1机械创新设计绪论.pptx
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机械创新设计,第一章绪论,学习目标,第1章,了解设计与创新了解机械创新设计了解创新人才需要具备的能力,设计是一种创造，是人类进行的一种有目的、有计划的活动，设计的发展与人类历史的发展一样，是逐渐进化，逐步发展的。
第1章,什么是设计？
第1章,工业设计是以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行的设计，其理念是“在符合各方面需求的基础上兼具特色”。
工业设计在企业中有着广阔的应用空间。
（1）设计的种类,第1章,汽车造型的设计,第1章,手机造型的设计,第1章,环境设计,环境设计又称“环境艺术设计”，是一种新兴的艺术设计门类。
包含的学科相当广泛，主要由：
建筑设计，室内设计，公共艺术设计，景观设计等内容组成。
第1章,建筑设计水立方,第1章,室内设计,室内设计是根据建筑物的使用性质、所处环境和相应标准，运用物质技术手段和建筑设计原理，创造功能合理、舒适优美、满足人们物质和精神生活需要的室内环境。
第1章,室内设计,第1章,家具的设计,第1章,居住环境的设计,第1章,整体环境设计,第1章,网站设计,网站设计要能充分吸引访问者的注意力，让访问者产生视觉上的愉悦感。
因此在网页创作的时候就必须将网站的整体设计与网页设计的相关原理紧密结合起来。
网站设计是将策划案中的内容、网站的主题模式，以及结合自己的认识通过艺术的手法表现出来。
第1章,网站设计,第1章,服装设计,服装设计是科学技术和艺术的搭配焦点，涉及到美学、文化学、心理学、材料学、工程学、市场学，色彩学等要素服装设计过程“即根据设计对象的要求进行构思，并绘制出效果图、平面图，再根据图纸进行制作，达到完成设计的全过程”。
第1章,服装设计,第1章,平面设计,平面设计的定义泛指具有艺术性和专业性，以“视觉”作为沟通和表现的方式。
透过多种方式来创造和结合符号、图片和文字，借此作出用来传达想法或讯息的视觉表现。
平面设计师可能会利用字体排印、视觉艺术、版面等方面的专业技巧，来达成创作计划的目的。
平面设计通常可指制作（设计）时的过程，以及最后完成的作品。
第1章,图案的设计,第1章,平面设计,第1章,包装的设计,第1章,影视动画设计,影视动画涉及影视特效创意、前期拍摄、影视动画、特效后期合成、影视剧特效动画等。
随着计算机在影视领域的延伸和制作软件的增加，三维数字影像技术扩展了影视拍摄的局限性，在视觉效果上弥补了拍摄的不足，在一定程度上电脑制作的费用远比实拍所产生的费用要低的多，同时为剧组因预算费用、外景地天气、季节变化而节省时间。
制作影视特效动画的计算机设备硬件均为3D数字工作站。
制作人员专业有计算机、影视、美术、电影、音乐等。
影视三维动画从简单的影视特效到复杂的影视三维场景都能表现的淋漓尽致。
第1章,影视动漫设计,第1章,机械设计,机械设计根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
第1章,机械设计努力目标,在各种限定的条件（如材料、加工能力、理论知识和计算手段等）下设计出最好的机械，即做出优化设计。
优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：
最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。
这些要求常是互相矛盾的，而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。
设计者的任务是按具体情况权衡轻重，统筹兼顾，使设计的机械有最优的综合技术经济效果。
第1章,齿轮的设计,世界奇錶.mp4,第1章,齿轮传动设计,第1章,数控机床的设计,第1章,机器人的设计,第1章,发动机设计,发动机生产过程.mp4,第一阶段单凭直觉的创造活动。
