机械创新设计方法范文篇1

关键词：现代；机械工程；设计；特点；创新

中图分类号：F407文献标识码：A

前言

在进行机械设计的过程中，创新思维有多种工作的手段。如果将这些手段与方法合理应用在现实的生产当中，则会收到巨大的回报。对于机械的创新设计而言，能够有效地提高设计人员的设计水平，最终能够快速确定自己的设计目标，向着自己的目标前进。此外，在进行机械设计的过程中，不断地进行创新与探索，能够有效拓展设计人员的创新思维，提高其设计的能力，树立正确的技术创新理念，提高自己的创新意识。

1.现代机械设计基本概述及特点

1.1现代机械设计的内涵

长期以来，机械设计一直被当作一门设计技术来进行研究的，但自从引入了系统科学，机械设计的技术已逐步发展成为一门设计科学，是机械设计走向了理性化、高层次化。并且随着科技的不断进步，现代机械设计在传统的设计方法上进行了继承、创新和发展，成为了一门多专业、多学科交叉的综合性很强的技术科学，即将微电子技术、机械技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上进行有机综合，实现了整个机械系统的最优化。

1.2现代机械设计的特点

现代械种类繁多，其制造工艺也很复杂。按功能的角度分类，包括能动、传输、运转、操作以及最终的控制等方面，每一方面又可以分为更为细小复杂的小系统。现代机械设计同样种类繁多，结构也越来越复杂。现代机械设计按实现功能的角度进行考查，包括系统功能、传统功能、执行功能和操作功能等，这些功能都是用来协助机械的运行，每一种功能也都具有其自身的特点和作用。现代机械设计方法一般都是利用计算机或者其他现代化机械设备，引入先进的现代化设计理念与方法，并创造出具有现代化机械设计特点的产品。现代机械设计具有以下特点：

（1）动态性。现代机械设设计不仅需要考虑产品的静态特性，而且需要考虑产品在各种实际工作状态下的动态特性，其中包括产品与外界的物质流、能量流和信息流的交换。

（2）创新性。现代机械设计以先进的设计理论和设计工具为基础，能够充分发挥设计者的创新思维能力，利用各种创造性的方法和手段，研发出具有创新性的产品。

（3）计算机化。计算机的诞生极大促进了生产力的发展，并且已经渗透到了机械设计的各个环节，许多现代机械设计方法都得依靠计算机，例如系统仿真、优化设计等。

（4）系统性。现代机械设计非常注重用系统的观点看问题，把产品看做是具有特定功能、相互联系的各个组成部分所构成的一个整体，并且考虑产品与外界的联系。

（5）前瞻性。现代机械设计在产品设计的初期，就需要考虑产品各个阶段和生命周期全过程的要求，将可能发生的故障的可能性降到最低。

2.现代机械设计的规律

在进行新的设计或改进老的设计过程中,设计者应遵循一种理性化的规律,一步步地进行设计,这样才有利于对设计工作进行科学的管理。现代机械设计规律分四个步骤:①确定设计的逻辑关系;②确定设计的物理关系;③确定设计的结构关系;④确定总体设计。四个步骤中各含七个过程:①将机械基础特性化;②确定计算数据;③应用收集数据;④确定处理数据的原则;⑤确定应用的数学方法;⑥优化准则;⑦将计算结果具体化。

3.现代机械设计的创新措施

3.1系统化机械设计方式

原有的机械设计方式十分关注机械产品预期功能的实现，而现代的机械设计方式已经打破这种观念，机械设计开始向智能化、信息化、系统化以及柔性化的道路前进。从系统角度来看，现代机械设计以及控制技术将机械产品的制造工艺、使用功能以及性能等都提升到一定的高度，并且将原有机械产品结构进行了改进，从而有效促进了经济的发展。因此在机械工业的发展过程中，机械产品必将朝系统化方向发展。机械设计的系统化以及控制技术是一项改进传统机械的有效手段。

随着科学技术水平的不断进步，人们对机械产品的功能要求越来越高，技术工艺越来越复杂，使用期限越来越短，人们更新换代的速度越来越快，家用电器在使用几年之后就会更换。但是家电产品设计方案的设计方法上，则无法更上时展的步伐，不能满足人们对产品的需要。当前，计算机辅助产品的绘图设计、设计计算、生产规划以及加工制造等方面，已经获得较为广泛的分析与研究，并且获得了一定的成果，但是机械产品开发的初期方案，利用计算机辅助设计则难以达到其设计的要求。

系统化机械设计方式就是产品的设计从抽象分解到具体，依层次进行，将每一层所要达成的方法与目标都加以制定，使其能从浅到深从抽象到具体相连，从而实现机械设计的系统化。系统化机械设计的基本特征有：它是把设计当作由多个设计要素所构成的系统，其中的设计要素是独立存在的，要素之间又是相连，富有一定的层次性，将全部设计要素组成之后，那么就能达成系统设计所要实现的目标。

在进行系统化机械设计时，为了达到产品设计的科学性与合理性，一般会将一个机械系统分成几个子系统，其中子系统较为简单，且相互联系，这样就能设计变得更加简便。可以依据实际的需要，在对分解后的子系统进行再次分解，从而使设计与分析工作更加的简单。

3.2计算机辅助机械设计方式

计算机辅助设计技术作为电子信息技术中的一个关键内容。在机械设计中加入该技术，能充分将计算机强大的功能运用到产品设计中，例如绘图功能、计算功能，从而有效提升机械产品开发的精确度以及速度，并进一步发展设计人员的能力与技能。计算机辅助设计方式将计算机的速度快、精确度高、有识别判断、绘图以及图像显示等功能与人类的创造、智慧等有机结合，进而在最大限度上降低设计人员的劳动强度，缩短设计时间，提升设计质量水平。

计算机辅助机械设计的方法有四个步骤，具体为：第一步，构建数学模型：通常情况下，机械的零部件都拥有现成的数学模型，对于没有现成模型的，首先就必须构建一个准确的模型。第二步，对程序框图进行设计：程序框图的设计一般是依据人工计算的步骤完成的。第三步，通过高级语言对程序进行编制：按照程序框图进行编制。第四步，对程序进行调试：在编制好程序之后，首先对源程序进行认真检查，之后输到计算机中，开始进行试算，然后再试算程序适用范围的转折点以及界限等，注意所计算出来的结果必须和人工结果相一致。

4.现代机械设计的研究进展

随着科技的不断发展，现代机械设计方法理论不断地被大众所认知，满足市场化发展的需求。现代机械设计方法理论，吸收了各个相关的学科之长，并且综合运用了各个学科知识并且进行整体优化，形成了自身的设计理念。随着计算机技术、检测技术和控制技术等学科的快速发展，现代机械设计将更加的科学和实用，设计出的产品原理更加的科学、结构更加的新颖、实用性也更强。现代机械设计的发展可以概括为以下三个方面：在层次上向系统化、集成化的方向发展；在功能上向轻型化、小型化、多功能方向发展；在性能上向高性能、高精度、高效率和智能化的方向发展。

5.结语

总之,只有掌握好现代科学知识,运用好现代的科学技术和工具,保持创新意识,才能为工业企业的发展和竞争创造一个较宽松的技术环境。既然现代机械设计与传统的机械设计相比,已经发生了很大的变化,当然也就必须改革以往的传统教学模式,才能培养出真正的高素质人才,以适应现代机械设计的需要。

参考文献：

［1］邱宣怀等编著.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，2011

[2]何庆.现代机械设计创新思维的开发[J].现代机械，2011（1）.

机械创新设计方法范文

关键词:机械工程;创新设计;教学改革

在现有国内高职学校的机械专业中,很少有关于机械设计创新的课程,致使很多从该专业毕业的学生尽管具备相关的基础知识却难以从事创新的设计。在科学技术日新月异的今天,中国要想由“制造大国”转变为“创造强国”,职业教育应走在教育的前列。因此在《机械工程基础》课程教学中加强对学生创新意识、创新能力和实践能力的培养,是机械专业教学的一个重要环节。为了适应形势的发展,给学生创造良好的创新才能发挥环境,由教育部负责组织的全国大学生机械创新设计大赛,以大赛为载体,在引导学生课外科技活动,促进学生“教中学、学中做、做中学”方面起到了积极的推动作用。笔者结合教学与指导学生参加比赛经验,谈谈在《机械工程基础》教学中如何培养学生的创新思维。

一、以培养创新能力为主线设置课程内容

众所周知,一个产品的优劣关键在于设计,而设计的本质在于创新。但是,传统《机械工程基础》课程只注重向学生传授基础理论知识,而忽略了工程意识和创新能力的培养,致使许多学生学完了课程,仍然对机械没有一个完整的认识。因此教学课程的内容设置要保证学生创新能力的培养,必须把能力培养放在首位,以新的思维方式创造性地解决问题,提高未来职业变化的应变能力。为此,我们对《机械工程基础》课程进行改革,新增机械创新设计教学内容,建立以培养学生的工程意识和创新设计能力为主的新体系。

按照高职机械类大学生创新能力培养的目标以及历次创新大赛的比赛要求,我们把课程分为理论授课和实践操作两部分。理论部分的内容主要介绍机械学科发展的新方向、新内容,讲解创新设计的方法,培养学生创新设计能力,向学生提供创新思维方法,通过大量实际机械创新设计的示例分析,开阔学生的思路,拓宽学生的知识面和视野,激励学生的学习欲望,调动学生的积极性,提高学生的独立工作和解决实际问题的能力。为达到上述要求,新增机械创新课程的内容包括:①机械创新方法与大学生创新能力体系结构;②创新产品的市场调研与开发;③创新产品的方案设计;④CAD软件在创新设计中的应用;⑤机械产品机电一体化系统设计的实现;⑥创新产品的制造。学生通过《机械工程基础》创新设计课程的学习,不仅要掌握这些阶段所需的基本理论知识,还应掌握其现代设计的基本方法,创新设计的基本思路。因此需要明确课程在培养学生工程意识和综合创新设计能力方面的任务。如机械原理课程由传统的以机构分析为主转向以培养学生综合能力为主,突出机构设计的思想,加强机械运动方案设计的内容,强化机电一体化思路,介绍气、液、电驱动的机构和机电一体化的执行机构,以开阔学生的思路。

实践操作部分是让学生进行创新设计的初步训练,培养学生的创新设计能力、产品开发和制作能力。比如软件知识、电脑仿真技术、动画模拟、产品的市场调研和前景分析、制作产品的先进加工方法、与人沟通和演讲技巧、团结协作精神等。让学生有动手训练机会,学生以组为单位在教师指导下,亲自参与到产品的设计制作与过程中,使他们在实践中学习,在学习中再实践,将“教中学、学中做、做中学”落实到实处,有效弥补了学生在知识应用及动手能力上的不足,极大地调动了学生的学习积极性和主动性。

