挑出事物的毛病。在明確需要克服的缺點後，有的放矢地進行創造性思考，並通過改進設計去獲得新的設計方案。例如，一家生產汽車喇叭繼電器的小廠，為了改變產品銷路不暢的被動局面，廠長和技術人員、銷售人員一起對有關產品進行分析，在廣泛收集用戶意見的基礎上，分析產品的缺點，然後針對缺點採取各種不同的措施，改進了原有的產品，很快打開了銷路，銷售量一年內便增長了一倍。
四、希望點列舉法
希望點列舉法從設計者(發明者)或用戶的意願出發提出新設想、新要求，從而激發人們去開發新產品或改進原有的產品。例如有了黑白電視機，還希望有彩色的、遙控的。又如人們希望在給別人打電話時不僅能聞其聲，而且能見其人，為適應這種要求，開發了可視電話。
希望點列舉法與缺點列舉法都是將思維收斂於某「點」，然後發散思維，最後又集中於某種創意。但希望點列舉法比缺點列舉法涉及的目標更廣，而且更側重自由聯想。
五、聯想類比法
聯想是由一個事物想到另一個事物的心理過程。對應聯想由一件事物聯想到與其對立的另一事物。例如由小想到大，由集中想到分散等。要增強聯想能力，必須注意增加知識和經驗，不但注意吸納本專業及其他專業的學科知識，更要重視參加各種實踐活動。利用聯想進行發明創造是一種常用而且十分有效的方法，很多發明家都善於聯想，也得益於聯想的妙用。例如，貝爾發明電話，開始沒有成功，以後從吉他的聲音中想到了共鳴原理，改進了裝置，才使電話發明成功。又如布拉特從看到蜘蛛織網聯想到可以從上到下造橋，從而發明了吊橋，突破了傳統的造橋模式。
聯想類比由一事物或現象聯想到與其有類似特點(如性質、外形、結構、功能等)的其他事物或現象。例如，由水波想到聲波、光波；由水波可出現干涉現象，想到光也有干涉現象等。
六、反向探求法
反向探求將人們通常思考問題的思路反轉過來，從背逆常規的途徑探尋新的解法，因此反向探求法亦稱為逆向思維法。例如在鎢絲燈泡發明初期，為了避免鎢絲在高溫下的氧化，需要將燈泡內抽真空，但是使用後發現抽真空後的燈絲通電後仍會變脆。為了解決這個問題，當時多數人的意見是繼續提高燈泡內的真空度。而美國科學家蘭米爾卻應用反向探求法提出向燈泡內充氣的方法，他分別試驗了將氫氣、氧氣、氮氣、二氧化碳氣、水蒸氣等充入燈泡，試驗結果表明氮氣有明顯的減少鎢蒸發的作用，可使鎢絲在其中長期工作，因而發明了充氣燈泡。又例如：化學能為什麼不能變成電能？聲音既是振動，那麼振動為什麼不能復現原聲？根據這些反問，相繼發明了電池、留聲機。
七、組合創新法
組合創新法是將現有技術或產品通過功能、原理、結構等方面的組合變化形成新的技術思想或新產品。組合法的優點是組合形式多樣，應用廣泛，便於操作，經濟有效。組合創新法應用的技術單元一般是已經成熟或比較成熟的技術，不需要從頭開始，因而可以最大限度地節約人力、物力和財力。在當代社會生產和生活中，存在著大量已經開發出來的技術，只要合理組合，就能創造出適合需要的技術系統。例如，美國的「阿波羅」宇宙飛船由700萬個零件組成，但沒有一個零件是新研製的，用這些已有的零件組合出把人送上月球又重返地球的神奇系統。同樣「阿波羅」宇宙飛船技術中的全部技術都是現有技術的組合。
組合創新法的類型很多。常用的有性能組合、原理組合、功能組合、結構重組、模塊組合等。雖然組合創新法所使用的技術是已有的技術，但適當組合後，同樣可以做出重大的發明。

B. 機械創新方法有哪些

有14種方法：
1、系統分析法；
2、群體集智法；
3、智力激勵法；
4、組合創新法；
5、仿生法；
6、聯想類比法；
7、轉向創新法；
8、反求創新法；
9、原型啟發法；
10、檢核法；
11、屬性列舉法；
12、缺點列舉法；
13、綜攝法；
14、形態分析法。
目前就這些方法吧！

C. 中國機械裝備崛起需要創新嗎為什麼

中國機械裝備崛起需要創新。

1、創新的重要性

高端裝備製造是製造業的高端領域，主要為航空、航天、船舶、軌道、汽車、電力等重要生產領域提供產品和服務支持。比如，航空航天裝備群的批量化製造和工藝開發、軌道交通的成套生產線、汽車產業的模塊單元和零部件等，都需要高端裝備製造為其提供工業母機。從高端裝備製造業發展的歷程來看，技術更迭迅速是其重要特點。

從上世紀50年代發明世界第一台用語言編程的數控銑床，到後來的計算機集成創新和機械自動化創新，再到進入21世紀以來的新一輪科技革命和產業變革，每一次科技的重大突破都為高端裝備製造業發展注入強大動力。

2、當前的現實

同時也要清醒認識到，我國高端裝備製造業發展還存在比較明顯的短板弱項，部分領域關鍵核心技術「卡脖子」問題比較突出。必須堅持創新在我國現代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發展的戰略支撐，發揮好新型舉國體制的制度優勢和超大規模市場優勢，推動我國高端裝備製造業創新發展。

3、理論認識

科技創新成為國際戰略博弈的主要戰場，圍繞科技制高點的競爭空前激烈。我們必須保持強烈的憂患意識，做好充分的思想准備和工作準備。高端裝備製造業是工業現代化的重要基石，是科技創新的重要領域。推動高端裝備製造業創新發展，對於加快構建現代化經濟體系、推動我國產業進步和相關工業發展、實現經濟高質量發展等至關重要。

以上內容參考中國網-推動高端裝備製造業創新發展

D. 工業設計在機械開發中的重要性

通過設計調研、市場分析和戰略評估， 深入洞察客戶的目標用戶、競爭對手、品牌特性和關鍵市場機會，為之後設計展開奠定基礎。

好的設計作品不是停留在紙上的藝術品，更重要的是轉化為切實可行的產品。 為此團隊在合作過程中始終堅持市場、外觀、結構、生產全方位結合，從源頭上保證設計的作品富有創意而切實可行。

我們始終站在使用者的角度，秉承「適當設計」的理念，不斷追求人與設備以及設備自身功能性、安全性、美觀性的高度融合與統一；我們反對機械設備的過度包裝與設計， 持續提供富有創意而切實可行的設計服務。

