机械创新设计反求设计与创新课件.ppt

Helga design机械创新设计反求设计与创新To Learn ,Respect and Understandother People and Believesis the Secret of PEACEHelgaphotos from Web机械创新设计反求设计与创新第八章 反求设计与创新 反求设计反求设计是以是以先进技术先进技术或或产品产品的实物、软件（图纸、程序、技术文件等）、影像（照的实物、软件（图纸、程序、技术文件等）、影像（照片、广告等）作为研究对象，应用现代设计理论方法学、生产工程学、材料学等有关专业片、广告等）作为研究对象，应用现代设计理论方法学、生产工程学、材料学等有关专业知识进行系统深入的分析与探索，并掌握其关键技术，进而开发出先进产品知识进行系统深入的分析与探索，并掌握其关键技术，进而开发出先进产品v运用反求技术，可以缩短新产品开发的时间，提高新产品开发的成功率，是创新设计的运用反求技术，可以缩短新产品开发的时间，提高新产品开发的成功率，是创新设计的一种有效方法一种有效方法 　　反求设计（也称逆向设计），是指设计师对产品实物样件表面进行数字化处反求设计（也称逆向设计），是指设计师对产品实物样件表面进行数字化处理理(数据采集、数据处理数据采集、数据处理)，并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实，并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的物的CAD模型模型(曲面模型重构曲面模型重构)，并进一步用，并进一步用CAD/CAE／／CAM系统实现分析、再系统实现分析、再设计、数控编程、数控加工的过程。

设计、数控编程、数控加工的过程　　逆向设计的流程示意：产品样件　　逆向设计的流程示意：产品样件 → 数据采集数据采集 → 数据处理数据处理CAD/CAE/CAM系系统统 → 模型重构模型重构 → 制造系统制造系统 → 新产品新产品机械创新设计反求设计与创新反求设计与创新v8.1 概述 v8.2 反求设计的内容与过程 机械创新设计反求设计与创新v8.1.1 反求问题的提出反求问题的提出 实际上，任何新产品的问世都蕴含着对已有科学、技术的继承和借鉴反求思维的方法在工程上的应用已经源远流长只是作为反求设计或反求工程的术语提出来，以及作为一门学问进行专门研究，则是出现于20世纪中期机械创新设计反求设计与创新 当时日本作为第二次世界大战的战败国，在经济上饱受战争影响，急于恢复与发展当时日本作为第二次世界大战的战败国，在经济上饱受战争影响，急于恢复与发展他们提出的口号是：他们提出的口号是：“一代引进，二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场一代引进，二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场”三洋电机三洋电机开发洗衣机开发洗衣机的过程就是一个很好的实例的过程就是一个很好的实例。

1952年夏，年夏，三洋电机三洋电机当时的社长井当时的社长井植岁男看到了洗衣机市场存在巨大的潜力，决定开始研制洗衣机他们植岁男看到了洗衣机市场存在巨大的潜力，决定开始研制洗衣机他们购买购买了各种不了各种不同品牌的洗衣机，并将其送至干部的家中，公司也放满了各式各样的洗衣机公司让同品牌的洗衣机，并将其送至干部的家中，公司也放满了各式各样的洗衣机公司让员工们反复研究琢磨、试验、比较和分析，充分总结和剖析各类洗衣机的员工们反复研究琢磨、试验、比较和分析，充分总结和剖析各类洗衣机的优缺点优缺点、、安安全性能全性能、、方便程度方便程度以及以及价格水平价格水平等，找出了一种等，找出了一种比较满意比较满意的方案，试制了一台样机的方案，试制了一台样机正准备投入市场时正准备投入市场时，他们又发现了英国胡佛公司最新推出的，他们又发现了英国胡佛公司最新推出的涡轮喷流式洗衣机涡轮喷流式洗衣机这种涡轮喷流式洗衣机的性能比原先的搅拌式洗衣机有了很大的提高三洋公司的管理者涡轮喷流式洗衣机的性能比原先的搅拌式洗衣机有了很大的提高三洋公司的管理者深深懂得，后开发的产品，如果在性能上没有深深懂得，后开发的产品，如果在性能上没有明显优于明显优于已经上市的同类产品，那么你已经上市的同类产品，那么你不仅应当预计到在今后的不仅应当预计到在今后的竞争中必然遭受失败竞争中必然遭受失败的后果，甚至一开始就应当考虑是否投的后果，甚至一开始就应当考虑是否投产的问题。

