機設創造

A. 機械設計是如何發展的

18世紀以前，機械匠師全憑經驗、直覺和手藝進行機械製作，與科學幾乎不發生聯系。到18～19世紀，在新興資本主義經濟的促進下，掌握科學知識的人士開始注意生產，而直接進行生產的匠師則開始學習科學文化知識。他們之間的交流和互相啟發取得很大成果。在這個過程中，逐漸形成一整套圍繞機械工程的基礎理論。

動力機械最先與當時的先進科學相結合。蒸汽機的發明人T．薩弗里、J．瓦特應用了物理學家D．帕潘和J．布萊克的理論，在蒸汽機實踐的基礎上，物理學家S．卡諾、W. J. M．蘭金和開爾文建立起一門新的科學——熱力學，圖4-1是早期蒸汽機。內燃機最重要的理論基礎是法國的羅沙在1862年創立的，1876年奧托應用羅沙的理論，徹底改進了他原來創造的粗陋笨重、雜訊大、熱效率低的內燃機，從而奠定了內燃機的地位。其他如汽輪機、燃氣輪機、水輪機等都是在理論的指導下得到發展，而理論也在實踐中得到改進和提高。

早在公元前，中國已在指南車上應用復雜的齒輪系統，如圖4-2所示的指南車，是中國古代用來指示方向的一種機械裝置。車中，除兩個沿地面滾動的足輪（即車輪）外，尚有大小不同的7個齒輪。它利用差速齒輪原理，通過齒輪傳動系統，根據車輪的轉動，由車上木人指示方向。不論車子轉向何方，木人的手始終指向南方。古希臘已有圓柱齒輪、錐齒輪和蝸桿傳動的記載。但是，關於齒輪傳動瞬時速比與齒形的關系和齒形曲線的選擇，直到17世紀之後才有理論闡述。手搖把和踏板機構是曲柄連桿機構的先驅，在各文明古國都有悠久歷史，但是曲柄連桿機構的形式、運動和動力的確切分析與綜合，則是近代機構學的成就。機構學作為一個專門學科遲至19世紀初才第一次列入高等工程學院（巴黎的工藝學院）的課程。通過理論研究，人們方能精確地分析各種機構，包括復雜的空間連桿機構的運動，並進而能按需要綜合出新的機構。

機械工程的工作對象是動態的機械，它的工作情況會發生很大變化，這種變化有時是隨機的因而不可預見；實際應用的材料也不完全均勻，可能存在各種缺陷；加工精度也存在一定的偏差等。與以靜態結構為工作對象的土木工程相比，機械工程中各種問題更難以用理論精確解決。因此，早期的機械工程只運用簡單的理論概念，結合實踐經驗進行工作。設計計算多依靠經驗公式，為保證安全，都偏於保守。結果，製成的機械笨重而龐大，成本高，生產率低，能量消耗很大。

從18世紀起，設計計算從兩個方面不斷提高了精確度：

（1）在材料強度方面，從早期按靜強度除以安全系數（考慮一切不精確性和分散性因素的經驗系數）的粗糙計算，提高到考慮材料的疲勞（19世紀後半期）；從一律按材料的無限疲勞壽命進行設計，改為按照實際要求的壽命進行有限壽命設計（20世紀前半期）；從認為材料原則上不能有裂紋，發展到以斷裂力學理論為依據，考慮裂紋材料的強度和壽命。

圖4-2指南車在機械結構的力學分析方面，從應用經驗公式和簡化的力學分析來確定各種受力和力矩，發展到應用復雜的力學分析和數學計算方法。進入20世紀，又出現各種實驗應力分析方法。人們已能用實驗方法測出模型和實物上各部位的應力，在發現應力過高或過低時，便可能作出必要的調整。20世紀後半葉，人們開始應用有限元法和電子計算機迅速可靠的數值計算，對復雜的機械及其零件、構件進行力、力矩、應力、應變等的分析和計算。對於掌握有充分的實踐或實驗資料的機械或其元件，已經可以運用統計技術，按照要求的可靠度科學地進行機械設計，或者按機械的實際情況（實際的質量、實際的使用條件等）科學地判斷其可靠度和壽命。但在許多機械工程工作中，還應用一些經驗方法、經驗公式和經驗系數等，不過其中的科學成分在不斷增加，經驗成分則不斷減少。

