机械创新设计第三章 常用创新设计的基本原理

机械设计的基本原理和方法机械设计是指以机械结构为基础，使用工程技术方法进行创新和设计的过程。

在机械设计中，掌握基本原理和方法是非常重要的，下面将介绍其中的几个关键点。

一、机械设计的基本原理1.结构设计原理机械设计的结构设计原理是指根据机械产品的功能要求，将其分解为若干个组成部分，并通过合理的连接方式使这些部分形成一个有机的整体。

结构设计的关键在于考虑产品的强度、刚度、稳定性等因素，以确保产品的正常运行。

2.运动学原理机械设计中的运动学原理是研究物体运动的规律和方法。

在机械设计中，需要根据产品的工作要求和工作环境，确定产品的运动轨迹、速度、加速度等参数，并通过运动学分析来确定合适的机械结构和传动机构。

3.材料力学原理材料力学原理是机械设计的重要基础。

在机械设计中，需要对所选材料的力学性能进行分析和计算，以确定材料的适用范围和工作条件。

常用的材料力学原理包括弹性力学、塑性力学等。

4.热力学原理热力学原理在机械设计中的应用主要是分析机械系统的热工性能。

通过热力学原理的应用，可以对机械系统的能量传递和转化进行分析，从而优化机械系统的能效和性能。

二、机械设计的基本方法1.需求分析和规划机械设计的第一步是对产品需求进行分析和规划。

通过调研和产品定位，明确产品设计的目标和功能要求，确定设计方向和设计原则。

2.概念设计和创新概念设计是指根据需求和规划，在理论上进行创新和方案设计。

在概念设计中，可以采用创新的思维方式，结合专业知识和设计经验，提出多个不同的设计方案。

3.详细设计和分析详细设计是指从概念设计中选取一个最佳方案，并进行详细制图和参数计算。

在详细设计中，需要进行力学、动力学、热力学等方面的分析，确保设计方案的合理性和可行性。

4.制造和优化机械设计完成后，需要进行制造和优化。

在制造过程中，需要根据设计图纸进行加工和装配，确保产品的质量和精度；在优化过程中，可以根据实际使用情况对机械系统进行改进和调整，提高产品的性能和可靠性。

机械创新设计课程设计一、课程目标本章节“机械创新设计课程设计”旨在达成以下目标：1. 知识目标：（1）掌握机械设计的基本原理和概念；（2）了解我国机械行业的发展现状和趋势；（3）学会运用创新思维方法进行机械设计；（4）熟悉机械设计的相关规范和标准。

2. 技能目标：（1）能够运用所学的理论知识进行简单的机械创新设计；（2）具备分析机械设计案例的能力，并提出优化方案；（3）掌握使用CAD软件进行机械零件绘制和装配的基本操作；（4）具备团队协作和沟通交流的能力，能够完成小组设计任务。

3. 情感态度价值观目标：（1）培养学生对机械设计的兴趣和热情，激发创新意识；（2）增强学生的工程意识，培养严谨的科学态度；（3）提高学生的环保意识，关注绿色设计和可持续发展；（4）培养学生具备良好的职业道德，尊重知识产权，遵循设计伦理。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论知识与实际应用相结合。

学生特点：高中阶段学生具有一定的物理和数学基础，思维活跃，好奇心强，具备一定的动手能力和创新潜能。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养其独立思考和解决问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容根据课程目标，本章节“机械创新设计课程设计”的教学内容如下：1. 机械设计基本原理：包括力学基础、材料力学、机械原理等，参考教材第二章；2. 机械设计方法：介绍创新设计思维方法、设计流程和设计原则，参考教材第三章；3. 机械设计案例分析：分析国内外典型机械设计案例，总结成功经验和启示，参考教材第四章；4. 机械设计规范与标准：学习相关国家标准和行业规范，了解设计过程中的合规性要求，参考教材第五章；5. CAD软件应用：学习CAD软件的基本操作，包括零件绘制、装配设计和工程图绘制，参考教材第六章；6. 机械创新设计实践：分组进行创新设计项目，结合所学理论知识，完成设计方案和实物制作。

