機電創新設計

『壹』 機械創新設計論文

淺談機械創新設計中的反求設計
摘要：介紹了機械創新設計中反求設計的定義、反求對象的分析內容及反求設計的一般方法和步驟，並詳細說明三種反求設計的內容和具體方法。
關鍵詞：創新設計 反求設計 反求對象 反求工程
反求設計(也稱逆向設計)是設計人員以先進設備的軟體(圖樣、程序、技術文件)、影像(圖片、照片等)和實物作為研究對象，應用現代設計理論方法、人機工程學等有關專業知識，進行系統的分析和研究，進而開發出同類的先進產品的過程。
1 對反求對象的分析
在進行反求設計前，首先要對反求設計的對象(全文簡稱反求對象)進行分析。
1．1 對反求對象的設計指導思想和功能原理的分析
產品的設計指導思想決定了產品的設計方案，深入分析並掌握產品的設計指導思想是分析了解整個產品設計的前提。充分了解反求對象的功能有助於對產品原理方案的分析、理解和掌握，且有可能在進行反求設計時得到基於原產品而又高於原產品的原理方案。
1．2 對反求對象材料的分析
對反求對象材料的分析包括了材料成分的分析、材料組織結構的分析和材料的性能檢測幾大部分。反求對象材料分析的過程如下：

圖1反求對象材料分析的過程
在對反求對象進行材料分析時，要充分考慮到材料表面的改性處理技術。
1．3 對反求對象的工藝和裝配的分析
反求設計和反求工藝是相互聯系的，缺一不可。在缺乏製造原型產品的先進設備與先進工藝方法和未掌握某些技術技巧的情況下，對反求對象進行工藝分析通常採用以下幾種常用的方法。
(1)採用反判法編制工藝規程。以零件的技術要求如尺寸精度、形位公差、表面質量等為依據，查明設計基準，分析關鍵工藝，優選加工工藝方案，並依次由後向前遞推加工工序，編制工藝規程。
(2)改進工藝方案，保證引進技術的原設計要求。在保證引進技術的設計要求和功能的前提條件下，局部地改進某些實現較為困難的工藝方案。
(3)用曲線對應法反求工藝參數。先將需分析的產品的性能指標或工藝參數建立第一參照系，以實際條件建立第二參照系，根據已知點或某些特殊點把工藝參數及其有關的量與性能的關系擬合出一條曲線，並按曲線的規律適當拓寬，從曲線中找出相對於第一參照系性能指標的工藝參數，即是需求的工藝參數。
(4)材料國產化，局部改進原型結構以適應工藝水平。由於材料以及工藝對加工方法的選擇起決定性作用，所以，在無法保證使用原產品的製造材料時，或在使用原產品的製造材料後，工藝水平不能滿足要求的情況下，可以使用國產化材料，以適應當前的工藝水平。對反求對象進行裝配分析，應主要考慮：用什麼裝配工藝來保證產品的性能要求，能否將原產品的若干個零件組合成一個部件，如何提高裝配速度等。
1．4 對反求對象精度的分析
產品的精度直接影響到產品的性能，對反求對象精度的分析包括了對反求對象形體尺寸的確定、精度的分配等內容。在確定形體尺寸時，根據反求對象軟體、影像或實物的不同，所選用的反求方法也有所不同。若是實物反求，則可通過常用的測量設備(如萬能量具、投影儀、坐標機等)對產品直接進行測量，以確定形體尺寸；若是軟體反求和影像反求，則可採用參照物對比法，利用透視成像的原理和作圖技術並結合人機工程學和相關的專業知識，通過分析計算來確定形體尺寸。在進行精度的分配時，根據產品的精度指標及總的技術條件、產品的工作原理圖，並且綜合考慮生產技術水平、產品生產的經濟性和國家技術標准等，按以下步驟進行：明確產品的精度指標；綜合考慮理論誤差和原理誤差，進行產品工作原理設計和安排總體布局；在完成草圖設計後，找出全部的誤差源，進行總的精度計算；編寫技術設計說明書，確定精度；在產品的研製、生產的全過程中，根據實際生產情況，對所作的精度分配進行調整、修改。
1．5 對反求對象造型的分析
產品造型設計是產品設計與藝術設計相結合的綜合性技術。其主要目的是運用工業美學、產品造型原理、人機工程學原理等對產品的外形造型、色彩設計等進行分析，以提高產品的外觀質量和舒適方便程度。例如，在數控系統的設計中，就要充分考慮到數控系統的顯示器的布局問題，圖形和漢字顯示問題，數控系統操作面板的造型和色彩問題，各個功能操作按
鍵的造型、色彩、布局及操作的方便性問題等等。
1．6 對反求對象系列化與模塊化的分析
分析反求對象時，要考慮到所引進的產品是否已經系列化，是否為系列型譜中的一個，在系列型譜中是否具有代表性，產品的模塊化程度如何等具體問題，使得在設計製造時少走彎路，提高產品質量，降低成本，生產出多品種、多規格、通用化較強的產品，從而提高產品的市場競爭力。
2 反求設計的研究內容與方法
2．1 軟體反求設計法
軟體反求設計法是以產品的樣本資料、產品標准、產品規范以及與設計、研製、生產製造有關的技術資料和技術文件等為研究對象的反求工程技術。軟體反求設計的目的是通過對所引進的如上所述的技術軟體的分析、研究，提高本國在該產品技術上的設計、生產製造能力。軟體反求設計的組成如圖2所示。

