机械创新设计简介与基础知识(5)

来源：网络收集时间：2026-07-31

导读：针对事物系统地罗列问题，然后逐一加以研究、讨论，多方面扩展思路，就像原子的链式反应那样，从单一物品中萌生出许多新的设想，这就叫做系统设问法。系统设问法可以从以下方面入手：转化、引申、改变、放大或缩�

针对事物系统地罗列问题，然后逐一加以研究、讨论，多方面扩展思路，就像原子的链式反应那样，从单一物品中萌生出许多新的设想，这就叫做系统设问法。系统设问法可以从以下方面入手：转化、引申、改变、放大或缩小、复杂、精简、代替、重组、颠倒和组合。

1.转化

转化就是根据存在的物品，设想它本身或经过稍微改变后是否能有其他的用途。

下面举一个转化的例子：农村水井打水用的手动唧筒（图4-4（a））就是滑块四杆机构(图4-4(b))的应用实例。

2. 引申

就是根据已知事物设问是否有与其相似的物品，从而引申设想出另一事物，得到创新。

港口用的起重机就是双摇杆机构引申来的，如图4-5所示，当AB杆摆动时，CD杆也摆动，连杆CB上的E点作近似的水平运动，使其在起吊重物时减少能量的损失。

3. 改变

就是设问改变已知事物的颜色、形状、气味、式样等特征时，能否产生创新。

图4-6所示的为一车门启闭机构，利用反平行四边形引申而来。其运动特点为构件1、3作转向相反的转动，保证左、右车门同时启闭。其中的反平行四边形机构则是从平行四边形引申而来的。

4. 放大或缩小

就是设想将现存的事物，经过按比例放大或缩小或是单向放大或缩小，能否得到新的事物。

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图4-5 港口起重机

a) b)

图4-6 车门启闭机构

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图4-7 汽车前窗刮雨器

汽车出现后，人们为下雨天开车时雨水会遮住驾驶员的视线而烦恼。为此有人利用“放大或缩小”这一方法设计出了图4-7所示的汽车前窗刮雨器。它是利用曲柄摇杆机构将摇杆的一端延长，利用摇杆延长部分的往复摆动实现刮雨动作。

5. 复杂

就是设想在一个物品上加上别的东西，从而获得更加良好的性能和功能等，实现创新。

例如：图4-8所示的星形发动机。它是由六个曲柄滑块机构组成，六个活塞的往复运动同时通过连杆传给公用曲柄A，其输出传动是六个曲柄滑块机构输出传动的代数和，与单缸发动机相比，其输出扭矩波动小，可以部分或全部消除振动力。

图 4-8 星形发动机

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6. 精简

精简就是设想从一物品上精简掉一部分，减轻其重量或复杂程度，从而设法得到创新的一种方法。

图4-9 柔性四杆机构图4-10 手动夹钳

在实际创新设计实践中可以在机构中，将运动副精简，由柔性关节代替铰链，由结构本身的预期弹性变形来实现运动和力的传递。如图4-9所示的柔性四杆机构和图4-10所示的手动夹钳即为新的柔顺机构，它没有刚性运动副，不需装配，不需润滑，具有体积小、重量轻、制造和维修费用低、使用寿命长等优点。

7. 代替

就是设想用一种物品来代替正在使用的物品，或是用其他材料、成分、过程或方法来代替此物品的材料、成分、过程或方法，从而得到一种创新。

（a） (b)

图4-11 偏心轮机构

例如：在曲柄滑块机构中，若需要曲柄较短，或需要滑块行程较小，这时可以使用盘状结构代替曲柄，这样就得到了如图4-11所示的偏心轮机构。回转

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中心A到偏心轮几何中心B的距离（称为偏心距）相当于曲柄滑块机构中的曲柄长度。偏心轮机构在剪床、冲床及鄂式破碎机等机械设备中得到广泛应用。

8. 重组

就是设想将一个物体的组成部分进行调换、重组，或是以一定的条件改变序列、因果关系和速率等，以产生一种新事物。

9. 颠倒

图4-12 可逆式折叠椅

就是设想将一种结构或功能正反互换来实现更多、更好的功能或是产生一种新结构。

如图4-12所示的可逆式折叠椅就是利用这种方法设计的，其椅面和靠背正反面分别做成硬的和软的两面，可以翻转，热天坐硬面，冬天坐软面。

10. 组合

图4-13 织布机开口机构

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