淺談現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法

文/曹汝朋，江漢大學(xué)

目前，全球已進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，創(chuàng)新是一個(gè)國家制造業(yè)的發(fā)展主要源泉、國家經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)靈魂。在機(jī)械行業(yè)中，應(yīng)高度重視現(xiàn)代機(jī)械的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，這樣才能對(duì)新知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的不斷發(fā)展進(jìn)行更好的適應(yīng)。因此，本文對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法進(jìn)行深入研究，具有重要意義。

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)；研究對(duì)象；創(chuàng)新方法

目前，全球已進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，創(chuàng)新是一個(gè)國家制造業(yè)的發(fā)展主要源泉、國家經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)靈魂。只有具有一定的物質(zhì)條件和精神動(dòng)力的支持，創(chuàng)新才能得以不斷進(jìn)行下去，創(chuàng)新離不開創(chuàng)造性思維，只有采用各種有效方法，才能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。要想對(duì)現(xiàn)代機(jī)械進(jìn)行熟練設(shè)計(jì)，在機(jī)械市場(chǎng)中獲得更多的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，必須要對(duì)創(chuàng)新技法進(jìn)行更好的掌握。

1 現(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的主要研究對(duì)象

現(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)，就是指一種實(shí)踐活動(dòng)。機(jī)械設(shè)計(jì)人員對(duì)自身創(chuàng)造力進(jìn)行充分發(fā)揮，對(duì)已存在的有關(guān)科學(xué)技術(shù)成果進(jìn)行有效運(yùn)用，進(jìn)行構(gòu)思創(chuàng)新，能夠設(shè)計(jì)出更為優(yōu)質(zhì)、創(chuàng)新性、新穎性、可行性的機(jī)械產(chǎn)品?，F(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)，大致分為兩大部分，即：其一，根據(jù)生活需要和新生產(chǎn)需要，創(chuàng)造設(shè)計(jì)出新型機(jī)械產(chǎn)品；其二，對(duì)生活或者生產(chǎn)中現(xiàn)有的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行完善和改進(jìn)，包括適用性、技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等。

機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)理論是現(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)，通過對(duì)思維科學(xué)、設(shè)計(jì)方法學(xué)、創(chuàng)造學(xué)、發(fā)明學(xué)等的認(rèn)識(shí)和理解，對(duì)科學(xué)哲學(xué)的吸收，通過對(duì)各種學(xué)科的綜合運(yùn)用，所形成的一種設(shè)計(jì)方法即技術(shù)。因?yàn)槿藗冊(cè)谡麄€(gè)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中投入了很多創(chuàng)造性智慧，所以機(jī)械產(chǎn)品是藝術(shù)、科學(xué)技術(shù)的一個(gè)產(chǎn)物，現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品不但要具有較高的適用性、可靠性、技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性，而且要能夠體現(xiàn)出產(chǎn)品的技術(shù)之美，具有較高的審美價(jià)值。

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)大致劃分為3部分，即方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段、動(dòng)力設(shè)計(jì)階段、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)階段。而對(duì)創(chuàng)造性要求最高的就是方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，所以設(shè)計(jì)難度最高的也是方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段。一般來說，稍微改動(dòng)部分機(jī)械結(jié)構(gòu)或者給定機(jī)械結(jié)構(gòu)，就是常規(guī)設(shè)計(jì)。對(duì)動(dòng)力、尺度進(jìn)行設(shè)計(jì)是常規(guī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，和傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)相比，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)在方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段中的創(chuàng)造性、主導(dǎo)性更為注重。大部分機(jī)械創(chuàng)造，均為機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法

2.1 討論法

創(chuàng)新的主要形成方法，就是采取小組討論的方式，對(duì)思維進(jìn)行激勵(lì)和發(fā)散。通過討論，能夠?qū)θ藗兤鸬揭欢ǖ募?lì)和啟發(fā)作用，在創(chuàng)新設(shè)想方面闡述連鎖反應(yīng)，進(jìn)而能夠?qū)ΤＲ?guī)進(jìn)行打破，發(fā)散創(chuàng)新思維。而在運(yùn)用討論法時(shí)，必須要明確討論的主要目標(biāo)，做好充分準(zhǔn)備。

2.2 類比法

通過對(duì)不同事物，或者相似事物進(jìn)行類比，以獲得創(chuàng)新，例如通過類比人手蓋章，設(shè)計(jì)出了印刷機(jī)；通過類比將發(fā)酵劑加入到面包后而變得酥松，設(shè)計(jì)出泡沫塑料等。

