機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計論文范文第1篇
一般情況下，創(chuàng)新設(shè)計先后經(jīng)過抽象思維、邏輯思維、全面分析和最后決策四個環(huán)節(jié)。抽象思維主要是是通過設(shè)計人員充分發(fā)揮創(chuàng)新思維和智慧，提出新穎的有可能實施的想法，是創(chuàng)新設(shè)計必備過程。有了抽象思維過后再將想法具體化，考察其邏輯性和可行性，結(jié)合有關(guān)的科學(xué)理論知識、原理進(jìn)行進(jìn)一步的新穎的、可行的、具體化的機(jī)械設(shè)計。而全面分析則包含了創(chuàng)新設(shè)計過程中所涉及的所有可能性，綜合考慮技術(shù)的可行性、成本與性價比，最后設(shè)計出新的可以滿足人們生活和生產(chǎn)需要的機(jī)器或者其他產(chǎn)品。
1.1我國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計過程
機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的目的在于改善機(jī)械本身的功能、性能或者以更低的經(jīng)濟(jì)成本制造滿足生產(chǎn)生活需求的機(jī)械。目前，我國技術(shù)專家認(rèn)可的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計過程一般可分為四個部分，一是根據(jù)具體需求確定機(jī)械設(shè)計的基本原理，二是機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進(jìn)，三是機(jī)械尺寸設(shè)計和參數(shù)優(yōu)化，四是機(jī)械運(yùn)動性能及動力參數(shù)優(yōu)化。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計與普通的機(jī)械設(shè)計并沒有實質(zhì)性的差異，主要的區(qū)別在于機(jī)械創(chuàng)新性設(shè)計注重發(fā)揮人的主觀能動性和創(chuàng)新能力的突破，在充分的調(diào)動人的積極性的同時創(chuàng)造出更加符合使用者需求的機(jī)械工具。
1.2我國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的特點(diǎn)
機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計主要包括四個特點(diǎn)：一是多學(xué)科知識交叉運(yùn)用，互相融合，互相滲透；二是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計中，數(shù)字并非主要思考因素，而是應(yīng)該充分結(jié)合過往經(jīng)驗和相關(guān)的理論知識，合理判斷和提出可行的新的設(shè)計方案；三是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計不僅需要理論知識和經(jīng)驗，同時也十分注重靈感、想象力、創(chuàng)造力的作用，因此應(yīng)該最大程度發(fā)揮四者的作用；四是凡是設(shè)計創(chuàng)造類等實踐活動都需要不斷重復(fù)、嘗試，從中吸取經(jīng)驗，多級選擇最佳方案。在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計過程中，只有完全領(lǐng)略和充分展現(xiàn)以上四個特點(diǎn)，才能做出優(yōu)秀的創(chuàng)新設(shè)計。
2.我國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計思維
機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計思維對于機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計來說意義重大，只有通過不斷的改革創(chuàng)新和開拓進(jìn)取，勇于突破現(xiàn)有的固定模式和局限，采取新的方法、體制、設(shè)計才能使自身在飛速發(fā)展的時代中保持領(lǐng)先，走在時代的前沿。
2.1機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計思維的涵義
創(chuàng)新設(shè)計思維就是指在原有的科學(xué)理論知識、原理以及過往的設(shè)計和經(jīng)驗中設(shè)想出新穎的、更能滿足審美或者實用需求的設(shè)計方案。而對于機(jī)械設(shè)計人員來說，創(chuàng)新無疑是自身最核心的競爭力，通過提高產(chǎn)品的性能、降低產(chǎn)品的成本以及縮短生產(chǎn)時間來提高機(jī)械設(shè)計的性價比。在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計過程中，首先應(yīng)該有創(chuàng)造性思維，在前人的基礎(chǔ)上提出更加優(yōu)化的觀念，并將這些優(yōu)化的觀念付諸實踐，從而創(chuàng)造出新的不一樣的機(jī)械設(shè)計。創(chuàng)造性思維具有多維多向性的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)聯(lián)想、靈感和感覺，并不是依靠固定的邏輯思維推理出來的，而是激發(fā)于機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計人員的大腦。
2.2機(jī)械創(chuàng)造性思維的三大特征
2.2.1自由性
機(jī)械創(chuàng)造性思維最大的特征在于自由，創(chuàng)新是自由的，思想是自由的。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計人員可以在結(jié)合有關(guān)客觀科學(xué)理論的基礎(chǔ)上完全自由憑借自己的想象、靈感、直覺設(shè)計出新的機(jī)械，而不必有太多的思想束縛。在當(dāng)今變化趕不上計劃的經(jīng)濟(jì)時代，思維的自由符合現(xiàn)代社會發(fā)展的需要。而在機(jī)械設(shè)計工作中，要不斷地有新的進(jìn)步的成果，就必須突破原有的事物，消除固定思維的束縛，自由地翱翔在創(chuàng)新設(shè)計的天空中，只有不斷突破和創(chuàng)新才能設(shè)計出更令人滿意的成果。
2.2.2多向性
每個人的思維方式都不一樣，具有多向性的特點(diǎn)。而在機(jī)械創(chuàng)造性思維中，同樣具有多向性的特點(diǎn)，設(shè)計人員可以從不同角度去觀察和判斷問題，并且設(shè)想出完全不同視角的方案。設(shè)計的美妙恰巧在于它的多樣性和多向性，沒有固定的設(shè)想方向，任意一個方向都可以是設(shè)計者們延伸的目標(biāo)。多向性思維與創(chuàng)造力是相輔相成、密不可分的，一個機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計過程中一定有過多向性的設(shè)想，從中擇優(yōu)進(jìn)行實踐得出最后產(chǎn)品。因此，多向性思維是機(jī)械設(shè)計中十分重要的一點(diǎn)。
2.2.3獨(dú)創(chuàng)性
獨(dú)創(chuàng)性即設(shè)計出跟別人不一樣的產(chǎn)品，提出不一樣的理念，突破原有的固定模式，創(chuàng)造出新穎的進(jìn)步的成果。獨(dú)創(chuàng)性是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的目標(biāo)，創(chuàng)新的目的在于獨(dú)創(chuàng)，擁有別人沒有的想法和成果。因此，在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計過程中，要學(xué)會從新的切入點(diǎn)思考問題，掌握不同的設(shè)計方法，敢于向原有的觀點(diǎn)提出新的看法，從而設(shè)計出具有獨(dú)創(chuàng)性、新穎的機(jī)械產(chǎn)品，更好滿足生活和生產(chǎn)的需求。
綜上所述，在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的路途上還有很長一段路要走，在創(chuàng)新設(shè)計的過程中對于機(jī)械創(chuàng)造的創(chuàng)新思維非常重要，在遵行已有的設(shè)計基礎(chǔ)上，需要更長遠(yuǎn)更有想象力的思維去推動機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的發(fā)展。
機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計論文范文第2篇
德國人發(fā)明的這一種變元法，是目前世界上最為科學(xué)易懂的變元方法，它能夠衍生出許多不同的方法，具有很大的可塑性。這種方法的內(nèi)涵主要有兩部分：它變化內(nèi)容多樣，包括材料、數(shù)量、位置、尺寸、形狀、連接、工藝七個方面；另一部分是上述七個方面的具體運(yùn)用，運(yùn)用的前提條件是機(jī)械基本結(jié)構(gòu)，這些元素在其基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的變化，這樣就有不同的形式，新的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案就創(chuàng)造出來了，這樣就達(dá)到了優(yōu)化設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)的目的。接下來筆者將會重點(diǎn)介紹七種創(chuàng)新方案在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體運(yùn)用，其最終目的還是滿足整個機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)的要求，這也是目前機(jī)械工作者普遍使用的方案。
1.1材料變元
現(xiàn)實生活中很多種材料都可以用來設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結(jié)構(gòu)類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結(jié)構(gòu)模式。比如說：在進(jìn)行鋼材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，零件的截面面積越大，材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就越大、越硬；在鐵材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了使結(jié)構(gòu)變強(qiáng)變硬，人們通常使用加強(qiáng)筋和隔板的方法；在塑料材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，塑料件的筋板和壁厚應(yīng)該無差而別且對稱均勻。
1.2數(shù)量變元
在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)當(dāng)中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構(gòu)成了產(chǎn)品本身，如果想要將機(jī)械的結(jié)構(gòu)目的進(jìn)行改變，那么就可以通過調(diào)節(jié)上述結(jié)構(gòu)元素而實現(xiàn)。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節(jié)省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘?shù)臅r候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結(jié)合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設(shè)計為一體的話，就可以大量地節(jié)省安裝的時間，提高了效率。
