机械工程设计图学 下册 第2版 教学课件 作者 刘申立 邵建敏 纪莲清编 第十三章机械创新设计简介.pptVIP

第十三章 机械创新设计简介 第一节 概 述 第二节 常用的创造性思维模式和方法 第三节 机械的创新设计 第四节 产品造型创新设计简介 3.机械结构的宜人化设计 人机工程学是研究人的特性及工作条件与机器相匹配的科学，指出机器应该具有什么样的条件才能使人付出适宜的代价后可获得整个系统的最佳效益。 作为系统主体的现代人，对工作环境有了更为苛刻要求。为了保持系统的高效率、可靠性和持久性，机械结构所创制的环境首先要保证对人体不造成伤害，其次，还必须考虑操作者工作的舒适性。 表13—3所示的几种常用工具及改进，使得长时间使用不易疲劳。 表 13-3 几种常用工具的改进 （1） 减少操作人员的疲劳 （2） 宜于发力的结构设计 结构设计时应考虑人的姿势不同，所能付出的力量也不同；拉力大于提力，提力大于握力，膝部屈曲160°时蹬力最大等等。 比如汽车操纵中的手操纵与脚操纵。 图 13-20 方向盘施加力随方向盘倾角的变化曲线 如图13—21所示显示了人脚在不同方向上的操纵力分布。 图 13-21? 人腿输出力值分布 （3） 减少操作者观察错误的结构 实验表明，人在认读不同形式的显示器时正确认读的概率差别较大，见表13—4。 表 13-4? 不同形式刻度盘的误读率比较 如图13—22所示为H20型叉车根据人机工程学确定的最佳操作位置。 图 13-22 H20型叉车操作位置 （4） 减少操作者操作错误的结构 操作器的设计应使操作者在较少视觉帮助或无视觉帮助下能够迅速准确地分辨出所需的操作器，并在正确了解机器工作状况的基础上对机器做出适当的调整。 　　如图13—23是一些常见的操纵手柄的外形。方向盘采用液压转向系统，其高度和倾斜角度可根据驾驶员的需要随意调节更加方便驾驶员的操纵。 图 13-23? 常见的操纵手柄外形 （5） 考虑人体的振动特性的结构及减少操作环境噪声的结构 　　人体是弹性系统，有自己的振动特性（以4Hz～8Hz、10Hz～12Hz、20Hz～25Hz为第1、2、3共振峰），人的各个器官也有自己的共振频率。 　　振动会使人不舒适，降低人的视觉和操作效率，增多失误，尤其发生共振时，可能造成人体疾患。因此在设计研制机器时，要通过测试检查，并在设备结构和元件上采用隔振、吸振和缓冲减震等装置，避免达到生理临界范围的机械振动和将冲击传至人体。 噪声是工业中多见的污染因素，减小机械的冲击和碰撞是减小噪声的措施。 为吸收振动，零件之间应该有较强的阻尼性。两零件之间应该有较大的接触面积。例如： 图 13-24? 零件间阻尼与噪声 受冲击的零件或挡块，质量轻、厚度小时，受冲击则发出很大的噪声，改为质量大的实体结构时噪声显著降低。高速转子必须进行平衡。 拖拉机在座椅造型设计方面，为了进一步减轻振动，设计出如图13—25所示的两种结构和造型。 图13-25 拖拉机座椅的两种典型结构和造型 1—调节手轮 2—弹簧　3—限制座椅最高位置的限位块 4—限制座椅最低位置的缓冲块　 5—减振器 一、产品造型设计的原则 产品造型设计有三个原则：实用、经济、美观。 二、产品造型设计的美学法则 美学法则，也称形式法则，它反映了客观事物美的形成因素之间的必然联系和规律，是产品造型设计的理论基础。总结起来，主要有：统一与变化、对比与调和、均衡与对称、节奏与韵律、稳定与轻巧、比例与尺度、过渡与呼应、比拟与联想等。 下面简要介绍统一与变化、比例与尺度两种法则。 1.统一与变化 图13—26是某产品的两种构。图a）统一给人以整齐的规整美；b）统一中有变化，显得生动活泼。 图 13-26 统一与变化 图13—27 为几种小轿车的造型简图，每种车的前脸和尾部，其线型和形体前后呼应、协调统一。 图 13-27 呼应统一的轿车的造型 提问追溯法是用逻辑推理的思维方法，对问题进行分析研究，加以推理以扩展思路，或把复杂问题分解，找出各种影响因素，再进行分析推理，从而寻求问题解答的一种技法。 (1) 提问追溯法 (2) 联想类推法 联想类推法是通过启发、类比、联想、综合等创造出新的想法以解决问题。主要有相似联想法、抽象类比法、借用法、仿生法、综摄法等。 (3) 组合创新法 组合创新法是利用事物间的内在联系，用已有的知识和成果进行新的组合而产生新的技术思想或新的产品的方法，主要有功能组合、材料组合、同类组合、异类组合、技术组合、信息组合法等。 (4) 反求设计法 反求设计法是以先进的产品或技术为对象进行深入的分析研究、探求掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上，再根据现代设计理论和