机械创新设计论文范文

机械创新设计论文范文第1篇

德国人发明的这一种变元法，是目前世界上最为科学易懂的变元方法，它能够衍生出许多不同的方法，具有很大的可塑性。这种方法的内涵主要有两部分：它变化内容多样，包括材料、数量、位置、尺寸、形状、连接、工艺七个方面；另一部分是上述七个方面的具体运用，运用的前提条件是机械基本结构，这些元素在其基本结构的基础上进行一定的变化，这样就有不同的形式，新的机械结构设计方案就创造出来了，这样就达到了优化设计机械结构的目的。接下来笔者将会重点介绍七种创新方案在机械结构设计的具体运用，其最终目的还是满足整个机械产品的生产的要求，这也是目前机械工作者普遍使用的方案。

1.1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。

1.2数量变元

在产品的结构当中主要包括以下几个方面，即零件以及轮廓面、线和加工、工作面共同构成了产品本身，如果想要将机械的结构目的进行改变，那么就可以通过调节上述结构元素而实现。就好比在铸件的过程中，是希望越简单便捷越好的。能够节省一些不必要的零件配置，又能在安装的时候方便人们的使用，这在无形中就提高了工作效率，比如安装一个螺丝钉的时候，如果按照螺钉和垫圈以及弹簧垫圈才能结合在一起的模式去安装，那么就需要最少三个步骤，但是如果把它们设计为一体的话，就可以大量地节省安装的时间，提高了效率。

1.3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。除此之外，零件的摆放问题也十分重要，如果杂乱无章则会大大阻碍操作速度。

1.4尺寸变元

零件的尺寸必须符合使用的标准才行，必须在各项标准合格之后才可以进行操作，比如：在冷冲压弯这一工艺中，就需要零件按照既定的需求进行弯曲，如果零件在加工的过程中，实现了标准的弯度，那么就算是一个成品，不需要再度进行加工。如果不符合产品的需求那么还需要进一步的加工整形来达到产品的要求。

1.5形状变元

机械整体的结构目的可以通过调整零件的形状或者改变其规格的大小而实现。比如在弹簧的生产过程中需要考虑多个问题，首先是弹簧的大小及其相对的螺丝垫圈的规格，能否让弹簧和使用的螺旋面以及被需要压紧的零件相吻合，就需要设计出不同规则的产品，无论零件的形状面如何都需要相匹配的弹簧来配合才行，如果零件之间的距离过大，或者不能够将压力有效融合，那么零件在安装过后就不算是合格，如果这一类零件销售在市场中，很可能造成一系列事故，那么为了防止拉簧因为这些问题而失去使用效率，就势必要将弹簧的设计空间放大，并且实现它的自身独特性，即使它在单独使用的过程中也可以实现跟其他零件的配合。

1.6分析连接变元

一是联接方法，主要的模式有焊接、胶结以及螺纹联接等方式。二是联接的方式，根据结构类型的不同而不同，因此为了丰富联接方式以及寻找到最为契合的联接方式，各个联接的结构以及联接的方式都可以进行相对应的合理调整。比如：针对一些需要拆卸的零件，如果在联接的方式上不能选择好，那么就会在联接和拆卸方面造成一定的困难，此类的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所购买的一些产品，像是随声听的后盖，就可以任意拆卸下来安装电池来维持继续使用，这样的结构也方便用户使用，从未为其提供便捷的操作模式。

1.7分析工艺变元

零件在产生之前，往往会有其自己的设计图纸，而设计图纸上面的结构内容直接决定了产品属于何种工艺级别的零件，因为每一个设备的零件都不是完全相同的，所以零件的设计以及成本也千差万别，如果设计工艺在产品出产之前没有得到完善，那么势必会影响到零件自身的质量，一旦零件没有合乎要求，那么产品的整体结构就会受到一定的影响。因此在零件铸造之前对于零件图纸的研究必须给予深度的重视，现在的加工技艺正呈现着不断创新和完善的趋势，但是问题也就随之而来，这些加工工艺虽然具有创新性，但是还不够成熟，并非达到了理想中的需求，因此还需要进一步的对此加大研究的力度。