B. 人類可以用自己的大腦不藉助如何機器設備創造虛擬世界並且進入嗎

完全可以，人很多時候都會產生幻覺，有的是正常狀態下，比如說做夢，也有病態時產生的，比如精神分裂症。都是在大腦中形成虛擬世界，而這個人脫離現實，活在那個虛擬的世界中。

C. 機械創新設計有哪些過程

創新設計的正常開展和完成，必須正確運用創新設計方法。常用的創新設計方法主要有下面幾種：
一、智力激勵法
智力激勵法又叫集思廣益法，它是由美國創造學家A．F．奧斯本提出的。人的創造性思維特別是直覺思維在受激發情況下能得到較好的發揮。一批人集合在一起，針對某個問題進行討論時，由於每個人的知識和經驗不同，觀察問題的角度和分析問題的方法各異，提出的各種意見能互相啟發，從而誘導出更多創意。通過激智、集智、交流，可實現創新的目的。智力激勵法可以通過召開會議，也可以通過信函、書面等形式，達到互相啟發、補充和完善見解，或發展為新的見解。
二、提問追溯法
提問追溯法是有針對性地、系統地提出問題，在回答問題過程中，便可能產生各種解決問題的設想，使設計所需要的信息更充分，解法更完善。提問追溯法提出的問題如下：
1)有沒有其他用途？有沒有新的用途？稍加改進有沒有其他用途？
2)能否借用其他經驗或發明？是否有相似的東西？是否有可模仿或可借用的東西？3)能否在結構、造型或其他方面變化一下？能否增加或減少什麼？能否加高或降低一點？能否加長或縮短一點？能否加厚或減薄一點？能否減輕或加重一點？能否擴大或縮小一點？能否重新組合或再分解？
4)能否用其他東西代替？能否用代用的原材料、半成品或其他的代用製造方法？
5)能否增加或減少功能？
6)能否在成本不變的前提下提高產品的性能？
7)能否採用廉價代用材料、簡化結構、使用簡單而高效的製造工藝、提高零部件的標准化程度來降低成本？
通過一連串從不同角度的發問，可啟發思維，提出新的設計方案。
三、缺點列舉法
運用缺點列舉法始於發現事物的缺點，挑出事物的毛病。在明確需要克服的缺點後，有的放矢地進行創造性思考，並通過改進設計去獲得新的設計方案。例如，一家生產汽車喇叭繼電器的小廠，為了改變產品銷路不暢的被動局面，廠長和技術人員、銷售人員一起對有關產品進行分析，在廣泛收集用戶意見的基礎上，分析產品的缺點，然後針對缺點採取各種不同的措施，改進了原有的產品，很快打開了銷路，銷售量一年內便增長了一倍。
四、希望點列舉法
希望點列舉法從設計者(發明者)或用戶的意願出發提出新設想、新要求，從而激發人們去開發新產品或改進原有的產品。例如有了黑白電視機，還希望有彩色的、遙控的。又如人們希望在給別人打電話時不僅能聞其聲，而且能見其人，為適應這種要求，開發了可視電話。
希望點列舉法與缺點列舉法都是將思維收斂於某「點」，然後發散思維，最後又集中於某種創意。但希望點列舉法比缺點列舉法涉及的目標更廣，而且更側重自由聯想。
五、聯想類比法
聯想是由一個事物想到另一個事物的心理過程。對應聯想由一件事物聯想到與其對立的另一事物。例如由小想到大，由集中想到分散等。要增強聯想能力，必須注意增加知識和經驗，不但注意吸納本專業及其他專業的學科知識，更要重視參加各種實踐活動。利用聯想進行發明創造是一種常用而且十分有效的方法，很多發明家都善於聯想，也得益於聯想的妙用。例如，貝爾發明電話，開始沒有成功，以後從吉他的聲音中想到了共鳴原理，改進了裝置，才使電話發明成功。又如布拉特從看到蜘蛛織網聯想到可以從上到下造橋，從而發明了吊橋，突破了傳統的造橋模式。
聯想類比由一事物或現象聯想到與其有類似特點(如性質、外形、結構、功能等)的其他事物或現象。例如，由水波想到聲波、光波；由水波可出現干涉現象，想到光也有干涉現象等。
六、反向探求法
反向探求將人們通常思考問題的思路反轉過來，從背逆常規的途徑探尋新的解法，因此反向探求法亦稱為逆向思維法。例如在鎢絲燈泡發明初期，為了避免鎢絲在高溫下的氧化，需要將燈泡內抽真空，但是使用後發現抽真空後的燈絲通電後仍會變脆。為了解決這個問題，當時多數人的意見是繼續提高燈泡內的真空度。而美國科學家蘭米爾卻應用反向探求法提出向燈泡內充氣的方法，他分別試驗了將氫氣、氧氣、氮氣、二氧化碳氣、水蒸氣等充入燈泡，試驗結果表明氮氣有明顯的減少鎢蒸發的作用，可使鎢絲在其中長期工作，因而發明了充氣燈泡。又例如：化學能為什麼不能變成電能？聲音既是振動，那麼振動為什麼不能復現原聲？根據這些反問，相繼發明了電池、留聲機。
七、組合創新法
組合創新法是將現有技術或產品通過功能、原理、結構等方面的組合變化形成新的技術思想或新產品。組合法的優點是組合形式多樣，應用廣泛，便於操作，經濟有效。組合創新法應用的技術單元一般是已經成熟或比較成熟的技術，不需要從頭開始，因而可以最大限度地節約人力、物力和財力。在當代社會生產和生活中，存在著大量已經開發出來的技術，只要合理組合，就能創造出適合需要的技術系統。例如，美國的「阿波羅」宇宙飛船由700萬個零件組成，但沒有一個零件是新研製的，用這些已有的零件組合出把人送上月球又重返地球的神奇系統。同樣「阿波羅」宇宙飛船技術中的全部技術都是現有技術的組合。
組合創新法的類型很多。常用的有性能組合、原理組合、功能組合、結構重組、模塊組合等。雖然組合創新法所使用的技術是已有的技術，但適當組合後，同樣可以做出重大的發明。

