机械创新设计

课程论文

题    目：     创新思维在机械设计中的应用          

作    者：             张  琰                      

学    号：          201028050209                   

所在学院：       机 电 工 程 学 院                 

专业年级：           机制升1002                    

指导教师：             党  培                      

职    称：             讲  师                      

评阅成绩：                                         

                      2011年   6 月  4日

创新思维在机械设计中的应用

摘  要：文章针对传统机械设计的局限性，运用创新思维提出了现代机械设计思想和方法。

关键词：  创新思维  机械设计  设计方法  发展趋势

创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。　创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活动，它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成，产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等，在求异和突破中体现创新的动力。

一、创新是机械设计的指导思想

机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。

（一）运用创造思维

设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，它包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控能力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想象能力和思维能力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼，自觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。

（二）运用发散思维

发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题，求出多种答案的思维方式。例如，若提出“将两零部件联结在一起”的问题，常规的办法有螺纹联结、焊接、胶接、铆接等，但运用发散思维思考，可以得到利用电磁力、摩擦力、压差或真空、绑缚、冷冻等方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一，在技术创新和方案设计中具有重要的意义。

（三）运用创新思维

创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活动，它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成，产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等，在求异和突破中体现创新。

二、机械行业创新的方法

（一）研究市场开拓创新 

　　在计划经济年代，企业只是单纯的生产部门。所生产的产品由国家包销，企业没有或很少有市场意识，创新动力不足，造成产品几十年不变。在市场经济下，竞争日趋激烈，企业只有推出被市场接受的产品，才能生存下去。因此，企业必须下大力气研究分析市场、开拓市场，从市场和客户处取得新产品开发和老产品改造的需求信息，通过技术创新不适应市场竞争和客户需求的产品。要求做好产品规划，开展产品创新开发和技术创新研究，以增加企业的实力、发展后劲和竞争能力。 

（二）资源创新 

　　资金、信息及高水平人才是产品创新开发的基本保证。必要的资金是开展科研开发及其成果产业化的保障。必须采取多种方法和措施，不断增加科技投入，集中用于企业技术开发及其成果产业化等的资金需求。 

市场、技术、经济及法规等信息是产品创新设计的来源和基础，在科学技术日新月异，新技术、新工艺、新产品层出不穷的今天，现代信息技术成为加速产品创新开发的助推器。 

（三）开发手段创新 

　　传统的产品设计方法大多是模仿或经验设计，设计手段落后。初级CAD的应用主要在计算机绘图、改图、编制明细表等方面，而三维CAD设计、有限元分析、优化设计、可靠性设计、信息与电子技术等现代设计理论方法在工程机械产品设计开发中的应用仍然很少。造成品种单一、结构陈旧，由此带来产品市场竞争力不强，企业经济效益低下。 

　　提高和增强企业的产品开发手段，是增强技术创新能力的有效方法。信息及其它高新技术的成熟应用，为企业产品开发手段创新开辟了有效的途径。随时着以CAD技术为代表的信息技术在产品开发中的深入应用，将开创崭新的产品开发模式－数字化产品设计，由此带来设计观念、设计方法、组织形式的全面创新，将迎来工程机械产品设计的现代化。 

三、创新在机械设计的运用

机械创新设计是充分发挥设计者的创造力和智慧，利用人类已有的相关科学理论、方法和原理，进行新的构思，设计出新颖、有创造性及实用性的机构和机械产品。

　　机械创新设计要解决的核心问题是：探讨机械产品创造发明的机理、模式、过程及方法，尽力将其算法化、程式化、定量化、符号化，提高设计的可靠性、设计效率和质量。

　　机械创新设计遵循机械设计系统化方法，但它更加强调创造性。创新设计是增强机械产品市场竞争力的根本途径。虽然设计阶段的投入只占产品总成本的约5％，但设计过程所做的决策几乎决定了产品全部成本的约70％。产品的性能、结构、质量、成本、维护性等都是在产品设计阶段确定，创新设计既是面向产品全生命周期的设计，又是面向市场、面向用户的设计，只有创新设计才能产生真正具有市场竞争力的创新产品。

