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第一章 创新设计思维与方法1

一、设计的本质、类型及一般进程1

1.设计的本质1

2.设计的类型2

3.设计的一般进程2

二、创造的特征与总体过程5

1.创造的特征5

2.创造的总体过程5

2.创造能力的开发7

1.创造能力的构成7

三、工程技术人员创造能力的构成与开发7

3.非智力因素对创造性成就的影响8

四、创造性思维的特点与类型9

1.创造性思维的特点9

2.创造性思维的类型11

（1）形象思维与抽象思维11

（2）发散思维与集中思维12

（3）直达思维与旁通思维13

（4）逻辑思维与非逻辑思维14

1.创新的基本法则15

五、创新的基本法则与方法15

2.偏于直觉的创新构思方法18

（1）头脑风暴法19

（2）头脑风暴法的变种方法21

（3）综摄法23

（4）设问探求法28

（5）列举分析法31

（6）联想创新法34

3.偏于逻辑的创新构思方法举例34

一、市场需求的现代特征43

第二章 市场需求与设计任务43

二、产品的寿命周期与创新战略分布45

1.产品的寿命周期45

（1）产品寿命周期的定义、划分及特点45

（2）延长产品寿命周期的方法46

2.产品寿命周期的创新战略与模式分布47

三、设计调查的内容与方法47

1.设计调查的内容47

2.常用调查与预测方法49

（1）直接调查法49

（2）专职人员预测法50

（3）时间序列分析法51

（4）先导事件分析法58

（5）包络线外推法59

（6）趋势外推法60

（7）德尔菲法61

（8）产品－市场矩阵67

（9）需求－优势矩阵67

四、设计开发的意义与原则68

1.设计开发的意义68

（4）设计开发是决定产品成本的主导因素69

（3）设计开发中的预防是最重要的预防69

（2）设计开发决定了产品的先天质量69

（1）设计开发是企业经营的核心69

2.设计开发的原则70

五、明确设计任务72

1.对需求的识别与分析72

2.设计任务书74

（1）目的说明74

（2）初步要求说明75

3.设计要求表76

（1）设计要求表的拟定原则76

（3）设计要求表的内容77

（2）拟定设计要求表的常用分析和思考方法77

（4）设计要求表举例78

第三章 机械系统的功能结构与原理方案创新81

一、机械系统的概念与特征81

1.机械系统的概念81

2.输入输出三要素81

3.机械系统的边界84

4.机械系统与环境的相互影响84

5.机械系统的基本特征85

1.功能的分类86

二、机械系统的功能86

2.功能的定义方法87

3.功能系统图88

4.功能元与功能单元88

三、待研系统的总功能及其分解策略90

1.抽象归纳待研系统的总功能90

2.总功能分解的两种策略92

（1）将总功能分解到不能再分的功能元92

（2）将总功能分解到适当层次的功能单元98

3.功能的独立性原理100

（1）功能独立性应用举例100

（2）功能的联结、非联结、准联结状态103

（3）功能状态的转化105

四、功能结构图的构建与改变方法106

1.功能结构的基本形式107

2.功能结构图的构建108

（1）构建功能结构图的注意事项108

（2）构建功能结构图举例108

3.功能结构的改变113

（1）改变功能结构的方法113

（2）改变功能结构举例113

1.功能结构与作用原理的关系考察117

五、功能结构与作用原理的关系117

2.对创新设计的启示121

六、分功能求解的方法121

1.分功能求解的一般步骤与原则121

（1）分功能求解的一般步骤121

（2）分功能求解的一般原则123

2.分功能求解的方法124

（1）研究物理效应求解124

（2）制定编排表式求解126

（3）检索设计目录求解131

1.原理解法的组合及其具体化162

七、原理解法组合与设计方案变型162

（1）原理组合的形态学矩阵165

（2）进行原理组合的注意事项165

（3）原理组合的具体化168

2.设计方案变型168

（1）几何特征变型169

（2）运动特征变型170

（3）材料特征变型172

八、方案设计举例174

一、机构创新在机械方案设计中的地位190

第四章 机构创新构思的原理与方法190

二、基本概念与机构自由度191

1.机构191

2.运动副191

3.运动链193

4.单环与多环机构193

5.机构的自由度194

（1）基本计算公式194

（2）平面机构自由度的计算194