1.3位置變元
在實際操作過程中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的元素之間的位置是可以進(jìn)行調(diào)換的，這樣可以無形中使結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計更加完善。比如，零件的焊縫位置應(yīng)該對應(yīng)中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產(chǎn)品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變元
零件的尺寸必須符合使用的標(biāo)準(zhǔn)才行，必須在各項標(biāo)準(zhǔn)合格之后才可以進(jìn)行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進(jìn)行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進(jìn)行加工。如果不符合產(chǎn)品的需求那么還需要進(jìn)一步的加工整形來達(dá)到產(chǎn)品的要求。
1.5形狀變元
機(jī)械整體的結(jié)構(gòu)目的可以通過調(diào)整零件的形狀或者改變其規(guī)格的大小而實現(xiàn)。比如在彈簧的生產(chǎn)過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規(guī)格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設(shè)計出不同規(guī)則的產(chǎn)品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠?qū)毫τ行诤?，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設(shè)計空間放大，并且實現(xiàn)它的自身獨(dú)特性，即使它在單獨(dú)使用的過程中也可以實現(xiàn)跟其他零件的配合。
1.6分析連接變元
一是聯(lián)接方法，主要的模式有焊接、膠結(jié)以及螺紋聯(lián)接等方式。二是聯(lián)接的方式，根據(jù)結(jié)構(gòu)類型的不同而不同，因此為了豐富聯(lián)接方式以及尋找到最為契合的聯(lián)接方式，各個聯(lián)接的結(jié)構(gòu)以及聯(lián)接的方式都可以進(jìn)行相對應(yīng)的合理調(diào)整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯(lián)接的方式上不能選擇好，那么就會在聯(lián)接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產(chǎn)品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續(xù)使用，這樣的結(jié)構(gòu)也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變元
零件在產(chǎn)生之前，往往會有其自己的設(shè)計圖紙，而設(shè)計圖紙上面的結(jié)構(gòu)內(nèi)容直接決定了產(chǎn)品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設(shè)備的零件都不是完全相同的，所以零件的設(shè)計以及成本也千差萬別，如果設(shè)計工藝在產(chǎn)品出產(chǎn)之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質(zhì)量，一旦零件沒有合乎要求，那么產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現(xiàn)在的加工技藝正呈現(xiàn)著不斷創(chuàng)新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創(chuàng)新性，但是還不夠成熟，并非達(dá)到了理想中的需求，因此還需要進(jìn)一步的對此加大研究的力度。
2機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的嘗試及優(yōu)化測評
2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設(shè)備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設(shè)備必須進(jìn)行防腐蝕性的設(shè)計，這樣一來，在設(shè)計的最初就應(yīng)該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護(hù)和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設(shè)計上面，對停車間給予了嚴(yán)格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質(zhì)存在。其次，設(shè)備的使用年限與設(shè)備本身一些極為細(xì)小的間隙區(qū)有著十分重大的聯(lián)系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發(fā)生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進(jìn)行操作控制的，就像是一些產(chǎn)品的焊接點(diǎn)，這些產(chǎn)品貌似看起來已經(jīng)不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應(yīng)該進(jìn)行必要的封存和填補(bǔ)，或者干脆將縫隙擴(kuò)大，這樣便于對其進(jìn)行維修補(bǔ)救和防護(hù)。再次，溫度較高以及質(zhì)量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產(chǎn)品中產(chǎn)生，一旦發(fā)生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨(dú)特的屬性，產(chǎn)品在構(gòu)建的過程中不一定是一種金屬構(gòu)建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產(chǎn)生接觸面的腐蝕，應(yīng)該對此進(jìn)行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點(diǎn)也就越小，因此要針對產(chǎn)品的不同設(shè)計縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對機(jī)械結(jié)構(gòu)變元創(chuàng)新設(shè)計的優(yōu)化評測
機(jī)械結(jié)構(gòu)在完成變元創(chuàng)新實踐之后。要根據(jù)目前的性能以及使用效果進(jìn)行一個綜合的測評，首先要進(jìn)行模糊測評，運(yùn)用理論研究和一些理想化的模型設(shè)計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)先進(jìn)的設(shè)計理念和規(guī)劃，對其進(jìn)行變化創(chuàng)新設(shè)計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經(jīng)驗和研究理念進(jìn)行對其綜合評價的過程，并根據(jù)現(xiàn)有的先進(jìn)思維對其進(jìn)行構(gòu)建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產(chǎn)品在經(jīng)過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達(dá)到了指標(biāo)，并且要將邏輯推理的思維運(yùn)用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經(jīng)選擇好了的方案，進(jìn)行進(jìn)一步地修改和完善，從而作用于產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)建當(dāng)中，服務(wù)于產(chǎn)品的整體功能。
3結(jié)束語
機(jī)械創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計在目前產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和建設(shè)當(dāng)中占據(jù)著十分重要的比例，因此研究其具有不菲的價值，但是研究機(jī)械創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計并非一件簡單的事情，對于設(shè)計者和研究者都提出了非常高的要求，不僅在專業(yè)知識方面要熟練甚至精通，還要有敏捷的分析能力和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，創(chuàng)新的思想和技術(shù)知識更是不用說，這也是前提之一。
機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計論文范文第3篇
機(jī)械結(jié)構(gòu)的防腐蝕設(shè)計對于機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新及優(yōu)化而言具有至關(guān)重要的意義，為了更好地完成機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，各機(jī)械設(shè)計企業(yè)在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計的過程中理應(yīng)注意如下防腐蝕細(xì)節(jié)：
①必須確保設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)于停車期間完全空干，以防止因介質(zhì)殘留淤積而造成的腐蝕。
②防止間隙結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，以杜絕腐蝕介質(zhì)的入侵。
③高溫及高質(zhì)量濃度將導(dǎo)致沉淀物及冷凝物的出現(xiàn)，進(jìn)而增加腐蝕幾率，因此設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須避免此類現(xiàn)象的出現(xiàn)。
④異類金屬接觸可能導(dǎo)致接觸性腐蝕出現(xiàn)，因此設(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時理應(yīng)盡可能地將異類金屬有效地隔絕開來。
⑤避免高速流體接觸流道壁面，以降低侵蝕腐蝕。
⑥遵守最小化表面積原則，也就是說在容積一樣的情況下讓結(jié)構(gòu)被腐蝕的表面積最少，比方說球體結(jié)構(gòu)最好，其次便為圓柱體。
2機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計與變元法應(yīng)用
