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1、第 2章 機械現(xiàn)代設(shè)計 與創(chuàng)新設(shè)計 2.2 創(chuàng)新設(shè)計 2.1 現(xiàn)代設(shè)計的概念 2.1 現(xiàn)代設(shè)計方法 2.1.1 現(xiàn)代設(shè)計的概念 2.1.1.1 設(shè)計 人類在改造自然的歷史長河中，一直都在不斷地進(jìn) 行設(shè)計活動。設(shè)計是復(fù)雜的思維過程，設(shè)計過程蘊涵著 創(chuàng)新和發(fā)明的機會。設(shè)計是根據(jù)客觀的需求，提高人們 的創(chuàng)造性思維，將指定的任務(wù)轉(zhuǎn)化為滿足該任務(wù)要求的 技術(shù)系統(tǒng)的一種活動。設(shè)計不僅只是圍繞產(chǎn)品圖紙和有 關(guān)文件進(jìn)行的一系列工作，其目的是將預(yù)定的目標(biāo)，經(jīng) 過一系列規(guī)劃與分析決策，產(chǎn)生一定的信息（文字、數(shù) 據(jù)、圖形），形成設(shè)計。設(shè)計是把各種先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為 生產(chǎn)力

2、的一種手段，是先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，反映了社會 的生產(chǎn)力水平。 2.1.1.2 傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計 傳統(tǒng)設(shè)計即常規(guī)設(shè)計，傳統(tǒng)設(shè)計分為初步設(shè)計、技 術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計三個步驟。傳統(tǒng)設(shè)計往往采用類比法、 經(jīng)驗法、模仿法，它的思維方式是收斂式思維，多是利 用設(shè)計手冊中有關(guān)數(shù)據(jù)，采用較大安全系數(shù)，強調(diào)零部 件計算。傳統(tǒng)設(shè)計法的優(yōu)點是比較簡單，設(shè)計費用低廉。 傳統(tǒng)設(shè)計面向的問題偏重于技術(shù)。 現(xiàn)代設(shè)計是將傳統(tǒng)設(shè)計中的經(jīng)驗、類比法設(shè)計提高 到邏輯的、理性的、系統(tǒng)的新設(shè)計方法，是在靜態(tài)分析 的基礎(chǔ)上，進(jìn)行動態(tài)多變量的最優(yōu)化。現(xiàn)代設(shè)計既體現(xiàn) 了更高層次的學(xué)科，又是方法科學(xué)。

3、現(xiàn)代設(shè)計主要面向功能目標(biāo)，將技術(shù)、經(jīng)濟和社 會環(huán)境因素結(jié)合在一起統(tǒng)籌考慮，把設(shè)計作為系統(tǒng)工程 對待，強調(diào)創(chuàng)造能力的開發(fā)，注重綜合分析的設(shè)計，重 視設(shè)計方案的選擇，考慮對多種方案的評價，其思維方 式是發(fā)散型的思維?，F(xiàn)代設(shè)計是學(xué)科綜合化、統(tǒng)一化在 方法科學(xué)上的一次突破，它是一門新興的交叉學(xué)科?，F(xiàn) 代設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計比較，有下列幾個特征： （ 1）系統(tǒng)性。 把設(shè)計對象看作一個系統(tǒng)，同時考慮 系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，用系統(tǒng)工程概念進(jìn)行分析和綜合， 通過功能分析、系統(tǒng)綜合等方法，力求系統(tǒng)整體最優(yōu)， 使人機之間的功能相互協(xié)調(diào)。 （ 2）創(chuàng)造性。 現(xiàn)代設(shè)計強調(diào)創(chuàng)造能力開發(fā)和充分發(fā) 揮人的創(chuàng)造性；重視