这些活动的意义是为了满足生存，如原始人使用的石器、木棒，穿着的兽皮。
都是最初的设计。
第1章,
（2）设计的发展,第1章,古代石器,第二阶段后来设计的发展不再是仅仅为了生存，而上升到为了生活质量的提高，人们开始利用数学与物理的研究成果解决设计问题。
当设计的产品经过实践的检验，并有了丰富的设计经验以后，就开始归纳总结出各种设计的经验公式，通过实验和测试获得各种设计参数，作为设计依据，同时借助图纸绘制产品，逐步使设计规范化。
第1章,第1章,早期帆船图纸,第三阶段现代设计，出现了优化设计、并行设计、虚拟设计等。
设计产品更新换代的更快。
第1章,第1章,选定在设计时力图改善的一个或几个量作为目标函数，在一定约束条件下，以数学方法和电子计算机为工具，不断调整设计参量，最后使目标函数获得最佳的设计。
优化设计,第1章,并行设计是一种对产品及其相关过程（包括设计制造过程和相关的支持过程）进行并行和集成设计的系统化工作模式。
与传统的串行设计相比，并行设计更强调在产品开发的初期阶段，要求产品的设计开发者从一开始就要考虑产品整个生命周期（从产品的工艺规划、制造、装配、检验、销售、使用、维修到产品的报废为止）的所有环节，建立产品寿命周期中各个阶段性能的继承和约束关系及产品各个方面属性间的关系，以追求产品在寿命周期全过程中其性能最优。
并行设计,第1章,虚拟设计技术是由多学科先进知识形成的综合系统技术，其本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产品设计阶段，实时地、并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。
虚拟设计,虚拟场景报新闻.mp4,创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。
它有三层含义，第一，更新；第二，创造新的东西；第三，改变。
第1章,什么是创新？
生产一种新产品,第1章,美国经济学家舒彼特1912-创新包括五个方面,新产品：
指采用新技术原理、新设计构思研制、生产的全新产品，或在结构、材质、工艺等某一方面比原有产品有明显改进，从而显著提高了产品性能或扩大了使用功能的产品。
从市场营销的角度看，凡是企业向市场提供的过去没有生产过的产品都叫新产品。
具体地说，只要是产品整体概念中的任何一部分的变革或创新，并且给消费者带来新的利益、新的满足的产品，都可以认为是一种新产品。
第1章,微型飞行器,第1章,单人人力潜水艇,2.采用一种新技术,第1章,新技术的发展推动社会的进步，甚至引起社会的变革。
18世纪从英国发起的技术革命是技术发展史上的一次巨大革命，它开创了以机器代替手工工具的时代。
18世纪60年代瓦特蒸汽机的发明和应用标志着第一次工业革命的开始。
这场革命是以工作机的诞生开始的，以蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志的。
这一次技术革命和与之相关的社会关系的变革，被称为第一次工业革命或者产业革命。
从生产技术方面来说，工业革命使工厂制代替了手工工场，用机器代替了手工劳动。
第1章,瓦特的蒸汽机,3.利用或开拓一种新材料,第1章,新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。
新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。
第1章,能源材料,能源材料主要有太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料等。
太阳能电池材料是新能源材料，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。
