機械創新設計原理有哪些

⑴ 機械創新設計的機械創新設計（張有忱）

書名：機械創新設計
書號：9787302242048
作者：張有忱
定價：25元
出版日期：2011-1-1
出版社：清華大學出版社 本書共分為9章。第1章為緒論，介紹了創造、創新和設計的基本概念，創新教育與創新人才的培養，機械創新設計與社會發展的關系。第2章為創新思維與技法，主要以創造學的理論為依據，結合實際問題分析了創新思維的特點與創新思維的過程，並分析介紹了幾種常用創新的技法。第3章為機械繫統方案與創新設計，重點論述了技術沖突解決原理（TRIZ理論）、建立原理解法目錄、資源的分析與利用等系統方案創新的基本方法，以及構型的綜合問題。第4、5、6章為機構的各種創新方法，分別就機構的變異與演化、機構的組合、機構的再生等創新設計技法進行分析與論述。第7章為機械結構設計與創新，介紹了在機械結構設計過程中，要充分考慮的基本要求，並分別從機械結構的功能，結構元素的變換，模塊拼接與結構復用，以及材料、加工、裝配、輸送等方面，討論了機械結構創新的要求與實現途徑。第8章為反求設計與創新，介紹了反求設計的基本概念、反求設計的內容與基本過程，並對幾個典型案例進行了反求設計分析。第9章為創新實例與分析，以全國大學生機械創新大賽的參賽作品為例，分析了創新基本理論在作品中的實際應用。各章後附有習題，可供讀者練習。
本書可作為高等學校教材，也可供有關教師及工程技術人員或科研人員參考。 第1章緒論
1.1創新設計概述
1.1.1創造、創新與設計
1.1.2創新設計
1.1.3創新的風險
1.2創新人才的培養
1.2.1人才培養與創新教育
1.2.2創新人才的特點
1.2.3創新人才的培養
1.3機械創新設計與社會發展的關系
習題
第2章創新思維與技法
2.1創新思維
2.1.1思維及類型
2.1.2創新思維的特點
2.1.3創新思維的過程
2.1.4創新思維的方式
2.2創新技法
2.2.1觀察法
2.2.2類比法
2.2.3移植法
2.2.4組合法
2.2.5換元法
2.2.6還原法
2.2.7窮舉法
2.2.8集智法
2.2.9設問探求法
2.2.10逆向轉換法
習題
第3章機械繫統方案與創新設計
3.1概述
3.1.1機械繫統的基本概念
3.1.2機械繫統設計的主要過程
3.1.3機械繫統方案設計
3.2功能綜合
3.2.1功能分析
3.2.2功能分類
3.2.3功能分解
3.3原理綜合
3.3.1技術沖突解決原理（TRIZ理論）
3.3.2建立原理解法目錄
3.3.3資源的分析與利用
3.4構型綜合
3.4.1機構構型
3.4.2機構選型
3.4.3構型綜合的注意問題
習題
目錄
第4章機構變異與創新設計
4.1機構的倒置
4.1.1平面連桿機構
4.1.2凸輪機構
4.1.3其他傳動機構
4.2運動副的變異與演化
4.2.1運動副元素尺寸的變異
4.2.2運動副元素形狀的變異
4.3構件的變異與演化
4.3.1構件形狀的變異
4.3.2構件的合並與拆分
4.4機構的擴展
4.4.1引入虛約束
4.4.2變換運動副
4.4.3增加輔助機構
4.5機構的等效代換
4.5.1利用運動副的替代原理進行等效代換
4.5.2利用瞬心線構造等效機構
4.5.3周轉輪系的等效代換
4.5.4機構功能的等效代換
4.6運動原理的移植
4.6.1差動原理的移植
4.6.2諧波傳動的移植
習題
第5章機構組合與創新設計
5.1串聯式組合
5.1.1組合的基本方法
5.1.2實例分析
5.2並聯式組合
5.2.1組合的基本方法
5.2.2實例分析
5.3封閉式組合
5.3.1組合的基本方法
5.3.2實例分析
5.4裝載式組合
5.4.1單聯式裝載組合
5.4.2雙聯式裝載組合
習題
第6章機構再生與創新設計
6.1一般化運動鏈
6.1.1一般化原則
6.1.2實例分析
6.2桿型類配
6.2.1問題的提出
6.2.2桿型類配
6.3運動鏈組合
6.3.1圖的概念
6.3.2圖的組合
6.3.3運動鏈的組合
6.4機構再生設計
6.4.1飛機起落架的再生設計
6.4.2縫紉機送布機構的再生設計
習題
第7章機械結構設計與創新
7.1機械結構設計的基本要求
7.2實現零件功能的結構設計與創新
7.2.1功能分解
7.2.2功能組合
7.2.3功能移植
7.3結構元素的變異與演化
7.3.1改錐結構元素的變異
7.3.2軸榖連接的結構元素變異與演化
7.3.3離合器的結構元素變異與演化
7.3.4棘輪傳動的結構元素變異
7.3.5各種槽銷結構元素的變異
7.3.6新型聯軸器的結構特點
7.3.7導軌的結構形式及其特點
7.3.8改善工作性能的結構變異
7.4適應材料性能的結構設計與創新
7.4.1揚長避短
7.4.2性能互補
7.4.3結構形狀變異
7.5方便製造與操作的結構設計與創新
7.5.1加工工藝的結構構型
7.5.2裝配輸送的結構構型
7.5.3簡單結構
7.5.4宜人結構
7.6用模塊拼接與結構復用進行結構的創新
7.6.1模塊拼接
7.6.2結構復用
習題
第8章反求設計與創新
8.1概述
8.1.1反求問題的提出
8.1.2反求設計的含義
8.1.3反求設計的研究對象
8.2反求設計的內容與過程
8.2.1反求設計的主要內容
8.2.2反求設計的主要過程
8.3反求實例分析
8.3.1原理方案的反求實例
8.3.2機構構型的反求實例
8.3.3精度反求實例
8.3.4圖像資料的反求設計實例
8.3.5計算機輔助反求設計實例
8.3.6材料反求實例
習題
第9章創新實例與分析
9.1創新思路的分析
9.2創新實例
9.2.1多功能齒動平口鉗
9.2.2機械式停水自閉水龍頭
9.2.3防傾翻輪椅
9.2.4省力變速雙向驅動殘疾人車用驅動裝置
9.2.5自由輪椅
9.2.6飲料瓶撿拾器
9.2.7地震應急床
9.2.8新型大力鉗
習題
參考文獻

