如何才能更好的进行机械系统创新设计

A. 机械系统设计有哪些步骤

机械系统设计是一项周密的技术工作，获得产品任务以后，即进入了系统的总体设计阶段，包含方案设计和初步筛选、系统分解、系统分析和系统技术方案设计、机械系统方案评价五个步骤。
(1)系统方案设计和初步筛选。根据系统功能要求，选择设计原则和设计原理，进行方案的初步设计。比如设计孔的加工机械设备，设计原理可以是机械方法、超声原理、电。火花原理、射流原理等，其中机械方法还有车、钻、铣、镗等。采用不同的原理得到的加工设备尽管功能相同，但产品的价格、加工工艺、加工成本、适用范围(加工孔的精度和大小)、生产批量等会完全不同，因而需要对初步方案进行可行性和经济性等评价，选出合适的方案进行下一阶段设计。图2给出了对于不同的产品批量、生产率和需要采用的对应加工方式。
方案设计需要考虑的问题很多，考虑的方面越广，系统总体方案越多，方案比较、选择和优化才有基础。
(2)系统分解。将总系统分解成若干子系统，对于复杂的机械系统，有可能需要进行多级分解，可以根据前面所讲的系统五大部分组成进行分解，也可以根据系统各部分的功能进行分解，分级实现，并画出系统图，以便对系统进行分级分析和结构设计。
(3)系统分析。不仅要根据系统的目的和要求进行技术和经济分析，还需要分析子系统之间的相互联系和基本性能，这种分析可以是定性的或定量的。
(4)系统技术方案设计。绘制系统总装配图和电气控制图，提出子系统的技术要求。
(5)机械系统方案评价。主要评价方案的完善程度、方案与设计要求的符合程度，方案是否已经达到最优以及某项具体指标是否达到最优。评价的指标体系可以归结为三大类：技术可行性指标、经济合理性指标和社会环境适宜性指标；评价方法通常有简单评价法、加法评价法、连乘评价法、加权评价法和技术经济评价法。

B. 机械设计创新论文

机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果，但创新学还处于发展初期，各种不同理论及工具不断涌现，远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。

本文认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。

基于上述考虑，本文从创新设计思维的研究出发，融合知识获取方法，研究创新设计理论，进而开发机械产品创新设计系统。

1 机械创新设计思维规律

我们常把思维的过程称为“思路”，是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则：

一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例，这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。

二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。

要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的，因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性，以促进机械创新设计。

机械设计过程是从功能要求到作用原理，再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引，因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。

判断联想是否合理的依据是相似性，相似性由已有产品实例确定。比如，“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。

功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例，因而掌握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。

这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了，基于实例推理不但能迅速接近最优解，体现最短路径原则；物场分析法（简称TRIZ）分析了上百万设计实例，确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系，以及不同作用原理或物理载体的可替代关系，使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体，体现相似性联想原则。

2 计算机辅助创新设计系统

两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中，系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示，它包含如下关键技术：

2.1 实例检索

利用基于实例推理（CBR）技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难度大，所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。

本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。

2.2可视化的实例模型表达及矛盾分析

概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充，使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与结构单元的对应关系，使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者可直观地理解产品原理，根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。

实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它有两种表现形式，一是未能实现某些产品功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。

矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想，进而找出相似实例。

2.3基于WEB的创新设计知识库

本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例自动调出。

作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果，再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。

创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种WEB文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理，使知识库建立在国际标准XML文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统，满足异地协同设计的需要。

2.4相似性的量化方法及改进的遗传算法

每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。

在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的[6]，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。

实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。

设产品实例集合为C，功能元素集合为F，作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为：C={Ci|i=1,2,…,n}; F={Fj|j=1,2,…,m}; G={Gk|k=1,2,…,q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj，则：

rkj =

又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk和Gm，设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm，则：

rkm =

隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识，辅助设计师从相似度较高的方向进行联想，并用于指导遗传算法初始群体的产生，从而促进设计创新。

3 结论

本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发，系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想，搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾，完成概念设计阶段的功能优化与原理优化，是实现机械广义优化设计方法的新成果。

C. 请问机械创新设计作品怎样设计

创新设计方法有很多种，下面简单介绍智力激励法、提问追溯法、联想类推法、返向探求法、系统分析法、组合创新法六种。
（1）智力激励法: 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）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。
（3）联想类推法: 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。
（4）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。
（5）系统分析法: 对于技术系统，根据其组成所有影响其性能的全部参量，系统地依次分析搜索，以探索更多和解决问题的途径。
（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。