2.3 對(duì)應(yīng)分析法

對(duì)應(yīng)分析法，就是指類比、模擬對(duì)比等方法。例如：通過對(duì)兩棲動(dòng)物進(jìn)行類比，設(shè)計(jì)出雷達(dá)、水陸坦克；通過模擬人手取物，設(shè)計(jì)出機(jī)械手；通過模擬人手梳頭，設(shè)計(jì)出梳子等。

2.4 移植分析法

在一個(gè)對(duì)象中，運(yùn)用其他對(duì)象的研究，有助于科學(xué)交叉、滲透的促進(jìn)。例如，對(duì)傳感器、計(jì)算機(jī)進(jìn)行移植，設(shè)計(jì)出新型機(jī)電一體化系統(tǒng)。

2.5 離散分析法

離散分析法，就是指分離研究對(duì)象，對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)造的一種方法。例如，通過分離雙缸洗衣機(jī)，設(shè)計(jì)出脫水機(jī)；通過分離收錄機(jī)和揚(yáng)聲器，設(shè)計(jì)出音響。

3 現(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的相關(guān)分析

3.1 綜合分析法

一般來說，通過綜合多種學(xué)科技術(shù)、綜合傳統(tǒng)技術(shù)和新技術(shù)、綜合先進(jìn)技術(shù)成果、綜合社會(huì)科學(xué)和自然科學(xué)，才能產(chǎn)生先進(jìn)產(chǎn)品。通過綜合分析先進(jìn)技術(shù)，能夠得到更多的設(shè)計(jì)創(chuàng)意和設(shè)計(jì)思路。

3.2 還原分析法

對(duì)已有機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行深入研究，狠抓重點(diǎn)，抽出重要功能，對(duì)新方法進(jìn)行研究，以獲得最好的結(jié)果。例如，研究洗衣機(jī)的過程，就是將清潔功能抽出來，對(duì)人手洗衣過程進(jìn)行有效模擬，實(shí)現(xiàn)水、洗滌劑之間的流動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)清洗干凈的目標(biāo)。

3.3 列舉法

列舉法，就是指列舉各個(gè)問題，在思維構(gòu)思過程中給予幫助的一種方法。依次列舉設(shè)計(jì)人員的意愿、機(jī)構(gòu)特點(diǎn)、缺陷改進(jìn)等內(nèi)容，以制定出創(chuàng)新、改進(jìn)方案。

3.4 移植法

移植法。就是指一種產(chǎn)品運(yùn)用另一種產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)，以設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品的一種方法。例如，在機(jī)械加工中，通過引用電火花技術(shù)，設(shè)計(jì)出電火花加工機(jī)床；家電產(chǎn)品通過植入真空技術(shù)，設(shè)計(jì)出吸塵器。

3.5 結(jié)合法

結(jié)合法，就是指兩種或者兩種以上不同的工具或者機(jī)械零件，運(yùn)用不同材料，將其進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生新功能的一種方法。結(jié)合法，包括技術(shù)原理組合、功能組合、材料組合、部件組合等。例如，通過利用結(jié)合法，設(shè)計(jì)出瑞士組合軍用小刀、多功能粉碎機(jī)等設(shè)備。

3.6 聯(lián)想法

聯(lián)想法，主要分為3種，即相似聯(lián)想、對(duì)比聯(lián)想、對(duì)立聯(lián)想。其中，相似聯(lián)想，就是指按照似聯(lián)想規(guī)律，通過事物在縱向方向存在的相似關(guān)系，人們能夠預(yù)見未來，通過這種相似關(guān)系，能夠進(jìn)行觸類旁通；對(duì)立聯(lián)想，就是指通過聯(lián)想對(duì)立面所產(chǎn)生的創(chuàng)造思維，例如，從冷聯(lián)想到熱，從地聯(lián)想到天，從粗糙聯(lián)想到精細(xì)等；對(duì)比聯(lián)想，就是指通過對(duì)比聯(lián)想一種事物，進(jìn)而聯(lián)想到另一種事物、例如，通過對(duì)蜘蛛進(jìn)行聯(lián)想對(duì)比，進(jìn)而創(chuàng)造出人類吊橋。

4 小結(jié)

在企業(yè)、科研、教育中，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法是一種非常有效的工具，它是企業(yè)、科研、教育三大行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。因此，只要對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法進(jìn)行充分掌握和應(yīng)用，才能夠獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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[3]吳紅.論機(jī)械設(shè)計(jì)中的綠色思維——綠色設(shè)計(jì)及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[J]. 蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 2017.

曹汝朋（1994.02.06—）湖北省孝感市漢川市，單位：江漢大學(xué)，專業(yè):機(jī)械制造及其自動(dòng)化。