淘博設計一直致力於打造高水平的差異化設計公司，為企業提供實實在在的助推動力。

機械設計是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。機械設計的努力目標是：在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設計出最好的機械，即做出優化設計。優化設計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低製造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。設計者的任務是按具體情況權衡輕重，統籌兼顧，使設計的機械有最優的綜合技術經濟效果。過去，設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展，製造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。

環境保護也是設計中必須認真考慮的重要方面。對環境造成不良影響的技術方案，必須詳細地進行分析，並提出技術上成熟的解決辦法。

通過方案評價，最後進行決策，確定一個據以進行下步技術設計的原理圖或機構運動簡圖。

技術設計階段的目標是產生總裝配草圖及部件裝配草圖。通過草圖設計確定出各部件及其零件的外形及基本尺寸，包括各部件之間的連接，零、部件的外形及基本尺寸。最後繪制零件的工作圖、部件裝配圖和總裝圖。

為了確定主要零件的基本尺寸，必須做以下工作：

機器的運動學設計。根據確定的結構方案，確定原動件的參數（功率、轉速、線速度等）。然後做運動學計算，從而確定各運動構件的運動參數（轉速、速度、加速度等）。

機器的動力學計算。結合各部分的結構及運動參數，計算各主要零件所受載荷的大小及特性。此時求出的載荷，由於零件尚未設計出來，因而只是作用於零件上的公稱（或名義）載荷。

零件的工作能力設計。已知主要零件所受的公稱載荷的大小和特性，即可做零、部件的初步設計。設計所依據的工作能力准則，須參照零、部件的一般失效情況、工作特性、環境條件等合理地擬定，一般有強度、剛度、振動穩定性、壽命等准則。通過計算或類比，即可決定零、部件的基本尺寸。

部件裝配草圖及總裝配草圖的設計。根據已定出的主要零、部件的基本尺寸，設計出部件裝配草圖及總裝配草圖。草圖上需對所有零件的外形及尺寸進行結構化設計。在此步驟中，需要很好地協調各零件的結構及尺寸，全面地考慮所設計的零、部件的結構工藝性，使全部零件有最合理的構形。

E. 如何理解繼承與創新

如何理解工程中的繼承與創新

在工程建設中，既要繼承前人的優秀傳統與經驗還要有所創新，作為一個工程師就應有這樣的素質。多查閱以前的資料，注重工程中已經形成的現有經驗，防止已有的問題再次出現在我們的身上，在繼承中不斷總結，從而實現自己的創新。正確理解工程中的繼承與創新要注意以下幾點：
一、用辯證的觀點把握，統籌兼顧，協調推進，為在繼承中創新定好位。
在工程實踐中把握好繼承與創新的辯證關系，有利於我們正確把握工程的歷史和現狀，在長期改革發展過程中積累沉澱的優良傳統、寶貴經驗、經營特色等賦予時代內涵，持續傳承、豐富、創新、發展，從而不斷取得新突破、實現新跨越。
二、正確把握繼承與創新的關系，正確的做法應該是：遵循唯物辯證法的原理，既要對傳統的經驗批判繼承，又要根據新的實踐要求不斷發展創新，使批判繼承與發展創新辯證地統一起來。
1、要堅持批判性繼承
繼承前人特別能吃苦、特別能戰斗、特別講奉獻的優良傳統，並將這些優良傳統與當今的科學管理、技術創新、先進裝備有機結合起來，就能使我們的優良傳統在新的歷史時期煥發出新的生機與活力。
2、用批判的眼光取捨，去粗取精，去偽存真，為在繼承中創新奠好基。 繼承的根本目的在於把歷史沉澱與現實需要有機地結合起來，優良傳統得以傳承，寶貴經驗得以光大，好的做法得以應用。要堅持動態性繼承。 3、要堅持擇優性繼承。
就必須充分挖掘工程自身在經營管理中的傳統優勢，形成自身特有的經營管理體制和機制，進而全面提升工程的綜合競爭力。我們在工程文化建設過程中，就是在充分挖掘工程深厚的文化底蘊的基礎上，提煉出了具有工程特色的工程文化架構，並在推進中不斷豐富、完善、創新、發展。

烏魯木齊律師網頁鏈接

用權變的思維求新，以新圖變，變中圖強，為在繼承中創新導好航。 一要在思想觀念上創新求變。解放思想的過程就是求變圖強的過程，在當今瞬息萬變的市場經濟條件下，如果思維僵化，創新意識不強，就很難做到切合實際，靈活變通，攻堅克難，主動突破。我們要創新發展，解放思想的過程就必須永無止境的延伸，思維方式的調整就必須持之以恆地推進。

F. 繼承給創新帶來的影響

繼承即是取捨，創新即是揚棄。繼承與創新存在辯證之關系，繼承與創新是一個問題的兩個方面，繼承是創新的基礎，創新是繼承的發展，兩者緊密聯系，既對立又統一。應當堅持在繼承中發展，在進取中創新。不善於繼承，沒有創新的基礎；不善於創新，缺乏繼承的活力。在繼承基礎上的創新，往往是最好的繼承。

一、繼承與創新之辯證關系

所謂繼承也就是指對原有事物中合理部分的接續，是否定中的肯定，克服中的保留，是「取捨」。

所謂創新也就是舊事物向新事物的轉變，是「舊質」向「新質」的飛躍，是「揚棄」。

兩者之間是內在的既對立又統一的辯證關系。它們相互依存、相互影響、相互作用、相互滲透，並在一定的條件下相互轉化。表現為繼承－創新－再繼承的循環往復，構成了事物由肯定到否定再到否定之否定的辯證發展和永恆運動的前進過程。繼承與創新是一個問題的兩個方面，繼承是創新的基礎，創新是繼承的發展，兩者緊密聯系，既對立又統一。

二、正確理解繼承與創新的辯證關系

繼承不是照搬照抄，而是加以合理的取捨；創新不是離開傳統另搞一套，而是對原有事物合理部分的發揚光大。只創新不繼承，認為以前的經驗和傳統已經完全過時，所以不用繼承；或者只繼承不創新，認為繼承就是「原封不動」，完全照搬老經驗，對新觀念、新事物、新辦法不願接受和嘗試，這兩者都是極端的表現。在實踐過程中，任何對原有事物只繼承不創新的，最終必定是原有事物的難以為續；而任何完全拋開傳統搞創新的，也必定是以失敗告終。

沒有「不變」，沒有繼承，發展就失去了基礎；沒有「變」，沒有創新，發展就失去了活力。因此，正確處理「繼承」與「創新」的關系，應立足於「繼承」，著力於「創新」。繼承難在如何的合理取捨，對凡是被後人所認可的，被實踐證明是可行的，必須毫不動搖地予以取，反之則舍。但創新是絕對的，發展是無止境的，創新是生生不息的動力。創新的實質就是發展，即新事物代替舊事物。這種「代替」並不是對舊事物的全盤否定，而是對舊事物中合理的、積極的成分加以吸收，同時增添舊事物根本沒有的、富有生命力的新內容。因此，既要對傳統的經驗批判繼承，又要根據新的實踐要求不斷發展創新，使批判繼承與發展創新有機統一起來。在工作和學習中要勇於面對現實，研究探索，想別人所未想，做前人所未做，解決前人解決不了的問題。