D. 机械设计的一般步骤是什么

机械设计是一个创造性的工作过程，同时也是一份尽可能多地利用已有成功经验的工作。只有很好地把继承和创新结合起来，才能设计出高质量的产品，作为产品的设计，要求对产品的工作原理、功能、结构、零部件设计，甚至加工制造和装配方法都确定下来。因此，不同的设计者可能有不同的设计方法和设计步骤。但是，人们根据设计的长期经验，将机械设计分为五大步骤：动向预测、方案设计、技术设计、施工设计、试生产。

（1）动向预测。

根据实际需要提出所要设计的新产品后，动向预测只是一个计划和预备阶段，此时所要设计的产品仅是一个模糊的概念。在这阶段中，应对所设计的产品作全面的调查研究和分析。

一件机械产品的发展过程，与任何有生命的个体一样，假使希望所生产的产品，能够不断地推广，不断地更新，则在产品发展过程中，就需要考虑发展哪种产品，何时投产等问题，而且必须慎重考虑，周密策划，严格执行，使其能在万无一失的情况下投入市场，并在上市后仍能不断地获取购买者的反映，作为将来改善产品的参考。即在产品生产前，必须对产品的功能、规格、用途、销售市场，及竞争者产品的特性，作系统的调查和分析。从市场的观点来看，产品必须具备比它的材料及加工成本更高的交换价值，否则它将无法在市场上立足。因此在设计前，必须进行情报调研和动向预测，如图4-16所示。在进行非完全新型产品的设计时，调研和预测一般选择一些知名品牌的同类产品作为调研对象，调研项目包括产品功能、市场销售、顾客购买动机等方面。经过产品调研后，明确了本设计产品的优点和不足，然后清点外购件和原材料，收集各零部件的工时定额、材料消耗定额等，计算出各零、部件的目前成本，并初步摸清产品的实际成本。预测改进后的产品投入市场后的竞争能力，做出决策，并写出技术建议。根据技术建议的分析来确定合理地制定产品文件的技术论证和技术经济论证，最后签发设计任务书。在设计任务书中，要说明设计对象的用途和特点，从而规定生产率、可靠性和寿命、重量、外廓尺寸、驱动能量、成本等指标。

图4-17设计师在进行方案设计在确定设计原理方案时，还必须体现机械工业的技术发展政策。根据机械的实际工作情况，尽量采用微电子技术和新型材料，设计机电液一体化产品。

（3）技术设计。

在技术设计中，要拟定设计对象的总体和部件，具体确定零件的结构。对所设计的机械产品提出的要求是：制造和维护经济、操纵方便而安全、可靠性高和使用寿命长。为了能达到这些要求，零件应满足一些准则，其中最重要的准则是：强度、刚度、抗震性、耐磨性、耐热性、工艺性等。标准化对所设计产品的制造成本和运行经济有很大意义。实现了标准化，可使机械产品的成本有所降低，设计周期有所缩短，可靠性则有所提高。

设计人员按照他所绘制的初步设计总图，如图4-18所示，简单计算或估算机械的各主要零件的受力、强度、形状、尺寸和重量等，如发现原来所选的结构不可行或不实际，则要对结构进行调整或修改，此外还要考虑有没有发生过热、过度磨损及过早发生疲劳破坏的危险部位，并采取措施解决。

在技术设计阶段，设想中的产品初步成形了，设计人员通过初步设计总图的绘制，会发现各部分的形状、尺寸和比例等有许多矛盾，当需要加强或改进某一方面时，可能会削弱或恶化另一方面，此时必须权衡取舍，在各方面保持平衡以达到最佳综合效果。这时，设计人员的经验起着重要作用。

在修改初步设计的总图的过程中，还需对初步设计进行技术—经济分析，一般原则是：先将那些结构复杂、质量大、尺寸大、材料贵、性能差、技术水平低的，以及批量大、工艺复杂、原材料消耗高、成品率低的那些零件进行分析，并据此修改设计，以期得到技术—经济指标高的初步设计总图。

图4-18产品工程图初步设计总图经过反复修改满意后，按比例绘制，凡可能发生干扰碰撞之处要特别注意，必须有足够的各方向视图和剖面，以暴露各方面可能发生的矛盾等。初步设计总图完成后，初估它的制造成本（供审查和报价），进行初步评审。

