第2章機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計2.2創(chuàng)新設(shè)計2.1現(xiàn)代設(shè)計的概念2.1現(xiàn)代

1、第2章 機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計 與創(chuàng)新設(shè)計,2.2 創(chuàng)新設(shè)計,2.1 現(xiàn)代設(shè)計的概念,2.1 現(xiàn)代設(shè)計方法,2.1.1 現(xiàn)代設(shè)計的概念2.1.1.1 設(shè)計 人類在改造自然的歷史長河中，一直都在不斷地進(jìn)行設(shè)計活動。設(shè)計是復(fù)雜的思維過程，設(shè)計過程蘊涵著創(chuàng)新和發(fā)明的機(jī)會。設(shè)計是根據(jù)客觀的需求，提高人們的創(chuàng)造性思維，將指定的任務(wù)轉(zhuǎn)化為滿足該任務(wù)要求的技術(shù)系統(tǒng)的一種活動。設(shè)計不僅只是

2、圍繞產(chǎn)品圖紙和有關(guān)文件進(jìn)行的一系列工作，其目的是將預(yù)定的目標(biāo)，經(jīng)過一系列規(guī)劃與分析決策，產(chǎn)生一定的信息（文字、數(shù)據(jù)、圖形），形成設(shè)計。設(shè)計是把各種先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的一種手段，是先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，反映了社會的生產(chǎn)力水平。,2.1.1.2 傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計 傳統(tǒng)設(shè)計即常規(guī)設(shè)計，傳統(tǒng)設(shè)計分為初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計三個步驟。傳統(tǒng)設(shè)計往往采用類比法、經(jīng)驗法、模仿法，它的思維方式是收斂式思維，多是利用設(shè)計手冊中有

3、關(guān)數(shù)據(jù)，采用較大安全系數(shù)，強(qiáng)調(diào)零部件計算。傳統(tǒng)設(shè)計法的優(yōu)點是比較簡單，設(shè)計費用低廉。傳統(tǒng)設(shè)計面向的問題偏重于技術(shù)。 現(xiàn)代設(shè)計是將傳統(tǒng)設(shè)計中的經(jīng)驗、類比法設(shè)計提高到邏輯的、理性的、系統(tǒng)的新設(shè)計方法，是在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行動態(tài)多變量的最優(yōu)化?，F(xiàn)代設(shè)計既體現(xiàn)了更高層次的學(xué)科，又是方法科學(xué)。,現(xiàn)代設(shè)計主要面向功能目標(biāo)，將技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會環(huán)境因素結(jié)合在一起統(tǒng)籌考慮，把設(shè)計作為系統(tǒng)工程對待，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造能力的開發(fā)，注重綜合分析

4、的設(shè)計，重視設(shè)計方案的選擇，考慮對多種方案的評價，其思維方式是發(fā)散型的思維?，F(xiàn)代設(shè)計是學(xué)科綜合化、統(tǒng)一化在方法科學(xué)上的一次突破，它是一門新興的交叉學(xué)科。現(xiàn)代設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計比較，有下列幾個特征： （1）系統(tǒng)性。把設(shè)計對象看作一個系統(tǒng)，同時考慮系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，用系統(tǒng)工程概念進(jìn)行分析和綜合，通過功能分析、系統(tǒng)綜合等方法，力求系統(tǒng)整體最優(yōu)，使人機(jī)之間的功能相互協(xié)調(diào)。 （2）創(chuàng)造性?，F(xiàn)代設(shè)計強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造能力開發(fā)和充分發(fā)揮人的

5、創(chuàng)造性；重視原理方案的設(shè)計、開發(fā)和創(chuàng)新產(chǎn)品。只有創(chuàng)新才能有所發(fā)明。但是，今天的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)高度發(fā)展，創(chuàng)新往往是在已有技術(shù)基礎(chǔ)上的綜合。有的新產(chǎn)品是根據(jù)別人的研究實驗結(jié)果而設(shè)計，有的是博采眾長，加以巧妙地組合。,（3）綜合性。在設(shè)計過程中，綜合考慮、分析市場需求、設(shè)計、生產(chǎn)、管理、使用、銷售等各方面的因素；綜合運用優(yōu)化及系統(tǒng)工程、可靠性理論、價值工程、技術(shù)等學(xué)科的知識，探索多種解決設(shè)計問題的科學(xué)途徑。 （4）程式性。研究設(shè)計

