关于机械设计思维的分析

摘要：本文阐述了当前机械创新设计的特点、形式等方面，同时举了创新的实例，讲述创新在机械设计中的关键性。

关键词：机械设计；思维；分析

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：

1 机械创新设计及其特点

机械创新设计就是要把设计者脑海中潜在的创造能力完全地释放出来，再借助人类已经取得的相关成果重新进行构思，设计出比以前前更加具有独特性和实用性的设备装置的一种活动。机械创新设计进行的基础就是机械设计学理论，再对一系列的相关学科进行融合，综合设计之后产生的技术方法。

机械创新设计具有许多优秀的特点： ①设计的学科比较多，比如机械、液压、电力等多学科之间进行渗透和综合。②设计过程里面很大一部分的工作不需要进行计算，而是建立在日常知识的积累上，需要大量的推理判断，还需要与创新性思维进行一定的融合。③要在多方案中将最优方案甄选出来。大型的设计中，必须根据能力进行甄选，并且对所选方案进行科学的优化。④创新设计需要不断地进行筛选，每一阶段都有着不同于其他阶段的特点，客观上还有一定的联系，又是一个整体。

2 传统设计与现代设计对比分析

机械设计是一门很古老的学科。它是设计者根据产品使用的要求对机械的结构、工作方式、控制要求、维护保养等进行思考、分析和设计的过程，最后经过机械制造进行生产。因此机械设计对一个机械产品的诞生起到了至关重要的基础作用，设计的优良直接影响产品最终的质量。

传统的机械设计多数依靠设计者的经验和直觉，经验在传统设计上占的比重较大。因此一个具有几十年设计经验的产品设计者依靠经验也可以设计出比较好的产品，但是对于直觉，因人而异。这也可以理解为传统机械设计的部分创新，直觉让每个人设计出的东西有所不同，但传统设计的本质还是经验基础。因此传统机械设计，对设计的问题考虑不够全面，只是满足了基本的使用要求，不多考虑到设计的成本减少和结构的性能可靠，更不会考虑设计的艺术美观。但是传统机械设计周期较短，使用要求基本可以满足。对于产品的安全性，一般考虑较为充裕，因此传统机械较为笨重，难以实现精密微小特点。

3 机械创新设计研究的目的和意义

开展机械创新设计研究，可以提高本身的科技发展水平， 还可以获取丰富的社会效益和经济效益。具有许多意义：

3.1 深入地进行机械创新设计的研究，可以促使人类发明更多的新机器；

3.2 机械创新设计研究可以使机械专家以更快的速度进步，有利于机械设计水平向着更高、更快的目标发展；

3.3 机械产品进行创新设计之后，可以有效提高自身的竞争力，当时的时代产品追求专利化，这样才能获取的更大的收益；

4 机械设计中创造性思维的基本形式

4.1 发散型思维

发散型思维就是在思维过程中，将已经掌握的概念重新进行整合梳理，向附近形成辐射，扩散出更多的答案或者是解决问题的方法。发散型思维没有固定的方向和固定的范围，也不仅限于传统的思想，很多时候思考问题采取的是比较新颖的想法，常常给人意想不到的效果。

发散型思维能力的高低受到好多因素的影响，最重要的一点就是迁移能力。发散型思维有许多不同的表现形式，例如立体思维、多路思维、反向思维等等。发散型思维想要得到的答案要是最多的、最具有新意的，一定要是前人没有想过、没有使用过的方法，这就给机械创新设计带来了更多的灵感。

4.2 聚合型思维

聚合型思维则是用具体的对象当做中心，从不同的角度入手，最后思维回到这个选好的中心上来，解决出现的问题，也就是在许多方案中选择最为合理、有效的那一个。

发散型思维和聚合型思维都属于创造性思维的范畴，两者之间存在着一定的联系，并且不可分割。机械创新设计一般都是由发散思维到聚合思维的过程，然后再从聚合思维到发散思维，反复进行循环，直到问题最后解决。发散型思维和聚合型思维在哲学上来说，属于辩证统一的一个过程，创造性思维整个过程都是为了最后创新的目的做准备，从五花八门的设想中选取最优质的方案。