我們在對某一結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案展開評價時，理應(yīng)對其將帶來的經(jīng)濟(jì)效益、所具有的工藝性、技術(shù)可行性等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合的考量，隨后從諸多備選結(jié)構(gòu)方案中選出最佳的結(jié)構(gòu)方案。在機(jī)械結(jié)構(gòu)方案已然確定的情形下，也可對重要結(jié)構(gòu)或零件展開不同變元的研究，甚至于變元間展開綜合的聯(lián)合修改，已實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計的目的。此外，也可選用某些數(shù)學(xué)模型，之所以建議大家選擇數(shù)學(xué)模型，主要是由于數(shù)學(xué)模型能夠較好地介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中的尺寸及數(shù)量變元，同時還能夠?qū)Σ牧献冊归_間接的介紹。以機(jī)械設(shè)備的不同要求及特征為依據(jù)，綜合使用不同變元，使用設(shè)計人員掌握的經(jīng)驗和知識，借助創(chuàng)造性思維的方法，設(shè)計出不一樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)。比方說如下轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)。在以上三大結(jié)構(gòu)圖里，假如把結(jié)構(gòu)設(shè)計方案1里的錐齒輪間與主軸承二者之間的位置進(jìn)行調(diào)整，且借助調(diào)整位置變元，接著再改變水平軸位置的左軸承形狀，即借助更改形狀變元后得到結(jié)構(gòu)設(shè)計方案2。假如更改方案1里的主軸承及齒輪的尺寸、大小與數(shù)量，且借助調(diào)整二者的數(shù)量變元與尺寸變元，隨后再調(diào)整齒輪構(gòu)件及軸承零件的位置，再改變位置變元，即能夠得到設(shè)計方案3。從以上盤結(jié)構(gòu)方案都可采用變元法較好的實現(xiàn)。如果進(jìn)一步運(yùn)用變元法，同樣可以獲得更多類型各異的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。借助對比以上三大結(jié)構(gòu)方案，綜合研究社會效益可行性與制造工藝等諸多內(nèi)容，我們可以得出這樣的結(jié)論：方案2系三大方案中最佳結(jié)構(gòu)組合。某一機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的綜合評估，理應(yīng)以實際使用效果充當(dāng)最后評估的事實依據(jù)。如果對轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)里的齒輪構(gòu)件展開進(jìn)一步的可行性分析與優(yōu)化設(shè)計，同時對滾動軸承和齒輪工作展開彈性流體壓研究，接著實施精密計算，均能夠為改善轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)設(shè)計提供諸多參考數(shù)據(jù)。
3結(jié)語
深入分析機(jī)械創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計對于機(jī)械行業(yè)的發(fā)展而言具有舉足輕重的作用，它不僅能夠更好地滿足當(dāng)前社會對機(jī)械設(shè)備不斷升高的要求，實現(xiàn)各類機(jī)械零件的最佳組合，同時還可以推動機(jī)械行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此各機(jī)械設(shè)計企業(yè)理應(yīng)在機(jī)械設(shè)備設(shè)計過程中充分采用創(chuàng)新設(shè)計理念，尋找最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計，以設(shè)計出更多的結(jié)構(gòu)方案，推動企業(yè)自身的發(fā)展，最終促進(jìn)社會的良性發(fā)展
機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計論文范文第4篇
德國人發(fā)明的這一種變元法，是目前世界上最為科學(xué)易懂的變元方法，它能夠衍生出許多不同的方法，具有很大的可塑性。這種方法的內(nèi)涵主要有兩部分：它變化內(nèi)容多樣，包括材料、數(shù)量、位置、尺寸、形狀、連接、工藝七個方面；另一部分是上述七個方面的具體運(yùn)用，運(yùn)用的前提條件是機(jī)械基本結(jié)構(gòu)，這些元素在其基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的變化，這樣就有不同的形式，新的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案就創(chuàng)造出來了，這樣就達(dá)到了優(yōu)化設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)的目的。接下來筆者將會重點(diǎn)介紹七種創(chuàng)新方案在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體運(yùn)用，其最終目的還是滿足整個機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)的要求，這也是目前機(jī)械工作者普遍使用的方案。
1.1材料變元
現(xiàn)實生活中很多種材料都可以用來設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結(jié)構(gòu)類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結(jié)構(gòu)模式。比如說：在進(jìn)行鋼材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，零件的截面面積越大，材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就越大、越硬；在鐵材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了使結(jié)構(gòu)變強(qiáng)變硬，人們通常使用加強(qiáng)筋和隔板的方法；在塑料材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，塑料件的筋板和壁厚應(yīng)該無差而別且對稱均勻。
1.2數(shù)量變元
在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)當(dāng)中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構(gòu)成了產(chǎn)品本身，如果想要將機(jī)械的結(jié)構(gòu)目的進(jìn)行改變，那么就可以通過調(diào)節(jié)上述結(jié)構(gòu)元素而實現(xiàn)。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節(jié)省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘?shù)臅r候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結(jié)合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設(shè)計為一體的話，就可以大量地節(jié)省安裝的時間，提高了效率。
1.3位置變元
在實際操作過程中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的元素之間的位置是可以進(jìn)行調(diào)換的，這樣可以無形中使結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計更加完善。比如，零件的焊縫位置應(yīng)該對應(yīng)中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產(chǎn)品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變元
零件的尺寸必須符合使用的標(biāo)準(zhǔn)才行，必須在各項標(biāo)準(zhǔn)合格之后才可以進(jìn)行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進(jìn)行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進(jìn)行加工。如果不符合產(chǎn)品的需求那么還需要進(jìn)一步的加工整形來達(dá)到產(chǎn)品的要求。
1.5形狀變元
機(jī)械整體的結(jié)構(gòu)目的可以通過調(diào)整零件的形狀或者改變其規(guī)格的大小而實現(xiàn)。比如在彈簧的生產(chǎn)過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規(guī)格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設(shè)計出不同規(guī)則的產(chǎn)品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠?qū)毫τ行诤?，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設(shè)計空間放大，并且實現(xiàn)它的自身獨(dú)特性，即使它在單獨(dú)使用的過程中也可以實現(xiàn)跟其他零件的配合。
1.6分析連接變元
一是聯(lián)接方法，主要的模式有焊接、膠結(jié)以及螺紋聯(lián)接等方式。二是聯(lián)接的方式，根據(jù)結(jié)構(gòu)類型的不同而不同，因此為了豐富聯(lián)接方式以及尋找到最為契合的聯(lián)接方式，各個聯(lián)接的結(jié)構(gòu)以及聯(lián)接的方式都可以進(jìn)行相對應(yīng)的合理調(diào)整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯(lián)接的方式上不能選擇好，那么就會在聯(lián)接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產(chǎn)品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續(xù)使用，這樣的結(jié)構(gòu)也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變元
零件在產(chǎn)生之前，往往會有其自己的設(shè)計圖紙，而設(shè)計圖紙上面的結(jié)構(gòu)內(nèi)容直接決定了產(chǎn)品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設(shè)備的零件都不是完全相同的，所以零件的設(shè)計以及成本也千差萬別，如果設(shè)計工藝在產(chǎn)品出產(chǎn)之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質(zhì)量，一旦零件沒有合乎要求，那么產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現(xiàn)在的加工技藝正呈現(xiàn)著不斷創(chuàng)新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創(chuàng)新性，但是還不夠成熟，并非達(dá)到了理想中的需求，因此還需要進(jìn)一步的對此加大研究的力度。
2機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的嘗試及優(yōu)化測評
