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機(jī)械工程中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽

2024-12-10 08:31本頁(yè)面
  

【正文】 有差異。這種相互矛盾的要求給設(shè)計(jì)工作增加了難度,加上事先難以預(yù)料的影響,使得設(shè)計(jì)者在對(duì)設(shè)計(jì)方案的選擇和判定時(shí),只能做到一定條件下的相對(duì)滿意和最佳。 機(jī)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)方面,要做到機(jī)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單。在基本機(jī)構(gòu)中,高副機(jī)構(gòu)只有 3 個(gè)構(gòu)件和 3 個(gè)運(yùn)動(dòng)副,低副機(jī)構(gòu)則至少有 4 個(gè)構(gòu)件和 4 個(gè)運(yùn)動(dòng)副。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式與原動(dòng)機(jī)的形式密切相關(guān),不要局限于選擇傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)方式,要適當(dāng)?shù)倪x擇原動(dòng)機(jī)。在連桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)中,也可以利用齒輪傳動(dòng)時(shí)節(jié)圓作純滾動(dòng)的原理或利用杠桿放大或縮小的原理等來(lái)縮小機(jī)構(gòu)尺寸。采用對(duì)稱布置的機(jī)構(gòu),對(duì)于高速轉(zhuǎn) 動(dòng)的機(jī)構(gòu),其作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面一般運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件,以及偏心的回轉(zhuǎn)構(gòu)件的慣性力和慣性力矩較大,在選擇機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡可能考慮機(jī)構(gòu)的對(duì)稱性,以減少運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)載荷和振動(dòng);采用增力機(jī)構(gòu),對(duì)于執(zhí)行構(gòu)件行程不大,而短時(shí)克服工作阻力很大的機(jī)構(gòu)(如沖壓機(jī)械中的主機(jī)構(gòu)),應(yīng)采用“增力”的方法,即有瞬時(shí)較大機(jī) 2 創(chuàng)新性設(shè)計(jì)思維與內(nèi)涵 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是人類(lèi)創(chuàng)造活動(dòng)領(lǐng)域的具體領(lǐng)域,需要設(shè)計(jì)者對(duì)創(chuàng)造性思維的類(lèi)型、思維過(guò)程和特征等有所掌握和了解。創(chuàng)造性思維就是“想到別人沒(méi)有想到的觀念”。所以創(chuàng)新設(shè)計(jì)不是靠邏輯推理出來(lái)的,而是靠創(chuàng)造性思維的激發(fā)所產(chǎn)生的。創(chuàng)造性思維的類(lèi)型可如下劃分: (1) 發(fā)散型思維 發(fā)散型思維就是在思維過(guò)程中,通過(guò)所得到的若干概念的重新組合,大膽地向四周輻射,擴(kuò)散出兩個(gè)或多個(gè)可能的答案、設(shè)想或解決方式。不墨守成規(guī),不拘泥于傳統(tǒng)方法,對(duì)所 思考的問(wèn)題標(biāo)新立異,達(dá)到“海闊天空”,“異想天開(kāi)”的境界。發(fā)散型思維具體表現(xiàn)形式有立體思維、多路思維、反向思維、相關(guān)思維、相似思維、求同思維、求異思維、替代思維等等。它為機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了多種可能。也就是從眾多 的信息中確認(rèn)一個(gè)自認(rèn)為最佳的或最好的方案。 發(fā)散型思維和聚合型思維都是創(chuàng)造性思維的重要組成部分,兩者互相聯(lián)系,密不可分?!岸嘀\善斷”的成語(yǔ)就說(shuō)明這個(gè)道理,多謀就是發(fā)散思維,善斷就是聚合思維,前者體現(xiàn)了“由此及彼”、“由表及里”的發(fā)散運(yùn)動(dòng)過(guò)程,后者體現(xiàn)了“去粗取精”、“去 偽存真”的聚合運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 (3) 靈感思維 靈感是指經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的思考和探索之后,受某種現(xiàn)象的啟發(fā),在頭腦中突然閃現(xiàn)的獨(dú)創(chuàng)性的意念或設(shè)想。德墨克利特認(rèn)為:“這是一種感情極度狂熱或激動(dòng)的特殊精神狀態(tài)”。靈感既是一種思維形式,又 是大腦加工信息的一種高層次功能。作為機(jī)械設(shè)計(jì)工作者更應(yīng)注重靈感開(kāi)發(fā),得到靈感的幫助而大大提高創(chuàng)造、創(chuàng)新能力。想象思維具有以客觀現(xiàn)實(shí)為基礎(chǔ),高度概括性和形象性及重新組合與再創(chuàng)造等特點(diǎn)。萬(wàn)有引力定律是從蘋(píng)果落地充分展開(kāi)想 象翅膀的結(jié)果;“嫦娥奔月”的神話想象,誘使人類(lèi)終于發(fā)明創(chuàng)造了飛機(jī) !可見(jiàn)想象有時(shí)比知識(shí)更重要,想象推動(dòng)著社會(huì)進(jìn)步,科學(xué)發(fā)展,并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉。 2. 2 創(chuàng)新性設(shè)計(jì)思維的過(guò)程 當(dāng)要對(duì)機(jī)械零部件提出一些創(chuàng)新性設(shè)計(jì)或做一些其它的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)工作,一般要經(jīng)歷一下的創(chuàng)新性思維過(guò)程。 (2) 醞釀階段 醞釀階段的過(guò)程是明確創(chuàng)新目標(biāo)→繼續(xù)收集資料 →從事試驗(yàn)或研究→嘗試各種思法可行性。當(dāng)阻力很大時(shí),則中斷思維,但潛意識(shí)仍在大腦深層活動(dòng),等待時(shí)機(jī)。創(chuàng)造主題在特定情境下得到特定的啟發(fā),被喚醒。這種能量會(huì)沖破思維定勢(shì)和障礙,使思維獲得開(kāi)放性、求異性、非顯而易見(jiàn)性。 2. 3 創(chuàng)新性設(shè)計(jì)思維的特征 創(chuàng)新性思維是一種人類(lèi)高層次的思維,它有下列特征。封閉性思維是指于習(xí)慣于從已知經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)中求解,偏于繼承傳統(tǒng),照本宣科,落入“俗套”,因而不利于創(chuàng)新。 (2) 創(chuàng)新思維具有求異性的特點(diǎn) 求異性主要是針對(duì)求同性而論的。而求異性則 第 7 頁(yè) 共 18 頁(yè) 是與眾人、前人不同,是獨(dú)具卓識(shí)的思維。所謂直覺(jué)思維是指人們對(duì)事物不經(jīng)過(guò)反復(fù)思考和逐步分析,而對(duì)問(wèn)題的答案做出合理的猜測(cè)、設(shè)想,是一種思維的閃念,是一種直接的洞察。 (4) 創(chuàng)新思維是邏輯與非邏輯思維有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物 邏輯思維是一種線性思維模式。邏輯思維常采用的方式一般有分析與綜合、抽象與概括、歸納與演繹、判斷與推理等 3 機(jī)械創(chuàng)新性設(shè)計(jì)技術(shù)特征與設(shè)計(jì)過(guò)程 創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)是解決創(chuàng)新設(shè)計(jì)問(wèn)題的創(chuàng)意藝術(shù),是人們對(duì)創(chuàng)新性思維和創(chuàng)造理論加以具體化應(yīng)用的技巧。 (1) 獨(dú)創(chuàng)性 創(chuàng)新設(shè)計(jì)不是單獨(dú)的重復(fù)和模仿,而是在自己、前人或他人已經(jīng)獲得的研究成果基礎(chǔ)上新擴(kuò)展、新開(kāi)拓。 (2) 綜 合性 善于進(jìn)行綜合思維,把已有的概念、事實(shí)、信息通過(guò)巧妙的結(jié)合,形成新的成果。 (4) 社會(huì)價(jià)值性 創(chuàng)新必須體現(xiàn)為一定的價(jià)值,作為工程技術(shù)人員,技術(shù)發(fā)明和工程技術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)造的價(jià)值主要看其經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及是否具有實(shí)用性、有效性、可靠性。 (6) 推理性 對(duì)某一種現(xiàn)象或想法,善于由此及彼地進(jìn)行縱向、橫向、逆向推理。通過(guò)發(fā)散、換元、轉(zhuǎn)向等途徑,以獲得新的思路和方案。 圖 31 所示為中國(guó)的技術(shù)專(zhuān)家提出的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一般過(guò)程, 圖 31 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一般過(guò)程 ( 1) 確定 (選定或發(fā)明 )機(jī)械的基本原理 :它可能涉及機(jī)械學(xué)的對(duì)象的不同層次、不同類(lèi)型的機(jī)構(gòu)組合,或不同學(xué)科知識(shí)和技術(shù)的問(wèn)題; ( 2) 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類(lèi)型綜合及優(yōu)選 :優(yōu)選的結(jié)構(gòu)類(lèi)型對(duì)機(jī)械整體性能和經(jīng)濟(jì)性具有重大影響,它多伴隨新機(jī)構(gòu)的發(fā)明。因此,結(jié)構(gòu)類(lèi)型綜合及其優(yōu)選是機(jī)械設(shè)計(jì)中最富有創(chuàng)造性、最有活力的階段,但又是 第 9 頁(yè) 共 18 頁(yè) 十分復(fù)雜和困難的問(wèn)題。 ( 3) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸綜合及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)的優(yōu)選 :其難點(diǎn)在于求得非線性方程組的完全解 (或多解 ),為優(yōu)選方案提供較大的空間。 ( 4) 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)綜合及其動(dòng)力參數(shù)優(yōu)選 :其難點(diǎn)是動(dòng)力參數(shù)盈大、參數(shù)值變化域廣的 多維非線性動(dòng)力學(xué)方程組的求解,這是急待深人研究的課題。 完成以上所述機(jī)械工作原理、結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析與綜合的 4個(gè)階段,便可形成機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)選方案。主要解決基于可靠性、工藝性、安全性、摩擦學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。③ 設(shè)計(jì)過(guò)程 中相當(dāng)部分工作是非數(shù)據(jù)性、非計(jì)算性的,必須依命在知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累基礎(chǔ)上的思考、推理、判斷,以及創(chuàng)造性發(fā)散思維 (靈感、形象的突發(fā)性思維
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