　　机械创新设计是一项复杂、耗时的脑力工作，也是一项紧张而又繁重的体力劳动。为了提高设计效率，寻求科学的设计方法和有效的设计工具成为人们努力的目标，而设计自动化则是人类最终的理想设计方法。设计的科学性，一方面使得人们能够从系统的角度更好地认识设计，减少不良设计的出现，另一方面也使得人们寻求设计工具的愿望成为可能。因此，满足机械创新设计需求的CAD技术既是实际设计工作的需要，也是CAD技术未来的发展方向。

四、现代机械设计的发展趋势展望

由于国际化市场的激烈竞争和用户对产品的功能、质量、价格、供货期、售后服务等要求越来越高，以及高新技术的飞速发展，以信息科学与微电子技术为代表的现代科学技术对制造业的渗透、改造和更新，使传统的制造技术演变成为一门涵盖从产品设计、制造、管理、销售到回收再生的全过程，跨多个学科且高度复杂化、集成化的先进制造技术。柔性自动化，智能化，并行工程，虚拟制造，精密、微细加工等，是当今先进制造技术的发展趋势。现代设计技术是现代制造技术的主体技术之一，也是先进制造技术的核心与灵魂，必将伴随着先进制造技术的发展，计算机和信息技术的进步，制造业生产模式的变革，竞争与合作的全球化，人们对生态环境、资源的关切和对产品品质多样化等方面的要求，而发生着深刻的变化。展望现代设计技术的发展趋势，大致有以下几方面：

（一）设计过程的数字化

不仅要完善工程对象中确定性变量的数学描述和数学建模，而且更要研究非确定性变量，包括随机变量、随机过程、模糊变量(人的智能、经验、创造力、语言及政治、经济、人文等社会科学因素)等的数学描述和数学建模。

（二）设计过程的自动化和智能化研究。

健全、研究、发展各种类型的数据库、方法库和知识库，及自动编程、自学习、自适应等高级商品化软件的研制，如研究设计知识、数据、信息的获取与处理技术、智能CADA]E神经网络专家系统的模型和应用软件等。

（三） 虚拟设计和仿真虚拟试验及快速成形技术的深入研究

虚拟设计和仿真虚拟试验及快速成形技术的深入研究是一种以计算机仿真为基础，集计算机图形学、智能技术、并行工程、人机工程、材料、成形工艺、光电传感技术和多媒体技术为一体的综合学科研究。

（四）大力普及、推广与发展CAD技术的应用研究

（五） 面向集成制造和分布式经营管理的设计方法、人员组织及规划的研究。　　

（六）微型机电系统的设计理论及设计方法和技术的研究

如智能计算、纳米技术、微型机器人系统及微型机械系统的设计计算。

（七）面向生态环境的绿色设计理论与方法的研究

如绿色产品的设计、清洁化生产过程的设计、产品的可回收性设计等。

（八）注重基础性设计理论及共性设计技术的深层次研究。

五、结束语

总之，机械创新设计就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；二是创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产或生活的需要。在论文的写作过程中党老师和同学们给予了很大的帮助，在此表示真诚的感谢。

参考文献：

　　[1]陈立德，机械设计基础，北京：高等教育出版社，2007

　　[2]罗绍新，机械创新设计[M]，北京：机械工业出版社，2003

　　[3]陈屹、谢华，现代设计方法及其应用[M]，北京：国防工业出版社，2004

　　[4]潘兆庆，周济，现代设计方法概论[M]，北京：机械工业出版社，1991

　　[5]邹慧君，机械系统概念设计[M]，北京：机械工业出版社，2003

　　[6]童秉枢，现代CAD技术[M]，北京：清华大学出版社，2000