二、发挥教师主导与学生主体作用,营造培养创新能力的环境

教师应该激发和培养学生自主学习、自主创新的积极性,激发学生主动参与课堂教学,成为课堂的主人,变“要我学”为“我要学”,让学生积极主动地参与教学的全过程。教师对每堂课的教学过程,从头到尾要精心设计,别出心裁,努力尝试将问题教学法、情景教学法、范例教学法、探索教学法等多种教学方法引入课堂,向学生讲授创造性思维、创造原理、常用创新技法、机械创新设计方法及创新设计典型实例分析等内容;让学生了解机械领域发展的现状和趋势,找出有创意的机械产品进行分析,让学生感到新奇独特;激发学生对周围所熟悉的问题或物品进行分析、探索,使学生打破思维定势,提出改进的思路。比如,机械设计课程改革了过去仅罗列常用零部件的繁杂内容,建立以机械传动方案设计、机械零部件的工作性能设计、类比设计、改造设计和创新设计的授课内容,学生在老师的引导下,应用先进的计算机辅助设计软件,进行执行机构和传动机构的运动分析、动力分析的仿真与方案比较,以及零部件的三维造型设计,不仅可以大大节省分析计算和方案比较时间,而且直观、形象、准确,还可以提高学生的空间想象力,这样激发了学生创新设计的兴趣。在导学上下工夫,注重学习方法的指导,教会学生思维方法,对典型的有创意的产品进行拆装实验,分析其创新点,总结创新的思路和方法,完成小论文、研究报告、创新作品。学生对这些问题充满好奇和求知欲,因此会积极地去发现问题、提出问题、解决问题。学生在这种环境中充分发挥自己的想象力,激发创新设计的兴趣和欲望,提高了创新设计的能力。

三、课程教学特点

1.课程采取理论与实践相结合的方式,突出综合应用能力训练

学生既要学习理论知识,又要主动去动脑筋想方案,更要亲自动手,全方位锻炼自己的能力。如为培养学生机构创新设计的能力,我们开设了“机构系统综合实验”。学生可将自己创新设计的执行机构系统的方案,通过搭接组装,使创新设计的方案模型化、实体化,并可验证方案的可行性。再如,为提高学生对机械系统的总体认识,我们开设了“机械系统方案综合实验”。学生自行设计、自己动手完成包括原动机、传动装置和执行机构的简单机械系统的组装,形成一个完整的机械系统的概念。学院数控加工教学中心承担了机械创新设计大赛的大部分作品制作工作,制作中的简单零件,由学生在教学中心的钳工车间依靠有经验的师傅辅助完成,较复杂的零件,自己首先编写好数控加工程序,在具体操作师傅的监督下,在数控车床、数控铣床上完成加工。同时,加工师傅协助学生完成加工零件的工序设计、检测方法设计和装配的调整等工作。作品的制作锻炼了学生的动手能力和对工艺知识的理解。

2.改进作业内容与考核方式

针对过去侧重典型零部件分析的机械设计作业,我们改为以设计为主的简单机械设计训练。学生通过调查、查阅资料,设计出了多种具有实际价值的作品,如汽车用千斤顶、单一螺旋千斤顶、手动剥壳器、脚踏式拖把拧干器、灭火拖把等。通过各种方案的设计比较,学生不仅掌握了传动方案的设计方法,开阔了眼界,同时培养了创新设计的能力。课程结业时,最后提交的作业是小组集体创作的完整的方案设计书或作品,由教师进行评比和打分。评选方式与国家组织的机械创新大赛相同,要求有:书面的设计计划书,内容涵盖作品的创新点、设计计算说明书、产品市场定位、开发产品的市场前景等;电脑制作的产品仿真动画图、CAD制作装配图、三分钟视频讲解;小组答辩,接受教师和专家的提问等等。最后评出一、二、三等奖,再给出创新学分。不对学生进行传统的书面考试,而是采取让学生以组为单位交一份“作业”,内容是学生自主设计或制作一件作品,既让学生在轻松的气氛中学习,又启发和调动了学生主动学习的积极性,锻炼他们的动手能力,提高他们的创新意识和创新能力。

3.训练学生的团队合作精神

我们强调要团结协作,要求学生分组学习,组成4～5人的团队,小组成员不受班级的限制,男女搭配,但必须是相同的专业,分工协作。各团队在队长的领导下,开展与设计有关的各项工作,如设计方案讨论分析、方案的工艺计算、设计结构的讨论等等,这样可以让学生在设计中得到充分交流。因为每一名学生都不可能很完美,但也不可能是一无是处,只要运用好每个人的长处,精诚团结,饱含创新的热情,拥有那份自信,团员之间相互沟通协作,那么这个团队的工作效率就是最高的,完成项目过程的可操作性强的概率就大,同时学生能力在团队中得到尽情施展。团队合作的基础之一就是建立信任,要建设一个具有凝聚力并且高效的团队,第一个且最为重要的一个步骤,就是建立信任。团队的精神是平时一点一滴积累的,团队精神就是团结、协调。只有拥有团队精神,一个团队才能集思广益,凝聚一起,那么作任何事都会事半功倍。队长要懂得如何分工协调,他不仅要求自己进步,还要做到整个团队所有成员共同进步。为了这个目标,团队所有成员必须营造一个有利于学习讨论的和谐环境,在一次次讨论后同学们的思路越来越清晰,方案越来越完善,大家心往一处想,劲往一处使,相互鼓励,那么在这个团队面前就没有克服不了的困难。

培养学生创新思维的途径还有很多,教师在教学中要根据不同的课程、不同的知识点灵活运用、合理选择。当然,任何一种方法都不是万能的,但只要教师转变教育观念,用创新培养创新,用创新激发创新,及时捕捉和诱发学生学习中出现的灵感,一切从培养学生的创新思维出发,学生的创造能力就一定能得到提高。

参考文献:

[1]陈洁营,马慧勇.论大学生创新能力培养[J].中国成人教育,2008,(4).

[2]李志江.机械制造工艺基础教学方法探讨[J].考试周刊,2008,(51).

机械创新设计方法范文1篇3

关键词：案例教学机械创新设计

1.案例教学的定义和应用

在商业、企业管理中，案例通常被译作为“个案”、“实例”之意[1]，案例教学是一种以案例为基础的启发式教学方法，通常在老师的指导下，通过教师讲授基本知识、提出问题、组织学生讨论得到不同的答案、撰写案例分析报告等过程实现教学目标，改善教学效果，从而提高学生理论知识水平和解决实际问题能力。案例教学法起源于美国的哈佛大学商学院，首先被运用于法律教学中，后来被逐渐运用于医学、管理学、教育学等学科，培养了一大批能够解决实际问题的职业老板。深圳大学钟杏云针对案例教学进行了问卷调查，研究表明，案例教学法与其他传统教学法相比优势明显，最受学生期待和欢迎[2]。

2.案例教学的基本流程及注意事项

很多人认为案例教学就是举例教学，其实不然，案例教学是一种系统的教学活动[3]，通常有四个基本环节[4]，并且每个环节都有需要注意的地方：

（1）课前准备，根据教学目的确定教学重点、难点，并结合学生的知识背景、学习现状和心理特点，选择难易适度、具有挖掘潜力的典型案例[5]。选择案例时注意精选案例并建立自己的案例库，案例要新，主题要紧跟时代和经济生活步伐，保持学生兴趣。

（2）小组讨论，首先是分组，每组成员控制在5～10人之内，讨论的问题数量不宜过多，一般3～4个，讨论时可列出问题讨论提纲，提前发给学生。然后需要意识到案例教学不是万能的，在看到它有明显优点的同时，认识到它在教学实践中存在一些缺陷，如课堂秩序难以维持、讨论占据课堂时间使传授知识效率不高。为此，教学中应注意案例教学与传统讲授教学协调配合使用，使教学内容互相补充，既可维持课堂教学秩序，又可使学生学到的知识点更多。

（3）讨论后的总结，讨论后，教师需要对案例讨论结果进行归纳、总结与点评，这是案例教学的难点，因为案例教学不注重答案，在于过程，教师能否对学生的讨论结果进行高度概括与总结对学生学习兴趣与思维方式的培养起关键作用，为了激发学生的兴趣，点评时应采用激励方式。

（4）撰写书面总结报告，写报告前可通过调查问卷进行教学评价，结合评价结果来写，这样可更有效地把握案例教学效果，并有利于教学反思与提高。

3.在机械创新设计中引入案例教学的必要性

近年来，我国机械制造业高速发展，亟须具有创新能力的机械类应用型人才，我国提出从制造大国向制造强国转变这一目标，迫切要求提高大学生的机械创新设计能力。目前，国内许多高校机械创新设计教学的教材基本就是“创新设计理论、创新设计基础、创新设计实例”三大块内容，其中，理论和基础部分主要讲述创造性思维、创造原理、常用创新技法及相关例子，实例部分重点是对典型案例进行分析，类似于填鸭式教学模式，学生学习兴趣低下，机械创新能力培养与提高受到极大影响。因此，为改善教学效果，必须改革传统教学模式，采用案例驱动方式讲授相关内容、引导学生对这些案例进行讨论的启发式教学，让学生成为课堂的真正主体。机械创新设计是一门基于机械原理、机械设计的工科课程，目前，国内外学者对案例教学的研究很多，并取得比较大的成效，但在机械创新设计方面的研究较少，当前，国内主要通过开展“机械创新设计大赛”培养大学生的机械创新设计能力，但参与人数有限，为更好地培养大学生创新思维，可以将案例教学法应用在机械创新设计课堂教学中，改变传统教学模式。

4.在机械创新设计教学中如何开展案例教学

心理学认为，新鲜的事物对学生的吸引力较大，与生活紧密关联的事物总能引发学生的兴趣。国外有的研究表明，案例一般分成3种，第1种提供答案；第2种不提供答案，通过讨论得到；第3种为理论型的，目的在于提高学生的理论水平。在机械创新设计案例教学过程中，这三种案例可交叉使用，既可让学生增长知识，又不会让学生对过多的讨论产生厌倦情绪。随着计算机发展和多媒体技术的应用推广，案例教学内容和形式变得更加多样和丰富，使文本型案例发展为文本、图片、视频一体化的案例，案例形式的改变给课堂教学注入了新生力量，有利于培养学生的学习兴趣。研究表明，人的知识八层以上来源于视觉，其次听觉，最后是其他事物的影响，故视觉事物对人的学习至关重要[6]。当今互联网发达，资源比较丰富，有效利用网络资源和合理应用多媒体教学是现代教育的重要手段。因此，为激发学生的学习兴趣，在机械创新设计教学中讲述概念时还可以借助机械创新图片案例或视频短片案例，将学生带入某种生活情境中思考问题，并提出相关问题引导学生应用理论知识解决实际问题，网络机械图片、机械视频短片、机械创新设计比赛获奖作品视频等都是很好的案例材料，比较容易收集，教学中完全可以利用起来，当然，这些案例在课堂上需要结合教学目标导入，并由问题引入引导学生思考。

