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| 內容簡介： |
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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11.1 创新设计概述 11.1.1 设计与创新 11.1.2 创新设计 21.2 创新教育与创新人才的培养 31.2.1 创新教育 31.2.2 创新人才的特点 31.2.3 创新人才的培养 4习题 62 创新思维与技法72.1 创新思维 72.1.1 创新思维的特点 72.1.2 创新思维的过程 82.1.3 创新思维的方式 82.2 创新技法 132.2.1 观察法 132.2.2 类比法 142.2.3 移植法 152.2.4 组合法 162.2.5 穷举法 162.2.6 集智法 17习题 193 机械系统方案设计的创新213.1 机械系统 213.1.1 机械系统的组成 213.1.2 机械系统的特性 213.1.3 机械系统设计的内容 223.2 产品规划的创新问题 223.2.1 产品进化曲线 233.2.2 技术系统进化法则 233.2.3 产品的系列化 243.2.4 产品功能的集成与组合 253.2.5 产品技术的扩展与渗透 253.2.6 开发新产品 253.3 方案设计的创新问题 263.3.1 功能分析与综合 263.3.2 原理综合 293.3.3 构型综合 483.4 方案设计的评价 523.4.1 方案评价的内容及指标 523.4.2 评价方法 52习题 544 机构的创新设计554.1 机构的变异设计与创新 554.1.1 运动副的变异与演化 554.1.2 构件的变异与演化 594.1.3 机构的扩展 614.1.4 机构的倒置 624.1.5 机构的等效代换 644.1.6 机构的移植 684.2 机构组合设计与创新 704.2.1 串联式组合 714.2.2 并联式组合 764.2.3 封闭式组合 794.2.4 装载式组合 844.3 机构再生设计与创新 864.3.1 一般化运动链 864.3.2 杆型类配 874.3.3 运动链组合 904.3.4 机构再生设计实例——飞机起落架的再生设计 934.3.5 机构再生设计实例——缝纫机送布机构的再生设计 944.4 广义机构的应用 984.4.1 弹簧蠕行管道机器人 994.4.2 滚动杠杆的杠杆棘轮机构 994.4.3 声音轮机构 994.4.4 厚度电测仪的杠杆机构 994.4.5 气动商标自动粘贴机构 99习题 1005 机械结构设计与创新1035.1 实现零件功能的结构设计与创新 1035.1.1 功能分解 1035.1.2 功能组合 1065.1.3 功能移植 1085.2 结构元素的变异与演化 1095.2.1 轴毂连接的结构元素变异与演化 1095.2.2 离合器的结构元素变异与演化 1115.2.3 棘轮传动的结构元素变异 1115.2.4 各种槽销结构元素的变异 1115.2.5 新型联轴器的结构特点 1125.2.6 改善工作性能的结构变异 1125.3 适应材料性能的结构设计与创新 1135.3.1 扬长避短 1145.3.2 性能互补 1145.3.3 结构形状变异 1165.4 方便制造与操作的结构设计与创新 1165.4.1 加工工艺的结构构型 1165.4.2 装配输送的结构构型 1185.4.3 简单结构 1195.4.4 宜人结构 1215.5 用模块拼接法进行结构的创新 123习题 1246 反求设计与创新1266.1 概述 1266.1.1 反求问题的提出 1266.1.2 反求设计的含义 1276.1.3 反求设计的研究对象 1276.2 反求设计的内容与过程 1286.2.1 反求设计的主要内容 1286.2.2 反求设计的主要过程 1326.3 反求实例分析 1346.3.1 原理方案的反求实例 1346.3.2 机构构型的反求实例 1346.3.3 实物反求实例 1366.3.4 精度反求实例 1376.3.5 图像资料的反求设计实例 138习题 1397 典型机械的创新与进化1407.1 机床 1407.1.1 机床的产生 1417.1.2 机床的发展 1417.1.3 现代机床与展望 1427.2 动力机 1467.2.1 蒸汽机 1467.2.2 内燃机 1477.3 机器人 1497.3.1 工业机器人 1497.3.2 智能机器人 1527.4 自行车 1557.4.1 自行车的产生 1557.4.2 自行车的演变与发展 1557.4.3 自行车的进一步开发 1567.5 静电纺丝设备 1587.5.1 静电纺丝的产生 1587.5.2 阵列式毛细管静电纺丝设备 1597.5.3 无针溶液静电纺丝设备 1597.5.4 无针溶体静电纺丝设备 160习题 1618 创新实例与分析1628.1 多功能齿动平口钳 1628.2 机械式停水自闭水龙头 1648.3 防倾翻轮椅 1658.4 饮料瓶捡拾器 1678.5 穿戴式苹果采摘器 1688.6 趣味梅花桩 1708.7 自动配重式自行车停放装置 1728.8 多功能助力起床床垫 173参考文献176
