機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)課論文

1、 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)課論文 機(jī)制0906 吳有賓 U200910657摘要 傳統(tǒng)機(jī)械機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，存在腐蝕、磨損、疲勞斷裂、表面剝落、拆后重裝失準(zhǔn)、加工費(fèi)時(shí)、廢料過多、不夠人性化等一系列問題，由于運(yùn)用了新材料、新的熱處理和化學(xué)處理工藝及新的表面處理技術(shù)，腐蝕、磨損、表面剝落等問題在一定程度上獲得了解決，但疲勞斷裂、拆后重裝失準(zhǔn)、加工廢時(shí)和廢料過多等問題解決得還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為了解決機(jī)械零部件設(shè)計(jì)和應(yīng)用中仍然存在的問題，我們需要開動(dòng)腦筋，進(jìn)行大膽創(chuàng)新。關(guān)鍵詞機(jī)械零部件 創(chuàng)新思維 創(chuàng)新方向 創(chuàng)新方法正文一. 機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)是人類為了實(shí)現(xiàn)某種預(yù)期的目標(biāo)而進(jìn)行的一種創(chuàng)造

2、性活動(dòng)。傳統(tǒng)機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是以長期經(jīng)驗(yàn)積累為基礎(chǔ)，通過力學(xué)、數(shù)學(xué)建模及試驗(yàn)等所形成的經(jīng)驗(yàn)公式、圖表、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范作為依據(jù)，運(yùn)用條件性計(jì)算或類比等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。那樣的設(shè)計(jì)不免會帶來一些問題。腐蝕、磨損、疲勞斷裂、表面剝落、拆后重裝失準(zhǔn)、加工費(fèi)時(shí)、廢料過多、不夠人性化等就是傳統(tǒng)機(jī)械零部件設(shè)計(jì)制造和應(yīng)用中出現(xiàn)的問題。這一方面是由于當(dāng)時(shí)缺乏先進(jìn)工藝和先進(jìn)設(shè)備，另一方面也由于設(shè)計(jì)人員創(chuàng)新水平還不夠高。當(dāng)代的機(jī)械零部件設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，由于運(yùn)用了新材料、新的熱處理和化學(xué)處理工藝及新的表面處理技術(shù)，腐蝕、磨損、表面剝落等問題在一定程度上獲得了解決，但疲勞斷裂、拆后重裝失準(zhǔn)、加工廢時(shí)和廢料過多等問題解決得

3、還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為了解決機(jī)械零部件設(shè)計(jì)和應(yīng)用中仍然存在的問題，我們需要開動(dòng)腦筋，進(jìn)行大膽創(chuàng)新。二. 機(jī)械零部件的創(chuàng)新思維 1. 類比思維設(shè)計(jì)新零部件類比思維就是基于某一個(gè)相同點(diǎn)，將外觀、性質(zhì)、用途不完全相同甚至完全不同的事物進(jìn)行比較分析，從而找出能夠達(dá)到目的的最佳方案。如飛機(jī)與鳥類、飛機(jī)與蜻蜒，由鳥的飛行運(yùn)動(dòng)制成了飛機(jī)（機(jī)翼與鳥翅的類比），飛機(jī)高速飛行時(shí)機(jī)翼產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，有人根據(jù)蜻蜒羽翅的減振結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了飛機(jī)的減振裝置。天津一個(gè)學(xué)生根據(jù)小狗爬樓的運(yùn)動(dòng)方式創(chuàng)作了狗爬式上樓車等都是類比的結(jié)果（其關(guān)鍵之處在于小車前輪與狗的腿在上樓時(shí)動(dòng)作的類比）。又比如機(jī)械手爪，就是與人的手類比而創(chuàng)造出來的。有人測試出蚊子

4、翅膀振動(dòng)的頻率最高可達(dá)600Hz，對蚊子翅膀的結(jié)構(gòu)與相關(guān)零部件進(jìn)行類比究，或許能幫人類有效解決零部件疲勞損壞的問題。 上樓車 減振裝置2. 發(fā)散思維創(chuàng)造新方案發(fā)散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破常規(guī)，從不同方向，多角度、多層次地考慮問題，求出多種答案的思維方式。例如，若提出“將兩零部件聯(lián)結(jié)在一起”的問題，常規(guī)的辦法有螺紋聯(lián)結(jié)、焊接、膠接、鉚接等，但運(yùn)用發(fā)散思維思考，可以得到利用電磁力、摩擦力、壓差或真空、綁縛、冷凍等方法。又如根據(jù)夾緊的方式有彈力式、螺栓式、壓力式等，人類發(fā)明出彈簧夾，活動(dòng)扳手，氣壓夾具。發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的主要形式之一，在技術(shù)創(chuàng)新和方案設(shè)計(jì)

5、中具有重要的意義。氣壓夾具3. 逆向思維走出全新捷徑 逆向思維也叫求異思維，它是對司空見慣的似乎已成定論的事物或觀點(diǎn)反過來思考的一種思維方式。敢于“反其道而思之”，讓思維向?qū)α⒚娴姆较虬l(fā)展，從問題的相反面深入地進(jìn)行探索，樹立新思想，創(chuàng)立新形象。當(dāng)大家都朝著一個(gè)固定的思維方向思考問題時(shí)，而你卻獨(dú)自朝相反的方向思索，這樣的思維方式就叫逆向思維。人們習(xí)慣于沿著事物發(fā)展的正方向去思考問題并尋求解決辦法。其實(shí)，對于某些問題，尤其是一些特殊問題，從結(jié)論往回推，倒過來思考，從求解回到已知條件，反過去想或許會使問題簡單化。比如在設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)時(shí)，你為轉(zhuǎn)子達(dá)不到所要求的轉(zhuǎn)速而苦惱時(shí)，是不是可以運(yùn)用逆向思維，讓定子也