繼承不是泥古不化，生搬硬套，機械模仿。繼承要取其精華，棄其糟粕。但創新不能割斷歷史，創新首先要繼承。繼承不能丟掉傳統，不能把傳統看作是老一套陳腐的東西。傳統與創新是皮與毛的關系，皮之不存，毛將焉附。沒有繼承就沒有創新，要在繼承傳統的基礎上來推陳出新。

事實上，世界上沒有憑空產生出的想像，推進發展，基礎在繼承，關鍵在創新。不善於繼承，沒有創新的基礎；不善於創新，缺乏繼承的活力。在繼承基礎上的創新，往往是最好的繼承。

G. 機械設計的設計階段

一部機器的質量基本上決定於設計質量。製造過程對機器質量所起的作用，本質上就在於實現設計時所規定的質量。因此，機器的設計階段是決定機器好壞的關鍵。
所討論的設計過程僅指狹義的技術性的設計過程。它是一個創造性的工作過程，同時也是一個盡可能多地利用已有的成功經驗的工作。要很好地把繼承與創新結合起來，才能設計出高質量的機器。作為一部完整的機器，它是一個復雜的系統。要提高設計質量，必須有一個科學的設計程序。雖然不可能列出一個在任何情況下都有效的惟一程序，但是，根據人們設計機器的長期經驗，一部機器的設計程序基本上可以如表2 -1所示。
以下對各階段分別加以簡要說明。
（一）計劃
在計劃階段中，應對所設計的機器的需求情況做充分的調查研究和分析。通過分析，進一步明確機器所應具有的功能，並為以後的決策提出由環境、經濟、加工以及時限等各方面所確定的約束條件。在此基礎上，明確地寫出設計任務的全面要求及細節，最後形成設計任務書，作為本階段的總結。設計任務書大體上應包括：機器的功能，經濟性及環保性的估計，製造要求方面的大致估計，基本使用要求，以及完成設計任務的預計期限等。此時，對這些要求及條件一般也只能給出一個合理的范圍，而不是准確的數字。例如可以用必須達到的要求、最低要求、希望達到的要求等方式予以確定。
（二）方案設計
根據不同的工作原理，可以擬定多種不同的執行機構的具體方案。例如僅以切削螺紋來說，既可以採用工件只作旋轉運動而刀具作直線運動來切削螺紋（如在普通車床上切削螺紋），也可以使工件不動而刀具作轉動和移動來切削螺紋（如用板牙加工螺紋）。這就是說，即使對於同一種工作原理，也可能有幾種不同的結構方案。
原動機部分的方案當然也可以有多種選擇。由於電力供應的普遍性和電力拖動技術的發展，現在可以說絕大多數的固定機械都優先選擇電動機作為原動機部分。熱力原動機主要用於運輸機、工程機械或農業機械。即使是用電動機作為原動機，也還有交流和直流的選擇，高轉速和低轉速的選擇等。
傳動部分的方案就更為復雜多樣了。對於同一傳動任務，可以由多種機構及不同機構的組合來完成。因此，如果用Ⅳ，表示原動機部分的可能方案數，N2和N3分別代表傳動部分和執行部分的可能方案數，則機器總體的可能方案數Ⅳ為Ni×N2×N3個。
以上僅是就組成機器的三個主要部分討論的。有時，還須考慮到配置輔助系統，對此，本書不再討論。
在如此眾多的方案中，技術上可行的僅有幾個。對這幾個可行的方案，要從技術方面和經濟及環保等方面進行綜合評價。評價的方法很多，現以經濟性評價為例略做說明。根據經濟性進行評價時，既要考慮到設計及製造時的經濟性，也要費用考慮到使用時的經濟性。如果機器的結構方案比較復雜，則其設計製造成本就要相對地增大，可是其功能將更為齊全，生產率也較高，故使用經濟性也較好。反過來，結構較為簡單、功能不夠齊全的機器，設計及製造費用雖少，但使用費用卻會增多。評價結構方案的設計製造經濟性時，還可以用單位功效的成本來表示。例如單位輸出功率的成本、單件產品的成本等。
進行機器評價時，還必須對機器的可靠性進行分析，把可靠性作為一項評價的指標。從可靠性的觀點來看，盲目地追求復雜的結構往往是不明智的。一般地講，系統越復雜，則系統的可靠性就越低。為了提高復雜系統的可靠性，就必須增加並聯備用系統，而這不可避免地會提高機器的成本。
環境保護也是設計中必須認真考慮的重要方面。對環境造成不良影響的技術方案，必須詳細地進行分析，並提出技術上成熟的解決辦法。
通過方案評價，最後進行決策，確定一個據以進行下步技術設計的原理圖或機構運動簡圖。
在方案設計階段，要正確地處理好借鑒與創新的關系。同類機器成功的先例應當借鑒，原先薄弱的環節及不符合現有任務要求的部分應當加以改進或者根本改變。既要積極創新，反對保守和照搬原有設計，也要反對一味求新而把合理的原有經驗棄置不用這兩種錯誤傾向。
（三）技術設計
技術設計階段的目標是產生總裝配草圖及部件裝配草圖。通過草圖設計確定出各部件及其零件的外形及基本尺寸，包括各部件之間的連接，零、部件的外形及基本尺寸。最後繪制零件的工作圖、部件裝配圖和總裝圖。
