1、本科毕业论文（20 届）机械产品开发模式的研究健身器械的创新设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 机械产品开发模式的研究 健身器械的创新设计 1课题的意义及目标创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科技成果进行创新构思，设计出具有科学性、创造性、新颖性及实用成果性的一种实践活动。学习创造技法和设计法学；利用合理的机械设计方法提出机械产品开发的合理模式；并运用运用设计方法的基本原
2、理，开发健身器械。2主要任务简述产品开发模式的研究现状和发展趋势，论证本设计的必要性、可行性；指出创新点；对设计进行总体描述并建立系统框架，并有详细的设计框图和流程图，主要介绍了几种设计方法，并结合这几种方法提出了产品开发的模式；利用创造技法，开发新型健身器械设计说明书 1 份，不少于 15000 字3主要参考文献1 成大先. 机械设计手册M. 北京：化学工业出版社. 2004.2 机械创新设计教材 . 北京大学出版. 2008.3 王莹.创新设计思维与技法. 北京： 机械工业出版社. 2008.54 其它网络检索到的相关资料4进度安排设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期1 进行调查研究，查
3、阅资料，完成开题报告 2014.12.012014.12.312 初步拟定总体方案，总体方案论证确定 2014.12.312015.04.0123 利用创造技法设计健身器 2015.04.132015.04.224 绘制几种健身器的零件图及装配图 2015.04.232015.06.015 撰写并编制论文、打印，准备毕业答辩资料 2015.06.022015.06.22审核人： 年 月 日I机械产品开发模式的研究 健身器械的创新设计摘要：在时代不断进步的大环境下各国机械产品的开发模式逐渐发生改变，顺应这个潮流，对械产品开发模式的研究就变得非常有意义。这次毕业设计分析、比较了几种产品开发设计模式
4、的优缺点,重点介绍了几种创造技法，如智力刺激方法，形态分析法，功能分析法，逆向工程，模块设计方法等。并列举一些实例，对创造技法进行应用。并分析了几种设计类型，结合这些设计类型的设计方法，提出了产品的合理开发模式，即运用形态分析法和模块化设计方法相结合的开发模式，并以运用设计方法学开发新型健身器为例进行说明。关键词:开发模式，设计方法学，逆向设计，形态矩阵法，模块化设计A Research on the Development Mode of Machines-the Innovative Design of Exercise MachinesAbstract: Todays world has
5、 witnessed the rapid development of science and technology, a economy cooperation is bringing about changes in production mode in every country of the world. Thus, it is imperative to do some research on the development modes of machines.The paper gives an introduction to the development situation o
6、f Design, analyzes and compares the advantages and disadvantages of the design modes of several products. Meanwhile, the paper focus on some creative techniques, such as intelligence stimulation method, morphological analyzing method, function analysis method, reverse engineering, module design meth
7、od and so on. In addition, some examples will be given to elaborate how to apply those methods in practice. At last, the paper is supposed to analyze several design methods and put forward rational product development mode. In other words, the conclusion of this survey is through combining with morp