4、原理方案的設(shè)計、開發(fā)和創(chuàng)新產(chǎn)品。 只有創(chuàng)新才能有所發(fā)明。但是，今天的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)高 度發(fā)展，創(chuàng)新往往是在已有技術(shù)基礎(chǔ)上的綜合。有的新 產(chǎn)品是根據(jù)別人的研究實驗結(jié)果而設(shè)計，有的是博采眾 長，加以巧妙地組合。 （ 3）綜合性。 在設(shè)計過程中，綜合考慮、分析市場 需求、設(shè)計、生產(chǎn)、管理、使用、銷售等各方面的因素； 綜合運用優(yōu)化及系統(tǒng)工程、可靠性理論、價值工程、技 術(shù)等學(xué)科的知識，探索多種解決設(shè)計問題的科學(xué)途徑。 （ 4）程式性。 研究設(shè)計的一般進(jìn)程，包括一般設(shè)計 戰(zhàn)略和用于設(shè)計各個具體部分的戰(zhàn)術(shù)方法。要求設(shè)計者 從產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計到實驗、 試制，按步驟有計劃

5、地進(jìn)行設(shè)計。 2.1.2 現(xiàn)代設(shè)計方法的特點和范疇 現(xiàn)代設(shè)計方法是現(xiàn)代廣義設(shè)計和分析科學(xué)方法學(xué)的 簡稱，現(xiàn)代設(shè)計方法實質(zhì)上是科學(xué)方法論在設(shè)計中的應(yīng) 用。冠以“現(xiàn)代”二字是為了強調(diào)以引起重視，其實有 些方法也并非是現(xiàn)代的。經(jīng)分析，可歸納為下列具有普 遍意義的方法： （ 1）信息論方法，如信息分析法，技術(shù)預(yù)測法等， 它們是現(xiàn)代設(shè)計方法的前提。 （ 2）系統(tǒng)論方法，如系統(tǒng)分析法，人機工程等。 （ 3）控制論方法，如動態(tài)分析法等。 （ 4）優(yōu)化論方法，如優(yōu)化設(shè)計等，它是現(xiàn)代設(shè)計法 的目標(biāo)。 （ 5）對應(yīng)論方法，如相似設(shè)計等。 （ 6）智能

6、論方法，如計算機輔助設(shè)計、計算機輔助 計算等。 （ 7）壽命論方法，如可靠性和價值工程等。 （ 8）離散論方法，如有限元及邊界元方法等。 （ 9）模糊論方法，如模糊評價和決策等。 （ 10）突變論方法，如創(chuàng)造性設(shè)計等，它是現(xiàn)代設(shè)計 法的基礎(chǔ)。 （ 11）藝術(shù)論方法，如藝術(shù)造型等。 CAD等許多專題的培訓(xùn)班和討論會，并在高校開設(shè) 有關(guān)現(xiàn)代設(shè)計方法等專題課程。德國、瑞士的學(xué)者比較 重視設(shè)計程序的研究：明確設(shè)計任務(wù)，對設(shè)計任務(wù)進(jìn)行 抽象化的功能分析和求解（設(shè)計目錄），將開發(fā)新產(chǎn)品 的內(nèi)容要求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品圖紙。這種方法思路清晰。 英國自 19

7、63年開始提出工程設(shè)計思想后，廣泛開展 設(shè)計競賽，加強設(shè)計過程中的創(chuàng)造性開發(fā)和技術(shù)可行性、 可靠性、價值分析方面的研究，從而改變了設(shè)計水平低 的局面。 日本自 1960年以來開始有關(guān)現(xiàn)代設(shè)計方法的研究， 提高設(shè)計人員素質(zhì)，開展工程技術(shù)教育?，F(xiàn)在日本在產(chǎn) 品開發(fā)中的更新速度受到全世界的關(guān)注，其產(chǎn)品的競爭 能力已給許多國家造成巨大威脅。 美國的學(xué)者強調(diào)“創(chuàng)造性設(shè)計”，提倡設(shè)計中創(chuàng)造 能力的開發(fā)，把設(shè)計活動分為創(chuàng)造 分析 決策三個步 驟。在美國的設(shè)計工作中 ,產(chǎn)品設(shè)計圖紙基本上由計算機 繪制，設(shè)計者可以擺脫常規(guī)的技術(shù)工作，集中精力進(jìn)行 創(chuàng)造性設(shè)計。我國對現(xiàn)代設(shè)計方法的研究

