机械创新设计简介与基础知识(4)

2019-08-20 19:53

求,“能不能用磁产生电呢?”于是经过长时间的探索与实验后他制造出了世界上第一台感应电动机,为人类进入电气化时代开辟了道路。

3.5 还原创新原理

从事机械行业的人都明白,机器或机构想要达到一个目的,并不是只有一个途径,我们可以选择最简单、经济的方案来实现目的。必要时需要创新设计,此时我们只需抓住本质,而不必局限于在原有基础上的改进等。这就用到还原创新原理。

还原法则又称抽象法则,即回到根本、回到事物的起点。暂时放下所研究的问题,反过来追根溯源,分析问题的本质,从本质出发另辟蹊径进行创新的一种模式。

日本有一家食品公司,想生产自己的口香糖,却找不到做口香糖原料的橡胶,他们将注意力回到“有弹性”的起点上,设想用其他材料代替橡胶,经过多次失败后,他们用乙烯、树脂代替橡胶,再加入薄荷与砂糖,终于发明出日本式的口香糖,畅销市场。这个例子告诉我们:在进行还原创新过程中,最重要的是把起点放在事物最本质的功能上,而不是从所要实现的功能出。

还原换元是还原创新的基本模式。所谓换元,是通过置换或代替有关技术元素进行创造。在实际创新实践中我们可以理解为灵活地变换影响事物质和量的诸多因素的某一个或某些,从而产生大量的创新思路。

3.6 价值优化原理

任何机械产品的创新设计都是在寻找最优方案,在方案的制定和筛选时,要综合考虑产品的实用性、工艺性、经济性等因素。其中的价值优化也是一种创新过程。

价值工程就是揭示产品的价值、成本、功能之间的内在联系。它以提高产品的价值为目的,提高技术经济指标。它最早是美国开始研究的。在设计、研制产品的时,设计研制所需成本为C,取得功能为F,则产品的价值V为:

V?F C 第 16 页

可见,产品的价值与其功能成正比,而与其成本成反比。设计创造具有高价值的产品,是人们追求的目标。价值优化或提高价值的知道思想,也是创造活动应遵循的理念。但优化设计并不一定每项性能指标都达到最优,一般可寻求一个综合考虑功能、技术、经济、使用等因素后都满意的系统,有些从局部看来不是最优,但从总体来看是相对最优。于是,优化设计的途径可以总结为:

(1)保持产品功能不变,通过降低成本,达到提高价值的目的; (2)不增加成本的前提下,提高产品的功能质量,以实现价值的提高; (3)虽成本有所增加,但却使功能大幅度提高,使价值提高; (4)虽功能有所降低,成本却大幅度下降,使价值提高;

(5)不但使功能增加,同时也使成本下降,从而使价值大幅度提高。这是最理想的途径,也是价值优化的最高目标。

以上介绍了创新基本原理,在实际创新设计中,我们要熟知这些原理和技法。但是这些创新原理和创新技法难免存在一定的局限性,我们要明白真正的科学规律存在与事物之中,我们应该多从实践中来理解这些原理并得到直观的结论,不能受到已有原理的束缚,打破思维定势,才能创新。

第 17 页

4 常用创新方法

我们在进行机械创新设计时,第一步就是要分析社会大众的需求,否则再好的创新设计都没有生命力;其次就是要考虑到所研究的课题是否科学、实用;然后才是通过不断的实践掌握创新设计的方法,这样最终才实现了创新设计的目的。

4.1 搜寻题材的方法

首先我们应该收集题材,这是创新设计的关键,一个合理新颖的题材就是创新设计成功的一半。人们在创新设计实践中一般采用两种方法来搜寻题材。

(1)向生活索取 世界上不存在尽善尽美的事物,向生活索取创新设计的题材就是一个在不完美中追求完美的过程。生活中用的门窗合页是“死结”,安装后再拆下来相当费事,给维修和清洁工人带来了很大的不便。下图是西北电讯工程学院附中学生陈延辉设计的这种一端可以插入和抽出的活动合页。

图4-1 活动合页

(2)到各自的工作领域去挖掘 我们在长期从事某一工作的过程中,就会对专业的现状相当熟悉;更能了解其中的不足和我们真正需要的事物。这样我们便能方便的选择课题,而且成功的可能性也更大。

伞是我们生活中的必需品,但是普通伞的体积大,旅行时不容易携带,人们可能会想到能否将伞折叠起来方便携带呢?以为任职于制伞公司的童工树田英一,他巧妙的在伞上安装一根弹簧,就可以将伞折叠,轻巧地收藏起来。而打开伞时,弹簧的拉力使得伞不向外翻。

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图4-2 折叠伞

4.2 创新的主要方法

创新的主要方法有下面几种: 4.2.1 缺点列举法

克服缺点就意味着进步,意味着查的更新。

如果有意识的将你所熟悉的事物的缺点一一列举出来,并进行分析,随时做笔记纪录,找出你感受最深、最急需解决而又可能解决的问题,对症下药,作为创新发明的选题,这样便有可能创新,这种创新技法就叫做缺点列举法。

要使用这种方法进行创新设计,就要做到在生活中注意身边的事物的缺点与不足;提出缺点(例如方法有:征集用户意见,同类产品进行对比,召开缺点列举会等。);之后就分析整理缺点,确定创新目标;最关键的当然是对主要缺点进行改进,运用个中创新思维与激发进行创新设计。

4.2.2 希望点列举法

希望是人们内心期待达到的某中目的或期待出现的某中情况,是人类需求心理的反映。

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人们总是不满足于现状,对未来充满希望和向往。希望代表着人们的某种新企盼,希望点的背后隐藏着事物的新问题和新矛盾。将这些希望予以具体化,并列举、归类和概括出来,往往就成为一个可选的发明课题。

例如:我们都知道自行车的曲轴可以随时向前踩或者向后踩,知识由于自行车上的棘轮机构,使得自行车只能单向前进。一位日本青年根据这个产生了一个很好的构想,那就是将二轮车的直轴直接改成曲轴,如下图所示,脚站在曲轴上,这样用脚去踩时,由于踩法不同,车子就可以随意的前进或后退了。

图4-3 进退自如的脚踏玩具

4.2.3 系统设问法

(a) (b)

图4-4手动唧筒

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