从初步设计总图到技术设计装配图，需注意：

①尽量采用标准件、通用件或过去已经设计制造的零部件，以节省生产费用。

②确定毛坯材料，以及毛坯是由外厂供应还是本厂生产。

③改进加工和安装工艺，例如，采用成组加工工艺和平行装配操作等以降低制造成本，在设计中使采用先进工艺成为可能。

④按照造型设计原则改进结构。

⑤考虑安全设计要求。

⑥进行技术—经济分析。最后，综合上述工作，调整零件尺寸比例，画出技术设计总装图，对于高速运动机械，还需进行系统的动力学验算，内容包括整个结构的固有频率和振型，确定结构承受的外载荷，计算在动载荷作用下的动应力，并采取措施避免共振和减少动应力等。

按照初步评审意见进行修改得到技术设计总装配图，画出每一零件的结构。由于此时零件的尺寸已知，便可较准确地计算出零件承受的载荷，再用零件设计专用程序，计算出零件受载后的应力分布状况，找出其危险点，进行结构改进以降低危险点的峰值应力或对零件的某几个主要尺寸作优化设计。再考虑选用材料、加工和装配要求，确定零件的尺寸，对零件的危险点求出在工作载荷谱下的应力响应，计算疲劳强度和寿命，按寿命要求再修改零件设计。完成润滑设计和电气设计（驱动和控制）等，最后画出技术设计总装配图，进行第二次评审。

第二次评审仍应请各方面的专家和使用人员代表共同审核，若此时改变设计，其代价将是很高的，但是若有必须改变之处则一定要改。避免重新绘图的最好方法，是在设计过程中与使用人员、制造工艺人员和其他有关专家多商量，某些重要的和批量生产的机械，有时要制造一个模型。第二次评审通过后，正式画出技术设计总体装配图和部件图（分装配图）。

（4）施工设计。

根据技术设计总体装配图进行零部件设计。绘出零件图，无遗漏地定出零件上的每一个尺寸，定出公差配合，凡是有标准的地方在绘图时都必须符合国家标准。再按实际的零件尺寸画出施工设计总体装配图。接着，开始校对图样。首先校对零件图的尺寸，检查每张图的尺寸有无遗漏或矛盾，尺寸标注有无错误，每张图与它左邻右舍的图有无矛盾，对照总图检查发生干涉或碰撞的可能性等。再对图样进行工艺性审核，要有熟练的工艺人员将每张图都看过，检查每一个零件是否便于制造，易于安装，对难于或甚至无法加工之处进行修改。一部机器的零件、尺寸、配合等都有标准，设计人员虽然也熟悉标准，但最好要有专人进行标准审核。此外，还需对图样进行润滑审核，研究润滑方法和润滑剂品种等。最后，编出零件清单及说明书等各种技术文件。

（5）试生产。

根据施工设计的图样和各种技术文件试制样机，对样机进行功能试验，并对各项费用进行成本核算，向前反馈，改进设计。对样机进行审批手续，再进行小批量试生产，改进后正式投入小批量生产。

小批量生产的产品投放市场后，如用户对产品的“试售率”和“再售率”都很高，表明产品受用户欢迎，可以批准大批量投产；如“试售率”低，“再售率”高，表明用户对产品不了解，应加强广告宣传，然后再大批量投产；如“试售率”高，“再售率”低，或两者都低，表明产品质量存在问题，应修改设计，提高质量，降低成本。

当产品可以批量生产时，还要研究适合批量生产的工艺并按照此工艺进行批量试生产。批量试生产中，可能发现在工艺性审核中考虑欠周到之处，使批量生产出现困难，难以稳定地保证质量，以及消耗大、成本高等，而且不能单是通过改进加工工艺来解决问题，这就需要对设计作某些相应的修改，以提高机械设计的工艺性，然后才可以开始正式批量或大量生产。当大批产品投入使用后，还要及时从用户那里收集使用和维护的信息，如有必要则对设计作改进修改。

