導(dǎo)語：如何才能寫好一篇機械創(chuàng)新設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

（1）綠色設(shè)計是技術(shù)先進(jìn)、環(huán)境協(xié)調(diào)性好和經(jīng)濟性好統(tǒng)一的設(shè)計方法。它具有：可拆卸可維修、節(jié)能環(huán)保、報廢后可以回收再利用、無毒無害、簡單便宜。

（2）創(chuàng)新設(shè)計就需要機械設(shè)計人員發(fā)揮創(chuàng)造性思維，融合最新的科技成果，結(jié)合現(xiàn)代的設(shè)計理念和方法，考慮產(chǎn)品的實用性、易用性等因素，設(shè)計出具有市場競爭力的機械產(chǎn)品。原創(chuàng)設(shè)計、變異設(shè)計和反求設(shè)計是機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的三種主要形式。機械產(chǎn)品的創(chuàng)新并不是單純的指產(chǎn)品本身，從產(chǎn)品概念到產(chǎn)品銷售整個過程是需要有創(chuàng)新思維。

（3）綠色機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計很明顯就是綠色設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計相結(jié)合，生產(chǎn)出既節(jié)能環(huán)保，又充滿特色的產(chǎn)品?，F(xiàn)實中，很多產(chǎn)品雖然具有創(chuàng)新，但是并不環(huán)保，而有的考慮了環(huán)保特點，產(chǎn)品本身卻沒有什么新意。機械產(chǎn)品一定要充分兼顧綠色環(huán)保特點和創(chuàng)新特點，相互融合，構(gòu)成一個完整的綠色機械產(chǎn)品。

2綠色創(chuàng)新設(shè)計原則

2.1安全可靠

安全可靠始終是一切產(chǎn)品的首要原則。對于機械產(chǎn)品而言，零件的機械強度、剛度、熱平衡性、穩(wěn)定性和耐磨性都需要滿足要求。在設(shè)計上要保證科學(xué)合理，材料選取要正確，加工工藝和裝配都需要滿足安全可靠的原則。

2.2生態(tài)效益

我們產(chǎn)品的最大特色就是綠色環(huán)保，生態(tài)效益自然是不可或缺的原則。我們強調(diào)的綠色環(huán)保不單單是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中環(huán)保，在今后的使用過程中也需要對周圍環(huán)境無污染。我們在零部件選擇的時候就要選取無毒、無害、無輻射的材料。還有盡可能減少對材料和能源的需要。材料的選取完成后，機械產(chǎn)品本身也需要考慮污染問題，期中噪聲是重要的因素。機械產(chǎn)品工作時發(fā)出的聲音是噪聲的一個很大的污染源。長期處在這樣的環(huán)境下，對人的健康有很大的危害。低噪聲設(shè)計成為了機械設(shè)計一個重要的原則。所有我們在機械產(chǎn)品設(shè)計上就要考慮生態(tài)平衡的需求，堅持綠色設(shè)計理念。

2.3人機工程學(xué)

現(xiàn)在的設(shè)計更注重“以人為本”的原則。我們在機械產(chǎn)品的設(shè)計中，要充分考慮人和機器的關(guān)系，使得人-機器-環(huán)境三者相互協(xié)調(diào)，人的工作能力與機器的作業(yè)需求相適應(yīng)，營造出舒適、高效、安全的工作條件，最終提高整個系統(tǒng)的工作效率。除了這些之外，機械產(chǎn)品的外形、顏色也要與產(chǎn)品本身定位和環(huán)境協(xié)調(diào)好，比如冰箱應(yīng)該用冷色的，給人清涼的感覺，醫(yī)療器械用淺色，給人安靜衛(wèi)生感覺。產(chǎn)品外形也要比例合適，讓人看著大方，美觀。

2.4經(jīng)濟效益

我們生產(chǎn)的畢竟是機械產(chǎn)品，目的還是要為企業(yè)帶來更多的利潤，所以經(jīng)濟效益是我們不得不考慮的問題。機械產(chǎn)品既要滿足客戶的要求，還有盡可能成本低廉。為了達(dá)到經(jīng)濟最佳性，產(chǎn)品的設(shè)計和制造都該考慮在內(nèi)。

3綠色創(chuàng)新設(shè)計的特點

（1）能體現(xiàn)綠色環(huán)保的理念。機械產(chǎn)品設(shè)計者以綠色環(huán)保為前提，利用創(chuàng)造原理，發(fā)揮創(chuàng)新思維，充分尋找產(chǎn)品的創(chuàng)新點。綠色機械產(chǎn)品的創(chuàng)新重點放在在制造、使用到回收利用都要考慮其可能對環(huán)境造成污染和對資源的浪費的點。

（2）傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品設(shè)計更看重的是產(chǎn)品的使用功能屬性，缺乏環(huán)保意識。綠色機械產(chǎn)品設(shè)計考慮的是產(chǎn)品的全周期。

（3）強調(diào)程序化思考和創(chuàng)造原理。機械產(chǎn)品創(chuàng)新不僅依賴創(chuàng)新性思維，還要應(yīng)用創(chuàng)造原理。有時直覺思維、邏輯思維和抽象思維等不能滿足設(shè)計要求的時候，就需要建立設(shè)計方案形態(tài)學(xué)矩陣，讓創(chuàng)新變成程序化的思考過程，這樣克服了經(jīng)驗總結(jié)設(shè)計的不足，更容易生產(chǎn)創(chuàng)造性的產(chǎn)品設(shè)計思路。

4綠色創(chuàng)新設(shè)計的方法

4.1 逆向設(shè)計法

逆向設(shè)計是相對正向設(shè)計而言，其基礎(chǔ)是應(yīng)用逆向思維，利用事物的對立面。如對立、對立并存、對立綜合等，從原理逆向、大小逆向和屬性逆向等方面進(jìn)行綠色創(chuàng)新設(shè)計。①簡化。簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。如減少部件的數(shù)量，以便于裝備、拆卸、減少緊固件數(shù)量等；簡化拆卸過程。如結(jié)構(gòu)設(shè)計時，采用易于拆卸的連接方式，減少緊固件數(shù)量等；簡化回收工藝：廢舊產(chǎn)品的回收工藝技術(shù)應(yīng)簡單可行。②極小化。朝極小化方向思考：如產(chǎn)品的輕、薄、短、小化。③極大化。朝極大化方向思考：如采用新技術(shù)、新原理、新材料等構(gòu)思功能極大化的結(jié)構(gòu)簡單、材料少、體積小、重量輕、可靠性高、壽命長的產(chǎn)品。④廢舊產(chǎn)品的回收利用。利用新構(gòu)思、新技術(shù)、回收利用廢舊產(chǎn)品?；厥召Y源、減少環(huán)境污染，如對全塑汽車的回收利用。

4.2 移植法運用其它領(lǐng)域綠色設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計的理論、方法和技術(shù)，研究本領(lǐng)域綠色設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計中存在的問題，開發(fā)具有綠色特點的新產(chǎn)品

①原理移植。如將太陽能炊具的集熱原理移植到雨傘上，研制成雨天擋雨，晴天能燒水或做飯的新型多功能傘。

②結(jié)構(gòu)移植。如將機床滑動摩擦導(dǎo)軌的摩擦面置于滾子間，則得到牽引力小，傳動效率高，系統(tǒng)簡單，維修方便的滾動摩擦導(dǎo)軌。這種新型導(dǎo)軌是平面滾動軸承結(jié)構(gòu)方式的一種移植。

③材料移植。如將工業(yè)陶瓷用于發(fā)動機氣缸，可大幅度提高熱效率，降低燃料消耗，是材料的創(chuàng)造性移植。

篇2

一、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的目的與內(nèi)涵

（一）機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的目的。全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的目的，在于引導(dǎo)高校在課堂教學(xué)過程中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計意識、綜合設(shè)計能力和團(tuán)隊協(xié)作精神；鼓勵大學(xué)生走出課堂，積極參與課外拓展課程，加強自身動手能力和工程實踐訓(xùn)練，通過機械設(shè)計和工藝制作等課外科技活動，提升自身的創(chuàng)新思維，成為對社會有用的創(chuàng)新型人才。（二）機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的內(nèi)涵。機械創(chuàng)新設(shè)計大賽有其深刻的內(nèi)涵，主要表現(xiàn)在以下幾方面：重視人文關(guān)懷，陶冶創(chuàng)新精神、鍛煉實踐能力，結(jié)合生產(chǎn)實際、踐行開放辦學(xué)。2004年9月的第一屆大賽無固定主題，但從2006年10月的第二屆到2016年10月的第七屆均設(shè)定了相應(yīng)的大賽主題，如第二屆以“健康與愛心”為主題，第三屆以“綠色與環(huán)境”為主題，第七屆以“服務(wù)社會—高效、便利、個性化”為主題。從這些大賽主題中可以看到機械創(chuàng)新設(shè)計大賽重視人文關(guān)懷的內(nèi)涵。創(chuàng)新無處不在。創(chuàng)新通常分為兩種：一種是構(gòu)成事物原有元素的重新組合；另一種就是在原有元素上加入新的元素。每屆參賽的作品都必須與大賽的主題和內(nèi)容相符，而且要求作品在功能、設(shè)計、結(jié)構(gòu)、工藝制作、性價比、實用性等多方面具有創(chuàng)新性。這就對當(dāng)代大學(xué)生創(chuàng)新精神、實踐能力等方面提出了更高的要求，也體現(xiàn)了機械設(shè)計大賽這方面的內(nèi)涵。結(jié)合生產(chǎn)實際、踐行開放式辦學(xué)，這是機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的另一層內(nèi)涵。設(shè)計是制作的依據(jù)，制作是設(shè)計的體現(xiàn)。每一個參賽作品，從構(gòu)思、設(shè)計、出圖、工藝到制作，整個過程必須依托生產(chǎn)實際，設(shè)計出來的作品可能很美觀，可是如果沒有考慮加工工藝，就無法通過機械加工來完成制作，這就是理論脫離實際。機械創(chuàng)新設(shè)計大賽是一項體現(xiàn)綜合設(shè)計能力的科技活動，其要求加強校企合作，加強校內(nèi)外實訓(xùn)基地建設(shè)，踐行開放式辦學(xué)，給學(xué)生提供技能展示的平臺，讓學(xué)生更多地投入實踐訓(xùn)練中去。