5.机械创新设计案例分析实例

我校被江西省教育厅列为省内十所应用型本科试点高校之一，为加快转型发展步伐，全校不断深化课程改革，倡导案例教学。在机械创新设计课程教学当中，通过问卷调查发现，当今大学生比较喜欢生活中的机械装置，因此收集了大量贴近于生活的机械创新图片案例和视频案例，建立了案例库，并用于教学过程，通过案例讲述相关概念，取得了较好的教学效果。所用案例当中，有直接给出答案的，有不提供答案通过讨论得到的，还有发展理论型的，最终目的是增长学生的机械创新知识，开拓学生的创新思维，下面列举两个机械创新设计教学案例：

案例一：讲授组合创新设计方法时，首先提出问题“下雨的夜晚，在没有路灯的情况下，需要携带什么工具便于出行”，以这类生活问题作为教学切入点，同时引入夜晚下雨的情景图片，将学生带入这一情境之中，这时有学生想到雨伞与手电筒，然后提出疑问“雨伞与手电筒一般需要两只手操作，如果身上还有行李箱，不便于手持手电，如何解决此类问题呢”？经过十分钟的讨论，就有了结果，其中一学生提出“可把手电筒装在伞的手柄上”，话语刚落，马上又有一学生提出“将手电加上某装置固定在头上”，还有一学生说“将雨伞固定在人的肩膀上”，当然还有学生提出其余想法，这里不再一一描述，最后点评“其实解决的方法很多，这些方法都能解决实际问题，但方法1，可以将两种东西变为一种东西，方便实用”，这时学生一片欢呼，课堂气氛活跃，答对的小组都有一种成就感，感觉创新不难。通过这个案例的讲解，既开拓了学生的创新思维，又让学生懂得了机械组合创新的概念，特别是激发了学生的学习兴趣。

案例二：讲授“逆向思维”内容时，先不讲概念，而是在课件上导入动物园的老虎，并有游客观看的图片，让学生想到“一般的动物园老虎是关起来的，人在铁栏外面观看”的生活常识，然后提出问题“老虎会因为被人控制而表现不出其野性，如何让人靠近老虎使人能够接近老虎，又不惊吓到老虎，而且更好地看到老虎的本性”？这个问题激起学生的好奇心，顿时课堂讨论气氛活跃，当然这个问题可能需要点时间思考，为了节约课堂时间并启发学生思考，通过多媒体展示动物世界里老虎的相关视频，引导学生站在拍摄者的角度思考问题，很快有学生提出“可用电视剧组用的摄像装置近距离拍摄”，又有学生提出“用直升机观看”，还有同学提出“拆除限制老虎活动范围的铁栏，让人进入铁笼车中，让车开进动物园，让老虎来看人，人在铁笼车上看老虎”，最后点评“这些方法都是可行的，但是方法1和2成本较高，方法3比较可行，人可看老虎，同样又可反过来老虎看人”。通过这个问题的思考与讨论，学生懂得了逆向思维这个概念，学会了如何通过逆向思维解决实际问题，从而为讲授“创新思维”其余内容提供理论基础。为了加深学生对这部分知识的理解，并将其应用在生活中，再次提出问题“以前检修车辆一般都是人趴在车底下，那现在用什么方式？以前抢修线路人爬电线杆，现在用什么”？经过一番思考与讨论，这时有的学生根据自己的生活经验告诉大家“检修车辆时，小车一般会被架起来，修大车时人一般会在修车坑里操作”，“抢修电线现在都用升降装置将工人升到相应高度”，最后点评“从大家的答案可知，大家的生活经验不错，可以想到这些问题的答案，在这门课中，这些都是创新方法知识的应用实例”。课堂教学在这样一个案例讨论过程中进行，学生学习兴趣浓厚，都能积极思考与讨论。

通过案例教学在机械创新设计课程中的实施，可将机械创新理论知识与生活、生产实际相结合，激发学生的学习兴趣，改变枯燥的教学氛围，激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性和主动性。在近几年机械创新设计教学中实施案例教学，取得了较好的教学效果，先前的上课模式、概念和理论致使很多同学低头上课，自采用案例教学法后，上课气氛活跃，学生积极参与创新实践，学生作品在第六届全国机械创新设计大赛上获江西赛区二等奖，还获得了国家实用新型专利，在全国第七届全国机械创新设计大赛中荣获江西省一等奖两项，其中有一项被推荐参加全国赛，通过初评已确定获得全国二等奖。

6.结语

机械创新设计对学生的创新思维和创新设计能力起着关键作用，本文阐述了案例教学的意义及对机械创新设计课程的作用，并结合教学实例探讨案例教学实施过程，提出了在课堂上根据机械创新设计课程教学目标引入不同形式的与理论知识相关的案例，有效组织学生讨论的案例教学，可以激发学生的学习兴趣，有效弥补传统教学模式的不足，改善教学效果，最终提高学生的机械创新设计能力。

参考文献：

[1]李玉霞.案例教学应用研究[J].西安欧亚学院学报，2009，7（1）：55-57.

[2]辛绍杰.案例教学在机械原理课程教学中的应用研究[J].中国校外教育，2010，（8）：216-217.

[3]闫冰洁.案例教学在材料力学教学中的应用[J].科技情报开发与经济，2007，17（7）：256-257.

[4]林忠.案例教学的实践与体会[J].东北财经大学学报，2012，（5）：81-82.

机械创新设计方法范文篇4

关键词：机械结构；设计；创新

引言

机械结构的整体设计的实现是基于完成了总体设计的前提下，只有把整体的设计完成了才能够实现接卸结构的调整。那么这样做的原因主要是要确定好原有的原理图方案，这样才能够得到一些较为细致的原理结构图，只有这样才能体现出原理图具体的作用和其功能；要进行机械结构的设计的主要原因是为了把原来的理论原理变化成为实际中的一些零件或者工具，那么在进行机械设计时就要把零件的参数标示出来等等，这样才能够最后在组装时得到想要的整体部件。本篇文章主要就针对于机械设计中变元法的运用进行了一些说明和简单的介绍。

一、机械结构设计创新设计的重要性

随着社会经济的不断发展，我们机械制造技术发展也极为迅速，而且，机械制造是我国重大生产行业之一，对推动我国经济发展有着极大的作用。但是，我国作为一个机械制造大国，在机械结构设计上却欠缺太多，很多机械制造都是模仿其他发达国家的机械设计工艺来进行生产的，虽然一些机械结构设计也发生了改变，而从本质上却依然没有太大的变动，缺乏自主创新设计，一直引用技术会造成我国的机械结构设计会随着发达国家的后面走，无法将其真正的超越，而且，很多机械企业认为创建机械研发中心较为奢侈，这样的思想很难为我国的经济发展、科技发展带来更大的推动作用。我国作为一个经济大国、机械制造大国，不能仅将目光停留在机械的生产制造中，更应将目光放在机械结构设计的创新上，同时，还要注重机械结构设计创新人才的培养，这才是机械结构设计创新发展的根本。

二、简要介绍机械结构设计的七种变元创新

（一）材料变元

现实生活中很多种材料都可以用来设计机械结构，不一样的材料要求的加工方法和手段不一样、适用的结构类别不一样、零件需要的大小也不一样。材料的变元可以变化出不一样的结构模式。比如说：在进行钢材料的结构设计过程中，零件的截面面积越大，材料结构强度就越大、越硬；在铁材料的结构设计中，为了使结构变强变硬，人们通常使用加强筋和隔板的方法；在塑料材料的结构设计中，塑料件的筋板和壁厚应该无差而别且对称均匀。

（二）数量变元

机械产品数量变元，是指考虑到把机械产品整个零件或者零件的每一个轮廓、工作和加工的面、线均视为结构基本元素，通过改变调整这些基本元素的数量，来达到对机械产品结构改变的实现目的。比如：为达到力求简单的目标，我们尽量对铸件结构的形状，采用直线形轮廓的设计。又如：为防止螺钉松脱，我们将螺纹连接结构的螺钉、垫圈等设计成一体化，这样在减少零件数量下，实现了防松措施的目标实现。

（三）形状变元

根据形状变元可以看出这一变元法主要就是对于元器件的整体进行调整变形以后得到一些需要的元器件，这样就可以达到机械设计的目的要求以及想要的元器件的参数。来达到最好的优化效果。举个例子：充分利用弹簧的弹簧弹性来进行元器件的安装，那么在进行安装时弹簧有很多种类型，那么相应的通过弹簧安装的元器件也就会有很多种不同的形状，就好像有圆柱型，平面型等等。那么我们可以充分利用这些元器件的形状来进行设计和优化作用。那么弹簧要考虑它的物理特性不能不起作用也不能过于压紧，因为前者不能讲弹簧的特性发挥出来，而后者将会使弹簧在以后的使用中失去它的弹性作用。那么弹簧一定要保持稳定不能够轻易的松动，弹簧的特性我们可以充分的利用，因为弹簧不仅体积小而且便于和各个元器件相互进行结合。

（四）工艺的变元

加工工艺技术对机械结构设计的创新有着极大的作用，机械的任何结构在完成理想设计之前，都必须有着可靠的加工工艺作为支持，这样才能有效的提高机械结构创新的效果。变元法中所提到的工艺变元主要是根据工艺技术选择的不同，来实现对各个元器件产生相应的作用，从而实现对机械整个结构产生作用。工艺手段与结构尺寸、材料性能等变元有着很大的差异性，工艺手段选取和使用的合理性，直接影响到机械结构的质量和性能，因此，机械结构创新设计必须对工艺手段进行创新设计，利用新颖的工艺手段来确保机械结构设计的创新性。

（五）尺寸的变元

高质量的产品，不仅需要好的产品性能，而且还需要满足用户对产品外观、安装方式、外形尺寸等要求。这就需要机械设计师，利用科学的方法对机械零件进行推算，找出对零件最佳的设计方案，并通过对零件外形的修正与优化，使零件在机械产品运转中达到最好的运转状态。我们对液浮式陀螺罗经的内部零件进行优化设计，在满足强度的同时缩小了部分零件的尺寸，并采用模块的结构方式，使液浮式陀螺罗经内部零件得到更好协调，从而大大缩小了产品的外形尺寸，减轻产品的重量。

（六）位置变元

在实际操作过程中，产品结构的元素之间的位置是可以进行调换的，这样可以无形中使结构本身的设计更加完善。比如，零件的焊缝位置应该对应中性轴或者至少需要靠近中性轴，这样便于将收缩力减少或者能够避免产品的变形。

（七）联接变元

机械产品的联接变元创新，我们需要考虑应元素的两层含义：一层是需考虑到对元素连接方式的变化，比如说日常用的铆接、胶接、焊接、螺纹接等；二是需要考虑到对每一种连接方法不同联接结构的元素创新，从而获得多种结构类型方案。

（八）对机械结构变元创新设计的优化评测

对变元创新后的各类机械结构设计方案，往往我们要给一个综合评测，通常情况下，采用综合考虑到设计中的七个变元因素，对新的结构设计进行模糊评测。在评测过程中，我们要先在脑海中形成一套基本的设计方案，然后通过建立起一些数学模型，设计者对每一种结构方案进行综合分析，并凭借自己掌握的经验及知识能力进行综合评判。其中，要考虑到一些指标，具体细化为社会效益，工艺性及可操作性、维修性、安全性等方面，同时借助推理、模拟等逻辑方法，最终从多种备用的不同结构方案中，选取一个具有创造性的作为最后优化的创新设计方案。对已确定的结构方案，也可在采用上述评价变元因素基础上，在变元之间联动配合修改，达到更加优化的设计目的。

结语

机械创新结构设计对于机械行业的发展而言具有举足轻重的作用，它不仅能够更好地满足当前社会对机械设备不断升高的要求，实现各类机械零件的最佳组合，同时还可以推动机械行业的可持续发展。因此各机械设计企业理应在机械设备设计过程中充分采用创新设计理念，寻找最佳结构设计，以设计出更多的结构方案，推动企业自身的发展，最终促进社会的良性发展。

参考文献

[1]徐慧勇.浅析机械结构设计中的创新设计[J].黑龙江科技信息，2010，（30）.