6、轉(zhuǎn)呢，我國發(fā)明家蘇衛(wèi)星正是運(yùn)用了這一逆向思維發(fā)明了“兩向旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)”定子也轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電效率比普通發(fā)電機(jī)提高了四倍。蘇衛(wèi)星說，我來個(gè)逆向思維，讓定子也“旋轉(zhuǎn)起來”。這是他得以發(fā)明的思維基礎(chǔ)，也是他對創(chuàng)造發(fā)明思想的一大貢獻(xiàn)。三機(jī)械零部件的創(chuàng)新方向1. 性能更好，缺陷更少 對于零部件在使用過程中表現(xiàn)出來的缺陷，應(yīng)用創(chuàng)新思維，采取針對性的改進(jìn)措施來克服，從而提高其性能，是機(jī)械零部件創(chuàng)新的方向之一。這樣做，一來能夠提升整機(jī)的使用性能，二來也能提高機(jī)器運(yùn)行中的安全性。比如汽車的剎車制動(dòng)裝置，現(xiàn)有的汽車在剎車時(shí)通常是剎車片從里向外擴(kuò)張從而抵住輪轂以達(dá)到制動(dòng)目的，這經(jīng)常導(dǎo)致制動(dòng)效果不夠理想，對此，我們是否可以試

7、著設(shè)計(jì)從內(nèi)和外雙向同時(shí)壓緊制動(dòng)的剎車模式呢？！又比如，某些場合的大皮帶輪，往往在采用輻條式結(jié)構(gòu)之后重量仍然過大，對此，我們完全可以采用同樣能夠滿足強(qiáng)度要求的新型輕型復(fù)合材料，而不是一味只知道用鑄鐵或鋼來制造。2. 維護(hù)方便，更宜人 很多機(jī)械零部件在使用和維護(hù)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)拆后重裝失準(zhǔn)的問題，導(dǎo)致零部件更換過于頻繁，造成了不必要的浪費(fèi)；設(shè)計(jì)不夠人性化也是常遇到的問題。分析發(fā)現(xiàn)，前者大多出現(xiàn)在過盈配合以及硬度差別較大的場合，后者大多出現(xiàn)在需要經(jīng)常與人體接觸的零部件上。對于前者，我想我們有必要嘗試著以間隙配合并輔以其他聯(lián)結(jié)方式（比如螺栓聯(lián)結(jié)等）來代替一些過盈配合，對需要可能拆卸的零件配對時(shí)盡量使其

8、接觸表面硬度接近；對于后者，我們的機(jī)械設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)多從宜人的角度，來對某些零部件作一些必要的改進(jìn)，比如將直接與人手接觸的零部件表面的粗糙度降低一些。3. 制造更簡單，更高效，成本更低 加工廢時(shí)和廢料過多也是當(dāng)代機(jī)械零部件制造過程中經(jīng)常存在的問題，要解決這個(gè)問題我們必須進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。首先，要想縮短時(shí)間，我們可以試著縮短加工工藝路線，比如將引孔檢驗(yàn)鉆孔擴(kuò)孔倒角鉸孔檢驗(yàn)改為引孔鉆孔倒角鉸孔檢驗(yàn)，只要采用較大一點(diǎn)直徑的鉆頭，則既可滿足要求，又可縮短加工時(shí)間。要節(jié)約材料減少廢料，我們就要在材料切割時(shí)合理的布局，在同一塊材料上大小零件搭配布置，并且盡量將有相似邊的用料布局在一起。這樣一來，制造更簡單，更高

9、效，成本也降低了。四. 機(jī)械零部件的創(chuàng)新方法 要充分運(yùn)用機(jī)械學(xué)理論和方法，包括機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)、摩擦學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)、傳動(dòng)機(jī)械學(xué)等及計(jì)算機(jī)輔助分析的不斷發(fā)展，對設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問題能作出很好的處理，一系列新型的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和方法正在形成。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）是把計(jì)算機(jī)技術(shù)引入設(shè)計(jì)過程，利用計(jì)算機(jī)完成選型、計(jì)算、繪圖及其他作業(yè)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。CAD技術(shù)促成機(jī)械零部件設(shè)計(jì)發(fā)生巨大的變化，并成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的重要組成部分。目前，CAD技術(shù)向更深更廣的方向發(fā)展，主要表現(xiàn)為以下基于專家系統(tǒng)的智能CAD；CAD系統(tǒng)集成化，CAD與CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）的集成系統(tǒng)（CAD/CAM）；動(dòng)態(tài)三維造型技術(shù)；基于并行工程，面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)（DFM）；分布式網(wǎng)絡(luò)CAD系統(tǒng)。總結(jié)和展望 如果我們在今后的機(jī)械零部件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，能夠拋棄舊的思維過時(shí)的舊方法，很好地運(yùn)用類比、發(fā)散和逆向等創(chuàng)新思維，加上計(jì)算機(jī)