机械创新设计的一般过程

　设计过程是指从明确设计任务书到编制技术文件所进行的整个工作流程。机械设计的思路一般为：产品规划→原理方案设计→技术方案设计→改进设计。下面我们对比常规机械设计的过程来说明机械创新设计的一般过程。
5.1 常规机械设计一般过程
常规机械设计过程一般可以分为四个阶段：①机械总体方案设计。设计者根据设计任务书的要求，广泛收集同类机械或相近机械的性能参数，使用情况，优缺点等技术和数据，而后便可进入机械总体方案设计阶段。机械总体方案设计在很大程度上决定未来机械的面貌，对机械的性能成本有很大影响。②机械的运动设计。设计者根据设计任务书的要求，对选定的一种设计方案进行运动综合，以满足根据机械的用途、功能和工艺条件而提出的运动规律、机构的位置或某点轨迹的要求。机械运动设计的内容包括机构主要尺寸的确定，机械运动参数的分析，传动比的确定与分配等。③机械的动力设计。在运动设计的基础上，确定作用在机械系统各构件上的载荷并进行机械的功率和能量计算。机械动力设计的内容包括动力分析、功能关系、真实运动求解、速度调节和机械的平衡等。④机械的结构设计。结构设计的任务是根据机械中各构件的工况参数和失效形式，选定的材料种类和热处理方式，确定其合理的几何形状和机构尺寸，即把机构运动简图中用符号表示的所有构件都绘制成具体的零件工作图、部件装配图和机械的总装图。
5.2 机械创新设计的一般过程
机械创新设计（MCD）是相对常规设计而言的，它特别强调人在设计过程中，特别是在总体方案结构设计阶段中的主导性及创造性作用。MCD是易门有待开发的新的设计技术和方法。由于技术专家们采用的工具和建立的结构学、运动学与动力学模型不同，但其实质是统一的。综合起来，MCD基本过程主要由综合过程、选择过程和分析过程组成。

图5-1 机械创新设计的一般过程
如图5-1所示为中国的技术专家提出的机械创新设计的一般过程，它分为四个阶段：
（1）确定（选定或发明）机械的基本原理  它可能涉及机械学对象的不同层次、不同类型的机构组合，或不同学科知识、技术的问题。
（2）机构尺寸综合及其运动参数优选  优选的结构类型对机械整体性能和经济性具有重大影响，它多伴随新机构的饿发明。
（3）机构运动尺寸综合及其运动参数优选  其难点在于求得非线性方程组的完全解（或多解），为优选方案提供较大的空间。
（4）机构动力参数综合及其动力参数优选  其难点在于参数量大、参数值变化域广的多维非线性动力学方程组的求解，这是一个急待深入研究的课题。
完成上述机械工作原理、结构学、运动学、动力学分析与综合的四个阶段，便形成了机械设计优选方案。然后进入机械结构创新设计阶段。主要解决基于可靠性、工艺性、安全性、摩擦学的结构设计问题。