于是三洋公司果断地放弃了已投入产的问题于是三洋公司果断地放弃了已投入几千万元几千万元研制出的即将成批生产的洗衣研制出的即将成批生产的洗衣机，开始对胡佛公司的涡轮喷流式洗衣机进行全面解剖和改进于机，开始对胡佛公司的涡轮喷流式洗衣机进行全面解剖和改进于1953年春研制出日年春研制出日本第一台喷流式洗衣机这种本第一台喷流式洗衣机这种性能优异性能优异、、价格只及传统搅拌式洗衣机一半价格只及传统搅拌式洗衣机一半的新产品，的新产品，一上市便引起一上市便引起轰动轰动，不仅带来巨大的经济效益，而且使三洋公司在洗衣机行业站稳了，不仅带来巨大的经济效益，而且使三洋公司在洗衣机行业站稳了脚跟 机械创新设计反求设计与创新 为实现国产化的改进，并最终占领国际市场，就迫切需要对为实现国产化的改进，并最终占领国际市场，就迫切需要对别国别国的的产品产品进进行行消化消化、、吸收吸收、、改进改进和和挖潜挖潜，这也就形成了，这也就形成了反求设计反求设计或或反求工程反求工程的发展机制的发展机制成功地运用反求工程，使日本成功地运用反求工程，使日本节约节约了了65％％的研究时间和的研究时间和90％％的研究经费到的研究经费。

到上世纪上世纪70年代，日本的工业已经达到欧美发达国家水平年代，日本的工业已经达到欧美发达国家水平 因为研究和应用反求设计或反求工程可以有效因为研究和应用反求设计或反求工程可以有效回避回避研究开发探索的研究开发探索的风险风险，，实现在实现在高起点高起点去去创新产品创新产品，因此重视和研究反求工程的国家很多因此重视和研究反求工程的国家很多 中国中国—— 作为一个发展中的国家，科技水平相对落后，投入大量资金去作为一个发展中的国家，科技水平相对落后，投入大量资金去研究工业发研究工业发达国家已经推向市场的产品是完全没有必要达国家已经推向市场的产品是完全没有必要的这不仅是资金浪费的问题，的这不仅是资金浪费的问题，也会拖延发展经济的时间或机会因此深入研究反求设计或反求工程，在不也会拖延发展经济的时间或机会因此深入研究反求设计或反求工程，在不断引进新产品或新技术的基础上开发自己的新产品，最终推向国际市场是很断引进新产品或新技术的基础上开发自己的新产品，最终推向国际市场是很有必要的有必要的机械创新设计反求设计与创新v 8.1.2 反求设计的含义反求设计的含义 人们通常所指的人们通常所指的设计设计是是正设计正设计，是由未知到已知和由想象到现实的，是由未知到已知和由想象到现实的过程。

当然这一过程也需要运用类比、移植等创新技法，但产品的概过程当然这一过程也需要运用类比、移植等创新技法，但产品的概念是新颖的，是独创的念是新颖的，是独创的 反求设计反求设计则不然，虽然为则不然，虽然为反设计反设计，但绝，但绝不不是正设计的是正设计的简单逆过程简单逆过程因为针对的是别人已知和现实的产品，而不是自己的，所以因为针对的是别人已知和现实的产品，而不是自己的，所以也不是全也不是全知的知的是一个虽然知其然，但不知其所以然的问题因为一个先进成是一个虽然知其然，但不知其所以然的问题因为一个先进成熟的产品凝聚着原创者长时间的思考与实践、研究与探索，熟的产品凝聚着原创者长时间的思考与实践、研究与探索，要理解、要理解、吃透吃透 原创者的技术与思想原创者的技术与思想，在，在某种程度上比自己创造难度还要大某种程度上比自己创造难度还要大因此反求设计绝不是简单仿造的意思，是需要进行此反求设计绝不是简单仿造的意思，是需要进行专门分析与研究专门分析与研究的问的问题其含义可用图题其含义可用图8－－1所示框图描述所示框图描述机械创新设计反求设计与创新机械创新设计反求设计与创新v反求设计的过程可表达为：明确设计要求反求分析（实物、软件或影像）开发设计原理方案设计技术设计施工设计实验试制产品生产仿型设计变异设计机械创新设计反求设计与创新v8.1.3 反求设计的研究对象反求设计的研究对象 从工程技术角度分析，反求设计的研究对象一般分为三类。