4.3 想象思维

想象是在思维活动里面，属于抽象思维的一种，想象可以是天马行空般的任意想象，也可以是在已有的基础上进行再加工或者是局部更新的想象。想象思维一般要以客观现实作为基本的出发点，还要具有一定的概括性以及形象性。

想象是人类的思维中最神奇的一部分，也是最美丽的一部分。失去了想象，也就失去了创造，想象就是创造的精华所在。万有引力定律只是因为一个普通的苹果落下地面，牛顿据此展开想象，得到了万有引力定律；“嫦娥奔月”也是人类想象出来的神话故事，促使人类发明了可以登上天空的飞行器。想象可以推动社会不断地进步，科学不断地发展。

5 机械创新设计思维的2个原则

机械设计过程是由功能要求开始出发，再到作用原理，最后进行物理结构构思的一个过程。创新设计思维进行的过程中， 一定要将下列的原则牢牢把握好：

5.1 最短路径原则

首先要对产品具有的功能进行明确， 然后找出最佳的设计例子， 以便在最快的时间内接近目标，然后选用正确的价值工程方法，再将价值较低的极少数组件找出来，当做研究的对象，分析出对象当前存在的矛盾，尝试在最小的变动之下将矛盾解决。这种方法需要消耗的能量是最少的，也就是所说的选用的路径是最短的。

5.2 相似性联想原则

联想是要针对事物之间的相似性进行分析和归纳，联想合理与否的一点重要依据就是是否具有相似性， 相似性由产品的实例进行决定， 如果多样产品实例同时满足一种功能要求， 那么它们之间就可以说是存在着一定的相似性。

6 机械创新设计实例-新型内燃机的开发

无曲轴式活塞发动机就是机械创新设计的一种实例，它把圆柱凸轮安装于发动机的中心部位，在圆柱凸轮的附近就可以再设置多个气缸，这样就形成了多缸发动机。一旦圆柱凸轮的凸轮轮廓形状出现变动的话，输出轴的转速也会随着进行改变，就起到了减速增矩的作用。上述的凸轮式无曲轴发动机已经被广泛应用起来，船舶和机械行业都可以看到它的影子。旋转式发动机与从前的往复式发动机进行比较的话，输出功率上具有明显优点：体积小、重量轻、噪声低并且结构照比以往简单，但是在实际应用的时候还是存在着一些弊端，需要进一步进行解决。

7 结束语

创新在人类进步的过程中起到了重大的作用， 并且促进了机械设计的前进与发展， 机械结构一直以创新作为发展的动力。如今的时代是知识的时代，机械设计与制造在国民经济的发展中起到了奠定基础的作用， 创新才是推动发展的不竭动力。创新能力一旦出现缺失，就会丧失许多本来应该得到的机遇，没有创新就没有机械技术的不断前进。知识创新和技术创新在竞争中起到了决定性胜负的作用，关系到企业的兴衰成败。一定要善于吸收多方的经验，在追求最佳方案的时候，成熟的技术可以直接采用。还要具备一定的学习能力，机械设计涉及到许多学科的知识，设计者一定要具有针对问题自学进行解决问题的能力。只要对自己有信心，努力进行钻研和探索，一定会寻求到最佳的设计方案。

参考文献：

[1] 沈惠平；机械创新设计及其研究[J]；机械科学与技术；2011，（3）.

[2] 刘念聪，王银芝，李宏穆，孙未；机械创新设计的概念及其技术内涵[J]；矿山机械；2009，（8）.

[3] 王瑞芳，陈建平，周桂英；机械产品方案创新设计思维的研究[J]；机械研究与应用；2010，（3）

[4] 李才运.现代设计和传统机械设计的比较[J].工业技术，2012，（10）.

[5] 杨海荣.现代机械设计的创新方法研究[J].设计与分析，2011，（18）.

[6] 张乃龙，乔爱科，赵京.用现代设计方法树立机械设计新理念[J].中国电力教育，2010，（3）.