8、是從上世紀(jì) 80 年代開始的，通過派留學(xué)生到國外進(jìn)修學(xué)習(xí)和請國外專 家來講學(xué)，組織各種類型的講習(xí)班，培訓(xùn)班、開展國內(nèi) 外學(xué)術(shù)交流等，來推廣和普及現(xiàn)代設(shè)計的基本知識。由 于世界各國對設(shè)計方法的研究越來越重視，目前已成為 一項國際性學(xué)術(shù)活動。有關(guān)國家組織了關(guān)于現(xiàn)代設(shè)計方 法的國際會議，比如國際工程設(shè)計會議（ ICED）就是其 中之一。 2.1.4 現(xiàn)代設(shè)計方法簡介 2.1.4.1 優(yōu)化設(shè)計 優(yōu)化設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計方法的重要內(nèi)容之一，它以數(shù) 學(xué)規(guī)劃為理論基礎(chǔ)，以電子計算機為工具，在充分考慮 各種設(shè)計約束的前提下，尋求滿足某些預(yù)定目標(biāo)的最優(yōu) 設(shè)計方案。優(yōu)化設(shè)計建立在最優(yōu)化數(shù)學(xué)理論和現(xiàn)

9、代計算 技術(shù)基礎(chǔ)之上，其任務(wù)是應(yīng)用計算機自動確定工程設(shè)計 的最優(yōu)方案。優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵是建立數(shù)學(xué)模型和選擇優(yōu) 化方法。 （ 1）優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型 設(shè)計變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件是優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型 的三個要素。 設(shè)計變量 設(shè)計變量是一些相互獨立的基本參數(shù)?；緟?shù)是一 些對該項設(shè)計性能指標(biāo)好壞有影響的量。設(shè)計時，設(shè)計變 量是待定的參數(shù)。若有 n個設(shè)計變量，一般表示為： X=x1,x2,., xnT 目標(biāo)函數(shù) 目標(biāo)函數(shù)是設(shè)計變量的函數(shù)，即 f(X)=f(x1,x2,., xn)

10、在設(shè)計過程中要求尋找出使目標(biāo)函數(shù)取得極小值（或 極大值）的設(shè)計方案。 約束條件 約束條件是對設(shè)計變量的取值給予某些限制的數(shù)學(xué) 關(guān)系式。約束條件可分為邊界約束和性能約束兩類。邊 界約束是考慮設(shè)計變量的取值范圍，而性能約束是由某 種性能設(shè)計要求推導(dǎo)出來的一種約束條件。此外，約束 條件又可分為等式約束和不等式約束兩類。工程中實際 優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型可表示為： 求 X=x1,x2, .,xnT， 使 minf(X)=f(x1,x2, .,xn) XRn s.t. gi(X)0 (i=1,2, ,p) hj(X)=0 (j=1,2,

11、 ,q) （ 2）優(yōu)化方法 優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型建立后，必須應(yīng)用優(yōu)化方法進(jìn)行 求解，工程優(yōu)化設(shè)計對數(shù)學(xué)模型的求解均用數(shù)值計算方 法，其基本思想是搜索、迭代和逼近。即求解時，從某 一初始點出發(fā)，利用函數(shù)在某一局部區(qū)域的性質(zhì)和信息， 確定每一迭代步驟的搜索方向和步長，去尋找新的迭代 點，這樣一步一步地重復(fù)數(shù)值計算，用改進(jìn)后的新設(shè)計 點替代老設(shè)計點，逐步改進(jìn)目標(biāo)函數(shù)，并最終逼近極值 點。 我國現(xiàn)已開發(fā)了先進(jìn)的 OPB優(yōu)化方法程序庫和常用 機械零部件及機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計程序庫，為推廣和普及優(yōu)化 設(shè)計創(chuàng)造了條件。 2.1.4.2 變型產(chǎn)品設(shè)計 為了滿足使用者的不同要求，可在原

