了得網工業技術_機械創新設計（第三版）

內容簡介

本書共分為8章。第1章為緒論，介紹了創新設計概述、創新教育與創新人纔的培養；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，重點論述了功能綜合、原理方案綜合、構型綜合以及TRIZ創新理論；第4章為機構的創新設計，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章為機械結構設計與創新，分別從機械結構的功能素的變異與演化，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、機器人、自行車以及靜電紡絲設備的創新過程與發展歷史；第8章為歷屆全國大學生機械創新設計大賽獲獎的優秀作品案例與分析。本書可作為高等學校教材，也可供有關工程技術人員和科研人員參考。

1 緒論11.1 創新設計概述 11.1.1 設計與創新 11.1.2 創新設計 21.2 創新教育與創新人纔的培養 31.2.1 創新教育 31.2.2 創新人纔的特點 31.2.3 創新人纔的培養 4習題 62 創新思維與技法72.1 創新思維 72.1.1 創新思維的特點 72.1.2 創新思維的過程 82.1.3 創新思維的方式 82.2 創新技法 132.2.1 觀察法 132.2.2 類比法 142.2.3 移植法 152.2.4 組合法 162.2.5 窮舉法 162.2.6 集智法 17習題 193 機械繫統方案設計的創新213.1 機械繫統 213.1.1 機械繫統的組成 213.1.2 機械繫統的特性 213.1.3 機械繫統設計的內容 223.2 產品規劃的創新問題 223.2.1 產品進化曲線 233.2.2 技術繫統進化法則 233.2.3 產品的繫列化 243.2.4 產品功能的集成與組合 253.2.5 產品技術的擴展與滲透 253.2.6 開發新產品 253.3 方案設計的創新問題 263.3.1 功能分析與綜合 263.3.2 原理綜合 293.3.3 構型綜合 483.4 方案設計的評價 523.4.1 方案評價的內容及指標 523.4.2 評價方法 52習題 544 機構的創新設計554.1 機構的變異設計與創新 554.1.1 運動副的變異與演化 554.1.2 構件的變異與演化 594.1.3 機構的擴展 614.1.4 機構的倒置 624.1.5 機構的等效代換 644.1.6 機構的移植 684.2 機構組合設計與創新 704.2.1 串聯式組合 714.2.2 並聯式組合 764.2.3 封閉式組合 794.2.4 裝載式組合 844.3 機構再生設計與創新 864.3.1 一般化運動鏈 864.3.2 杆型類配 874.3.3 運動鏈組合 904.3.4 機構再生設計實例——飛機起落架的再生設計 934.3.5 機構再生設計實例——縫紉機送布機構的再生設計 944.4 廣義機構的應用 984.4.1 彈簧蠕行管道機器人 994.4.2 滾動杠杆的杠杆棘輪機構 994.4.3 聲音輪機構 994.4.4 厚度電測儀的杠杆機構 994.4.5 氣動商標自動粘貼機構 99習題 1005 機械結構設計與創新1035.1 實現零件功能的結構設計與創新 1035.1.1 功能分解 1035.1.2 功能組合 1065.1.3 功能移植 1085.2素的變異與演化 1095.2.1 軸轂連接素變異與演化 1095.2.2 離合器素變異與演化 1115.2.3 棘輪傳動素變異 1115.2.4 各種槽素的變異 1115.2.5 新型聯軸器的結構特點 1125.2.6 改善工作性能的結構變異 1125.3 適應材料性能的結構設計與創新 1135.3.1 揚長避短 1145.3.2 性能互補 1145.3.3 結構形狀變異 1165.4 方便制造與操作的結構設計與創新 1165.4.1 加工工藝的結構構型 1165.4.2 裝配輸送的結構構型 1185.4.3 簡單結構 1195.4.4 宜人結構 1215.5 用模塊拼接法進行結構的創新 123習題 1246 反求設計與創新1266.1 概述 1266.1.1 反求問題的提出 1266.1.2 反求設計的含義 1276.1.3 反求設計的研究對像 1276.2 反求設計的內容與過程 1286.2.1 反求設計的主要內容 1286.2.2 反求設計的主要過程 1326.3 反求實例分析 1346.3.1 原理方案的反求實例 1346.3.2 機構構型的反求實例 1346.3.3 實物反求實例 1366.3.4 精度反求實例 1376.3.5 圖像資料的反求設計實例 138習題 1397 典型機械的創新與進化1407.1 機床 1407.1.1 機床的產生 1417.1.2 機床的發展 1417.1.3 現代機床與展望 1427.2 動力機 1467.2.1 蒸汽機 1467.2.2 內燃機 1477.3 機器人 1497.3.1 工業機器人 1497.3.2 智能機器人 1527.4 自行車 1557.4.1 自行車的產生 1557.4.2 自行車的演變與發展 1557.4.3 自行車的進一步開發 1567.5 靜電紡絲設備 1587.5.1 靜電紡絲的產生 1587.5.2 陣列式毛細管靜電紡絲設備 1597.5.3 無針溶液靜電紡絲設備 1597.5.4 無針溶體靜電紡絲設備 160習題 1618 創新實例與分析1628.1 多功能齒動平口鉗 1628.2 機械式停水自閉水龍頭 1648.3 防傾翻輪椅 1658.4 飲料瓶撿拾器 1678.5 穿戴式蘋果采摘器 1688.6 趣味梅花樁 1708.7 自動配重式自行車停放裝置 1728.8 多功能助力起床床墊 173參考文獻176

