机械创新设计

前言

第一章绪论

第一节创新与创新设计

第二节常规设计、现代设计与创新设计

第三节机械创新设计的内容

第四节创新教育与人才培养

第一篇机械创新设计的基础知识篇

第二章机械创新设计的思维基础

第一节思维概述

第二节思维的类型

第三节创造性思维的形成与发展

第四节思维方式与创新方法

第三章机械创新设计的技术基础

第一节机器的组成分析

第二节机构及其机械运动形态分析

第三节机械运动及其控制

第四节机械系统及其发展

第二篇机械创新设计的理论与方法篇

第四章机构的演化、变异与创新设计

第一节机架变换与创新设计

第二节构件形状变异与创新设计

第三节运动副形状变异与创新设计

第四节运动副等效代换与创新设计

第五章机构的组合与创新设计

第一节机构组合的基本概念

第二节机构组成原理与创新设计

第三节机构的串联组合与创新设计

第四节机构的并联组合与创新设计

第五节机构的叠加组合与创新设计

第六节机构的封闭组合与创新设计

第七节机构组合创新设计实例分析

第八节剪叉机构及其创新设计

第六章机械结构与创新设计

第一节机械结构设计的概念与基本要求

第二节转动副的结构与创新设计

第三节移动副的结构与创新设计

第四节构件的结构与创新设计

第五节机架的结构与创新设计

第六节机械零件结构的集成化与创新设计

第七节机械产品的模块化与创新设计

第七章仿生原理与创新设计

第一节仿生学与仿生机械学简述

第二节仿动物步行的机械与设计

第三节仿动物爬行的机械与设计

第四节仿动物飞行的机械设计与分析

第五节仿动物水中游动的机械设计与分析

第六节仿人类肢体的机械与设计

第八章反求工程与创新设计

第一节反求设计概述

第二节技术引进与反求设计

第三节机械设备的反求设计

第四节技术资料的反求设计

第五节计算机辅助反求设计

第九章机械系统运动方案与创新设计

第一节机械系统概述

第二节机械系统运动方案的基本知识

第三节机械系统运动方案设计的构思

第四节机械系统的运动协调设计

第五节机械系统运动方案设计的过程与评估

第十章TRIZ理论与创新设计

第一节TRIZ理论概述

第二节技术系统及其进化法则 

第三节TRIZ理论及其应用

第四节计算机辅助创新设计简介

第三篇机械创新设计的实例篇

第十一章机械创新设计案例分析

第一节平动齿轮传动装置的创新设计案例分析

第二节机构应用创新设计案例分析

第三节箭杆织机打纬凸轮机构的创新设计案例分析

第四节多功能平口钳的创新设计案例分析

第五节发动机主体机构的创新设计案例分析

附录机械发明创造史与知识经济

第一节我国古代机械发明创造史简介

第二节西方各国机械发明创造史简介

第三节现代机械文明与知识经济

参考文献

第一节创新与创新设计

一、创新的概念

发明与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。例如:创造原始的工具使原始人类进人劳动状态，使用原始工具的劳动创造了人类自身;火的发现与利用改变了原始人类茹毛饮血的野蛮生活，熟食提高了原始人类的智商为人类进化提供了良好的物质基础;简单机械的发明提高了劳动生产率。人类在农业和手工操作等领域的创造逐渐把人类带入初级的文明社会。可见，发明与创造不但对人类科学世界观的形成和发展产生了巨大而深远的影响，而且使科学成为推动社会变革的有力杠杆，促进了人类社会的发展进程。随着科学技术的迅速发展和人类社会的高度进步，一个以知识及其产品的生产、流通和消费为主导的经济时代已经到来。20世纪末期，世界已进人知识经济时代。知识经济发展的两大要素是科学方法到技术创新的因果循环速度和技术创新的数量与质量。“创新”一词开始频繁出现，并超过了“发明”与“创造”的使用频率。

创新的概念最早由美国经济学家熊彼特(J.A. Schumpter)在1912年出版的《经济发展理论》一书中提出，他把创新的具体内容概括为以下几个方面:采用新技术，生产新产品，研制新材料，开辟新市场，采用新的组织模式或管理模式。同时，他还提出“创新”是一种生产函数的转移。

在世界进人知识经济的时代，创新更是一个国家经济发展的基石。当今世界中，创新能力的大小已经成为一个国家综合国力强弱的重要因素。在国际竞争中，国防、工业、农业等领域内的竞争越来越表现为科技创新能力和人才的竞争，特别是表现为科技创新能力和创新性人才的竞争。所以，培养具有创新意识和创新能力的人才是高等学校的重要任务。

为了更加了解创新的含义，下面把与之相近的概念，诸如发现、发明、创造等加以对比说明。

发现是指原本早已客观存在的事物，经过人们不断努力和探索后而被认知的具体结果。不断出现的新发现，可以帮助人类更加深入地认识世界和改造世界。如人类在太空探索过程中，不断发现新的星体，尽管这些星体早已在太空存在，但对它们的发现对人类认识宇宙起了很好的推动作用。人类发现了自然界由于雷电作用引起的火，并应用到食物烤制和冬季取暖，这是一种由发现而产生的应用创新;在以后使用火的过程中，人类逐渐学会了钻木取火，这就是发明或创造。门捷列夫发现了化学元素周期表，但科学家人工合成的新元素则是一种创造。一般说来，发现新事物，可帮助人类认识世界;把发现的结果应用到人类社会的实践活动中，就完成了由发现到应用的创新过程。但并不是所有的发现都能导致应用创新。发明是指人们提出或完成原本不存在的、经过不断努力和探索后提出的或完成的具体结果。如美国发明家爱迪生发明的电灯、留声机、电报等都是伟大的发明。中国古代的造纸术、活字排版印刷术、指南针、火药等也是伟大的发明，近代电子计算机的发明则奠定了现代高科技的发展基础综上所述，发明与发现有着明显的区别。

创造也是一种完成新成果的过程，但这种新成果可能有一定的参照物，而不强调原本不存在的事物。创造往往是借助一种现实去实现另一种目的的过程。如我们常说的劳动创造了世界，劳动创造了人。如借助已经出现的蒸汽机，安装在陆地车辆上，则创造出机车;安装在船上，则创造出轮船。现实生活中，人们常把发明与创造联系在一起。实际上，严格区别两者的差异也没有工程意义。但在哲学范畴中，两者是有一定差别的。

创新与创造也没有本质差别，创新是创造的具体实现。但创新更强调创造成果的新颖性、独特性和实用性。所以创新是指提出或完成具有独特性、新颖性和实用性的理论或产品的过程。

本书是一本介绍创新思维和机械创新设计方法的教材。全书从体系上分为三篇：机械创新设计的基础知识篇、机械创新设计的理论与方法篇和机械创新设计的实例篇。机械创新设计的基础知识篇包括：机械创新设计的思维基础、机械创新设计的技术基础；机械创新设计的理论与方法篇包括：机构的演化和变异与创新设计、机构的组合与创新设计、机械结构与创新设计、仿生原理与创新设计、反求工程与创新设计、机械系统运动方案与创新设计、TRIZ理论与创新设计；机械创新设计的实例篇列举了工程中一些成功的创新设计案例，为创新理论与方法的应用提供了佐证。