⑵ 機械創新設計中的創新思維有哪些形式

機械創新設計是人類創造活動的具體領域，需要設計者對創新思維的特點、本質、形成過程有所掌握，認識創新思維與其他類型的思維、創新原理、創新技法的關系等。創新設計不是簡單的模仿或技術改造，而應具有突破性、新穎性、創造性、實用性以及帶來的社會效益性。
創新思維是一種高層次的思維活動，它是建立在常規思維基礎上的人腦機能在外界信息激勵下，自覺綜合主觀和客觀信息後產生新的客觀實體(如工程領域中的新成果，自然規律或科學理論的新發現等)的思維活動和過程。創新思維的主要特點有：綜合性、跳躍性、新穎性、潛意識的自覺性、頓悟性、流暢靈活性等。
人類現代文明的一切成果，無不是人的創新思維的結果。創新思維是人們從事創造發明的源泉，是創造原理和創新技法的基礎。例如，逆反創造原理源於有序思維、綜合創造原理源於發散一收斂思維、迂迴創造原理源於創新思維的形成過程原理等。了解和掌握創新思維的基本知識有助於創新思維的培養，有利於學習、掌握創造原理和創新技法。有利於人們從事各類創新活動。
創新思維的形成過程大致可分為3個階段。
1、儲存准備階段
這一階段就是明確要解決的問題，圍繞問題收集信息，並試圖使之概括化和系統化，使問題和信息在腦細胞及神經網路中留下印記。大腦的信息存儲和積累是誘發創新思維的先決條件，存儲愈多，誘發愈多。任何一項創造發明都需要一個准備過程，只是准備的時間長短不同。
2、懸想加工階段
在圍繞問題進行積極的思索時，大腦會不斷地對神經網路中的遞質、突觸、受體進行能量積累，為產生新的信息而運作。這一階段人腦能總體上根據各種感覺、知覺、表象提供的信息，認識事物的本質，使大腦神經網路的綜合創造力有超前力量和自覺性。在准備之後，一種研究的進行或一個問題的解決，難以一蹴而就，往往需經過探索嘗試，故這一階段也常常叫做探索解決問題的潛伏期、孕育階段。
3、頓悟階段
人腦有意無意地突然出現某些新的形象、新的思想，使一些長久未能解決的問題在突然之間得以解決。進入這一階段，問題的解決一下子變得豁然開朗。創造主體突然間被特定情景下的某一特定啟發喚醒，創新意識猛然被發現，以前的困擾頓時一一化解，問題順利解決。這一階段是創新思維的重要階段，被稱為「直覺的躍進」，「思想上的光芒」。這一階段客觀上是由於重要信息的啟示、艱苦不懈的思索。主觀上是由於孕育階段內，研究者未全身心投入去思考，從而使無意識思維處於積極活動狀態，不像專注思索時思維按照特定方向運行，這時思維范圍擴大，多種信息相互聯系並相互影響，從而為問題的解決提供了良好的條件。

