机械创新设计（第三版）

本书共分为8章。第1章为绪论，介绍了创新设计概述、创新教育与创新人才的培养；第2章为创新思维与技法，主要以创造学的理论为依据，结合实际问题分析了创新思维的方法，以及各种创新的技法；第3章为机械系统方案设计的创新，重点论述了功能综合、原理方案综合、构型综合以及TRIZ创新理论；第4章为机构的创新设计，分别就机构的变异与演化，机构的组合，机构的再生等创新设计技法进行分析与论述；第5章为机械结构设计与创新，分别从机械结构的功能，结构元素的变异与演化，以及材料、加工、装配、输送等方面，讨论了机械结构创新的要求与实现途径；第6章为反求设计与创新，介绍了反求设计的概念，反求设计的内容与过程，以及反求实例分析；第7章介绍了几种机械系统如机床、动力机、机器人、自行车以及静电纺丝设备的创新过程与发展历史；第8章为历届全国大学生机械创新设计大赛获奖的优秀作品案例与分析。 本书可作为高等学校教材，也可供有关工程技术人员和科研人员参考。

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1 绪论1 1.1 创新设计概述 1 1.1.1 设计与创新 1 1.1.2 创新设计 2 1.2 创新教育与创新人才的培养 3 1.2.1 创新教育 3 1.2.2 创新人才的特点 3 1.2.3 创新人才的培养 4 习题 6 2 创新思维与技法7 2.1 创新思维 7 2.1.1 创新思维的特点 7 2.1.2 创新思维的过程 8 2.1.3 创新思维的方式 8 2.2 创新技法 13 2.2.1 观察法 13 2.2.2 类比法 14 2.2.3 移植法 15 2.2.4 组合法 16 2.2.5 穷举法 16 2.2.6 集智法 17 习题 19 3 机械系统方案设计的创新21 3.1 机械系统 21 3.1.1 机械系统的组成 21 3.1.2 机械系统的特性 21 3.1.3 机械系统设计的内容 22 3.2 产品规划的创新问题 22 3.2.1 产品进化曲线 23 3.2.2 技术系统进化法则 23 3.2.3 产品的系列化 24 3.2.4 产品功能的集成与组合 25 3.2.5 产品技术的扩展与渗透 25 3.2.6 开发新产品 25 3.3 方案设计的创新问题 26 3.3.1 功能分析与综合 26 3.3.2 原理综合 29 3.3.3 构型综合 48 3.4 方案设计的评价 52 3.4.1 方案评价的内容及指标 52 3.4.2 评价方法 52 习题 54 4 机构的创新设计55 4.1 机构的变异设计与创新 55 4.1.1 运动副的变异与演化 55 4.1.2 构件的变异与演化 59 4.1.3 机构的扩展 61 4.1.4 机构的倒置 62 4.1.5 机构的等效代换 64 4.1.6 机构的移植 68 4.2 机构组合设计与创新 70 4.2.1 串联式组合 71 4.2.2 并联式组合 76 4.2.3 封闭式组合 79 4.2.4 装载式组合 84 4.3 机构再生设计与创新 86 4.3.1 一般化运动链 86 4.3.2 杆型类配 87 4.3.3 运动链组合 90 4.3.4 机构再生设计实例——飞机起落架的再生设计 93 4.3.5 机构再生设计实例——缝纫机送布机构的再生设计 94 4.4 广义机构的应用 98 4.4.1 弹簧蠕行管道机器人 99 4.4.2 滚动杠杆的杠杆棘轮机构 99 4.4.3 声音轮机构 99 4.4.4 厚度电测仪的杠杆机构 99 4.4.5 气动商标自动粘贴机构 99 习题 100 5 机械结构设计与创新103 5.1 实现零件功能的结构设计与创新 103 5.1.1 功能分解 103 5.1.2 功能组合 106 5.1.3 功能移植 108 5.2 结构元素的变异与演化 109 5.2.1 轴毂连接的结构元素变异与演化 109 5.2.2 离合器的结构元素变异与演化 111 5.2.3 棘轮传动的结构元素变异 111 5.2.4 各种槽销结构元素的变异 111 5.2.5 新型联轴器的结构特点 112 5.2.6 改善工作性能的结构变异 112 5.3 适应材料性能的结构设计与创新 113 5.3.1 扬长避短 114 5.3.2 性能互补 114 5.3.3 结构形状变异 116 5.4 方便制造与操作的结构设计与创新 116 5.4.1 加工工艺的结构构型 116 5.4.2 装配输送的结构构型 118 5.4.3 简单结构 119 5.4.4 宜人结构 121 5.5 用模块拼接法进行结构的创新 123 习题 124 6 反求设计与创新126 6.1 概述 126 6.1.1 反求问题的提出 126 6.1.2 反求设计的含义 127 6.1.3 反求设计的研究对象 127 6.2 反求设计的内容与过程 128 6.2.1 反求设计的主要内容 128 6.2.2 反求设计的主要过程 132 6.3 反求实例分析 134 6.3.1 原理方案的反求实例 134 6.3.2 机构构型的反求实例 134 6.3.3 实物反求实例 136 6.3.4 精度反求实例 137 6.3.5 图像资料的反求设计实例 138 习题 139 7 典型机械的创新与进化140 7.1 机床 140 7.1.1 机床的产生 141 7.1.2 机床的发展 141 7.1.3 现代机床与展望 142 7.2 动力机 146 7.2.1 蒸汽机 146 7.2.2 内燃机 147 7.3 机器人 149 7.3.1 工业机器人 149 7.3.2 智能机器人 152 7.4 自行车 155 7.4.1 自行车的产生 155 7.4.2 自行车的演变与发展 155 7.4.3 自行车的进一步开发 156 7.5 静电纺丝设备 158 7.5.1 静电纺丝的产生 158 7.5.2 阵列式毛细管静电纺丝设备 159 7.5.3 无针溶液静电纺丝设备 159 7.5.4 无针溶体静电纺丝设备 160 习题 161 8 创新实例与分析162 8.1 多功能齿动平口钳 162 8.2 机械式停水自闭水龙头 164 8.3 防倾翻轮椅 165 8.4 饮料瓶捡拾器 167 8.5 穿戴式苹果采摘器 168 8.6 趣味梅花桩 170 8.7 自动配重式自行车停放装置 172 8.8 多功能助力起床床垫 173 参考文献176