机械创新设计课程设计机械创新设计课程旨在培养学生的创新意识和设计能力，掌握机械设计和制造的基本知识和技能。

通过课程的学习，使学生学会应用多种工具和技术实现机械设计。

课程目标本课程的目标包括以下几个方面：1.掌握机械设计的基本概念和理论知识。

2.熟练掌握机械设计的各种工具和方法。

3.了解机械制造的基本技术。

4.培养学生的创新意识和实际能力。

5.综合运用所学知识和技能完成机械创新设计项目。

课程内容本课程的内容包括以下几个部分：一、机械设计基础1.机械零部件的分类和构造。

2.常用机械制图符号和标准。

3.制图和三维建模的基本方法与技巧。

4.机械零部件的配合和公差设计。

二、机械工程材料1.常用机械工程材料的特性和应用。

2.材料的物理性能和化学性能分析。

3.材料加工和应用时的注意事项。

三、机械加工工艺1.常用机械加工工艺及其原理。

2.常用机床设备和工具。

3.常用的加工过程和技术。

四、机械设计实践1.针对实例进行机械设计实践。

2.分析、测试和优化机械设计方案。

3.团队合作完成机械创新设计项目。

课程评估本课程的评估方式主要包括以下几个部分：1.课堂表现（20%）2.课程作业（30%）3.设计报告（50%）设计项目本课程的设计项目旨在通过实践锻炼学生的创新能力和实际操作能力，具体内容包括以下几个方向：1.设计一种新型机械产品，如新型传动装置、新型机床、新型工具等。

2.设计一种具有特色的机械系统，如自动化生产线、自动化检测系统等。

3.设计一种针对特定应用的机械设备，如遥控机器人、环保机器人、医疗机器人等。

结论通过机械创新设计课程的学习，学生将掌握机械设计和制造的基本知识和技能，培养出自己的创新能力和实际操作能力，从而为机械行业的发展做出更多的贡献。

新型公交投币机摘要随着时代的发展，交通日益发达，尽管开车的人越来越多，但是挤公交的人也并未有减少趋势。

但是，由于投币时币种不一，钱的褶皱程度不同，收的钱只能杂乱无章地装在投币箱里。

这样，公交公司得耗费大量的人力，财力，物力来整理，分类，清点所收的钱。

而公交投币机则从根源上解决了这个问题，在前进入钱币箱时便开始动作，完美地用机械代替人工实现钱币的整理，分类，清点。

第1章研制背景及意义社会不断进步的今天，城市的交通也越来越拥挤，而公交车则是大多数人首选的代步工具，很多人选择投币的方式坐车。

试想，假设一个公交公司有两百辆公交车，每辆公交车每天的平均收入为三百元，那么一个公交公司每天得清点整理六万元。

这只是一个典型的例子，倘若在北上广深这样的一线城市，一个公交公司一天的交易额能达到十几万甚至几十万。

而这么多的钱币面值基本都是一块的，有的是褶皱的，还有残币和破损币。

若每个工人一小时能整理，分类，清点1000块，每个工人每天工作八小时，还不包括数钱的过程中可能出现错误导致重数，起码得请七个工人不停地数钱。

这样的话，首先工作的人数钱数到手抽筋的确很累。

其次，公交公司每个月得额外支付数钱工人的工资多达上万，还有额外占用的空间和物质。

而新型的公交投币机利用机械装置代替人工操作,完成钱币的整理，清点和分类，简化了钱币的整理流程，减轻了工人的工作强度，也为公交公司节约了大量人力，财力和物力。

第2章设计方案2.1纸币部分设计纸币收币口采用地铁自动售票机形式，人们在投币前事先将纸币整理平整，然后将纸币投入收币口，收币口内置滚轮检测到纸币的投入后开始工作，将纸币沿传送带运输，最后至钱箱。

利用光电传感器来测量纸币的宽度长度，首先在收币口至内置滚轮间设置一排对射式光电传感器，所谓的对射式传感器就是指组成传感器的发射器和接受器是分开放置的，发射器发射红外光后，会经过一定距离的传输后才能到达接受器的位置处，并且与接受器形成一个通路，当我们需要检测的物体通过对射式光电传感器时，光路就会被检测物体所阻挡，这是接受器就会及时的反应并输出一个开关控制信号，无纸币经过时光电传感器的发射端发射的光线可以被另一侧的接收端接收到，当纸币经过时，纸币挡住了光电传感器发射端发出光线，此时接收端无法收到光线，产生一个信号，通过一排对射式光电传感器可测出纸币的宽度，因考虑到大多数纸币的残缺是缺角等，影响较大的是纸币的长度，而且不同面额的纸币宽度不同，可将宽度作为面额的区分标准。

第十三章机械创新设计简介第一节概述第二节常用的创造性思维模式和方法第三节机械的创新设计第四节产品造型创新设计简介第一节概述一、创新设计的概念机械创新设计MCD（Mechanical Creative De sign）是指更充分地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，以及最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，进行新的构思、设计出新颖、有创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。

开发设计创新设计变异设计反求设计开发设计:从提出方案到完成设计全过程都是全新的、探索性的，创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产和生活的需要。

