1、安徽科技大学机电与车辆工程学院,机械创新思维与技法,安徽科技学院机电与车辆工程学院 陈 丰 2012年5月14日,一、机械创新思维,安徽科技大学机电与车辆工程学院,1、如何选题、切题,爱因斯坦说过“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”。 好的选题是成功的一半 要从“问题”中筛选“课题”； 人类的“好奇心”是产生“问题”的心理源泉。,怪异的三角形,好奇 分析？,安徽科技大学机电与车辆工程学院,有多少个黑点？,寻找选题-发现问题，缩小范围，锁定目标；,安徽科技大学机电与车辆工程学院,突破思维定势,思维定势（习惯性思维）：是由人们先前的活动而造成的倾向性思维，在环境不变的条件下，思维定势使人们能够
2、应用已掌握的方法迅速解决问题，在情境发生变化时，它则会妨碍人们采用新的方法进行创造性的工作；,安徽科技大学机电与车辆工程学院,仔细看一看，柱子是圆的还是方的？,突破思维定势,安徽科技大学机电与车辆工程学院,思维：是一种复杂的心理现象，是人的大脑的一种能力。 思维惯性：这次这样解决了一个问题，下次遇到类似的问题或表面看起来相同的问题，不由自主地还是沿着上次思考的方向或次序去解决。 思维定势：思考同类或相似问题的惯性轨道，来自于心理定势。过去的思维影响当前的思维，形成了固定的思维模式。 思维定势不利于创新思考，不利于创造。思维惯性和思维定势合起来我们就称为思维障碍。,骑自行车?,安徽科技大学机电与
3、车辆工程学院,思考是创新的法宝,方轮自行车能骑吗？ 有两人能并排骑一辆自行车吗？ 有仿骑马奔腾效果的自行车吗 有横骑自行车吗 有无把自行车吗 半轮自行车能骑吗？,安徽科技大学机电与车辆工程学院,思维障碍的原因：,知识贫乏 无批判的学习 迷信 固执与偏见 习惯性思维,水上自行车,安徽科技大学机电与车辆工程学院,水鸟水上自行车,它既像弹簧高跷，又像喷气式滑雪橇。 骑手驾驶它时，一边手握前面的方向杆，一边用脚在其后面的一个小小平台上不停地上下跳跃，以推动水鸟前进。 它没有螺旋推进器，也没有踏板，其推力整个来自此水鸟下的水翼。其速度可达30公里/小时。 其机械设计是将驾驶者的跳跃动作转变成对后翼的拍打
4、动作，以此推动此水鸟前进。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,习惯性思维的原因,态度、价值观 心理、知识背景 过去经验,方轮自行车能骑吗？,安徽科技大学机电与车辆工程学院,方轮自行车,休闲娱乐机械,安徽科技大学机电与车辆工程学院,改变思维定势的误区,创造性思维是一种天份，有些人有，有些人没有。,有仿骑马奔腾效果的自行车吗,只要善于发掘 ，人人都有创造性思维，,安徽科技大学机电与车辆工程学院,仿骑马奔腾效果的自行车,其特点是车轮的圆心与轴心有一定的偏心距从而使自行车行驶时形成车身周期性的上下波浪起伏，骑车人犹如骑坐在奔驰的马背上一样,安徽科技大学机电与车辆工程学院,改变思维定势的误区,新点子策划太
5、难，要思维敏捷，不是一般人的能力所为,无把自行车,有意识的深思熟虑的积累才能创意无限,安徽科技大学机电与车辆工程学院,无把自行车,用肢体来把方向的自行车，让你在使用的过程中，更感受到身体各方面的综合煅练。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,雨伞收纳式餐桌,这款餐桌的收纳方式借鉴了雨伞的结构。 由于桌面由多个扇形拼接而成， 需要将其收起来时，就可以像折叠雨伞一样，将桌子聚拢成一束。非常的节约空间。,家庭用机械,安徽科技大学机电与车辆工程学院,改变思维定势的误区,“只有聪明人才有好主意。”不可以忽略每一个小小的改进，小创意大发明,不要链条传动自行车,安徽科技大学机电与车辆工程学院,踏板车,安徽科技大
6、学机电与车辆工程学院,如何突破思维定势,勇于探索 善于拓展 思维开阔 打破常规,安徽科技大学机电与车辆工程学院,创新思维 综合运用多种思维方法和逻辑模式，在社会需求所制约与心理结构的影响下，对储存的和外来的信息，经过鉴别、筛选、重新联结和组合，从而产生新知识，构成新理论和新发现。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,仔细观察 善于变化,每一个具体的创新对象，其属性都是无穷多的 就像世界上没有两片完全相同的树叶一样 这使得每一个对象都有别于其他任何对象。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,世界上所有事物都有可能成为人们创新的对象，因此我们都面临着无穷多的思维对象。(选题）,自然为师 奇思妙想突破原型