12、有產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn) 行變型產(chǎn)品的開發(fā)，使零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系 列化。 變型產(chǎn)品系列包括： 縱系列產(chǎn)品 （其功能、原理、結(jié) 構(gòu)相同，而尺寸、性能參數(shù)不同 ) ,橫系列產(chǎn)品 （在基型產(chǎn) 品基礎(chǔ)上擴展功能的變型產(chǎn)品）和 跨系列產(chǎn)品 （具有相近 動力參數(shù)的不同類型產(chǎn)品）。 縱系列產(chǎn)品設(shè)計也稱相似系列產(chǎn)品設(shè)計，是在基型產(chǎn) 品的基礎(chǔ)上利用相似理論求各擴展型產(chǎn)品的尺寸和參數(shù)。 基型產(chǎn)品一般選在系列產(chǎn)品的中檔，為常用型號。 系列產(chǎn)品是指具有相同功能、相同結(jié)構(gòu)方案，相同 或相似加工工藝，且各產(chǎn)品相應(yīng)的尺寸參數(shù)及性能指標(biāo) 具有一定級差（公比）的產(chǎn)品。 在系列產(chǎn)品設(shè)

13、計中，一般有兩種造型原理：幾何級 數(shù)的幾何相似產(chǎn)品系列和幾何級數(shù)的半相似產(chǎn)品系列。 相似系列產(chǎn)品設(shè)計的步驟依次是基型設(shè)計、確定相似類 型、定各尺寸、參數(shù)級差（相似比），求各擴展型產(chǎn)品 尺寸參數(shù)及確定全系列產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸等。 2.1.4.3 價值工程設(shè)計 設(shè)計的目標(biāo)是在滿足功能需求的前提下，提高產(chǎn)品 的價值。價值是產(chǎn)品功能與成本的綜合反映，即 式中， V 產(chǎn)品的價值（實用價值）； F 產(chǎn)品具有的功能； C 實現(xiàn)該功能所耗費的成本。 C F V = 在第二次世界大戰(zhàn)后，美國開展了關(guān)于價值分析和 價值工程的研究，發(fā)現(xiàn)

14、了顧客所需要的不是產(chǎn)品的本身 而是其功能。把價值看作某一功能與實現(xiàn)此功能所需成 本的比，考慮到提高產(chǎn)品價值，產(chǎn)品設(shè)計也就成為使用 最低成本向用戶提供必要功能的問題。 如美國通用電氣公司在開發(fā)產(chǎn)品時注意從功能分析 著手，實現(xiàn)必要功能，去除多余功能和過剩功能，既滿 足了用戶需要又降低了成本。該公司 17年內(nèi)在價值分析 方面投入了 80萬美元的費用，卻獲得了 2億多美元的利潤。 50年代后期開始，價值工程在日本、德國及其他國家也 得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟效益。日本佳 能照相機公司運用價值工程方法，于 1976年開發(fā)出 35毫 米的 AE-1型照相機，這種照相機采用大規(guī)模的集成電