圖2 軟體反求設計的內容
2．2 影像反求設計法
影像反求設計是以產品照片、圖片、影視畫面等參考資料為對象來進行分析設計的。其內容見圖3。
在運用影像反求設計的方法進行分析、設計時，由於研究對象主要是產品的外觀圖片、畫面、影像等，很難甚至無法了解到產品的內部結構。為此，在進行設計時，要求工程技術人員必須掌握相應的理論和分析方法，如中心投影規律，透視變換和透視投影，透視圖的形成原理、色彩、陰影等相關知識。影像反求設計法的設計步驟：廣泛地收集參考資料；多方面分析、研究參考資料；設計產品的方案；評價方案；設計反求技術。

圖3 影像反求設計的主要內容
2．3 實物反求設計法
實物反求設計法的研究對象為引進的比較先進的設備或產品實物，其目的是通過對產品的設計原理、結構、材料、工藝裝配等進行分析研究，研製開發出與被分析產品功能、結構等方面相似的產品。實物反求設計是一個認識產品—再現產品—超越原產品的過程。
實物反求可分為對整個設備的反求(即整機反求)、對組成機器的部件的反求(即部件反求)和對機器零件的反求(即零件反求)三個組成部分。實物反求設計的過程如圖4所示。

圖4 實物反求設計法的過程
實物反求設計法一般是通過三坐標測量機或激光掃描機等先進的數據採集設備獲取復雜零件的三維數據點，然後利用反求軟體進行數據點處理，實現由點一線一面的CAD三維模型設計。所以，軟體反求設計法主要包含兩項內容，一是實物模型表面數據點的獲取，即數字化技術，二是曲面造型技術。
3 結語
反求技術與NC加工技術相結合稱之為反求工程。目前常用的方法是實物反求設計法即針對現有工件(樣品或模型)利用3D數字化測量儀器准確、快速地量取輪廓坐標值，並加以建構曲面，對曲面進行編輯、修改後，傳到CAD~CAM系統，再由CAM所產生刀具的NC加工路徑送至CNC加工製作所需模具，或者送到快速成型機(Rapid Prototyping)將樣品模型製作出來。反求工程技術為快速設計和製造提供了很好的技術支持，它已經成為製造業信息傳遞的重要而簡潔的途徑之一。
參考文獻
[1] 張春林.機械創新設計[M].北京：機械工業出版社，2007
[2] 張美麟.機械創新設計[M].北京: 機械工業出版社，2005.
[3] 呂仲文.機械創新設計[M].北京: 機械工業出版社，2005.
[4] 羅紹新.機械創新設計[M].北京: 機械工業出版社，2005.

『貳』 機電產品創新設計大賽

只有想不到，沒有做不到，有很多東西可做啊。去年是山東省機電產品設計競賽，今年是全國的，今年的主題是抗震救災等交通工具和救援工具，所以要往這上面靠就好了。

『叄』 跪求：有關於機械創新設計大賽的一些好點子

這個是今年國賽的題目吧。。。
這個題目只是上級yy出來的題目，真正能發揮作用的到頭來還是大型機械，這個輪不到你來做，所以探測和隨身攜帶的有助逃生用品將使思考重點。