从工程技术角度分析，反求设计的研究对象一般分为三类它们分别是它们分别是实物反求实物反求、、软件反求软件反求和和图片反求图片反求反求对象应该反求对象应该是是比较先进的技术或产品比较先进的技术或产品；也可能是；也可能是自然界的产物自然界的产物，例如反，例如反求人体结构进行再植手术等求人体结构进行再植手术等机械创新设计反求设计与创新Ø1．实物反求．实物反求 实物反求是指在已有产品实物的条件下，通过试验、测绘、分析，确定其实物反求是指在已有产品实物的条件下，通过试验、测绘、分析，确定其关键技术，再创造出新产品的过程反求的产品实物可以是整机、部件或零关键技术，再创造出新产品的过程反求的产品实物可以是整机、部件或零件反求的内容包括产品的功能、原理方案、结构性能、材料、精度等反求的内容包括产品的功能、原理方案、结构性能、材料、精度等Ø 2．软件反求．软件反求 在在软件软件反求过程中，反求过程中，产品样本产品样本、、技术文件技术文件、、设计说明书设计说明书、、使用说明书使用说明书、、设设计图纸计图纸以及以及有关规范有关规范和和标准标准等均为软件反求工作的内容主要有，深刻理解等均为软件。

反求工作的内容主要有，深刻理解图样与技术要求；选择合适的材料、工艺过程与热处理方法；试制样机并进图样与技术要求；选择合适的材料、工艺过程与热处理方法；试制样机并进行性能测试；最后创新出新产品行性能测试；最后创新出新产品Ø 3．影像反求．影像反求 在影像反求过程中，产品的图片、照片、广告介绍，以及参观印象或影视在影像反求过程中，产品的图片、照片、广告介绍，以及参观印象或影视画面等均属于影像这是反求对象中信息量最少、难度最大，但也最富有创画面等均属于影像这是反求对象中信息量最少、难度最大，但也最富有创新性的反求设计反求工作主要是依据影像提供的产品外形、尺寸、比例，新性的反求设计反求工作主要是依据影像提供的产品外形、尺寸、比例，运用透视变换与投影以及各种专业知识进行琢磨、分析、领会其功能、性能、运用透视变换与投影以及各种专业知识进行琢磨、分析、领会其功能、性能、结构特点等，然后进行从原理方案、构型综合、直到完成产品的创新结构特点等，然后进行从原理方案、构型综合、直到完成产品的创新机械创新设计反求设计与创新8.2 反求设计的内容与过程 v8.2.1 反求设计的主要内容反求设计的主要内容 Ø 1．．设计思想的反求设计思想的反求 反求设计的最重要内容是反求设计的最重要内容是探求探求 设计者设计者的的设计思想设计思想。

设计思想是设计者的灵设计思想是设计者的灵魂，设计者会挖掘个人的所有知识与经验用来开发新产品，是设计者本人或设计魂，设计者会挖掘个人的所有知识与经验用来开发新产品，是设计者本人或设计小组全体成员智慧的结晶小组全体成员智慧的结晶 设计思想设计思想主要应包括设计产品开发的主要应包括设计产品开发的必要性必要性与与适应性适应性，产品是在，产品是在何种条件何种条件下下产生的，产生的，为什么要研制开发为什么要研制开发这种产品；这种产品；产品造型产品造型的特殊性，这种的特殊性，这种造型造型会会产生产生何种何种效应效应与与影响影响，是，是单纯为操作者提供方便单纯为操作者提供方便，还是，还是具有某种特殊功能具有某种特殊功能；；产品的结构特产品的结构特点点，，有些什么与众不同的特点有些什么与众不同的特点，，进而分析这些特殊结构的特殊原因进而分析这些特殊结构的特殊原因，，以及会造成以及会造成的结果等的结果等设计思想的反求是设计思想的反求是贯穿反求全过程贯穿反求全过程的工作，在反求设计中的每一步骤的工作，在反求设计中的每一步骤都不要忘记都不要忘记揣摩揣摩设计者的意图设计者的意图机械创新设计反求设计与创新 例如，为例如，为降低产品成本降低产品成本，以及方便使用与携带，产品，以及方便使用与携带，产品的的小型化小型化则成为设计者的则成为设计者的指导思想指导思想；为满足不同用户要求；为满足不同用户要求各异的特点，推出各异的特点，推出衍生性产品衍生性产品也成为设计者的指导思想。