15、路， 能自動調(diào)節(jié)光圈和快門、自動卷片、連續(xù)攝影，性能大 大超過了同類產(chǎn)品，而售價卻低 20%，投入市場后很受 歡迎。 通過上面的簡介可以看出，現(xiàn)代設(shè)計方法具有系統(tǒng) 化、優(yōu)化、動態(tài)化和內(nèi)在質(zhì)量與外觀質(zhì)量統(tǒng)一等特征。 當(dāng)前設(shè)計領(lǐng)域正面臨著“傳統(tǒng)設(shè)計”向“現(xiàn)代設(shè)計”過 渡，通過推廣現(xiàn)代設(shè)計方法，開發(fā)大批構(gòu)思新穎的新產(chǎn) 品，提高我國機電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性。 2.2 創(chuàng)新設(shè)計 2.2.1 引言 江澤民總書記多次強調(diào)創(chuàng)新的重要性，他指出：創(chuàng)新 是一個民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。一 個沒有創(chuàng)新能力的民族，難以屹立于世界民族之林。任何 一項工作的活力和生計

16、都來自于發(fā)展和創(chuàng)新。 中華民族是富有創(chuàng)造性的民族，遠(yuǎn)在古代已有指南針、 火藥、印刷、造紙四大發(fā)明；此外還有記里鼓車、氣象觀 測、地震預(yù)測等許多技術(shù)都處于世界領(lǐng)先地位。新中國成 立后，我國科技工作者艱苦奮斗，取得了“兩彈一星”、 萬噸水壓機等科技成就，光纖之父高錕在 20世紀(jì) 60年代就 提出用光纖傳遞信息的設(shè)想。 創(chuàng)新是技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展的原動力，是國民經(jīng)濟發(fā)展 的重要因素。當(dāng)今世界各國之間在政治、軍事和科學(xué)技 術(shù)方面的劇烈競爭，實質(zhì)上是人才的競爭，而人才競爭 的關(guān)鍵是人才創(chuàng)造能力的競爭。創(chuàng)造強調(diào)新穎性和獨特 性，而創(chuàng)新是創(chuàng)造的某種實現(xiàn)。 21世紀(jì)科技創(chuàng)新是社

17、會和經(jīng)濟發(fā)展的主導(dǎo)力量。世 界各國綜合國力競爭的核心是知識創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和高 新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。加強技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展高科技、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè) 化是一項系統(tǒng)工程，對提高國民經(jīng)濟質(zhì)量和效益，提高 我國國際競爭力有決定性的意義。 2.2.2 創(chuàng)新設(shè)計 設(shè)計是為了滿足人類和社會需求而進(jìn)行創(chuàng)造性思維 的實踐過程。隨著社會的發(fā)展，人們的需求將有所變化， 原來那些能滿足需求的產(chǎn)品，經(jīng)過一段時間后可能會變 成不能滿足客觀需要，因此需要對產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計，不斷 更新老產(chǎn)品，創(chuàng)造新產(chǎn)品，要求設(shè)計師的設(shè)計成果前所 未有，具有新穎性和獨創(chuàng)性。 2.2.3 創(chuàng)新設(shè)計的特點和類型 1創(chuàng)新設(shè)計的特點 （ 1）獨創(chuàng)性

18、 獨創(chuàng)性體現(xiàn)為敢于提出與前人、眾人不同的見解， 敢于打破一般思維的常規(guī)慣例，尋找更合理的新原理、 新機構(gòu)、新功能、新材料，獨創(chuàng)性能使設(shè)計方案標(biāo)新立 異，不斷創(chuàng)新。比如，人工洗衣通常用手搓、腳踩、刷 子刷、棒槌打、流水沖等方法去除衣物的污垢，為了代 替人的洗衣動作，可在洗衣機滾筒內(nèi)放置衣物和鵝卵石， 滾筒回轉(zhuǎn)時鵝卵石反復(fù)擠壓衣物，達(dá)到去污的目的。攪 拌式洗衣機和波輪式洗衣機屬機械式洗衣機。真空洗衣 機用真空泵將洗衣機缸內(nèi)抽成真空狀態(tài)。衣物和水在缸 內(nèi)轉(zhuǎn)動時，水在衣物表面產(chǎn)生氣泡，氣泡破裂產(chǎn)生爆破 力將衣物的污垢微粒彈開并拋向水面。超聲波洗衣機利 用超聲波使衣物上的污垢分解而離開衣物。電