所以第一段比較廢話，真正的核心在第二段，到頭來還是看製作工藝和技術。

我以前的一個作品被學弟拿走改進准備這次比賽了，而我那個東西跟這個非常不掛邊，但是解釋解釋也就聯繫上了，而他們看重的還是結構功能巧妙並且製作精良，所以一旦思維局限在了災難上，那麼許多的點子你就想不到了。

探測 和 隨身攜帶的有助逃生用品 將 是思考重點。

『肆』 機械創新設計比賽創意

你們學校如果沒有限制范圍的話，那麼我想到的一個是每家每戶都有廁所，而如果把廁所里的洗浴房作成洗浴房和避震房公用的，不知如何，具體細節你自己想，而這個房間里可以通過一傳動機構在地震時保護人體……

『伍』 機械創新設計的方法都有哪些

創新設計的正常開展和完成，必須正確運用創新設計方法。常用的創新設計方法主要有下面幾種：
一、智力激勵法
智力激勵法又叫集思廣益法，它是由美國創造學家A．F．奧斯本提出的。人的創造性思維特別是直覺思維在受激發情況下能得到較好的發揮。一批人集合在一起，針對某個問題進行討論時，由於每個人的知識和經驗不同，觀察問題的角度和分析問題的方法各異，提出的各種意見能互相啟發，從而誘導出更多創意。通過激智、集智、交流，可實現創新的目的。智力激勵法可以通過召開會議，也可以通過信函、書面等形式，達到互相啟發、補充和完善見解，或發展為新的見解。
二、提問追溯法
提問追溯法是有針對性地、系統地提出問題，在回答問題過程中，便可能產生各種解決問題的設想，使設計所需要的信息更充分，解法更完善。提問追溯法提出的問題如下：
1)有沒有其他用途？有沒有新的用途？稍加改進有沒有其他用途？
2)能否借用其他經驗或發明？是否有相似的東西？是否有可模仿或可借用的東西？3)能否在結構、造型或其他方面變化一下？能否增加或減少什麼？能否加高或降低一點？能否加長或縮短一點？能否加厚或減薄一點？能否減輕或加重一點？能否擴大或縮小一點？能否重新組合或再分解？
4)能否用其他東西代替？能否用代用的原材料、半成品或其他的代用製造方法？
5)能否增加或減少功能？
6)能否在成本不變的前提下提高產品的性能？
7)能否採用廉價代用材料、簡化結構、使用簡單而高效的製造工藝、提高零部件的標准化程度來降低成本？
通過一連串從不同角度的發問，可啟發思維，提出新的設計方案。
三、缺點列舉法
運用缺點列舉法始於發現事物的缺點，挑出事物的毛病。在明確需要克服的缺點後，有的放矢地進行創造性思考，並通過改進設計去獲得新的設計方案。例如，一家生產汽車喇叭繼電器的小廠，為了改變產品銷路不暢的被動局面，廠長和技術人員、銷售人員一起對有關產品進行分析，在廣泛收集用戶意見的基礎上，分析產品的缺點，然後針對缺點採取各種不同的措施，改進了原有的產品，很快打開了銷路，銷售量一年內便增長了一倍。
四、希望點列舉法
希望點列舉法從設計者(發明者)或用戶的意願出發提出新設想、新要求，從而激發人們去開發新產品或改進原有的產品。例如有了黑白電視機，還希望有彩色的、遙控的。又如人們希望在給別人打電話時不僅能聞其聲，而且能見其人，為適應這種要求，開發了可視電話。
希望點列舉法與缺點列舉法都是將思維收斂於某「點」，然後發散思維，最後又集中於某種創意。但希望點列舉法比缺點列舉法涉及的目標更廣，而且更側重自由聯想。
五、聯想類比法
聯想是由一個事物想到另一個事物的心理過程。對應聯想由一件事物聯想到與其對立的另一事物。例如由小想到大，由集中想到分散等。要增強聯想能力，必須注意增加知識和經驗，不但注意吸納本專業及其他專業的學科知識，更要重視參加各種實踐活動。利用聯想進行發明創造是一種常用而且十分有效的方法，很多發明家都善於聯想，也得益於聯想的妙用。例如，貝爾發明電話，開始沒有成功，以後從吉他的聲音中想到了共鳴原理，改進了裝置，才使電話發明成功。又如布拉特從看到蜘蛛織網聯想到可以從上到下造橋，從而發明了吊橋，突破了傳統的造橋模式。
聯想類比由一事物或現象聯想到與其有類似特點(如性質、外形、結構、功能等)的其他事物或現象。例如，由水波想到聲波、光波；由水波可出現干涉現象，想到光也有干涉現象等。
六、反向探求法
反向探求將人們通常思考問題的思路反轉過來，從背逆常規的途徑探尋新的解法，因此反向探求法亦稱為逆向思維法。例如在鎢絲燈泡發明初期，為了避免鎢絲在高溫下的氧化，需要將燈泡內抽真空，但是使用後發現抽真空後的燈絲通電後仍會變脆。為了解決這個問題，當時多數人的意見是繼續提高燈泡內的真空度。而美國科學家蘭米爾卻應用反向探求法提出向燈泡內充氣的方法，他分別試驗了將氫氣、氧氣、氮氣、二氧化碳氣、水蒸氣等充入燈泡，試驗結果表明氮氣有明顯的減少鎢蒸發的作用，可使鎢絲在其中長期工作，因而發明了充氣燈泡。又例如：化學能為什麼不能變成電能？聲音既是振動，那麼振動為什麼不能復現原聲？根據這些反問，相繼發明了電池、留聲機。
七、組合創新法
組合創新法是將現有技術或產品通過功能、原理、結構等方面的組合變化形成新的技術思想或新產品。組合法的優點是組合形式多樣，應用廣泛，便於操作，經濟有效。組合創新法應用的技術單元一般是已經成熟或比較成熟的技術，不需要從頭開始，因而可以最大限度地節約人力、物力和財力。在當代社會生產和生活中，存在著大量已經開發出來的技術，只要合理組合，就能創造出適合需要的技術系統。例如，美國的「阿波羅」宇宙飛船由700萬個零件組成，但沒有一個零件是新研製的，用這些已有的零件組合出把人送上月球又重返地球的神奇系統。同樣「阿波羅」宇宙飛船技術中的全部技術都是現有技術的組合。
組合創新法的類型很多。常用的有性能組合、原理組合、功能組合、結構重組、模塊組合等。雖然組合創新法所使用的技術是已有的技術，但適當組合後，同樣可以做出重大的發明。

