（2）机械创新设计的过程始于形象思维，再经过逻辑推理和判断及相应的综合分析与决策产生设计方案，然后进一步将方案具体化，即建立新的结构和机械系统等模型，进而进行计算和技术细节的设计。创新设计反映出的是和谐统一的技术美。
（3）机械创新设计是创造设计出新机器和产品，以满足新的生产和生活的需要。
2.机械创新设计过程、目标及特点
2.1机械创新设计过程
根据设计任务及要求确定机械结构类型、机构运动尺寸及机械运动学参数和动力参数，这便形成了机械设计的优选方案，而后进入机械结构创新设计阶段。机械创新设计与常规机械设计相比，其过程没有多大差异，它主要强调的是人在设计过程中的主导性及创造性作用。
2.2机械创新设计的特点
（1）机械创新设计是多门科学技术交叉、渗透、融合的产物;
（2）机械创新设计是在知识和经验积累的基础上，经过思考、推理及判断，并运用创造性及发散思维的方法而后实现的;
（3）机械创新设计是在知识、经验、灵感与想象力的系统中搜索并优化出的全新设计方案;
3.机械创新设计思维
3.1机械创新设计思维的定义
创造性思维是指突破原有的思维模式，重新组织已有的知识、经验、信息和素材等要素，在大脑思维反应场中超序激活后，提出新的方案或程序，并创造出新的思维成果的思维方式。要创造，首先要有创造性思维，创造性思维是人类大脑的特有属性;创造性思维就是“想到别人没有想到的观念”;创造性思维是新颖独到的信息加工艺术，是人脑的各种思维活动形式和思维活动的各个要素之间相互协同进行的有机结合的高级整体过程;创造性思维不同于在设计领域常用的逻辑思维，其主要在于创造性思维有创造想象的参与，而且，创造性思维是一种立体思维，通常没有固定的延伸方向，它更加强调直观、联想、幻想和灵感，所以创新设计不是靠逻辑推理出来的，而是靠创造性思维的激发所产生的。
3.2机械创造性思维的基本形式
4.机械创新设计方法
4.1智力合成法
智力合成法是一种发挥集体智慧的方法。她通过集体讨论的形式，发散和激励创新思维。讨论时，事先要有准备，目标要明确。其原则是：鼓励自由思考，随心所欲，设想新异;不许批评别人的设想;推迟评价，不过早定论;有的放矢，不泛空谈;讨论者一律平等，不提倡少数服从多数;及时归纳、总结、记录各种设想，留作下次再议;最后挑选最合适，最有前途的见解，并审查其可行性。
4.2仿生类比法
仿生类比法是通过对自然界生物机能的分析类比，从事物不同程度的对应和相似之处的类比中得到。
关键词：机械原理；机构创新设计；应用；案例
设计是把各种先进科学技术成果转化为生产力的一种方法和手段，是人类征服自然改造世界的基本活动之一，是人们为满足一定的需求而进行的一种创造性活动的实践过程。就机械设计而言，它是从给定的合理的目标参数出发通过各种手段和方法创作出一个所需的优化的机器或机构的过程。机械设计理论和方法是随着人类无止休的需求及科学技术的进步而发展和成熟的。近几十年来电子技术、信息技术、计算机技术的突飞猛进让机械设计发生了翻天覆地的变化，出现了有限元分析、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计等新方法，使设计质量和速度有很大提高。作为将来的机械工程师十分有必要了解机械设计理论和方法的发展历程、研究现状、未来发展趋势，熟悉和掌握现代机械设计方法，应用于实际[1]。
一、机械设计原理概述
机械设计理论与方法论是关于机械设计本质和设计方法的系统理论，目的在于揭示机械设计过程的本质规律，探索各种有效的设计方法，为实际的设计工作提供指南。现代设计理论和方法在现场生产实际中具有广阔的应用天地，它覆盖了所有机械产品的设计及制作过程，对于提高生产率，加快国民经济的发展有着重要的意义。
二、机械创新设计中的机构创新
把含有3个构件以上、且不能再进行拆分的闭链机构称为基本机构，其要素是闭链且不可拆分性。基本机构可以直接应用在机械装置中，只有一些简单机械中才包含一个基本机构，如空气压缩机中包含一个曲柄滑块机构。若干个互不连接、单独工作的基本机构可以组成复杂的机械系统。各基本机构之间进行运动协调设计。各基本机构通过某种连接方法组合在一起，形成一个较复杂的机械系统，这类机械是工程中应用最广泛、也是最普遍的[2]。
1.机构的创新设计
2.基于原机构的再生创新和综合
三、机构创新设计的应用
机构创新设计有多方面的应用，以凸轮控制机构的机械设计为例，讲解其应用价值。要求根据机械设计的创新路径和方法，设计一个凸轮控制机构，其能够使一个质量为M，并在规定的路程D中作循环往复运动，并要求比原机构能获得更大的机械效益。
其次设计好运动链后，要进行运动链数综合。由于机械设计创新设计的出发点是为了获取较大的机械效益，可以通过增加机构杆件数来满足上述要求，考虑的自由度不能发生变化，增加机构杆件数应不少于两个，设计好新的装置具有六杆运动链，2种独立异构型式，即斯蒂芬森链与瓦特链。比如在进行斯蒂芬森链的设计过程中，需要根据结构与功能相适应的原则对斯蒂芬森链进行结构的改变[5]。由于该装置是一种凸轮控制机构，需要进行运动副的更替，也就是说必然进行运动副的替代，即用一个凸轮副去替代运动链中的一个二元素杆与2个转动副，故得到演化后运动链。
