第二章_机械创新设计的基础知识

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。

机械基础教案(中职)第一章：机械概述1.1 机械的定义与分类讲解机械的基本概念，让学生理解机械的本质和作用。

介绍机械的分类，包括传动机械、执行机械、控制机械等。

1.2 机械的组成部分讲解机械的基本组成部分，包括主机、附件、动力系统、控制系统等。

介绍各个部分的作用和相互关系。

1.3 机械的性能与参数讲解机械的性能指标，包括力、速度、精度、效率等。

介绍机械参数的计算方法和应用。

第二章：机械传动2.1 传动机械的类型与原理讲解传动机械的类型，包括齿轮传动、皮带传动、链条传动等。

介绍各种传动方式的原理和特点。

2.2 齿轮传动讲解齿轮的基本概念，包括齿轮的形状、齿数、模数等。

介绍齿轮传动的计算方法和应用。

2.3 皮带传动与链条传动讲解皮带传动和链条传动的基本概念，包括皮带和链条的规格、张紧方式等。

介绍皮带传动和链条传动的计算方法和应用。

第三章：机械结构3.1 机械结构的基本要素讲解机械结构的基本要素，包括梁、柱、板、壳等。

介绍各个要素的受力分析和设计方法。

3.2 机械结构的设计原则讲解机械结构设计的原则，包括强度、刚度、稳定性等。

介绍结构设计的方法和步骤。

3.3 机械结构的优化讲解机械结构优化的目的和方法，包括尺寸优化、形状优化等。

介绍结构优化算法和应用。

第四章：机械零件4.1 机械零件的类型与功能讲解机械零件的类型，包括轴承、齿轮、联轴器等。

介绍各种零件的功能和应用。

4.2 机械零件的材料与选择讲解机械零件的材料，包括钢、铝、塑料等。

介绍零件材料的选择方法和原则。

4.3 机械零件的加工与装配讲解机械零件的加工方法，包括铸造、锻造、切削等。

介绍零件的装配方法和工艺。

第五章：机械系统5.1 机械系统的组成与分类讲解机械系统的组成，包括主机、动力系统、控制系统等。

介绍机械系统的分类，包括简单机械系统、复杂机械系统等。

5.2 机械系统的分析与设计讲解机械系统的分析方法，包括力学分析、动力学分析等。

介绍机械系统设计的方法和步骤。

第一讲1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。

独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。

现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。

常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计关联：机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。

创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。

现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。

2.现代创新人才应具备那些基本素质？(1) 具备必须的基础知识和专业知识(2) 不断进取与追求的精神(3) 合理的创新思维方式（突破传统定式）(4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件）(5) 掌握一定的创新技法3.学习机械创新设计的内容有那些？1.机构的创新设计2.机构应用创新设计3.机构组合设计产生新机构系统4.机械结构的创新设计5.利用反求原理进行创新设计6.利用仿生原理进行创新设计第二讲1简述创造性思维四大特性(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。

影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？(1)天赋能力：与生俱来的所有神经元(2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义(3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。

3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。

概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技术，并利用于其他新事物。

特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾；2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值；3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。

一．现代教育创新设计的五大特征。

1．教育的指导性。

打破采用注入式，统一发式塑造学生的局面，强调发挥学生特长，主动学习。

教室熊传授知识的权威变成知道学生学习的顾问。

2．教育的综合性。

不满足于传授和掌握知识，强调培养综合运用知识解决问题的能力。

3．教育的社会性。

教育有封闭的校园转向开放的社会，由教室转向图书馆，工厂等社会活动领域，借助现代高科技信息网络技术促进远程高等教育的发展。

4．教育的终身性。

信息时代的来临，使人类进入了知识经济的新时代，知识的迅速更替，创新的不段加强，使人们的学习行为为普遍化和社会化。

为了生存竞争，必须不断学习，将一次性的学校教育转化为全社会的终身教育。

5．教育的创造性。

为适应高科技高速发展和社会竞争的需要，建立重视能力培养的教育观，致力于培养学生的创新精神和提高创造性。

二．设计包括哪些基本过程，为什么把施工设计列为其中？答：1.创新设计过程一般分为产品规划，方案设计，技术设计和施工设计四个阶段2. 因为施工设计阶段是在装配图设计的基础上，根据施工的需要产生零件图，按成全部设计图样，并编制设计说明书，使用说明书及其他设计文档。

在产品投产前要通过产品试制，检验产品的加工性和装配工艺，根据试制工程进行产品的成本计算，对产品设计提出修改意见，进一步完善产品设计，通过计算机辅助设计的优势，可以提高设计速度，提高设计质量，充分调动分布在不同地域的优质资源，缩短设计周期，保证设计的有效性。