『陸』 機械創新設計靈感

我需要一機構，調整間距用。不要用受輪。零件要少，成本要低

『柒』 機械創新設計出點子

火場救人的機械人
主要考慮耐熱性能，對內部材料的抗高溫性能要求較高，運動機構部分要靈版活權，穩定性要好，有一定的滅火功能，但主要是能夠在火場內為倖存者提供一個暫時的避難所，以此來等待救援的到來。主要用於救援人員難以進入的地方。

『捌』 求機械創新設計的點子

做課程設計還要創新嗎？改一下原始條件就行了，比如改一下電機轉速、功率等等就可以。
我還以為你要搞什麼設備的創新設計呢，我也想創新一下啊，嘿嘿...........

『玖』 機械創新設計有哪些過程

創新設計的正常開展和完成，必須正確運用創新設計方法。常用的創新設計方法主要有下面幾種：
一、智力激勵法
智力激勵法又叫集思廣益法，它是由美國創造學家A．F．奧斯本提出的。人的創造性思維特別是直覺思維在受激發情況下能得到較好的發揮。一批人集合在一起，針對某個問題進行討論時，由於每個人的知識和經驗不同，觀察問題的角度和分析問題的方法各異，提出的各種意見能互相啟發，從而誘導出更多創意。通過激智、集智、交流，可實現創新的目的。智力激勵法可以通過召開會議，也可以通過信函、書面等形式，達到互相啟發、補充和完善見解，或發展為新的見解。
二、提問追溯法
提問追溯法是有針對性地、系統地提出問題，在回答問題過程中，便可能產生各種解決問題的設想，使設計所需要的信息更充分，解法更完善。提問追溯法提出的問題如下：
1)有沒有其他用途？有沒有新的用途？稍加改進有沒有其他用途？
2)能否借用其他經驗或發明？是否有相似的東西？是否有可模仿或可借用的東西？3)能否在結構、造型或其他方面變化一下？能否增加或減少什麼？能否加高或降低一點？能否加長或縮短一點？能否加厚或減薄一點？能否減輕或加重一點？能否擴大或縮小一點？能否重新組合或再分解？
4)能否用其他東西代替？能否用代用的原材料、半成品或其他的代用製造方法？
5)能否增加或減少功能？
6)能否在成本不變的前提下提高產品的性能？
7)能否採用廉價代用材料、簡化結構、使用簡單而高效的製造工藝、提高零部件的標准化程度來降低成本？
通過一連串從不同角度的發問，可啟發思維，提出新的設計方案。
三、缺點列舉法
運用缺點列舉法始於發現事物的缺點，挑出事物的毛病。在明確需要克服的缺點後，有的放矢地進行創造性思考，並通過改進設計去獲得新的設計方案。例如，一家生產汽車喇叭繼電器的小廠，為了改變產品銷路不暢的被動局面，廠長和技術人員、銷售人員一起對有關產品進行分析，在廣泛收集用戶意見的基礎上，分析產品的缺點，然後針對缺點採取各種不同的措施，改進了原有的產品，很快打開了銷路，銷售量一年內便增長了一倍。
四、希望點列舉法