二、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽存在的問題剖析

（一）競賽與日常教學(xué)活動難以兼顧。按照往屆大賽賽程，機械創(chuàng)新設(shè)計大賽每兩年舉辦一次，基本是偶數(shù)年5月份區(qū)賽，7月份國賽，但是高校教學(xué)計劃是以年為單位編制班級，所以不能保證每屆的學(xué)生都有機會參加競賽。特別是高職院校，很多高職院校是采用“2.5+0.5”的教學(xué)模式，奇數(shù)年份入校的學(xué)生，一年級時沒條件參賽，二年級時又不舉辦比賽，到三年級第二個學(xué)期又在校外進(jìn)行頂崗實習(xí)。并且競賽沒有納入教學(xué)計劃，學(xué)生只能利用課余時間籌備比賽，作品從設(shè)計到制作易與教學(xué)計劃沖突，參賽作品參差不齊，難以保證質(zhì)量，這就與大賽的宗旨背道而馳了。（二）學(xué)生自主創(chuàng)新的作品難以甄別。由于比賽時間的倉促，學(xué)生設(shè)計水平的局限，難免存在部分作品抄襲剽竊現(xiàn)象。從往屆的競賽作品來看，有些作品全部或部分技術(shù)已被他人申請專利保護(hù)，或市面上已有相同商品銷售。另有一些作品遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)有應(yīng)用的同類產(chǎn)品的技術(shù)水平。相當(dāng)數(shù)量院校的作品設(shè)計比較簡陋，制作粗糙，難免有消極應(yīng)賽之嫌。競賽的評委來自各院?；蚰承┢髽I(yè)，他們只是某個領(lǐng)域的專家，對不同領(lǐng)域的科研狀況和科技水平往往不夠了解，他們在甄別作品的創(chuàng)新性、自主完成方面存在困難。（三）競賽未能做到公平與公正。機械創(chuàng)新設(shè)計大賽是教育主管部門和各高校關(guān)注的重要賽事，要保持其旺盛生命力，就必須做到公平、公正、公開?？v觀往屆大賽，仍存在一些不公平、不公正的方面，例如，競賽組委和評委組成結(jié)構(gòu)的代表性不足，基本上集中在少數(shù)的重點工科院校，有些評委本人還是指導(dǎo)老師，指導(dǎo)一個或多個團(tuán)隊的作品，評委之間賽前允許交流和討論，這樣的競賽難以保證公平與公正性。評委不應(yīng)該是參賽代表隊的指導(dǎo)老師，也不能為參賽代表隊的領(lǐng)隊，只有對這些事項進(jìn)行規(guī)范，競賽才會向良性發(fā)展。

三、改進(jìn)機械創(chuàng)新設(shè)計大賽，促進(jìn)高校創(chuàng)新教育發(fā)展

（一）把競賽納入教學(xué)計劃和教學(xué)大綱中，加強創(chuàng)新教育。知識只有創(chuàng)造性地運用才談得上有力量。創(chuàng)新教育在于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性地學(xué)知識，并創(chuàng)造性地運用知識。只有引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)上發(fā)揮創(chuàng)造性，摒棄以往消極地存儲知識，被動地接受知識的觀念，才能達(dá)到德智體美全面發(fā)展的教育目標(biāo)。學(xué)生要發(fā)揮創(chuàng)造性，除在課堂上學(xué)習(xí)理論知識外，還要加強課外的動手操作能力。機械創(chuàng)新設(shè)計大賽給學(xué)生提供了良好的課外實踐平臺，參加競賽的學(xué)生在老師的指導(dǎo)下能夠激發(fā)創(chuàng)造力，盡情發(fā)揮自己的才能。機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的宗旨是“以賽促教，以賽促學(xué)”，所以，建議在保證學(xué)校的日常教學(xué)情況下，把競賽納入教學(xué)計劃和教學(xué)大綱中，加強對學(xué)生的創(chuàng)新教育。（二）結(jié)合競賽特點建立智創(chuàng)團(tuán)隊，充分發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)新潛能。團(tuán)隊協(xié)作是歷屆機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的特點，有一個良好的創(chuàng)新團(tuán)隊才能創(chuàng)造出優(yōu)秀的作品。根據(jù)筆者多次參加該項大賽的經(jīng)驗，團(tuán)隊成員必須具備勤學(xué)好問、肯鉆研、能吃苦、表達(dá)能力好、動手能力強等素質(zhì)。所以，結(jié)合競賽特點建立智創(chuàng)團(tuán)隊，建設(shè)智創(chuàng)工作室，以老帶新，養(yǎng)成團(tuán)結(jié)協(xié)作、共同創(chuàng)造的良好習(xí)慣，顯得十分重要。智創(chuàng)團(tuán)隊中的學(xué)生可以利用課余時間發(fā)揮潛能，進(jìn)行一些創(chuàng)新性的設(shè)計制作，一方面增強對本學(xué)科知識點的學(xué)習(xí)興趣，另一方面通過競賽拓寬視野，為今后步入社會積累經(jīng)驗。此外，為了充分發(fā)揮智創(chuàng)團(tuán)隊的創(chuàng)造力，各高校還可以考慮建立智創(chuàng)團(tuán)隊工作室。目前，不少高校仍缺乏適合創(chuàng)新人才培養(yǎng)的良好環(huán)境，很多學(xué)校的實訓(xùn)基地參差不齊，對機械創(chuàng)新設(shè)計大賽不夠重視，有的可能連好一點的加工作品的工作場所都沒有。為了保證參賽作品的質(zhì)量，高校可以考慮建立智創(chuàng)團(tuán)隊工作室，讓學(xué)生課余時間能在工作室里設(shè)計與制作作品，充分發(fā)揮創(chuàng)新潛能。（三）規(guī)范競賽相關(guān)事項，促使學(xué)生樹立創(chuàng)新意識。只有對大賽的相關(guān)事項進(jìn)行規(guī)范，嚴(yán)格做到公平、公正，才能真正調(diào)動學(xué)生的參賽積極性，促使學(xué)生樹立創(chuàng)新意識。首先，要杜絕大賽抄襲現(xiàn)象。據(jù)了解，在機械創(chuàng)新設(shè)計大賽中，有些院校為了完成比賽任務(wù)，隨意拿個作品或在網(wǎng)絡(luò)上抄襲一個作品充數(shù)參賽，這樣既占用了競賽名額，也占用了比賽場地，更不利于學(xué)生創(chuàng)新意識的樹立。對此，應(yīng)嚴(yán)格對作品進(jìn)行把關(guān)，杜絕大賽抄襲現(xiàn)象。要明確競賽主題，明確競賽主題就明確了競賽方向，參加競賽的學(xué)生作品就必須與主題相符，這樣能夠一定程度上杜絕學(xué)生對其他作品的抄襲。其次，要對大賽的評委進(jìn)行嚴(yán)格甄選，即對評委進(jìn)行綜合性考核，保證評委們所擅長專業(yè)涵蓋各領(lǐng)域，對不同領(lǐng)域的科研狀況和科技水平有足夠的了解，這樣才能很好地甄別作品的創(chuàng)新性以及是否為學(xué)生自主完成。此外，要避免裁判既是指導(dǎo)員又是裁判，只有這樣，才能建立公平、公正的評判機制。（四）完善參賽獎勵制度，鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新。每屆機械創(chuàng)新設(shè)計大賽都會涌現(xiàn)出不少的優(yōu)秀作品，這些作品中有的還是受法律保護(hù)的專利作品，這充分說明在帶隊老師的指導(dǎo)下，學(xué)生的潛能是無限的，只要能提供良好的創(chuàng)作環(huán)境和競賽環(huán)境，學(xué)生是能設(shè)計和制作出優(yōu)秀作品的。但是，再大的潛力也是需要激勵的，有了相應(yīng)的激勵，學(xué)生才能將自身潛能最大限度地挖掘出來。當(dāng)前，在參賽激勵方面，每個學(xué)校有所不同，有的學(xué)校獎勵力度很大，有的學(xué)校獎勵力度很小，這樣就難免出現(xiàn)消極備賽的情況。為鼓勵學(xué)生積極參賽，充分發(fā)揮自主創(chuàng)新潛能，各高校應(yīng)完善參賽獎勵制度，鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新。例如，可以在物質(zhì)上給予獎勵金等獎勵，也可以在精神上給予個人榮譽等獎勵。

總之，創(chuàng)新教育的核心在于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽能夠從意識、思維、個性等方面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。因此，改進(jìn)機械創(chuàng)新設(shè)計大賽，并將之與高校創(chuàng)新教育緊密結(jié)合起來，有利于促進(jìn)高校創(chuàng)新教育的發(fā)展。

作者:江健 方小菊 單位:廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院

【參考文獻(xiàn)】

［1］王樹才．全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽可持續(xù)性問題思考［J］．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2009（3）