⑶ 機械創新設計的機械創新設計(高志著)

書 名: 機械創新設計
作者：高志
出版社： 清華大學出版社
出版時間： 2009年07月
ISBN: 9787302202158
開本： 16開
定價: 25元 1 緒論.
1.1 創新的含義
1.2 創新的意義
1.3 創新與設計
1.4 創造學與創新教育
1.5 設計理論與設計教育
1.6 本課程的教學內容和方法
2 機械創新設計的表達方法
2.1 表達在設計中的作用
2.2 黑箱表示法
2.3 功能草圖表示法
2.4 機械創新設計表達實例(一)——家用縫紉機
2.4.1 縫紉機的主要功能
2.4.2 縫紉機的輔助功能
2.5 機械創新設計表達實例(二)——針式列印機
2.5.1 列印機的主要功能
2.5.2 列印機的輔助功能
2.6 機械創新設計表達實例(三)——硬幣計數包卷機
2.6.1 硬幣計數包卷機的總功能
2.6.2 硬幣計數包卷機的主要功能
2.6.3 硬幣計數包卷機的輔助功能
3 機械創新設計的選題
3.1 提出問題比解決問題更重要
3.2 社會需求是創新的基本動力
3.3 科技進步對創新設計的作用
3.4 生產發展對創新設計的作用
3.5 根據遇到的「不方便」確定選題
3.6 根據遇到的「意外」確定選題
3.7 根據事物的關鍵弱點確定選題
4 功能原理創新設計
4.1 功能原理設計的意義與方法
4.2 工藝功能設計方法
4.3 綜合技術功能設計方法
4.4 功能組合設計方法
4.5 設計目錄方法
4.6 功能元素方法
4.7 發明問題解決理論
4.8 公理化設計方法
5 機構創新設計
5.1 簡單動作功能機構設計
5.1.1 簡單動作功能機構的特點和應用
5.1.2 機械零件自由度分析
5.2 機構組合創新設計方法
5.2.1 機構串聯組合方法
5.2.2 機構並聯組合方法
5.2.3 機構疊加組合方法
5.2.4 機構反饋組合方法
5.3 機構變異設計
5.3.1 機架變異
5.3.2 運動副尺寸變異
5.4 機構再生運動鏈方法
5.4.1 概述
5.4.2 確定原始機構及找出一般化運動鏈
5.4.3 運動鏈連桿類配
5.4.4 組合運動鏈和優化運動鏈
5.4.5 實例分析
6 結構創新設計
6.1 結構設計的意義
6.2 結構變異創新設計方法
6.2.1 工作表面的變異
6.2.2 軸轂連接結構的變異
6.2.3 聯軸器連接方式變異
6.3 結構組合創新設計方法
6.3.1 同類組合
6.3.2 異類組合
6.3.3 功能附加組合
6.3.4 材料組合..
6.4 引入新的結構要素
6.4.1 彈性(柔性)結構
6.4.2 快速連接結構
6.4.3 組合結構
6.4.4 智能結構
6.5 引入新的邏輯方法
6.5.1 自加強
6.5.2 自穩定
6.5.3 自補償
6.5.4 自平衡
6.5.5 自適應
6.5.6 載荷分擔
6.5.7 阿貝原則
6.5.8 合理配置精度
6.5.9 利用誤差傳遞規律
6.5.1 0誤差均化
6.5.1 1零件分割
6.6 引入新的設計理念
6.6.1 宜人化設計
6.6.2 綠色設計
6.6.3 方便裝配的設計
7 一般創新設計技法
7.1 頭腦風暴法
7.1.1 頭腦風暴法的4項基本原則
7.1.2 頭腦風暴法的實施過程
7.2 變異創新法
7.3 組合創新法
7.3.1 同類組合
7.3.2 異類組合
7.3.3 技術組合
7.3.4 信息組合
7.4 機遇利用法
7.5 技術移植法
7.5.1 技術移植法的應用條件
7.5.2 移植法的選擇
7.5.3 技術移植法的主要類型
7.6 逆向構思法
7.6.1 反向探求
7.6.2 順序.位置顛倒
7.6.3 巧用缺點
8 創造力開發
8.1 創造力的含義和特徵
8.2 創造力的基本屬性
8.2.1 創造力的普遍性
8.2.2 創造力的可開發性
8.3 創造力開發的內容.途徑和一般方法
8.4 影響創造力開發的基本因素
8.4.1 知識因素
8.4.2 能力因素
8.4.3 素質因素
8.4.4 社會因素
9 創新失誤分析
9.1 失誤的經驗是寶貴的財富
9.2 脫離社會需求導致創新失誤
9.3 違背科學原理導致創新失誤
9.4 「過期發明」導致創新失誤
9.5 「不合時宜」導致創新失誤
9.6 思維方式與創新失誤的關系
9.6.1 思維定勢
9.6.2 發散思維與收斂思維
9.6.3 類比推理與創新思維
附錄A沖突問題解決矩陣
參考文獻
……