6、的一般進(jìn)程，包括一般設(shè)計戰(zhàn)略和用于設(shè)計各個具體部分的戰(zhàn)術(shù)方法。要求設(shè)計者從產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計到實驗、試制，按步驟有計劃地進(jìn)行設(shè)計。,2.1.2 現(xiàn)代設(shè)計方法的特點和范疇 現(xiàn)代設(shè)計方法是現(xiàn)代廣義設(shè)計和分析科學(xué)方法學(xué)的簡稱，現(xiàn)代設(shè)計方法實質(zhì)上是科學(xué)方法論在設(shè)計中的應(yīng)用。冠以“現(xiàn)代”二字是為了強(qiáng)調(diào)以引起重視，其實有些方法也并非是現(xiàn)代的。經(jīng)分析，可歸納為下列具有普遍意義的方法： （1）信息

7、論方法，如信息分析法，技術(shù)預(yù)測法等，它們是現(xiàn)代設(shè)計方法的前提。 （2）系統(tǒng)論方法，如系統(tǒng)分析法，人機(jī)工程等。 （3）控制論方法，如動態(tài)分析法等。 （4）優(yōu)化論方法，如優(yōu)化設(shè)計等，它是現(xiàn)代設(shè)計法的目標(biāo)。 （5）對應(yīng)論方法，如相似設(shè)計等。 （6）智能論方法，如計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)輔助計算等。,（7）壽命論方法，如可靠性和價值工程等。 （8）離散論方法，如有限元及邊界元

8、方法等。 （9）模糊論方法，如模糊評價和決策等。 （10）突變論方法，如創(chuàng)造性設(shè)計等，它是現(xiàn)代設(shè)計法的基礎(chǔ)。 （11）藝術(shù)論方法，如藝術(shù)造型等。,CAD等許多專題的培訓(xùn)班和討論會，并在高校開設(shè)有關(guān)現(xiàn)代設(shè)計方法等專題課程。德國、瑞士的學(xué)者比較重視設(shè)計程序的研究：明確設(shè)計任務(wù)，對設(shè)計任務(wù)進(jìn)行抽象化的功能分析和求解（設(shè)計目錄），將開發(fā)新產(chǎn)品的內(nèi)容要求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品圖紙。這種方法思路清晰。 英國自

9、1963年開始提出工程設(shè)計思想后，廣泛開展設(shè)計競賽，加強(qiáng)設(shè)計過程中的創(chuàng)造性開發(fā)和技術(shù)可行性、可靠性、價值分析方面的研究，從而改變了設(shè)計水平低的局面。 日本自1960年以來開始有關(guān)現(xiàn)代設(shè)計方法的研究，提高設(shè)計人員素質(zhì)，開展工程技術(shù)教育?，F(xiàn)在日本在產(chǎn)品開發(fā)中的更新速度受到全世界的關(guān)注，其產(chǎn)品的競爭能力已給許多國家造成巨大威脅。,美國的學(xué)者強(qiáng)調(diào)“創(chuàng)造性設(shè)計”，提倡設(shè)計中創(chuàng)造能力的開發(fā)，把設(shè)計活動分為創(chuàng)造—分析—決策三個步驟。在

10、美國的設(shè)計工作中,產(chǎn)品設(shè)計圖紙基本上由計算機(jī)繪制，設(shè)計者可以擺脫常規(guī)的技術(shù)工作，集中精力進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計。我國對現(xiàn)代設(shè)計方法的研究是從上世紀(jì)80年代開始的，通過派留學(xué)生到國外進(jìn)修學(xué)習(xí)和請國外專家來講學(xué)，組織各種類型的講習(xí)班，培訓(xùn)班、開展國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流等，來推廣和普及現(xiàn)代設(shè)計的基本知識。由于世界各國對設(shè)計方法的研究越來越重視，目前已成為一項國際性學(xué)術(shù)活動。有關(guān)國家組織了關(guān)于現(xiàn)代設(shè)計方法的國際會議，比如國際工程設(shè)計會議（ICED）就是其中之一

