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[摘要]本文通过分析电动车遮阳伞的发明设计过程，对机械创新设计方法及思路进行了初步探讨。着重论述了如何提出创新性的问题、解决问题和方案设计的方法、需要加大后期样品制作及产品推广应用的重视程度，另外还强调了人性化设计、产品的持续创新设计和设计者对产品进行用户体验的重要性。
[关键词]遮阳伞 机械创新设计 方法
[中图分类号]TH122 [文献标识码]A
一、前言
机械创新设计的重要性已是毋庸置疑，众多的创新设计思想和方法已经被提出和讨论，国外的经典创新理论也得到了详尽的介绍和研究，但是每当提到创新设计时，依旧让人觉的是在空泛而谈且不切实际。本文結合电动车遮阳伞的发明设计过程，试探讨机械创新设计的有效方法及思路，希望能为机械创新设计方法进一步的研究提供参考，为机械创新设计真正的广泛推广和应用起到一定的作用。
二、电动车遮阳伞发明过程简介
（一）电动车遮阳的市场需求及现有结构分析
由于电动车的整体设计结构是开放式的，如果在炎炎夏日驾驶时，就需要佩戴遮阳帽，太阳镜还有防晒披肩等，十分麻烦且用户容易感到闷热。因此就需要一种新结构来进行有效的遮阳。市场上随之也出现了不同的遮阳结构。图1列举了市场上现有的两种遮阳结构。
该类结构最大的缺点就是固定在车身上，不能随时随地的拆卸。由于这类装置是在特殊天气情况下发挥作用的，如不能根据天气情况进行随时的安装和拆卸，就会给用户增加不便。这就需要开发一种可以随时随地进行安装和拆卸的遮阳结构。
（二）新结构的方案设计
根据现有结构的缺点，新结构的初步方案设计，采用一端可伸缩折叠，另一端固定于车身的方案。专利搜索后，发现类似方案已申请了发明专利且正是初步方案的最终实现。
由于该结构是封闭式的，用户夏天使用时，会感觉到闷热。再次经过市场搜寻找到另外一种结构开放，遮阳效果不错的结构。但是这种遮阳伞伞支架固定于前车身，占据了驾乘空间，且遮阳伞身为直柄伞，无法折叠，携带和存放均十分不便。根据上述问题，进行创新设计，将伞支架设计成可伸缩的，伞身为可折叠的，整个结构可随时随地的安装使用和拆卸存放，操作简单方便，遮阳效果理想，改进后的整体设计效果如图2所示。
三、机械创新设计方法及思路总结
（一）提出创新性的问题
1.提出创新性问题的重要性
爱因斯坦说过“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个教学上或实验上的技能而已。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。” 由此可见发现并提出新问题的重要性。问题的提出是进行创新设计的第一步，只有提出了问题，创新设计才有了方向和目的。很多重大的发现和发明也都是由于提出了创新性的问题，才有了创造性的成果。牛顿提出了“为什么苹果会向下掉而不是向上呢？”的问题，于是就有了万有引力定律的发现；
2.如何提出创新性的问题
1） 从认识上突破
每个人都可以提出创新性的问题。在提出创新问题时，通常都有这样一种思维习惯：“这个产品或问题存在这么久了，我想提的问题可能别人早就提出过并试验过了，还是算了吧！” 它一开始扼杀了创新的信心和希望。如果按照这种逻辑推理下去的话，就不再会有通过创新设计而出来的产品了。首先要认识到每个人都可以提出具有创新性的问题，要敢于大胆的提出新的想法和问题。不必担心想法过时或不可行，重要的是提出来。只有提出问题来，才能判断是否有创新性，况且，创新有大有小，内容和形式各不相同。从上例中各种不同的电动车遮阳结构可以看出，都是经过不断的提出新问题，而后才实现了创新设计。