也成为设计者的指导思想如日本索尼公司创造的如日本索尼公司创造的随身听随身听系列产品，在不改变主要技系列产品，在不改变主要技术原理和产品元件的条件下，只是通过术原理和产品元件的条件下，只是通过改变局部辅助改变局部辅助功能，功能，而推出儿童用的而推出儿童用的小巧型小巧型、运动使用的、运动使用的防振型防振型、海滩娱乐使、海滩娱乐使用的用的防水型防水型等从20世纪世纪80年代初到年代初到90年代初，索尼公年代初，索尼公司仅在美国市场就推出了司仅在美国市场就推出了572种随身听产品种随身听产品 机械创新设计反求设计与创新Ø 2．功能原理的反求功能原理的反求 功能原理的反求也是功能原理的反求也是一个分析过程一个分析过程对于一个已知产品，其总功对于一个已知产品，其总功能是已知的，但深入分析其能是已知的，但深入分析其组成结构组成结构时，会发现产品的各组成部分的时，会发现产品的各组成部分的分功能分功能，乃至功能元并非全了解，因此很有必要首先分析组成产品各，乃至功能元并非全了解，因此很有必要首先分析组成产品各部分存在的意义其次应深入分析实现这一部分存在的意义其次应深入分析实现这一功能的工作原理功能的工作原理，是简单，是简单的的机械机械效应，或是效应，或是气动气动与与液压液压的效应，还是的效应，还是电磁电磁等效应；是采用了分等效应；是采用了分割割，还是，还是合并原理合并原理等。

掌握了功能原理，就可以变等掌握了功能原理，就可以变被动被动为为主动主动，开发，开发出实现同样功能的不同原理解，也就实现了从反求到创新的过程出实现同样功能的不同原理解，也就实现了从反求到创新的过程 机械创新设计反求设计与创新Ø3．结构形状结构形状与与尺寸参数尺寸参数的反求的反求 结构形状与尺寸参数的反求既是结构形状与尺寸参数的反求既是一个分析过程一个分析过程，也是一个实际，也是一个实际测绘测绘过程反求活动中包含有反求活动中包含有实物测量实物测量、、数据处理数据处理、、误差分析误差分析等内容 对于实物反求，可以比较容易的获得产品某部分的实际结构形状，这将有对于实物反求，可以比较容易的获得产品某部分的实际结构形状，这将有利于反求工作的进行一般情况，零件形状可以划分为规则的（如平面、圆利于反求工作的进行一般情况，零件形状可以划分为规则的（如平面、圆柱、圆孔、凸台、导轨等），以及不规则的形状（如凸轮、叶轮、自由曲面柱、圆孔、凸台、导轨等），以及不规则的形状（如凸轮、叶轮、自由曲面等）根据形状的复杂程度，可以采用不同的测量手段、获取数据的方法，等）根据形状的复杂程度，可以采用不同的测量手段、获取数据的方法，以及误差的分析方法。

以及误差的分析方法 对于不规则形状零件的反求，首先要建立零件的对于不规则形状零件的反求，首先要建立零件的测量坐标系测量坐标系测量时测点测量时测点的位置在均匀分布的基础上，再按曲率特性补充测点，使测量路径既容易形的位置在均匀分布的基础上，再按曲率特性补充测点，使测量路径既容易形成，又考虑到加工难度随曲率变化的规律目前用于成，又考虑到加工难度随曲率变化的规律目前用于工业测量工业测量的方法有坐标的方法有坐标测量仪、激光测量仪、工业测量仪、激光测量仪、工业CT、逐层切削照相测量等若采用、逐层切削照相测量等若采用测量机测量机或或激光激光扫描扫描等采样设备时，还要注意等采样设备时，还要注意测头的方位测头的方位 机械创新设计反求设计与创新 数据的处理数据的处理主要是指对不同测量方法所获得的结果进行主要是指对不同测量方法所获得的结果进行整理整理，，检检查查剔除废点剔除废点数据，数据，增加必要的补偿点增加必要的补偿点，对测量数据进行，对测量数据进行平滑处理平滑处理以以消除消除噪声信号噪声信号及其他及其他干扰因素干扰因素造成的抖动然后对数据采用一定的方造成的抖动然后对数据采用一定的方法进行法进行拟合拟合，并生成光滑的曲线输出。

或产生，并生成光滑的曲线输出或产生NC轨迹，直接加工轨迹，直接加工 误差分析误差分析是指对反求所获得的尺寸与参数和是指对反求所获得的尺寸与参数和原始原始零件的尺寸与参零件的尺寸与参数之间存在的误差进行分析这些误差包括数之间存在的误差进行分析这些误差包括测量误差测量误差、、数据整理时数据整理时造造成的计算误差、成的计算误差、原始零件在制造过程中原始零件在制造过程中产生的不可避免的制造误差、产生的不可避免的制造误差、原始零件在使用过程中原始零件在使用过程中的磨损或破损误差的磨损或破损误差 为了提高反求精度，可采取各种措施，如提高测量精度、提高拟为了提高反求精度，可采取各种措施，如提高测量精度、提高拟合计算精度等合计算精度等 机械创新设计反求设计与创新图8－2所示为一健身器的反求设计图（a）是健身器扫描数据点晕，图（b）为重构曲面线框图，图（c）为重构曲面光照图，图（d）为重构曲面NC加工轨迹机械创新设计反求设计与创新v 有时无法获得产品某一部分，而且是有时无法获得产品某一部分，而且是关键部分的真实面目关键部分的真实面目，，若强行破坏会造成经济损失，这时就可以采用若强行破坏会造成经济损失，这时就可以采用工业工业CT与分与分析相结合的手段。