篇3

機械零部件設(shè)計的本質(zhì)是創(chuàng)造和革新?，F(xiàn)代機械機械零部件設(shè)計強調(diào)創(chuàng)新設(shè)計，要求在設(shè)計中更充分地發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設(shè)計理論和方法的指導(dǎo)下，設(shè)計出更具有生命力的產(chǎn)品。

一、把握機械零部件設(shè)計的主要內(nèi)容

機械零部件設(shè)計是機械設(shè)計的重要組成部分，機械運動方案中的機構(gòu)和構(gòu)件只有通過零部件設(shè)計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設(shè)計的基礎(chǔ)。機械零部件設(shè)計的主要內(nèi)容包括：根據(jù)運動方案設(shè)計和總體設(shè)計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)形、材料、精度等，進(jìn)行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機械產(chǎn)品整機應(yīng)滿足的要求是由零部件設(shè)計所決定的，機械零部件設(shè)計應(yīng)滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩(wěn)定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經(jīng)濟性上的要求主要指生產(chǎn)成本要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護(hù)要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制，需全面綜合考慮。

二、嚴(yán)格計算機械零部件的失效形式

機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、表面壓碎、表面點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設(shè)計零部件時應(yīng)首先進(jìn)行零部件的失效分析，預(yù)估失效的可能性，采取相應(yīng)措施，其中包括理論計算，計算所依據(jù)的條件稱為計算準(zhǔn)則，常用的計算準(zhǔn)則有：一是強度準(zhǔn)則。強度是機械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強度要求是保證機械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準(zhǔn)則。剛度是指零部件在載荷的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準(zhǔn)則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內(nèi)。三是振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則。對于高速運動或剛度較小的機械，在工作時應(yīng)避免發(fā)生共振。振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則要求所設(shè)計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性準(zhǔn)則。機械零部件在高溫工作條件下，由于過度受熱，會引起油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機械精度降低。因此，為了保證零部件在高溫下正常工作，應(yīng)合理設(shè)計其結(jié)構(gòu)及合理選擇材料，必要時須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準(zhǔn)則。耐磨性是指相互接觸并運動零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當(dāng)零部件過度磨損后，將改變其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，削弱其強度，降低機械精度和效率，以致零部件失效報廢。因此，機械設(shè)計時應(yīng)采取措施，力求提高零部件的耐磨性。

篇4

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我們機械制造技術(shù)發(fā)展也極為迅速，而且，機械制造是我國重大生產(chǎn)行業(yè)之一，對推動我國經(jīng)濟發(fā)展有著極大的作用[1]。但是，我國作為一個機械制造大國，在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計上卻欠缺太多，很多機械制造都是模仿其他發(fā)達(dá)國家的機械設(shè)計工藝來進(jìn)行生產(chǎn)的，雖然一些機械結(jié)構(gòu)設(shè)計也發(fā)生了改變，而從本質(zhì)上卻依然沒有太大的變動，缺乏自主創(chuàng)新設(shè)計，一直引用技術(shù)會造成我國的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計會隨著發(fā)達(dá)國家的后面走，無法將其真正的超越，而且，很多機械企業(yè)認(rèn)為創(chuàng)建機械研發(fā)中心較為奢侈，這樣的思想很難為我國的經(jīng)濟發(fā)展、科技發(fā)展帶來更大的推動作用。我國作為一個經(jīng)濟大國、機械制造大國，不能僅將目光停留在機械的生產(chǎn)制造中，更應(yīng)將目光放在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新上，同時要保證機械設(shè)計創(chuàng)新不能過于死板，單純的按照其他機械設(shè)計進(jìn)行修修改改的很難從實質(zhì)進(jìn)行改變，需要從機械結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等全方位進(jìn)行創(chuàng)新，同時，還要注重機械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，這才是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新發(fā)展的根本，而且，通過不斷的對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新，對促進(jìn)我國經(jīng)濟發(fā)展、科技發(fā)展有著極大的作用，更有利于早日超過西方一些發(fā)達(dá)國家的機械科技水平，從而成為世界機械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新的“領(lǐng)跑人”。

2機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計，應(yīng)切實的走上創(chuàng)新道路，按照科學(xué)理論的推理，對其進(jìn)行科學(xué)的設(shè)想、勇敢去實踐，這樣才能實現(xiàn)對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新目的。變元法是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新設(shè)計的重要方法之一，而且，變元法的應(yīng)用范圍也極為廣泛，能夠給設(shè)計人員帶來一定的創(chuàng)新思路，主要是對產(chǎn)品的關(guān)鍵點進(jìn)行考慮，再對各個關(guān)鍵點的設(shè)計進(jìn)行論證和調(diào)整，從而實現(xiàn)對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的調(diào)整，去除以往機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的老套方案，提升機械結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，達(dá)到對結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新目的，具體分析如下。

2.1尺寸的變元

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中涉及到的零部件較多，而且，各項零部件結(jié)構(gòu)的形狀有著很大的差異性，每個機械結(jié)構(gòu)尺寸、形狀等參數(shù)都會根據(jù)機械使用的情況進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定，從而實現(xiàn)機械運行的相應(yīng)功能[2]。利用變元法對機械結(jié)構(gòu)各個零部件尺寸進(jìn)行變元設(shè)計，實現(xiàn)對形狀、尺寸等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的目的，不斷的提升機械的運行效果。另外，在尺寸變元的基礎(chǔ)上，可以對機械結(jié)構(gòu)形態(tài)、尺寸等進(jìn)行創(chuàng)新，主要結(jié)合機械市場的發(fā)展形勢、機械的使用趨勢等來實現(xiàn)對機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新目的。

2.2材料的變元

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用到的材料種類極為繁多，各部分結(jié)構(gòu)都會結(jié)合使用情況的不同采取不同的原材料制成，而且每個零部件材料加工的方式也有所不同，同樣材料在加工不同零件的情況下也可能出現(xiàn)不同的加工方式，而最終的目的是要通過合理的加工方式來將材料的最佳效能發(fā)揮出來，這樣才能有效的提高機械的使用效率[3]。變元法中所提到的材料變元，主要根據(jù)對材料的變元方式來實現(xiàn)對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新和研究。例如，在對一種材料進(jìn)行加工的過程中，如果想得到理想的剛性材料的作用，需要將這類剛性材料應(yīng)用到相應(yīng)的部件，也可以說，對機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，需要根據(jù)材料的性能來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。因此說，在對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新的過程中，必須注重材料的性能發(fā)揮，這樣才能更好的完成機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計。

2.3工藝的變元

加工工藝技術(shù)對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新有著極大的作用，機械的任何結(jié)構(gòu)在完成理想設(shè)計之前，都必須有著可靠的加工工藝作為支持，這樣才能有效的提高機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的效果[4]。變元法中所提到的工藝變元主要是根據(jù)工藝技術(shù)選擇的不同，來實現(xiàn)對各個元器件產(chǎn)生相應(yīng)的作用，從而實現(xiàn)對機械整個結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用。工藝手段與結(jié)構(gòu)尺寸、材料性能等變元有著很大的差異性，工藝手段選取和使用的合理性，直接影響到機械結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能，因此，機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計必須對工藝手段進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，利用新穎的工藝手段來確保機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新性。

3結(jié)語

篇5

關(guān)鍵詞：機械制造，零部件設(shè)計，創(chuàng)新

 

傳統(tǒng)機械零部件的設(shè)計帶來了運用中出現(xiàn)的許多問題：零部件容易腐蝕損壞；零部件容易疲勞損壞，斷裂、表面剝落等；零部件容易摩擦損壞等等。這些問題的出現(xiàn)，都是機械零部件傳統(tǒng)的設(shè)計局限性所產(chǎn)生的。傳統(tǒng)設(shè)計在長期運用中得到不斷的完善和提高，目前在大多數(shù)情況下仍然是有效的設(shè)計方法，但是它有很多局限：在方案設(shè)計時憑借設(shè)計者有限的直接經(jīng)驗或間接經(jīng)驗，通過計算、類比分析等，以收斂思維方式，過早地確定方案。這種方案設(shè)計既不充分又不系統(tǒng)，不強調(diào)創(chuàng)新，因此很難得到最優(yōu)方案；在機械零部件設(shè)計中，僅對重要的零部件根據(jù)簡化的力學(xué)模型或經(jīng)驗公式進(jìn)行靜態(tài)的或近似的設(shè)計計算，其他零部件只作類比設(shè)計，與實際工況有時相差較遠(yuǎn)，難免造成失誤；傳統(tǒng)設(shè)計偏重于考慮產(chǎn)品自身的功能的實現(xiàn)，忽略人——機——環(huán)境之間關(guān)系的重要性；傳統(tǒng)設(shè)計采用手工計算、繪圖，設(shè)計的準(zhǔn)確性差、工作周期長、效率低。所以，在現(xiàn)代機械部件設(shè)計中，很有必要用到創(chuàng)新思維的方法去設(shè)計。論文參考網(wǎng)。

1 創(chuàng)新機械零部件的設(shè)計思想

機械零部件設(shè)計的本質(zhì)是創(chuàng)造和革新?，F(xiàn)代機械機械零部件設(shè)計強調(diào)創(chuàng)新設(shè)計，要求在設(shè)計中更充分地發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設(shè)計理論和方法的指導(dǎo)下，設(shè)計出更具有生命力的產(chǎn)品。