氢是无污染、高效的理想能源，氢的利用关键是氢的储存与运输，美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50%用于储氢技术。
氢对一般材料会产生腐蚀，造成氢脆及其渗漏，在运输中也易爆炸，储氢材料的储氢方式是能与氢结合形成氢化物，当需要时加热放氢，放完后又可以继续充氢的材料。
目前的储氢材料多为金属化合物。
第1章,智能材料,智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一。
国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司的导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间仅为10分钟；形状记忆合金已成功应用于卫星天线、医学等领域。
另外，还有压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料等功能材料。
4.开辟一个新市场,第1章,新市场、新客户的开发。
是每个公司及营销人员都必须解决的现实问题。
新市场的开发的成效和质量的好坏，对一个企业的成长及营销人员个人提升至关重要。
对于一些成长中的企业来说，新市场开发的多少与质量的好坏则是衡量营销人员个人能力的唯一标准。
5.采用一种新的组织形式或管理方式,第1章,管理是指通过计划、组织、领导、控制及创新等手段，结合人力、物力、财力、信息等资源，以及高效达到组织目标的过程由于生产经营管理完全渗透于社会生产全过程，管理的好坏直接影响企业经济效益的大小，以致改革的目标最终必然转向管理，通过管理质量的提高而获得预期的经济效益。
两个根本性转变也都是围绕这样一个主题进行，即加强科学管理，提高经济效益。
向市场经济体制转变，是为管理创造规范而公平竞争的外部条件；向集约化经营转变，则直接从科学管理要效益，因此，可以这样说，管理也是生产力。
提出或完成具有科学性、技术性、社会性、经济性的理论或产品的过程。
完成新成果的过程，但这种新成果可能有一定的参照物，而不强调原本不存在的事物。
人们提出或完成原本不存在的、经过不断努力和探索后提出的或完成的具体结果。
原本早已客观存在的事物，经过人们不断努力和探索后被人们认知的具体结果。
发现,发明,创造,创新,创新的概念,优秀的公司靠什么赚钱？
创新就是创造与创效。
是集科学性、技术性、社会性、经济性于一身，并贯穿于科学技术实践，生产经营实践，社会活动实践的一种横向性实践活动。
图1-1创新的内容框架,技术创新,知识创新,意识创新,制度创新,知识创新,市场创新,知识创新,管理创新,为主导地位，其它创新活动均为技术创新服务。
起先导作用，没有创新意识也就没有创新活动。
起保证和促进作用，即促进技术创新。
起导向和检验作用,协调、整合创新系统各要素。
第1章,创新设计的特点,创新设计涉及多种学科对各学科知识的综合理解与交融提出问题、解决问题不在乎规模大小或理论深浅、注重新颖、独创、及时目的在能应用（适应各种地形的车子）,机械创新设计是指在充分发挥设计者创造力的前提下，利用人类已有的相关科学技术成果进行创新构思，从而设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品的一种实践活动。
变形轮胎概念.mp4,第1章,什么是机械创新设计？
机械创新设计出发点是解决工程实际问题，目的是设计出新颖、合理、价格性能比优越且具有先进性的机构或机械产品。
机械创新设计的设计内容,机械创新设计的目的,机械创新设计的设计内容是指由机械产品的性能要求出发，利用人类已有的相关科学技术成果（含理论、方法、技术、原理等），充分发挥设计者的创造力，通过改进、完善现有机械产品或创造发明新机械产品，设计出具有新颖性、创造性、实用性、经济性的产品。