（3）空间机构自由度的计算195

（1）平面闭式链的基本型式197

2.平面闭式链机构的结构综合197

三、机构的结构综合197

1.开式链机构的结构综合197

（2）运动链向机构的演化201

3.空间闭式链机构的结构综合简介206

四、机构型综合的创新构思法210

1.基本原理与方法210

（1）基本原理210

（2）如何采用凸轮与从动件211

（3）如何采用齿轮副212

（3）W=0且不含复合铰链时213

（4）含有复合铰链的基本链型213

（1）W=1且不含复合铰链时213

（2）W=2且不含复合铰链时213

2.常用基本链型及其拓扑特性213

（5）常用基本链型的拓扑特性215

3.注意之点216

4.型综合创新举例218

五、机构的组合创新232

1.组合机构的分类与应用232

（1）串联式组合机构232

（2）并联式组合机构233

（3）复合式组合机构237

（4）反馈式组合机构239

（5）叠联式组合机构239

2.组合机构的分析与设计241

六、非圆齿轮机构的传动设计251

1.椭圆齿轮机构252

（1）椭圆齿轮的传动特点252

（2）椭圆齿轮的设计步骤253

（3）椭圆齿轮的简化计算255

2.卵形齿轮机构255

（1）卵形的生成255

（2）卵形齿轮的传动特点257

（3）卵形齿轮的设计步骤259

3.偏心齿轮及其与非圆齿轮共轭260

（1）偏心齿轮与其共轭齿轮机构260

（2）偏心齿轮机构263

4.传动设计举例265

第五章 常用机构图例及说明275

1.轨迹生成机构276

（1）四杆直线轨迹生成机构276

（2）四杆直线轨迹生成机构276

（4）四杆圆轨迹生成机构277

（3）齿轮连杆直线轨迹生成机构277

（6）六杆圆轨迹生成机构278

（5）四杆圆轨迹生成机构278

（7）六杆椭圆轨迹生成机构279

（8）齿轮连杆椭圆轨迹生成机构279

（9）带挠性件的抛物线轨迹生成机构280

（10）带挠性件的双曲线轨迹生成机构280

（11）四杆双纽线轨迹生成机构281

2.供给、传送机构281

（1）摆块式锻坯送进机构281

（3）摆动式料斗供料器282

（2）圆锥形工件定向机构282

（4）离心式圆柱形工件供料器283

（5）摇杆式供料器283

（6）能自动调节生产率的给料机284

（7）摩擦式薄板送进机构284

（8）凸轮－杠杆式板材送进机构285

（9）钢丝间歇送进及切断机构286

（10）钢球分选装置287

（11）圆柱形制品分类装置287

（2）凸轮－顶杆式夹紧机构288

（1）采用扇形齿轮的夹持机构288

3.夹持、夹紧机构288

（3）液压－杠杆式夹紧机构289

（4）薄壁工件用液压式夹紧机构289

（5）液压式可胀芯轴290

（6）液压－斜楔－杠杆式自动调心夹紧机构290

（7）液压－斜楔－杠杆式自动调心卡盘291

（8）液压－齿轮式夹紧机构292

（9）液压式多件夹紧机构293

（10）飞机起落架用钢球锁紧机构294

（2）钢球万向联轴器295

（1）十字万向联轴器295

4.联轴器与离合器机构295

（3）弹簧联轴器296

（4）齿轮联轴器296

（5）轮胎式弹性联轴器297

（6）钢板式快速装拆联轴器297

（7）凸轮－杠杆式摩擦离合器298

（8）弹簧式摩擦离合器299

（9）凸轮式限速离合器299

（10）滚柱式单向离合器300

（12）电磁式离合器301

（11）电磁式离合器301

（1）杠杆式带制动机构302

（2）闸块式离心制动机构302

5.制动机构302

（3）凸轮式制动机构303

（4）摩擦停车器303

（5）升降机紧急制动器304

（6）带锯形齿的多片圆盘式制动机构304

（7）带锯形齿的圆锥式制动机构305

（8）可换向弹簧制动器305

（10）液力制动机构306

（9）带橡胶气囊的气动式制动机构306

（11）汽车的连杆－气压式制动装置307

（12）飞机着陆轮的制动装置308

6.齿轮变速机构及周转轮系机构309

（1）三速齿轮机构309

（2）五速齿轮机构309

（3）六速齿轮机构310

（4）带有制动器与离合器的齿轮变速机构311

（5）两输出件行星齿轮机构311

（6）装有齿轮离合器的行星齿轮机构312

（7）装有制动器的可反转行星齿轮减速机构313

（8）采用椭圆齿轮的行星减速机构314

（9）马铃薯挖掘机的行星齿轮机构315

（10）刨床工作台运动换向的行星齿轮机构315

（11）具有大传动比的行星齿轮减速器316