析相结合的手段v工业工业CT成本较高，精度较低，但不损伤实物有了成本较高，精度较低，但不损伤实物有了CT的大的大概图像，再从原理角度详细分析可能的结构形状或者可以概图像，再从原理角度详细分析可能的结构形状或者可以根据遮盖物的外形分析内部看不见的物体可能的结构形式，根据遮盖物的外形分析内部看不见的物体可能的结构形式，再构造其结构形状再构造其结构形状 机械创新设计反求设计与创新 对于对于规则形状规则形状零件的尺寸也可根据零件的尺寸也可根据概率统计原理概率统计原理（即零件尺寸的（即零件尺寸的制造误差与测量误差的概率分布服从正态分布规律，尺寸误差位于公制造误差与测量误差的概率分布服从正态分布规律，尺寸误差位于公差中值的概率最大）来确定对于一些重要的配合尺寸，首先应判别差中值的概率最大）来确定对于一些重要的配合尺寸，首先应判别是是基孔制基孔制还是还是基轴制基轴制配合基孔制配合的孔的上偏差为正值，下偏差配合基孔制配合的孔的上偏差为正值，下偏差为零；而基轴制配合的轴的上偏差为零，下偏差为负值为零；而基轴制配合的轴的上偏差为零，下偏差为负值 对对影像影像、、图片图片的反求，只能根据透视原理、色彩、参照物对比等的反求，只能根据透视原理、色彩、参照物对比等效果所获得的信息，再通过效果所获得的信息，再通过功能原理功能原理的的分析分析进行进行推理推理，构造产品的结，构造产品的结构形状。

构形状v例如，根据国外某例如，根据国外某杂志杂志介绍的省力矩扳手的圆盘外形，以及介绍的省力矩扳手的圆盘外形，以及输入输出输入输出同轴特点同轴特点进行分析，认为可能是采用进行分析，认为可能是采用行星齿轮传动行星齿轮传动，以，以大减速比大减速比实现实现增矩的效果按此设想进行设计，果然效果很好增矩的效果按此设想进行设计，果然效果很好 机械创新设计反求设计与创新Ø 4．材料材料的反求的反求 材料的反求包括材料成分的反求、材料组织结构的反求、材料的力学性能反求以及材料的反求包括材料成分的反求、材料组织结构的反求、材料的力学性能反求以及材料的工艺反求材料的工艺反求 材料的成分是指材料的化学成分材料的成分是指材料的化学成分金属金属材料常用的最简单反求方法有材料常用的最简单反求方法有火花鉴别火花鉴别和和音音质鉴别质鉴别前者是将材料与前者是将材料与砂轮磨削砂轮磨削后产生的火花形状鉴别材料的成分，后者是根据后产生的火花形状鉴别材料的成分，后者是根据敲敲击材料击材料的声音频率判断材料的成分比较准确的材料成分反求有的声音频率判断材料的成分比较准确的材料成分反求有原子发射光谱分析法原子发射光谱分析法、、微探针分析法微探针分析法等，以及对等，以及对非金属材料非金属材料反求采用的反求采用的红外光谱分析法红外光谱分析法。

材料的材料的组织结构组织结构是指材料的是指材料的化学成分化学成分及及结构组织结构组织情况，可用显微镜观察，然后通过情况，可用显微镜观察，然后通过计算机描述计算机描述 材料的材料的工艺工艺反求是指材料的反求是指材料的成形方法成形方法，包括铸造、锻压、挤压、烧结、各种机加工，包括铸造、锻压、挤压、烧结、各种机加工以及各种热处理等以及各种热处理等 材料的材料的力学性能力学性能反求可以通过各种测试仪器，如反求可以通过各种测试仪器，如应力应变仪应力应变仪、、硬度计硬度计等进行测量，等进行测量，通过对材料各种力学性能的测试还可以反求出材料的热处理方法，以及材料的主要成通过对材料各种力学性能的测试还可以反求出材料的热处理方法，以及材料的主要成分 通过对材料通过对材料一系列性能一系列性能的反求，可以反求出的反求，可以反求出原始原始的材料，或反求出原始材料的相关的材料，或反求出原始材料的相关力学特性，这些将成为反求设计选择材料或代用材料的依据力学特性，这些将成为反求设计选择材料或代用材料的依据 机械创新设计反求设计与创新Ø5．关键技术关键技术的反求的反求 关键技术是指那些能够实现关键技术是指那些能够实现同类产品难以达到同类产品难以达到的技术水平、的技术水平、模模仿难度较大仿难度较大，且具有一定竞争力的技术。