2） 从日常生活中培养
要在日常生活中培养问题意识和创新意识。问题意识就是通过细心观察，发现现有产品的不足，从而提出新问题的一种意识。需求是设计的原动力，日常生活中有各种不同的需求，要有强烈的问题意识，当发现需求并不能在现有产品或条件下得到很好的满足时，就有了创新的需要，这就是创新意识。通过提出“为什么会这样”，“换成其他的行不行”，“还有没有更好的办法”等问题来激发创新意识，寻找创新点。正是由于日常生活中观察到电动车的遮阳需求，才进行了该结构的开发，而后发现现有结构存在的问题，进一步意识到要进行创新设计。
（二）有效解决所提问题，进行方案设计
1.现有结构和初步方案的了解分析
提出新问题后，会有一个初步解决方案。但是该方案是否可行，是否最优，带着这些问题就要去了解现有产品的市场情况，分析现有产品结构的优点和不足，具有针对性的进行创新设计。提出要改进遮阳篷后，初步方案就是做成可折叠的结构，随后对该产品进行了详细了解。了解产品的途径多种多样，可以直接去观察和使用，进行用户体验，还可以通过网络查询获取更多相关信息资料。关于信息资料查询要注意以下两种信息：
1）现有产品的专利查询。这样可以详细了解该产品的设计初衷和权利要求。因为大多数创新设计都是在原有产品的基础上进行改进的，必须非常了解原有产品的各种性能和设计时的权利要求，以免发生侵权行为。
2）类似方案的专利查询。根据初步方案详细查找该方案是否已进行了专利申请，或者是该类产品的最新设计进展，避免自己辛辛苦苦创新设计出的产品，早已有了专利申请，而徒劳无功。例如本电动车遮阳伞的初步方案就是已经有了专利申请。
2.进行方案设计
利用三维设计软件，将脑海中虚拟的产品方案转化为可见的、可动的实体造型，从而直观的观察发现产品的外观设计问题或零件的装配问题，同时还可以进行产品的优化设计，结构强度分析等。这样就会尽量减少在后期制造过程中由于设计问题造成的返工和浪费。上例就是直接运用UG进行实体造型的设计，在设计过程中，对各个零件的具体形状和尺寸并不十分确定，而是在整体结构的设计过程中，对满足产品使用要求的零件尺寸和形状进行协调装配处理。 （三）样品制作和产品推广应用
1.样品制作需加大重视
样品制作是真正检验产品创新设计效果的有效途径之一。机械创新设计有一点让广大创新设计者担忧不已，有时甚至成为创新设计难以广泛推行的主要原因，那就是没有很好的途径来实现样品制作。设计者出资的话，不但加工制造厂家难找，而且制造费用也是相当昂贵。因此国家和学校需要进一步加大对这一方面的重视和扶持，比如国家可建立或鼓励私人建立专门结构或公司，甄选有市场前景的专利技术进行样品试制和推广，加快专利技术的实际效果转化。
2.产品推广应用需要整合资源
因为机械创新设计的最终目的就是应用，所以只有将创新设计的产品，推向市场，产生效益，设计工作才算真正实现了它的价值和意义。但是通常情况下，进行机械创新设计的多为工科背景，对于如何进行产品推广和市场营销则是一窍不通，而精通产品推广和市场营销的工商管理人才又苦于没有好的项目拿来实践，因此国家和学校对这一问题同样需要给予足够的重视，比如让机械工程学院和工商管理学院联合进行整个创新设计项目的实践推广等。
四、创新设计中应该特别注意的几点
（一）一定要注重人性化的设计
人性化设计的重中之重就是时刻考虑用户的使用体验，做到让用户能够简单、方便而又安全的使用和管理所设计出的产品。苹果手机之所以风靡全球，它的最重要的一点就是强大的人性化设计，这也是进行机械创新设计时，所要追求的一种设计目标。