2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設(shè)備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設(shè)備必須進(jìn)行防腐蝕性的設(shè)計，這樣一來，在設(shè)計的最初就應(yīng)該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護(hù)和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設(shè)計上面，對停車間給予了嚴(yán)格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質(zhì)存在。其次，設(shè)備的使用年限與設(shè)備本身一些極為細(xì)小的間隙區(qū)有著十分重大的聯(lián)系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發(fā)生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進(jìn)行操作控制的，就像是一些產(chǎn)品的焊接點(diǎn)，這些產(chǎn)品貌似看起來已經(jīng)不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應(yīng)該進(jìn)行必要的封存和填補(bǔ)，或者干脆將縫隙擴(kuò)大，這樣便于對其進(jìn)行維修補(bǔ)救和防護(hù)。再次，溫度較高以及質(zhì)量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產(chǎn)品中產(chǎn)生，一旦發(fā)生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨(dú)特的屬性，產(chǎn)品在構(gòu)建的過程中不一定是一種金屬構(gòu)建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產(chǎn)生接觸面的腐蝕，應(yīng)該對此進(jìn)行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點(diǎn)也就越小，因此要針對產(chǎn)品的不同設(shè)計縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對機(jī)械結(jié)構(gòu)變元創(chuàng)新設(shè)計的優(yōu)化評測
機(jī)械結(jié)構(gòu)在完成變元創(chuàng)新實踐之后。要根據(jù)目前的性能以及使用效果進(jìn)行一個綜合的測評，首先要進(jìn)行模糊測評，運(yùn)用理論研究和一些理想化的模型設(shè)計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)先進(jìn)的設(shè)計理念和規(guī)劃，對其進(jìn)行變化創(chuàng)新設(shè)計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經(jīng)驗和研究理念進(jìn)行對其綜合評價的過程，并根據(jù)現(xiàn)有的先進(jìn)思維對其進(jìn)行構(gòu)建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產(chǎn)品在經(jīng)過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達(dá)到了指標(biāo)，并且要將邏輯推理的思維運(yùn)用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經(jīng)選擇好了的方案，進(jìn)行進(jìn)一步地修改和完善，從而作用于產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)建當(dāng)中，服務(wù)于產(chǎn)品的整體功能。
3結(jié)束語
機(jī)械創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計在目前產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和建設(shè)當(dāng)中占據(jù)著十分重要的比例，因此研究其具有不菲的價值，但是研究機(jī)械創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計并非一件簡單的事情，對于設(shè)計者和研究者都提出了非常高的要求，不僅在專業(yè)知識方面要熟練甚至精通，還要有敏捷的分析能力和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，創(chuàng)新的思想和技術(shù)知識更是不用說，這也是前提之一。
機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計論文范文第5篇
機(jī)械方案設(shè)計是一個創(chuàng)造性很強(qiáng)的活動，其思維過程是形象思維和抽象思維綜合作用的結(jié)果。目前計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）主要解決了在計算和繪圖等設(shè)計后續(xù)階段對設(shè)計者的支持。而對于極富創(chuàng)造性的早期方案設(shè)計階段的計算機(jī)支持至今沒有取得實質(zhì)性的進(jìn)展。即使是智能CAD系統(tǒng)，所采用的方法的理論基礎(chǔ)仍是基于傳統(tǒng)的人工智能的知識表示與推理方法，即邏輯思維為基礎(chǔ)，其中多以知識工程和專家系統(tǒng)的方法實現(xiàn)。這種CAD與AI的簡單組合，沒有也不可能從真正意義上實現(xiàn)方案設(shè)計自動化。創(chuàng)造性如何在方案設(shè)計過程中體現(xiàn)一直是困擾設(shè)計理論研究工作者的棘手問題，也一直沒有很好地解決，本文將就這一問題作一探討。
1機(jī)械方案設(shè)計的一般過程
一般認(rèn)為，方案設(shè)計階段主要有兩個任務(wù)：首先是建立技術(shù)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)。然后通過選擇相應(yīng)于功能結(jié)構(gòu)中的每個功能的功能載體，并組合這些被選擇的功能載體形成整個技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計方案。
通用設(shè)計理論認(rèn)為，方案設(shè)計過程可表述為兩個映射過程（圖1）：即用戶需求域到功能域的映射以及功能域到結(jié)構(gòu)域的映射。由需求域到功能域的映射過程最能體現(xiàn)設(shè)計者的創(chuàng)造能力，這一過程涉及到對設(shè)計思維規(guī)律以及創(chuàng)造性機(jī)理認(rèn)識水平，涉及到自然語言到專業(yè)技術(shù)語言的轉(zhuǎn)化。盡管有些學(xué)者提出通過對設(shè)計要求進(jìn)行層次分解來建立功能結(jié)構(gòu)圖的討論，但一般還要通過人工干預(yù)進(jìn)行。從功能到結(jié)構(gòu)的映射，實際上是功能結(jié)構(gòu)圖中的每一個分功能與能實現(xiàn)該分功能的結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配，一般情況下，總體功能往往包含著許多分功能。而每一功能可以由不同的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，因此存在組合、協(xié)調(diào)和評價篩選的問題。具體的機(jī)械方案設(shè)計過程如圖2所示。
圖2所示的機(jī)械方案設(shè)計過程還可通過數(shù)學(xué)形式進(jìn)行描述。設(shè)總體功能為U，它可分解為一些子功能，分解過程可形式化為：
U＝（U1，U2，…Um）（1）
即總體功能是有m個子功能UI（I＝1，2，…m）組成的。
任何一個子功能UI（I＝1，2，…，m）對應(yīng)著能夠完成該分功能的子結(jié)構(gòu)的集合TI，即
TI＝（tI1，tI2，…，tin）（I＝1，2，…，m）（2）
式中tij（j＝1，2，…，n）對應(yīng)于能完成子功能UI的所有子結(jié)構(gòu)，n為完成該子功能的子結(jié)構(gòu)總數(shù)。如果用UI定義行，tij為元素構(gòu)成矩陣，即得到功能與結(jié)構(gòu)相聯(lián)系的“功能—結(jié)構(gòu)技術(shù)矩陣”：
（3）
當(dāng)然能夠?qū)崿F(xiàn)各子功能的子結(jié)構(gòu)數(shù)并不相等，可以將能夠?qū)崿F(xiàn)某一子功能的最多子結(jié)構(gòu)數(shù)定為n，少于這個數(shù)的子功能元素項用零表示。圖2所描述的機(jī)械方設(shè)計的一般過程，看起來很簡單，但計算機(jī)實現(xiàn)有許多問題需要解決。如總功能如何分解為子功能、功能如何表達(dá)（因為從不同的角度提出的功能表達(dá)詞匯是不相同的）以及如何有效根據(jù)功能索引子結(jié)構(gòu)等問題有待進(jìn)一步探討和研究。
2基于機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型變異綜合方法
自60年代圖論理論首次被應(yīng)用于機(jī)構(gòu)設(shè)計以來，它在機(jī)構(gòu)分析與綜合方面的應(yīng)用得到深入的研究。在圖論中，封閉的圖代表機(jī)構(gòu)，頂點(diǎn)代表連桿，邊代表運(yùn)動副。圖可以用矩陣（如鄰接矩陣和關(guān)聯(lián)矩陣）表示、分析和計算。1979年，F(xiàn)reudenstein和Maki提出“功能與結(jié)構(gòu)分離”的方法用于機(jī)構(gòu)綜合，隨后許多學(xué)者對這一方法進(jìn)行研究和深化。該方法包括如下幾個環(huán)節(jié)：
2．1根據(jù)用戶的需求，提出機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計任務(wù)與技術(shù)要求：
（1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求
如運(yùn)動性質(zhì)（平面運(yùn)動或空間運(yùn)動）、基本回路數(shù)（或獨(dú)立環(huán)數(shù)目）、運(yùn)動副類型及數(shù)目、構(gòu)件類型及數(shù)目、主動副類型及其位置以及機(jī)架的構(gòu)件類型及其位置；
（2）功能性要求
如輸出構(gòu)件數(shù)目及其位置、每一輸出構(gòu)件的任務(wù)（如軌跡生成、函數(shù)生成、導(dǎo)引以及其它要求、滿足對預(yù)定的速度及加速度要求、滿足對機(jī)構(gòu)整體的動力學(xué)性能要求；
（3）約束條件
如運(yùn)動精度、結(jié)構(gòu)緊湊性、剛度、機(jī)械效益、軸銷作用反力以及制造、裝配、成本等方面的約束。
2．2結(jié)構(gòu)類型綜合
通過結(jié)構(gòu)類型綜合列出滿足設(shè)計任務(wù)要求的全部結(jié)構(gòu)類型并以適當(dāng)形式表示。
2．3優(yōu)選結(jié)構(gòu)類型
根據(jù)功能要求和約束條件，篩選出好的結(jié)構(gòu)類型。
該方法目前研究局限在平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型綜合，且一般集中在運(yùn)動鏈同構(gòu)識別、自由度識別方法以及平面運(yùn)動鏈自動生成等理論方法研究階段。盡管有一些應(yīng)用的研究報道，但都是針對簡單機(jī)構(gòu)（如變沖程發(fā)動機(jī)活塞機(jī)構(gòu)、車門開啟機(jī)構(gòu)等）通過人工方式實現(xiàn)。計算機(jī)實現(xiàn)還有一些關(guān)鍵技術(shù)沒有很有效的方法，如運(yùn)動鏈同構(gòu)識別問題，主動副位置確定、機(jī)架位置的確定、桿組的自動劃分以及對運(yùn)動鏈進(jìn)行評價篩選等問題。