為了確定主要零件的基本尺寸，必須做以下工作： 機器的運動學設計。根據確定的結構方案，確定原動件的參數（功率、轉速、線速度等）。然後做運動學計算，從而確定各運動構件的運動參數（轉速、速度、加速度等）。 機器的動力學計算。結合各部分的結構及運動參數，計算各主要零件所受載荷的大小及特性。此時求出的載荷，由於零件尚未設計出來，因而只是作用於零件上的公稱（或名義）載荷。 零件的工作能力設計。已知主要零件所受的公稱載荷的大小和特性，即可做零、部件的初步設計。設計所依據的工作能力准則，須參照零、部件的一般失效情況、工作特性、環境條件等合理地擬定，一般有強度、剛度、振動穩定性、壽命等准則。通過計算或類比，即可決定零、部件的基本尺寸。 部件裝配草圖及總裝配草圖的設計。根據已定出的主要零、部件的基本尺寸，設計出部件裝配草圖及總裝配草圖。草圖上需對所有零件的外形及尺寸進行結構化設計。在此步驟中，需要很好地協調各零件的結構及尺寸，全面地考慮所設計的零、部件的結構工藝性，使全部零件有最合理的構形。 主要零件的校核。有一些零件，在上述第3）步中由於具體的結構未定，難於進行詳細的工作能力計算，所以只能做初步計算及設計。在繪出部件裝配草圖及總裝配草圖以後，所有零件的結構及尺寸均為已知，相互鄰接的零件之間的關系也為已知。只有在這時，才可以較為精確地定出作用在零件上的載荷，決定影響零件工作能力的各個細節因素。只有在此條件下，才有可能並且必須對一些重要的或者外形及受力情況復雜的零件進行精確的校核計算。根據校核的結果，反復地修改零件的結構及尺寸，直到滿意為止。 在技術設計的各個步驟中，近三四十年來發展起來的優化設計技術，越來越顯示出它可使結構參數的選擇達到最佳的能力。一些新的數值計算方法，如有限元法等，可使以前難以定量計算的問題獲得極好的近似定量計算的結果。對於少數非常重要、結構復雜且價格昂貴的零件，在必要時還須用模型試驗方法來進行設計，即按初步設計的圖紙製造出模型，通過試驗，找出結構上的薄弱部位或多餘的截面尺寸，據此進行加強或減小來修改原設計，最後達到完善的程度。機械可靠性理論用於技術設計階段，可以按可靠性的觀點對所設計的零、部件結構及其參數做出是否滿足可靠性要求的評價，提出改進設計的建議，從而進一步提高機器的設計質量。上述這些新的設計方法和概念，應當在設計中加以應用與推廣，使之得到相應的發展。
草圖設計完成以後，即可根據草圖業已確定的零件基本尺寸，設計零件的工作圖。此時，仍有大量的零件結構細節要加以推敲和確定。設計工作圖時，要充分考慮到零件的加工和裝配工藝性、零件在加工過程中和加工完成後的檢驗要求和實施方法等。有些細節安排如果對零件的工作能力有值得考慮的影響時，還須返回去重新校核工作能力。最後繪制出除標准件以外的全部零件的工作圖。
按最後定型的零件工作圖上的結構及尺寸，重新繪制部件裝配圖及總裝配圖。通過這一工作，可以檢查出零件工作圖中可能隱藏的尺寸和結構上的錯誤。人們把這一工作通俗地稱為紙上裝配。
（四）技術文件編制
技術文件的種類較多，常用的有機器的設計計算說明書、使用說明書、標准件明細表等。
編制設計計算說明書時，應包括方案選擇及技術設計的全部結論性的內容。
編制供用戶使用的機器使用說明書時，應向用戶介紹機器的性能參數范圍、使用操作方法、日常保養及簡單的維修方法、備用件的目錄等。
其他技術文件，如檢驗合格單、外購件明細表、驗收條件等，視需要與否另行編制。
（五）計算機在機械設計中的應用
隨著計算機技術的發展，計算機在機械設計中得到了日益廣泛的使用，並出現了許多高效率的設計、分析軟體。利用這些軟體可以在設計階段進行多方案的對比，可以對不同的包括大型的和很復雜的方案的結構強度、剛度和動力學特性進行精確的分析。同時，還可以在計算機上構建虛擬樣機，利用虛擬樣機模擬對設計進行驗證，從而實現在設計階段充分地評估設計的可行性。可以說，計算機技術在機械設計中的推廣使用已經並正在改變機械設計的進程，它在提高設計質量和效率方面的優勢是難以預估的。
以上簡要地介紹了機器的設計程序。廣義地講，在機器的製造過程中，隨時都有可能出現由於工藝原因而修改設計的情況。如需修改時，則應遵循一定的審批程序。機器出廠後，應該有計劃地進行跟蹤調查；另外，用戶在使用過程中也會給製造或設計部門反饋出現的問題。設計部門根據這些信息，經過分析，也有可能對原設計進行修改，甚至改型。這些工作，雖然廣義上也屬設計程序的組成部分，但是屬於另一個層次的問題，本書不再討論其具體的內容。但是作為設計工作者，應當有強烈的社會責任感，要把自己工作的視野延伸到製造、使用乃至報廢利用的全過程中去，反復不斷地改進設計，才能使機器的質量繼續不斷地提高，更好地滿足生產及生活的需要。 （一）計劃階段
在根據生產或生活的需要提出所要設計的新機器後，計劃階段只是一個預備階段。此時，對所要設計的機器僅有一個模糊的概念。
（二）方案設計階段
本階段對設計的成敗起關鍵的作用。在這一階段中也充分地表現出設計工作有多個解（方案）的特點。
機器的功能分析，就是要對設計任務書提出的機器功能中必須達到的要求、最低要求及希望達到的要求進行綜合分析，即這些功能能否實現，多項功能間有無矛盾，相互間能否替代等。最後確定出功能參數，作為進一步設計的依據。在這一步驟中，要恰當處理需要與可能、理想與現實、發展目標與當前目標等之間可能產生的矛盾問題。
確定出功能參數後，即可提出可能的解決辦法，亦即提出可能採用的方案。尋求方案時，可按原動部分、傳動部分及執行部分分別進行討論。，較為常用的辦法是先從執行部分開始討論。