就本實用新型的弹簧舌顶出结构的左右布置问题为例。最初设计时，将弹簧舌顶出结构布置在右侧，用户体验时，发现布置在左侧的话，更符合多数用户左手拉动弹簧舌，右手将伞身插入推拉杆的习惯。
（二）产品要进行持续的创新设计和完善
成功的创新设计产品并不是一开始就设计完美的，都是经过不断的设计改进和完善，推出一代又一代的新产品而满足了客户需求的变化。不断对产品的改进和完善应当作为产品设计中十分重要的一个环节，传统的设计理念对这一点重视不够，最终导致花费大量的人力，物力和财力设计的产品，在刚投入市场时效果反映良好，但一段时间后就市场萎缩，又没有新改进的产品持续满足用户新的使用需求而遭淘汰。
（三）设计者一定要对创新完成的产品进行用户体验
创新设计大多都是基于原有产品的不足，而做出的改进设计。而做出这种创新的通常并不是最初的设计者，而是产品的日常用户。机械产品在经过前期的精心设计后，精确制造和大力推广后，好多设计者就认为工作已经完成，对于后来制造出来的产品，都没能亲自进行用户体验，也就不能觉察到产品的缺陷所在。做为产品最初设计者，是对该产品最了解的，也是最容易发现产品的缺陷所在，也就更容易提出新的创新点。
五、结束语
机械创新设计的关键在于提出新的想法和创新点，细心的观察和敢于提出疑问的精神对创新设计而言都是至关重要的。提出问题后，要积极寻找创新点，在创新设计过程中要根据实际情况不断的调整结构方案来满足实际要求。最后就是要努力将所创新设计出的产品进行样品制作和推广应用，因为只有这样才真正实现了设计的价值和意义。
[参考文献]
[1]苗耀华.从常见带式运输机传动方案探讨机械创新设计[J].华北科技学院学报，2003（9）.
[2]中国机械工程学会机械设计分会.全国机械设计教学研究2005[M].北京：机械工业出版社，2005.
[3]丁黎光.机械创新设计的研究[J].广西工学院学报，2000（6）.
[4]黄大志，申屠留芳.培养大学生机械创新设计能力研究[J].边疆经济与文化，2009（3）.
（作者单位：上海理工大学 机械工程学院 上海）
[关键词]遮阳伞 机械创新设计 方法
[中图分类号]TH122 [文献标识码]A
一、前言
机械创新设计的重要性已是毋庸置疑，众多的创新设计思想和方法已经被提出和讨论，国外的经典创新理论也得到了详尽的介绍和研究，但是每当提到创新设计时，依旧让人觉的是在空泛而谈且不切实际。本文結合电动车遮阳伞的发明设计过程，试探讨机械创新设计的有效方法及思路，希望能为机械创新设计方法进一步的研究提供参考，为机械创新设计真正的广泛推广和应用起到一定的作用。
二、电动车遮阳伞发明过程简介
（一）电动车遮阳的市场需求及现有结构分析
由于电动车的整体设计结构是开放式的，如果在炎炎夏日驾驶时，就需要佩戴遮阳帽，太阳镜还有防晒披肩等，十分麻烦且用户容易感到闷热。因此就需要一种新结构来进行有效的遮阳。市场上随之也出现了不同的遮阳结构。图1列举了市场上现有的两种遮阳结构。
该类结构最大的缺点就是固定在车身上，不能随时随地的拆卸。由于这类装置是在特殊天气情况下发挥作用的，如不能根据天气情况进行随时的安装和拆卸，就会给用户增加不便。这就需要开发一种可以随时随地进行安装和拆卸的遮阳结构。
（二）新结构的方案设计
根据现有结构的缺点，新结构的初步方案设计，采用一端可伸缩折叠，另一端固定于车身的方案。专利搜索后，发现类似方案已申请了发明专利且正是初步方案的最终实现。
由于该结构是封闭式的，用户夏天使用时，会感觉到闷热。再次经过市场搜寻找到另外一种结构开放，遮阳效果不错的结构。但是这种遮阳伞伞支架固定于前车身，占据了驾乘空间，且遮阳伞身为直柄伞，无法折叠，携带和存放均十分不便。根据上述问题，进行创新设计，将伞支架设计成可伸缩的，伞身为可折叠的，整个结构可随时随地的安装使用和拆卸存放，操作简单方便，遮阳效果理想，改进后的整体设计效果如图2所示。