11、。,2.1.4 現(xiàn)代設(shè)計方法簡介2.1.4.1 優(yōu)化設(shè)計 優(yōu)化設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計方法的重要內(nèi)容之一，它以數(shù)學(xué)規(guī)劃為理論基礎(chǔ)，以電子計算機(jī)為工具，在充分考慮各種設(shè)計約束的前提下，尋求滿足某些預(yù)定目標(biāo)的最優(yōu)設(shè)計方案。優(yōu)化設(shè)計建立在最優(yōu)化數(shù)學(xué)理論和現(xiàn)代計算技術(shù)基礎(chǔ)之上，其任務(wù)是應(yīng)用計算機(jī)自動確定工程設(shè)計的最優(yōu)方案。優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵是建立數(shù)學(xué)模型和選擇優(yōu)化方法。,（1）優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型 設(shè)計變量、目標(biāo)

12、函數(shù)和約束條件是優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的三個要素。 ①設(shè)計變量 設(shè)計變量是一些相互獨立的基本參數(shù)?；緟?shù)是一些對該項設(shè)計性能指標(biāo)好壞有影響的量。設(shè)計時，設(shè)計變量是待定的參數(shù)。若有n個設(shè)計變量，一般表示為： X=[x1,x2,….,xn]T ②目標(biāo)函數(shù) 目標(biāo)函數(shù)是設(shè)計變量的函數(shù)，即

13、 f(X)=f(x1,x2,….,xn) 在設(shè)計過程中要求尋找出使目標(biāo)函數(shù)取得極小值（或極大值）的設(shè)計方案。,③約束條件 約束條件是對設(shè)計變量的取值給予某些限制的數(shù)學(xué)關(guān)系式。約束條件可分為邊界約束和性能約束兩類。邊界約束是考慮設(shè)計變量的取值范圍，而性能約束是由某種性能設(shè)計要求推導(dǎo)出來的一種約束條件。此外，約束條件又可分為等式約束和不等式約束兩類。工程中實際優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型可表示為：

14、 求X=[x1,x2,….,xn]T，使 minf(X)=f(x1,x2,….,xn)X?Rn s.t. gi(X)?0(i=1,2,…,p) hj(X)=0(j=1,2,…,q),（2）優(yōu)化方法 優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型建立后，必須應(yīng)用優(yōu)化方法進(jìn)行求解，工程優(yōu)化設(shè)計對數(shù)學(xué)模型的求解均用數(shù)值計算方法，其基本思想是搜索、迭代和逼近。即求解時，從某一初始點出發(fā)，利

15、用函數(shù)在某一局部區(qū)域的性質(zhì)和信息，確定每一迭代步驟的搜索方向和步長，去尋找新的迭代點，這樣一步一步地重復(fù)數(shù)值計算，用改進(jìn)后的新設(shè)計點替代老設(shè)計點，逐步改進(jìn)目標(biāo)函數(shù)，并最終逼近極值點。 我國現(xiàn)已開發(fā)了先進(jìn)的OPB優(yōu)化方法程序庫和常用機(jī)械零部件及機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計程序庫，為推廣和普及優(yōu)化設(shè)計創(chuàng)造了條件。,2.1.4.2 變型產(chǎn)品設(shè)計 為了滿足使用者的不同要求，可在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行變型產(chǎn)品的開發(fā)，使零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件

16、通用化、產(chǎn)品系列化。 變型產(chǎn)品系列包括：縱系列產(chǎn)品（其功能、原理、結(jié)構(gòu)相同，而尺寸、性能參數(shù)不同) ,橫系列產(chǎn)品（在基型產(chǎn)品基礎(chǔ)上擴(kuò)展功能的變型產(chǎn)品）和跨系列產(chǎn)品（具有相近動力參數(shù)的不同類型產(chǎn)品）。 縱系列產(chǎn)品設(shè)計也稱相似系列產(chǎn)品設(shè)計，是在基型產(chǎn)品的基礎(chǔ)上利用相似理論求各擴(kuò)展型產(chǎn)品的尺寸和參數(shù)?；彤a(chǎn)品一般選在系列產(chǎn)品的中檔，為常用型號。,,系列產(chǎn)品是指具有相同功能、相同結(jié)構(gòu)方案，相同或相似加工工藝，且各