三．简述创造性思维的四大特征。

1.思维结果的新颖性，独特性。

思维的结果是过去未有过的，也可以使主体对知识，经验和思维材料进行新颖的综合分析，抽象概括，已达到人咧思维的高级形态，它包括着新的因素。

2.思维方法的灵活性，开放性。

对于客观事物或问题，表现出勇于突破思维定..,善于从不同的角度思考问题，善于提出多种解决方案；能根据条件的发展变化及时改变先前的思维过程，寻找解决问题的新途径。

3.思维的潜意识自觉性。

机械工程基础知识与创新机械工程是应用物理学、材料科学和工程数学的学科，涉及机械设计、制造、能力学、热力学等多个领域。

本文将从机械工程的基础知识以及创新方面进行讨论。

一、机械工程基础知识1. 机械设计机械设计是机械工程的核心领域之一。

它涉及到机械系统的构建和设计，包括机械零件的选择、装配和测试等工作。

机械设计需要考虑材料的选择、结构的强度和刚度等因素，以确保机械系统的正常运行。

2. 制造工艺制造工艺是指将设计好的机械零件转化为实际产品的过程。

它涉及到材料加工、装配和测试等环节。

制造工艺需要考虑到生产效率、产品质量以及成本控制等因素，以满足市场需求。

3. 材料科学材料科学在机械工程中起着重要的作用。

不同的材料具有不同的机械性能，例如强度、刚度和耐腐蚀性等。

机械工程师需要了解不同材料的特性，并根据设计要求选择合适的材料。

4. 能力学能力学是研究力、力矩、惯性和加速度等物理现象的学科。

它在机械工程中用于分析和计算机械系统的运动学和动力学行为。

能力学在机械设计和分析中起着重要的作用，可以帮助机械工程师预测机械系统的性能。

5. 热力学热力学是研究热量和能量转化的学科。

在机械工程中，热力学用于分析和优化热机和热力系统的性能。

机械工程师需要了解热力学原理，以确保机械系统的能量转化效率。

二、机械工程的创新机械工程行业一直在不断创新和发展。

以下是几个重要的机械工程创新领域。

1. 自动化和机器人技术自动化和机器人技术在机械工程中的应用越来越广泛。

自动化系统和机器人可以完成繁重、危险或高度重复的任务，提高生产效率和产品质量。

机械工程师需要了解自动化系统和机器人的原理和应用，以应对日益复杂的生产需求。

2. 3D打印技术3D打印技术是一项创新的机械工程技术，它可以通过逐层堆积材料来创建物体。

3D打印技术可以快速制造复杂的零件，并且可以根据需求进行定制。

它在快速原型制作、医疗器械和航空航天等领域具有广泛的应用前景。

3. 智能化和物联网技术智能化和物联网技术在机械工程中的应用不断增加。

第一章测试1.国产大飞机的设计为机械创新设计的（）。

A:反求设计B:经验设计C:开发设计D:变异设计答案:C2.开发设计具有开创性和探索性，其设计风险较大。

A:错B:对答案:B3.机械的创造发明大多属于机械机构方案的创新设计。

A:错B:对答案:A4.机械创新设计有高低层次之分，这可用创新度来衡量。

A:对B:错答案:A5.机械创新设计的类型主要有，开发设计，变异设计，反求设计。

A:对B:错答案:A6.机械创新设计的特征是，独创性，实用性，多方案优选。

A:错B:对答案:B第二章测试1.从工作机理上来说潜水艇设计采用的思维方式为（）。

A:灵感思维B:抽象思维C:逆向思维D:类比思维答案:D2.分割原理包含以下几个部分：（）。

A:增加物体相互独立部分的程度B:把物体分成容易组装和拆卸的部分C:都是D:把一个物体分成相互独立的部分答案:C3.被誉为TRIZ之父的阿奇舒勒是（）科学家。

A:日本B:英国C:美国D:俄国答案:D4.“网球拍减轻总体重量，增加头部重量，以保持击球力量”体现了（）。

A:各性能参数的协调B:结构上的协调C:提高柔性法则D:工作节奏/频率上的协调答案:A5.发明原理1“分割”的效能是（）。

A:消除有害作用B:提高系统效率C:提高系统协调性D:改善操作和控制答案:C6.“炮管直径必须足够大以使一个个的炮弹容易射出，但同时又必须是足够小以免火药爆炸推力的泄露”属于（）。

A:基于条件的分离B:整体与部分的分离C:时间分离D:空间分离答案:D7.系统分析法包含以下哪几类方法（）A:设问探求法B:特性列举法C:形态分析法D:缺点列举法答案:ABCD8. TRIZ理论核心思想，主要有（）。