1.1 運用創(chuàng)造思維

設(shè)計者的創(chuàng)造力是多種能力、個性和心理特征的綜合表現(xiàn)，它包括觀察能力、記憶能力、想象能力、思維能力、表達(dá)能力、自控能力、文化修養(yǎng)、理想信念、意志性格、興趣愛好等因素。其中想象能力和思維能力是創(chuàng)造力的核心，它是將觀察、記憶所得信息有控制地進(jìn)行加工變換，創(chuàng)造表達(dá)出新成果的整個創(chuàng)造活動的中心。創(chuàng)造力的開發(fā)可以從培養(yǎng)創(chuàng)新意識、提高創(chuàng)新能力和素質(zhì)、加強創(chuàng)新實踐等方面著手。設(shè)計者不是把設(shè)計工作當(dāng)成例行公事，而是時刻保持強烈的創(chuàng)新愿望和沖動，掌握必要創(chuàng)新方法，加強學(xué)習(xí)和鍛煉，自覺開發(fā)創(chuàng)造力，成為一個符合現(xiàn)代設(shè)計需要的創(chuàng)新人才。

1.2 運用發(fā)散思維

發(fā)散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破常規(guī)，從不同方向，多角度、多層次地考慮問題，求出多種答案的思維方式。例如，若提出“將兩零部件聯(lián)結(jié)在一起”的問題，常規(guī)的辦法有螺紋聯(lián)結(jié)、焊接、膠接、鉚接等，但運用發(fā)散思維思考，可以得到利用電磁力、摩擦力、壓差或真空、綁縛、冷凍等方法。發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的主要形式之一，在技術(shù)創(chuàng)新和方案設(shè)計中具有重要的意義。

1.3 運用創(chuàng)新思維

創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)新思維。論文參考網(wǎng)。創(chuàng)新思維是一種最高層次的思維活動，它是建立在各類常規(guī)思維基礎(chǔ)上的。人腦在外界信息激勵下，將各種信息重新綜合集成，產(chǎn)生新的結(jié)果的思維活動過程就是創(chuàng)新思維。機械機械零部件設(shè)計的過程是創(chuàng)新的過程。設(shè)計者應(yīng)打破常規(guī)思維的慣例，追求新的功能原理、新方案、新結(jié)構(gòu)、新造型、新材料、新工藝等，在求異和突破中體現(xiàn)創(chuàng)新。

2 科學(xué)的進(jìn)行機械零部件設(shè)計

2.1 把握機械零部件設(shè)計的主要內(nèi)容

機械零部件設(shè)計是機械設(shè)計的重要組成部分，機械運動方案中的機構(gòu)和構(gòu)件只有通過零部件設(shè)計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設(shè)計的基礎(chǔ)。機械零部件設(shè)計的主要內(nèi)容包括：根據(jù)運動方案設(shè)計和總體設(shè)計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)形、材料、精度等，進(jìn)行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機械產(chǎn)品整機應(yīng)滿足的要求是由零部件設(shè)計所決定的，機械零部件設(shè)計應(yīng)滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩(wěn)定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經(jīng)濟性上的要求主要指生產(chǎn)成本要低。此外，還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護(hù)要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制，需全面綜合考慮。

2.2 嚴(yán)格計算機械零部件的失效形式

機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、表面壓碎、表面點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設(shè)計零部件時應(yīng)首先進(jìn)行零部件的失效分析，預(yù)估失效的可能性，采取相應(yīng)措施，其中包括理論計算，計算所依據(jù)的條件稱為計算準(zhǔn)則，常用的計算準(zhǔn)則有：一是強度準(zhǔn)則。強度是機械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強度要求是保證機械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準(zhǔn)則。剛度是指零部件在載荷的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準(zhǔn)則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內(nèi)。三是振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則。對于高速運動或剛度較小的機械，在工作時應(yīng)避免發(fā)生共振。振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則要求所設(shè)計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性準(zhǔn)則。機械零部件在高溫工作條件下，由于過度受熱，會引起油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機械精度降低。因此，為了保證零部件在高溫下正常工作，應(yīng)合理設(shè)計其結(jié)構(gòu)及合理選擇材料，必要時須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準(zhǔn)則。耐磨性是指相互接觸并運動零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當(dāng)零部件過度磨損后，將改變其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，削弱其強度，降低機械精度和效率，以致零部件失效報廢。因此，機械設(shè)計時應(yīng)采取措施，力求提高零部件的耐磨性。

2.3 正確選擇機械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個重要技術(shù)指標(biāo)，是檢驗零部件表面質(zhì)量的主要依據(jù)；它選擇的合理與否，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。機械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機械零部件設(shè)計工作中，應(yīng)用普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應(yīng)用類比法需要有充足的參考資料，現(xiàn)有的各種機械設(shè)計手冊中都提供了較全面的資料和文獻(xiàn)。最常用的是與公差等級相適應(yīng)的表面粗糙度。在通常情況下，機械零部件尺寸公差要求越小，機械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關(guān)系。

2.4 全面優(yōu)化機械零部件設(shè)計方法

要充分運用機械學(xué)理論和方法，包括機構(gòu)學(xué)、機械動力學(xué)、摩擦學(xué)、機械結(jié)構(gòu)強度學(xué)、傳動機械學(xué)等及計算機輔助分析的不斷發(fā)展，對設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題能作出很好的處理，一系列新型的設(shè)計準(zhǔn)則和方法正在形成。計算機輔助設(shè)計（CAD）是把計算機技術(shù)引入設(shè)計過程，利用計算機完成選型、計算、繪圖及其他作業(yè)的現(xiàn)代設(shè)計方法。CAD技術(shù)促成機械零部件設(shè)計發(fā)生巨大的變化，并成為現(xiàn)代機械設(shè)計的重要組成部分。論文參考網(wǎng)。目前，CAD技術(shù)向更深更廣的方向發(fā)展，主要表現(xiàn)為以下基于專家系統(tǒng)的智能CAD；CAD系統(tǒng)集成化，CAD與CAM（計算機輔助制造）的集成系統(tǒng)（CAD/CAM）；動態(tài)三維造型技術(shù)；基于并行工程，面向制造的設(shè)計技術(shù)（DFM）；分布式網(wǎng)絡(luò)CAD系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

1．趙冬梅.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004．

2．聞邦椿.機械設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009 .

3．王建平.工科院校機械專業(yè)機械創(chuàng)新設(shè)計教學(xué)的探索[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報,2005(06).

4．陳天河.淺談機械零部件的創(chuàng)新設(shè)計[J].大眾科技,2006(05).

篇6

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新設(shè)計；機械結(jié)構(gòu)設(shè)計；設(shè)計技術(shù)；

創(chuàng)新是行業(yè)發(fā)展的靈魂，是實現(xiàn)企業(yè)競爭力的源泉，有利于企業(yè)獲得更大的上升空間，以滿足社會的發(fā)展需求。現(xiàn)階段，市場需求開始呈多元化趨勢，傳統(tǒng)的設(shè)計理念使企業(yè)的發(fā)展受到了限制，無法發(fā)揮其實際作用。對此，應(yīng)強化創(chuàng)新設(shè)計理念，對機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而實現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計效果。

1創(chuàng)新設(shè)計對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性

現(xiàn)階段，我國社會經(jīng)濟發(fā)展較快，人們的思想意識發(fā)生了轉(zhuǎn)變，開始向多元化方向發(fā)展，要求機械結(jié)構(gòu)滿足多元化的發(fā)展需求，使其具備良好的功能和性能，以保障工作效率。在此背景下，傳統(tǒng)設(shè)計理念的劣勢尤為凸顯，其結(jié)構(gòu)單一、應(yīng)用范圍有限，使其行業(yè)價值受到了影響。對此，要求設(shè)計人員提高創(chuàng)新意識，采用新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)等設(shè)計方式，以打破常規(guī)設(shè)計理念的限制，對機械結(jié)構(gòu)的本質(zhì)進(jìn)行創(chuàng)新，從而提高機械制造領(lǐng)域的生命力，保證其安全、穩(wěn)定的發(fā)展。

2創(chuàng)新設(shè)計在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

變元法這一理念最早由德國提出并使用的，對創(chuàng)新機械結(jié)構(gòu)設(shè)計有十分重要的意義。在采用這種設(shè)計理念時，需要對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念進(jìn)行分析，合理確定機械結(jié)構(gòu)的特點和要求，并根據(jù)實際情況來創(chuàng)新設(shè)計，能有效保障機械結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，從而實現(xiàn)變元法的設(shè)計效果?，F(xiàn)階段，變元法主要是對機械結(jié)構(gòu)的材料、尺寸、位置、形狀等其各方面進(jìn)行創(chuàng)新，能保障結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。

2.1材料設(shè)計

當(dāng)進(jìn)行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要合理確定設(shè)計材料，每種材料的性質(zhì)、特點等不同，在進(jìn)行設(shè)計與施工時，會產(chǎn)生不同的效果。因此，應(yīng)根據(jù)材料的實際情況來優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而保障設(shè)計質(zhì)量。例如，當(dāng)機械結(jié)構(gòu)的主體設(shè)計材料為鋼材時，應(yīng)充分發(fā)揮鋼材的優(yōu)勢，使其結(jié)構(gòu)具備良好的硬度和強度。對此，可采用增加鋼結(jié)構(gòu)截面尺寸的方法，能有效提高其性能。相比于鋼材來說，鑄鐵材料的硬度和強度要差一些，傳統(tǒng)的設(shè)計理念使其性能受到了影響，無法保障產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。而在鑄鐵上增加隔板或強筋，也能有效提高機械結(jié)構(gòu)的性能。這種變元法，可對材料結(jié)構(gòu)中的變量進(jìn)行設(shè)計，從而保障設(shè)計效果[1]。