E. 机械创新设计都有哪些原则

机械创新设计的原则：
(1)科学性原则
设计方案是某种或某些科学技术原理的体现，因此，任何设计方案都不能违背科学技术原理。
违背这一原则的设计以“永动机方案”为最典型。自古以来，有无数发明家绞尽脑汁地设计了一个又一个永动机，但都因直接违背能量守恒定律而徒劳无益，没有任何结果。设计方案除了不违反科学原理外，还应能达到预期的性能。大多数发明的目的都是要超过已有技术。
如果效果并不那么理想，该发明也就失去了存在的意义。因此，多方面地对设计的技术性能进行论证很有必要。
例如，有人曾设计出一种“液压传动和变速的自行车”。他的目的是使车子骑起来更为轻快和灵便。这就要有一个前提，即液压传动系统要与链条传动的效率相近或更高。但是如果认真进行核查的话，我们就会发现事实正好相反，在功率传送上液压传动的效率较低，因此该项发明的预期目的很难实现。
对于一项本身作用原理没有问题的发明，还应考虑它在制造过程中是否存在特殊的困难。假定你想发明一种“扑翼式人力飞机”，如果你的设计有赖于一种极轻然而又很坚固、弹力又极好的材料，大概就有问题了。你必须首先调查一下你所需要的这种材料目前是否可能制造出来，然后再去考虑你的发明是否有意义。
另外一个必须考虑的问题是，你设计的东西如果如愿以偿地制造出来了，在实际使用中是否会遇到特殊的困难。
例如，一种像帆船那样由风驱动的运输车辆并不是制造不出来，但是如果我们真要使用这样一种“风动车辆”，就会遇到许多麻烦。我们必须在很窄的道路上行驶，然而，陆地上的风远不像海上那样稳定，因此，我们的车辆就会陷入时快时慢、时走时停的状态。这在公路运输上是不能允许的，会大大妨碍其他车辆的行驶和安全。
(2)独特性原则
创新设计者往往别具匠心，常常以不同于一般设计师的方式提出一些奇特的构思，使技术方案具有突出的实际效果。
例如，转子发动机的设计，磁悬列车的设计等，都是别具匠心的设计。
出色的设计往往具有独特的构思，但独特的构思未必能成为有实际效果的为人们所急需的产品。例如，有人曾设计了一种“能喷水的闹钟”，他用喷头射水代替铃声来浇醒沉睡的主人，但是，这样的设计由于人们不那么需要，所以很难商品化。
(3)求优性原则
要想直接估计出一项设计的实用价值是十分困难的。实际上，人们往往采取比较法来进行估计，也就是将新方案的可能效果与那些要解决同样问题的全部已有技术相比较，看它是否处于比较优越的地位。
一般说来，追求完全相类似功能的不同技术是可以进行比较并分出优劣的。例如，爱迪生设计的碳钮电话话筒与原来贝尔所用的液体变阻器话筒是两种技术，但它们所要达到的功能完全相同，即把声音变成相应的波动电流。在这种情况下，人们可以清楚地看出，前一种技术比后一种更为简单、方便、耐用，明显优于后一种。实际上，贝尔公司很快就买下了爱迪生的专利权。
想出一个优于已有技术的设计方案当然是很值得高兴的事，但是，我们也应该意识到，技术在不断发展进步，新的设计也会层出不穷。因此，我们还必须考虑可能出现的其他种种技术方案，考虑到各种可能的改进方案，这样才能使自己的设计在稍长的时间内处于相对最优地位，在较长时间里保持其使用价值。从中可以看到，创新才是技术设计永保青春的秘诀。
(4)简捷性原则
技术方案是否简捷，也是判断一项设计能不能获得成功的一项设计原则。
有一种模糊的错觉认为，一项设计的原理和构造越复杂，就说明它的水平越高。诚然，把一件构造复杂的东西制造出来绝非易事，但这仅仅是对制造者而言。如果设计者使其构造的复杂性超越了一定的限度，那么这就是一件蹩脚的或失败的设计。因此，创新设计者应追求功能明确、性能可靠且机理简单的技术方案。
(5)市场性原则
