如何才能更好的進行機械繫統創新設計

A. 機械系統設計有哪些步驟

機械繫統設計是一項周密的技術工作，獲得產品任務以後，即進入了系統的總體設計階段，包含方案設計和初步篩選、系統分解、系統分析和系統技術方案設計、機械繫統方案評價五個步驟。
(1)系統方案設計和初步篩選。根據系統功能要求，選擇設計原則和設計原理，進行方案的初步設計。比如設計孔的加工機械設備，設計原理可以是機械方法、超聲原理、電。火花原理、射流原理等，其中機械方法還有車、鑽、銑、鏜等。採用不同的原理得到的加工設備盡管功能相同，但產品的價格、加工工藝、加工成本、適用范圍(加工孔的精度和大小)、生產批量等會完全不同，因而需要對初步方案進行可行性和經濟性等評價，選出合適的方案進行下一階段設計。圖2給出了對於不同的產品批量、生產率和需要採用的對應加工方式。
方案設計需要考慮的問題很多，考慮的方面越廣，系統總體方案越多，方案比較、選擇和優化才有基礎。
(2)系統分解。將總系統分解成若乾子系統，對於復雜的機械繫統，有可能需要進行多級分解，可以根據前面所講的系統五大部分組成進行分解，也可以根據系統各部分的功能進行分解，分級實現，並畫出系統圖，以便對系統進行分級分析和結構設計。
(3)系統分析。不僅要根據系統的目的和要求進行技術和經濟分析，還需要分析子系統之間的相互聯系和基本性能，這種分析可以是定性的或定量的。
(4)系統技術方案設計。繪制系統總裝配圖和電氣控制圖，提出子系統的技術要求。
(5)機械繫統方案評價。主要評價方案的完善程度、方案與設計要求的符合程度，方案是否已經達到最優以及某項具體指標是否達到最優。評價的指標體系可以歸結為三大類：技術可行性指標、經濟合理性指標和社會環境適宜性指標；評價方法通常有簡單評價法、加法評價法、連乘評價法、加權評價法和技術經濟評價法。

B. 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。

C. 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。

D. 機械設計的一般步驟是什麼

機械設計是一個創造性的工作過程，同時也是一份盡可能多地利用已有成功經驗的工作。只有很好地把繼承和創新結合起來，才能設計出高質量的產品，作為產品的設計，要求對產品的工作原理、功能、結構、零部件設計，甚至加工製造和裝配方法都確定下來。因此，不同的設計者可能有不同的設計方法和設計步驟。但是，人們根據設計的長期經驗，將機械設計分為五大步驟：動向預測、方案設計、技術設計、施工設計、試生產。

（1）動向預測。

根據實際需要提出所要設計的新產品後，動向預測只是一個計劃和預備階段，此時所要設計的產品僅是一個模糊的概念。在這階段中，應對所設計的產品作全面的調查研究和分析。

一件機械產品的發展過程，與任何有生命的個體一樣，假使希望所生產的產品，能夠不斷地推廣，不斷地更新，則在產品發展過程中，就需要考慮發展哪種產品，何時投產等問題，而且必須慎重考慮，周密策劃，嚴格執行，使其能在萬無一失的情況下投入市場，並在上市後仍能不斷地獲取購買者的反映，作為將來改善產品的參考。即在產品生產前，必須對產品的功能、規格、用途、銷售市場，及競爭者產品的特性，作系統的調查和分析。從市場的觀點來看，產品必須具備比它的材料及加工成本更高的交換價值，否則它將無法在市場上立足。因此在設計前，必須進行情報調研和動向預測，如圖4-16所示。在進行非完全新型產品的設計時，調研和預測一般選擇一些知名品牌的同類產品作為調研對象，調研項目包括產品功能、市場銷售、顧客購買動機等方面。經過產品調研後，明確了本設計產品的優點和不足，然後清點外購件和原材料，收集各零部件的工時定額、材料消耗定額等，計算出各零、部件的目前成本，並初步摸清產品的實際成本。預測改進後的產品投入市場後的競爭能力，做出決策，並寫出技術建議。根據技術建議的分析來確定合理地制定產品文件的技術論證和技術經濟論證，最後簽發設計任務書。在設計任務書中，要說明設計對象的用途和特點，從而規定生產率、可靠性和壽命、重量、外廓尺寸、驅動能量、成本等指標。

圖4-17設計師在進行方案設計在確定設計原理方案時，還必須體現機械工業的技術發展政策。根據機械的實際工作情況，盡量採用微電子技術和新型材料，設計機電液一體化產品。