17、產(chǎn)品相應(yīng)的尺寸參數(shù)及性能指標(biāo)具有一定級差（公比）的產(chǎn)品。 在系列產(chǎn)品設(shè)計中，一般有兩種造型原理：幾何級數(shù)的幾何相似產(chǎn)品系列和幾何級數(shù)的半相似產(chǎn)品系列。相似系列產(chǎn)品設(shè)計的步驟依次是基型設(shè)計、確定相似類型、定各尺寸、參數(shù)級差（相似比），求各擴(kuò)展型產(chǎn)品尺寸參數(shù)及確定全系列產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸等。,2.1.4.3 價值工程設(shè)計 設(shè)計的目標(biāo)是在滿足功能需求的前提下，提高產(chǎn)品的價值。價值是產(chǎn)品功能與成本的綜合反映，即

18、 式中，V——產(chǎn)品的價值（實用價值）； F——產(chǎn)品具有的功能； C——實現(xiàn)該功能所耗費的成本。,,,在第二次世界大戰(zhàn)后，美國開展了關(guān)于價值分析和價值工程的研究，發(fā)現(xiàn)了顧客所需要的不是產(chǎn)品的本身而是其功能。把價值看作某一功能與實現(xiàn)此功能所需成本的比，考慮到提高產(chǎn)品價值，產(chǎn)品設(shè)計也就成為使用最低成本向用戶提供必要功能的問題。 如美國通用電氣公司在開發(fā)產(chǎn)

19、品時注意從功能分析著手，實現(xiàn)必要功能，去除多余功能和過剩功能，既滿足了用戶需要又降低了成本。該公司17年內(nèi)在價值分析方面投入了80萬美元的費用，卻獲得了2億多美元的利潤。50年代后期開始，價值工程在日本、德國及其他國家也得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。日本佳能照相機(jī)公司運用價值工程方法，于1976年開發(fā)出35毫米的AE-1型照相機(jī)，這種照相機(jī)采用大規(guī)模的集成電路，能自動調(diào)節(jié)光圈和快門、自動卷片、連續(xù)攝影，性能大大超過了同類產(chǎn)品

20、，而售價卻低20%，投入市場后很受歡迎。,,,通過上面的簡介可以看出，現(xiàn)代設(shè)計方法具有系統(tǒng)化、優(yōu)化、動態(tài)化和內(nèi)在質(zhì)量與外觀質(zhì)量統(tǒng)一等特征。當(dāng)前設(shè)計領(lǐng)域正面臨著“傳統(tǒng)設(shè)計”向“現(xiàn)代設(shè)計”過渡，通過推廣現(xiàn)代設(shè)計方法，開發(fā)大批構(gòu)思新穎的新產(chǎn)品，提高我國機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性。,2.2 創(chuàng)新設(shè)計,2.2.1 引言 江澤民總書記多次強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新的重要性，他指出：創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。一個沒有創(chuàng)

21、新能力的民族，難以屹立于世界民族之林。任何一項工作的活力和生計都來自于發(fā)展和創(chuàng)新。 中華民族是富有創(chuàng)造性的民族，遠(yuǎn)在古代已有指南針、火藥、印刷、造紙四大發(fā)明；此外還有記里鼓車、氣象觀測、地震預(yù)測等許多技術(shù)都處于世界領(lǐng)先地位。新中國成立后，我國科技工作者艱苦奮斗，取得了“兩彈一星”、萬噸水壓機(jī)等科技成就，光纖之父高錕在20世紀(jì)60年代就提出用光纖傳遞信息的設(shè)想。,,創(chuàng)新是技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原動力，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。當(dāng)

22、今世界各國之間在政治、軍事和科學(xué)技術(shù)方面的劇烈競爭，實質(zhì)上是人才的競爭，而人才競爭的關(guān)鍵是人才創(chuàng)造能力的競爭。創(chuàng)造強(qiáng)調(diào)新穎性和獨特性，而創(chuàng)新是創(chuàng)造的某種實現(xiàn)。 21世紀(jì)科技創(chuàng)新是社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)力量。世界各國綜合國力競爭的核心是知識創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展高科技、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化是一項系統(tǒng)工程，對提高國民經(jīng)濟(jì)質(zhì)量和效益，提高我國國際競爭力有決定性的意義。,2.2.2 創(chuàng)新設(shè)計 設(shè)