机械创新设计方法范文1篇5

关键词：慧鱼工程技术；机械设计；实践实验教学；创新能力

一、引言

机械设计制造及其自动化专业作为学校向应用型综合大学转变中专业建设的重要组成部分，是培养应用型机械类本科专业人才的主阵地。《机械设计》是该专业重要的专业基础课，专业教学计划围绕《机械设计》教学目标开设了工程实践实验课程，如《机械设计课程设计》《16+2职业技能训练》等，培养学生的综合设计能力、工程实践能力、创新实践能力、团队协作能力等，要求学生能综合利用所学知识解决工程实际问题。但是在实践实验教学环节，教学效果差，一是因为机械设计实验教学所开实验多是认知性实验和验证性实验[1]；二是因为《机械设计课程设计》命题陈旧且单一，缺乏现代设计，无法达到综合训练的目标[2]。为此，本文提出基于慧鱼工程技术的机械设计综合创新实验教学方法，培养学生的综合设计能力、创新工程实践能力等。

二、机械设计实验教学弊端及改进策略

1.机械设计实验教学弊端。《机械设计》是一门综合性很强的专业基础课，以《机械制图》《理论力学》《材料力学》《机械工程材料》《互换性和测试测量技术》《机械原理》等课程为依托，对机械零件设计准则、摩擦磨损及润滑、螺纹连接、轴毂连接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆涡轮传动、轴系设计、滚动和滑动轴承、机械系统设计以及其他常用零部件设计等知识进行讲解[3]。其课程特点是内容多且杂，存在大量经验公式与图表，教学内容抽象等，多数学生反映内容零乱，找不到重点。为此，通常在制订教学计划开设相应实验课，辅助学生理解并掌握相关知识，如《机械设计课程设计》《机械设计实验》。随着技术的发展，社会对学生的综合创新设计及工程实践能力提出更高的要求[4]，但目前《机械设计课程设计》《机械设计实验》仍然存在一定的弊端，实践实验教学效果差，无法满足社会需求。《机械设计课程设计》是对渐开线圆柱齿轮二级减速器进行设计，该实践项目存在一些弊端：一是课程设计命题陈旧且单一，是对通用渐开线圆柱二级齿轮减速器进行设计，主要内容为机械方案设计、传动系统详细设计、装配图绘制及减速器设计说明书，相关设计技术指导书成熟，网络资源丰富，学生设计时基本是依葫芦画瓢，查手册，套公式，设计过程就是仿造，部分学生存在抄袭、买卖现象，严重影响教学秩序和教学质量；二是重视二维装配图，轻视二维零件图、爆炸图和三维建模及装配的训练，不足以满足机械设计综合训练的要求。机械设计实验方面，主要包括机器组成及典型机械传动零件感性认识、传动试验（齿轮传动、带传动和链传动等）、机械传动轴系部件设计与分析。由于我校教学计划安排，无明确的机械设计实验有关课程，仅在《机械设计》理论教学时，组织学生参观机械典型零部件多功能语音教学示范箱，加深对《机械设计》各章节的理解。为弥补《机械设计》实践实验课程的不足，我校除了积极对《机械设计课程设计》教学内容、教学方式以及考核方式做调整外，还积极探索以16+2实践周“专业技能训练”作为实验实践教学的补充，但由于不规范存在教学效果差的问题。2.设计实践实验教学，对大学生工程实践能力的培养具有重要的意义[5]。为此，我校对《机械设计课程设计》教学进行创新改革，积极探索机械设计综合创新实验教学。Fischertechnik，即“慧鱼”，是德国人基于六面体接体发明创造的工程技术智趣拼装模型，包含各类机械构件（齿轮传动、丝杆传动、链传动、皮带传动、连杆机构、凸轮机构、减速器等）、电气元件（电机、电气开关、气动零件、各类传感器、控制器、导线及导线接头等）和编程软件等模块。该模型是《机械设计》的理想教学工具。基于此我校，利用Fischertechnik模型搭建机械创新人才培养平台，结合教师科研、机械工程专业学科竞赛与大学生创新创业训练计划项目等，在16+2实践周“职业技能训练”时机械设计综合创新实验题目，学生自由组队，综合利用《机械原理》《材料力学》《理论力学》《机械设计》《机械制图》等课程知识，合理分工，利用Fischertechnik组合模型，完成相关综合创新实验设计任务，力求达到培养综合设计能力、工程实践能力、创新实践能力、团队协作能力等的教学目标。

三、机械设计综合创新实验教学示例

为解决菠萝采摘生产效率低、人工成本较高、果农劳动强度高、芒刺对果农伤害较大等问题，我校17机械班某组学生基于慧鱼组合模型设计了一款小型手扶式菠萝自动采摘机。右上图为菠萝采摘机部分功能装置，分别为成熟识别装置、传输装置，考查学生对《机械设计》教学中电动机、减速器装置、齿轮传动、皮带传动、链条传动/螺栓连接等知识的理解与掌握。基于慧鱼工程技术的机械设计综合创新实验教学中，我校学子在第八届全国大学生机械创新设计大赛（慧鱼组）中获得国家三等奖1项，立项大学生创新创业训练计划项目部级2项、省级1项，发表省级以上科技学术论文3篇，申报专利1项。目前，我们正在以部级大学生创新创业训练计划项目为依托，积极备战中国—东盟高校创新创业教育联盟大学生创意机器人设计大赛和第九届全国大学生机械创新设计大赛，期望取得优异成绩。

机械创新设计方法范文篇6

AbstractHowtocultivatecollegestudentsintoaneweraofinnovativeconsciousnessandcreativethinking，withpracticalabilityandcreativeabilityisaseveretestfullofchallengesfacingallcollegesanduniversities.Thispaperdiscussesamethodofintroducingtheprincipleofmechanicalcreativedesignbyintroducingthepracticalapplicationcasesofmechanicalengineeringtothedailyteaching，tostimulatethecreativepotentialandenthusiasmofthestudents，andtoimprovetheteachingpurposeofthecreativeabilityofthestudents'mechanicaldesign.

Keywordsproject-basedteachingmode；mechanicalinnovationdesign；innovationconsciousness；innovationability

0引言

?S着科技的不断进步和社会的飞速发展，越来越多的国家已经意识到，衡量一个国家的综合国力大小的重要因素就是是否具有创新能力并掌握核心技术，“科技创新”已经成为各国抢占行业制高点的最有利武器。早在1995年，江泽民同志就指出“创新是一个民族进步的灵魂”；刘延东同志也提出“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑”；胡锦涛同志也指出“激发全民族的创新精神，大力推进理论创新和科技创新”。[1]

由此不难发现，近年来国家和政府一直是鼓励创新，并制定了一系列相关政策来激发“全民创业、万众创新”，期望早就更多的高端创新人才，不断加强自主创新能力，不断提升综合国力。

随着现代高等教育事业的不断发展，创新思维和创造能力的培养也得到了越来越多高校的重视。各大高校纷纷认识到，在当前复杂的国际环境下，如何把大学生培养成为具有新时代创新意识和创新思维、具有实践能力和创造能力的高素质综合人才，是摆在所有高校面前的一项充满挑战的严峻考验。

“机械设计实践”就是专门为了培养机械制造及其自动化等机械相关专业的学生创新意识和创造能力而开设的一门专业课，它是一门强调实际动手能力和创新能力的课程，其先修课程包括：机械原理、机械设计理论与方法、机械制造工艺、理论力学和材料力学等。[2]

这门课通过引入机械设计在工程领域的实际应用案例，来介绍机械创新设计的一般原理与方法。通过这门课程的学习，能够让学生掌握机械创新设计的基本原理和实现方法，具备初步的机械创新思维和意识。在不断分析机械工程实际案例的基础上，培养学生自主找出现有设计存在的问题、分析问题产生原因，是否具有优化空间，并能提出改进方案的能力。

通过这种方式，激发了学生综合运用所学机械原理和机械设计等知识，充分发挥创新思维进行部分改进设计或全新创造性设计，最终达到激发学生的创造潜力和热情，提高学生创新能力的教学目的。

1“机械设计实践”课程在课堂教学中出现的问题及分析

笔者在对本校机电技能班授课的过程中发现，虽然学生对机械创新设计表现出一定兴趣，对实际应用案例也听得津津有味，但真正需要他们动手设计一些机械结构，或者需要改进现存的机械结构时，仍然表现不佳。通过自身不断总结，分析了一些在课堂教学中出现的问题，现归纳如下：

1.1教学内容和教学形式较为单一，学生欠缺学习热情

从授课内容上看，“机械设计实践”仍然是建立在机械原理和机械设计基本知识框架上，然后做了一些设计方法的增加，虽然也结合了一定的工程实例，但讲课的重点仍然偏重于机械原理部分，并不能很好地启发学生的创新思维。而学生对于机械原理和机械设计的内容已经学过，所以对本课程的学习热情并不高。[3]

从授课形式上看，“机械设计实践”仍然是以教师结合PPT进行常规讲述为主，很少与学生进行互动式教学，而本课程的教学目的应该是教师通过启发学生来激发其创造性思维，需要师生之间产生积极的互动，才能保证教学效果。传统的教学形式很难激发学生的学习热情。

1.2学生欠缺创新意识和创新思维

以笔者所带机电技能班为例，机械原理、机械设计、机械制图等基础理论已经学过，但总体来说，学生对于与机械创新设计相关的基本知识点仍然掌握得不够，而这是进行机械创新设计的基本条件。究其原因，主要包括：学校对课时进行了压缩，学生学习主动性不足，欠缺工程实训环节无法将理论知识运用于机械设计。其结果就是：学生往往为了应付考试而学习，没有对基础理论真正融会贯通，也很少开启自身的创新意识，更不用说尝试进行机械创新设计。[4]

