淺析創造性思維方法在機械類工業設計中的應用

淺析創造性思維方法在機械類工業設計中的應用

　　當前，世界各國都已經加強了對本國知識產品的保護力度，我國在改革開放早期所采用的引進―消化―吸收――創新基本模式已經不能滿足我國新時期機械行業的發展需要。因此，提升機械設計自主創新能力才能夠為我國機械行業的整體發展提供一個可行的途徑。而在機械創新設計過程中，通過提高對產品創新的意識及能力，將機械產品的設計制造成本降低，提高產品的操作性能以及自動化陳谷，達到對應的環保要求，對推動我國整個機械行業的發展具有重要意義。

　　1 創新思維在機械設計中應該遵循的兩個原則

　　整個機械設計過程源自于功能要求與開發，通過作用原理分析，直到最終無力結構構思及形成。在整個過程中，機械創新設計工作必須把握這樣兩個基本原則。

　　1.1 設計路徑最短原則

　　設計之初必須對產品必須具備的功能進行確定，之后找尋得到最優的設計結構方式，以便在最短的時間內達到設計目標，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件找出，將之作為分析對象，確認其與當前結構設計存在的矛盾，試圖通過最小改動量來解決存在的矛盾問題。這種設計路徑所耗費的資源以及時間都較少，這時實現目標的路徑自然最短。

　　1.2 相似性聯想原則

　　聯想是機械創新設計過程中的一個重要方法，通過對事物之間的相似性進行分析和總結，而聯想得到的結構是否合理的一個重要判據就是所設計的結構是否具有一定的相似性，而這有產品的實例直接決定。若設計的多個產品實例同時滿足功能需要，則它們之間一定存在對應的相似性，表面產品具備創新設計的潛力。

　　2 創新思維在現代機械設計中的應用

　　2.1在機械產品運動方案創新設計中的應用

　　機械產品結構運動方案的設計就是設計人員根據用戶提出的產品功能需求而提出的從機械結構原理出發的產品功能原理構思。

　　運動方案是探索并解決實際問題的一個有效途徑，其主要包括原動機、傳動機構以及執行部件等系統運動方案的設計。其最終得到的結果必須滿足機械產品結構功能的運動性能要求。設計的一種機構運動方案的好壞直接影響到產品結構、工藝、成本以及使用性能等方面的能力，是確定產品的整體質量、性能、經濟性、環境以及所獲得社會效益的關鍵步驟，是整個機械產品設計過程以及后續產品制造、使用過程的基礎。對于機械結構產品而言，實現其具體的功能可以采用不同的運動方案，即可以采用不同的寫原理予以實現，同時不同的功能又可以通過不同的機構來具體實現。

　　因此，該階段的工作是整個設計工作的重點，設計人員必須從功能分析出發，利用創新思維對產品的活動架構進行設計、優化，最終得到理想的產品運動方案。

　　以汽車的前驅、后驅運動方案為例，傳統的后驅運動方案具有生產制造成本高、驅動部件多、安裝復雜、車內空間較小、牽引力不足以及動力效率較低的問題。在現代機械設計的輕量化、汽車乘坐舒適性以及機動性要求提高的背景下，后驅汽車已經不能滿足當前人們生活的需要。基于此，汽車生產廠商通過移植、逆反思維等方式對汽車的運動方案進行創新，將發動機前置，使得發動機的輸出軸直接與汽車前輪的傳動機構相連，驅

　　其一，汽車的驅動機構得到了明顯簡化，零部件數量明顯減少，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，采用前置發動機的方式釋放了大量的車內空間，使得車輛的乘坐舒適性得到提高。

　　2.2 在機械產品結構創新設計中的應用

　　機械產品的結構設計工作主要包括對產品的外形、各部分的配置以及總體結構的設計方面。根據客戶對機械產品功能要求的不同，所設計的結構方案也存在明顯差異。機械產品結構設計的一個根本任務就是要找到不同結構形態的產品設計方案，設計出新型的產品結構形式。

　　隨著人們對產品結構功能需求的提高，人們對機械產品結構的設計提出了更嚴苛的要求，設計人員必須在有限的空間中盡量多的將產品功能集成至一處，使得客戶的安裝和使用功能得到滿足。

　　例如，在傳統的辦公室中，各式各樣的打印機、復印機以及掃描設備充斥在空間中，使得辦公室的環境不能得到改善，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，開始著手對辦公機械設備進行改進和設計。后經分析調查，最終通過離散與綜合的創新思維方式，在盡量保證產品的基本構形要求下，將打印、復印以及掃描等文檔處理功能集成于一體，設計制造了一臺多功能一體機，顯著改善了辦公室的工作環境。

　　2.3 在機械產品動力能源創新設計中的應用

　　在制造技術、材料加工技術以及能源應用技術得到迅速發展的背景下，機械產品設計師在動力能源的選擇過程中能夠選擇不同的能源作為產品動力來源，包括石油、天然氣、電能和太陽能等。設計工作中，設計人員可以充分發揮其自身的創造性思維、方法，對產品的各個系統進行改進甚至是重新設計，將更多的清潔能源應用與機械產品的動力能源當中。

　　還是以汽車為例，當前在公共交通工具中日益廣泛應用的電動汽車，其主要使用的是電能，與傳統的燃油汽車相比，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過程中所排放的污染物(硫、微粒)進行比較，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的富余電力充電，提高了發電設備的利用效率，使得其經濟效益得到明顯提升。另外，應用達到了國家提倡的節能減排目的，是創新思維在機械產品能源設計中應用的典型案例。

　　3.結束語

　　中國的機械產品比較落后、缺乏技術創新力量、市場比較低迷，主要是因為企業缺乏適應市場需要的新產品開發以及技術創新的能力和機制。尤其是國內很多中小型企業資金匱乏、開發新產品的能力比較差，亟需相關新產品開發技術的支持。而TRIZ理論可以推動技術創新在機械產品設計中的應用。