討論機器的執行部分時，首先是關於工作原理的選擇問題。例如，設計製造螺釘的機器時，其工作原理既可採用在圓柱形毛坯上用車刀車削螺紋的辦法，也可採用在圓柱形毛坯上用滾絲模滾壓螺紋的辦法。這就提出了兩種不同的工作原理。工作原理不同，當然所設計出的機器就會根本不同。特別應當強調的是，必須不斷地研究和發展新的工作原理。這是設計技術發展的重要途徑。 在設計開始之前，先要制定設計任務。當設計任務比較復雜時，一般採用三階段設計，即初步設計、技術設計和工作圖設計；當任務比較簡單，如簡單機械的新型設計、一般機械的繼承設計或變型設計，則一開始就將設計做到技術設計深度，經審查、修改和批准後做工作圖設計，而成為兩階段設計。在三階段設計中的初步設計階段，設計的主要步驟是：確定工作原理和基本結構型式，運動設計，設計主要零、部件、繪制初步總圖,初步設計審查。在技術設計階段,主要步驟是：根據審查意見修改設計，設計全部零、部件，繪制新的總圖，技術設計審查。在工作圖設計階段，根據審查意見修改設計，繪制全部工作圖和制定全部技術文件。對於批量或大量生產的產品，還要進行定型設計。
在設計的每個步驟中，都可能發現前面步驟中某些決定不合理，這就需要折回到前面那個步驟，修改不合理的決定，重做隨後的設計工作。
1、制定設計任務 這是設計的前期工作。設計任務的根據是用戶訂貨、市場需要和新的科研成果。設計部門應用各種技術和市場情報，擬列可能方案，比較其利弊，與經營部門和用戶共同商議，制定合理的設計任務目標。這對新型設計特別重要。任務目標的失誤將造成經濟上的嚴重損失，甚至遭到全面失敗。
2、確定工作原理和基本結構型式 如設計任務未作明確規定,設計的第一個步驟就是確定總體方案,即確定所要應用的工作原理和與之相應的結構型式。例如設計大功率船用柴油機，首先要確定是用二沖程、雙作用、十字頭、低速柴油機，還是用四沖程、單作用、中速柴油機。又例如設計用以粗碎岩石的破碎機械，首先要確定是採用以擠壓和彎折為主要破碎作用的顎式或旋迴式破碎機，或者採用以沖擊為主要作用的單轉子或雙轉子沖擊式破碎機。
3、運動設計 設計的總體方案確定之後，接著需要運用機構學的知識，選用合適的機構以得到所需的運動方案。上面提到的顎式破碎機依靠其動顎板的擺動使進入破碎腔的岩石受到擠壓、彎折和劈裂作用而破碎，而動顎板的擺動則可以採用雙肘板機構的簡單擺動，或者採用單肘板機構的復雜擺動。在新型設計中，可能會需要綜合一個新的機構以得到所要求的運動方案，這常是一個困難的工作。因此，設計者一般盡量應用已有的和成熟的機構所提給的運動方案。
4、結構設計和繪制初步總圖 運動設計之後，設計者開始進行結構設計，計算機械各主要零件的受力、強度、形狀、尺寸和重量等，並繪制主要零、部件草圖。這時如發現原來選用的結構不可行，就必須調整或修改結構。同時還應考慮有無可能產生過熱、過度磨損或振動的部位。
在這一步驟中，設計者通過繪制草圖會發現各部分的形狀、尺寸、比例等方面的矛盾。為了加強或改進某一方面，可能會削弱或惡化另一方面。這時必須權衡輕重，進行協調，以達到最佳綜合效果。草圖經反復修改認為初步滿意後，便可繪制初步總圖和估算造價。初步總圖嚴格按比例繪制，選取足夠的視圖和切面圖。
5、初步審查 初步總圖繪制後，需要請對該類機械有經驗的設計、製造和使用人員以及用戶或委託設計單位的代表進行初步審查。審查結果如認為設計不適用(如重量、體積太大,造價太高,對結構的可靠性有懷疑等),則須重新進行運動設計，甚至改用別的工作原理和基本結構型式。多數情況是對設計採取某些改善措施。
6、技術設計 根據初步審查意見,對設計進行修改,並繪制所有的零件和部件圖。對主要的零件和部件進行精確的應力分析，按分析結果修正零件的形狀、尺寸等細節，並規定材質和熱處理。確定零件加工精度以及部件和總裝的裝配條件。完成潤滑設計、電氣設計（驅動和控制）。重繪總圖，某些重要的和批量生產的機械有時還要製作出模型。將完成的技術設計提交第二次審查。
7、繪制工作圖 根據第二次審查的意見作最後的修改後，就可以繪制正式的零件圖、部件裝配圖和總裝配圖，編寫零件表、易損零件清單、使用指南等技術文件。設計負責人應注意協調零件間的尺寸，核對耦合件間的公差配合，復核某些零件的強度和剛度。零件圖完成後開始圖紙核對，這是非常重要的工作。經過仔細校對的圖紙能保證加工後裝配順利。最可靠的校對方法是根據已繪制好的零件圖重繪出一張總裝配圖，所有矛盾之處就會表現出來。在繪制零件圖的同時還需要進行兩項工作：一是工藝性審核,使零件便於加工並降低製造成本;二是標准審核，使零件結構要素、尺寸、公差配合、熱處理技術條件以及標准和通用零件等符合標準的規定。
8、試生產和定型設計 對於單件或小批生產的機械,經過上述步驟完成的設計圖紙可以投入正式生產。對於成批或大量生產的機械,在正式生產前要先試制樣機,進行功能試驗和鑒定，通過後，再按批量生產工藝進行批量試生產。在批量試生產中所出現的問題還可能需要對設計作相應的修改，方成為可供正式生產使用的定型設計。