2.2數(shù)量設(shè)計

在對機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，需要對其內(nèi)部元素的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，使其滿足不同行業(yè)的需要。通常情況下，在進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計時，只需要改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部元素的數(shù)量即可，能有效改變結(jié)構(gòu)的性能，實現(xiàn)其設(shè)計價值。雖然這種設(shè)計方法比較簡單，但能有效保障設(shè)計效果。例如，在進(jìn)行螺絲設(shè)計時，傳統(tǒng)的設(shè)計方式為墊片、螺桿、螺帽等，其零件數(shù)量比較多，給機械結(jié)構(gòu)的安裝及拆卸工作帶來了很大的難度。對此，在進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計時，可將其設(shè)計成多功能一體化螺絲，以降低零件的使用數(shù)量，從而保障工作效率。

2.3形狀設(shè)計

形狀是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點內(nèi)容，通過改變機械結(jié)構(gòu)的表面形狀或整體形狀，能改變各個零件的規(guī)格，從而優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)的性能。例如，在對彈簧進(jìn)行設(shè)計時，需要利用其彈力來壓緊零件。而采用創(chuàng)新設(shè)計理論，不僅可以選擇彈簧的的種類，還可對壓緊零件的形狀進(jìn)行改變，比如，有平面、球面等，以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際需求。但在設(shè)計時還需要注意彈簧與零件之間的距離，合理控制壓緊力，防止影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2.4位置設(shè)計

當(dāng)對機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計時，可通過改變零件的位置來調(diào)整結(jié)構(gòu)的性能，從而實現(xiàn)其創(chuàng)新效果。通常情況下，當(dāng)設(shè)計焊接縫的位置時，一般可將其布置在中軸線及其附近，能避免機械結(jié)構(gòu)發(fā)生形變等問題，能有效保障結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，從而推動企業(yè)快速發(fā)展。

2.5工藝設(shè)計

工藝設(shè)計是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心環(huán)節(jié)，對保證機械質(zhì)量有十分重要的意義。由于每個機械結(jié)構(gòu)的性質(zhì)需求不同，在進(jìn)行設(shè)計時需要進(jìn)行相應(yīng)的改變，以發(fā)揮其實際價值。因此，在實際工作中，要求設(shè)計人員正確分析各個機械結(jié)構(gòu)的工藝需求，對其內(nèi)部零件的構(gòu)成進(jìn)行研究，從而不斷提高圖紙設(shè)計水平。同時，還需要在圖紙中明確標(biāo)明各個零件的施工方法及參數(shù)信息，避免理論效果與實際效果存在較大的差距。另外，還需要對影響機械結(jié)構(gòu)質(zhì)量、成本等因素劃分出來，并做好解決預(yù)案，能有效提高機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量[2]。

3創(chuàng)新設(shè)計理念的應(yīng)用優(yōu)勢及需要注意的問題

現(xiàn)階段，在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下，我國的工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，但與發(fā)達(dá)國家相比，還存在一定的差距。在此背景下，會使我國機械制造業(yè)缺少國際競爭力，使其行業(yè)發(fā)展受到了影響。在新時期下，市場越來越看重創(chuàng)新的優(yōu)勢性和重要性，能有效提高社會生產(chǎn)力，實現(xiàn)其經(jīng)濟效益。同時，創(chuàng)新機械結(jié)構(gòu)設(shè)計有利于優(yōu)化設(shè)計質(zhì)量，使其向多功能一體化方向發(fā)展，能有效提高資源利用率，實現(xiàn)其社會效益。另外，創(chuàng)新設(shè)計理念的發(fā)展，使各企業(yè)看到了自身的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)，有利于創(chuàng)造和諧的競爭環(huán)境，推動企業(yè)快速發(fā)展，實現(xiàn)其市場競爭力。

當(dāng)對機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計時，應(yīng)注意幾個問題，一是，優(yōu)化設(shè)計方案。當(dāng)進(jìn)行設(shè)計工作時，需要采用科學(xué)的方法來進(jìn)行評價，有利于保證機械結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。同時，還應(yīng)從經(jīng)濟效益和社會效益兩個指標(biāo)來進(jìn)行考慮，對重點結(jié)構(gòu)部分建立模型，并通過數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和分析，不斷優(yōu)化設(shè)計方案，以提高設(shè)計質(zhì)量。二是，加強防腐設(shè)計。防腐設(shè)計是比較重要的內(nèi)容，對機械結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用壽命會造成嚴(yán)重的影響。因此，在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)對內(nèi)部構(gòu)件、焊接縫隙、構(gòu)件表面等進(jìn)行防腐設(shè)計，從而保障設(shè)計效果。

篇7

機械方案設(shè)計是一個創(chuàng)造性很強的活動，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。具體的機械方案設(shè)計過程如圖2所示。

圖2所示的機械方案設(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所描述的機械方設(shè)計的一般過程，看起來很簡單，但計算機實現(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)用于機構(gòu)設(shè)計以來，它在機構(gòu)分析與綜合方面的應(yīng)用得到深入的研究。在圖論中，封閉的圖代表機構(gòu)，頂點代表連桿，邊代表運動副。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

如運動性質(zhì)（平面運動或空間運動）、基本回路數(shù)（或獨立環(huán)數(shù)目）、運動副類型及數(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、滿足對機構(gòu)整體的動力學(xué)性能要求；

（3）約束條件

如運動精度、結(jié)構(gòu)緊湊性、剛度、機械效益、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構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型綜合，且一般集中在運動鏈同構(gòu)識別、自由度識別方法以及平面運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，但都是針對簡單機構(gòu)（如變沖程發(fā)動機活塞機構(gòu)、車門開啟機構(gòu)等）通過人工方式實現(xiàn)。計算機實現(xiàn)還有一些關(guān)鍵技術(shù)沒有很有效的方法，如運動鏈同構(gòu)識別問題，主動副位置確定、機架位置的確定、桿組的自動劃分以及對運動鏈進(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地聯(lián)系在一起對于機械方案創(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)上通過機構(gòu)演繹（機架變換，主動件位置變換以及運動副類型變換）途徑對機構(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構(gòu)結(jié)構(gòu)類型綜合，但通過本文的研究，該方法可以擴展到一般剛體機械方案創(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械方案。

Step3：將原始機械方案進(jìn)行抽象化為表達(dá)機械方案連接信息的運動鏈表示。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)件是否必須與機架相連等等。

Step4：運動鏈發(fā)散。列舉所有與抽象化表示的運動鏈具有相同自由度、桿副類型以及桿數(shù)的非同構(gòu)運動鏈，并進(jìn)行篩選。

Step5：機械方案元型集的生成。對篩選的運動鏈進(jìn)行機架識別、原動件識別、桿組識別，形成用連桿和轉(zhuǎn)動副表達(dá)的機械方案元型。

Step6：候選方案集的生成。將以上生成的機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)生的原始機械方案的基礎(chǔ)上，通過抽象化表示，將原始機械方案表達(dá)為一般化運動鏈，從機械方案拓?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）機構(gòu)尺度綜合模塊：該模塊主要任務(wù)是對組成機械方案的機構(gòu)參數(shù)進(jìn)行綜合，以便從尺度上論證方案的可行性。

（5）運動分析及仿真模塊：該模塊是在完成機構(gòu)尺度綜合后，對其進(jìn)行運動分析和仿真，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。

篇8

關(guān)鍵詞：機械；機構(gòu)；創(chuàng)新；同構(gòu)；運動鏈

中圖分類號：G301 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 收稿日期：2015-11-10

在機構(gòu)綜合設(shè)計中，對于給定桿數(shù)和自由度的機構(gòu)通過采用運動鏈確定非同構(gòu)運動鏈，是機械創(chuàng)新設(shè)計過程中的一個重要環(huán)節(jié)。但此時將面臨如何檢測出所列出的多個運動鏈中可能存在的同構(gòu)運動鏈的問題。因此研究一種判別運動鏈同構(gòu)的新方法成了該研究的熱點。

一、機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代以前，機械設(shè)計人員主要憑經(jīng)驗進(jìn)行機械設(shè)計，要求機械設(shè)計人員具有很強的專業(yè)素質(zhì)。50年代以后，機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的研究成了熱點，機構(gòu)創(chuàng)新方法的研究取得了很大成功。

基于原型的創(chuàng)新設(shè)計是根據(jù)已存在的機構(gòu)，歸納其特性，運用綜合方法對機構(gòu)的運動鏈型進(jìn)行綜合，最后確定可行的鏈型，完成方案設(shè)計，從而為以后對機械的尺度、運動學(xué)和動力學(xué)分析提供基礎(chǔ)。

二、同構(gòu)判斷

機構(gòu)結(jié)構(gòu)類型綜合研究采用運動鏈同構(gòu)進(jìn)行分析具有重要意義：如果將非同構(gòu)運動鏈錯誤地看成是同構(gòu)，則會導(dǎo)致新的運動鏈會丟失；如果將同構(gòu)的運動鏈看作是非同構(gòu)，這樣使機構(gòu)結(jié)構(gòu)的類型會產(chǎn)生重復(fù)。對于單鉸運動鏈的算法如下：將兩拓?fù)鋱D的點、邊編號，再將一拓?fù)鋱D鄰接矩陣的行進(jìn)行對調(diào)，相應(yīng)列亦對調(diào)：若該變換能使其鄰接矩陣變?yōu)榕c另一拓?fù)鋱D的鄰接矩陣相同，則兩拓?fù)鋱D同構(gòu)；否則，兩拓?fù)鋱D不同構(gòu)。但該同構(gòu)判定方法的計算量會很大。同構(gòu)運動鏈表示各元素桿之間的聯(lián)接支鏈完全相同，理論上只要尋找出運動鏈構(gòu)件、運動副及各回路的裝配關(guān)系，就能簡化辨識運動鏈的同構(gòu)。