四、结论
参考文献：
[1]魏三平.机械原理与机械零件课程设计的关系[J].教育理论与实践.2008（S2）：59-61.
[2]李笑，刘福利，陈明.改革机械原理课程设计注重培养创新设计能力[J].教书育人.2001（02）：79-81.
[3]李法新，王金凤，王利红.机械类专业大学生综合创新能力的培养[J].河南教育（高校版）.2008（04）：89-92.
关键词：UGNX机械创新设计实验平台UG/OpenAPI
高职院校是我国培养创新专业人才的基地，必须以启发学生的创新能力为主要发展方向。虽然我国开展高职教育以来，培养出了众多机械专业的人才，但是这些毕业生往往社会应用性和就业时效性以及创新能力都不高，这无论从质量上还是数量上仍与社会对机械专业人才的需求有很大差距。当前各高校对于学生机械创新能力的培养仍处于初级阶段，依旧借助于一些比较简单的、老旧的构件组合实验平台，高价的实验平台使得普通高职院校很难满足人手一台的需求。同时，在这些实验平台上设计的构件数量也有限，不能完全满足设计者的设计意图。因此，开发和应用机械创新设计实验平台就显得非常必要。机械创新设计不仅仅是功能的叠加与创新，更应该是机构的创新。机械创新设计已成为目前高职机械专业亟待解决的研究课题。
一、基于UGNX机械创新设计实验平台建立
1.1关系表达式法
关系表达式法第一步就是要在构件库当中建立一个具体的零件，系统操作的用户根据所需调用这个零件的时候，必须要将该零件的存储名进行修改。第二步，在修改尺寸变量表达式的参数值时参照构件手册对应的数据。最终这个零件就可转成装配图当中的工作零件。其具体步骤可表示为（FileNew输入构件名Application/ModelingTools/Expression参数编辑存储该零件零件调用）。虽然这种关系表达式法创建起来较为简单快捷，但是用户必须要在完成查找零件模板基础之上，再进行改名以及参照构件手册进行尺寸修改等操作，这些操作交互繁琐，应用起来效率不高。
1.2用户自定义特征法
1.3零件族法
零件族法第一步也是要在构件库当中建立一个具体的零件，可以称之为零件模版，第二步根据参数表达式对该零件进行命名，来确定该零件的尺寸，将命名后的零件参数添加到电子表格内，第三步就是将这些族内零件所对应的参数值填写完整，在调用构件需要修改零件模板的尺寸变量的时候就可以直接通过选择参数来调整，就可以得到所需选择的构件。其具体操作步骤为：首先要启动UGNX，其次在UGNX成功启动后通过File-New，输人模具构件名。再通过Application-Modeling建立一个具体零件（TemplatePart），然后通过Tools-Expression来进行参数表达式的命名与编辑。最后通过Tools-PartFamilies选择AvailableColumns，在栏目下选定参数。零件族法主要优点在于创建起来比较直观，相对容易一些。由于这种方法具有子装配功能，所以成为建立UGNX构件库系统的最常用的方法。零件族法的缺点表现为用户在标准建库查找型号各异的零件比较繁琐，必须在电子表格参数表内输入正确参数，稍有差错都不能查找出，故工作量比较大。
1.4编程法
编程法主要采用的是UGNX/OpenGrip或是UGNX/OpenAPI对每类零件进行参数化程序编写。编程法主要优点就是调用最方便，应用层次在各种方法当中最高，缺点主要表现为编写程序所需要的工作量比较大。
二、基于UGNX机械创新设计实验平台用户界面设计
2.1UGNX/OpenMenuScript
用户可以通过文本编辑器来对UGNX菜单文件进行编辑，这样才可以生成用户化的菜单，进而可以在平台上集成特殊应用。UGNX/OpenMenuScript支持UGNX菜单修改，来执行用户UserTools文件、程序及操作系统命令等二次开发。
2.2UGNX/OpenUIStyler
用户可以通过可视化工具开发UGNX对话框，具有的功能比UGNX/OpenMenuScript更加强大。UGNX/OpenUIStyler可以避免复杂的GUI编程，利用实时可见的基本控件的组合生成不同的对话框，可与UGNX/openMenuScript，UGNX/OpenAPI，UGNX/OpenGRIP等进行集成。
三、基于UGNX机械创新设计实验平台构件库的建立
3.1图库的构成
通过子程序来实现建立构件的功能，并自动形成装part文件，即可节省大量磁盘空间。图库当中的同一类构件中相似性比较大，所以同一类构件中各个子程序可以通用，大大减少了编程工作量。每一构件图库的建立可以实现构件模型的全部参数化问题。
3.2图库的实现
结语