H. 機械創新設計都有哪些原則

機械創新設計的原則：
(1)科學性原則
設計方案是某種或某些科學技術原理的體現，因此，任何設計方案都不能違背科學技術原理。
違背這一原則的設計以「永動機方案」為最典型。自古以來，有無數發明家絞盡腦汁地設計了一個又一個永動機，但都因直接違背能量守恆定律而徒勞無益，沒有任何結果。設計方案除了不違反科學原理外，還應能達到預期的性能。大多數發明的目的都是要超過已有技術。
如果效果並不那麼理想，該發明也就失去了存在的意義。因此，多方面地對設計的技術性能進行論證很有必要。
例如，有人曾設計出一種「液壓傳動和變速的自行車」。他的目的是使車子騎起來更為輕快和靈便。這就要有一個前提，即液壓傳動系統要與鏈條傳動的效率相近或更高。但是如果認真進行核查的話，我們就會發現事實正好相反，在功率傳送上液壓傳動的效率較低，因此該項發明的預期目的很難實現。
對於一項本身作用原理沒有問題的發明，還應考慮它在製造過程中是否存在特殊的困難。假定你想發明一種「撲翼式人力飛機」，如果你的設計有賴於一種極輕然而又很堅固、彈力又極好的材料，大概就有問題了。你必須首先調查一下你所需要的這種材料目前是否可能製造出來，然後再去考慮你的發明是否有意義。
另外一個必須考慮的問題是，你設計的東西如果如願以償地製造出來了，在實際使用中是否會遇到特殊的困難。
例如，一種像帆船那樣由風驅動的運輸車輛並不是製造不出來，但是如果我們真要使用這樣一種「風動車輛」，就會遇到許多麻煩。我們必須在很窄的道路上行駛，然而，陸地上的風遠不像海上那樣穩定，因此，我們的車輛就會陷入時快時慢、時走時停的狀態。這在公路運輸上是不能允許的，會大大妨礙其他車輛的行駛和安全。
(2)獨特性原則
創新設計者往往別具匠心，常常以不同於一般設計師的方式提出一些奇特的構思，使技術方案具有突出的實際效果。
例如，轉子發動機的設計，磁懸列車的設計等，都是別具匠心的設計。
出色的設計往往具有獨特的構思，但獨特的構思未必能成為有實際效果的為人們所急需的產品。例如，有人曾設計了一種「能噴水的鬧鍾」，他用噴頭射水代替鈴聲來澆醒沉睡的主人，但是，這樣的設計由於人們不那麼需要，所以很難商品化。
(3)求優性原則
要想直接估計出一項設計的實用價值是十分困難的。實際上，人們往往採取比較法來進行估計，也就是將新方案的可能效果與那些要解決同樣問題的全部已有技術相比較，看它是否處於比較優越的地位。
一般說來，追求完全相類似功能的不同技術是可以進行比較並分出優劣的。例如，愛迪生設計的碳鈕電話話筒與原來貝爾所用的液體變阻器話筒是兩種技術，但它們所要達到的功能完全相同，即把聲音變成相應的波動電流。在這種情況下，人們可以清楚地看出，前一種技術比後一種更為簡單、方便、耐用，明顯優於後一種。實際上，貝爾公司很快就買下了愛迪生的專利權。
想出一個優於已有技術的設計方案當然是很值得高興的事，但是，我們也應該意識到，技術在不斷發展進步，新的設計也會層出不窮。因此，我們還必須考慮可能出現的其他種種技術方案，考慮到各種可能的改進方案，這樣才能使自己的設計在稍長的時間內處於相對最優地位，在較長時間里保持其使用價值。從中可以看到，創新才是技術設計永保青春的秘訣。
(4)簡捷性原則
技術方案是否簡捷，也是判斷一項設計能不能獲得成功的一項設計原則。
有一種模糊的錯覺認為，一項設計的原理和構造越復雜，就說明它的水平越高。誠然，把一件構造復雜的東西製造出來絕非易事，但這僅僅是對製造者而言。如果設計者使其構造的復雜性超越了一定的限度，那麼這就是一件蹩腳的或失敗的設計。因此，創新設計者應追求功能明確、性能可靠且機理簡單的技術方案。
(5)市場性原則
符合科學原理和技術原理的產品設計，通常可以製造出來。那麼，是否就能認為這一項設計已經取得了成功呢?事實上未必如此。除了極少數特殊情況(如作為一項科學研究的實驗)以外，一般的設計要獲得最後成功，必須證明自己具有突出的實用性，必須經受住市場的嚴峻考驗。
愛迪生曾這樣說：「我不打算發明任何賣不出去的東西，因為不能賣出去的東西都沒有達到成功的頂點。能銷售出去就證明了它的實用性，而實用性就是成功。」這對任何有志於創新設計的人來說是金玉良言，是判斷設計價值的最高標准。有人可能錯把專利局審查批准看作設計成功的標志。誠然，這確實是一個可喜的標志，標志著你的設計有了起碼的水平，然而這並不是最重要的標志。有人可能要問，專利審查不是已經包括實用性的內容了嗎?實際上，專利局僅僅是把那些明顯不實用的設計加以剔除，並不對獲准專利的商業價值作任何保證。從世界上發達國家獲准專利的實施情況來看，真正獲得效益的僅占總數的15％左右。
那麼，什麼樣的東西能獲得市場呢?一般地說，要求該設計者的使用價值超過出售價格。
一種商品的售價總是受成本制約的。一般情況下產量越多，成本就越低。而同一種設計對於不同的人來說，其使用價值往往是不同的。通常只有少數人認為其使用價值很高，而多數人則不這樣認為。
例如，同樣一種太陽能利用設備，在陽光充足而燃料貧乏的地區(如青藏高原)就有較高的使用價值；而在燃料非常豐富的地區則沒有很重要的使用價值。因此，對於特定的某一產品來說，考慮的銷售面越廣，其平均使用價值就越低。
對熟悉工程技術的人來說，估計一種新產品的成本並不感到十分困難，而估計一項新設計的使用價值卻常常感到是十分困難的事情。盡管如此，我們仍可以從下面幾個方面來考慮使用價值：
1)該設計解決的問題是否迫切?一般說來，如果一項設計解決了人們迫切需要解決的問題。它的使用價值就比較高。例如，在電報發明之前，火車和輪船已在世界上得到應用，運輸的速度已大大加快，但通訊速度受運輸速度所限制，遠遠不能適應當時工業和商業迅速發展的需要。因此，電報被莫爾斯發明出來以後不到10年，就在許多國家得到廣泛應用。但是，人們在短距離通訊上，使用電報仍不夠方便，需要專人收發報和翻譯電碼，往往還不如派人送信省事，然而，電話的發明，掃除了這些麻煩，因而以更快的速度得到普及。
2)是否容易使用?一項能夠解決某一問題的設計還必須保證本身使用起來是方便的，否則，它將會帶來新的問題。例如，許多人在做飯時感到剁肉末十分費事，有人設計出了一種家用手搖絞肉機，用起來確實比剁肉省力。但是，這種絞肉機需要經常清洗，十分麻煩，結果不少人都棄之不用。
3)是否耐用、可靠?耐用與可靠直接關繫到使用價值，需要特別注意。例如，目前市場上可以看到一種名叫「熱得快」的電熱器，可以方便地用來加熱杯子里的水或奶，構造簡單，價格便宜。但是它的設計不盡合理，很不耐用，稍有不慎就會燒壞，甚至有漏電的危險，因此銷路大減。
4)是否令人喜歡?應該理解到這一點，即外觀美也是使用價值的一部分。例如，鍾表是用來指示時間的，但不能認為只要走時准，外觀不用考慮。實際上，許多物品都兼有裝飾房間或其他場所的作用，至少不應該破壞環境的美感。即使是工，一里的機器，適當的外觀也常有助於減輕操作者的疲勞感，並讓人產生愛惜的心情。除了以上幾點，使用價值還應包括安全，不妨礙他人，無公害，等等。
機械創新設計是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的相關科學技術成果(含理論、方法、技術、原理等)，進行創新構思，設計出具有新穎性、創造性及實用性的機構或機械產品(裝置)的一種實踐活動。它包含兩個部分：一是改進完善生產或生活中現有機械產品的技術性能、可靠性、經濟性、適用性等；二是創造設計出新產品、新機器，以滿足新的生產或生活的需要。