A:冲突B:40条创新原理C:专业理论基础D:技术系统进化法则答案:ABD9.冲突矩阵是由39个（）与39个( )构成的矩阵。

A:恶化参数B:负向参数C:正向参数D:改善参数答案:AD10.抽象思维的思维材料侧重于语言、思维推力、数字、符号。

机电创新设计的基础知识机电创新设计是指在机电一体化领域进行创新设计的活动。

机电一体化技术是现代工业领域的重要技术之一，通过将机械设计与电气控制相结合，实现机械和电气设备的高度集成，提高产品的性能和效率，促进工业自动化的发展。

机电一体化的设计需要掌握一些基础知识，下面我们来介绍一下：1. 机械设计基础知识机械设计是机电一体化设计的基础，需要掌握刚体力学、材料力学、热力学等基本知识。

刚体力学是机械设计的基石，包括力的分析、物体运动学和动力学等内容。

材料力学是机械设计中考虑到材料的物理性质和受力情况，以便设计出合理的结构。

热力学则是考虑到能量转化和热效率等问题，确保机械系统的正常运行。

2. 电气工程基础知识机电一体化中的电气部分需要掌握电路基础知识、电子元器件和电气设备的原理和应用。

电路基础知识包括电流、电压、电阻等基本概念，掌握电路图的绘制和电路分析的方法。

电子元器件是机电一体化中重要的部分，包括电阻、电容、电感等被广泛应用于电路中的元器件。

此外，掌握电气设备的原理和应用也是机电一体化设计的必备知识。

3. 控制工程基础知识控制工程是机电一体化中非常重要的组成部分，需要掌握闭环控制系统、传感器和执行器的原理和应用。

闭环控制系统是指通过反馈控制的方式，根据被控对象的输出信号来调整输入信号，实现对被控对象的控制。

传感器和执行器是控制系统的重要组成部分，传感器用来感知环境信息，将其转换为电信号，供控制器使用；执行器则根据控制器的指令，将电信号转换为机械运动或动作。

4. 机电一体化技术机电一体化技术主要包括机械系统设计、电气控制系统设计和信息处理系统设计等方面。

机械系统设计要考虑到机械元件的选型和设计，确保机械系统的结构和性能满足要求。

电气控制系统设计则需要考虑到传感器、执行器的选择和布置，电路的设计和控制算法的编写。

信息处理系统设计则是将机械系统和电气控制系统连接起来，实现数据的采集、传输和处理。

机电创新设计旨在通过创新的思维和技术手段，设计出更加高效、智能的机电一体化产品和系统。

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。

机械设计39条知识点汇总机械设计是一门综合性较强的工程学科，它的研究对象是各种机械产品的设计、制造和应用。

在机械设计的过程中，有许多重要的知识点需要掌握。

下面将对机械设计的39个关键知识点进行汇总。

1. 机械设计基础知识机械设计的基础知识包括机械工程原理、机械材料及机械加工工艺等。

了解这些基础知识是进行机械设计的前提。

2. 机械设计流程机械设计流程包括需求分析、概念设计、详细设计、制造和测试等多个环节。

每个环节都有特定的任务和要求，需要设计人员逐一完成。

3. 机械结构设计机械结构设计是机械设计的核心内容之一，它包括零部件的选型、构造和参数设计等。

良好的机械结构设计可以保证产品的性能和可靠性。

4. 机械运动学机械运动学研究物体在运动过程中的位置、速度和加速度等参数。

在机械设计中，运动学的知识对于设计运动部件和传动机构非常重要。

5. 机械动力学机械动力学主要研究物体在受到力的作用下的运动规律。

了解机械动力学的知识可以对机械设计的驱动系统进行合理的设计和优化。

6. 机械材料与力学性能机械材料的选择对产品的性能有着重要的影响。

了解各种材料的力学性能，可以根据产品的使用条件选用合适的材料。

7. 机械传动与控制机械传动和控制是机械设计中的重要内容。

它涉及到传动装置的选择、传动比的设计和控制系统的设计等方面。

8. 机械振动与噪声控制机械振动和噪声是机械产品中常见的问题。

了解机械振动和噪声的产生机理，并采取相应的措施进行控制，可以提高产品的工作环境。

9. 机械设计软件与计算机辅助设计机械设计软件和计算机辅助设计技术已经成为机械设计中不可或缺的工具。

熟练应用这些工具可以提高设计效率和设计质量。

10. 机械工程制图机械工程制图是机械设计的重要技能之一。

熟练掌握机械工程制图的规范和方法，可以准确地传递设计意图。