变异设计:在已有产品的基础上，针对原有产品存在的缺或新的功能要求，从工作原理、机构、结构、参数、尺寸等方面进行一定的变异，改进机械产品的技术性能、可靠性、经济性和适用性，设计出新产品以适应市场需求。

反求设计:针对已有的先进产品或设计，进行深入分析研究，探索掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上，开发出同类型的创新产品。

无论哪种创新设计都要求设计师在设计环节上突破常规惯例，追求与前人、众人不同的的方案，提出新原理、新方法、新机构、新形式、新材料等，在求异是寻求创新，将设计者的智慧具体物化在整个设计过程中。

二、机械创新设计与常规机械设计以及创造发明的关系1.机械创新设计与常规机械设计常规机械设计过程一般可以分为这样4个阶段：（1）机械总体方案设计设计者根据设计任务书的要求，广泛收集同类机械或相近机械的性能参数，使用情况、优缺点等技术资料和数据，而后进入机械总体方案设计阶段。

机械总体方案设计在很大程度上决定了未来机械的面貌，对机械的性能、成本影响很大。

（2）机械的运动设计机械运动设计的内容包括：机构主要尺寸的确定、机械运动参数的分析、传动比的确定与分配等。

（3）机械的动力设计在运动设计的基础上，确定作用在机械系统各构件上的载荷并进行机械的功率和能量计算。

机械创新设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械设计的基本原理和常用设计方法，理解机械创新设计的重要性和实际应用。

2. 使学生了解并掌握机械结构优化、功能创新、材料选择等机械创新设计的关键环节。

3. 帮助学生掌握利用现代设计工具（如CAD软件）进行机械设计的技能。

技能目标：1. 培养学生运用创新思维方法，提出机械设计方案，并具备分析和解决问题的能力。

2. 培养学生运用所学的理论知识，进行实际机械设计项目的操作和实施。

3. 提高学生的团队协作能力和沟通表达能力，使其能够在项目中进行有效的交流与合作。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对机械设计的兴趣，培养其创新精神和实践能力。

2. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程意识，使其认识到机械设计在工程实践中的重要性。

3. 引导学生关注社会发展，认识到机械创新设计在促进科技进步和社会发展中的作用，增强社会责任感。

本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的创新能力和实际操作能力。

课程目标明确、具体，便于学生和教师在教学过程中进行有效评估和调整。

通过本课程的学习，使学生能够在掌握基本理论知识的基础上，具备一定的机械创新设计能力，为未来从事相关工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 机械设计基本原理：包括机械设计的基本概念、设计原则和设计流程，以教材第一章内容为基础，使学生建立完整的机械设计理念。

2. 机械创新设计方法：介绍常用的创新设计方法，如头脑风暴、TRIZ理论、六顶思考帽等，结合教材第二章内容，帮助学生掌握创新设计思维。

3. 机械结构优化：分析机械结构优化设计的方法和技巧，以教材第三章内容为参考，让学生了解如何进行结构优化以提高机械性能。

4. 功能创新与材料选择：探讨功能创新的方法和材料选择原则，结合教材第四章内容，使学生掌握如何进行功能创新及选用合适材料。

5. 现代设计工具应用：学习CAD软件等现代设计工具的使用方法，参考教材第五章内容，提高学生运用现代技术进行机械设计的技能。

机械创新设计复习手册第一章绪论第一节创新与创新方法1、发现是指原本早已存在的事物，经过人们不断努力和探索后被人们认知的具体结果。

2、发明是指人们提出或完成原本不存在的、经过人们不断努力和探索后提出的或完成的具体结果。

3、创造也是一种完成新成果的过程，但可能具有一定的参照物，而不强调原本不存在的事物。

4、创新是指提出或完成具有独特性、新颖性和实用性的理论或产品的过程。

5、创新与创造关系：无本质差别，创新是创造的具体实现。

但创新更强调创造成果的新颖性、独特性和实用性。

6、从创新内容分，创新分为知识创新、技术创新、应用创新。

技术创新：针对具体的事物，提出并完成具有新颖性、独特性和实用性的新产品的过程。

应用创新：把已存在的事物应用到某个新领域，并发生很大的社会与经济效益的具体实现过程。

7、创新方式：其一是由无到有的创新，其二是由有到新的创新。

8、设计指根据社会或市场的需要，利用已有的知识和经验，依靠人们思维和劳动，借助各种平台（数学方法、实验设备、计算机等）进行反复判断、决策、量化，最终实现把人、物、信息资源转化为产品的过程。