I. 機械製造業中的開發管理工作如何開展如何創新

發展之路。
1 結合生產實際, 注重實用發展機械自動化技術。先進製造技術的全部真諦在於應用。發展機械自動化技術, 應以企業的生
產和發展的實際需要及具體條件為導向。只有對合適的產品採用與之相適應的自動化方式進行生產, 才能收到良好的技術經
濟效益和社會經濟效益。我國發展機械自動化技術, 應結合實際, 注重實用, 即對國民經濟產生實際效益。那種盲目搞自動化、 自動線的做法, 全年生產任務只需1~2 個月就完成的低負荷 率生產也要搞的傾向應當糾正, 對國民經濟不產生顯著促進、效率低下的要緩搞。我們要的是效益, 而不單純的是速度。
2 發展投資少、見效快的低成本自動化技術。發展低成本自動化技術, 潛力大, 前景廣, 投資省, 見效快, 提高自動化程度, 可
以收到事半功倍的經濟效果, 適合我國現階段的發展需要和國情。20 世紀90 年代美國麻省理工學院提出的精節生產LP
( Lean Proction) 模式, 就是以最小的投入, 取得最大的產出的具體表現。借鑒國外發展機械製造業低成本自動化技術的經驗是有益的。我國機械製造業各企業有大量的通用設備, 在發展現代機械自動化技術時, 應以原有的設備為主, 合理調整機床布局, 添加少量的數控設備, 引入CAD/CAM技術, 充分發揮計算機自動化管理的優勢和人的創造性, 共同構成一個以人為中心, 以信息自動化為先導、樹立自主的單元化生產系統, 為我國機械製造業自動化技術發展應用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機械自動化技術發展應用新途徑。通用機的局部自動化改裝有重要意義。近期內我國對成本低、維修方便的通用機的需要量還是不會急劇下降的, 因為有廣大的鄉鎮企業市場, 有小工廠、試驗室、大型企業的工具車間等。
3 結合中國國情, 發展現代機械自動化技術。實現機械自動化是一個由低級到高級、由簡單到復雜、由不完善到完善的發展
過程。當機械的操作採用自動控制器後, 生產方式才從機械化逐 步過渡到機械控制( 傳統) 自動化、數字控制自動化、計算機控制自動化。只有建立了自動化工廠後, 生產過程才能全盤自動化,才能使生產率全面提高, 達到自動化的高級理想階段。
中國實現機械自動化技術應是一個長期的過程, 不可能一蹴而就。當前, 中國機械製造業同世界先進水準也存在階段性差
距。在我國這種國情下, 普遍發展應用計算機集成製造系統的「全盤自動化」或「高度自動化」, 並不具備必要的基礎技術、經驗和投資能力。因此, 要不要普遍發展全盤自動化或高度自動化CIMS 技術, 一定要慎重行事。而且全盤自動化或高度自動化的CIMS 技術也並非我國機械製造業的當務之急, 只能列為機械製造自動化技術的主要發展方向。應該發展工藝成熟的大批量生產的自動化技術。我國現階段, 在產品數量較大的同類產品連續流水作業的切削加工生產中, 自動化設備仍然是半自動機床、自動機床、組合機床及其組成的自動線、回轉體零件加工自動線等。而在大批量的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理和裝配等生產中, 採用剛性自動化( 自動單機和自動線) 則是合理可行的, 能取得較好的經濟效益; 對於品種稍多的成批生產, 應採用由快速重新調整的設備組成成組工段或流水線、可更換主軸箱組合機床自動線、短自動線和復合製造單元, 實現成組自動化; 而單件小批量生產, 應從推廣成組技術入手, 適當發展採用數控機應酬或加工中心, 有針對性地建立一些揉性製造單元FMC( Flexible Manu- facturing Cell) , 可取 得較好的經濟效果。
我國作為一個發展中國家, 考慮一切生產技術問題時的前提必須是適用。我國消化吸收國外柔性製造系統( Pseudo- FMS) ,
是要確保必要的生產柔性的前提下, 優化人機界面, 不過分追求 自動化, 盡可能建立較為完善的信息系統, 充分發展計算機管理的效益。系統中先進的自動化裝備和普通設備並存, 系統的某些環節允許人工干預。這是一個典型的結合國情、實施適用先進方針的自動化技術解決方案。我國目前在消化呼吸、融會貫通國際上有用的自動化技術理論的基礎上, 要努力做到從我國機械製造業的實際情況出發, 發展創新, 形成有國情特徵的發展自動化技術理論和學說, 進行圍繞計算機技術的柔性自動化技術的開發研究, 以適用為前提, 急需什麼就解決什麼, 取得實踐經驗再 推廣應用。
4 抓好基礎, 注重配套發展機械自動化技術。發展應用機械自動化技術, 要扎扎實實地抓好自動化技術應用項目的基礎工
作和從實際出發的推廣應用工作, 既要發展主機, 也要配套發展自動化元件及控制系統。可編程式控制制器、微處理機、各種感測器、新型刀具、控制系統及系統軟體、電子計算機等將是今後機械自動化的主要技術基礎。研究生產大量性能優良、自動化水準高的機電產品是發展應用機械自動化技術的關鍵。自動化生產時, 在系統的結構、質量( 重量) 、體積、剛性和耐性等方面對現代機械自 動化技術有著重要的影響, 機械技術應利用其它高新技術來更新, 實現與適應現代機械自動化技術的發展; 自動化生產時, 機械製造系統的自動控制、自動檢測、伺服系統的操作等都少不了要應用微電子技術和自動控制理論; 自動化生產時, 信息的交換與處理、存取、運算、判斷和決策等都少不了要應用計算機與信 息處理技術。
總之, 我國機械製造業發展應用自動化技術, 不但要起點高, 瞄準世界先進水準, 而且必須包括各種靈活的低成本、見效
快的自動化技術, 堅持提高與普及相結合的方針, 我國的機械自動化技術發應應用才能健康地走上高速度、高質量和高效益之
路。

J. 大學生如何進行機械創新設計+200分

機械創新設計是一個極其重要而又困難的實踐性較強的研究課題。目前創新設計方法研究雖然已取得一些成果，但創新學還處於發展初期，各種不同理論及工具不斷涌現，遠沒有形成普遍可以接受的統一的理論體系。

本文認為，要進行機械創新設計要有兩個必要條件：一是充分獲取適用的知識；二是要使用符合創新設計思維並能激發創新思維的設計系統。設計過程充滿了矛盾，所獲取的知識應有助於矛盾的迅速解決，這就要求知識獲取工具緊密集成到設計過程中，因此要統一研究知識獲取工具與設計系統。另外，人類的創新設計思維模式是在長期的成功設計經驗中總結形成的，因此設計系統必需符合創新設計思維規律。創新設計思維規律應作為算機輔助創新設計系統的理論基礎。

基於上述考慮，本文從創新設計思維的研究出發，融合知識獲取方法，研究創新設計理論，進而開發機械產品創新設計系統。

1 機械創新設計思維規律

我們常把思維的過程稱為「思路」，是因為可用路徑問題來說明人類思維過程。本文提出兩個機械創新設計思維原則：

一是最短路徑原則。設計者得到產品的功能要求後，往往首先檢索出最佳設計實例，這樣可以最迅速接近目標，然後運用價值工程方法，找出價值較低的極少數組件作為研究對象，再分析所得對象存在的矛盾，嘗試作最小變動以解決矛盾，如矛盾沒有解決則擬作更大變動或擴大研究對象范圍，最後得出最優結果。通過這樣途徑所消耗的能量最少，體現了最短路徑原則。

二是相似性聯想。湯川秀樹的定同理論認為，聯想能力就是找出事物彼此相似性的創造力，相似性是指事物間的內在聯系。

要用計算機系統來輔助設計師從自然界中發現形態各異的事物的相似性是很困難的，因此本文只研究從機械產品實例中挖掘相似性，以促進機械創新設計。

機械設計過程是從功能要求到作用原理，再到物理結構的映射過程[1]。在CBR系統中，功能要求、作用原理與物理結構可作為實例索引，因此可統稱它們為索引項目。同一索引的不同類索引項目之間的聯想可稱為縱向聯想，而不同索引的同類索引的聯想可稱為橫向聯想。