8、hological analysis, modular design methodology and illustration by using design methods to develop late-model exercise machines. Keywords: development mode, the design methodology, reverse design, morphological matrix method, modular design methoII目 录1 前言 .12 产品设计方法的发展状况 .22.1 产品设计方法的发展历程 .22.2 产品开发
9、模式的优缺点 .33.机械产品的设计方法 .43.1 头脑风暴 法 .43.2 形态矩阵法 .53.3 功能求解法 .63.3.1 对功能进行分类 .73.3.2 将总功能分解形成功能元 .73.3.3 系统方案 .83.4 逆向设计 .93.4.1 逆向设计的发展 .93.4.2 逆向设计的含义 .93.4.3 逆向设计的设计过程 .103.5 模块化设计 .113.5.1 国外模块化发展 .123.5.2 模块化设计 过程特点 .124 机械产品开发设计模式的合理构思 .134.1 设计类型 .134.2 产品系列设计的特点 .134.3 对产品的系列开发设计模式的要求 .134.4 产品
10、合理模式构思 .144.4.1 合理开发模式的几个阶段 .144.4.2 合理开发模式的特点 .155 健身器的创新设计 .16III5.1 制定健身器械开发设计任务书 .165.1.1 工作原理 .165.1.2 制定开发设计任务书 .165.2 方案设计 .165.21 功能分析 .165.2.2 健身器械的设计方案创新 .175.2.3 方案组合 .185.2.4 技术设计 .196 多功能健身器设计 .236.1 设计要求 .236.2 方案设计 .246.2.1 功能定义 .246.2.2 工作原理 .246.2.3 整体结构 .256.3 材料选择 .256.4 强度校核 .266
11、.5 色彩选择 .276.6 表面涂料选择 .286.6.1 表面涂料对健身器械的作用 .286.6.2 表面涂料的选择 .296.7 机构仿真 .306.7.1 零件图的绘制 .306.7.2 总体结构的仿真 .31结论 .32参考文献 .33致谢 .3411 前言机械产品开发模式从1965年以后才开始进行成系统的研究，目前为止研究结果已经逐渐被全面推广。在中国，普遍应用的是“三段式”的设计方法，中国自从70年代改革开放后就积极地开始向国外引进机械产品开发设计新方法 1。中华人民共和国机械工业部（以后简称机工部）在1984年发布机械工业新产品研制管理办法后，努力创新，使那时在我国已经开始普遍
12、应用的三段式产品开发模式得到改进，促使我国的机械产品开发模式向前迈进一大步 2。在机工部发布了机械工业新产品研制管理办法之后，全国各级机械研究所、众多机械研发生产企业以及众全国各大高校纷纷投入到机械产品开发模式的研究当中，促使机械的研究产品得到飞速发展，诞生了很多新方法、新理念，给机械设计制造创造出良好的研究环境。为了使机械产品开发模式的研究得以顺利进行，能够开发出适应现代市场需求的健身器械，我从山西省图书馆、太原工业学院图书馆等地借阅了一些学术资料和参考文献。学术资料包括产品的系列开发设计合理模式探讨、机械产品的反求设计、产品的价值分析、“涂料”与“油漆”的选择等等。另外，还在百度百科、百度
13、文库、道客巴巴等网站搜集互联网资料。吸取学者在文献中和网络上对于机械产品开发模式的看法，经过整合吸收之后总结出合理的开发模式。在搜集相关资料的过程中，对如何开展健身器械的创新设计有了初步的设计思路，预期在研究机械产品开发模式的过程中形成成熟的设计思路。本次设计的必要性在于目前市场常见的健身器械大多功能单一，造型千篇一律，不能给使用者以新奇、享受的感觉。健身器械的创新设计大势所趋，势在必行。本次设计基于各个学者对机械产品开发模式的研究结果，在这基础上的开发模式也比较成熟，本次创新是可行的。本次设计的创新点是基于市场上目前存在的多种功能单一的简单健身器进行组合开发，结合模块化设计对健身器进行创新，
