第1章 创新绪论

第一章绪论主要内容本章主要介绍了创新与人类发展的关系、创新设计的几个概念、创新思维、机械设计及理论学科的发展趋势。创新与社会发展1.创新是人类文明进步的原动力。创新对人类科学的发展产生巨大的影响，使科学成为历史上推动社会进步和社会变革的有力杠杆，创新为建立现代科学体系奠定了知识基础，也使人类的视野得到前所未有的开拓。2.创新是技术和经济发展的原动力，是国民经济发展的基础，是体现综合国力的重要因素。世界各国综合国力竞争的核心是知识创新、技术创新和高新技术产业化。世界各国之间在各个方面的剧烈竞争实际上是人才的竞争，而人才竞争的关键是创造力的竞争。§1-1走进思维的新区创新：人们有目的的一种创造行为。创新包括：•文化艺术创新•科学思想与方法创新•技术与工业创新•经营与管理创新•政治与经济战略创新创造：想出新方法、建立新理论、做出新的成绩或东西。创造强调新颖性和独特性。一.创新设计发现：对自然现象新的发现和认识。设计：在正式作某项工作之前，根据一定的目的要求，预先指定方法、图样等。本质：创新，将先进的技术成果转化成为生产力的一种手段、方法。目的：实现产品的功能，建立性能好、成本低、价值高的系统和结构，以满足人类社会不断增长的物质和文化需要。设计的本质就是革新和创造。创新设计要求在设计中充分发挥设计者的创造力，利用最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，设计出更具有竞争力的新颖产品。创新设计：机械创新设计：指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果（包含理论、方法、技术、原理等），进行新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。机械创新设计包含两大部分：1）改进完善现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、实用性等。2）创造设计新产品、新机器，以满足新的生产或生活的需要。创新设计的类型：1.开发设计：针对新任务，提出新方案，完成从产品规划、原理方案、技术设计到施工设计的全过程。2.变异设计：在已有产品的基础上，针对原有缺点或新的工作要求，对原有产品进行一定的变异（如工作原理、机构、结构、参数、尺寸等），设计出新的更有竞争力的产品。3.反求设计：对已有的先进产品或设计，进行消化吸收、掌握其关键技术，开发出同类型的创新产品。创新设计的特点：1.独创性：创新设计必须具有独创性和新颖性。2.实用性：不能只纸上谈兵。3.多方案选优：创新设计从多方面、多角度、多层次寻求多种解决问题的途径，在多方案比较中求新、求异、选优。二.创新寓于解决矛盾或问题之中：三.思维的扩展：专业基础知识电、液、气、光、声等新产品如弹簧称如谐波齿轮传动：特点：传动比大、结构简单、承载高。1:10000谐波减速器结构示意图§1-2创造与发明并不神秘丰富的知识创造性思维必要的创造技巧加强实践自信心创造力一.身边的发明：二.新奇的发明：1.烟尘制造纸张：2.报纸变甜糖：3.黄豆可造坦克：三.锐意创新，才能发明：1.智力游戏与发明：拼多种几何图案三个三角形变五个三角形三条腿的机床六条腿的机床2.并联机床的发明：四.创新人才的培养•教育的指导性：•教育的综合性：•教育的社会性：•教育的终生性：•教育的创造性：•培养创新意识：创造活动来自强烈的创新意识，创新人才应有敏锐的洞察力，善于发现矛盾，勇于解决矛盾，这是创造意识的体现。创造还要付出非凡的劳动，不能幻想囊中取物。1.21世纪教育的特点：2.创新能力的培养：•提高创造力：创造力是人的心理特征和各种能力在创造活动中体现的综合能力。提高创造力应从培养良好的创造心理，了解创造思维的特点，掌握创造原理和创造技法等方面着手。•加强创造实践：这是培养创造能力的关键。创造力受智力和非智力因素的影响。智力因素（如观察力、记忆力、想象力、思考力、表达力、自控力等）是创造力的基础性因素。而非智力因素（如理想、情感、兴趣、意志、性格等）则是创造力的动力和催化因素。通过非智力因素的培养可调动人的主观能动性，对促进智力发展起重要因素。§1-3机械设计及理论学科发展趋势发展趋势：1.新的设计理论和方法的研究：2.新机构的研究：3.完善传统典型机构的综合方法：4.加强对机械结构理论的研究：5.注重对机构平衡问题的研究：1）摆动力和摆动力矩的完全平衡；2）摆动力和摆动力矩的部分平衡；6.机器人设计中的机构学问题的研究：1）研究空间开链多自由度机构的自由的计算方法，及其运动学和动力学问题。2）研究执行复杂动作的行走机构的分析与综合方法。3）研究机械手夹持器的结构、夹持原理和计算方法，以及机械手的定位精度、缓冲装置和稳定性等问题。4）深入研究机器人控制方法和计算方法。7.“低成本、低复杂度、经济型服务机器人”的研究：设计实例（一）球壳工件非接触测量系统设计(机构创新设计）五坐标球壳工件测量机设计实例（二）齿轮测量中心设计—原理方法创新机械展成原理—电子展成原理设计实例（三）三坐标测量机传动系统创新设计—多方案设计光杠传动螺旋传动同步带传动、钢带传动、齿轮齿条传动多功能枕型包装机