3集成功能推理及結(jié)構(gòu)推理的方案創(chuàng)新設(shè)計過程模型
如果用人工智能語言描述，在上述第1小節(jié)中討論的機(jī)械方案設(shè)計的一般過程是基于功能推理方式，而第2小節(jié)中所討論的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型變異綜合方法是基于結(jié)構(gòu)推理方式。這兩種方式有其內(nèi)在的聯(lián)系，如何將這兩種方式有機(jī)地聯(lián)系在一起對于機(jī)械方案創(chuàng)新設(shè)計是一件很有意義的工作。功能推理主要解決功能到結(jié)構(gòu)之間的映射，通過結(jié)構(gòu)部件組合途徑形成機(jī)械方案。而結(jié)構(gòu)推理是從結(jié)構(gòu)部件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上通過機(jī)構(gòu)演繹（機(jī)架變換，主動件位置變換以及運(yùn)動副類型變換）途徑對機(jī)構(gòu)進(jìn)行變異創(chuàng)新，盡管目前結(jié)構(gòu)推理局限在平面連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型綜合，但通過本文的研究，該方法可以擴(kuò)展到一般剛體機(jī)械方案創(chuàng)新設(shè)計。有鑒于此，作者提出如圖3所示的集成功能推理和結(jié)構(gòu)推理的機(jī)械方案創(chuàng)新設(shè)計過程模型。
該設(shè)計過程模型由以下主要步驟組成：
Step1：功能結(jié)構(gòu)圖的建立。根據(jù)設(shè)計要求，建立功能結(jié)構(gòu)圖。
Step2：根據(jù)建立的功能結(jié)構(gòu)圖，尋找滿足各子功能要求的功能載體并組合成為原始機(jī)械方案。
Step3：將原始機(jī)械方案進(jìn)行抽象化為表達(dá)機(jī)械方案連接信息的運(yùn)動鏈表示。并記錄原始方案一些約束信息，如自由度數(shù)、桿數(shù)、原動件必須是幾副桿、輸出構(gòu)件是否必須與機(jī)架相連等等。
Step4：運(yùn)動鏈發(fā)散。列舉所有與抽象化表示的運(yùn)動鏈具有相同自由度、桿副類型以及桿數(shù)的非同構(gòu)運(yùn)動鏈，并進(jìn)行篩選。
Step5：機(jī)械方案元型集的生成。對篩選的運(yùn)動鏈進(jìn)行機(jī)架識別、原動件識別、桿組識別，形成用連桿和轉(zhuǎn)動副表達(dá)的機(jī)械方案元型。
Step6：候選方案集的生成。將以上生成的機(jī)械方案元型通過類型替代，形成候選方案集。
Step7：方案的評價決策。得到最優(yōu)方案。
Step8：方案的尺度綜合。
4機(jī)械方案創(chuàng)新設(shè)計智能支持系統(tǒng)
根據(jù)以上的過程模型，我們開發(fā)了機(jī)械方案創(chuàng)新設(shè)計智能支持系統(tǒng)MCIDISS。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。該系統(tǒng)由五大模塊組成：
（1）基于實例功能推理的原始機(jī)械方案生成模塊：該模塊采用兩級實例推理的模型，完成從設(shè)計任務(wù)到功能結(jié)構(gòu)圖的建立以及裝置提取與組合協(xié)調(diào)設(shè)計生成原始機(jī)械方案的
任務(wù)。
（2）基于結(jié)構(gòu)推理的方案設(shè)計創(chuàng)新模塊：該模塊在上面模塊產(chǎn)生的原始機(jī)械方案的基礎(chǔ)上，通過抽象化表示，將原始機(jī)械方案表達(dá)為一般化運(yùn)動鏈，從機(jī)械方案拓?fù)渎?lián)接上進(jìn)行變異創(chuàng)新。
（3）評價決策模塊：該模塊主要任務(wù)是對各階段的設(shè)計解進(jìn)行評價決策。系統(tǒng)主要采用模糊綜合評價決策方法。
（4）機(jī)構(gòu)尺度綜合模塊：該模塊主要任務(wù)是對組成機(jī)械方案的機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行綜合，以便從尺度上論證方案的可行性。
（5）運(yùn)動分析及仿真模塊：該模塊是在完成機(jī)構(gòu)尺度綜合后，對其進(jìn)行運(yùn)動分析和仿真，以便使設(shè)計者對所設(shè)計的方案有一個清晰直觀的認(rèn)識。
5結(jié)束語
機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計論文范文第6篇
[關(guān)鍵詞]課程設(shè)計 試卷庫 學(xué)生創(chuàng)新大賽 CDIO
綜合素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是新世紀(jì)高等學(xué)校人才培養(yǎng)和教學(xué)改革的主要目標(biāo)，機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)和就業(yè)是直接面向機(jī)械工程的主戰(zhàn)場，顯然具有強(qiáng)烈的工程背景和鮮明的機(jī)械特色，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和知識更新的快速變化，原有傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能適應(yīng)當(dāng)今社會對高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，所暴露出來的缺陷也非常明顯，特別是重理論、輕實踐，工程意識淡薄，導(dǎo)致創(chuàng)新動力不足。為此，探討、研究如何圍繞和重視工程意識下創(chuàng)新能力培養(yǎng)，進(jìn)行課程改革，以適應(yīng)時代的需要，為社會輸送合格人才，顯得十分重要和迫切。近幾年來，為了培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新意識和能力，我們已在相關(guān)方面做了大量的卓有成效的嘗試和改革。
一、探索創(chuàng)新考核模式，并在教學(xué)過程中實施
從2011年起，我們就以機(jī)械設(shè)計及理論平臺課程群為切入點(diǎn)，包括《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計》、《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》、《精密機(jī)械設(shè)計》等課程，對工科課程考核方式的改革做以探索，使之克服現(xiàn)有考核方式的缺欠，形成一套切實可行的、與用人單位的要求接軌的、以考察能力而不是考察知識為主的考核系統(tǒng)。這個考核系統(tǒng)包含的題目沒有唯一正確的標(biāo)準(zhǔn)答案，也不是客觀的標(biāo)準(zhǔn)化考試。教師根據(jù)具體需要選擇閉卷、開卷、閉卷和開卷混合、小論文、小設(shè)計、口試、實驗、參與科研、實地調(diào)查等多種方式。像實驗、論文、設(shè)計、口試、參與科研實地調(diào)查等，均可適當(dāng)采用等級制；增加平時考試的次數(shù)和在總成績中所占的比例；改變一門課程結(jié)束時進(jìn)行一次考試的習(xí)慣做法。教師在課堂教學(xué)的過程中有意識地隨時觀察和記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，通過面談、正式作業(yè)、項目調(diào)查、書面報告、討論問題、寫論文等方式對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行即時的和全面的評價。
通過詳實的企業(yè)調(diào)研，編制了包括《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計》、《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》、《精密機(jī)械設(shè)計》各20套考題的試卷庫；選定各課程中近10種小論文的題目；選定近100道來自生產(chǎn)實際的口試題。并把這種考核內(nèi)容和考試模式在教學(xué)中試點(diǎn)應(yīng)用，學(xué)生普遍反應(yīng)這種考核模式擯棄了單純的死記硬背，對學(xué)生的理解能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到積極作用，使得“校園人”和“社會人”自然銜接，縮短“斷乳期”。
二、更新傳統(tǒng)課程設(shè)計模式
《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》是機(jī)械設(shè)計課程的后續(xù)必修課，對多門課程起到融會貫通的作用。傳統(tǒng)的課程設(shè)計模式是老師指定題目，學(xué)生按步驟計算，最后成圖。由于設(shè)計時間短，學(xué)生對方案的修改很排斥，更無法做到多種方案比較。我們采用的方法是：讓一部分學(xué)生從學(xué)期初就開始用C、VB等計算機(jī)語言，進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計，把課程設(shè)計中耗時多的模塊譬如：帶傳動設(shè)計、齒輪設(shè)計、軸的設(shè)計編成參數(shù)化設(shè)計程序，學(xué)生利用編制的程序輸入原始參數(shù)，原來齒輪設(shè)計需要兩天的計算量，現(xiàn)在則需要十幾分鐘，這樣就使改變參數(shù)帶來的重復(fù)計算工作量大大降低，學(xué)生可以做出多種設(shè)計方案，實現(xiàn)方案的優(yōu)化。
三、基于CDIO理念的課程教學(xué)體系
為了加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)技能、溝通技巧、管理能力、領(lǐng)導(dǎo)才能、實際應(yīng)用能力和團(tuán)隊合作能力，我們在《機(jī)械原理》課程教學(xué)中引入了CDIO（構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運(yùn)作）工程教育模式，在課堂教學(xué)中增加了基于功能原理方法論的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計知識點(diǎn)；隨課堂教學(xué)的進(jìn)展，同步了22個設(shè)計題目，每4或5個人組成一個設(shè)計組，組內(nèi)按設(shè)計任務(wù)進(jìn)行合理分工，課程結(jié)束時，提交了設(shè)計結(jié)果（包括設(shè)計的三維數(shù)字模型、仿真模型、設(shè)計報告）。通過基于項目的學(xué)習(xí)方法，同學(xué)們一方面掌握了理論知識，同時也鍛煉了解決實際工程問題的能力和團(tuán)隊合作的能力，取得了良好的教學(xué)效果。
四、指導(dǎo)學(xué)生參加各種創(chuàng)新大賽，取得豐碩成果
機(jī)電學(xué)院的學(xué)生參加大賽由來已久，繼山東省機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計大賽之后，從2011年，我們又牽頭組織學(xué)生參加全國信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽，此項賽事是教育部主辦，每年參賽規(guī)模大，參加學(xué)校多，對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)有很大好處。2011年，我們獲得最佳指導(dǎo)教師獎3項，優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎2項，全國二等獎3項，全國三等獎5項，全國優(yōu)秀獎9項；2012年，獲得最佳指導(dǎo)教師獎5項，優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎5項，全國二等獎4項，全國三等獎7項，全國優(yōu)秀獎5項。煙臺大學(xué)連續(xù)兩屆獲得優(yōu)秀組織獎。對此項比賽，學(xué)校給予了充分的肯定。
