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机械创新设计方法与技术

摘要：创新的概念最早有美国的经济学家舒彼特提出，他把创新概括成：采用新技术；生产新产品；研制新材料；开辟新市场。[1]现代设计则是一种新型设计方法，其在机械设计过程中的优越性日渐突出，应用日益广泛。本文将简单介绍现代设计方法、设计过程、现代设计方法创新及现在设计的发展趋势展望。

前言：

发明创造是人类文明进步的原动力，在人类社会的发展与进步过程中发挥了极其重要的作用，设计是人类改造自然的一种基本活动。也是一种复杂的创造性思维过程。

所谓的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、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。

所谓的现代设计是以计算机为工具、以工程设计与分析软件为基础、运用现代设计理念的新型设计方法。[2]

一、现代设计方法

现代设计方法是以设计产品为目标的一个知识群体的总称，所涉及的具体方法和具体内容十分广泛。包括优化设计、可靠性设计、价值工程、反求工程和绿色设计。

二、机械设计过程

机械设计的一般设计过程可分为四个阶段：产品规划（明确设计任务）、方案设计、技术设计和制造及试验。

三现代设计方法创新

3.1创新设计原则

(1)生态效益最好原则

要在设计过程中尽量选择污染较低的材料，避免使用有毒有害以及有辐射的材料。这是由于在产品制造和使用过程中，都要求产品对周围环境要满足“零污染”原则。

(2)安全可靠性原则

机械产品品质的保证要通过产品的安全可靠性来体现，产品在强度、刚度、稳定性、以及耐磨性均要满足设计要求，对于一些重型机械，要保证有一定的自锁和保险装置，确保操作人员的人身安全。

(3)经济效益最好原则

经济最佳性要从设计以及制造两方面考虑，设计上要选用正确的材料，保证合理的原理方案；制造上要保证零件的加工工艺和装配工艺。设计的产品不仅要满足客户的功能要求，还要保证成本低廉[3]。

3．2机械创新设计技术

机械创新设计是指充分发挥设计者的创造性思维，利用人类已有的科学技术成果，设计出具有新颖性、实用性以及创造性的机械装置。机械创新设计技术和机械系统设计、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、有限元设计等构成现代设计方法学库，吸收了邻近学科有利的设计思想与设计方法，是有待开发的一门新的设计技术方法。

创新设计包括两方面的内容，一是要改善生产生活中现有机械产品的性能，包括技术性、可靠性、适用性以及经济型；二是要创造设计出新的产品，以满足生产生活的新需要。创新设计的核心内容就是要探索机械产品创新发明的机理、模式及方法，将机械产品创新设计过程程式化、定量化[4]。

3.3创新设计方法

创新设计方法有很多种，下面简单介绍智力激励法、提问追溯法、联想类推法、返向探求法、系统分析法、组合创新法六种。

（1）智力激励法

人的创造性思维特别是直觉思维在受激发情况下能得到较好地发挥。一批人集合在一起，针对某个问题进行讨论时，由于各人知识、经验不同，观察问题的角度和分析问题的方法各异，提出的各种主意能互相启发，填补知识空隙，启发诱导出更多创造性思想，通过激励、智慧交流和集智达到创新的目的。

（2）提问追溯法

提问追溯法是有针对性地、系统地提出问题，在回答问题过程中，便可能产生各种解决问题的设想，使设计所需要的信息更充分，解法更完善。提问追溯法有奥斯本体温法、阿诺尔特提问法、希望点列举法、缺点列举法。

（3）联想类推法

通过由此及彼的联想和异中求同，同中求异的类比，寻求各种创新解法。利用联想进行发明创新是一种常用而且十分有效的办法。许多发明者都善于联想，许多发明创新也得益于联想的妙用。类比联想由一事物或现象联想到与其有类似特点的其他事物或现象，从而找出创新解法。

（4）返向探求法

将人们通常思考问题的思路反转过来，从背逆常规的途径探寻新的解法，因此返向探求法亦称逆向思维法。例如声音既是振动，那么振动为什么不能复现原声呢？通过这样的反问，发明了留声机。

（5）系统分析法

对于技术系统，根据其组成所有影响其性能的全部参量，系统地依次分析搜索，以探索更多和解决问题的途径。

（6）组合创新法

组合创新法是将现有技术和产品通过功能、原理、结构等方面的组合变化形成新的技术思想和新产品。组合法应用的技术单元一般是已经成熟和比较成熟的技术，不需要从头开始，因而可以最大限度地节约人力、物力和财力。组合创新的类型很多，常用的有性能组合、原理组合、功能组合、结构重组、模块组合等[5]