判斷聯想是否合理的依據是相似性，相似性由已有產品實例確定。比如，「超聲波研磨機產品實例」使「超聲波振動」作用原理與「研磨」功能要求縱向地產生了內在聯系；又如，多種產品實例可滿足同一功能要求，那麼它們用於實現該功能的作用原理及物理結構具有相似性。

功能要求是聯想的起點，經驗豐富的設計師通常記憶有大量的設計實例，因而掌握縱向及橫向相似性，所以能迅速地進行橫向及縱向的聯想，能觸類旁通，得出具有相似作用原理及物理結構的實例（簡稱相似實例）並進行組合優化，最後得到最優解。

這兩項原則已被多種設計方法不自覺地採用了，基於實例推理不但能迅速接近最優解，體現最短路徑原則；物場分析法（簡稱TRIZ）分析了上百萬設計實例，確定功能要求與作用原理及物理載體的內在聯系，以及不同作用原理或物理載體的可替代關系，使設計師可根據功能要求找到適當的作用原理及物理載體，體現相似性聯想原則。

2 計算機輔助創新設計系統

兩項創新設計思維原則充分體現在計算機輔助創新設計系統的設計中，系統還利用了多種創新設計方法及人工智慧技術。計算機輔助創新設計系統的流程如圖1所示，它包含如下關鍵技術：

2.1 實例檢索

利用基於實例推理（CBR）技術時首先要深入研究它的優缺點。CBR是一種以實例為知識載體的知識供應方法。當前它仍有如下不足：首先，系統為了達到實用通常建立龐大的實例庫，這導致管理困難，系統運行效率低；其次，通過檢索得到的只是一個或很少實例，而其它不符合檢索要求但含有適用知識的實例沒有利用，支持創新的力度不夠；最後，實例調整嚴重依賴領域知識，難度大，所以很多CBR系統簡化為實例檢索系統[2]。導致這三項缺點的深層原因是實例是獨立的，不同實例所蘊含的知識難以組合利用。為了克服這個矛盾本文提出通過相似性聯想找出相似實例，並利用遺傳演算法進行組合優化，實現實例知識的重用。

本系統的實例檢索功能用商品化PDM系統IMAN中的產品結構與配置管理功能及搜索功能來實現，實例的可視化表示與管理依靠IMAN的產品結構樹功能實現。

2.2可視化的實例模型表達及矛盾分析

概念設計技術的發展方向為研究一種統一的設計方案表達方法[3]。文獻[4]對日本學者吉川弘之提出的FBS圖進行擴充，使用兩個框架分別描述一個設計方案的功能層次與結構層次，並存儲功能單元與結構單元的對應關系，使計算機理解產品的結構及其功能。這種方法的缺點是結構與功能的關系不夠直觀，因此本系統在功能層次圖與結構層次圖的基礎上增加功能關系圖，以語義網路的方式描述結構及之間的作用關系，使結構與功能處於同一張圖中，設計者可直觀地理解產品原理，根據功能關系圖並運用價值工程方法分析實例存在的矛盾。

實現創新的關鍵是正確分析產品中所存在的矛盾[5]。產品設計中的基本矛盾是產品功能成本比不能滿足用戶要求，它有兩種表現形式，一是未能實現某些產品功能質量目標；二是某些功能質量得到改善而某些功能質量卻惡化。

矛盾分析結果用於指導新作用原理、新物理結構的聯想，進而找出相似實例。

2.3基於WEB的創新設計知識庫

本系統的創新設計知識庫包括作用原理庫、物理結構庫與實例庫。當系統根據相似性搜索到新作用原理或物理結構後，相應的實例自動調出。

作用原理庫與物理結構庫的開發借鑒了TRIZ的成果，再針對機械領域補充整理出二百四十餘種作用原理（其中包括五十餘種基本措施）。在每種作用原理下分別存儲多種物理結構，形成物理結構庫。實例庫主要針對幾種常見的家電產品進行開發。

創新設計知識庫是創新設計系統的核心部件，它是一種WEB文本知識庫，文本經過筆者開發的機械知識XML標記處理，使知識庫建立在國際標准XML文本之上，因此可實現知識資源的異地共享，並且在此知識庫之上可建立基於WEB的機械產品計算機輔助創新設計系統，滿足異地協同設計的需要。

2.4相似性的量化方法及改進的遺傳演算法

每種產品的結構不同，需要不定相同的遺傳演算法編碼。本系統為了提高運行效率，採用浮點數編碼方式。

在傳統的遺傳演算法中，初始群體是通過用隨機的方法來產生的[6]，這具有一定的盲目性。因此本文提出利用實例的作用原理或物理結構的相似性作為篩選實例產生初始群體的依據。

實現該途徑的關鍵在於相似性的量化也即相似度的計算方法。相似度實質是實例的關聯知識，必須以一定的演算法在實例集合中挖掘得到。縱向聯想的相似度實質是功能目標與實現手段的關系程度，橫向聯想的相似度實質是實現手段的可替代關系程度。相似度越高意味著得到已有產品實例的更多支持。根據相似度來篩選初始群體就等於利用以前的設計經歷，使初始群體的產生有合理的基礎，因此能加快遺傳演算法的收斂。本文根據相似性聯想原理提出如下縱向及橫向聯想的相似度計算方法。

設產品實例集合為C，功能元素集合為F，作用原理或物理結構元素集合為G。分別記為：C={Ci|i=1,2,…,n}; F={Fj|j=1,2,…,m}; G={Gk|k=1,2,…,q}。實例集合中的實例Ci以不同的隸屬度uij及uik分別隸屬於Fj及Gk。 設元素Gk到元素Fj的縱向聯想相似度為rkj，則：

rkj =

又設G空間中有元素Gk和Gm。實例Cji分別以隸屬度uik和uim隸屬於元素Gk和Gm，設從Gk到Gm的橫向聯想相似度為rkm，則：

rkm =

隸屬度作為實例對象的一項屬性來存儲。系統根據以上演算法從實例集合中挖掘相似度知識，輔助設計師從相似度較高的方向進行聯想，並用於指導遺傳演算法初始群體的產生，從而促進設計創新。

3 結論

本文研究創新設計思維規律並用於指導機械產品創新設計系統的開發，系統的成功應用證明了關於創新設計思維規律論斷的正確性以及多種新技術的可行性。系統可通過矛盾分析與聯想，搜索到適用的作用原理、措施、物理結構及實例以解決矛盾，完成概念設計階段的功能優化與原理優化，是實現機械廣義優化設計方法的新成果。