第1章,机械创新设计与社会发展的关系,第1章,机械创新设计对人类社会发展的作用人类社会发展史即是不断创新与创造的历史中国的钻木取火、指南车爱迪生一生完成2000多项发明机电一体化是提高机械创新水平的重要途径结合电子器件、微机控制执行机构动作单片机控制针脚花样的计算机缝纫机比老式缝纫机减少300多个机械零部件无论是机械还是电子控制系统，最终执行机构还是机械装置，所以机械创新设计是最基本的内容。
创新教育与创新人才的培养,一、创新教育二、创新人才的特点三、创新人才的培养,一、创新教育,联合国科教文组织的一份报告中说：
“人类不断要求教育把所有人类意识的一切创造潜能都解放出来。
”即通过教育开发人的创造力，教育在创新人才培养中承担重要任务。
联合国科教文组织预测21世纪高教五大特点1、教育的指导性打破注入式，用统一方式塑造学生的局面，强调发挥学生特长，自主学习；教师从传授知识的权威变为指导学生的顾问。
一、创新教育,2、教育的综合性强调综合运用知识，解决问题的综合能力的培养。
3、教育的社会性从封闭校园走向社会，由教室走向图书馆、工厂等社会活动领域，开展网络、远程教育。
4、教育的终身性由于知识迅速交替，由一次性教育转变为全社会终身性教育。
5、教育的创造性改变教育观，致力于培养学生创新精神，提高创造力。
如何培养与造就一大批高素质的创造性、开拓型人才？
1、更新教育思想和转变教育观念。
教育不仅是教，更重要是育。
教也不只是传授传统的知识，还要传授如何获取知识。
育就是培育、培养、塑造。
2、探索创新的人才培养模式。
不只是在课堂上教，在学校里教，更要走出教室，走向社会。
一、创新教育,3、组织学生开展课外科技活动与社会实践，给学生创造一个良好的探究与创新的条件与氛围。
4、注重教学内容的改革与更新：
发明创造的观念，创新的能力是与知识同样重要的内容。
开设“机械创新设计”不仅是传授一些创新技法，也要激发学生的兴趣，培养学生善于思维，善于比较，善于分析，善于归纳的习惯。
一、创新教育,1.具有如饥似渴汲取知识的欲望，以及浓厚的探究兴趣。
这样，才能容易发现问题，提出问题，解决问题，并形成新的概念，做出新的判断，产生新的见解；陶行知有句名言：
“发明千千万，起点是一问”。
1930年诺贝尔医学奖获得者芬森就是一例。
丹麦科学家芬森到阳台乘凉，看见家猫却在晒太阳，并随着阳光的移动而不断调整自己的位置。
发现了杀菌紫外线。
二、创新人才的特点,2.具备强烈的创新意识与动机，和坚持创新的热情与兴趣。
法国的细菌学家卡莫德和介兰，为了战胜结核病，经历了13年的艰苦试验，成功地培育了第230代被驯服的结核杆菌疫苗卡介苗。
屠呦呦，药学家，中国中医研究院终身研究员，多年从事中西药结合研究，1972年成功提取青蒿素用于治疗疟疾，挽救了全球数百万人的生命。
2011年9月获得拉斯克奖。
2015年10月获得诺贝尔医学奖，成为首获科学类诺贝尔奖的中国人。
二、创新人才的特点,3.具备创新思维能力和开拓进取的魄力。
只有这样，才能高瞻远瞩，求实创新，改革奋进，并开辟新的思路，提出新的理论，建立新的方法。
4.具备百折不挠的韧劲儿，敢冒风险的勇气和意志。
这样才会蔑视困难，正视困难，重视困难，并创出新的道路。
迎接新的挑战，获取新的成果。
二、创新人才的特点,1.培养创新意识2.掌握一些创新思维的方法，创新技术及技法3.加强创造实践4.排除影响创新活动的各种障碍,三、创新人才的培养,（）要唤醒、挖掘、启发、解放创造力创造力是每个正常人都具有的一种自然属性，心理学研究表明，一切正常人都具有创造力，人的创造力通过教育和训练是可以提高的。
创造力以心理活动为主，而心理活动的生理和物质基础是以大脑为核心的神经系统。
研究表明，人的智力、创造力取决于人脑神经元的构造，每个神经元之间的“触突”依靠电-化学反应形成联系，思维就在这电-化学反应中进行。
人脑有140亿个神经元，它们之间联系高达10的783000次方单位，作用远远超过任何超级大规模集成电路。
、培养创新意识,（）要善于观察事物、发现问题观察事务是指对事物及其发展变化进行仔细了解，并把其性质、状态、数量等因素描述出来。