1.3容易局限于应用三维软件进行虚拟的建模仿真，欠缺设计真实产品样机的能力

近年来，应用于机械工程行业的CAD/CAM软件越来越多，功能越来越强大，尤其是各种三维软件得到广泛的应用，包括：Solidworks、Inventor、Pro/E、UG。学生基本上在二年级就会学会这些软件的使用，而且能绘制出酷炫的三维模型和精美的仿真动画视频。

三维软件能够确实能帮助学生更好地表达自己的设计思想，让空间想象力得到更好的发挥，使设计工作更加高效而有趣，使设计的结构更直观，更便于讨论或修改。[5]但与此同时，笔者也注意到很多学生把学习重点放在三维软件的使用技巧上，而忽略了机械结构涉及到的基础知识点。简单来说，学生利用三维软件设计具体机械结构时，只能绘制出漂亮的三维模型，但不擅长或根本不会绘制出更具体的机构细节。这样的三维模型仅仅虚有其表，而没有实质性的机械结构。换句话说，是无法做成实际样机的。

所以，真正的机械创新设计的本质还是对机械本身的设计，对基本结构原理的掌握和应用。而各种三维设计软件仅仅只是辅助设计的一个工具、一种手段，通过它能更快更好地制作出实际产品样机。在培养学生创新设计能力的时候，必须坚持软件建模与真实产品样机并重的原则。[6]

1.4欠缺实际项目的锻炼，欠缺完整、系统的产品研发经验

参与实际产品研发项目的锻炼，其意义在于让学生从中学习到实际产品设计的全部流程，掌握一种产品从设计到加工全过程所涉及到的知识，能够培养学生综合掌握专业知识的能力，从本质上提升其创新设计能力。

但从实际情况看，大多数学生仍然是以理论学习为主，没有触碰到设计的本质学习，对于学校安排的实践环节往往只能走马观花地看一看，并没有机会对设计过程进行体会。在欠缺实际项目设计经验的情况下，学生的理论知识无法得以充分发挥也就是很正常的事情了。从长远来看，这会严重制约学生的创新能力和创新意识的发展。[7]

2项目式教学模式在“机械设计实践”课程中的引入

“项目式教学法”是通过完成一个完整的“项目”的工作而进行的实践教学活动，以为社会培养实用性型人才为直接目的的一种人才培养模式。其目的是在课堂教学把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。[8]

项目式教学“以项目为主线，教师为引导，学生为主体”，改变了以往“教师讲、学生听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式，以为社会培养实用性型人才为直接目的的一种人才培养模式。

项目式教学改革拟达到的目标是：将机械设计思想、三维软件的设计和实际设计项目相结合，将理论知识与实践相结合，提高学生的学习兴趣和积极性；通过对项目式教学的研究与实践，完善教学中学习任务，确定教学项目等环节；实现应用型本科专业人才的培养目标。[9]

2.1教学内容设计和教学流程设计

为适应我校应用型人才培养目标，在教学内容上将原有教学内容进行调整，将理论知识与项目相结合，利用项目将实践与理论知识有机结合起来，学生把学到的理论知识通过完成项目的方式运用到实际任务中，解决实际问题。

“机械设计实践”课程主要是将机械设计思想、三维软件的设计和实际设计项目相结合。在整个的学习过程中选择合适的设计课题将所有知识点串联起来，同时将机械创新设计融合进来，提升学生的机械设计能力和综合能力。[10]

（1）教学阶段。笔者在对机电技能班进行“机械设计实践”授课时，针对学生基础水平较差，但动手能力强的特点，大胆进行翻转课堂教学方法的尝试。鼓励学生按照学科竞赛答辩模式，分组讨论项目内容。以历届竞赛真题为设计任务，以日常物品为原材料，真题真做制造出实物样机，并让学生以评委身份对其他组同学的实物作品进行打分。这种授课方式极大激发了学生的创造力和积极性，深受学生好评。

今后可将更多的学科竞赛真题，合理的融入到“机械设计实践”课程中去，并把学生毕业设计真题真做的实物作品（比如仿生机械鸟、气动搬运机器人）带到课堂上，作为教具介绍给学生，让学生不仅学到基本理论，并学到如何在实践中运用这些理论，真正掌握设计的精髓。

（2）独立探索阶段。教师布置一个实际项目让学生独立探索，在学生理解项目任务内容的基础上，教师可设计多种类型的实际项目任务，让学生独立思考并完成项目任务。

（3）实战演练阶段。在教学实施过程中，本着教学中学生处于主体地位，变被动学习为主动学习的思想。学生独立完成刚刚布置的项目，并完成项目的三维设计建模及工程图的生成。学生在“做中学，学中做，做中练”，在实战演练过程中学习知识，训练技能。教师及时帮助解决各小组在项目教学中出现的各类问题，保证各小组项目的顺利完成。

（4）学习评价。以实际项目的完成情况来评价学生的学习成绩。首先教师教学生完成一个项目，然后学生独立完成一个项目，项目做完了，所有的知识点也就全部完了。在整个的教学中采用“教、学、做”一体化的方法，使学生在项目中学习并实现能力的提高。

3项目式教学改革所取得的成果

指导学生参加学科竞赛获奖情况：（1）参加2015年全国大学生机械产品数字化设计大赛决赛，获国家三等奖；（2）参加2016年湖北省大学生机械创新设计大赛暨第七届全国大学生机械创新设计大赛湖北分区预赛，获湖北省一等奖；（3）参加2017年全国大学生机械产品数字化设计大赛决赛，获国家二等奖和国家三等??。这也是技能班学生第一次在全国大赛中获得名次。（4）参加全国3D大赛10周年精英联赛暨DigitalMaster2017一带一路挑战赛龙鼎奖，获湖北省特等奖。

指导学生毕业论文情况：（1）指导学生作品《助力卸货机械手结构设计》获2017年湖北省优秀毕业论文；（2）指导学生作品《仿生扑翼机》和《气动搬运机器人》获2018年湖北省优秀毕业论文。

机械创新设计方法范文篇7

根据国家机械设计制造及其自动化专业毕业培养标准中对毕业能力要求之4具有设计机械系统、部件的能力”要求，整合现有教学内容，形成了基础知识递增和设计能力递进的机械设计类课程教学环节结构。其中先修课程包括数学类、工程力学、机械制图、公差与技术测量等基础课和专业基础课。为达到具有设计机械系统、部件的能力”的毕业要求，设计了课程教学及课内实验、基础设计能力培养、创新设计能力培养三个能力递进培养环节。

2机械设计类课程教学及课内实验

课程教学及课内实验教学环节分为机械原理和机械设计两个部分，每部分。含课内实验，课程内容及培养目标如下：机械原理课程是一门培养学生机械机构运动设计与分析的技术基础课，主要研究机构的结构分析、运动分析和动力分析，常用机构设计的基本理论和方法，机械系统传动方案的规划与设计，其主要任务是培养学生：第一，理论联系实际的学风，设计实践能力和创新精神。第二，掌握机构运动方案设计的能力。第三，具有机械系统运动简图的绘制，计算机辅助机构分析和设计的能力。机械原理实验教学是机械原理课程教学中的实践环节。在实验中通过安排部分课程基本理论的验证性实验，使学生进一步加深对课堂教学内容的理解。通过增设一些综合性、设计性实验，培养学生基本知识、基础理论与实际项目需求的理论知识应用能力，同时培养学生创新意识和能力。通过设立较多的选修实验，促进学生的个性发展。机械设计课程是一门培养学生机械设计能力的技术基础课，在教学内容方面着重掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本方法和创新思维，通过对本课程的学习，使学生掌握常用机构和机器中各种通用零件的基本理论和基本知识，初步具有机械结构方面的分析、设计能力，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。机械设计实验教学通过设立部分验证性实验，使学生进一步加深理解课堂教学的内容；通过设立一些综合性、设计性实验，培养学生理论联系实际的能力及机械结构设计的创新意识和创新能力；通过强调学生参与实验的全过程，培养学生的动手操作能力；通过设立较多的选做实验，满足学生的求知欲，促进学生的个性发展。

3基础设计能力培养

机械设计课程设计是机械设计基础类课程的重要实践性环节，通过对机械传动装置和简单机械的设计，使学生综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，熟悉机械设计的一般规律，掌握机械通用零部件及简单机械的设计理论及设计方法。培养学生理论联系实际的正确设计思想，树立工程意识，培养独立分析和解决工程实际问题的能力，为毕业设计和以后从事工程设计工作打下良好的基础。课程的教学目的：第一，学习机械设计的一般方法、步骤，掌握机械设计的一般规律。第二，学会从机器的功能要求出发，合理选择传动机构的类型，制定传动设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的结构、形状、尺寸及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力。第三，进行机械设计基本技能训练，例如计算、绘图，运用标准、规范、手册、图册和设计资料，以及使用经验数据和处理数据等。第四，通过编写设计说明书，提高学生文字表达能力，掌握撰写技术文件的有关要求；培养学生运用计算机撰写论文的能力。第五，训练学生用CAD绘图的能力。机械综合课程设计是形成机械装备设计能力的重要实践性教学环节。内容以车床或铣床的主传动系统设计为主线，以所学过的机械制造装备的基础知识为支撑，完成主传动系统设计、操纵装置布置、工程分析计算等环节的训练。其目的是在相关先修课程学习后，进行机械结构设计综合训练，使学生掌握机械系统分析和设计的基本步骤和方法，培养和锻炼学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力。

4创新设计能力培养

学生创新设计能力培养包括机械产品创新设计与仿真和机械创新设计与制作两个环节：机械产品创新设计与仿真是学生以项目组的形式自主开展的为期一年的研发与制作项目，在学院的统一命题下完成一项任务。提高学生自主学习、问题求解、团队协作、项目管理、综合创新等方面的能力和素质。机械创新设计与制作是结合学生已有的知识储备，充分发挥学生的创新设计思维，通过机构综合模拟现实自然界生物的动作行为，并辅以相应的控制系统达到机构的协调运动。在教师的启发和指导下，学生以组为单位自主地进行相关内容科技文献检索、方案设计、虚拟仿真、绘制加工图纸、撰写设计说明书并进行答辩，通过工程实践培养学生灵活运用所学机械设计知识的能力。

5结论

机械创新设计方法范文篇8

【关键词】机械设计；设计创新；创新方法

引言

科技的发展和进步离不开创新精神，在机械设计领域同样如此。文章对现代机械的特点进行了介绍，并对国内机械设计的创新方法进行了深入细致的分析和探讨，希望能够起到一定的参考借鉴作用。