三、運動鏈的全回路拓?fù)涮匦跃仃?/p>

可利用運動鏈回路矩陣來識別運動鏈同構(gòu)，但是對于一條運動鏈來說，分析其獨立回路十分困難，尋找最短回路更加困難；對于構(gòu)件多、回路多的運動鏈，區(qū)分起來更加困難。在回路的長度相等的情況下，可利用獨立最短回路矩陣來識別同構(gòu)。一條運動鏈很容易得到廣義拓?fù)鋱D，而且能清晰看到運動鏈的回路和數(shù)量，多元素構(gòu)件和各支鏈鏈接也很清楚。為了避免出現(xiàn)問題，現(xiàn)采用全回路拓?fù)涮匦跃仃噥碜R別運動鏈的同構(gòu)，定義回路的向量：Li（X1X2…Xk）。

式中：Li是第i回路的回路向量；Li+1是拓?fù)鋱D外環(huán)路的向量；Xk由廣義拓?fù)鋱D中的頂點的支鏈組成，代表第i回路第k頂點或支鏈類型?，F(xiàn)定義運動鏈的全回路拓?fù)涮匦跃仃嚕篠L+1=[L1L2…LL+1] 。

當(dāng)某回路的向量坐標(biāo)值數(shù)量小于k時，就在后面補0代替，得到了一個（L+1）×k階全回路拓?fù)涮匦跃仃嚒?/p>

四、全回路拓?fù)涮匦跃仃嚨臉?gòu)建

為保證矩陣SL+1的唯一性，對其構(gòu)建方法作如下規(guī)定。

（1）建立運動鏈廣義拓?fù)鋱D，驗證運動鏈的獨立回路數(shù)量，盡量以最大度的頂點選擇回路，標(biāo)好序號。

（2）寫出各回路的向量Li。

（3）按照式（2）構(gòu)建全回路拓?fù)涮匦跃仃嚕鴺?biāo)值沒達(dá)到最大值k時，列中采用0表示。

五、全回路拓?fù)涮匦跃仃嚤孀R運動鏈同構(gòu)

運動鏈的全回路特性矩陣是具有支鏈信息和運動鏈的多元素桿，如果通過交換一條運動鏈矩陣的行，可得到另一運動鏈的全回路拓?fù)涮匦跃仃?，則說明兩運動鏈同構(gòu)，否則不同構(gòu)。

六、總結(jié)

本論文主要分析了機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的研究現(xiàn)狀，主要從包括機構(gòu)原型的創(chuàng)新設(shè)計以及基于功能分解和重組的創(chuàng)新設(shè)計方法出發(fā)，詳細(xì)介紹其相關(guān)的研究進(jìn)展現(xiàn)狀和趨勢，對同構(gòu)判斷進(jìn)行了具體分析，然后對運動鏈的全回路拓?fù)涮匦跃仃囘M(jìn)行了研究，重點介紹了全回路拓?fù)涮匦跃仃嚨臉?gòu)建。

參考文獻(xiàn)：

篇9

一、數(shù)字化機械創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)教學(xué)改革的作用

1.適應(yīng)社會和就業(yè)的需要

從對上海的企業(yè)調(diào)研和畢業(yè)生反饋的信息看，當(dāng)前大部分機械制造業(yè)的企業(yè)基本上實現(xiàn)了三維數(shù)字化設(shè)計和制造，其中國內(nèi)大中型企業(yè)和研究院已全部實現(xiàn)三維設(shè)計，機械工程技術(shù)人員普遍采用三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)來完成工程設(shè)計已成為一種必然趨勢。因此，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，注重知識及應(yīng)用的與時俱進(jìn)，已成為培養(yǎng)機械行業(yè)人才要求。把數(shù)字化設(shè)計引入到機械設(shè)計能力培養(yǎng)當(dāng)中，使學(xué)生掌握更現(xiàn)代的設(shè)計方法，為學(xué)生專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。

2.促進(jìn)機械設(shè)計能力的提高

在我校學(xué)生在大學(xué)一年級主要學(xué)習(xí)《機械制圖》和《計算機繪圖》等課程，重在培養(yǎng)學(xué)生的二維繪圖和識圖能力；而在高年級的專業(yè)課程中，直接講授三維數(shù)字化設(shè)計軟件的工程應(yīng)用，難度大、效果差。在大二期間，將數(shù)字化設(shè)計結(jié)合《機械設(shè)計》《現(xiàn)代機械設(shè)計》課程教學(xué)，不但可以為學(xué)生后面專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)，降低專業(yè)課程的學(xué)習(xí)難度，而且能對機械設(shè)計能力的提升起到促進(jìn)作用。數(shù)字化設(shè)計改變了傳統(tǒng)課程設(shè)計作圖多、任務(wù)重的缺點，設(shè)計結(jié)果具有較強的直觀性，容易引起學(xué)生的興趣。

3.利于學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

隨著各高校對卓越工程師培養(yǎng)計劃的重視，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐和創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為高等學(xué)校一項非常重要的教學(xué)改革內(nèi)容。機械創(chuàng)新設(shè)計作為一項“卓越計劃”培養(yǎng)機械類專業(yè)學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新能力的重要一環(huán)，必須更新教育理念、探索新的課程教學(xué)模式、加強課程內(nèi)容與社會實踐的聯(lián)系、積極探索以素質(zhì)教育和能力培養(yǎng)為特征的新型課程模式。將數(shù)字化設(shè)計引入到機械創(chuàng)新設(shè)計培養(yǎng)當(dāng)中，對學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)可以起到積極的推動作用，因為數(shù)字化設(shè)計優(yōu)勢十分有利于學(xué)生空間想象能力、設(shè)計能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，學(xué)生可以借助數(shù)字化設(shè)計軟件把自己的工程設(shè)計想法通過三維實體設(shè)計表達(dá)出來，激發(fā)學(xué)生不斷探索、實踐和創(chuàng)新的欲望，進(jìn)而促進(jìn)其工程實踐和創(chuàng)新能力的提高。

二、機械創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)教學(xué)改革的思路

數(shù)字化設(shè)計應(yīng)當(dāng)是根據(jù)數(shù)字化設(shè)計本身的特點及其在機械創(chuàng)新設(shè)計的應(yīng)用特點來進(jìn)行，不能簡單地增加設(shè)計軟件使用操作教學(xué)內(nèi)容，或在原來的課程體系中再增加幾章獨立的、自成體系的數(shù)字化設(shè)計教學(xué)內(nèi)容。而應(yīng)結(jié)合數(shù)字化設(shè)計和機械設(shè)計能力培養(yǎng)的特點，對整個課程內(nèi)容體系進(jìn)行必要的改革。

（1）以工程素質(zhì)教育和實際能力培養(yǎng)為目標(biāo)，構(gòu)建數(shù)字化機械設(shè)計課程內(nèi)容體系。主要包含數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ)，數(shù)字化設(shè)計理念、流程及特點，數(shù)字化設(shè)計工具簡介，數(shù)字化設(shè)計實務(wù)訓(xùn)練等類型的課程內(nèi)容。同時探尋建立數(shù)字化設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計教學(xué)內(nèi)容之間，以及與其它數(shù)字化設(shè)計課程之間有機的聯(lián)系。

（2）機械設(shè)計中傳統(tǒng)設(shè)計教學(xué)內(nèi)容應(yīng)做相應(yīng)的改革，使數(shù)字化設(shè)計的思想和方法真正融合到機械設(shè)計的教學(xué)與實踐當(dāng)中，最理想的方式是能夠讓學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中熟悉和掌握數(shù)字化設(shè)計工具，這樣機械設(shè)計能力的培養(yǎng)的才能夠適應(yīng)數(shù)字化時代的要求。

三、機械創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計

1.課程教學(xué)內(nèi)容改革

在授課時，應(yīng)淡化對理論公式的推導(dǎo)，加強對工程應(yīng)用的講解，如齒輪的強度計算，螺紋連接強度計算等；對一些非重點章節(jié)，如鏈傳動、進(jìn)行引導(dǎo)性的講解；對難度相對簡單的章節(jié)，如聯(lián)軸器、離合器與制動器、彈簧等，可以采用教師簡單概述，讓學(xué)生課下與結(jié)合思考題自學(xué)方式。這樣可將機械原理機械設(shè)計理論教學(xué)壓縮到96學(xué)時左右，留出大約20學(xué)時對數(shù)字化設(shè)計進(jìn)行講授。在數(shù)字化設(shè)計教學(xué)當(dāng)中，不追求難度和深度，以使學(xué)生能夠完成課程設(shè)計為目標(biāo)，注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，如教授學(xué)生如何利用軟件自帶的幫助文件和用戶手冊，獨立進(jìn)行軟件功能的自主學(xué)習(xí)。在課程的安排上，采用每兩周2學(xué)時的上機課堂教學(xué)模式，讓學(xué)生模仿課堂的例子，并安排一定量的課外習(xí)題。這樣使學(xué)生長期不斷地學(xué)習(xí)，便于學(xué)生提高實際設(shè)計能力。