符合科学原理和技术原理的产品设计，通常可以制造出来。那么，是否就能认为这一项设计已经取得了成功呢?事实上未必如此。除了极少数特殊情况(如作为一项科学研究的实验)以外，一般的设计要获得最后成功，必须证明自己具有突出的实用性，必须经受住市场的严峻考验。
爱迪生曾这样说：“我不打算发明任何卖不出去的东西，因为不能卖出去的东西都没有达到成功的顶点。能销售出去就证明了它的实用性，而实用性就是成功。”这对任何有志于创新设计的人来说是金玉良言，是判断设计价值的最高标准。有人可能错把专利局审查批准看作设计成功的标志。诚然，这确实是一个可喜的标志，标志着你的设计有了起码的水平，然而这并不是最重要的标志。有人可能要问，专利审查不是已经包括实用性的内容了吗?实际上，专利局仅仅是把那些明显不实用的设计加以剔除，并不对获准专利的商业价值作任何保证。从世界上发达国家获准专利的实施情况来看，真正获得效益的仅占总数的15％左右。
那么，什么样的东西能获得市场呢?一般地说，要求该设计者的使用价值超过出售价格。
一种商品的售价总是受成本制约的。一般情况下产量越多，成本就越低。而同一种设计对于不同的人来说，其使用价值往往是不同的。通常只有少数人认为其使用价值很高，而多数人则不这样认为。
例如，同样一种太阳能利用设备，在阳光充足而燃料贫乏的地区(如青藏高原)就有较高的使用价值；而在燃料非常丰富的地区则没有很重要的使用价值。因此，对于特定的某一产品来说，考虑的销售面越广，其平均使用价值就越低。
对熟悉工程技术的人来说，估计一种新产品的成本并不感到十分困难，而估计一项新设计的使用价值却常常感到是十分困难的事情。尽管如此，我们仍可以从下面几个方面来考虑使用价值：
1)该设计解决的问题是否迫切?一般说来，如果一项设计解决了人们迫切需要解决的问题。它的使用价值就比较高。例如，在电报发明之前，火车和轮船已在世界上得到应用，运输的速度已大大加快，但通讯速度受运输速度所限制，远远不能适应当时工业和商业迅速发展的需要。因此，电报被莫尔斯发明出来以后不到10年，就在许多国家得到广泛应用。但是，人们在短距离通讯上，使用电报仍不够方便，需要专人收发报和翻译电码，往往还不如派人送信省事，然而，电话的发明，扫除了这些麻烦，因而以更快的速度得到普及。
2)是否容易使用?一项能够解决某一问题的设计还必须保证本身使用起来是方便的，否则，它将会带来新的问题。例如，许多人在做饭时感到剁肉末十分费事，有人设计出了一种家用手摇绞肉机，用起来确实比剁肉省力。但是，这种绞肉机需要经常清洗，十分麻烦，结果不少人都弃之不用。
3)是否耐用、可靠?耐用与可靠直接关系到使用价值，需要特别注意。例如，目前市场上可以看到一种名叫“热得快”的电热器，可以方便地用来加热杯子里的水或奶，构造简单，价格便宜。但是它的设计不尽合理，很不耐用，稍有不慎就会烧坏，甚至有漏电的危险，因此销路大减。
4)是否令人喜欢?应该理解到这一点，即外观美也是使用价值的一部分。例如，钟表是用来指示时间的，但不能认为只要走时准，外观不用考虑。实际上，许多物品都兼有装饰房间或其他场所的作用，至少不应该破坏环境的美感。即使是工，一里的机器，适当的外观也常有助于减轻操作者的疲劳感，并让人产生爱惜的心情。除了以上几点，使用价值还应包括安全，不妨碍他人，无公害，等等。
机械创新设计是指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(含理论、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或机械产品(装置)的一种实践活动。它包含两个部分：一是改进完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用性等；二是创造设计出新产品、新机器，以满足新的生产或生活的需要。