D. 機械創新發明小製作

機械創新設計是普通高等教育「十一五」國家級規劃教材，是作者根據多年來為清華大學本科生開設「機械創新設計」課程的教學內容編寫的。

全書共9章，內容包括：緒論、機械創新設計的表達方法、機械創新設計的選題、功能原理創新設計、機構創新設計、結構創新設計、一般創新設計技法、創造力開發和創新失誤分析。

從選材和內容安排上力圖通過向讀者介紹創新設計方法和成功的機械創新設計實例，提高讀者對參與機械創新設計實踐的興趣和自信心。

E. 如何理解機械設計製造及其自動化專業

1、 機械設計製造及其自動化專業是培養具備機械設計製造基礎知識與應用能力，能在工業生產第一線從事機械製造領域內地設計製造科技開發應用研究人才的專業，以機械設計製造為基礎，融入計算機科學、信息技術、自動控制技術等交叉科學。本專業的主要任務是運用先進機械設計製造技術理論與方法，解決現代工程領域中的復雜技術問題，以實現產品智能化的設計與製造，培養管理和經營銷售等方面工作地高級工程技術人才。

2、我們的先人們創造了一路機械輝煌而從第一次工業革命後，我國的機械就與世界機械脫軌，落後啦！看著故人們創造的機械產品如指南車，地震儀等，在那時可是代表了最先進的機械水平。再看那指南車的設計圖與工作原理，其中的創造性和製作水平的精湛深深地折服了我。

