❶ 機械設計都有哪些現代設計方法
機械設計的現代設計方法：
一、專業現代
由機械設計和計算機專業人員共同開發的計算機軟體，能夠反映和描述機械產品在實際工況下的各種損傷、失效和破壞的機理，可以定量分析和計算機械零件和機械的動態行為，並形成固定的設計程序，這就是專業的現代設計方法，如：振動分析和設計，摩擦學設計，熱力學傳熱設計，強度、剛度設計，溫度場分析等等。這些軟體都是在傳統的設計方法基礎上，應用計算機技術開發出來的。例如：用Pro/M軟體分析機械裝置的動態特性，用ANSYS軟體分析應力都是這方面很好的例子，為准確判斷裝置的可靠性和選擇設計參數奠定了基礎。
二、通用現代
為了滿足機械產品性能的高要求，在機械設計中大量採用計算機技術進行輔助設計和系統分析，這就是通用的現代設計方法。常見的方法包括優化、有限元、可靠性、模擬、專家系統、CAD等。這些方法並不只是針對機械產品去研究，還有其自身的科學理論和方法。
1、優化設計
機械優化設計是最優化技術在機械設計領域的移植和應用，其基本思想是根據機械設計的理論，方法和標准規范等建立一反映工程設計問題和符合數學規劃要求的數學模型，然後採用數學規劃方法和計算機計算技術自動找出設計問題的最優方案。它是機械設計理論與優化數學、電子計算機相互結合而形成的一種現代設計方法。
2、模擬與虛擬設計
計算機模擬技術是以計算機為工具「建立實際或聯想的系統模型」並在不同條件下對模型進行動態運行實驗的一門綜合性技術。而虛擬技術的本質是以計算機支持的模擬技術為前提，在產品設計階段，實時地並行地模擬出產品開發全過程及其對產品設計的影響，預測產品性能、產品製造成本、產品的可製造性、產品的可維護性和可拆卸性等，從而提高產品設計的一次成功率。這種方法不但縮短產品開發周期，也實現了縮短產品開發與用戶之間的距離。
3、有限元設計
這種方法是利用數學近似的方法對真實物理系統（幾何和載荷工況）進行模擬。還利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統。它不僅能用於工程中復雜的非線行問題、非穩態問題的求解，而且還可用於工程設計中進行復雜結構的靜態和動力分析，並能准確地計算形狀復雜零件的應力分布和變形，成為復雜零件強度和剛度計算的有力分析工具。
4、模糊設計
它是將模糊數學知識應用到機械設計中的一種設計方法。機械設計中就存在大量的模糊信息。如機械零部件設計中，零件的安全系數往往從保守觀點出發，取較大值而不經濟，但在其允許的范圍內存在很大的模糊區間。機械產品的開發在各階段常會遇到各種模糊問題，雖然這些問題的特點、性質及對計策的要求不盡相同，但所採取的模糊分析方法是相似的。它的最大特點是，可以將各因素對設計結果的影響進行全面定量地分析，得出綜合的數量化指標，作為選擇決斷的依據。
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。
❷ 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。
❸ 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。
❹ 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。