11. 机械设计的经济性与可靠性机械设计的经济性是指在满足产品性能要求的前提下，尽量降低成本。

而可靠性则是指产品在规定条件下长期正常工作的能力。

机械设计必考知识点归纳机械设计是一门综合性学科，它涉及到机械原理、材料学、力学、制造工艺等多个领域。

以下是机械设计必考知识点的归纳：1. 机械设计基础：- 机械设计的定义、目的和基本原则。

- 设计过程的各个阶段，包括需求分析、概念设计、详细设计、原型制作和测试。

2. 力学基础：- 静力学和动力学的基本概念。

- 力的平衡、力矩和力偶。

- 材料的力学性质，如弹性模量、屈服强度和疲劳强度。

3. 材料选择：- 金属材料（钢、铝、铜合金等）和非金属材料（塑料、橡胶、陶瓷等）的特性。

- 材料的加工工艺和应用场景。

4. 机械元件设计：- 轴承、齿轮、轴、联轴器、皮带和链条等基本机械元件的设计原理和计算方法。

- 机械传动系统的设计，包括直动传动、旋转传动等。

5. 机械系统动力学：- 机械系统的动态响应分析。

- 振动分析和控制。

6. 机械结构设计：- 机械结构的布局和优化。

- 机械结构的稳定性和刚度分析。

7. 机械制造工艺：- 常见的制造工艺，如铸造、锻造、焊接、机械加工等。

- 工艺选择对机械性能的影响。

8. 机械可靠性设计：- 可靠性的定义、重要性和评估方法。

- 故障模式和影响分析（FMEA）。

9. 机械创新设计方法：- 创新思维和设计方法，如TRIZ理论。

- 设计过程中的创造性思维和问题解决方法。

10. 计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）：- CAD/CAM软件在机械设计中的应用。

- 三维建模、仿真和制造过程的自动化。

11. 环境和可持续性设计：- 绿色设计原则和生命周期评估（LCA）。

- 能源效率和可回收材料的应用。

12. 安全标准和法规：- 机械设计中必须遵守的安全标准。

- 法规对机械设计的影响。

13. 案例研究：- 通过分析具体的机械设计案例，理解设计原则和方法的应用。

14. 设计评审和优化：- 设计评审的过程和重要性。

- 设计优化的方法和技术。

15. 项目管理：- 设计项目的时间、成本和资源管理。

机械设计基础创新和设计思维方法机械设计是一门综合性、实践性很强的学科，涵盖了机械原理、工程材料、制造工艺等多个领域。

在日新月异的科技发展中，机械设计的创新和设计思维方法变得愈发重要。

本文将介绍机械设计基础的创新思维和设计方法，以期激发机械设计师们的创造力和提高设计效率。

一、基础创新1. 系统思维：机械设计师在进行创新设计时，应采用系统思维的方式来分析和解决问题。

系统思维能够将问题中的各个因素综合考虑，找出最优解决方案。

这要求机械设计师具备全局观和综合分析能力。

2. 逆向思维：逆向思维是指通过逆向分析问题，找出问题的根源并采取相应的解决办法。

在机械设计中，逆向思维可以帮助设计师发现和改进现有产品的问题，并提供更好的设计方案。

3. 创造性思维：创造性思维是机械设计中最重要的思维方式之一。

设计师应该敢于打破常规，积极尝试新的想法和方法，从而提出创新的设计方案。

创造性思维需要设计师拥有广泛的知识储备，灵感来源可以来自于日常生活、艺术、科技等各个领域。

二、设计思维方法1. 观察法：观察是设计的起点。

设计师需要观察用户的需求、产品的特点、市场趋势等，通过观察来获取设计灵感和思路。

此外，观察还可以帮助设计师发现产品潜在的问题，并进行改进。

2. 故事叙述法：将设计问题想象成一个故事情节，通过情节的推进，来逐步解决问题。

这种方法可以帮助设计师更好地理解用户需求以及产品的使用场景，从而设计出更加贴合用户需求的产品。

3. 原型法：原型法是一种通过制作实物模型来反复验证和改进设计方案的方法。

机械设计师可以通过制作模型来检验产品的可行性和可用性，提前解决可能出现的问题，并不断优化设计。

4. 团队协作法：机械设计通常需要团队协作来完成。

团队协作可以促进不同专业背景的人员交流和合作，形成创新和解决问题的共识。

设计师应该重视团队协作，与团队成员进行及时的沟通和反馈。

5. 可持续性设计：可持续性设计是指在设计过程中充分考虑环境、社会和经济的可持续发展因素。