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淺析創(chuàng)造性思維方法在機(jī)械類工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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淺析創(chuàng)造性思維方法在機(jī)械類工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

  當(dāng)前,世界各國都已經(jīng)加強(qiáng)了對本國知識產(chǎn)品的保護(hù)力度,我國在改革開放早期所采用的引進(jìn)―消化―吸收――創(chuàng)新基本模式已經(jīng)不能滿足我國新時期機(jī)械行業(yè)的發(fā)展需要。因此,提升機(jī)械設(shè)計(jì)自主創(chuàng)新能力才能夠?yàn)槲覈鴻C(jī)械行業(yè)的整體發(fā)展提供一個可行的途徑。而在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中,通過提高對產(chǎn)品創(chuàng)新的意識及能力,將機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造成本降低,提高產(chǎn)品的操作性能以及自動化陳谷,達(dá)到對應(yīng)的環(huán)保要求,對推動我國整個機(jī)械行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

  1 創(chuàng)新思維在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循的兩個原則

  整個機(jī)械設(shè)計(jì)過程源自于功能要求與開發(fā),通過作用原理分析,直到最終無力結(jié)構(gòu)構(gòu)思及形成。在整個過程中,機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作必須把握這樣兩個基本原則。

  1.1 設(shè)計(jì)路徑最短原則

  設(shè)計(jì)之初必須對產(chǎn)品必須具備的功能進(jìn)行確定,之后找尋得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方式,以便在最短的時間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo),之后選擇正確合理的價值工程方法,將其中價值相對較低的少部分構(gòu)件找出,將之作為分析對象,確認(rèn)其與當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的矛盾,試圖通過最小改動量來解決存在的矛盾問題。這種設(shè)計(jì)路徑所耗費(fèi)的資源以及時間都較少,這時實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的路徑自然最短。

  1.2 相似性聯(lián)想原則

  聯(lián)想是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中的一個重要方法,通過對事物之間的相似性進(jìn)行分析和總結(jié),而聯(lián)想得到的結(jié)構(gòu)是否合理的一個重要判據(jù)就是所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是否具有一定的相似性,而這有產(chǎn)品的實(shí)例直接決定。若設(shè)計(jì)的多個產(chǎn)品實(shí)例同時滿足功能需要,則它們之間一定存在對應(yīng)的相似性,表面產(chǎn)品具備創(chuàng)新設(shè)計(jì)的潛力。

  2 創(chuàng)新思維在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

  2.1在機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)動方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

  機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)運(yùn)動方案的設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)人員根據(jù)用戶提出的產(chǎn)品功能需求而提出的從機(jī)械結(jié)構(gòu)原理出發(fā)的產(chǎn)品功能原理構(gòu)思。

  運(yùn)動方案是探索并解決實(shí)際問題的一個有效途徑,其主要包括原動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)以及執(zhí)行部件等系統(tǒng)運(yùn)動方案的設(shè)計(jì)。其最終得到的結(jié)果必須滿足機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能的運(yùn)動性能要求。設(shè)計(jì)的一種機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案的好壞直接影響到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝、成本以及使用性能等方面的能力,是確定產(chǎn)品的整體質(zhì)量、性能、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境以及所獲得社會效益的關(guān)鍵步驟,是整個機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程以及后續(xù)產(chǎn)品制造、使用過程的基礎(chǔ)。對于機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品而言,實(shí)現(xiàn)其具體的功能可以采用不同的運(yùn)動方案,即可以采用不同的寫原理予以實(shí)現(xiàn),同時不同的功能又可以通過不同的機(jī)構(gòu)來具體實(shí)現(xiàn)。

  因此,該階段的工作是整個設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn),設(shè)計(jì)人員必須從功能分析出發(fā),利用創(chuàng)新思維對產(chǎn)品的活動架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化,最終得到理想的產(chǎn)品運(yùn)動方案。

  以汽車的前驅(qū)、后驅(qū)運(yùn)動方案為例,傳統(tǒng)的后驅(qū)運(yùn)動方案具有生產(chǎn)制造成本高、驅(qū)動部件多、安裝復(fù)雜、車內(nèi)空間較小、牽引力不足以及動力效率較低的問題。在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的輕量化、汽車乘坐舒適性以及機(jī)動性要求提高的背景下,后驅(qū)汽車已經(jīng)不能滿足當(dāng)前人們生活的需要。基于此,汽車生產(chǎn)廠商通過移植、逆反思維等方式對汽車的運(yùn)動方案進(jìn)行創(chuàng)新,將發(fā)動機(jī)前置,使得發(fā)動機(jī)的輸出軸直接與汽車前輪的傳動機(jī)構(gòu)相連,驅(qū)