7、异想天开,安徽科技大学机电与车辆工程学院,自然为师,模仿是仿生学的基础。 人类生活在自然界，与周围的生物为“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领 自古以来吸引着人们去想象和模仿制造简单的生产工具。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,机器人,安徽科技大学机电与车辆工程学院,奇思妙想,思维发散 产生与众不同的观点或想法,悬挂你的椅子,安徽科技大学机电与车辆工程学院,可以隐藏的书桌,房间面积太小，需要折叠家具，在不使用的时候，就好象是一个物品柜，完全看不出上面其实是一款书桌。当需要使用的时候，我们只需要将上面的挡板放平，就会出现在面前一张书桌，非常节约空间。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,突破原型,人
8、类的创造：1 原型上的除旧布新2 突破原型的创造,安徽科技大学机电与车辆工程学院,可一手折叠的桌椅,安徽科技大学机电与车辆工程学院,可行走的书桌,安徽科技大学机电与车辆工程学院,极度节省空间的椅子,安徽科技大学机电与车辆工程学院,“异想天开”离不开大胆的想象、幻想与联想， 大胆的想象、合理的幻想、它能有效地激发思考者未知领域探索的欲望。 人类社会许许多多的发明与创造，都经历了梦想、追梦、圆梦的过程，很多伟大的创造发明都是起始于奇思异想。 正如亚里士多德所说：想象力是发明、发现等一切创造活动的源泉 没有“异想天开”，就不会有人类对于天体和空间的探索，也就不会有飞机、火箭、宇宙飞船、人造卫星的问世
9、。 “异想天开”是科学创造的驱动力。“,异想天开,安徽科技大学机电与车辆工程学院,只有伞把的雨伞,一把雨伞只有一个伞把却还能遮雨你能相信吗？这是一把完全打破传统的雨伞，仅仅一个伞把就完成了雨伞的全部功能， 通过伞把这个装置可以在伞把的上方形成薄薄的气雾，这股气雾是源源不断的喷出，从而将雨滴阻隔。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,没有桌面的桌子,安徽科技大学机电与车辆工程学院,创意 - 选题?,善于观察 突破定势 巧妙构思 方案新颖 实用简单 功能适当 便于制作,安徽科技大学机电与车辆工程学院,智能化 趣味化 多功能化,安徽科技大学机电与车辆工程学院,椅子？滑板车？,安徽科技大学机电与车辆工程学
10、院,滑板车,安徽科技大学机电与车辆工程学院,自己站立的伞,安徽科技大学机电与车辆工程学院,整理 压缩,安徽科技大学机电与车辆工程学院,会自动整理的方便床,这个伟大的发明让床学会自己整理被子 让你的房间不再像狗窝。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,两用家具,安徽科技大学机电与车辆工程学院,家居物品的清洗,安徽科技大学机电与车辆工程学院,全自动吸尘球,这个球状设计的吸尘器的重心由内部电机控制，可以随意前后左右移动。 当它的电耗尽时会自动滚回底座上充电，充满电时会自动中止并发光提醒。 唯一遗憾是它的体形决定了它很难清洁很多角角落落的地方。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,风光互补供电系统，是复合型科
11、技产品，产品发挥风能、太阳能两种能源发电形式相互补充的资源优势，充分实现不接入国家电网，完全自给供电，免挖沟布线，施工简易，低成本高回报率。,节能,安徽科技大学机电与车辆工程学院,便于维护、擦拭和更加节能的新型窗户,便于清洗是该窗的一大优点。 如图所示，该窗可以向内翻倒已便于擦拭外侧玻璃。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,创新之根在于实践 不仅要获得知识， 更重要的是拓宽思维能力 科学就是一些有趣的探索,创新并不神秘敢于异想天开 敢于实践 敢于思考就是创新人才,二、机械原理课程设计,安徽科技大学机电与车辆工程学院,自动打印机,安徽科技大学机电与车辆工程学院,设计要求及工艺动作基本过程：将产品包