⑷ 機械繫統設計思想有哪些方面

機械繫統設計是從系統的觀點出發，對機械繫統進行的設計。機械繫統設計思想從根本上改變了傳統的設計思想，從而有利於機械繫統設計的創新性、多樣性和綜合性的體現。它包括以下幾個方面：
1、創新性設計
機械繫統創新性設計是把實現總功能和功能分解作為設計的出發點，由於功能的抽象化和功能分解的多樣化，將會大大有利於機械繫統的創新性設計。
將機械繫統所要實現的功能抽象化，可以開闊設計者的思路，採用多種工作原理實現機械繫統的功能，有利於機械繫統的創新。
功能分解和功能結構的多樣性，可使實現機械繫統總功能的方案多種多樣，設計者可以從中尋找適合某些要求的綜合最優的方案。
2、全面性設計
機械繫統全面性設計是考慮產品生命周期全過程各個階段的要求。如滿足市場的顯需求或隱需求；尋求設計方案的綜合最優化；實現產品製造的經濟性和先進性；滿足用戶要求和有利於維護；考慮回收利用等問題。機械繫統設計中考慮的問題全面，可大大提高設計水平和產品質量。
全面性設計使所設計的產品更具市場競爭力，滿足人類可持續發展的需要。
3、系統性設計
機械繫統系統性設計是強調各要素的整體性。各要素的要求離不開整體的需要，系統性設計使機械繫統的設計更具有整體優良性能。一個系統中各要素的作用是通過總體來體現的，有了總體的概念，才能處理好各要素的設計。
機械繫統設計的系統性還表現在人—機—環境的廣義機械繫統的考慮上，使機械繫統更加有利於發揮人—機的整體效率，使機械繫統的效能得到充分發揮。人—機系統把人看做屬於其中的一個組成部分，同時按人的特性和能力來設計系統。
環境可作為人—機系統的干擾因素來理解，系統設計就是為了排除環境的不利影響。
4、優化性設計
機械繫統設計方案是多種多樣的。這是由機械繫統功能的抽象化和功能分解的多樣化決定的。優化性設計思想是追求機械繫統整體最優、全局最佳。為了達到這一目標，通常採用綜合評價方法來尋求綜合最優的機械繫統方案。
以上機械繫統的設計思想貫穿在整個設計過程之中，以實現機械繫統質量優、性能好、成本低等設計目的。

