機械創新設計（第三版）

本書共分為8章。第1章為緒論，介紹了創新設計概述、創新教育與創新人才的培養；第2章為創新思維與技法，主要以創造學的理論為依據，結合實際問題分析了創新思維的方法，以及各種創新的技法；第3章為機械系統方案設計的創新，重點論述了功能綜合、原理方案綜合、構型綜合以及TRIZ創新理論；第4章為機構的創新設計，分別就機構的變異與演化，機構的組合，機構的再生等創新設計技法進行分析與論述；第5章為機械結構設計與創新，分別從機械結構的功能，結構元素的變異與演化，以及材料、加工、裝配、輸送等方面，討論了機械結構創新的要求與實現途徑；第6章為反求設計與創新，介紹了反求設計的概念，反求設計的內容與過程，以及反求實例分析；第7章介紹了幾種機械系統如機床、動力機、機器人、自行車以及靜電紡絲設備的創新過程與發展歷史；第8章為歷屆全國大學生機械創新設計大賽獲獎的優秀作品案例與分析。
 
本書可作為高等學校教材，也可供有關工程技術人員和科研人員參考。

1 緒論1
1．1 創新設計概述 1
1．1．1 設計與創新 1
1．1．2 創新設計 2
1．2 創新教育與創新人才的培養 3
1．2．1 創新教育 3
1．2．2 創新人才的特點 3
1．2．3 創新人才的培養 4
習題 6

2 創新思維與技法7
2．1 創新思維 7
2．1．1 創新思維的特點 7
2．1．2 創新思維的過程 8
2．1．3 創新思維的方式 8
2．2 創新技法 13
2．2．1 觀察法 13
2．2．2 類比法 14
2．2．3 移植法 15
2．2．4 組合法 16
2．2．5 窮舉法 16
2．2．6 集智法 17
習題 19

3 機械系統方案設計的創新21
3．1 機械系統 21
3．1．1 機械系統的組成 21
3．1．2 機械系統的特性 21
3．1．3 機械系統設計的內容 22
3．2 產品規劃的創新問題 22
3．2．1 產品進化曲線 23
3．2．2 技術系統進化法則 23
3．2．3 產品的系列化 24
3．2．4 產品功能的集成與組合 25
3．2．5 產品技術的擴展與滲透 25
3．2．6 開發新產品 25
3．3 方案設計的創新問題 26
3．3．1 功能分析與綜合 26
3．3．2 原理綜合 29
3．3．3 構型綜合 48
3．4 方案設計的評價 52
3．4．1 方案評價的內容及指標 52
3．4．2 評價方法 52
習題 54

4 機構的創新設計55
4．1 機構的變異設計與創新 55
4．1．1 運動副的變異與演化 55
4．1．2 構件的變異與演化 59
4．1．3 機構的擴展 61
4．1．4 機構的倒置 62
4．1．5 機構的等效代換 64
4．1．6 機構的移植 68
4．2 機構組合設計與創新 70
4．2．1 串聯式組合 71
4．2．2 並聯式組合 76
4．2．3 封閉式組合 79
4．2．4 裝載式組合 84
4．3 機構再生設計與創新 86
4．3．1 一般化運動鏈 86
4．3．2 杆型類配 87
4．3．3 運動鏈組合 90
4．3．4 機構再生設計實例——飛機起落架的再生設計 93
4．3．5 機構再生設計實例——縫紉機送布機構的再生設計 94
4．4 廣義機構的應用 98
4．4．1 彈簧蠕行管道機器人 99
4．4．2 滾動杠杆的杠杆棘輪機構 99
4．4．3 聲音輪機構 99
4．4．4 厚度電測儀的杠杆機構 99
4．4．5 氣動商標自動粘貼機構 99
習題 100

5 機械結構設計與創新103
5．1 實現零件功能的結構設計與創新 103
5．1．1 功能分解 103
5．1．2 功能組合 106
5．1．3 功能移植 108
5．2 結構元素的變異與演化 109
5．2．1 軸轂連接的結構元素變異與演化 109
5．2．2 離合器的結構元素變異與演化 111
5．2．3 棘輪傳動的結構元素變異 111
5．2．4 各種槽銷結構元素的變異 111
5．2．5 新型聯軸器的結構特點 112
5．2．6 改善工作性能的結構變異 112
5．3 適應材料性能的結構設計與創新 113
5．3．1 揚長避短 114
5．3．2 性能互補 114
5．3．3 結構形狀變異 116
5．4 方便製造與操作的結構設計與創新 116
5．4．1 加工工藝的結構構型 116
5．4．2 裝配輸送的結構構型 118
5．4．3 簡單結構 119
5．4．4 宜人結構 121
5．5 用模組拼接法進行結構的創新 123
習題 124

6 反求設計與創新126
6．1 概述 126
6．1．1 反求問題的提出 126
6．1．2 反求設計的含義 127
6．1．3 反求設計的研究物件 127
6．2 反求設計的內容與過程 128
6．2．1 反求設計的主要內容 128
6．2．2 反求設計的主要過程 132
6．3 反求實例分析 134
6．3．1 原理方案的反求實例 134
6．3．2 機構構型的反求實例 134
6．3．3 實物反求實例 136
6．3．4 精度反求實例 137
6．3．5 圖像資料的反求設計實例 138
習題 139

7 典型機械的創新與進化140
7．1 機床 140
7．1．1 機床的產生 141
7．1．2 機床的發展 141
7．1．3 現代機床與展望 142
7．2 動力機 146
7．2．1 蒸汽機 146
7．2．2 內燃機 147
7．3 機器人 149
7．3．1 工業機器人 149
7．3．2 智慧型機器人 152
7．4 自行車 155
7．4．1 自行車的產生 155
7．4．2 自行車的演變與發展 155
7．4．3 自行車的進一步開發 156
7．5 靜電紡絲設備 158
7．5．1 靜電紡絲的產生 158
7．5．2 陣列式毛細管靜電紡絲設備 159
7．5．3 無針溶液靜電紡絲設備 159
7．5．4 無針溶體靜電紡絲設備 160
習題 161

8 創新實例與分析162
8．1 多功能齒動平口鉗 162
8．2 機械式停水自閉水龍頭 164
8．3 防傾翻輪椅 165
8．4 飲料瓶撿拾器 167
8．5 穿戴式蘋果採摘器 168
8．6 趣味梅花樁 170
8．7 自動配重式自行車停放裝置 172
8．8 多功能助力起床床墊 173
參考文獻176