23、計是為了滿足人類和社會需求而進(jìn)行創(chuàng)造性思維的實踐過程。隨著社會的發(fā)展，人們的需求將有所變化，原來那些能滿足需求的產(chǎn)品，經(jīng)過一段時間后可能會變成不能滿足客觀需要，因此需要對產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計，不斷更新老產(chǎn)品，創(chuàng)造新產(chǎn)品，要求設(shè)計師的設(shè)計成果前所未有，具有新穎性和獨創(chuàng)性。,2.2.3 創(chuàng)新設(shè)計的特點和類型1．創(chuàng)新設(shè)計的特點（1）獨創(chuàng)性 獨創(chuàng)性體現(xiàn)為敢于提出與前人、眾人不同的見解，敢于打破一般思維的常規(guī)慣例，尋找更合理的新原

24、理、新機(jī)構(gòu)、新功能、新材料，獨創(chuàng)性能使設(shè)計方案標(biāo)新立異，不斷創(chuàng)新。比如，人工洗衣通常用手搓、腳踩、刷子刷、棒槌打、流水沖等方法去除衣物的污垢，為了代替人的洗衣動作，可在洗衣機(jī)滾筒內(nèi)放置衣物和鵝卵石，滾筒回轉(zhuǎn)時鵝卵石反復(fù)擠壓衣物，達(dá)到去污的目的。攪拌式洗衣機(jī)和波輪式洗衣機(jī)屬機(jī)械式洗衣機(jī)。真空洗衣機(jī)用真空泵將洗衣機(jī)缸內(nèi)抽成真空狀態(tài)。衣物和水在缸內(nèi)轉(zhuǎn)動時，水在衣物表面產(chǎn)生氣泡，氣泡破裂產(chǎn)生爆破力將衣物的污垢微粒彈開并拋向水面。超聲波洗衣機(jī)利用

25、超聲波使衣物上的污垢分解而離開衣物。電磁洗衣機(jī)利用高頻振蕩使污垢與衣物分離。此外還有利用微型計算機(jī)與多種傳感器控制的全自動洗衣機(jī)。從洗衣機(jī)的開發(fā)可以看出，設(shè)計人員發(fā)揮獨創(chuàng)性，應(yīng)用新技術(shù)，可開發(fā)出更多新產(chǎn)品。,（2）實用性 實用性體現(xiàn)在對市場的適應(yīng)性和可生產(chǎn)型兩方面。創(chuàng)新設(shè)計必須針對社會的需要，滿足用戶對產(chǎn)品的需求。20世紀(jì)70年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)氟里昂會破壞高空臭氧層對紫外線的吸收，并影響到人類的生活。上海第一冷凍機(jī)廠抓住

26、制冷設(shè)備中的這一關(guān)鍵問題，研制出溴化鋰以代替原來大中型空調(diào)機(jī)上的氟里昂制冷設(shè)備，這一創(chuàng)新設(shè)計具有巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 可生產(chǎn)性要求創(chuàng)新設(shè)計有較好的加工工藝性和裝配工藝性，能以市場可接受的價格加工成產(chǎn)品，并投入使用。,,（3）突破性 人們往往習(xí)慣于從已有的經(jīng)驗和知識中，從考慮某類問題獲得成功的思維模式中尋求解題方案，受到“思維定勢”的約束。突破性敢于克服心理上的慣性，從思維定勢的框框中解脫出來，善于從

27、新的技術(shù)領(lǐng)域中接受有用的事物，提出新原理、創(chuàng)造新模式、貢獻(xiàn)新方法，為工程技術(shù)問題打開新局面。如對衛(wèi)星天線的設(shè)計，不論是采用機(jī)、電還是液的方法都很復(fù)雜。近年來，人們發(fā)現(xiàn)鎳鈦合金具有記憶功能，即將這種記憶合金在某種溫度下進(jìn)行處理后，在其他溫度環(huán)境中不論把元件彎成什么形狀，但只要達(dá)到特定的處理溫度時，元件會自動恢復(fù)原有形狀。根據(jù)這一原理設(shè)計的記憶合金衛(wèi)星天線，在發(fā)射衛(wèi)星時，將天線卷曲成團(tuán)塞在衛(wèi)星的內(nèi)部，到達(dá)軌道后，隨著溫度的變化，衛(wèi)星天線就會