3、看如今，雖然我國現在已是製造大國，但不是製造強國，而我們的製造水平與世界發達國家如美國、日本等相比很大的差距。主要表現在製造工藝裝備的落後，低水平生產力嚴重過剩，高水平生產力嚴重不足，產品質量和技術不高，技術開發能力不強，基礎元器件和基礎工藝不過關，勞動生產率低下，科技技術嚴重不足，技術創新能力十分薄弱，產業結構不盡合理，體制不能適應形勢的發展需求等。如在汽車、船舶、飛行器、飛機、精密機床等領域上我國與歐美發達國家還有著很大的差距。但在一些領域如航天工程、衛星發射等我國是較為領先的。所以這就要求本專業要注重培養學生的創新與科研能力。同時本專業涉及國民經濟的各個領域，尤其是材料化工、計算機、軟體等，這要求我們要不僅要有跨學科學習的能力，還要了解其他學科的基本知識。現如今是世界上重大的科學成就的大多是團體合作完成的，本專業亦是如此，它要求我們要學會與他人合作共同來完成任務，要具有團隊意識。

F. 機械創新設計創造能力的培養模式包括哪些方面

《機械創新設計》是2010年化學工業出版社出版的圖書，作者是張美麟。
《機械創新設專計》是普通高屬等教育「十一五」國家級規劃教材，是作者根據多年來為清華大學本科生開設「機械創新設計」課程的教學內容編寫的。全書共9章，內容包括：緒論、機械創新設計的表達方法、機械創新設計的選題、功能原理創新設計、機構創新設計、結構創新設計、一般創新設計技法、創造力開發和創新失誤分析。從選材和內容安排上力圖通過向讀者介紹創新設計方法和成功的機械創新設計實例，提高讀者對參與機械創新設計實踐的興趣和自信心。

G. 機械創新設計不一定是開發創造新的機械對嗎

可以這么理解，一套機械的局部結構，或者一個零部件的創新都算是創新設計，創新哪有那麼簡單。

H. 發明和創造的含義和區別

一、發復明與創造的區別

1. 在數制量上有區別

   創造是將兩個或以上按照一定方式聯系，製造新的實物，發明不是

2. 在對象上有不同

   創造多是指的事物，發明不一樣，可以是產品，也可以是一種方案或者一種過程

   
   

二、含義

發明

發明是應用自然規律解決技術領域中特有問題而提出創新性方案、措施的過程和成果。產品之所以被發明出來是為了滿足人們日常生活的需要而發明出來產品。發明的成果或是提供前所未有的人工自然物模型，或是提供加工製作的新工藝、新方法。機器設備、儀表裝備和各種消費用品以及有關製造工藝、生產流程和檢測控制方法的創新和改造，均屬於發明。

創造

創造，是指將兩個或兩個以上概念或事物按一定方式聯系起來，主觀地製造客觀上能被人普遍接受的事物，以達到某種目的的行為。 簡而言之，創造就是把以前沒有的事物給產生出或者造出來，這明顯的是一種典型的人類自主行為。因此，創造的一個最大特點是有意識地對世界進行探索性勞動。