关键技术是，且具有一定竞争力的技术关键技术是反求设计的重点，反求设计的重点，也是难点也是难点关键技术包括关键技术包括关键功能关键功能、、关键原理关键原理、、关键结构关键结构和和关键材料关键材料 在在乳状物料包装机乳状物料包装机的反求设计中，发现在物料输送机构的侧面并的反求设计中，发现在物料输送机构的侧面并联了一个联了一个气泵机构气泵机构，经过分析与多次试验确定了该，经过分析与多次试验确定了该气泵气泵的的功能是断料功能是断料虽然物料的输送量有计量机构专门控制，但虽然物料的输送量有计量机构专门控制，但物料物料的的流动流动性与性与黏聚黏聚性在性在一定程度上影响了包装的质量有了这样一个一定程度上影响了包装的质量有了这样一个断料断料的功能大大提高了的功能大大提高了物料分装物料分装的的准确性准确性 机械创新设计反求设计与创新 在分析研制在分析研制筛分垃圾的振动筛筛分垃圾的振动筛的工作原理与结构时，发现其筛箱被分成上的工作原理与结构时，发现其筛箱被分成上下两部分，并且两部分之间安装有槽钢，槽钢与下两部分，并且两部分之间安装有槽钢，槽钢与上下筛箱之间上下筛箱之间安装若干安装若干橡胶橡胶块块（橡胶块数量可调）；上下筛箱又被若干个小钢板固联在一起，而被分割（橡胶块数量可调）；上下筛箱又被若干个小钢板固联在一起，而被分割的每块筛网两端分别被联接在筛箱与槽钢上。

经研究认为它是运用了的每块筛网两端分别被联接在筛箱与槽钢上经研究认为它是运用了双质体双质体振动原理振动原理，，加强加强了了筛网的抖动筛网的抖动，其用心完全在于防止具有，其用心完全在于防止具有黏湿性的垃圾黏湿性的垃圾粘在粘在筛网上筛网上而影响筛分效率这样一些关键的原理与结构使其不仅筛分效率提高，而影响筛分效率这样一些关键的原理与结构使其不仅筛分效率提高，而且寿命也大大提高见图而且寿命也大大提高见图8－－4 在一些产品中采用了关键的材料，使其形成关键的技术例如在一些产品中采用了关键的材料，使其形成关键的技术例如压电纤维压电纤维这这种材料具有种材料具有将振动、压力、弯曲变形能转化为电流的功能将振动、压力、弯曲变形能转化为电流的功能若将压电纤维材若将压电纤维材料用于网球拍中，便可料用于网球拍中，便可减少减少击球后球拍柄上产生的击球后球拍柄上产生的振动振动，从而减少了对运动，从而减少了对运动员手臂的压力若将其用在滑雪板上，可以让滑雪板边缘紧贴雪地，从而减员手臂的压力若将其用在滑雪板上，可以让滑雪板边缘紧贴雪地，从而减少振动如图少振动如图8-5所示机械创新设计反求设计与创新v8.2.2 反求设计的主要过程反求设计的主要过程Ø 1．．实物（整机）反求实物（整机）反求 实物反求形象直观，可面对产品进行分析、测试、运行，以获得详细实物反求形象直观，可面对产品进行分析、测试、运行，以获得详细的设计资料。

同时还具有参照性、可比性，有利于改进产品，开发新产的设计资料同时还具有参照性、可比性，有利于改进产品，开发新产品其反求过程如下所述其反求过程如下所述ü（（1））分析分析 分析分析是指对原始产品的是指对原始产品的功能特点功能特点、、原理方案原理方案、、结构构型结构构型、、工艺过程工艺过程、、产品的造型特色产品的造型特色等等宏观内容宏观内容的分析 机械创新设计反求设计与创新 功能分析功能分析 是要分析产品的是要分析产品的主要功能主要功能、、分功能分功能和和辅助功能辅助功能并按照体现机电产品功能的并按照体现机电产品功能的能能量量、、物料物料、、信息信息，以及，以及与超系统与超系统的关系进行分析的关系进行分析v例如分析产品共有几个例如分析产品共有几个动力源动力源，属于何种动力源，这些动力源的技术参数分别是多少属于何种动力源，这些动力源的技术参数分别是多少v如功率多大，转矩多大，又是如何将动力分配给各子系统的如功率多大，转矩多大，又是如何将动力分配给各子系统的v物料包括产品本身的实物组合形式，以及制品的形式物料包括产品本身的实物组合形式，以及制品的形式 分别分析它们对产品功能的影响情况，哪些有利于产品功能的发挥，产生有利因素影响分别分析它们对产品功能的影响情况，哪些有利于产品功能的发挥，产生有利因素影响的原因是什么。