19、磁洗衣機 利用高頻振蕩使污垢與衣物分離。此外還有利用微型計 算機與多種傳感器控制的全自動洗衣機。從洗衣機的開 發(fā)可以看出，設(shè)計人員發(fā)揮獨創(chuàng)性，應(yīng)用新技術(shù)，可開 發(fā)出更多新產(chǎn)品。 （ 2）實用性 實用性體現(xiàn)在對市場的適應(yīng)性和可生產(chǎn)型兩方面。 創(chuàng)新設(shè)計必須針對社會的需要，滿足用戶對產(chǎn)品的需求。 20世紀(jì) 70年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)氟里昂會破壞高空臭氧層對 紫外線的吸收，并影響到人類的生活。上海第一冷凍機 廠抓住制冷設(shè)備中的這一關(guān)鍵問題，研制出溴化鋰以代 替原來大中型空調(diào)機上的氟里昂制冷設(shè)備，這一創(chuàng)新設(shè) 計具有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。 可生產(chǎn)性要求創(chuàng)新設(shè)計有較好的加工工藝性和裝配

20、工藝性，能以市場可接受的價格加工成產(chǎn)品，并投入使 用。 （ 3）突破性 人們往往習(xí)慣于從已有的經(jīng)驗和知識中，從考慮某 類問題獲得成功的思維模式中尋求解題方案，受到“思 維定勢”的約束。突破性敢于克服心理上的慣性，從思 維定勢的框框中解脫出來，善于從新的技術(shù)領(lǐng)域中接受 有用的事物，提出新原理、創(chuàng)造新模式、貢獻(xiàn)新方法， 為工程技術(shù)問題打開新局面。如對衛(wèi)星天線的設(shè)計，不 論是采用機、電還是液的方法都很復(fù)雜。近年來，人們 發(fā)現(xiàn)鎳鈦合金具有記憶功能，即將這種記憶合金在某種 溫度下進(jìn)行處理后，在其他溫度環(huán)境中不論把元件彎成 什么形狀，但只要達(dá)到特定的處理溫度時，元件會自動 恢復(fù)原有形狀。

21、根據(jù)這一原理設(shè)計的記憶合金衛(wèi)星天線， 在發(fā)射衛(wèi)星時，將天線卷曲成團(tuán)塞在衛(wèi)星的內(nèi)部，到達(dá) 軌道后，隨著溫度的變化，衛(wèi)星天線就會自動恢復(fù)為預(yù) 定形狀。這種設(shè)計方案簡單可靠，克服了必須用一機構(gòu) 打開天線的思維定勢，具有突破性。 （ 4）多向性 善于從多種不同角度考慮問題，是創(chuàng)新設(shè)計的重要 特征。據(jù)統(tǒng)計，設(shè)計活動中成功的幾率與設(shè)想出供選擇 方案的多少是成正比的。多向性體現(xiàn)為擴散思維和多向 思維。擴散思維以某一現(xiàn)實事物為起點，誘發(fā)出多種奇 思異想，通過一個來源產(chǎn)生眾多的輸出。多向思維是對 某一事物和問題從不同角度探索盡可能多的解法和思路。 （ 5）連動性 創(chuàng)造性思維也是一種

22、連動思維，它引導(dǎo)人們由已知 探索未知，開闊思路。連動思維包括縱向、橫向、逆向思 維?？v向思維針對某現(xiàn)象和問題進(jìn)行縱深思考，探尋其本 質(zhì)而得到新的啟示。橫向思維通過某一現(xiàn)象聯(lián)想到特點與 它相似和相關(guān)的事物，從而發(fā)現(xiàn)新應(yīng)用。逆向思維針對現(xiàn) 象、問題和解法，分析其相反的方面，從另一角度探尋新 的途徑。 （ 6）突變型 直覺思維、靈感思維是在創(chuàng)造性思維中對問題產(chǎn)生 的一種突如其來的領(lǐng)悟和理解。在思維過程中突然閃現(xiàn) 出一種新設(shè)想、新觀念，從而使問題得到解決。比如阿 基米德從洗澡時浴缸中水的溢出產(chǎn)生靈感而得出浮力定 律。又如美國工程師杜里埃研究如何使汽油和空氣均勻 混合以保證內(nèi)燃機有效工作的