12、装好后，在包装好的纸盒上，为了商品的某种需要而打印一种记号。它的主要动作有三个：送料到达打印工位；然后打印记号；最后将产品输出。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,原始数据：1）纸盒尺寸；长100150 mm，宽70100 mm，高3050 mm；2）自动打印机的生产率：80次/min；3）驱动电机： Y90S-4功 率： N=1.1Kw 转 速： n=1400 r / min,安徽科技大学机电与车辆工程学院,设计任务）执行机构选型与设计：构思出至少种运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经对所有运动方案进行分析比较后，选择其中你认为比较好的方案进行详细设计，该机构最好具有急回运动特性。,安徽
13、科技大学机电与车辆工程学院,设计任务）传动系统的设计，齿轮机构，凸轮机构，连杆机构的设计，包括尺寸设计。）用SOLIDWORKS等相关软件对机构进行运动仿真。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,设计任务4）SOLIDWORKS软件对机构进行运动学分析，并画出机构的位移，速度和加速度线图。5）画出最终方案的机构运动简图。6）撰写设计说明书。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,设计方案一 优点：用凸轮和平面四杆机构传动，易实现运动规律，能达到所要的运动的方式，对于经济方面也较便宜。 缺点：凸轮易磨损，且送料，出料不连续快捷，使之效率降低。,自动打印机设计方案选择,安徽科技大学机电与车辆工程学院,设计方
14、案二 优点：齿轮传动使之传动比恒定，送料平稳，用连杆来实现打印过程，容易实现传动要求。 缺点：送料机构所需的空间过大，一方面造成经济方面的损失，一方面使盒子的摆放成为制约效率的一个问题。,自动打印机设计方案选择,安徽科技大学机电与车辆工程学院,自动打印机设计方案选择,设计方案三 优点：机构紧凑，使传动效率增大。由于机构的紧凑性，减少了占地面积。圆盘式的传动使送料更为平稳。 缺点：槽轮的配合要求较高。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,最终选定方案,安徽科技大学机电与车辆工程学院,机构设计： 减速-送料-打印-输出,减速：通过带轮和直齿轮和斜齿轮进行减速，从而分别保证打印和传输速度。传动比：i=i
15、带i减,安徽科技大学机电与车辆工程学院,送料:利用包装纸盒自身重量,通过传输桶,并利用槽轮机构带动其传输到打印工位.,安徽科技大学机电与车辆工程学院,打印:当产品送至打印工位时,使打印头完成下降-打印(停歇)-抬起 -停歇的运动。此过程具有急回运动特性。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,输出:当产品打好记号后，输出机构便将产品输出。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,总机构,安徽科技大学机电与车辆工程学院,工作循环图,安徽科技大学机电与车辆工程学院,槽轮位移曲线拨盘进入槽轮带动其运动，槽轮速度产生突变，引起刚性冲击，使槽轮震动，故位移曲线存在突变。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,槽轮速度曲线槽轮动停比为1/4，即托盘每转1周，槽轮运动1/4周，最大速度达到1200deg/sec,速度突变大，刚性冲击较为明显。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,滑块位移曲线圆盘运动带动连杆，冲压打印系统运动。滑块升程（回程）为90mm,运动周期为0.75s.,安徽科技大学机电与车辆工程学院,滑块速度曲线冲压打印机构具有急回特性。行程速度比 K=180+36/180-36=1.5。,安徽科技大学机电与车辆工程学院,爆炸视图,安徽科技大学机电与车辆工程学院,谢谢！,