信息主要指传感与控制系统，分析它们对功能发挥所起的作用的原因是什么信息主要指传感与控制系统，分析它们对功能发挥所起的作用v超系统超系统主要主要指指产品产品存在的存在的环境环境、、使用者使用者或或操作者操作者分析产品对环境的影响，以及环境对产品分析产品对环境的影响，以及环境对产品的影响分析产品的可操作性及适应性分析产品的可操作性及适应性 原理方案分析原理方案分析 是要是要分析总功能分析总功能及及每项每项分功能分功能各自各自采用什么样的采用什么样的工作原理工作原理，实现，实现同样功能同样功能的的还可能还可能有的有的工作原理工作原理是什么，是什么，比较比较它的它的优越性优越性和和特色特色 结构构型分析结构构型分析 则主要分析则主要分析外观构造外观构造与与形状形状、、色彩色彩外形构造和谐、配色恰当的产品会具外形构造和谐、配色恰当的产品会具有较大的吸引力有较大的吸引力 工艺过程分析工艺过程分析 主要是分析主要是分析产品的工作流程产品的工作流程，并与，并与同类产品同类产品进行进行比较比较其复杂性，以及流程其复杂性，以及流程的长短，资源的利用等。

的长短，资源的利用等 机械创新设计反求设计与创新ü（（2））测试测试 测试是指测试是指开车运行开车运行，并在运行中进行，并在运行中进行有关性能的测试有关性能的测试，即对产品质，即对产品质量有影响的量有影响的关键性能关键性能进行测试进行测试v例如功能测试，即是否能完成应具备的各种功能；例如功能测试，即是否能完成应具备的各种功能；v原理方案测试，即判断分析时所反求的原理是否正确；原理方案测试，即判断分析时所反求的原理是否正确；v振动测试，即测试机器运行时的振动情况；振动测试，即测试机器运行时的振动情况；v还有诸如启动时间、噪声、运行速度等性能的测试还有诸如启动时间、噪声、运行速度等性能的测试 然后对试验的数据进行科学处理，记录试验的故障现象，为进一步然后对试验的数据进行科学处理，记录试验的故障现象，为进一步反求提供依据反求提供依据机械创新设计反求设计与创新ü（（3））分解分解 分解是指对原始产品的分解是指对原始产品的解体解体、、拆卸拆卸在有条件的情况下最好能对在有条件的情况下最好能对反求的原始产品进行分解，其主要目的是进一步探索产品的工作原理、反求的原始产品进行分解，其主要目的是进一步探索产品的工作原理、结构特性及零部件的特殊结构等。

结构特性及零部件的特殊结构等v但分解时要遵循一定的原则，应在能但分解时要遵循一定的原则，应在能恢复原机恢复原机的原则下进行分解，分的原则下进行分解，分解的零部件要按机器的组成进行编号记录；解的零部件要按机器的组成进行编号记录；v拆后不易复位的，如过盈配合的零部件，特殊组件等拆后不易复位的，如过盈配合的零部件，特殊组件等不可分不可分解机械创新设计反求设计与创新ü（（4））测绘测绘 测绘主要是对零部件的测绘主要是对零部件的测量测量与与绘制绘制v测绘前首先要分清测绘前首先要分清标准件标准件与与非标准件非标准件，分清，分清规则形状零件规则形状零件与与不不规则形状零件，分规则形状零件，分清清重要零件重要零件与与一般一般零件v对于重要的、形状又不规则的零件应采用对于重要的、形状又不规则的零件应采用三坐标仪三坐标仪等等高精度仪器高精度仪器进行测量，并借进行测量，并借助助计算机计算机进行进行曲线拟合曲线拟合与与数据整理数据整理并输出v对有配合的零件要注意对有配合的零件要注意公差的反求公差的反求与与表面精度表面精度的反求v测量后的绘制需要对零件的测量后的绘制需要对零件的工作特性工作特性与与技术要求技术要求进行标注，特殊的情况还应进进行标注，特殊的情况还应进行行优化设计优化设计，或采用，或采用有限元有限元等分析方法反求零件的等分析方法反求零件的强度强度与与刚度刚度等。