2.課程設(shè)計環(huán)節(jié)的數(shù)字化設(shè)計應(yīng)用

對于機械設(shè)計能力培養(yǎng)中重要實踐環(huán)節(jié)――課程設(shè)計，將三維數(shù)字化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二維作圖是改革的一個重點。目前，我校課程設(shè)計題目一般采用通用機械傳動裝置設(shè)計，以齒輪減速器設(shè)計為主。學(xué)生在兩周的設(shè)計時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)的設(shè)計方案的分析和計算、零件設(shè)計裝配圖和零件圖的繪制、設(shè)計說明書的編寫等任務(wù)。在設(shè)計過程中需要學(xué)生查閱大量的資料，進(jìn)行反復(fù)設(shè)計。由于課程設(shè)計時間較緊，大部分同學(xué)在進(jìn)行零件強度設(shè)計后，直接進(jìn)行零件圖和裝配圖手工繪制，往往忽略設(shè)計的整體性，草草地畫完所有圖紙，直接影響教學(xué)效果。將數(shù)字化設(shè)計引入到課程設(shè)計后，學(xué)生可以應(yīng)用設(shè)計軟件參數(shù)化功能，對原零件圖和裝配圖進(jìn)行特征修改，使零件結(jié)構(gòu)的變化直接在三維視圖中展現(xiàn)。然后，利用三維轉(zhuǎn)二維圖紙的功能生成工程圖，并進(jìn)行必要的視圖表達(dá)修改和標(biāo)注。這樣就大大節(jié)省傳統(tǒng)二維作圖的時間，使學(xué)生有更多的時間去考慮“設(shè)計”，從而可以提高課程設(shè)計質(zhì)量。

3.機械創(chuàng)新設(shè)計研討課的開設(shè)

機械創(chuàng)新設(shè)計能力包含應(yīng)具有良好的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新理念、敏銳的創(chuàng)新思維、基本的創(chuàng)新技能和優(yōu)秀的創(chuàng)新人格。研討課有效地探索了研究型、合作式、自的課堂教學(xué)模式，體現(xiàn)了“學(xué)思結(jié)合、因材施教、分類培養(yǎng)”的教育思想，促進(jìn)了在教育思想觀念方面的深刻變革。目前，我校已開設(shè)“產(chǎn)品開發(fā)與現(xiàn)代設(shè)計”研討課，和機械設(shè)計類課程中創(chuàng)新設(shè)計研討課，教學(xué)效果顯著。

4.問題驅(qū)動啟動式教學(xué)方法

針對機械設(shè)計和數(shù)字化設(shè)計實踐性均較強的特點，強化理論課和實踐課案例教學(xué)，注重問題啟發(fā)教學(xué)內(nèi)容的精選和問題的設(shè)計，著重講清工程設(shè)計案例問題是什么、工程設(shè)計案例問題的背景是什么、工程設(shè)計案例問題的性質(zhì)是什么、工程設(shè)計案例問題的解決方法是什么等內(nèi)容。使所學(xué)的知識更加具體，并給學(xué)生留有一定的思維空間，活躍學(xué)生的創(chuàng)新思想。

四、數(shù)字化機械創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)教學(xué)實踐的注意事項

1.不斷加強數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)

數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ)課主要是根據(jù)機械類專業(yè)的實際情況，為學(xué)生講授有關(guān)數(shù)字化設(shè)計的軟件、圖形圖像理論、設(shè)計與造型方法，設(shè)計特點等共性的知識，使學(xué)生形成一個清晰的數(shù)字化設(shè)計框架，能夠在大腦中實現(xiàn)數(shù)字化模型的構(gòu)造。

2.強化“設(shè)計”理念

機械設(shè)計的最終目的是要實現(xiàn)產(chǎn)品化，其設(shè)計應(yīng)當(dāng)是為產(chǎn)品及其生產(chǎn)而設(shè)計。在課程教學(xué)改革時，需要不斷強調(diào)的就是設(shè)計。機械類專業(yè)數(shù)字化設(shè)計的核心是設(shè)計，而不是繪圖。教改應(yīng)該始終按機械設(shè)計基本能力教學(xué)為主、數(shù)字化設(shè)計學(xué)習(xí)為輔的教學(xué)思路進(jìn)行，使學(xué)生掌握基本的數(shù)字化設(shè)計方法，并能獨立進(jìn)行簡單數(shù)字化設(shè)計。對于機械類專業(yè)學(xué)生而言，最需要的是在數(shù)字化設(shè)計工具的幫助下，獲得對整個產(chǎn)品從概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)加工到市場推廣的全面控制能力。這種設(shè)計能力的培養(yǎng)就能夠與CAD、CAE、CAM乃至虛擬設(shè)計與虛擬制造系統(tǒng)相銜接。所以，在機械設(shè)計課程中強化設(shè)計的理念，要讓學(xué)生清楚地認(rèn)識到數(shù)字化機械設(shè)計不僅可以用計算機技術(shù)來繪制各種各樣的裝配＼＼零件設(shè)計圖，尤為重要的是它可以輔助進(jìn)行動力學(xué)和運動學(xué)仿真、有限元分析、裝配檢查等功能分析；可以有效地將機械設(shè)計各個設(shè)計過程有機地結(jié)合起來，使各個階段的設(shè)計成果為其后的設(shè)計制造過程直接使用，從而大大提高了設(shè)計效率和質(zhì)量。

3.在教學(xué)實踐中，由于數(shù)字化機械設(shè)計相對降低了機械設(shè)計的理論難度，學(xué)生對相關(guān)數(shù)字化設(shè)計軟件學(xué)習(xí)興趣將會大幅提高，甚至有些同學(xué)會主動“開快車”，在數(shù)字化設(shè)計軟件學(xué)習(xí)上花掉太多精力，忽略了對機械設(shè)計理論知識學(xué)習(xí)。所以，任課教師要積極引導(dǎo)學(xué)生正確對待數(shù)字化設(shè)計軟件和機械設(shè)計理論學(xué)習(xí)之間的關(guān)系，做好協(xié)調(diào)工作。

4.隨著數(shù)字化設(shè)計教學(xué)質(zhì)量的不斷提高，教師還可以適當(dāng)擴展講解運動仿真和CAE的相關(guān)知識，使學(xué)生對機械設(shè)計技術(shù)的發(fā)展有進(jìn)一步的認(rèn)識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

篇10

Abstract: It is an effective way for enhancing the university student scientific innovation ability ,through developing the race about machinery innovative design .This article discusses the necessity to develop the race about machinery innovative design in vocational colleges. Then, aimed some difficulties in poor area, it proposed the machinery innovation's accurate localization. Finally, through some effective organization and practice, it achieved the goal to trainthe students’ innovative ideology and team cooperation ability, to enhance the teachers’ and students’ scientific innovation ability.

關(guān)鍵詞:高職院校;機械創(chuàng)新;定位;競賽

Key words: vocational college;machinery innovation;localization;race

中圖分類號:G71文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)26-0167-02

0引言

近年來,我國高等職業(yè)教育蓬勃發(fā)展,為現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)了大量高素質(zhì)技能型專門人才, “以服務(wù)為宗旨,以就業(yè)為導(dǎo)向,走產(chǎn)學(xué)結(jié)合發(fā)展道路”是高職教育的辦學(xué)特色。然而,某些高職院校只注意學(xué)生職業(yè)技能的培訓(xùn),削弱了文化知識的灌輸,缺乏創(chuàng)新能力和可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng),只是“為就業(yè)而就業(yè)”,這樣培養(yǎng)出來的人才很難適應(yīng)當(dāng)今社會知識不斷更新、崗位不斷變換的需求。

“創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂,是國家興旺發(fā)達(dá)不竭的動力”,只有創(chuàng)新型人才,才能在社會發(fā)展中立于不敗之地。高等職業(yè)教育作為高等教育發(fā)展中的一個類型,肩負(fù)著培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線需要的高技能人才的使命。因此,在高職院校機械類專業(yè)中開展機械創(chuàng)新設(shè)計大賽是十分必要的。

1研究的意義

1.1 基本宗旨本項目的研究與實踐擬在解決高職院校如何培養(yǎng)機械創(chuàng)新人才和學(xué)生的創(chuàng)新意識,進(jìn)而將創(chuàng)新作品轉(zhuǎn)化為企業(yè)的產(chǎn)品,構(gòu)建新型的校企合作模式,推動地方經(jīng)濟的快速發(fā)展,為地方經(jīng)濟服務(wù)。

通過機械創(chuàng)新設(shè)計大賽將大賽中暴露出的問題反饋到創(chuàng)新人才培養(yǎng)的課程體系,改進(jìn)我們的教學(xué)方法和轉(zhuǎn)變培養(yǎng)模式,促進(jìn)教師教學(xué)水平和創(chuàng)新能力的提高,為學(xué)生營造良好的創(chuàng)新氛圍,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。在舉行機械創(chuàng)新設(shè)計大賽時,在社會上大力宣傳,并邀請企業(yè)專家共同參與,讓大賽中優(yōu)秀、成熟的作品轉(zhuǎn)化為企業(yè)的產(chǎn)品,推動地方經(jīng)濟的快速發(fā)展,逐步將高職高專院校轉(zhuǎn)變?yōu)榈胤狡髽I(yè)的技術(shù)服務(wù)中心。

1.2 具體目標(biāo)通過幾年持續(xù)的機械創(chuàng)新設(shè)計大賽,主要達(dá)到如下目標(biāo)。

①提高高職院校學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新設(shè)計能力,使學(xué)生能夠為解決實際問題而主動去學(xué)習(xí)知識,變被動接受知識為主動索取知識,讓學(xué)生早日將所學(xué)的理論知識用來解決實際問題,早日與社會接軌。②穩(wěn)定和鍛煉指導(dǎo)教師隊伍,使更多教師熱衷于指導(dǎo)大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計工作,形成學(xué)生、教師和教學(xué)、科研相互輻射的互動效應(yīng)。③將比賽中反映出的創(chuàng)新能力所需的理論知識、專業(yè)技能反饋到教學(xué)的各環(huán)節(jié),從源頭提高大學(xué)生創(chuàng)新的潛能,改革“機械創(chuàng)新設(shè)計”相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容,改善學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計活動的實施條件,提高學(xué)生的實際動手能力。④將比賽優(yōu)秀、成熟的作品通過當(dāng)?shù)仄髽I(yè)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品,推動地方經(jīng)濟的快速發(fā)展,構(gòu)建新型的校企合作模式,為地方培養(yǎng)高技能創(chuàng)新人才。⑤通過選拔,推薦部分產(chǎn)品參加省級或省級以上層次的機械創(chuàng)新設(shè)計大賽,提高學(xué)院知名度。