三、机械创新设计方法及思路总结
（一）提出创新性的问题
1.提出创新性问题的重要性
爱因斯坦说过“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个教学上或实验上的技能而已。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。” 由此可见发现并提出新问题的重要性。问题的提出是进行创新设计的第一步，只有提出了问题，创新设计才有了方向和目的。很多重大的发现和发明也都是由于提出了创新性的问题，才有了创造性的成果。牛顿提出了“为什么苹果会向下掉而不是向上呢？”的问题，于是就有了万有引力定律的发现；
2.如何提出创新性的问题
1） 从认识上突破
每个人都可以提出创新性的问题。在提出创新问题时，通常都有这样一种思维习惯：“这个产品或问题存在这么久了，我想提的问题可能别人早就提出过并试验过了，还是算了吧！” 它一开始扼杀了创新的信心和希望。如果按照这种逻辑推理下去的话，就不再会有通过创新设计而出来的产品了。首先要认识到每个人都可以提出具有创新性的问题，要敢于大胆的提出新的想法和问题。不必担心想法过时或不可行，重要的是提出来。只有提出问题来，才能判断是否有创新性，况且，创新有大有小，内容和形式各不相同。从上例中各种不同的电动车遮阳结构可以看出，都是经过不断的提出新问题，而后才实现了创新设计。
2） 从日常生活中培养
要在日常生活中培养问题意识和创新意识。问题意识就是通过细心观察，发现现有产品的不足，从而提出新问题的一种意识。需求是设计的原动力，日常生活中有各种不同的需求，要有强烈的问题意识，当发现需求并不能在现有产品或条件下得到很好的满足时，就有了创新的需要，这就是创新意识。通过提出“为什么会这样”，“换成其他的行不行”，“还有没有更好的办法”等问题来激发创新意识，寻找创新点。正是由于日常生活中观察到电动车的遮阳需求，才进行了该结构的开发，而后发现现有结构存在的问题，进一步意识到要进行创新设计。
（二）有效解决所提问题，进行方案设计
1.现有结构和初步方案的了解分析
提出新问题后，会有一个初步解决方案。但是该方案是否可行，是否最优，带着这些问题就要去了解现有产品的市场情况，分析现有产品结构的优点和不足，具有针对性的进行创新设计。提出要改进遮阳篷后，初步方案就是做成可折叠的结构，随后对该产品进行了详细了解。了解产品的途径多种多样，可以直接去观察和使用，进行用户体验，还可以通过网络查询获取更多相关信息资料。关于信息资料查询要注意以下两种信息：
1）现有产品的专利查询。这样可以详细了解该产品的设计初衷和权利要求。因为大多数创新设计都是在原有产品的基础上进行改进的，必须非常了解原有产品的各种性能和设计时的权利要求，以免发生侵权行为。
2）类似方案的专利查询。根据初步方案详细查找该方案是否已进行了专利申请，或者是该类产品的最新设计进展，避免自己辛辛苦苦创新设计出的产品，早已有了专利申请，而徒劳无功。例如本电动车遮阳伞的初步方案就是已经有了专利申请。
2.进行方案设计
利用三维设计软件，将脑海中虚拟的产品方案转化为可见的、可动的实体造型，从而直观的观察发现产品的外观设计问题或零件的装配问题，同时还可以进行产品的优化设计，结构强度分析等。这样就会尽量减少在后期制造过程中由于设计问题造成的返工和浪费。上例就是直接运用UG进行实体造型的设计，在设计过程中，对各个零件的具体形状和尺寸并不十分确定，而是在整体结构的设计过程中，对满足产品使用要求的零件尺寸和形状进行协调装配处理。 （三）样品制作和产品推广应用