等 机械创新设计反求设计与创新ü（（5））改进与创新改进与创新 在反求已知产品的基础上进行设计的形式有在反求已知产品的基础上进行设计的形式有三三种：种：v模仿设计模仿设计——模仿设计没有太大的实际意义，在此就不多加讨论；模仿设计没有太大的实际意义，在此就不多加讨论；v改进设计改进设计——在分析原有产品的基础上对原产品的某些结构、参数、材料等在分析原有产品的基础上对原产品的某些结构、参数、材料等进行部分的改进性设计；进行部分的改进性设计；v创新设计创新设计——在分析原产品的基础上，抓住功能的本质，从原理方案开始进在分析原产品的基础上，抓住功能的本质，从原理方案开始进行创新设计行创新设计v在进行改进与创新时必须注意新产品与原产品的在进行改进与创新时必须注意新产品与原产品的功能与成本功能与成本的关系的关系比较比较应该使新产品相对于原产品保持：该使新产品相对于原产品保持：功能不变，降低成本功能不变，降低成本；；增加功能，降低成本增加功能，降低成本；；或或增加功能，成本不变增加功能，成本不变机械创新设计反求设计与创新Ø2．．软件反求软件反求 在在软件软件反求过程中，反求过程中，产品样本产品样本、、技术文件技术文件、、设计书设计书、、使用说明使用说明、、图纸图纸、、有关规范有关规范和和标准标准、、安装说明安装说明、、管理规范管理规范等均为可用的技术软件。

等均为可用的技术软件软件反求有软件反求有两两种情况，种情况，一种一种是既有是既有技术软件技术软件，又有，又有产品实物产品实物；；另一种另一种没有没有产品实物，产品实物，只有技术软件只有技术软件对于后一种，由于没有实物，所以对对于后一种，由于没有实物，所以对产品的功能实现，原理方案实施过程中可能存在的问题都是未知的，产品的功能实现，原理方案实施过程中可能存在的问题都是未知的，反求时首先应论证必要性与可行性然后通过软件资料进行功能、原反求时首先应论证必要性与可行性然后通过软件资料进行功能、原理、结构尺寸的分析搞清楚产品的功能目标，工作原理，结构特性理、结构尺寸的分析搞清楚产品的功能目标，工作原理，结构特性对国外资料还要进行某些标准的转换，材料牌号的代换等为了使反对国外资料还要进行某些标准的转换，材料牌号的代换等为了使反求设计顺利进行，一般求设计顺利进行，一般先从样机开始设计先从样机开始设计，或利用，或利用计算机计算机进行进行虚拟虚拟设设计，以免造成不必要的浪费与失败计，以免造成不必要的浪费与失败机械创新设计反求设计与创新Ø3．．影像反求影像反求 根据根据照片照片、、图片图片、、影视画面影视画面、、宣传广告宣传广告等资料进行反求设计为影像反求。

这种反求的等资料进行反求设计为影像反求这种反求的特点特点是是信息量少信息量少，，反求难度大反求难度大，要求，要求设计者设计者具有较丰富的具有较丰富的设计设计与与实践经验实践经验v这种反求设计的这种反求设计的基本过程基本过程是，是，首先首先要要收集相关资料收集相关资料，，同类同类产品的资料，用于设计时进产品的资料，用于设计时进行行对比与参照对比与参照其次其次是利用产品的是利用产品的外形结构特点外形结构特点、、透视变换原理透视变换原理、、三维信息技术三维信息技术、、图像扫描技术图像扫描技术、、色彩判断色彩判断等手段，反求产品的等手段，反求产品的结构形状结构形状、、尺寸大小尺寸大小、、工作原理工作原理以及以及材料材料等v例如，观察是否具备例如，观察是否具备管道供气管道供气或或供油系统供油系统来判断是否为来判断是否为气液传动气液传动；通过；通过观察机器观察机器外形外形分析其传动系统是分析其传动系统是齿轮传动齿轮传动，还是，还是蜗杆传动蜗杆传动；根据；根据图片的色彩图片的色彩以及以及结构的结构的细节细节，能够分析其材料是，能够分析其材料是金属材料金属材料，还是，还是非非金属材料等金属材料等 专利专利是一种比较特殊的影像材料。

专利一般包括说明书（发明背景、内容、实施、附是一种比较特殊的影像材料专利一般包括说明书（发明背景、内容、实施、附图），权利要求，说明书摘要等对专利的反求，要注意判断内容的实用性、新颖性、经图），权利要求，说明书摘要等对专利的反求，要注意判断内容的实用性、新颖性、经济性，要济性，要分析专利持有者的设计思想分析专利持有者的设计思想，研究专利中的，研究专利中的关键技术关键技术从分析、研究中从分析、研究中获得启发，再从产品的功能入手，进行原理方案、结构构型的创新设计获得启发，再从产品的功能入手，进行原理方案、结构构型的创新设计机械创新设计反求设计与创新。