14、设计出结构简单、容易使用的多功能健身器械。22 产品设计方法的发展状况设计方法作为设计的核心，受到设计者的重视，于是设计方法学应运而生，主要讲述了设计方法与创新思维。在设计方法学诞生之前，人们对机械产品的研究主要是应用传统设计方法，相应的，在此之后形成或出现的方法则称之为现代设计方法。传统设计方法在得到系统发展之前主要依靠设计者的经验，利用设计者的直觉对目标产品进行规划研究。传统设计方法直到目前还是很有人气和市场。在设计方法学诞生之后形成的现代设计方法相对传统设计方法来说则更程序化、标准化，并且现代设计方法相对于传统方法来说最大的优势在于可以结合计算机辅助设计，综合性强、效率更高。2.1 产品
15、设计方法的发展历程传统阶段：从古代人类社会开始到现在21世纪信息时代都可以算得上是传统设计的发展阶段。在中国，早在先秦以前就有书籍记录设计方法与思想，但在这个时期，产品的设计更多的是依靠设计者的经验。比如古代玉器的雕琢，徒弟的经验主要来自师傅的培训和自己的实践经验累积，对书籍等方面的理论知识应用的相对较少。在工业化开始后，产品的开发模式开始走向理论与经验共存的设计阶段，机械设计基本原则的发表标志着从此以后机械产品的开发有了理论基础，传统设计方法虽然缺乏理论基础，但是其依据自身强大的传承性，仍然是设计方法大家庭中不容忽视的重要组成部分。现代阶段：1960年以来，各国生产力得到恢复，国际市场上各类
16、竞争越来越激烈，尤其是机械产品，为了保证市场的占有地位，各国纷纷进行产品设计方法的改进和理论知识的研究 。设计方法学在经过各大强国对其进行的理论研究和方法改进，自然而顺利的成为一门综合性研究领域，由于众多世界上一流的学者和先驱对其进行不断创新，现代设计方法已成为一门科学的设计方法。1944年，英国首先组建工业设计委员会，开始致力于设计方法的研究；1963年，美国开发出计算机辅助设计系统，使现代设计方法向前迈进一大步；1965年，日本在引进美国的计算机辅助设计后设计理念突飞猛进，提出了通用设计理论；1994年，英国又组建工程研究委员会，再一次推动设计方法的发展。现代设计方法与传统设计相比较更综合
17、、效率更高，它由传统方法继承而来又3进一步发展，因为各自的优缺点与传统设计方法各占据“半壁江山”。2.2 产品开发模式的优缺点将传统的“三段式”设计方法和中国、美国、德国的产品开发模式进行比较分析，绘成结构图 2.1。图 2.1 四种开发模式优缺点比较根据上图分析可以初步得出结论：开发模式都有其优缺点，本人力图在吸收这些典型模式优点的基础上，结合机械产品的开发特点，提出合理的开发设计模式，设计方法的创新，来推动机械产品产品开发模式的创新，使我们的产品具有更强的市场竞争力。43.机械产品的设计方法对设计过程中需要用到的设计理念及方法进行如下探究无论何种形式的创新均是在已有成果的基础上形成的，如果
18、本身没有深厚的理论基础做后盾，那么研究者就不可能持续发展和创新。人类一直在进步，目前有些已有的产品功能可能已经做到了极致，找不到可以对其进行替代的，但在时代的脚步下，总会让人发现它的不完善性，需要改进再创新。从这可以看出，创新永无终点。传统知识的学习是继承、是遵循、是对已有知识的浓缩。然而学习真正目的在于创新。只有充分吸收传统知识，才有能力打破传统的束缚而进行创新。科学工作者一般都精通传统知识，但要想创新又在于打破传统。故而在我看来一切创新活动能够顺利进行下去并取得成果，应该先大量学习传统知识。3.1 头脑风暴法头脑风暴法又被称为智力激励法，是奥斯本教授于 19 世纪 30 年代创立的，之后在
19、各国都开始流行开来，渐渐形成一种独特的集体发散性技法。智力激励法是通过集思广益，激发大众的想像，充分利用参会者的潜在创造力，通过这种方法来解决现有问题的一种创新设计方法。这种方法的操作过程是通过召开智力激励会来群体集智。智力激励法有以下四条原则：（1）自由思考原则：每一个智力激励法的参与人员都需要无拘无束的想象，不需要有心理负担，怎么想就怎么说，充分发挥智力激励法的作用。（2）延迟评判原则：每个智力激励法的参与者都不需要有心理负担，不用担心自己的想法是否合理，但是反过来，也不能对他人的想法进行干扰，不能对他人的想法进行批评或者过度赞誉，每个人都可以充分发挥智力激励法的创造性。而对智力激励过程中产生的想法需要在会后进行集中探讨。（3）以量求质原则：通过智力会议上产生的众多想法筛选出实际有效的方案。（4）综合改善原则：鼓励参会者在会议结束之后结合整个会议过程中产生的想法把多个想法结合起来，整合成一种能够解决问题的新方案 4。集思广益可以有效的消除个人想法的局限性，所以智力激励法是一个可以有效