一、机械自动化的定义

对于现代机械的定义，因为研讨的视点不一样，进而给出不一样的定义。例如美国机械工程师协会，在1984年将其定义为：“现代机械就是经过计算机信息网络和谐与控制的机械和（或）机电部件彼此联系的体系，该体系可以完结机械力、运动和能量流等动力学任务”。而世界机器与组织理论联合会将现代机械定义为：机电一体化是精细机械工程、电子控制和体系思维在产品设计和制造过程中的协同联系。

二、现代机械特点

1、性能较高结构简单

与传统机械不同的是，现代机械具有较高的性能，其结构也越来越简单，功能变更更加容易、方便。随着技术的发展，设计方法变得多样化，作为设计人员，可以将多种技术进行融合，最终实现现代机械的综合利用。并通过不同的角度和切入点，使现代机械具有更加科学合理的结构，顺应时展的需求。

2、成本降低效率提高

现代机械的成本大幅度降低，因此能够获得更多的效益，节省人力、物力、财力。同时现代机械的效率也获得提高，缩短了工作时间。对于工作成果的展示更加清晰和明确，使现代机械使用人员对于工作成果可以进行较为直观的理解和感受。在产品质量上也获得提高，工作整体质量得以提升。

三、现代机械设计方法概论

1、现代机械设计创新理论

现代机械创新设计是一种实践活动，以理论知识和实践知识为基础，充分发挥设计者的想象力和创造力，合理运用已有的科技成果和技术手段，使得设计出来的产品更加具有实用性、创造性。现代机械设计已成为一个庞大的学科，种类和结构日益复杂，功能更加多样化。机械设计创新理论是指在机械设计学理论的基础上，联系并紧密结合认识哲学、认识科学、思维科学、设计方法学、发明学、创造学等相关学科中的有益成分，凝结设计人员的聪明才智，并且运用系统科学、信息科学、计算机技术等技术手段，融合美学原理，设计出对国家经济发展和社会进步有价值的产品。

2、机械设计创新内涵

机械设计创新可以通过多种方式实现，较为常用的是提高机械产品的性能以及优化产品的技术特性，如适应性、可靠性、经济性等指标。此外，也可以设计全新的机械产品来实现创新。随着社会的发展，科技的进步，旧的设计思维和设计方式已不能适应现代设计的需求，机械设计需要具有独创性、实用性、突破性和联动性。独创性，即打破传统的设计模式和设计理念，采用科学合理的全新的方案和组合。实用性，即机械设计的创新应具有针对性，满足市场的需求，具有合理的功能，易于生产，使用方便。突破性，即转变原有的思维方式，不局限于机械设计领域自身，而是扩展到其他领域，并从中获取灵感，为机械设计提出新的原理，开拓新的局面。

3、开展现代机械设计创新的意义

现代机械设计创新的研究成果，运用到生产实际将带来巨大的经济效益和社会效益，同时其具有的学术价值更是不容忽视的，对于机械设计行业的可持续发展具有非常重要的意义，是其发展的根本动力。机械设计产品所体现出来的并不仅仅是科学技术的运用与实现，更是设计者思维方式的反映。设计者在进行机械设计的过程中，其思维方式也不断地获得提高。同样设计者的思维方式融入到产品的设计中，使产品更加具有人性化的特征。在两者的相互作用下，使得机械设计作品更具实用性和可操作性，向着集约化、自动化、智能化的方向发展。现代化的创新力量不断涌入，必将促进机械设计的发展，使机械产品更加充满生机和活力。

四、国内外机械设计创新的方法研究

1、国内机械设计创新方法

随着经济的发展和科学技术的进步，对于机械产品无论从质量上还是从精度上都有了更高的要求，机械设计领域也产生了重大的突破，取得了令人瞩目的成果。先进的设计理论和设计方法不断涌现，在传统机械设计方法的基础上获得了进展。机械设计是十分复杂的过程，涉及到的知识和理论也非常复杂，在设计过程中会遇到各种各样的问题，然而在我国的科研工作者和机械设计人员坚持不懈的努力下，丰富了机械设计的理论，积累了宝贵的实践经验，对于机械设计中出现的问题，已经能够很好地进行解决。高科技及先进理论的引进使设计过程得以简化，为机械设计的发展作出重要的贡献。当前，计算机辅助设计、系统化设计、局部或全局性设计等创新方法已获得广泛的应用。

2、国外机械设计创新方法

相对于国内的机械设计创新，国外的创新研究开始的较早，并取得了一定的研究成果，目前应用得较为广泛有以下三种。普适设计理论是在传统设计方法的基础上发展起来的，起源于德国，通过将现有设计方法进行总结和规范，形成具体的设计规则模型，根据既有的经验，设计和构建能量的输出和输入环节，进而将机械设计的功能结构具体化。公理化设计理论方法则是在决策的基础上发展起来的，起源于美国，使科学决策和系统理论相结合，与普世理论相同的是，功利化设计方法同样注重于经验的积累，最终形成以法律公则和科学方法为基础的创新方法。公理化设计理论的优势在于能够优化和完善较为复杂的机械设计，其设计效果也比较令人满意。三次设计法理论主要包括系统设计、参数设计、容差设计几个方面，起源于日本，近几年获得了较为广泛的应用。这种方法是目前较为先进的设计方法，准确率和效率都有所提高，机械设计的整个过程可以很快的完成，充分体现了高质、高效、方便、快捷的特性。

3、培养机械创新设计思维

在进行机械设计的过程中，创新思维方式的培养非常重要。这是因为机械创新设计是极具创造性的工作，作为设计人员，在提高自身知识水平和能力的同时，培养具有创新精神的思维方式尤为重要。对于机械设计工作应以全新的视角来看待，突破传统的设计方法和思维模式，广开新思路，探索新方法、新技巧，运用先进设计手段，使原有的设计更加完善或者创造出全新的设计作品。

结束语

与传统的机械设计相比，现代机械设计具有自身设计新理念和新思路。而现代机械设计离不开创新思维，创新思维是社会发展的源泉，是现代机械设计中重要的组成部分。机械设计人员只有树立创新思维的理念，并结合自身丰富的实践经验和扎实的理论知识，同时充分利用现代计算机技术的优势，发挥主观能动性，才能够设计出满足人们对于产品越来越高的要求，从而促进我国现代机械设计发展。

参考文献

[1]许鸿艳.讨论现代机械设计的方法及研究进展[J].湖南农机，2013，40（5）：55-57.

机械创新设计方法范文篇9

当前，市场经济竞争的实质，是行业人才的竞争，具体来讲是人才创新能力的竞争。而高职院校是社会主义现代化建设中培养实用型人才的基地与摇篮，理应在给学生传授专业知识的同时，加大对学生创新能力的培养，以有效提高学生的就业能力及职业水平。但是，受到传统教学模式的影响，高职机械设计专业在教学中片面重视专业知识教学，而忽略了对学生创新能力的培养，不利于人才质量的优化，因此必须大胆改革当前的教学模式，才能培养出更优质的机械设计人才。文章就注重机械设计教学改革以有效培养学生创新能力的策略，进行了详细的探究。

关键词：

机械设计；教学改革；创新能力；培养策略

0引言

创新是企业发展、社会进步、国家富强的源动力。以就业为导向的高职院校担负着为社会主义经济发展培养高素质技能型人才的重任，机械设计专业是高职院校中的重要专业，而当前沿用的传统教学方法不重视对学生创新能力的培养，不利于学生就业能力的增强。这就需要教师大胆改革传统教学方法，在教学中加大对学生创新能力的培养力度，从而为学生就业能力的提高奠定基础。那么，如何改革机械设计教学方式以有效培养学生的创新能力，是教师急需思考的问题。

1改革课堂教学，提高学生的创新能力

机械设计课程是高职教育阶段培养学生设计能力的基础课程，教材内容繁杂、概念很多，对学生来讲有很大的学习难度。因此，为了实现让学生学会、想学、易学的目标，就需要教师大胆改革传统的课堂教学方式，摒弃以往的以教室为场所、以教师为主体、以灌输为主要方式的教学模式，积极营造出学生积极思考、勇于提问、敢于回答、活泼轻松的教学环境，让学生逐渐养成主动思考、积极探索的良好学习习惯。在新的课堂教学模式中，教师不应强调对教材理论知识的死记硬背，而应将教学重点放在培养学生的提取信息、处理信息及应用心理方面，还应重视对学生创造性思维能力的培养，将课堂真正归还给学生，让学生有更多机会深度参与到教学活动中，使得机械设计知识可在教师与学生之间双向流动，从而使得教师的“教”与学生的“学”真正融为一体。在高职机械设计课程教学中，教师应依照教学内容的实际特点，恰当选用现场教学、讨论式教学或启发式教学。比如，在学习机械设计课程中与“带传动”有关的内容时，教师就可借助讨论式教学法组织课堂活动。在实际教学中，教师可先依据教学目标设计几个问题供学生以小组为单位进行讨论，经过一段时间的认真、充分讨论之后，每一个小组会选派一个代表将本组的讨论结果分享给大家，教师应及时总结、点评小组的讨论学习情况。这种教学模式为所有学生都提供了参与课堂教学的机会，可促使学生充分发挥个人主观能动性思考与分析教学内容，从而可从全新的视角看待与分析教学知识点，可实现事半功倍的教学效果。教学实践表明，教师在课堂教学中以提纲为教学主线，将知识点作为教学中心，从提出问题、分析问题、获得结论的教学流程井然有序，不仅完全遵循学生的学习规律，而且能调动学生学习机械设计课程的兴趣，并且有利于学生创新能力的培养。

2改革实践教学，优化学生的创新能力

高职教育的最终目的，是为社会主义经济建设培养高素质的实用型人才，而仅仅依靠课堂上的理论知识教学及实验演示教学，是难以提高学生的实践操作能力的。因此，机械设计课程教师应大胆改革传统的教学模式，合理提高实践教学比重，积极转变实践教学方式与方法，为学生创造更多的参与实践活动的机会，从而不断增强学生的实践操作能力，并为学生创新能力的快速提高提供新途径。

2.1建立模型，机械陈列室

由于学生阅历尚浅，且鲜有机会接触机械，因此他们对机械的认识非常有限，在这种情况下，为了帮助学生快速理解机械概念，并使得他们对机械创新有更深入的了解，就需要教师在课堂教学中借助多媒体及模型教具进行演示教学外，还应在实验室中建立专门的模型、机械陈列室，将典型的、能彰显出创新意识的机构实物、机构模型、机械等摆放其中，让学生在拆装与观察这些物品的过程中更加清晰地掌握机械的主要结构，并能较为精准地掌握机械的关键技术、运动方案及工作原理，然后在此基础上产生强烈的创造新机械的愿望。