28、自動恢復(fù)為預(yù)定形狀。這種設(shè)計方案簡單可靠，克服了必須用一機(jī)構(gòu)打開天線的思維定勢，具有突破性。,（4）多向性 善于從多種不同角度考慮問題，是創(chuàng)新設(shè)計的重要特征。據(jù)統(tǒng)計，設(shè)計活動中成功的幾率與設(shè)想出供選擇方案的多少是成正比的。多向性體現(xiàn)為擴(kuò)散思維和多向思維。擴(kuò)散思維以某一現(xiàn)實事物為起點，誘發(fā)出多種奇思異想，通過一個來源產(chǎn)生眾多的輸出。多向思維是對某一事物和問題從不同角度探索盡可能多的解法和思路。,（5）連動性

29、 創(chuàng)造性思維也是一種連動思維，它引導(dǎo)人們由已知探索未知，開闊思路。連動思維包括縱向、橫向、逆向思維?？v向思維針對某現(xiàn)象和問題進(jìn)行縱深思考，探尋其本質(zhì)而得到新的啟示。橫向思維通過某一現(xiàn)象聯(lián)想到特點與它相似和相關(guān)的事物，從而發(fā)現(xiàn)新應(yīng)用。逆向思維針對現(xiàn)象、問題和解法，分析其相反的方面，從另一角度探尋新的途徑。,（6）突變型 直覺思維、靈感思維是在創(chuàng)造性思維中對問題產(chǎn)生的一種突如其來的領(lǐng)悟和理解。在思維過程中突

30、然閃現(xiàn)出一種新設(shè)想、新觀念，從而使問題得到解決。比如阿基米德從洗澡時浴缸中水的溢出產(chǎn)生靈感而得出浮力定律。又如美國工程師杜里埃研究如何使汽油和空氣均勻混合以保證內(nèi)燃機(jī)有效工作的問題時，他從妻子噴灑香水而受到啟發(fā)，發(fā)明了發(fā)動機(jī)的汽化器。,2．創(chuàng)新設(shè)計的類型（1）開發(fā)設(shè)計 在設(shè)計原理、設(shè)計方案全都未知的情況下，根據(jù)產(chǎn)品總功能和約束條件，提出新的原理、設(shè)計方案及進(jìn)行技術(shù)設(shè)計。（2）變異設(shè)計 在已

31、有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，針對產(chǎn)品的缺點和用戶的要求，從工作原理、結(jié)構(gòu)、尺寸參數(shù)等方面進(jìn)行變型產(chǎn)品的開發(fā)，設(shè)計新產(chǎn)品以適應(yīng)市場需要，提高競爭力。如雙缸洗衣機(jī)變單缸洗衣機(jī)、電冰箱從單開門到雙開門，輪徑大小不同的自行車設(shè)計等。,（3）反求設(shè)計 針對已有的新產(chǎn)品和樣機(jī)，分析其關(guān)鍵技術(shù)，在消化、吸收、引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用移植、組合、改造等方法，設(shè)計創(chuàng)新產(chǎn)品。如某單位在設(shè)計和研制PHD-600型液壓平衡吊和GY-20隨車吊時，參照外國

32、產(chǎn)品樣本的外形推測其結(jié)構(gòu)形式，按照其性能參數(shù)探索其設(shè)計原理，從而研制出當(dāng)時起重量屬國內(nèi)最大且結(jié)構(gòu)新穎的液壓平衡吊，以及輕便靈巧的液壓隨車吊。又如美國人發(fā)明的晶體管技術(shù)原來僅用于軍事，日本索尼公司買到晶體管專利技術(shù)后，進(jìn)行反求研究，移植于民用領(lǐng)域，開發(fā)出晶體管半導(dǎo)體收音機(jī)，占領(lǐng)了國際市場。,四、創(chuàng)新設(shè)計方法 在國內(nèi)外市場競爭激烈的形勢下，技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)保持旺盛生命力的根本保證。在不斷開發(fā)新產(chǎn)品的過程中，要求設(shè)計人員發(fā)揮創(chuàng)

33、造性，提出新方案、探求新解法、開拓新局面。創(chuàng)新活動必須運用創(chuàng)新設(shè)計方法。創(chuàng)新方法的基本出發(fā)點是打破傳統(tǒng)思維的習(xí)慣，克服思維定勢和妨礙創(chuàng)造性設(shè)想產(chǎn)生的各種消極的心理狀態(tài)，應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)計方法以幫助人們在設(shè)計和開發(fā)產(chǎn)品時得到創(chuàng)造性的解。創(chuàng)新設(shè)計方法有很多種，下面簡單介紹智力激勵法、提問追溯法、聯(lián)想類推法、反向探求法、系統(tǒng)分析法、組合創(chuàng)新法六種。,1．智力激勵法 人的創(chuàng)造性思維特別是直覺思維在受激發(fā)情況下能得到較好地發(fā)揮。一