影响观察能力的因素是感觉器官，已有的知识和经验。
提高观察能力的途径是培养浓厚的观察兴趣；培养良好的观察习惯（即观察要有目的性、计划性、重复性、观察结果要做记录等）；培养科学的观察方法（观察时要注意全局与局部，整体与细节，瞬间与持续现象的关系等）；时刻做有心人，时刻让感官器官处于积极状态。
、培养创新意识,（）要善于观察事物、发现问题妨碍正确观察的因素是错误的理论、观念的束缚，及错觉或仪器误差导致的错误。
、培养创新意识,图1-2比较三条线段的长度,（）要善于观察事物、发现问题发现问题是指从外界众多信息源中发现自己所需要的有价值的问题的能力。
发现问题的能力不仅仅在于发现，而更应注重对所发现问题的各种信息的融会贯通，理清他们的来龙去脉，为解决问题提供重要信息。
历史和实践表明，科学上的突破，技术上的革新，艺术上的创作，无一不从发现问题、提出问题开始的。
爱因斯坦认为，发现问题可能要比解答问题更重要。
、培养创新意识,（）应具备良好的创造心理创造力受智力与非智力因素影响。
智力因素包括观察力、记忆力、想象力、思考力、表达力、自控力等；非智力因素包括信念、情感、兴趣、意志、性格等。
智力因素是基础，非智力因素是动力。
例如，兴趣对观察力与注意力具有很大的影响，只有对某事物极感兴趣，才会注意它、观察它，也才会从中发现问题并解决问题；情感是想象的翅膀，丰富的情感可以使想象更加活跃，而想象又可以充分发挥人的创造精神等。
、培养创新意识,通过开设创造学、创新设计类的课程，使学生了解创新思维的特点，熟悉各种创新方法，以培养学生的创新能力。
、掌握一些创新思维的方法，创新技术及技法,要设置一系列的实践环节，进行实践性的创造活动训练。
例美国以通用电气公司对有关科技人员在开设创造课程同时，还进行一些创造实践的训练，两年后取得很好的效果，按照专利量计，人的创造力提高了5倍在各类学校里，开设创新设计类课程，开设创新设计实验室，开发创新设计的实验，为学生创造一个良好的创新实践环境，这对培养和塑造具有创新能力的学生是及其有效的。
另外大学生的各种课外科技活动竞赛，也是很好的创造实践活动，其中不少作品在学科中具有突破性的意义。
、加强创造实践,、排除影响创新活动的各种障碍,
（1）环境障碍,从众心理：
从众是指个人自觉或不自觉地愿意与他人或多数人保持一致的个性特征，是求同思维极度发展的产物，俗称随大流。
一般来说，普通人从10岁以后，开始出现从同心里，会有意无意的同周围人尽量保持一致。
医院候诊室毛毛虫试验,、排除影响创新活动的各种障碍,
（2）心理障碍,偏见与保守心理：
指个性上的片面性与狭隘性，对新事物的反感与反抗。
有了这种个性特征的人在看待任何事物时，往往是先入为主，在头脑里形成对问题的固定看法，用先前的经验抵制后来的经验；对逐渐出现的变化反应迟钝，不愿意接受新事物；在思维上代表了封闭型与懒惰性。
狗猫,、排除影响创新活动的各种障碍,
（2）心理障碍,思维定势：
习惯固定模式，机械套用，阻碍新点子产生；有些人如饥似渴的学习知识，积累知识，但运用知识时，却难以突破原有知识的框架，不敢越雷池半步。
美国心理学家贝尔纳认为：
“构成我们学习的最大的障碍是已知的东西，而不是未知的东西”。
功能固着：
受事物经验功能局限，不可能发现潜在功能。
例如茶杯的功能是作为容器盛水用，是否可以用它画圆，用作量具，甚至可当武器使用。
、排除影响创新活动的各种障碍,（3）认知障碍,结构僵化：
认知上受结构局限，不能发现可变化的形态，导致创新思维受限制。
、排除影响创新活动的各种障碍,（3）认知障碍,图1-3突破结构障碍,在当今时代，信息的影响十分巨大。
例如，技术情报、专利信息、网络信息等。
平时应经常查阅有关信息、资料，以免消息封闭，跟不上时代的步伐。
、排除影响创新活动的各种障碍,（4）信息障碍,机械创新设计,本章完,
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