希望點列舉法從設計者(發明者)或用戶的意願出發提出新設想、新要求，從而激發人們去開發新產品或改進原有的產品。例如有了黑白電視機，還希望有彩色的、遙控的。又如人們希望在給別人打電話時不僅能聞其聲，而且能見其人，為適應這種要求，開發了可視電話。
希望點列舉法與缺點列舉法都是將思維收斂於某「點」，然後發散思維，最後又集中於某種創意。但希望點列舉法比缺點列舉法涉及的目標更廣，而且更側重自由聯想。
五、聯想類比法
聯想是由一個事物想到另一個事物的心理過程。對應聯想由一件事物聯想到與其對立的另一事物。例如由小想到大，由集中想到分散等。要增強聯想能力，必須注意增加知識和經驗，不但注意吸納本專業及其他專業的學科知識，更要重視參加各種實踐活動。利用聯想進行發明創造是一種常用而且十分有效的方法，很多發明家都善於聯想，也得益於聯想的妙用。例如，貝爾發明電話，開始沒有成功，以後從吉他的聲音中想到了共鳴原理，改進了裝置，才使電話發明成功。又如布拉特從看到蜘蛛織網聯想到可以從上到下造橋，從而發明了吊橋，突破了傳統的造橋模式。
聯想類比由一事物或現象聯想到與其有類似特點(如性質、外形、結構、功能等)的其他事物或現象。例如，由水波想到聲波、光波；由水波可出現干涉現象，想到光也有干涉現象等。
六、反向探求法
反向探求將人們通常思考問題的思路反轉過來，從背逆常規的途徑探尋新的解法，因此反向探求法亦稱為逆向思維法。例如在鎢絲燈泡發明初期，為了避免鎢絲在高溫下的氧化，需要將燈泡內抽真空，但是使用後發現抽真空後的燈絲通電後仍會變脆。為了解決這個問題，當時多數人的意見是繼續提高燈泡內的真空度。而美國科學家蘭米爾卻應用反向探求法提出向燈泡內充氣的方法，他分別試驗了將氫氣、氧氣、氮氣、二氧化碳氣、水蒸氣等充入燈泡，試驗結果表明氮氣有明顯的減少鎢蒸發的作用，可使鎢絲在其中長期工作，因而發明了充氣燈泡。又例如：化學能為什麼不能變成電能？聲音既是振動，那麼振動為什麼不能復現原聲？根據這些反問，相繼發明了電池、留聲機。
七、組合創新法
組合創新法是將現有技術或產品通過功能、原理、結構等方面的組合變化形成新的技術思想或新產品。組合法的優點是組合形式多樣，應用廣泛，便於操作，經濟有效。組合創新法應用的技術單元一般是已經成熟或比較成熟的技術，不需要從頭開始，因而可以最大限度地節約人力、物力和財力。在當代社會生產和生活中，存在著大量已經開發出來的技術，只要合理組合，就能創造出適合需要的技術系統。例如，美國的「阿波羅」宇宙飛船由700萬個零件組成，但沒有一個零件是新研製的，用這些已有的零件組合出把人送上月球又重返地球的神奇系統。同樣「阿波羅」宇宙飛船技術中的全部技術都是現有技術的組合。
組合創新法的類型很多。常用的有性能組合、原理組合、功能組合、結構重組、模塊組合等。雖然組合創新法所使用的技術是已有的技術，但適當組合後，同樣可以做出重大的發明。

『拾』 機械創新設計

我們在做除冰（道路，高速，塔架，高壓線路等等 ） 火災逃生也是一個大項。加油