23、問題時，他從妻子噴灑香 水而受到啟發(fā)，發(fā)明了發(fā)動機的汽化器。 2創(chuàng)新設(shè)計的類型 （ 1）開發(fā)設(shè)計 在設(shè)計原理、設(shè)計方案全都未知的情況下，根據(jù)產(chǎn) 品總功能和約束條件，提出新的原理、設(shè)計方案及進(jìn)行 技術(shù)設(shè)計。 （ 2）變異設(shè)計 在已有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，針對產(chǎn)品的缺點和用戶的要 求，從工作原理、結(jié)構(gòu)、尺寸參數(shù)等方面進(jìn)行變型產(chǎn)品 的開發(fā)，設(shè)計新產(chǎn)品以適應(yīng)市場需要，提高競爭力。如 雙缸洗衣機變單缸洗衣機、電冰箱從單開門到雙開門， 輪徑大小不同的自行車設(shè)計等。 （ 3）反求設(shè)計 針對已有的新產(chǎn)品和樣機，分析其關(guān)鍵技術(shù)，在消 化、吸收、引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用移植

24、、組合、 改造等方法，設(shè)計創(chuàng)新產(chǎn)品。如某單位在設(shè)計和研制 PHD-600型液壓平衡吊和 GY-20隨車吊時，參照外國產(chǎn) 品樣本的外形推測其結(jié)構(gòu)形式，按照其性能參數(shù)探索其 設(shè)計原理，從而研制出當(dāng)時起重量屬國內(nèi)最大且結(jié)構(gòu)新 穎的液壓平衡吊，以及輕便靈巧的液壓隨車吊。又如美 國人發(fā)明的晶體管技術(shù)原來僅用于軍事，日本索尼公司 買到晶體管專利技術(shù)后，進(jìn)行反求研究，移植于民用領(lǐng) 域，開發(fā)出晶體管半導(dǎo)體收音機，占領(lǐng)了國際市場。 四、創(chuàng)新設(shè)計方法 在國內(nèi)外市場競爭激烈的形勢下，技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè) 保持旺盛生命力的根本保證。在不斷開發(fā)新產(chǎn)品的過程 中，要求設(shè)計人員發(fā)揮創(chuàng)造性，提出新方案、探求新解 法、

25、開拓新局面。創(chuàng)新活動必須運用創(chuàng)新設(shè)計方法。創(chuàng) 新方法的基本出發(fā)點是打破傳統(tǒng)思維的習(xí)慣，克服思維 定勢和妨礙創(chuàng)造性設(shè)想產(chǎn)生的各種消極的心理狀態(tài)，應(yīng) 用創(chuàng)新設(shè)計方法以幫助人們在設(shè)計和開發(fā)產(chǎn)品時得到創(chuàng) 造性的解。創(chuàng)新設(shè)計方法有很多種，下面簡單介紹智力 激勵法、提問追溯法、聯(lián)想類推法、反向探求法、系統(tǒng) 分析法、組合創(chuàng)新法六種。 1智力激勵法 人的創(chuàng)造性思維特別是直覺思維在受激發(fā)情況下能 得到較好地發(fā)揮。一批人集合在一起，針對某個問題進(jìn) 行討論時，由于各人知識、經(jīng)驗不同，觀察問題的角度 和分析問題的方法各異，提出的各種主意能互相啟發(fā)， 填補知識空隙，啟發(fā)誘導(dǎo)出更多創(chuàng)造性思想，通過激勵、