1.3 研究價值本項目研究和實踐的價值在于提高課堂教學(xué)知識的應(yīng)用實效,促進(jìn)基本知識和基本技能在實際運用中能更好的相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新設(shè)計能力,使學(xué)生能夠為解決實際問題而主動去學(xué)習(xí)知識,變被動接受知識為主動索取知識,讓學(xué)生早日將所學(xué)的理論知識用來解決實際問題。同時,在本項目的研究和實踐過程中,教師的參與指導(dǎo)以及和創(chuàng)新小組成員的之間的相互交流,相互探討,共同發(fā)展,共同進(jìn)步,使更多教師熱衷于指導(dǎo)大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計工作,形成學(xué)生、教師和教學(xué)、科研相互輻射的互動效應(yīng),大力提升教師教育理論水平和研究技能,不斷鑄造成一支科研型的教師團(tuán)隊,促使學(xué)校成為一所科學(xué)發(fā)展、特色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的學(xué)校。

2研究中存在的困難

2.1 學(xué)院及周邊環(huán)境的制約廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院地處河池市,該地區(qū)為革命老區(qū)、山區(qū),屬于少數(shù)民族聚集地,經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)、工業(yè)基礎(chǔ)尤其是機械工業(yè)相對薄弱,機械類產(chǎn)品市場很不完善。

該學(xué)院機電類專業(yè)近年基礎(chǔ)設(shè)備投資較大,大部分設(shè)施可應(yīng)用于職業(yè)技能培訓(xùn),然而可以用于機械創(chuàng)新的高科技含量的設(shè)備明顯不足?？陀^環(huán)境造成在該學(xué)院開展機械創(chuàng)新設(shè)計大賽有一定的實際困難。

2.2 科研力量相對薄弱要在學(xué)生中充分開展機械創(chuàng)新設(shè)計大賽,就要求專業(yè)教師必須具備相當(dāng)?shù)目萍紕?chuàng)新能力。由于地域的原因,近年來雖然該學(xué)院機電類專業(yè)引進(jìn)了一批專業(yè)教師,但大部分教師科研能力不足,而且這些教師出去交流的機會相對較少,其科研能力的開發(fā)基本依靠自學(xué);許多教師忙于教學(xué)任務(wù),根本無暇進(jìn)行科技創(chuàng)新。科技創(chuàng)新離不開校企交流,而該地區(qū)機械類企業(yè)現(xiàn)代化程度相對較低,通過校企交流提高教師的科研能力也很難達(dá)到目標(biāo)。

2.3 學(xué)生自身存在的不足由于客觀原因,該學(xué)院機電類專業(yè)所招收的學(xué)生絕大部分文化基礎(chǔ)非常薄弱,理解能力和學(xué)習(xí)能力相對較差,缺乏刻苦鉆研精神,科技創(chuàng)新素質(zhì)較低,動力不足。具體表現(xiàn)為:①缺乏系統(tǒng)的科學(xué)理論,基礎(chǔ)知識不夠扎實,好高騖遠(yuǎn)而能力不足;②缺乏拼搏的精神和頑強的毅力,沒有掌握精深的專業(yè)技能,虎頭蛇尾,甚至是是半途而廢。③沒有高超的學(xué)習(xí)技能和創(chuàng)造性的思維方式,缺乏敏銳的觀察力和強烈的好奇心,缺乏豐富的想象力和敢與冒險的勇氣,立項沒有創(chuàng)意。④缺乏博大的胸懷,高尚的人格和團(tuán)隊協(xié)作精神,單打獨斗,無功而返。

2.4 科研創(chuàng)新激勵機制不夠健全,經(jīng)濟基礎(chǔ)不夠雄厚科技創(chuàng)新離不開經(jīng)濟的支持,目前,該學(xué)院的機械創(chuàng)新設(shè)計大賽剛剛開始,相關(guān)的政策還不十分明確,這在一定程度上也制約了該項目的順利實施。

3機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的組織與實施

3.1 活動的宣傳與發(fā)動首先,組織各相關(guān)專業(yè)教師和學(xué)生輔導(dǎo)員召開機械創(chuàng)新設(shè)計大賽宣傳動員會,制定詳細(xì)的活動計劃;通過教研室督促,輔導(dǎo)員宣傳,使每個學(xué)生了解此次活動的意義及相關(guān)日程安排。其次,為了保證機械創(chuàng)新設(shè)計的質(zhì)量,選拔數(shù)名專業(yè)課教師精心準(zhǔn)備相關(guān)的科技創(chuàng)新講座。通過系列講座,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,使學(xué)生了解基本的創(chuàng)新方法和技巧;重點了解機械傳動、液壓與氣動、電氣控制在日常生活和創(chuàng)新設(shè)計中的運用,并使學(xué)生了解科技論文寫作的基本格式和寫作技巧,培養(yǎng)其科研能力。

3.2 機械創(chuàng)新組織機構(gòu)的組建,激勵機制的確立為了保證機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的成功,我們成立了三個專門機構(gòu)。

①在系部成立機械創(chuàng)新設(shè)計大賽領(lǐng)導(dǎo)小組,由系主任親自掛帥,以機械教研室為依托,相關(guān)專業(yè)教師為小組成員。②根據(jù)學(xué)生參加活動的報名情況,在各個參賽班級成立機械創(chuàng)新小組,并為每個小組配備1-2名專業(yè)教師作為指導(dǎo)教師,全稱指導(dǎo)學(xué)生的機械創(chuàng)新設(shè)計活動。③ 在原有的機械協(xié)會的基礎(chǔ)上,成立機械創(chuàng)新協(xié)會,具體負(fù)責(zé)活動的協(xié)調(diào)工作。

為了充分調(diào)動學(xué)生參與機械創(chuàng)新的熱情,我們提出了幾項鼓勵措施:①活動期間,實習(xí)實訓(xùn)場所全方位開放,為學(xué)生創(chuàng)作提供設(shè)備、刀具、量具及部分耗材,并委托實習(xí)指導(dǎo)教師對學(xué)生的制作加工予以必要的指導(dǎo)。②所有參賽作品耗材由學(xué)院統(tǒng)一報銷,免除學(xué)生的經(jīng)濟顧慮。③ 獲獎作品除頒發(fā)榮譽證書外,并給予參賽學(xué)生和指導(dǎo)教師一定的物質(zhì)鼓勵。④推薦部分作品參加第四屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽廣西區(qū)競賽。⑤此次參賽作品的設(shè)計說明書可以作為畢業(yè)設(shè)計。

3.3 活動的定位此次機械創(chuàng)新設(shè)計大賽,適逢“第四屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽廣西區(qū)競賽”,其主題為“珍愛生命,奉獻(xiàn)社會”;內(nèi)容為“在突發(fā)災(zāi)難中,用于救援、破障、逃生、避難的機械產(chǎn)品的設(shè)計與制作”。根據(jù)我院的實際情況,我們把參賽作品定位在“方便實用、節(jié)能環(huán)保,有一定的創(chuàng)新性”,避免過大的投入,不追求過高的科技含量。目的是通過這次大賽,提高廣大師生的科技創(chuàng)新素質(zhì),養(yǎng)成團(tuán)結(jié)合作、合理分工的團(tuán)隊意識,加強師生交流,強化系部凝聚力,提高學(xué)院知名度。

3.4 活動效果與評價經(jīng)過長期的宣傳組織,機電工程系機械創(chuàng)新設(shè)計大賽如期舉行,此次比賽共收到參賽作品19件,經(jīng)過層層選拔,遴選出3件作品參加“第四屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽”廣西區(qū)競賽,經(jīng)過評比,由韋建軍等老師指導(dǎo)、傅俊淇等同學(xué)創(chuàng)作的作品“離心式摩擦緩降器”以其“節(jié)能環(huán)保、方便實用”的特點深受專家好評,并奪得大賽一等獎,另外兩件作品也分別獲得二、三等獎。

通過這次活動,培養(yǎng)了同學(xué)們的團(tuán)隊合作精神和創(chuàng)新意識,增強了廣大同學(xué)積極學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣,同時也提高了廣大教師的科技創(chuàng)新能力。賽后,許多同學(xué)紛紛表示,此次活動很有意義,大家在創(chuàng)作過程中主動學(xué)習(xí),解決了以前在課堂學(xué)習(xí)中未曾解決的難題,充分理解了專業(yè)知識的有用性。同學(xué)們建議,希望以后經(jīng)常舉行這類活動讓更多的同學(xué)參與進(jìn)來。

4結(jié)束語

實踐證明,在貧困地區(qū)高職院校開展大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽是十分必要的,通過這項活動,能夠培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣,提高其團(tuán)隊意識和創(chuàng)新能力,有助于提高學(xué)生的綜合素質(zhì),同時有助于教師科研素質(zhì)的提高,并有利于促進(jìn)學(xué)院科研氛圍的形成。

參考文獻(xiàn):

[1]劉忠偉.高職機械類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究與實踐[J].天津職業(yè)大學(xué)學(xué)報,2007,(12):14-17.