綜上所述，我們針對學(xué)生學(xué)業(yè)能力的評價，創(chuàng)建了一種多層次多視角的以能力為主和知識為輔的綜合考核系統(tǒng)，對學(xué)生的理解能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到積極作用；我們在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計中引入計算機(jī)輔助技術(shù)，培養(yǎng)了同學(xué)們在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的能力，加強(qiáng)了與工程實踐的接軌；2006--2012年學(xué)科組指導(dǎo)學(xué)生參加全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽和山東省機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計大賽，獲得諸多獎項；2011-2012年組織學(xué)生參加全國信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽，獲得多項優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎和學(xué)生國家級獎、省級獎，我們通過把大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計大賽、信息技術(shù)大賽等各種創(chuàng)新設(shè)計競賽作為檢驗教學(xué)效果和學(xué)生能力培訓(xùn)的一個平臺引入教學(xué)過程中，從而加強(qiáng)了學(xué)生基礎(chǔ)知識和實踐能力的培養(yǎng)；在課程教學(xué)中引入基于項目的學(xué)習(xí)理念，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)技能、溝通技巧、管理能力、領(lǐng)導(dǎo)才能、實際應(yīng)用能力和團(tuán)隊合作能力的培養(yǎng)。總之，成果所解決的問題正是當(dāng)前高等教育面臨的應(yīng)試教育與素質(zhì)教育之間轉(zhuǎn)變的重要問題，我們通過創(chuàng)新性教育和教學(xué)不僅提高了學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新的積極性，而且對于進(jìn)一步深化機(jī)械本科教學(xué)改革、加快創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)步伐、全面推進(jìn)創(chuàng)新教育理念都是具有深遠(yuǎn)意義的。
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機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計論文范文第7篇
關(guān)鍵詞：TRIZ理論，創(chuàng)新設(shè)計，機(jī)械產(chǎn)品，
二十一世紀(jì)全世界范圍內(nèi)機(jī)械產(chǎn)品激烈競爭，各個國家都很重視如何提高產(chǎn)品的設(shè)計水平，增強(qiáng)其競爭實力。而產(chǎn)品設(shè)計最主要的目標(biāo)就是對產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新，滿足消費(fèi)者的需要并且占據(jù)市場更重要的位置，所以，要想增強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品自身的競爭實力，最根本的途徑就是重視創(chuàng)新設(shè)計。創(chuàng)新設(shè)計理論又叫做TRIZ理論，是設(shè)計的核心理論，目前已經(jīng)在機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中被廣泛應(yīng)用，可以提現(xiàn)企業(yè)的核心競爭力。1946年，前蘇聯(lián)G.S.Altshuller創(chuàng)立了TRIZ理論，指的是發(fā)明問題的解決理論。以這個理論為基礎(chǔ)，軍事工業(yè)得到了很大的發(fā)展。二十世紀(jì)九十年代開始流入美歐，在某些企業(yè)當(dāng)中開始應(yīng)用并且推廣，取得了很多發(fā)明專利，隨之也產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)很多國家興起了TRIZ理論研究和推廣的熱潮。1998年之后，TRIZ理論開始在中國出現(xiàn)，不少科研機(jī)構(gòu)把TRIZ理論作為技術(shù)創(chuàng)新的首選，積極的進(jìn)行探索。這篇論文主要是探討TRIZ理論主要內(nèi)容以及在機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用。
1.TRIZ理論基本內(nèi)容概述
TRIZ理論的觀點(diǎn)是，發(fā)明問題的關(guān)鍵是解決沖突，而解決沖突需要遵守相關(guān)的原則：對系統(tǒng)的某個零部件或者性能進(jìn)行改進(jìn)時，不可以影響到系統(tǒng)或者相鄰的其他零部件以及性能。沖突主要包括技術(shù)沖突和物理沖突，物理沖突指的是如果對一子系統(tǒng)出現(xiàn)相反的要求時所出現(xiàn)的沖突，系統(tǒng)的某個部分同一時間出現(xiàn)兩種相反的狀態(tài)，主要是由一個參數(shù)造成的。技術(shù)沖突的含義是系統(tǒng)的某個部分性能增強(qiáng)造成了有害以及有用兩種結(jié)果，也可以理解為有益作用被引入或者有害作用被消除，造成其他的一個或者幾個子系統(tǒng)性能降低，這種問題主要是由兩個參數(shù)造成的。
G.S.Altshuller在理論當(dāng)中提出了四十條沖突解決原理，也就是發(fā)明原理以及沖突解決矩陣的含義，各種領(lǐng)域的相互沖突的特性通過高度的概括，抽象成為三十九個技術(shù)特性參數(shù)（也叫做通用工程參數(shù)），矩陣中的行代表沖突惡化的參數(shù)，列代表沖突改善的參數(shù)。針對技術(shù)沖突，可以以沖突矩陣為基礎(chǔ)，找到對應(yīng)的發(fā)明原理，從而找到解決問題的辦法；針對物理沖突，通常利用分離原理了可以找到解決辦法，發(fā)明原理和分離原理之間具有一定的關(guān)系，一條分離原理，可以對應(yīng)很多條發(fā)明原理。
2.TRIZ理論在機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中應(yīng)用
2.1.TRIZ理論在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計中應(yīng)用的步驟程序
將TRIZ理論應(yīng)用到機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計當(dāng)中，主要的步驟是：對機(jī)械系統(tǒng)問題進(jìn)行分析，明確關(guān)鍵的技術(shù)功能，找到造成系統(tǒng)中問題的參數(shù)，對沖突的類型進(jìn)行判斷。如果系統(tǒng)中的問題主要是由一個參數(shù)造成的，屬于物理沖突；如果是由兩個參數(shù)造成的，屬于技術(shù)沖突?？梢酝ㄟ^分離原理解決物理沖突，對分離方法進(jìn)行確定，包括時間分離、空間分離、整體和部分的分離、基于條件的分離，根據(jù)實際的分離原理和解決沖突的發(fā)明原理的對應(yīng)關(guān)系，找到解決問題的辦法。技術(shù)沖突，第一步要確定惡化技術(shù)特性參數(shù)和改善技術(shù)特性參數(shù)，再以沖突矩陣為基礎(chǔ)，找出對應(yīng)的發(fā)明原理，從而找出解決問題的辦法。最后，把推薦的對應(yīng)的發(fā)明原理應(yīng)用的具體的問題上，對每一個原理在具體問題上的實現(xiàn)和應(yīng)用進(jìn)行探討。
2.2.呆扳手的創(chuàng)新設(shè)計案例
設(shè)計初期的呆扳手在松開或者擰緊六角螺母或者螺栓時，因為螺母或者螺栓受力點(diǎn)在兩條棱邊，很容易變形，因此無論是松開還是擰緊都比較困難。而新的設(shè)計需要避免原來設(shè)計當(dāng)中的缺陷。后來美國一項以沖突矩陣為基礎(chǔ)的專利解決了這個問題。這個專利是從三十九個通用工程參數(shù)當(dāng)中選擇一對特性參數(shù)：1）提高質(zhì)量的參數(shù)：物體所產(chǎn)生的有害因素，可以對螺母或者螺栓減少磨損。2）可以造成負(fù)面影響的參數(shù)：制造精度，全新的改進(jìn)有可能造成制造的困難。然后把上面的兩個參數(shù)代進(jìn)沖突矩陣，可以得到下面四條發(fā)明理論，即是：維數(shù)變化、小對稱、拋棄與復(fù)制、修復(fù)。通過分析維數(shù)變化以及小對稱這兩條發(fā)明原理可知，經(jīng)過創(chuàng)新的呆扳手工作面的某些點(diǎn)可以和螺母或者螺栓的側(cè)面相接觸，而不僅僅是接觸棱邊，因此解決了這個問題。
通過這個實例可以說明，機(jī)械產(chǎn)品的某些參數(shù)或者特性進(jìn)行改進(jìn)之后會造成其他參數(shù)和特性的惡化，可以通過沖突矩陣來解決這種技術(shù)沖突，這說明在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中應(yīng)用TRIZ理論時具有價值的。
2.3.某飛機(jī)的航空發(fā)動機(jī)引擎罩的創(chuàng)新設(shè)計案例
某飛機(jī)的航空發(fā)動機(jī)引擎罩在設(shè)計時，表現(xiàn)出來的技術(shù)沖突是：一方面希望發(fā)動機(jī)可以吸入較多的空氣，另一方面又希望發(fā)動機(jī)罩和地面之間的距離可以不減少。把它轉(zhuǎn)化為物理沖突：應(yīng)該將發(fā)動機(jī)罩的直徑加大，這樣有利于吸入空氣，但是直徑又不宜過大，避免機(jī)罩和路面的距離減少。
這個物理沖突可以用空間分離原理進(jìn)行解決?？臻g分離所對應(yīng)的發(fā)明原理當(dāng)中有No.4不對稱原理。根據(jù)這個原理，可以把原來的對稱設(shè)計變更為不對稱的設(shè)計。如下圖所示。
圖1：發(fā)動機(jī)罩改進(jìn)設(shè)計方案示意圖
3.結(jié)束語
中國的機(jī)械產(chǎn)品比較落后、缺乏技術(shù)創(chuàng)新力量、市場比較低迷，主要是因為企業(yè)缺乏適應(yīng)市場需要的新產(chǎn)品開發(fā)以及技術(shù)創(chuàng)新的能力和機(jī)制。尤其是國內(nèi)很多中小型企業(yè)資金匱乏、開發(fā)新產(chǎn)品的能力比較差，亟需相關(guān)新產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的支持。而TRIZ理論可以推動技術(shù)創(chuàng)新在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用。
機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計論文范文第8篇