2.2创新实验教学方法

实验教学是机械设计教学中培养学生创新能力的有效方式，其教学目的是激发学生创新意识、增强学生的操作能力，从而为学生综合素质的提升创造条件。传统的机械设计实验教学，主要是教师演示试验，且都属于验证性试验，这种单调、乏味的实验形式难以激起学生参与实验教学的兴趣，更不能促进学生创新能力的优化。为了真正提高学生操作能力、学以致用能力、创新能力，就需要教师大胆创新传统的实验教学方式，把实验分成创新型、综合设计型、基本型3种。其中，综合设计型与基本型实验是为所有学生设计的，而创新型实验是为有能力、有需求的学生设计，只有这样才能满足多种层次学生的学习需求。

2.3改革课程设计方法

在机械设计课程中，课程设计是教学的最后环节，其教学目的是培养学生用已经掌握的机械设计理论知识解决现实问题的能力及创新能力。而学生创新能力的培养是借助实践能力与设计能力来展示的。因此，在实际教学中，教师应依据实践能力及设计能力的培养目标，大胆改革设计题目，除了保留传统的“减速器”设计题目外，应添加“简单机械设计”题目，引导学生结合题目到实训中心或机械厂观摩小型机械，探索机器的运动原理与结构，把优化设计、CAM/CAD设计应用到课程设计过程中，因为设计题目和工程实际结合较为紧密，再加上先进设计方法的引入，就可为学生预留充足的创作空间，可较为容易地激起学生的设计热情，有助于学生创新能力的快速培养。

3结语

经过几年的机械设计教学改革实践，在培养学生的创新能力方面获得了一些成就。机械设计课程教师应坚持教学改革，将学生创新能力、创新思维的培养与发展贯彻到教学过程的始终，最终使得学生都能成为扎实掌握专业知识、具有较高创新能力的高素质人才。

[参考文献]

[1]张晓露，武卫，郭晓峰.基于创新能力培养的“机械设计基础”教学改革[J].教育教学论坛，2014（10）：36-37.

[2]张明容，王丽，李长玉.“机械设计”课程教学模式改革实证研究—基于学生创新能力的培养视角[J].创新与创业教育，2016（3）：105-107.

机械创新设计方法范文

Abstract：Thispapersummarizestheexperienceofteacherstoguidestudentsinmechanicalinnovationdesigncompetitionforyears.Itpointsoutthatthecompetitioncoachshouldguidethestudentsin7ways，whichistheselectionoftopics，group，informationretrieval，knowledgesynthesis，scientificwriting，practice，awarenesstraining.Theseexperiencesprovidesomereferenceformoreteacherstoparticipateintheguidanceofmechanicalinnovationdesigncompetition.

关键词：机械创新设计大赛；选题；指导

Keywords：mechanicalinnovationdesigncompetition；topicselection；guidance

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1006-4311（2017）11-0189-02

0引言

教育创新、培养创新人才是现代高等教育改革的新要求，西安工业大学的卓越工程师计划与教改实验班试点正是适应这一形式的教学改革。学生的创新能力是通过动脑思考和动手实践，将理论知识与实践相结合，从切身体验中逐步发展起来的[1]。大学生的课外创新活动，在创新人才的培养中具有发展学生个性的特殊功能，开放实验室建设，为学生的创新能力的培养搭建了一个重要平台。

全国的各项赛事对培养大学生的创新能力起到了不可低估的作用，给了学生一个展示创新能力的舞台。大学生机械创新设计大赛[2]为工科大学生提供了一个很好的锻炼平台，使大学生综合素质得到了提升，社会竞争力增强，为就业和创业打下了良好基础[3，4]。

高校大学生参加各项赛事是一项辛苦又富有挑战性的工作，由于缺少从事科技创新工作的经验，在选题、计划、参赛、团队协作等方面遇到困难，这些需要指导教师的悉心指导[5]。对于指导教师来说，通过指导学生竞赛，可以和本校学生培养师生友谊，可以跟兄弟院校同行强化联系，也可以提高教学前瞻性和科研水平，同时也提高了自身成就感和自豪感。如何吸引和指导大学生通过参加大赛，培养学生创新能力，成为指导教师的必修课[6，7]。笔者通过多年来组织参加各项赛事和指导学生参加多项赛事，根据自身的体验，针对大学生机械创新设计大赛得出了几点体会，希望能对同行有所启发。

1指导学生围绕大赛主题进行作品选题

全国大学生机械创新设计大赛从第二届开始设定大赛主题，学生提交的作品必须符合大赛主题。指导学生选题时应注意充分发挥学生的主观能动性和兴趣爱好，学生的选题也许会存在一些问题，但千万不要轻易否定学生以免打击他们参与创新活动的积极性。一个作品从构思到成形，要经过差不多一年的时间，在这个过程中，学生有能力发现最初的不足，指导教师可以在原理上、技术上提供建议，使作品实现预定功能。

2指导学生以项目为基础组队

机械创新设计大赛是对学生综合素质的考验。从知识结构上来讲，不仅涉及到了学科基础知识，比如《机械制图》等，也涉及到了一些专业性较强的知识，比如加工制作；从技术层面上来讲，涉及多个学科领域，比如工业设计、控制、电子、液压、机械等；从实施角度来讲，不仅包括费的使用，也包含作品的讲解和展示；从执行角度来讲，除了考验学生的专业能力之外，还考验学生的团队协作精神。基于此，我们在组建团队时最好以大三学生为主组队，因为大二学生虽然热情度很高，但是所学专业知识有限，恐难以胜任，而大四学生虽然具备了足够了专业知识，但是由于面临毕业等诸多压力，很难将更多的精力投入其中，因此，最佳的安排便是组队时遵循自愿的原则尽量选择大三的学生，大三学生级具有了比大二学生更扎实的专业知识，也没有面临大四学生的毕业压力。

通过指导学生以项目为基础组队，不仅能够提升学生们的专业素养，更重要的是在推进项目顺利开展的过程中还能够培养学生们的组织能力和团结协作精神。

3指导学生利用信息检索工具，提高信息检索能力

在设计方案论证过程中，指导学生根据自己的设计选题进行文献资料检索，了解自己的选题是否有人做过，如果产品已经生产出来，可考虑其还存在什么问题，由此确定所选题目的可行性。有的学生学习了《信息检索》课程，能够较熟练地上网查阅文献，但在机械创新设计大赛方面的文献是有限的，如何把文献资料和自己的作品相结合，指导教师应该给项目组予以指导，使学生能够得到熟练应用网络和纸制图书资料，快速而准确地获得所需信息能力的培养和锻炼。

4指导提高对专业知识的综合运用能力

机械创新设计需要用到多方面的专业知识，首先学生必须清楚各类加工工艺，了解其利弊；其次学生还应该清楚各类材料的性能和价位，科学合理地选用材料。

在设计方案确定后，应着手绘制零件图和装配图。参赛选手必须有一定的绘图能力，在作品设计制作过程中，学生的设计图纸不仅仅给教师看，而是要直接进入生产环节，所以图纸必须是能经得起实践检验的。这就要求参赛的学生必须认真细致地绘制图纸，如此整个赛程下来，参赛学生的绘图能力一定能够得到大大提升。

从方案设计到作品的加工制作，需要用到多门专业知识及专业技能，比如“电工、电子技术”、“机械制造工艺”、“互换性与测量技术”、“机械设计”、“机械原理”、“工程材料”、“材料力学”、“理论力学”等。学生们通过参加机械创新设计大赛能够有效提升自身综合运用各类专业知识的能力。

指导教师要在技术上指导学生完成上述课程内容的学习及知识积累，在整个项目运行阶段作好“领路人”和“护送者”。

5指导学生依据大赛要求进行文档整理，提高科技写作能力

在参赛作品完成后，还要书写完整规范的设计说明书，录制作品介绍视频。设计说明书要符合科技文章的写作要求，既能清晰、透彻地说明设计意图、机构的工作原理，又要言简意赅。在答辩时学生应能够清晰、准确地回答出评委教师提出的各种问题，要有一定的语言表达能力和应变能力。

指导教师在这个过程中要对指导学生学习相关技术文档写作，学习制作PPT，学习视频录像的录制与影视文件的制作技术。

还要指导学生掌握一些必要的答辩技巧，在参赛答辩时应理顺设计思路，认真组织语言，编写答辩提纲，还要有针对性地对评委教师可能提出的问题作必要的准备。这个过程锻炼并提高了大学生的科技写作和语言表达能力。

有的作品具有较高的实用价值，指导教师可引导学生申请发明专利或实用新型专利，教给学生专利文档写作技巧等。

6指导学生动手实践，锻炼实际动手能力

机械创新设计活动的整个过程以学生为主，教师指导为辅，参赛作品基本是由学生自己动手制作完成。作品所用的零部件、标准件、辅助件、电气元器件的购置、加工，整体装配、调试全部由学生自己参与完成，@样不仅锻炼了学生的实际动手能力，也提高了学生的实践技能。

机械电子、机械设计、机械制作开放实验室学生的作品制造阶段，全面对学生开放，指导教师在这个过程中要在部件采购、动手技巧和安全方面给学生提供指导和帮助，使学生能较熟练地使用各种加工工具和加工设备，能够加工制作出较为合格的作品。

7在指导中着意培养学生艰苦创业精神和团结协作精神

大赛在学生的正常学习阶段进行，而学生有着繁重的学习任务，不可能全天候地去搞机械大赛，所以时间紧、任务重，他们必须利用业余时间去进行方案的论证及作品的加工制作。这对学生艰苦创业的精神和顽强进取的意志品质要求很高，学生们只有具备这些优良品质才能坚持下去完成比赛。

为调整学生在参赛过程中的心理状态，克服放弃参赛的想法的产生，指导教师在进行专业技术指导的同时密切注意学生的心理动态。遇到困难时，引导学生分析原因、分解困难、逐一解决。在提高学生针对实际需求进行设计、制作等实际工作能力的同时，逐步建立学生的自信心，并适时给学生减压，让学生在宽松的氛围中参加比赛。

大赛作品鼓励学生以团队的形式进行申报，机械创新设计大赛一般为3到5人一组，在有限的时间内要进行方案的设计、改进、技术难题的解决，往往不是一个人能完成的，而是集体智慧的结晶。在为共同目标协同作战的过程中，群策群力，每个成员都自觉地承担着相应的责任，对自己负责，对他人负责。在合作中他们建立了深厚的友谊，增强了集体荣誉感和协作精神。具备了这种合作素质，也一定能够更好地肩负起时代赋予的责任。指导教师要在指导中制造环境，培养学生的艰苦创业精神和团结协作精神。

8结束语

通过10余年开展大赛的组织与指导实践活动，学生参与课外科技活动和竞赛类科技创新的积极性大大提高，学生创新意识和设计能力不断增强，对学生积极参与其他大赛活动起到辐射带动作用，促进了该校人才培养质量的进一步提升。该校自2004年以来参加了历届大赛，共计参加学生1000余人次，指导教师200余人次，完成实物50余件，申请专利22项，两次获得陕西省优秀组织单位奖，近年来共计4次进入全国总决赛，获得全国一等奖3项，二等奖1项，省级一等奖15项。获奖率在全国高校中处于前列，极大提高了学生的学习热情和创新激情，同时也扩大了该校在同类高校中的影响。

参考文献：

[1]任爱华，孙传琼.大学生机械创新设计大赛指导初探[J].中国电力教育，2011（17）：127-128.

