第四章 机构的演化变异与创新设计

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。

机械创新设计第四章-机构的演化变异与创新设计课件本节课将讨论机构的演化变异与创新设计。

机构是机械系统中的重要组成部分，它可以实现不同的功能和运动。

机构的演化变异是指机构在不断的发展中逐渐改变和演化的过程。

而机构的创新设计则是指在已有机构的基础上进行改进和创新，提高其性能和功能。

首先，机构的演化变异是与时间和环境紧密相关的。

随着时间的推移，机构可以通过自身的变异适应新的环境和需求。

机构的变异可以包括结构的变化、形态的改变以及功能的扩展等。

这种演化过程中的变异使得机构具有更好的适应性和灵活性。

其次，机构的演化变异可以通过遗传的方式进行。

像生物一样，机构的演化也可以通过基因的传递来实现。

在设计机构的过程中，可以通过调整机构的设计参数来获得更优化的结构。

这种遗传算法可以通过计算机模拟来实现，从而提高机构设计的效率和准确性。

另外，机构的演化变异还可以通过仿生学的方法进行。

仿生学是指从生物体中汲取灵感，将其应用于机械系统的设计中。

通过研究生物体的结构和运动原理，可以获得很多创新的设计思路。

例如，借鉴昆虫的运动方式可以设计出更高效的机构。

因此，通过借鉴生物的优点，可以推动机构的演化和创新。

在机构的创新设计中，需要注意以下几点。

首先，要明确需求和目标。

只有明确了机构所需实现的功能和性能要求，才能有针对性的进行创新设计。

其次，要注重团队的合作和创新意识的培养。

机构的创新设计离不开团队的合作和创新思维的培养。

有一句俗话说：“两个头胜过一个头”，只有团队成员之间的密切合作，才能够推动机构设计的创新。

最后，要注重实验和测试。

创新设计是一个不断尝试和验证的过程，需要通过实验和测试来验证设计的可行性和有效性。

总结起来，机构的演化变异与创新设计是机械创新中非常重要的一部分。

通过机构的演化变异，可以使得机构具有更好的适应性和灵活性。

而机构的创新设计则是在已有机构的基础上进行改进和创新，提高其性能和功能。

机构的创新设计需要明确需求和目标、注重团队的合作和创新意识的培养，以及注重实验和测试。

1.什么是机构的演化或变异？什么是反求工程？机构的演化或变异是指以某机构为原始机构，在其基础上对组成机构的各个元素进行各种性质的改变或变换，而形成一种功能不同的机构。

把别的国家的科技成果加以引进，消化吸收，改进提高，再进行创新设计，进而发展自己的新技术，称这一过程为反求工程。

2. 什么是机械？机械的特点有哪些方面？传递能量、物料与信息。

其特点如下：12功。

3在拟定机械的功3.拟定功能目标要利于扩大设计思路 4.拟定功能目标要具有一定的超前意识 5.拟定功能目标要注意产品的生命周期循环问题4. 列举七种以上能够实现从连续转动到连续转动运动变换机构。

答：1．齿轮传动机构2．摩擦轮传动机构 3．瞬心线机构 4．连杆机构 5．带传动机构 6．链传动机构 7．绳索传动机构 8．液力传动 9．钢丝软轴传动机构 10．万向联轴器5. 什么是定向思维、逆向思维、形象思维和抽象思维？定向思维：基本上属于逻辑性思维一类。

其思维过程总是通过寻找合乎逻辑的、成熟的或常规的方法或途径，循序渐进地推断和认识事物。

逆向思维：是一种反逻辑和反常规的思维方式，其思维常摆脱正常的思考途径，以背逆正常思索途径来寻找解决问题的方法。

形象思维：EFG串联。

解：前置子机构为铰链四杆机构ABCD，后置子机构为摇杆滑块机构DCE。

若设连杆BC所受力为F，连杆CE所受力为PQ为：减小α和SL。

一、填空 1.维、横向思维、纵向思维。

2.理。

635法、头Triz理论即发明问题解决理论。

五大核心内容：1.创新思维方法与问题分析方法。

2.技术系统进化法则。

3.技术矛盾解决原理。

4.创新问题标准解法。

5.发明问题解决算法ARIZ。

6.基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库 6. Triz理论中，冲突解决矩阵原理有39个工程参数和40个发明问题解决原理可供应用；物-场分析法提出了76种标准解。