我国当前各高职院校培养学生的机械创新能力基本还是依托于简单的构件组合实验，建立基于UGNX的实验平台，有效克服了机构组合不当的问题，切实能提高学生的机械创新能力和电子计算机动手应用能力，适于在各高校推广。
参考文献
[1]樊仕龙.机械创新设计优化系统[J].知识经济.2010（11）
1.1数量变元
数量变元指的是研究机械设备的所有的零部件或构件的全部的外形、工作面以及生产的点、线、面等都看做是构成零部件的基本元素，对这些基本元素的数据进行修改，完成针对机械设备构件的优化的目标。例如：为了实现简化的目的，在设计铸件零件的外形时，多使用直线设计的外形轮廓。
1.2形状变元
形状变元指的是从机械的形状方面对机械结构的外形和重要轮廓、加工表面以及所使用零部件的种类和尺寸进行优化调整，进而得出多种结构的创新设计，从而对整个机械进行优化调整。机械设计过程中这类因素的创新是把机械设备的运行原理转化为设计图纸的过程。例如，火力发电厂的冷渣机，为了能够把高温炉渣以最快的速度降低温度，技术人员采用了形状变元的方法对冷渣机进行优化设计，改变原有的单腔体为多腔体，提高了降低温度速率这一难题。
1.3材料变元
零部件选取多种类型的材料一般会改变这种零件的尺寸，进而生产工艺也会相应的变化，以至于改变了整体机械的外形和构造。我们可以针对材料的改变而设计出多种类型的构造方案。
1.4位置变元
位置变元指的是按照机械设备的构造位置的改变，实现多种类型设计方案的形成。例如，在针对焊缝零部件的焊接方法时，选择焊缝的位置非常重要，当我们选择在中心轴附近时，避免了零件由于收缩造成的弯曲变形。
1.5联接变元
联接变元指的是在设计过程中应该注意元素的两个方面：一方面，我们需要确定元素联接方法的改变。例如，工作中常见的焊接、热熔连接等；另一方面，我们需要研究针对任意一种联接方式的不同类型的联接结构的创新，进而得到不同类型的方案。例如，儿童玩具在设计过程中要尽量做到安全联接，我们可以设计成卡扣联接方式，这样不容易出现小孩误食螺丝的现象。
1.6尺寸变元
尺寸变元指的是高度、宽度、直线度、弯曲度等方面的内容。技术人员在针对这些元素进行创新设计时，一般侧重于改变零件的尺寸。完成对机械系统构件完善的目的。例如，技术人员想提升粉碎机的物料目数，针对动力副在整体机构上的相对位置做出了改变，进而完成了粉碎目数的提升，效果是原来的2倍。
1.7工艺变元
设计和工艺的关系是相互衔接和相辅相成的。每种零部件的加工方法和制造工艺各不相同，各类零部件与设备的加工和制造质量、生产周期、成本和使用年限也千差万别，进而制约着设备产品的构造。按照相应产品的工艺特性，结合使用以上7类变元，按照进行根据所设计机械产品的特点,灵活地运用上述7个变元,同时设计者依据所具备的知识、经验,运用创造性思维方法,如类比、推理、归纳、模拟、想象、直觉及灵感等,可构思出很多种结构方案。
2精密仪器与精密机械结构创新的必要性
当今社会是科技高速发展的时代，测量设备和机械构造的设计理念和方式都进行着完善和提升。如何让青年人可以快速的适应企业对适应性和才能的要求，成为我们大家亟待思考的问题。因此，在进行实习设计的课程教学过程中，引入前沿的、适应企业需求的人才培养方法和相应的实习方式和装备变成了必须考虑的问题。所有的测量设备或控制装置都具有相应的适应所在系统需求的系统或构造，那么在测量设备、控制装置确定的机械结构设计需求的基础上，如何使用先进的设计思路和多种类型的机械构造构件进行优化整合，建造适应系统需求的高端机械构件，是我们当前工程设计的重要方法。根据企业对人员的需求，按照建造机械系统和构造的整个阶段，依据以往的经验，侧重对机械设计的基础内容、方式、理念的研究；注重对系统构造的探索；注重研究、分析问题的方式方法和创新水平的提升。建立一整套面向企业所需求的能够操作精密设备和高科技仪器人才的培养方式非常重要。
3结构方案的评价与优化
【关键词】机械制造；零部件设计；现代思想；科学发展
一、机械零部件传统的设计局限
传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多问题：零部件容易腐蚀损坏；零部件容易疲劳损坏，断裂、表面剥落等；零部件容易摩擦损坏等等。这些问题的出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。机械机械零部件设计是人类为了实现某种预期的目标而进行的一种创造性活动。传统机械机械零部件设计的特点是以长期经验积累为基础，通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据，运用条件性计算或类比等方法进行设计。