  其一,汽車的驅(qū)動機(jī)構(gòu)得到了明顯簡化,零部件數(shù)量明顯減少,使得汽車的造價降低;

  其二,汽車整車重量下降,使得汽車的加速性能得到改善,剎車距離縮短,油耗降低;

  其三,采用前置發(fā)動機(jī)的方式釋放了大量的車內(nèi)空間,使得車輛的乘坐舒適性得到提高。

  2.2 在機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

  機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作主要包括對產(chǎn)品的外形、各部分的配置以及總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面。根據(jù)客戶對機(jī)械產(chǎn)品功能要求的不同,所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)方案也存在明顯差異。機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個根本任務(wù)就是要找到不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)出新型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式。

  隨著人們對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能需求的提高,人們對機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了更嚴(yán)苛的要求,設(shè)計(jì)人員必須在有限的空間中盡量多的將產(chǎn)品功能集成至一處,使得客戶的安裝和使用功能得到滿足。

  例如,在傳統(tǒng)的辦公室中,各式各樣的打印機(jī)、復(fù)印機(jī)以及掃描設(shè)備充斥在空間中,使得辦公室的環(huán)境不能得到改善,人們需要一種多功能的一體化文檔處理設(shè)備。辦公用品廠家在了解到人們的需求之后,開始著手對辦公機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)。后經(jīng)分析調(diào)查,最終通過離散與綜合的創(chuàng)新思維方式,在盡量保證產(chǎn)品的基本構(gòu)形要求下,將打印、復(fù)印以及掃描等文檔處理功能集成于一體,設(shè)計(jì)制造了一臺多功能一體機(jī),顯著改善了辦公室的工作環(huán)境。

  2.3 在機(jī)械產(chǎn)品動力能源創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

  在制造技術(shù)、材料加工技術(shù)以及能源應(yīng)用技術(shù)得到迅速發(fā)展的背景下,機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)師在動力能源的選擇過程中能夠選擇不同的能源作為產(chǎn)品動力來源,包括石油、天然氣、電能和太陽能等。設(shè)計(jì)工作中,設(shè)計(jì)人員可以充分發(fā)揮其自身的創(chuàng)造性思維、方法,對產(chǎn)品的各個系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)甚至是重新設(shè)計(jì),將更多的清潔能源應(yīng)用與機(jī)械產(chǎn)品的動力能源當(dāng)中。

  還是以汽車為例,當(dāng)前在公共交通工具中日益廣泛應(yīng)用的電動汽車,其主要使用的是電能,與傳統(tǒng)的燃油汽車相比,其自身不會排放對大氣造成污染的有害氣體,即使按單位電能生產(chǎn)過程中所排放的污染物(硫、微粒)進(jìn)行比較,電動車造成的其他污染物得到了明顯控制。

  這有利于降低人口密集的城市區(qū)域大氣污染的程度,而且電動汽車還能夠在晚間用電低谷時出現(xiàn)的富余電力充電,提高了發(fā)電設(shè)備的利用效率,使得其經(jīng)濟(jì)效益得到明顯提升。另外,應(yīng)用達(dá)到了國家提倡的節(jié)能減排目的,是創(chuàng)新思維在機(jī)械產(chǎn)品能源設(shè)計(jì)中應(yīng)用的典型案例。

  3.結(jié)束語

  中國的機(jī)械產(chǎn)品比較落后、缺乏技術(shù)創(chuàng)新力量、市場比較低迷,主要是因?yàn)槠髽I(yè)缺乏適應(yīng)市場需要的新產(chǎn)品開發(fā)以及技術(shù)創(chuàng)新的能力和機(jī)制。尤其是國內(nèi)很多中小型企業(yè)資金匱乏、開發(fā)新產(chǎn)品的能力比較差,亟需相關(guān)新產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的支持。而TRIZ理論可以推動技術(shù)創(chuàng)新在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

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