二、名词解释 1. 逆其思维通常摆脱正常的思维途径，以背逆能正常思索途径来寻找解决问题的解决斱法，思维要点：不挥手段，反其道行之。

与创新设计
块状构件的演化与变异
二杆状构件的尺寸演化与变异
一避免构件之间的运动干涉
三满足特定的工作要求
四
转动导杆机构机架AB尺寸加大,得到摆动导杆机构杆状构件的尺寸演化与变异
一
十字滑块连轴器
a图是双转块机构示意图，块1转动，通过连杆2将转动传递给3,4
为机架。

A、B为两个固定的转动副，按原机构的结构形状，两个转块无法实现整圆回转。

若分别将1、2、3构件的形状改变成含有滑槽和凸榫的圆盘形状，则构造了一个十字滑块联轴器。

如图b连杆2变成了图b所示的两面各有矩形条状凸榫的圆盘，且两凸榫的中心线互相垂直，并通过圆盘中心，1和3上个开一个凹槽，机架支撑两个固定转轴4，当1盘转动时，3盘以同样的速度转动。

十字滑块连轴器
启闭公交车门的曲柄滑块机构中，为避免曲柄与启闭
机构箱体发生碰撞，把曲柄做成弯臂状。

A B
C
在摆动凸轮机构中，为避免摆杆与凸轮廓线发生运功干涉，经常把摆杆做成曲线状或弯臂状。

摆块机构ABC，块3作成杆状，杆状构件2作成块状，
得到图示摆动导杆机构。

插齿机牛头刨床
此处先后插入两个视频：
1.插床导杆机构
2.牛头刨机构（需要录屏）
曲柄滑块机构中构件形状变异，曲柄与连杆均置于空心滑块内部，该机构可驱动大面积的块状物体。

谢谢观看。

4机构创新设计背景：随着社会的不断发展，人们对于机构的需求也在发生着变化。

传统机构的运作模式已经无法满足人们的需求，因此需要进行创新设计，以适应新的发展趋势。

问题：1.传统机构的办公环境单调枯燥，缺乏活力和创造力。

2.传统机构对于员工的激励机制和培训机制不够完善，导致员工积极性不高。

3.传统机构的组织结构和沟通方式过于僵化，影响工作效率和创新能力。

解决方案：1.创新办公环境：-设立开放式办公区域：为员工提供自由交流的环境，增强协作和创造力。

-倡导多元化：设置舒适的休息区、娱乐区，提供健身设施，增加员工的工作和生活平衡感。

-引入自然元素：增加绿植、自然光等，改善室内环境，增加员工的工作积极性。

2.激励机制和培训机制：-设置激励机制：根据员工的工作表现设立激励奖励机制，提高员工的工作积极性。

-提供培训机会：为员工提供多样化的培训机会，帮助员工不断学习提升，增加职业发展机会。

3.组织结构和沟通方式：-扁平化组织结构：取消繁杂的层级关系，减少决策层次，提高组织反应速度和灵活性。

-强调沟通和协作：建立良好的沟通渠道，鼓励员工分享创新想法和意见，促进团队协作和工作效率。

实施步骤：1.建立创新设计团队：由多个专业人士组成，包括设计师、人力资源专员等。

2.调研和分析现有机构的问题：通过问卷调查、面试等方式了解员工的需求和意见。

3.制定创新设计方案：根据调研结果和问题分析，制定创新设计方案，并与团队成员进行讨论和修改。

4.实施创新设计：根据方案，逐步进行实施，包括改善办公环境、制定激励机制和培训计划，并调整组织结构和沟通方式。

5.监测和评估：定期进行评估，通过反馈和调查了解创新设计的效果和员工的反应，并进行必要的调整和改进。

效果评估：1.员工满意度调查：通过问卷调查了解员工对于创新设计的满意度和反馈意见。

2.工作效率提高：通过比较改善前后的工作效率，来评估创新设计的效果。

3.创新能力提升：通过员工的创新意见和新项目的推出来评估创新设计的效果。