1.样品制作需加大重视
样品制作是真正检验产品创新设计效果的有效途径之一。机械创新设计有一点让广大创新设计者担忧不已，有时甚至成为创新设计难以广泛推行的主要原因，那就是没有很好的途径来实现样品制作。设计者出资的话，不但加工制造厂家难找，而且制造费用也是相当昂贵。因此国家和学校需要进一步加大对这一方面的重视和扶持，比如国家可建立或鼓励私人建立专门结构或公司，甄选有市场前景的专利技术进行样品试制和推广，加快专利技术的实际效果转化。
2.产品推广应用需要整合资源
因为机械创新设计的最终目的就是应用，所以只有将创新设计的产品，推向市场，产生效益，设计工作才算真正实现了它的价值和意义。但是通常情况下，进行机械创新设计的多为工科背景，对于如何进行产品推广和市场营销则是一窍不通，而精通产品推广和市场营销的工商管理人才又苦于没有好的项目拿来实践，因此国家和学校对这一问题同样需要给予足够的重视，比如让机械工程学院和工商管理学院联合进行整个创新设计项目的实践推广等。
四、创新设计中应该特别注意的几点
（一）一定要注重人性化的设计
人性化设计的重中之重就是时刻考虑用户的使用体验，做到让用户能够简单、方便而又安全的使用和管理所设计出的产品。苹果手机之所以风靡全球，它的最重要的一点就是强大的人性化设计，这也是进行机械创新设计时，所要追求的一种设计目标。
就本實用新型的弹簧舌顶出结构的左右布置问题为例。最初设计时，将弹簧舌顶出结构布置在右侧，用户体验时，发现布置在左侧的话，更符合多数用户左手拉动弹簧舌，右手将伞身插入推拉杆的习惯。
（二）产品要进行持续的创新设计和完善
成功的创新设计产品并不是一开始就设计完美的，都是经过不断的设计改进和完善，推出一代又一代的新产品而满足了客户需求的变化。不断对产品的改进和完善应当作为产品设计中十分重要的一个环节，传统的设计理念对这一点重视不够，最终导致花费大量的人力，物力和财力设计的产品，在刚投入市场时效果反映良好，但一段时间后就市场萎缩，又没有新改进的产品持续满足用户新的使用需求而遭淘汰。
（三）设计者一定要对创新完成的产品进行用户体验
创新设计大多都是基于原有产品的不足，而做出的改进设计。而做出这种创新的通常并不是最初的设计者，而是产品的日常用户。机械产品在经过前期的精心设计后，精确制造和大力推广后，好多设计者就认为工作已经完成，对于后来制造出来的产品，都没能亲自进行用户体验，也就不能觉察到产品的缺陷所在。做为产品最初设计者，是对该产品最了解的，也是最容易发现产品的缺陷所在，也就更容易提出新的创新点。
五、结束语
机械创新设计的关键在于提出新的想法和创新点，细心的观察和敢于提出疑问的精神对创新设计而言都是至关重要的。提出问题后，要积极寻找创新点，在创新设计过程中要根据实际情况不断的调整结构方案来满足实际要求。最后就是要努力将所创新设计出的产品进行样品制作和推广应用，因为只有这样才真正实现了设计的价值和意义。
[参考文献]
[1]苗耀华.从常见带式运输机传动方案探讨机械创新设计[J].华北科技学院学报，2003（9）.
[2]中国机械工程学会机械设计分会.全国机械设计教学研究2005[M].北京：机械工业出版社，2005.
[3]丁黎光.机械创新设计的研究[J].广西工学院学报，2000（6）.
[4]黄大志，申屠留芳.培养大学生机械创新设计能力研究[J].边疆经济与文化，2009（3）.
（作者单位：上海理工大学 机械工程学院 上海）