（3）技術設計。

在技術設計中，要擬定設計對象的總體和部件，具體確定零件的結構。對所設計的機械產品提出的要求是：製造和維護經濟、操縱方便而安全、可靠性高和使用壽命長。為了能達到這些要求，零件應滿足一些准則，其中最重要的准則是：強度、剛度、抗震性、耐磨性、耐熱性、工藝性等。標准化對所設計產品的製造成本和運行經濟有很大意義。實現了標准化，可使機械產品的成本有所降低，設計周期有所縮短，可靠性則有所提高。

設計人員按照他所繪制的初步設計總圖，如圖4-18所示，簡單計算或估算機械的各主要零件的受力、強度、形狀、尺寸和重量等，如發現原來所選的結構不可行或不實際，則要對結構進行調整或修改，此外還要考慮有沒有發生過熱、過度磨損及過早發生疲勞破壞的危險部位，並採取措施解決。

在技術設計階段，設想中的產品初步成形了，設計人員通過初步設計總圖的繪制，會發現各部分的形狀、尺寸和比例等有許多矛盾，當需要加強或改進某一方面時，可能會削弱或惡化另一方面，此時必須權衡取捨，在各方面保持平衡以達到最佳綜合效果。這時，設計人員的經驗起著重要作用。

在修改初步設計的總圖的過程中，還需對初步設計進行技術—經濟分析，一般原則是：先將那些結構復雜、質量大、尺寸大、材料貴、性能差、技術水平低的，以及批量大、工藝復雜、原材料消耗高、成品率低的那些零件進行分析，並據此修改設計，以期得到技術—經濟指標高的初步設計總圖。

圖4-18產品工程圖初步設計總圖經過反復修改滿意後，按比例繪制，凡可能發生干擾碰撞之處要特別注意，必須有足夠的各方向視圖和剖面，以暴露各方面可能發生的矛盾等。初步設計總圖完成後，初估它的製造成本（供審查和報價），進行初步評審。

從初步設計總圖到技術設計裝配圖，需注意：

①盡量採用標准件、通用件或過去已經設計製造的零部件，以節省生產費用。

②確定毛坯材料，以及毛坯是由外廠供應還是本廠生產。

③改進加工和安裝工藝，例如，採用成組加工工藝和平行裝配操作等以降低製造成本，在設計中使採用先進工藝成為可能。

④按照造型設計原則改進結構。

⑤考慮安全設計要求。

⑥進行技術—經濟分析。最後，綜合上述工作，調整零件尺寸比例，畫出技術設計總裝圖，對於高速運動機械，還需進行系統的動力學驗算，內容包括整個結構的固有頻率和振型，確定結構承受的外載荷，計算在動載荷作用下的動應力，並採取措施避免共振和減少動應力等。

按照初步評審意見進行修改得到技術設計總裝配圖，畫出每一零件的結構。由於此時零件的尺寸已知，便可較准確地計算出零件承受的載荷，再用零件設計專用程序，計算出零件受載後的應力分布狀況，找出其危險點，進行結構改進以降低危險點的峰值應力或對零件的某幾個主要尺寸作優化設計。再考慮選用材料、加工和裝配要求，確定零件的尺寸，對零件的危險點求出在工作載荷譜下的應力響應，計算疲勞強度和壽命，按壽命要求再修改零件設計。完成潤滑設計和電氣設計（驅動和控制）等，最後畫出技術設計總裝配圖，進行第二次評審。

第二次評審仍應請各方面的專家和使用人員代表共同審核，若此時改變設計，其代價將是很高的，但是若有必須改變之處則一定要改。避免重新繪圖的最好方法，是在設計過程中與使用人員、製造工藝人員和其他有關專家多商量，某些重要的和批量生產的機械，有時要製造一個模型。第二次評審通過後，正式畫出技術設計總體裝配圖和部件圖（分裝配圖）。

（4）施工設計。

根據技術設計總體裝配圖進行零部件設計。繪出零件圖，無遺漏地定出零件上的每一個尺寸，定出公差配合，凡是有標準的地方在繪圖時都必須符合國家標准。再按實際的零件尺寸畫出施工設計總體裝配圖。接著，開始校對圖樣。首先校對零件圖的尺寸，檢查每張圖的尺寸有無遺漏或矛盾，尺寸標注有無錯誤，每張圖與它左鄰右舍的圖有無矛盾，對照總圖檢查發生干涉或碰撞的可能性等。再對圖樣進行工藝性審核，要有熟練的工藝人員將每張圖都看過，檢查每一個零件是否便於製造，易於安裝，對難於或甚至無法加工之處進行修改。一部機器的零件、尺寸、配合等都有標准，設計人員雖然也熟悉標准，但最好要有專人進行標准審核。此外，還需對圖樣進行潤滑審核，研究潤滑方法和潤滑劑品種等。最後，編出零件清單及說明書等各種技術文件。