（12）具有圆锥齿轮的差动机构316

（13）滚筒卷纸机构317

（14）拖拉机差速装置317

（1）摩擦盘－滚轮式无级变速机构318

（2）锥形摩擦轮式无级变速机构318

7.无级变速机构318

（3）摩擦盘－摩擦球式无级变速机构319

（4）滚轮－摩擦盘式无级变速机构320

（5）圆锥－行星钢球式无级变速机构320

（6）具有可分合锥盘的无级变速器321

（7）具有差动机构的无级变速器322

8.调节机构323

（1）电动机用离心调速机构323

（2）飞机发动机用散热器空冷调节机构323

（3）齿轮齿条式调压机构324

（4）微型开关式液面高度调节机构324

（5）涡流式调速机构325

（6）变距螺旋桨调节机构326

（7）电钟摆轮用调速机构327

（8）光电式温度调节机构327

（9）采用杠杆原理的调压机构328

（10）稳压机构329

9.安全、保险装置与机构330

（1）有保险销和电动机停车开关的安全装置330

（2）小型拉丝机的开关装置330

（4）过载保险装置331

（3）金属丝重绕机的自动停车装置331

（5）升降机用杠杆式安全机构332

（6）过载保险装置333

（7）带有棘轮的保险装置334

（8）卧式锻压机的螺栓断开式安全装置335

10.气、液传动机构336

（1）气缸机构336

（2）气压式冲击驱动机构336

（3）采掘用铲斗的气压传动机构337

（4）气动擦窗器338

（5）气压式开门机构339

（7）油压机机构340

（6）液动式杠杆－棘轮机构340

（8）带自动反向装置的液压传动机构341

（9）具有快退功能的液压传动机构342

（10）具有双活塞同步功能的液压传动机构343

（11）半自动刀架滑座的液压传动机构344

（12）工件自动脱离用水力传动机构345

（13）飞机起落架机构346

（14）飞机起落架的紧急放下装置346

（15）飞机起落架用操纵机构347

（2）电磁－弹簧式压缩机传动机构348

（1）电磁－杠杆式接续机构348

11.电气机构348

（3）电接触式计量机构349

（4）脉冲点火式钢球断流机构349

（5）电磁驱动式速动继电器机构350

（6）杠杆式温度继电器机构350

（7）警报信号发生机构351

（8）利用粘性流体的时滞机构351

（9）电磁式指针减振机构352

（10）电梯门的电气式安全机构352

（11）棘轮－电磁式上条机构353

（13）磨床用电触点式自动校准尺寸机构354

（12）机床操作用多位电接触式控制机构354

（14）蜗轮－凸轮－电磁式砂轮位置补偿机构355

（15）杠杆－电触点式冲床自动停车机构356

（16）杠杆－电磁式制品分类机构357

（17）电磁－棘轮式间歇转动机构358

（18）电磁式空气阀机构359

（19）杠杆－棘轮－电磁式送带机构360

（20）自动复制机用光电描绘机构361

（1）具有停歇的曲柄滑块机构362

（2）具有长时间停歇的齿轮连杆机构362

12.其他常用机构362

（3）可调节给油量的柴油机燃料泵机构363

（4）自动改变进给量的木工机床棘轮机构363

（5）滑块行程长度增加到4倍的齿条机构364

（6）活塞行程长度加倍的空压机六杆机构364

（7）输出大行程往复移动的机构365

（8）可消除螺旋副间隙的丝杠螺母机构366

（9）螺旋－锥套式消除反向跳动装置366

（10）可消除啮合间隙的齿轮机构367

（11）用于图形相似变换的缩放仪机构367

（13）磨齿机砂轮渐开线轮廓的金刚石修正装置368

（12）用于图形回转并相似变换的缩放仪机构368

（14）采用双冠状齿轮的螺旋齿轮机构369

（15）速换双凸轮机构369

（16）双推杆式圆柱凸轮机构370

（17）具有三个驱动棘爪的棘轮机构370

（18）棘轮式转换机构371

（19）具有两个不同停歇时间的四槽槽轮机构371

（20）具有四个从动槽轮的槽轮机构372

（21）带瞬心线附加杆的不完全齿轮机构372

（23）汽车车门折叶的六杆机构373

（22）螺旋－杠杆式压力机构373

（24）具有自由圆柱的叶片式旋转泵机构374

（25）旋转式游离叶片泵机构374

（26）自动倾卸车的八杆机构375

（27）采用偏心轮的行星齿轮机构376

（28）带挠性件的连杆型机构377

（29）带弹性联接件的曲柄滑块机构378

（30）齿轮传动的挠性件机构378

（31）电影影片送进用挠性件机构379

（32）涡形轮－挠性绳式提升机构379

参考文献380