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前言创新是引领发展的动力，人才是支撑发展的资源。为了适应当今社会科技发展对创新人才的需要，高等工程教育必须更新教育思想、转变教育观念，探索新的创新人才的培养模式，提高学生的主动学习能力、创新设计能力、工程实践能力。“机械创新设计”课程是“机械原理”及“机械设计”的后续课程，课程目标是通过学习机械系统方案设计、机构设计、结构设计等设计过程中的创新方法、原理以及各种典型工程案例分析，使学生能够以开放的思维、创新的角度描述、分析和解决复杂工程问题。该课程的实践性很强，应配合课堂教学设置课内、外的创新实践项目训练，训练环节包括创意的产生——确定创新题目、功能原理分析——系统方案设计、机构创新设计、结构创新设计、加工调试、成果展示。通过理论联系实际，在具体的创新设计实践中，激发学生对创新的兴趣和自信，培养学生的创新设计能力、动手实践能力、团队合作能力，实现从常规设计到创新设计的飞跃。本书在第二版的基础上，结合近十年的教学改革实践及教材的使用情况，对教学内容进行了更新，同时引入了相关科研的成果、学生的竞赛作品。主要修订内容有：(1)在每章前增加了学习目标，每章后增加了创新实践项目研讨。(2)第7、8章增加或更新了机械创新设计案例。(3)对其余各种的实例及内容作了必要的调整和更新。(4)书中大部分案例增加了二维码，扫码可以查看动画视频。本书第8章8.5节由北京印刷学院李艳老师编写，8.6、8.7节由北京理工大学苏伟老师编写；其余部分由原作者修订；北京化工大学李好义老师、焦志伟老师提供了部分案例资料，在此一并表示衷心感谢。由于编著者水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请各位读者批评指正。编著者2021年9月版前言创新能带来经济的巨大发展，同时也推动人类社会的进步。对于一个国家来说，建立一个良好的创新机制，拥有大量具有创新能力的高素质人才，就具备了发展知识经济的巨大潜力，也就决定了这个国家在国际竞争中的地位。为了适应科学技术的飞速发展和知识经济时代的到来，应该有自己的知识产权，有自主的创新能力，有能同国际竞争的名牌产品，更要有具备创新能力的人才。于是，培养学生的创新能力就成为高等学校一项重要的教学改革内容。作者希望编写的这本《机械创新设计》，能为培养创新人才提供帮助。本书从创造学、设计方法学以及各种创新理论出发，分析、研究并论述了创新思维、创新技法以及机械产品设计中的各种机构设计、结构设计、反求设计、方案设计的各种创新方法与创新原理。在讨论与分析过程中注意联系工程实际问题，注意阐明各种创新方法的实际功能效果，并引入了大量实例说明与解释各种创新技法，引导学生进行观察、对比、分析，培养学生的学习兴趣。为了使学生在学习过程中能够有机会检验自己的能力，本书还编写了一定数量的习题与练习。本书是作者总结多年教学经验和科研成果，并在广泛收集资料的基础上编写的。本书承北京理工大学张春林教授审阅，并提出许多宝贵意见，在此表示衷心感谢。本书得到北京化工大学的大力支持，在此也表示深切感谢。由于作者水平有限，错误与不当之处在所难免，敬请各位读者批评指正。编著者2005年4月第二版前言本版是在版的基础上进行修订的，主要做了如下几项的工作：① 在第3章“机械系统方案设计的创新”中增加了“产品规划的创新问题”和“方案设计的评价”两节内容；在3.3节还增加了建立形态矩阵的创新方法。② 在第4章“机构的创新设计”中增加了“广义机构的应用”一节。③ 在第5章“机械结构设计与创新”中增加了“用模块拼接法进行结构的创新”一节。④ 在第6章“反求设计与创新”的第3节“反求实例分析”中增加了精度反求实例与图像资料的反求设计实例。⑤ 本版还增设了第8章“创新实例与分析”。⑥ 本版还重新编排了章节，增加了习题内容，更改了原书文字及插图的错误。本书在讨论与分析过程中注意联系工程实际问题，注意阐明各种创新方法的实际功能效果，并引入了大量实例说明与解释各种创新技法，引导学生进行观察、对比、分析，培养学生的学习兴趣与情感。主要内容包括以下几方面。创新设计基础知识：在创造学基础上探讨了创新思维方法；在创造原理的基础上通过实例对常采用的创新技法进行了分析与论述。① 机械系统原理方案设计的创新：概述了机械系统的基本概念，包括机械系统的组成、机械系统的相关性以及机械系统发展过程中的进化理论和机械系统设计的内容；重点论述了产品规划阶段、原理方案设计阶段的创新问题。比较详细地介绍了TRIZ的冲突问题解决理论；编写了部分原理解目录；还提出了原理综合时关于资源的利用问题等。② 机构的创新设计：包括机构变异设计与创新、机构组合设计与创新、机构再生设计与创新以及广义机构等。③ 机械结构设计与创新：包括实现零件功能的结构创新、适应材料性能的结构创新、方便制造与操作的结构创新等。④ 反求设计与创新：论述了反求设计的概念、反求设计的类型、反求设计的过程以及反求设计的创新问题。⑤ 典型机械的创新与进化：介绍了对人类社会与技术的发展影响比较大的机床、动力机械、机器人，以及应用广泛的自行车的产生、发展与进化。从中可以看出创新对社会发展的推动，反过来社会的发展也拉动了创新。⑥ 创新实例与分析：主要是通过大学生在创新活动中的创新产品来进一步说明创新的过程及各种创新技法的运用。本书注意引入创新设计的动态和科技成果；注意收集各个方面的创新原理与技法充实创新设计的内容；尤其注意创新能力的训练，根据多年创新设计教学的经验与体会，编写了部分的练习，使学生能够通过这些练习巩固各种创新技法的应用。后，由于作者水平有限，不当之处在所难免，敬请各位读者批评指正。编著者2010年1月
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