34、批人集合在一起，針對某個問題進(jìn)行討論時，由于各人知識、經(jīng)驗不同，觀察問題的角度和分析問題的方法各異，提出的各種主意能互相啟發(fā)，填補(bǔ)知識空隙，啟發(fā)誘導(dǎo)出更多創(chuàng)造性思想，通過激勵、智慧交流和集智達(dá)到創(chuàng)新的目的。,2．提問追溯法 提問追溯法是有針對性地、系統(tǒng)地提出問題，在回答問題過程中，便可能產(chǎn)生各種解決問題的設(shè)想，使設(shè)計所需要的信息更充分，解法更完善。提問追溯法有奧斯本提問法、阿諾爾特提問法、希望點列舉法、缺點列舉法。

35、,3．聯(lián)想類推法 通過由此及彼的聯(lián)想和異中求同、同中求異的類比，尋求各種創(chuàng)新解法。利用聯(lián)想進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)新是一種常用而且十分有效的辦法。許多發(fā)明者都善于聯(lián)想，許多發(fā)明創(chuàng)新也得益于聯(lián)想的妙用。例如貝爾發(fā)明電話，開始沒有成功，以后他從吉他的聲音中想到了共鳴原理，改進(jìn)了的裝置，終于使電話發(fā)明成功。類比聯(lián)想是由一事物或現(xiàn)象聯(lián)想到與其有類似特點（如性質(zhì)、外形、結(jié)構(gòu)，、功能等）的其他事物或現(xiàn)象，從而找出創(chuàng)新解法。,4．反向探求法

36、 將人們通常思考問題的思路反轉(zhuǎn)過來，從背逆常規(guī)的途徑探尋新的解法，因此反向探求法亦稱逆向思維法。例如聲音既然是振動那么振動為什么不能復(fù)現(xiàn)原聲呢？通過這樣的反問，發(fā)明了留聲機(jī)。,5．系統(tǒng)分析法 對于技術(shù)系統(tǒng)，根據(jù)其組成和影響其性能的全部參量，系統(tǒng)地依次分析搜索，以探索更多和解決問題的途徑。6．組合創(chuàng)新法 組合創(chuàng)新法是將現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品通過功能、原理、結(jié)構(gòu)等方面的組合變化形成新的技術(shù)思想和新產(chǎn)品。組合

37、法應(yīng)用的技術(shù)單元一般是已經(jīng)成熟和比較成熟的技術(shù)，不需要從頭開始，因而可以最大限度地節(jié)約人力、物力和財力。在現(xiàn)代社會中，大量已經(jīng)開發(fā)出來的技術(shù)，只要合理組合，就能創(chuàng)造出適合人們需要的技術(shù)系統(tǒng)。組合創(chuàng)新的類型很多，常用的有性能組合、原理組合、功能組合、結(jié)構(gòu)重組、模塊組合等。性能組合將若干產(chǎn)品的優(yōu)良性能組合起來，使之形成一種全新的產(chǎn)品。例如鐵心銅線電纜的制造就是組合了銅線導(dǎo)電性能好、耐腐蝕，而鐵線成本低，強(qiáng)度高的優(yōu)點，這樣便可以達(dá)到性能互補(bǔ)的

38、目的。,原理組合是將兩種或兩種以上的技術(shù)原理有機(jī)地組合起來，組合成一種新的復(fù)合技術(shù)性能或技術(shù)系統(tǒng)。 功能組合是將具有不同功能的技術(shù)手段或產(chǎn)品組合到一起，使之形成一個技術(shù)性能更優(yōu)或具有多功能的技術(shù)實體的方法。例如計算機(jī)和機(jī)床組合在一起成為數(shù)控機(jī)床。,模塊組合是把產(chǎn)品看成是若干模塊（標(biāo)準(zhǔn)、通用零部件）的有機(jī)組合。按照一定的工作原理選擇不同的模塊或不同的組合方式，從而得到多種不同的設(shè)計方案。例如各種專用機(jī)床的組合。,運用創(chuàng)新