[2]杨叔子，彭文生，吴波，吴昌林.四论机械创新设计大赛很重要──纪念同志在清华大学建校一百周年庆祝大会上重要讲话一周年[J].高等工程教育研究，2013（01）：8-13，65.

[3]云忠，王艾伦，汤晓燕.基于创新大赛的机械工程拓展型人才培养模式的研究与实践[J].高等教育研究学报，2010（03）：95-98.

[4]马少华，姜华苇.机械创新设计大赛与大学生创新能力的培养[J].吉林省教育学院学报（下旬），2013（07）：26-27.

[5]张佩，梁广辉.指导教师在大学生科技作品竞赛中的作用及思考[J].湖北函授大学学报，2016（09）：25-26.

机械创新设计方法范文篇11

1.1计算机辅助设计。计算机辅助设计简称cai,利用计算机运算速度快、存储量大、运算准确、逻辑判断功能强等优点,通过人机交互进行的处理,完成设计工作。主要有以下特点:(1)由于可以存储大量的设计信息和设计经验。可以帮助缺乏设计经验的新手顺利完成工作。(2)计算机辅助设计与计算机辅助制造(cam)、计算机自动化管理结合起来形成计算机集成制造系统,进行产品设计、市场预测、生产、制造和销售等一系列工作。以企业的最高效益为目标,综合对人力、物力和时间各种资源进行最有效的利用。(3)还可以大大提高设计的效率,加快产品的更新速度,缩短设计周期,增强市场竞争力。(4)设计人员不仅能在很短时间里给出多种设计方案,分析比较后获得最佳设计方案:还可以从繁重的重复性工作中得到解脱,有更多的时间和精力进行创造性工作。

1.2模块化设计。模块化设计就是在对一定范围内的不同规格产品或相同功能不同性能的产品进行分析后,划分并设计出一系列的功能模块。然后通过对模块进行组合就可以组成不同产品来满足市场需求。其目的主要是以尽可能少的模块种类和数量构成尽可能多规格的产品。模块化设计不仅有利于产品的更新换代,还有利于提高产品的质量,降低成本,加快新产品的开发速度。

1.3并行设计。并行设计工程叉叫同步工程或集成工程,主要并行的设计产品以及各种制造和支持过程的系统化方法。机械产品的设计采用串行设计的缺点主要在于在产品设计过程中,必须要等到上一环节结束后才能进行后一环节,设计不仅改动量大,而且产品的开发周期长,成本高。采用并行设计的核心在于要打破内部各个单元界限,建立以人际关系为基础的协同工作模式。进一步提高产品质量、缩短产品上市时间等。

1.4机械系统设计。机械系统设计就是一种利用系统的观点进行产品的一系列设计的方法。设计过程包括计划、外部系统设计、内部系统设计以及制造销售阶段。传统设计注重内部系统设计,其重点主要在于改善零件或转自一些子系统的特性,但是很少考虑对于个零件之间或内部与外部之间的相互影响而系统设计要根据系统原则,综合研究内部外部和各个子系统之间的相互关系,协调各予系统之问的相互作用,使整个系统的功能表现为最佳状态。

1.5机械优化设计。优化设计是把设计的实际工程问题的模型转化为相应的模型,然后运用最优化设计理论,选择合适的优化方法,借助计算机进行求解。从而得到最佳设计方法。近年来,优化设计常结合一些其他方法。形成新的优化设计方法。如和模糊化设计结合,形成模糊优化设计:和可靠性设计结合起来形成可靠性优化设计。除此之外,还有可靠性设计、机械动态设计、疲劳设计、反求工程、摩擦学设计以及创造性设计等。随着技术的飞速发展,现代设计方法也在不断改善。

2、现代设计方法翻新研究

2.1创新设计原则。生态效益最好原则要在设计过程中尽量选择污染较低的材料。避免使用有毒有害以及有辐射的材料。这是由于在产品制造和使用过程中,都要求产品对周围环境要满足“零污染”原则。安全可靠性原则机械产品品质的保证要通过产品的安全可靠性来体现。产品在强度,刚度、稳定性、以及耐磨性均要满足设计要求,对于一些重型机械,要保证有一定的自锁和保险装置,确保操作人员的人身安全。

2.2经济效益最好原则。经济最佳性要从设计以及制造两方面考虑,设计上要选用正确的材料,保证合理的原理方案:制造上要保证零件的加工工艺和装配工艺。设计的产品不仅要满足客户的功能要求,还要保证成本低廉。

3、机械创新设计技术

机械创新设计是指充分发挥设计者的创造性思维,利用人类已有的科学技术成果,设计出具有新颖性、实用性以及创造性的机械装置。机械创新设计技术和机械系统设计、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、有限元设计等构成现代设计方法学库,吸收了邻近学科有利的设计思想与设计方法,是有待开发的一门新的设计技术方法。随着人工智能、专家系统、认识科学、思维科学以及人脑研究的发展,机械创新设计日益受到人们的重视。一方面,人工智能、专家系统、认识科学、思维科学、设计方法学等已经为创新设计提供了一定的理论基础:另一方面。创新设计的研究及发展有助于解释人类的创造思维机理,还可以促进一系列科学的发展。实现专家系统及智能工程创新设计要求能为发明创造机械和改善现有机械性能提供有效的理论和方法。创新设计包括两方面的内容,一是要改善生产生活中现有机械产品的性能,包括技术性、可靠性、适用性以及经济型;二是要创造设计出新的产品,以满足生产生活的新需要。创新设计的核心内容就是要探索机械产品创新发明的机理、模式及方法,将机械产品创新设计过程程式化、定量化。

机械创新设计方法范文篇12

【关键词】机械创新设计;团队协作能力;工程实现;任务驱动

随着我国制造业由大变强的不断发展，高校机械设计制造及其自动化专业逐渐成为热门专业，高校也加大了对机械设计课程建设与人才培养力度。但是受到一些因素的影响，很多高校的机械设计教学还存在较多的问题，特别是学生机械设计创新能力以及团队协作能力培养方面的问题更加突出，在很大程度上影响了机械类课程教学效果。高素质的机械工程技术人才是我国制造行业稳步发展的重要基础，特别是随着全球竞争日渐剧烈，很多制造企业对机械设计人才的要求越来越高，且大部分招聘单位都十分重视学生的机械创新设计能力与团队协作能力。因此在新背景下，我校高度重视创新思维培养和机械设计基础知识自主学习，重点加强学生团队建设与自我管理能力的培养，充分利用大学生创新、学科竞赛等项目提升学生的机械创新设计能力与团队协作能力，取得较满意的教学效果。

一、创新思维的培养

机械创新设计能力是我国制造业可持续发展的关键，高校在机械设计教学中必须要重视学生机械创新设计能力和思维的培养。一方面，教师应该引导学生组建一些创新类团体。例如创建“机械创新设计团队”、“3D爱好者协会”等各类创新团队，并且通过这些团队来开展相关知识、能力储备培训，创新项目研究，主动创新。另一方面，积极邀请行业知名人士、业内劳模以及优秀导师来校开展专题讲座，组织学生积极参加各类机电产品展览会，开拓学生的机械创新设计思维，有效激发学生的创造灵感。最后，教师在《机械原理》、《机械设计》、《机械创新设计》等课程中基于“工程实现”理念和“任务驱动”教学模式实现创新能力培养，有效拓展学生的创新思维。

二、挖掘学生机械创新设计知识的自主学习动力

传统的教学方式以“填鸭式”、“灌输式”教学方式为主，机械设计教学教师根本不关注学生是否理解，这样在很大程度上影响了学生创新能力的提升。因此，加强学生自主学习动力是上述问题的有效解决途径。首先在机械类课程设置方面，机械设计教学教师必须要加强与学生的沟通，了解学生真正兴趣所在，然后根据学生的兴趣设置课程内容，依据项目对知识的需求，开展储备知识的培训，这样才能有效激发学生学习的主动性，发挥其在学习中的钻研能力，提高学生的机械创新设计能力。其次在机械设计教学方式方面，教师要开展多种形式的教学改革。例如在“机械创新设计综合实训”中教师可采用项目探究式教学方法，根据项目内容督促学生主动收集资料、自主学习、参加创新培训后，设计方案、受力分析、计算、三维建模、虚拟装配、仿真优化、改进设计、编写说明书、试制样机等全过程，教师指导整个创新过程，并对学生的设计方案进行评价分析。上述方法不仅能够提高学生学习的主动性，同时还有效促进学生的创新能力。

三、加强创新团队建设与自我管理能力培养

创新团队建设与自我管理能力是复杂机电产品创新设计的有效保障。在团队建设之初，指导教师要给予充分指导，尽可能根据学生意愿、兴趣、特点，考虑男女搭配，专业优势互补，以老带新等原则，发挥每个队员的潜力。在团队运行时，教师要根据创新项目要求、学科竞赛内容布置具体工作内容，然后由队长统筹后分配队员具体的创新实践任务，各自相对独立完成本职任务，整合后完成整个项目设计。通过以上方法，可提高学生团队协作与管理能力。

四、以赛促教，以赛促学，在教中学，在学中干

比赛是激发学生创新能力，提高学生团队协作能力的舞台。在全国机械类学科比赛中，要想取得良好的成绩，只有协作能力良好、知识掌握应用过硬的团队才能拿出新颖的作品，在比赛中脱颖而出，取得较好的名次。在教学中可通过以赛促教，以赛促学，在教中学，在学中干的方式来提高学生综合素质与能力。为达到该教学目的，教师积极开展各类比赛的同时，组织学生积极参加各类各级学科竞赛。在竞赛中既提升了指导教师的教学、实践能力，也提高了学生带着问题自主学习、相互协作，以团队的力量和创新思维解决工程问题的能力。

五、结语

高素质的机械工程技术人员的机械创新设计能力与团队协作能力的培养是一项复杂而又系统的工程。我们基于“工程实现”理念和“任务驱动”教学模式在学生的机械创新设计思维、自主学习动力挖掘、创新团队建设与自我管理等方面进行改革，通过以赛促教，以赛促学，在教中学，在学中干的方式，将上述理论与方法进行实践，获得93%参与教改项目的教师和学生一致好评，取得较满意的教学效果。在今后的机械类课程教学改革中，只有将学生所学到的创新思维、机械设计知识和团队管理与协作能力运用到实际生产、科研项目、大学生创新、挑战杯等活动中，切实做到理论与实践的有机结合，这样才能够有效提升学生机械创新设计能力与团队协作能力。

参考文献

[1]王华一.大学生机械设计创新能力的培养思路[J].黑龙江科学，2013（9）.