9、创新设计：是指在设计领域中，提出的新的设计理念、新的设计理论或设计方法，从而得到具有独特性和新颖性的产品。

10、机械创新设计：是指机械工程领域内的创新设计，它涉及机械设计理论与方法的创新、制造工艺的创新、材料及其处理的创新、机械产品维护及管理的创新。

第二节常规设计、现代设计与创新设计1、机械设计方法可以分为正向设计和反向设计，正向设计可以分为常规设计、现代设计和创新设计。

2、常规机械设计方法是依据力学和数学建立的理论公式和经验公式为先导，以实践经验为基础，运用图表和手册等技术资料，进行设计计算、绘图和编写设计说明书的过程。

3、现代设计方法强调以计算机为工具，以工程软件为基础，运用现代设计理念进行的机械设计。

4、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知识，进行创新构思、设计出具有新颖性、创造性及实用性机械产品的一种实践活动。

机械创新设计摘要:简单概述创新设计以及创新设计构思的基本原理、方法和技巧，以机械系统的概念设计为主线，内容包括：创新设计思维与方法，机械系统的功能结构与原理方案创新。

关键词：设计创新机械结构原理功能Mechanical Creative DesignAbstract: a brief overview innovation design and innovation designing idea of the basic principles, methods and skills to the conceptual design of mechanical system as the main line, and the content includes: innovation design thinking and method, mechanical system function structure and principle project innovation.Keywords: design innovation mechanical structure principle function一创新设计概述（一）设计与创新概括地说，创新就是创造与创效。

它是集科学性、技术性、社会性、经济性于一身，并贯穿于科学技术实践、生产经营实践和社会活动实践的一种横向性实践活动。

所谓设计，就是尽可能少地消耗以材料、能源、劳动力、资金等形态存在的资源，而创造出满足预先陈述的功能要求的物质实体，以实现对某一设计对象潜在要求的过程。

创新设计不仅是一种创造性的活动，还是一个具有经济性、时效性的活动。

同时创新设计还要受到意识、制度、管理及市场的影响与制约。

因此需要研究创新设计的思想与方法，使设计能继续推动人类社会向更高目标发展与进化。

归纳起来创新设计具有如下特点：①创新设计是涉及到多种学科，包括设计学、创造学、经济学、社会学、心理学等的复合性工作，其结果的评价也是多指标、多角度的；②创新设计中相当一部分工作是非数据性、非计算机性的，而是要依靠对各学科知识的综合理解与交融，对已有经验的归纳与分析，运用创造性的思维方法与创造学的基本原理开展工作；③创新设计不只是因为问题而设计，更重要的是提出问题，解决问题；④创新设计是多种层次的，不在乎规模大小，也不在乎理论深浅，注重的是新颖、独创、及时；⑤创新设计的最终目的在于应用。

机械创新设计的课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握机械创新设计的基本概念、原理和方法；2. 了解我国机械行业的发展现状及趋势，理解机械创新设计在产业发展中的重要性；3. 掌握运用CAD软件进行简单的机械零件设计与绘制。

技能目标：1. 能够运用创新思维方法，提出具有创新性的机械设计方案；2. 学会分析机械系统的性能，优化设计方案；3. 能够运用团队协作和沟通技巧，完成创新设计项目的实施。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱机械学科，增强对机械设计的兴趣；2. 培养学生的创新意识，提高创新能力和实践能力；3. 树立正确的价值观，认识到机械创新设计在促进社会进步中的重要作用。

课程性质：本课程为选修课程，旨在提高学生的创新能力和实践能力，培养学生的团队协作精神。

学生特点：学生处于高中阶段，具备一定的机械基础知识，思维活跃，动手能力强，对新鲜事物充满好奇。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，鼓励学生积极参与讨论和实践，注重培养学生的创新思维和团队协作能力。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际机械创新设计项目中，提高其综合素质。

二、教学内容1. 引言：介绍机械创新设计的概念、意义及其在机械工程领域的应用。

教材章节：第一章 机械创新设计概述2. 创新思维与方法：- 创新思维训练：头脑风暴、六顶思考帽等；- 创新方法介绍：TRIZ、DFMA等。

教材章节：第二章 创新思维与方法3. 机械设计原理：- 机械原理：机构、传动、联接等；- 设计原理：强度、刚度、稳定性、可靠性等。

教材章节：第三章 机械设计原理4. 机械创新设计案例：- 国内外机械创新设计成功案例；- 分析案例中的创新点及设计方法。

教材章节：第四章 机械创新设计案例5. CAD软件应用：- CAD软件操作基础；- 机械零件设计与绘制实践。

教材章节：第五章 CAD软件在机械设计中的应用6. 机械创新设计实践：- 团队协作完成创新设计项目；- 设计方案的分析、优化与实施。