I. 機械創新設計的機械創新設計(高志著)

書 名: 機械創新設計
作者：高志
出版社： 清華大學出版社
出版時間： 2009年07月
ISBN: 9787302202158
開本： 16開
定價: 25元 1 緒論.
1.1 創新的含義
1.2 創新的意義
1.3 創新與設計
1.4 創造學與創新教育
1.5 設計理論與設計教育
1.6 本課程的教學內容和方法
2 機械創新設計的表達方法
2.1 表達在設計中的作用
2.2 黑箱表示法
2.3 功能草圖表示法
2.4 機械創新設計表達實例(一)——家用縫紉機
2.4.1 縫紉機的主要功能
2.4.2 縫紉機的輔助功能
2.5 機械創新設計表達實例(二)——針式列印機
2.5.1 列印機的主要功能
2.5.2 列印機的輔助功能
2.6 機械創新設計表達實例(三)——硬幣計數包卷機
2.6.1 硬幣計數包卷機的總功能
2.6.2 硬幣計數包卷機的主要功能
2.6.3 硬幣計數包卷機的輔助功能
3 機械創新設計的選題
3.1 提出問題比解決問題更重要
3.2 社會需求是創新的基本動力
3.3 科技進步對創新設計的作用
3.4 生產發展對創新設計的作用
3.5 根據遇到的「不方便」確定選題
3.6 根據遇到的「意外」確定選題
3.7 根據事物的關鍵弱點確定選題
4 功能原理創新設計
4.1 功能原理設計的意義與方法
4.2 工藝功能設計方法
4.3 綜合技術功能設計方法
4.4 功能組合設計方法
4.5 設計目錄方法
4.6 功能元素方法
4.7 發明問題解決理論
4.8 公理化設計方法
5 機構創新設計
5.1 簡單動作功能機構設計
5.1.1 簡單動作功能機構的特點和應用
5.1.2 機械零件自由度分析
5.2 機構組合創新設計方法
5.2.1 機構串聯組合方法
5.2.2 機構並聯組合方法
5.2.3 機構疊加組合方法
5.2.4 機構反饋組合方法
5.3 機構變異設計
5.3.1 機架變異
5.3.2 運動副尺寸變異
5.4 機構再生運動鏈方法
5.4.1 概述
5.4.2 確定原始機構及找出一般化運動鏈
5.4.3 運動鏈連桿類配
5.4.4 組合運動鏈和優化運動鏈
5.4.5 實例分析
6 結構創新設計
6.1 結構設計的意義
6.2 結構變異創新設計方法
6.2.1 工作表面的變異
6.2.2 軸轂連接結構的變異
6.2.3 聯軸器連接方式變異
6.3 結構組合創新設計方法
6.3.1 同類組合
6.3.2 異類組合
6.3.3 功能附加組合
6.3.4 材料組合..
6.4 引入新的結構要素
6.4.1 彈性(柔性)結構
6.4.2 快速連接結構
6.4.3 組合結構
6.4.4 智能結構
6.5 引入新的邏輯方法
6.5.1 自加強
6.5.2 自穩定
6.5.3 自補償
6.5.4 自平衡
6.5.5 自適應
6.5.6 載荷分擔
6.5.7 阿貝原則
6.5.8 合理配置精度
6.5.9 利用誤差傳遞規律
6.5.1 0誤差均化
6.5.1 1零件分割
6.6 引入新的設計理念
6.6.1 宜人化設計
6.6.2 綠色設計
6.6.3 方便裝配的設計
7 一般創新設計技法
7.1 頭腦風暴法
7.1.1 頭腦風暴法的4項基本原則
7.1.2 頭腦風暴法的實施過程
7.2 變異創新法
7.3 組合創新法
7.3.1 同類組合
7.3.2 異類組合
7.3.3 技術組合
7.3.4 信息組合
7.4 機遇利用法
7.5 技術移植法
7.5.1 技術移植法的應用條件
7.5.2 移植法的選擇
7.5.3 技術移植法的主要類型
7.6 逆向構思法
7.6.1 反向探求
7.6.2 順序.位置顛倒
7.6.3 巧用缺點
8 創造力開發
8.1 創造力的含義和特徵
8.2 創造力的基本屬性
8.2.1 創造力的普遍性
8.2.2 創造力的可開發性
8.3 創造力開發的內容.途徑和一般方法
8.4 影響創造力開發的基本因素
8.4.1 知識因素
8.4.2 能力因素
8.4.3 素質因素
8.4.4 社會因素
9 創新失誤分析
9.1 失誤的經驗是寶貴的財富
9.2 脫離社會需求導致創新失誤
9.3 違背科學原理導致創新失誤
9.4 「過期發明」導致創新失誤
9.5 「不合時宜」導致創新失誤
9.6 思維方式與創新失誤的關系
9.6.1 思維定勢
9.6.2 發散思維與收斂思維
9.6.3 類比推理與創新思維
附錄A沖突問題解決矩陣
參考文獻
……