突出工程觀點(diǎn)機(jī)械設(shè)計課程是一門實踐性很強(qiáng)的課程，而學(xué)生缺乏實踐經(jīng)驗和感性認(rèn)識，因此我們充分利用實驗課、課程設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用工程觀點(diǎn)提高分析問題和解決問題的能力。實驗課在傳授知識和技能方面有著理論課無法替代的作用，它的特點(diǎn)是觀察目標(biāo)明確、清晰，原理結(jié)構(gòu)易懂、有針對性，可動手操作等。我們要求學(xué)生仔細(xì)觀察、分析，并將實際結(jié)果和有關(guān)原理進(jìn)行分析、對比和歸納總結(jié)。如動平衡實驗、螺栓組連接實驗等幾個驗證性實驗，目的就是驗證理論知識，培養(yǎng)實驗動手能力，同時提高學(xué)生應(yīng)用工程觀點(diǎn)分析問題的能力。課程設(shè)計是本課程及相關(guān)課程知識的一次綜合運(yùn)用，是學(xué)生第一次較全面的設(shè)計訓(xùn)練，是對學(xué)生設(shè)計思想、設(shè)計方法和設(shè)計能力的一次鍛煉和檢查。在此過程中，前一階段教學(xué)中存在的問題會顯露出來，因此這是系統(tǒng)培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生工程觀點(diǎn)的一次難得的機(jī)會。
將單個零部件的設(shè)計與整機(jī)設(shè)計結(jié)合起來在實際的工業(yè)應(yīng)用中，零部件往往不是單獨(dú)使用的，它們要相互連接、配合形成系統(tǒng)進(jìn)行工作。因此，機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)的目標(biāo)決不僅僅是為了能夠進(jìn)行單個零部件的設(shè)計，而是面向?qū)嶋H機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計。但目前國內(nèi)高校機(jī)械設(shè)計課程的內(nèi)容在編排上都是以零部件進(jìn)行分塊講解，各個零部件之間沒有很好地建立有機(jī)的聯(lián)系，學(xué)生在學(xué)完整個課程之后雖然能夠進(jìn)行單個零部件的設(shè)計，但面臨整機(jī)設(shè)計中的零部件之間相關(guān)問題設(shè)計往往無所適從。為此，我們在教學(xué)中每講到某一個零部件的設(shè)計時總要抽出一定的時間詳細(xì)介紹一下該零部件與其他零部件之間的關(guān)系、設(shè)計中如何進(jìn)行相互協(xié)調(diào)等。
合理使用教學(xué)方法與教學(xué)手段
1采用多媒體教學(xué)，提高教學(xué)效果學(xué)校在多個校區(qū)建立了設(shè)備先進(jìn)，條件優(yōu)越的多媒體教室，能保證全校機(jī)械設(shè)計課程的多媒體教學(xué)。從2000年開始研究利用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)手段和教學(xué)方法的改革，進(jìn)行多媒體課件的研制工作，完成了《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》、《機(jī)械工程基礎(chǔ)》、《機(jī)械設(shè)計》三門課程的多媒體課件，所用素材內(nèi)容豐富、經(jīng)典生動，學(xué)生反映良好，使用方便省時高效；使教師授課空間由二維的黑板擴(kuò)展到了更真實、自然的多維空間，為改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段提供了新的發(fā)展機(jī)遇。
2多樣化的課堂教學(xué)幫助學(xué)生掌握重點(diǎn)、克服難點(diǎn)理論課加強(qiáng)啟發(fā)式，采用多媒體和黑板相結(jié)合，并輔以配套電子版教材，幫助學(xué)生聽課與復(fù)習(xí)；習(xí)題課通過抓住典型習(xí)題，舉一反三，以點(diǎn)帶面；討論課以實際工程為背景，使學(xué)生在分析能力提高中理解重點(diǎn)；實驗課充分發(fā)揮開放實驗室的作用，使學(xué)生在自主動手能力提高中突破難點(diǎn)。
3建設(shè)“機(jī)械設(shè)計”省級精品課程網(wǎng)站利用校園網(wǎng)提供的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,為學(xué)生提供了教學(xué)課件、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、復(fù)習(xí)思考題、練習(xí)題等大量的學(xué)習(xí)資源，節(jié)省了學(xué)時，提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，也培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。
3開放主題的小論文，培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識的能力
由于學(xué)時的限制，在講授機(jī)械發(fā)展史等內(nèi)容時，只能給學(xué)生一些很粗淺的認(rèn)識。我們嘗試讓學(xué)生對這部分內(nèi)容進(jìn)行自學(xué)，并且給學(xué)生獲取比教材上內(nèi)容更豐富和具體的知識的途徑，要求學(xué)生以“各種機(jī)械的發(fā)展史”為主題寫成學(xué)習(xí)小論文。學(xué)生通過查閱相關(guān)資料，對各種機(jī)器的相關(guān)技術(shù)及發(fā)展有了較深入的認(rèn)識，并完成了諸如“機(jī)器人的發(fā)展”“、抽油機(jī)的發(fā)展”、“聯(lián)合收割機(jī)的發(fā)展”、“輪式拖拉機(jī)的發(fā)展”等小論文的寫作，并編輯成冊，培養(yǎng)了學(xué)生主動獲取知識的能力。
工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
以機(jī)械設(shè)計課程體系的教學(xué)內(nèi)容為背景，以強(qiáng)化設(shè)計型、綜合型和加強(qiáng)學(xué)生動手能力培養(yǎng)為目標(biāo)，我們將原“機(jī)械設(shè)計”的實驗環(huán)節(jié)從課程中剝離出來，于2006年構(gòu)建了單獨(dú)設(shè)置、學(xué)分單列的機(jī)械設(shè)計實驗課程,并新編了“機(jī)械設(shè)計實驗指導(dǎo)書”和“機(jī)械設(shè)計實驗教學(xué)大綱”，按五大模塊體系設(shè)置了5個實驗項目，其中：創(chuàng)新設(shè)計型實驗1個，綜合型實驗3個，驗證型實驗1個。對每個實驗項目規(guī)定了難度等級，要求每位學(xué)生至少完成3個實驗項目，其中包括2個必做項目和1個選做項目，便于因材施教和培養(yǎng)學(xué)生個性發(fā)展。為進(jìn)一步提高本科生科研能力、創(chuàng)新能力和實踐動手能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的科技創(chuàng)新熱情，依托西南地區(qū)較早建立的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計實驗室，我校每年都舉辦大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽，學(xué)生可根據(jù)自身的興趣愛好和創(chuàng)新需求自由申請項目，也可申請參加教師從現(xiàn)有教學(xué)、科研、生產(chǎn)和管理研究課題中細(xì)化出來的項目或企業(yè)界設(shè)立的項目，學(xué)校給予經(jīng)費(fèi)支持，機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)部配備指導(dǎo)教師。近幾年來，學(xué)生的科技創(chuàng)新活動如火如荼的進(jìn)行，優(yōu)秀作品曾多次獲得四川省“挑戰(zhàn)杯”、全國“挑戰(zhàn)杯”、全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽獎項以及全國機(jī)器人足球錦標(biāo)賽冠、亞軍。
加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)
機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)組鼓勵和支持青年教師在職提高學(xué)位，實行指導(dǎo)教師責(zé)任制，安排富有教學(xué)經(jīng)驗的老教師在教學(xué)和科研上對新進(jìn)教師進(jìn)行指導(dǎo)和幫助，實行一對一的傳、幫、帶，并訂有明確具體的培養(yǎng)計劃，幫助他們提高教學(xué)能力，過好教學(xué)關(guān)。要求新進(jìn)教師必須經(jīng)過聽課、輔導(dǎo)答疑、批改作業(yè)、指導(dǎo)實驗、指導(dǎo)課程設(shè)計、試講、點(diǎn)評、講近機(jī)類課程等階段后，才能講機(jī)類課程。經(jīng)常開展有關(guān)本課程的教改與建設(shè)、教材建設(shè)、教學(xué)方法與手段運(yùn)用以及老教師示講、試講等教學(xué)法活動；鼓勵青年教師在教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面勇于創(chuàng)新，創(chuàng)造條件鼓勵教師參加各種學(xué)術(shù)會議。鼓勵青年教師積極參與本課程組主持或參加的校級及省教育廳立項的課程建設(shè)與教改研究項目。另外，加大引進(jìn)具有豐富實踐經(jīng)驗的高級工程技術(shù)人才，把不同經(jīng)歷的教師融為一個有機(jī)整體，使教師間共同磋商，相互學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短。
結(jié)束語
機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計論文范文第9篇
關(guān)鍵詞：創(chuàng)新型人才 機(jī)械原理 教學(xué)改革
中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0180-03
Reform and Practice of the Mechanical Principle Course Based on the Innovative Talent Training
Wang Min Luo Xiaolin
（College of Mechanical Engineering， Guangdong Polytechnic Normal University， Guangzhou Guangdong ， 510665， China）
Abstract： As a backbone professional basic course of machinery majors，the mechanical principle course has a pivotal position in training students’engineering practice and innovation ability.With science innovation center and off-campus practice teaching base as linkages， the teaching reform and practice of the mechanical principle course were promoted and the students’ project practice ability and innovation ability were cultivated through restructuring the teaching content， optimizing the teaching means， constructing piecewise practice teaching and strengthening the construction of innovative teachers.