26、智慧交流和集智達(dá)到創(chuàng)新的目的。 2提問追溯法 提問追溯法是有針對性地、系統(tǒng)地提出問題，在回 答問題過程中，便可能產(chǎn)生各種解決問題的設(shè)想，使設(shè)計 所需要的信息更充分，解法更完善。提問追溯法有奧斯本 提問法、阿諾爾特提問法、希望點列舉法、缺點列舉法。 3聯(lián)想類推法 通過由此及彼的聯(lián)想和異中求同、同中求異的類比， 尋求各種創(chuàng)新解法。利用聯(lián)想進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)新是一種常用 而且十分有效的辦法。許多發(fā)明者都善于聯(lián)想，許多發(fā) 明創(chuàng)新也得益于聯(lián)想的妙用。例如貝爾發(fā)明電話，開始 沒有成功，以后他從吉他的聲音中想到了共鳴原理，改 進(jìn)了的裝置，終于使電話發(fā)明成功。類比聯(lián)想是由一事 物或現(xiàn)象聯(lián)想到

27、與其有類似特點（如性質(zhì)、外形、結(jié) 構(gòu)，、功能等）的其他事物或現(xiàn)象，從而找出創(chuàng)新解法。 4反向探求法 將人們通常思考問題的思路反轉(zhuǎn)過來，從背逆常規(guī) 的途徑探尋新的解法，因此反向探求法亦稱逆向思維法。 例如聲音既然是振動那么振動為什么不能復(fù)現(xiàn)原聲呢？ 通過這樣的反問，發(fā)明了留聲機。 5系統(tǒng)分析法 對于技術(shù)系統(tǒng)，根據(jù)其組成和影響其性能的全部參 量，系統(tǒng)地依次分析搜索，以探索更多和解決問題的途 徑。 6組合創(chuàng)新法 組合創(chuàng)新法是將現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品通過功能、原理、 結(jié)構(gòu)等方面的組合變化形成新的技術(shù)思想和新產(chǎn)品。組 合法應(yīng)用的技術(shù)單元一般是已經(jīng)成熟和比較成熟的技術(shù)， 不需要

28、從頭開始，因而可以最大限度地節(jié)約人力、物力 和財力。在現(xiàn)代社會中，大量已經(jīng)開發(fā)出來的技術(shù)，只 要合理組合，就能創(chuàng)造出適合人們需要的技術(shù)系統(tǒng)。組 合創(chuàng)新的類型很多，常用的有性能組合、原理組合、功 能組合、結(jié)構(gòu)重組、模塊組合等。性能組合將若干產(chǎn)品 的優(yōu)良性能組合起來，使之形成一種全新的產(chǎn)品。例如 鐵心銅線電纜的制造就是組合了銅線導(dǎo)電性能好、耐腐 蝕，而鐵線成本低，強度高的優(yōu)點，這樣便可以達(dá)到性 能互補的目的。 原理組合是將兩種或兩種以上的技術(shù)原理有機地組合 起來，組合成一種新的復(fù)合技術(shù)性能或技術(shù)系統(tǒng)。 功能組合是將具有不同功能的技術(shù)手段或產(chǎn)品組合到 一起，使之形成一個技術(shù)性能更優(yōu)或具有多功能的技術(shù)實 體的方法。例如計算機和機床組合在一起成為數(shù)控機床。 模塊組合是把產(chǎn)品看成是若干模塊（標(biāo)準(zhǔn)、通用零 部件）的有機組合。按照一定的工作原理選擇不同的模 塊或不同的組合方式，從而得到多種不同的設(shè)計方案。 例如各種專用機床的組合。 運用創(chuàng)新思維和創(chuàng)新設(shè)計方法，必將在技術(shù)領(lǐng)域中 有更多的創(chuàng)新發(fā)展。