前言

前言創新是引領發展的動力，人纔是支撐發展的資源。為了適應當今社會科技發展對創新人纔的需要，高等工程教育必須更新教育思想、轉變教育觀念，探索新的創新人纔的培養模式，提高學生的主動學習能力、創新設計能力、工程實踐能力。“機械創新設計”課程是“機械原理”及“機械設計”的後續課程，課程目標是通過學習機械繫統方案設計、機構設計、結構設計等設計過程中的創新方法、原理以及各種典型工程案例分析，使學生能夠以開放的思維、創新的角度描述、分析和解決復雜工程問題。該課程的實踐性很強，應配合課堂教學設置課內、外的創新實踐項目訓練，訓練環節包括創意的產生——確定創新題目、功能原理分析——繫統方案設計、機構創新設計、結構創新設計、加工調試、成果展示。通過理論聯繫實際，在具體的創新設計實踐中，激發學生對創新的興趣和自信，培養學生的創新設計能力、動手實踐能力、團隊合作能力，實現從常規設計到創新設計的飛躍。本書在第二版的基礎上，結合近十年的教學改革實踐及教材的使用情況，對教學內容進行了更新，同時引入了相關科研的成果、學生的競賽作品。主要修訂內容有：(1)在每章前增加了學習目標，每章後增加了創新實踐項目研討。(2)第7、8章增加或更新了機械創新設計案例。(3)對其餘各種的實例及內容作了必要的調整和更新。(4)書中大部分案例增加了二維碼，掃碼可以查看動畫視頻。本書第8章8.5節由北京印刷學院李艷老師編寫，8.6、8.7節由北京理工大學蘇偉老師編寫；其餘部分由原作者修訂；北京化工大學李好義老師、焦志偉老師提供了部分案例資料，在此一並表示衷心感謝。由於編著者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請各位讀者批評指正。編著者2021年9月版前言創新能帶來經濟的巨大發展，同時也推動人類社會的進步。對於一個國家來說，建立一個良好的創新機制，擁有大量具有創新能力的高素質人纔，就具備了發展知識經濟的巨大潛力，也就決定了這個國家在國際競爭中的地位。為了適應科學技術的飛速發展和知識經濟時代的到來，應該有自己的知識產權，有自主的創新能力，有能同國際競爭的名牌產品，更要有具備創新能力的人纔。於是，培養學生的創新能力就成為高等學校一項重要的教學改革內容。作者希望編寫的這本《機械創新設計》，能為培養創新人纔提供幫助。本書從創造學、設計方法學以及各種創新理論出發，分析、研究並論述了創新思維、創新技法以及機械產品設計中的各種機構設計、結構設計、反求設計、方案設計的各種創新方法與創新原理。在討論與分析過程中注意聯繫工程實際問題，注意闡明各種創新方法的實際功能效果，並引入了大量實例說明與解釋各種創新技法，引導學生進行觀察、對比、分析，培養學生的學習興趣。為了使學生在學習過程中能夠有機會檢驗自己的能力，本書還編寫了一定數量的習題與練習。本書是作者總結多年教學經驗和科研成果，並在廣泛收集資料的基礎上編寫的。