Key Words： Innovative talents； Mechanical principle； Educational reform
《機(jī)械原理》作為機(jī)械類及近機(jī)械類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)整體運(yùn)動方案設(shè)計的重要任務(wù)，在培養(yǎng)大學(xué)生工程實踐及創(chuàng)新能力方面具有其他課程所無法比擬的優(yōu)勢。但該課程內(nèi)容缺乏關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性，學(xué)生無法從整體上順利完成系統(tǒng)的運(yùn)動方案設(shè)計，也無法從機(jī)械產(chǎn)品綜合設(shè)計的角度理解該課程所述知識的真正用處。并且由于課時壓縮及學(xué)生整體素質(zhì)的下滑，使得學(xué)生普遍反映該課程內(nèi)容枯燥難懂，機(jī)構(gòu)運(yùn)動費(fèi)解難明，于是產(chǎn)生了嚴(yán)重的厭學(xué)、畏難情緒，期末考試不及格率大，學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力培養(yǎng)更無從談起。
多年來，研究人員結(jié)合機(jī)械原理課程理論教學(xué)和實踐教學(xué)兩大模塊，通過合理整合教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化理論教學(xué)；改進(jìn)教學(xué)方式、方法；改進(jìn)作業(yè)方式；構(gòu)建分段實踐教學(xué)模式；鼓勵、支持學(xué)生參加科研活動及各種科技競賽；強(qiáng)化創(chuàng)新型教師培養(yǎng)等方面的改革，以期激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。近年來初見成效，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性提高，不及格率明顯降低，學(xué)生在各級各類有關(guān)機(jī)械創(chuàng)新的大賽中也獲得了較好成績。
1 重組教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化理論教學(xué)
為培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、綜合能力及創(chuàng)新設(shè)計能力，研究人員將《機(jī)械原理》課程按照“機(jī)構(gòu)分析”“機(jī)構(gòu)設(shè)計”和“綜合設(shè)計”的模塊進(jìn)行劃分，如圖1所示[1]。機(jī)構(gòu)分析模塊主要內(nèi)容包括：機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析、平面機(jī)構(gòu)的力分析、機(jī)械的效率與自鎖、機(jī)械的平衡、機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)等，通過該模塊的學(xué)習(xí)提高學(xué)生分析問題的能力。機(jī)構(gòu)設(shè)計模塊主要內(nèi)容包括：平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計、凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計、齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計、齒輪系及其設(shè)計、其他常用機(jī)構(gòu)、工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)及其設(shè)計等。綜合設(shè)計模塊主要內(nèi)容為機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計[2]。學(xué)生通過對機(jī)構(gòu)設(shè)計及綜合設(shè)計模塊的學(xué)習(xí)，在結(jié)合自身實踐經(jīng)驗與理論知識的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維及綜合設(shè)計能力。
2 改革教學(xué)方式、方法，優(yōu)化教學(xué)手段
近年來，由于專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)時受到不同程度的核酰所以在有限的課堂教學(xué)時間內(nèi)，教師基本需“滿堂灌”才能完成教學(xué)計劃，學(xué)生完全是被動地接受。這種單一的灌輸式填鴨式教學(xué)方式，嚴(yán)重束縛了學(xué)生的創(chuàng)新意識。為改進(jìn)這種現(xiàn)狀，機(jī)械原理課堂教學(xué)過程中加強(qiáng)啟發(fā)式、討論式及案例式等先進(jìn)教學(xué)方式的應(yīng)用[3]，并借助現(xiàn)代信息技術(shù)，采用“多媒體課件+黑板+教具”三位一體的教學(xué)手段，強(qiáng)化大學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和自我教育的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。
課堂講授過程中，采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學(xué)手段，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，提高教學(xué)質(zhì)量。首先，采用多媒體教學(xué)不僅能節(jié)省板書時間，而且可根據(jù)教材內(nèi)容，將文字、圖片、聲音、動畫等結(jié)合起來，使教學(xué)更形象、生動，激活課堂氣氛，提高學(xué)習(xí)效果。特別是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動等一些難以用語言來描述的教學(xué)內(nèi)容，采用多媒體教學(xué)具有突出的優(yōu)勢。其次，將一些機(jī)構(gòu)的實物模型和教學(xué)用具帶入課程輔助教學(xué)，使原本枯燥、抽象的教學(xué)難點(diǎn)變得形象生動。比如在講授齒輪時，將齒輪模型帶入課堂，針對實物進(jìn)行講解，學(xué)生更容易接受[4]。最后，教學(xué)過程中，授課教師也要注意板書教學(xué)的合理運(yùn)用。講解課程習(xí)題的具體運(yùn)算過程時，使用板書教學(xué)效果更好。比如用矢量方程圖解法求解機(jī)構(gòu)的速度和加速度時，采用板書教學(xué)，雖然耗時，但教學(xué)效果好。
3 構(gòu)建分段實踐教學(xué)模式
構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的分段實踐教學(xué)體系[5]，主要包括實驗教學(xué)、課程設(shè)計和科技創(chuàng)新三部分[6]，如圖2所示。實驗教學(xué)除包括“機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖測繪”“齒輪參數(shù)測定”等一些驗證性實驗外，增設(shè)開放性實驗室，學(xué)生可利用課余時間在實驗室進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計；課程設(shè)計中鼓勵學(xué)生采用計算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計及三維建模、分析、優(yōu)化，并動手制作實物樣機(jī)模型，以提高他們的綜合分析能力及實踐能力；以機(jī)械創(chuàng)新大賽和工程訓(xùn)練綜合能力競賽為契機(jī)，積極鼓勵學(xué)生參加各級各類競賽，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性、主動性和創(chuàng)造性。
（1）增設(shè)開放式實驗，構(gòu)筑學(xué)生創(chuàng)新實踐平臺。
把示范性、驗證性的實驗，變?yōu)樵O(shè)計型、綜合型的實驗，并實行開放式教學(xué)，為學(xué)生進(jìn)行科技制作提供必要的工作條件[7]。在W院現(xiàn)有大學(xué)生科創(chuàng)中心的示范作用下，爭取創(chuàng)建機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計實驗室，組建機(jī)械創(chuàng)新小組、機(jī)械設(shè)計小組等。
（2）改革課程設(shè)計，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新。
對“機(jī)械原理”課程設(shè)計的題目、內(nèi)容及考核方法進(jìn)行改革，探索基于項目形式的課程設(shè)計教學(xué)模式[8]。課程設(shè)計過程中，以學(xué)生為主，教師只做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)；課程設(shè)計成果也不再局限于設(shè)計說明書和圖紙，鼓勵學(xué)生采用計算機(jī)軟件（比如Pro/E、3Dmax、UG等三維設(shè)計軟件）設(shè)計自己所提出的方案，繪制虛擬的三維造型，并通過軟件對方案進(jìn)行模擬仿真。
（3）以機(jī)械創(chuàng)新大賽為契機(jī)，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力。
積極鼓勵并組織學(xué)生參與各種機(jī)械創(chuàng)新大賽，如國家機(jī)械創(chuàng)新大賽、省機(jī)械創(chuàng)新大賽、校機(jī)械創(chuàng)新大賽，使學(xué)生在競賽中鍛煉交流，有意識地更新和夯實基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生的自主意識和創(chuàng)新能力。同時，學(xué)院也制定了相關(guān)政策，鼓勵學(xué)生參與到教師的科研項目中，學(xué)習(xí)教師在科學(xué)研究過程中的經(jīng)驗與成果，以強(qiáng)化學(xué)生的工程意識和工程素質(zhì)，并通過幫助教師解決實際問題，鍛煉學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。實踐證明，讓學(xué)生參與各項科技創(chuàng)新競賽是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的最有效途徑。機(jī)電學(xué)院的學(xué)生在近幾年的國家級、省級機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽中均獲得較好的成績：第四屆“機(jī)械創(chuàng)新”比賽全國總決賽二等獎；第五屆“機(jī)械創(chuàng)新”比賽廣東省賽二等獎3項；第六屆“機(jī)械創(chuàng)新”比賽廣東省賽二等獎3項。
4 加強(qiáng)基礎(chǔ)作業(yè)，增加課程小論文
機(jī)械原理教學(xué)過程中除完成常規(guī)習(xí)題作業(yè)外，適當(dāng)布置幾篇小論文。例如：在講授機(jī)械原理緒論部分涉及到機(jī)械發(fā)展的歷史，雖然這不是機(jī)械原理課程的核心內(nèi)容，但了解機(jī)械發(fā)展的歷史對學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)課程是有幫助的，故該部分內(nèi)容可布置相應(yīng)的課程論文。讓學(xué)生完成課程小論文，一方面可培養(yǎng)學(xué)生撰寫科技論文的能力，另一方面又能夠使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，學(xué)生在進(jìn)行相關(guān)資料檢索、整理、分析的過程中，既加深了對機(jī)械原理課程的了解，又能從中體會到機(jī)械原理課程的奧妙與樂趣，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
5 加強(qiáng)創(chuàng)新型師資建設(shè)，促進(jìn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)
俗話說“嚴(yán)師出高徒”，所以，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)關(guān)鍵在教師，只有建立一支創(chuàng)新型指導(dǎo)教師隊伍，才能培養(yǎng)出合格的創(chuàng)新人才。本著“請進(jìn)來，走出去”的原則，建立專任教師和兼職教師相結(jié)合的高水平師資隊伍。一方面聘請企事業(yè)單位具有豐富經(jīng)驗的工程技術(shù)人員出任兼職教師，開設(shè)專題講座，講授專業(yè)概論、學(xué)科前沿，指導(dǎo)學(xué)生實踐實習(xí)、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)。另一方面，更為重要的是制定相關(guān)激勵政策，鼓勵教師主持參與教研和科學(xué)項目研究，組織教師到企事業(yè)單位或科研院所學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、工程現(xiàn)場實踐等，以提高教師自身的工程實踐能力和創(chuàng)新思維能力。教師在教科研中形成的新思想、新方法，及創(chuàng)造的新成果會潛移默化地滲透給學(xué)生，進(jìn)而激發(fā)起學(xué)生們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新欲望。只有教師的教學(xué)能力和創(chuàng)造性思維能力活躍起來，才能保證創(chuàng)新教育的順利開展，促進(jìn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。
6 結(jié)語
《機(jī)械原理》課程在培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和解決實際問題的動手能力中占有十分重要的地位。采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學(xué)手段，保證教學(xué)效果。以機(jī)電學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新中心為紐帶，鼓勵學(xué)生參加各級各類大學(xué)生科技創(chuàng)新競賽；鼓勵學(xué)生參與教師的教學(xué)和科研項目，以多元化的實踐模式促進(jìn)學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。以校外大學(xué)生實踐教學(xué)基地為依托，加強(qiáng)創(chuàng)新型師資建設(shè)，開展創(chuàng)新性教育，提高學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)解決工程實際問題的能力和實踐動手能力，促進(jìn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。
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