传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高，目前在大多数情况下仍然是有效的设计方法，但是它有很多局限：在方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间接经验，通过计算、类比分析等，以收敛思维方式，过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不系统，不强调创新，因此很难得到最优方案；在机械零部件设计中，仅对重要的零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计计算，其他零部件只作类比设计，与实际工况有时相差较远，难免造成失误；传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现，忽略人一机一环境之间关系的重要性；传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、工作周期长、效率低。
二、创新思维机械零部件的设计思想
机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。
（一）运用创造思维
设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，它包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控能力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想象能力和思维能力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼，自觉开发创造力，成为+符合现代设计需要的创新人才。
（二）运用发散思维
发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题，求出多种答案的思维方式。
（三）运用创新思维
创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活动，它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成，产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等，在求异和突破中体现创新。
三、科学的进行机械零部件设计
（一）把握机械零部件设计的主要内容
机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图，同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括：根据运动方案设计和总体设计的要求，明确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构构形、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足的要求是由零部件设计所决定的，机械零部件设计应满足的要求为：在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等；在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便；在经济性上的要求主要指生产成本要低。此外，还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。这些要求往往互相牵制，需全面综合考虑。
（二）严格计算机械零部件的失效形式
（三）正确选择机械零部件表面粗糙度
表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零部件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。机械零部件表面粗糙度的选择方法有3种，即计算法、试验法和类比法。在机械零部件设计工作中，应用最普通的是类比法，此法简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的参考资料，现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下，机械零部件尺寸公差要求越小，机械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它们之间又不存在固定的函数关系。在实际工作中，对于不同类型的机器，其零部件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零部件的设计和制造过程中，对于不同类型的机器，其零部件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。在设计工作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发，全面衡量零部件的表面功能和工艺经济性，才能作出合理的选择。