本書承北京理工大學張春林教授審閱，並提出許多寶貴意見，在此表示衷心感謝。本書得到北京化工大學的大力支持，在此也表示深切感謝。由於作者水平有限，錯誤與不當之處在所難免，敬請各位讀者批評指正。編著者2005年4月第二版前言本版是在版的基礎上進行修訂的，主要做了如下幾項的工作：① 在第3章“機械繫統方案設計的創新”中增加了“產品規劃的創新問題”和“方案設計的評價”兩節內容；在3.3節還增加了建立形態矩陣的創新方法。② 在第4章“機構的創新設計”中增加了“廣義機構的應用”一節。③ 在第5章“機械結構設計與創新”中增加了“用模塊拼接法進行結構的創新”一節。④ 在第6章“反求設計與創新”的第3節“反求實例分析”中增加了精度反求實例與圖像資料的反求設計實例。⑤ 本版還增設了第8章“創新實例與分析”。⑥ 本版還重新編排了章節，增加了習題內容，更改了原書文字及插圖的錯誤。本書在討論與分析過程中注意聯繫工程實際問題，注意闡明各種創新方法的實際功能效果，並引入了大量實例說明與解釋各種創新技法，引導學生進行觀察、對比、分析，培養學生的學習興趣與情感。主要內容包括以下幾方面。創新設計基礎知識：在創造學基礎上探討了創新思維方法；在創造原理的基礎上通過實例對常采用的創新技法進行了分析與論述。① 機械繫統原理方案設計的創新：概述了機械繫統的基本概念，包括機械繫統的組成、機械繫統的相關性以及機械繫統發展過程中的進化理論和機械繫統設計的內容；重點論述了產品規劃階段、原理方案設計階段的創新問題。比較詳細地介紹了TRIZ的衝突問題解決理論；編寫了部分原理解目錄；還提出了原理綜合時關於資源的利用問題等。② 機構的創新設計：包括機構變異設計與創新、機構組合設計與創新、機構再生設計與創新以及廣義機構等。③ 機械結構設計與創新：包括實現零件功能的結構創新、適應材料性能的結構創新、方便制造與操作的結構創新等。④ 反求設計與創新：論述了反求設計的概念、反求設計的類型、反求設計的過程以及反求設計的創新問題。⑤ 典型機械的創新與進化：介紹了對人類社會與技術的發展影響比較大的機床、動力機械、機器人，以及應用廣泛的自行車的產生、發展與進化。從中可以看出創新對社會發展的推動，反過來社會的發展也拉動了創新。⑥ 創新實例與分析：主要是通過大學生在創新活動中的創新產品來進一步說明創新的過程及各種創新技法的運用。本書注意引入創新設計的動態和科技成果；注意收集各個方面的創新原理與技法充實創新設計的內容；尤其注意創新能力的訓練，根據多年創新設計教學的經驗與體會，編寫了部分的練習，使學生能夠通過這些練習鞏固各種創新技法的應用。後，由於作者水平有限，不當之處在所難免，敬請各位讀者批評指正。編著者2010年1月

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