F. 创新设计的类型有哪些有何特点，进行机械设计的一般步骤如何

创新设计，创新理念与设计实践的结合。发挥创造性的思维，将科学、技术、文化、艺术、社会、经济融汇在设计之中，设计出具有新颖性、创造性和实用性的新产品。

创新理念与设计实践的结合。发挥创造性的思维，将科学、技术、文化、艺术、社会、经济融汇在设计之中，设计出具有新颖性、创造性和实用性的新产品。创新设计可以从以下几个侧重点出发：

1、从用户需求出发，以人为本，满足用户的需求。

2、从挖掘产品功能出发，赋予老产品以新的功能、新的用途。

3、从成本设计理念出发，采用新材料、新方法、新技术，降低产品成本、提高产品质量、提高产品竞争力。

随着信息通讯技术的发展，知识社会环境的变化，以用户为中心的、用户参与的创新设计，以用户体验为核心的设计的创新2.0模式正在逐步形成。

G. 现代机械的设计方法有哪些

1）信复息论方法, 如信息分析法、制技术预测法等。它是现代设计方法的前提。

2）系统论方法, 如系统分析法、人机工程以及面向产品生命周期的设计。

3）控制论方法, 如动态分析法等。

4）优化论方法, 它是现代设计方法的目标。

5）对应论方法, 如相似设计、反求工程设计等。

6）智能论方法, 如CAE 、并行工程、人工智能等是现代设计方法的核心。

7）寿命论方法, 如可靠性设计、价值工程和稳健性设计等。

8）离散论方法, 如有限元和边界元方法。

9）模糊论方法, 如模糊评价和决策等。

10）突变论方法, 如创造性设计等。它是现代设计方法的基础。

11）艺术论方法 , 如艺术造型等。

H. 机械设计的一般步骤

机械设计的一般步骤是1.充分了解客户需要解决什么样的问题或实现什么样的功能；2.制定设计方案；3.制作模型或输出图纸；4.模拟、评估、及优化；5.设计的实现，及按设计方案或图纸实现产品制作；6.产品测试，是否满足客户需求；7.产品交付。

计算说明书应妥善保留，以备核查。暴露的运动构件要配以防护网。易造成人身伤害的部位必须有安全连锁装置或实施远距离操纵。电气元件、导线的规格和安装必须符合安全标准。初次之外，为了保护设备，还应设置保险销、安全阀等过载保护装置以及红灯、警铃等警示装置。

（3）可靠、耐用 在预定的使用期限内不发生或极少发生故障。大修或更换易损件的周期不宜太短，以免经常停机影响生产。但是，也不宜过分强调“耐用”。现代化生产推行定期更新和预期强制报废，个别零、部件的“长寿”对整机并无实际意义。因追逐“耐用”而滥用贵重材料突然增加成本。

（4）经济 设计中应尽可能多选用标准件和成套组件，它们不仅可靠、廉价，而且能大大节省设计工作量。可以说，设计中使用标准件的多少是评价设计水平的重要标志。要重视节约贵重原材料，降低成本。零件设计必须关注加工工艺性，力求减少加工费用。良好的经济性不仅体现在制造成本低廉，更应体现在机器使用中的高效率、低效能。

（5）符合环保要求 机器噪声不超标。不采用石棉等禁用的原材料。确保机械使用过程中不会泄漏水、油、粉尘和烟雾。生产中的废水、废气必须经过治理，达标排放。

I. 机械系统设计思想有哪些方面

机械系统设计是从系统的观点出发，对机械系统进行的设计。机械系统设计思想从根本上改变了传统的设计思想，从而有利于机械系统设计的创新性、多样性和综合性的体现。它包括以下几个方面：
1、创新性设计
机械系统创新性设计是把实现总功能和功能分解作为设计的出发点，由于功能的抽象化和功能分解的多样化，将会大大有利于机械系统的创新性设计。
将机械系统所要实现的功能抽象化，可以开阔设计者的思路，采用多种工作原理实现机械系统的功能，有利于机械系统的创新。
功能分解和功能结构的多样性，可使实现机械系统总功能的方案多种多样，设计者可以从中寻找适合某些要求的综合最优的方案。
2、全面性设计
机械系统全面性设计是考虑产品生命周期全过程各个阶段的要求。如满足市场的显需求或隐需求；寻求设计方案的综合最优化；实现产品制造的经济性和先进性；满足用户要求和有利于维护；考虑回收利用等问题。机械系统设计中考虑的问题全面，可大大提高设计水平和产品质量。
全面性设计使所设计的产品更具市场竞争力，满足人类可持续发展的需要。
3、系统性设计
机械系统系统性设计是强调各要素的整体性。各要素的要求离不开整体的需要，系统性设计使机械系统的设计更具有整体优良性能。一个系统中各要素的作用是通过总体来体现的，有了总体的概念，才能处理好各要素的设计。
机械系统设计的系统性还表现在人—机—环境的广义机械系统的考虑上，使机械系统更加有利于发挥人—机的整体效率，使机械系统的效能得到充分发挥。人—机系统把人看做属于其中的一个组成部分，同时按人的特性和能力来设计系统。
环境可作为人—机系统的干扰因素来理解，系统设计就是为了排除环境的不利影响。
4、优化性设计
机械系统设计方案是多种多样的。这是由机械系统功能的抽象化和功能分解的多样化决定的。优化性设计思想是追求机械系统整体最优、全局最佳。为了达到这一目标，通常采用综合评价方法来寻求综合最优的机械系统方案。
以上机械系统的设计思想贯穿在整个设计过程之中，以实现机械系统质量优、性能好、成本低等设计目的。