⑸ 請問機械創新設計作品怎樣設計

創新設計方法有很多種，下面簡單介紹智力激勵法、提問追溯法、聯想類推法、返向探求法、系統分析法、組合創新法六種。
（1）智力激勵法: 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地發揮。一批人集合在一起，針對某個問題進行討論時，由於各人知識、經驗不同，觀察問題的角度和分析問題的方法各異，提出的各種主意能互相啟發，填補知識空隙，啟發誘導出更多創造性思想，通過激勵、智慧交流和集智達到創新的目的。
（2）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。提問追溯法有奧斯本體溫法、阿諾爾特提問法、希望點列舉法、缺點列舉法。
（3）聯想類推法: 通過由此及彼的聯想和異中求同，同中求異的類比，尋求各種創新解法。利用聯想進行發明創新是一種常用而且十分有效的辦法。許多發明者都善於聯想，許多發明創新也得益於聯想的妙用。類比聯想由一事物或現象聯想到與其有類似特點的其他事物或現象，從而找出創新解法。
（4）返向探求法: 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，因此返向探求法亦稱逆向思維法。例如聲音既是振動，那麼振動為什麼不能復現原聲呢？通過這樣的反問，發明了留聲機。
（5）系統分析法: 對於技術系統，根據其組成所有影響其性能的全部參量，系統地依次分析搜索，以探索更多和解決問題的途徑。
（6）組合創新法: 組合創新法是將現有技術和產品通過功能、原理、結構等方面的組合變化形成新的技術思想和新產品。組合法應用的技術單元一般是已經成熟和比較成熟的技術，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。組合創新的類型很多，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。

⑹ 機械設計創新論文

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。

⑺ 常用的機械創新設計基本原理有哪些

很基本的例如孔和軸之間過盈量分間隙，過盈，過渡;傳動方面，齒輪，氣動，液動等，機械設計手冊上都有，，創新的也是根據基本來設計改進的，，，真要發明新傳動方式，新材料什麼的，，估計度娘里也問不到啥

⑻ 機械創新設計的機械創新設計（張美麟著）

開本： 16開
定價: 28.00元 本書共分為8章。第1章為緒論，介紹了創新設計的概念、創新教育與創新人才的培養；第2章為創新設計的理論基礎，主要以創造學的理論為依據，結合實際問題分析了創新思維的方法，以及各種創新的技法；第3章為機械繫統方案設計的創新，簡單論述了機械繫統的特性，重點論述了產品規劃與原理方案的創新思路，以及構型的綜合問題；第4章為機構的各種創新方法，分別就機構的變異與演化、機構的組合、機構的再生等創新設計技法進行分析與論述；第5章為機械結構的創新設計，分別從機械結構的功能，結構元素的變換，以及材料、加工、裝配、輸送等方面討論了機械結構創新的要求與實現途徑；第6章為反求設計與創新，介紹了反求設計的概念，反求設計的內容與過程，以及反求實例分析；第7章介紹了幾種機械繫統如機床、動力機械、機器人、自行車的創新過程與發展歷史；第8章是創新實例與分析，主要介紹了全國機械創新設計大賽的優秀作品，並簡單分析了各項作品的創新過程。各章後附有習題與練習。
本書可作為高等學校教材，也可供有關教師及工程技術人員或科研人員參考。 1 緒論
2 創新思維與技法
3 機械繫統方案設計的創新
4 機構的創新設計
5 機械結構設計與創新
6 反求設計與創新
7 典型機械的創新與進化
8 創新實例與分析
參考文獻

⑼ 什麼是機械創新設計

機械創新設計就是在傳統機械的基礎上加入現代科技技術與裝置使其更加智能化的機械設計。

⑽ 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。