（5）試生產。

根據施工設計的圖樣和各種技術文件試制樣機，對樣機進行功能試驗，並對各項費用進行成本核算，向前反饋，改進設計。對樣機進行審批手續，再進行小批量試生產，改進後正式投入小批量生產。

小批量生產的產品投放市場後，如用戶對產品的「試售率」和「再售率」都很高，表明產品受用戶歡迎，可以批准大批量投產；如「試售率」低，「再售率」高，表明用戶對產品不了解，應加強廣告宣傳，然後再大批量投產；如「試售率」高，「再售率」低，或兩者都低，表明產品質量存在問題，應修改設計，提高質量，降低成本。

當產品可以批量生產時，還要研究適合批量生產的工藝並按照此工藝進行批量試生產。批量試生產中，可能發現在工藝性審核中考慮欠周到之處，使批量生產出現困難，難以穩定地保證質量，以及消耗大、成本高等，而且不能單是通過改進加工工藝來解決問題，這就需要對設計作某些相應的修改，以提高機械設計的工藝性，然後才可以開始正式批量或大量生產。當大批產品投入使用後，還要及時從用戶那裡收集使用和維護的信息，如有必要則對設計作改進修改。

E. 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。

F. 創新設計的類型有哪些有何特點，進行機械設計的一般步驟如何

創新設計，創新理念與設計實踐的結合。發揮創造性的思維，將科學、技術、文化、藝術、社會、經濟融匯在設計之中，設計出具有新穎性、創造性和實用性的新產品。

創新理念與設計實踐的結合。發揮創造性的思維，將科學、技術、文化、藝術、社會、經濟融匯在設計之中，設計出具有新穎性、創造性和實用性的新產品。創新設計可以從以下幾個側重點出發：

1、從用戶需求出發，以人為本，滿足用戶的需求。

2、從挖掘產品功能出發，賦予老產品以新的功能、新的用途。

3、從成本設計理念出發，採用新材料、新方法、新技術，降低產品成本、提高產品質量、提高產品競爭力。

隨著信息通訊技術的發展，知識社會環境的變化，以用戶為中心的、用戶參與的創新設計，以用戶體驗為核心的設計的創新2.0模式正在逐步形成。

G. 現代機械的設計方法有哪些

1）信復息論方法, 如信息分析法、制技術預測法等。它是現代設計方法的前提。

2）系統論方法, 如系統分析法、人機工程以及面向產品生命周期的設計。

3）控制論方法, 如動態分析法等。

4）優化論方法, 它是現代設計方法的目標。

5）對應論方法, 如相似設計、反求工程設計等。

6）智能論方法, 如CAE 、並行工程、人工智慧等是現代設計方法的核心。

7）壽命論方法, 如可靠性設計、價值工程和穩健性設計等。

8）離散論方法, 如有限元和邊界元方法。

9）模糊論方法, 如模糊評價和決策等。

10）突變論方法, 如創造性設計等。它是現代設計方法的基礎。

11）藝術論方法 , 如藝術造型等。

H. 機械設計的一般步驟

機械設計的一般步驟是1.充分了解客戶需要解決什麼樣的問題或實現什麼樣的功能；2.制定設計方案；3.製作模型或輸出圖紙；4.模擬、評估、及優化；5.設計的實現，及按設計方案或圖紙實現產品製作；6.產品測試，是否滿足客戶需求；7.產品交付。

計算說明書應妥善保留，以備核查。暴露的運動構件要配以防護網。易造成人身傷害的部位必須有安全連鎖裝置或實施遠距離操縱。電氣元件、導線的規格和安裝必須符合安全標准。初次之外，為了保護設備，還應設置保險銷、安全閥等過載保護裝置以及紅燈、警鈴等警示裝置。

（3）可靠、耐用 在預定的使用期限內不發生或極少發生故障。大修或更換易損件的周期不宜太短，以免經常停機影響生產。但是，也不宜過分強調「耐用」。現代化生產推行定期更新和預期強制報廢，個別零、部件的「長壽」對整機並無實際意義。因追逐「耐用」而濫用貴重材料突然增加成本。

（4）經濟 設計中應盡可能多選用標准件和成套組件，它們不僅可靠、廉價，而且能大大節省設計工作量。可以說，設計中使用標准件的多少是評價設計水平的重要標志。要重視節約貴重原材料，降低成本。零件設計必須關注加工工藝性，力求減少加工費用。良好的經濟性不僅體現在製造成本低廉，更應體現在機器使用中的高效率、低效能。

（5）符合環保要求 機器雜訊不超標。不採用石棉等禁用的原材料。確保機械使用過程中不會泄漏水、油、粉塵和煙霧。生產中的廢水、廢氣必須經過治理，達標排放。

I. 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。