2机械结构创新的尝试及优化测评

2.1机械结构设计的创新尝试

防腐剂在石油以及一些石化设备中具有十分重要的作用，下文以其为例，阐述变元法在其中重要的作用。石油和石化设备必须进行防腐蚀性的设计，这样一来，在设计的最初就应该考虑到防腐蚀性的大小和影响因素，从而采取必要的保护和防治措施，主要有以下几个方面。首先，在总体的设计上面，对停车间给予了严格的要求，不能堆放杂乱，不能潮湿，不能含有其他不利于防腐的物质存在。其次，设备的使用年限与设备本身一些极为细小的间隙区有着十分重大的联系，这些缝隙极有可能在人眼看不到的地方发生腐蚀问题，或者这些缝隙人是无法凭借手工去进行操作控制的，就像是一些产品的焊接点，这些产品貌似看起来已经不存在腐蚀的可能，但是难免会有看不到的缝隙存在，应该进行必要的封存和填补，或者干脆将缝隙扩大，这样便于对其进行维修补救和防护。再次，温度较高以及质量较高的浓度阶梯，局部势差问题往往在这种情况和产品中产生，一旦发生了腐蚀则不可控制。此外，每一种金属都有着自己独特的属性，产品在构建的过程中不一定是一种金属构建而成，多半是几种金属共同组合而成，但是不同的金属势必会产生接触面的腐蚀，应该对此进行绝缘处理。最后，面积越小腐蚀的点也就越小，因此要针对产品的不同设计缩小表面积从而减少腐蚀。

2.2对机械结构变元创新设计的优化评测

机械结构在完成变元创新实践之后。要根据目前的性能以及使用效果进行一个综合的测评，首先要进行模糊测评，运用理论研究和一些理想化的模型设计一种测评模式，但是这种测评模式并不是实际操作中的模型，而是通过一定的数学模型，根据先进的设计理念和规划，对其进行变化创新设计的检测。在测试的过程中测试者凭借自己多年的使用经验和研究理念进行对其综合评价的过程，并根据现有的先进思维对其进行构建，在测试的过程中还需要考虑到社会实际问题，产品在经过变元之后，使用方面是否安全，便捷，可维修性是否达到了指标，并且要将逻辑推理的思维运用到其中，选择出使用其整体变元的方案，最后针对已经选择好了的方案，进行进一步地修改和完善，从而作用于产品的机械结构构建当中，服务于产品的整体功能。

3结束语

机械创新设计论文范文第2篇

【关键词】机械制造；零部件设计；现代思想；科学发展

一、机械零部件传统的设计局限

传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多问题：零部件容易腐蚀损坏；零部件容易疲劳损坏，断裂、表面剥落等；零部件容易摩擦损坏等等。这些问题的出现，都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。机械机械零部件设计是人类为了实现某种预期的目标而进行的一种创造性活动。传统机械机械零部件设计的特点是以长期经验积累为基础，通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据，运用条件性计算或类比等方法进行设计。传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高，目前在大多数情况下仍然是有效的设计方法，但是它有很多局限：在方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间接经验，通过计算、类比分析等，以收敛思维方式，过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不系统，不强调创新，因此很难得到最优方案；在机械零部件设计中，仅对重要的零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计计算，其他零部件只作类比设计，与实际工况有时相差较远，难免造成失误；传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现，忽略人―机―环境之间关系的重要性；传统设计采用手工计算、绘图，设计的准确性差、工作周期长、效率低。

二、创新思维机械零部件的设计思想

机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新设计，要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力，利用最新科技成果，在现代设计理论和方法的指导下，设计出更具有生命力的产品。

（一）运用创造思维

设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，它包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控能力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想象能力和思维能力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼，自觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。

（二）运用发散思维

发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题，求出多种答案的思维方式。例如，若提出“将两零部件联结在一起”的问题，常规的办法有螺纹联结、焊接、胶接、铆接等，但运用发散思维思考，可以得到利用电磁力、摩擦力、压差或真空、绑缚、冷冻等方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一，在技术创新和方案设计中具有重要的意义。

（三）运用创新思维

创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活动，它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成，产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等，在求异和突破中体现创新。

三、科学的进行机械零部件设计

（一）把握机械零部件设计的主要内容

机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图，同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括：根据运动方案设计和总体设计的要求，明确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构构形、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足的要求是由零部件设计所决定的，机械零部件设计应满足的要求为：在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等；在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便；在经济性上的要求主要指生产成本要低。此外，还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。这些要求往往互相牵制，需全面综合考虑。

（二）严格计算机械零部件的失效形式

机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。为了保证零部件能正常工作，在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析，预估失效的可能性，采取相应措施，其中包括理论计算，计算所依据的条件称为计算准则，常用的计算准则有：一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力。强度要求是保证机械零部件能正常工作的基本要求。二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷（下转第57页）（上接第58页）的作用下，抵抗弹性变形的能力。刚度准则要求零部件在载荷作用下的弹性变形在许用的极限值之内。三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械，在工作时应避免发生共振。振动稳定性准则要求所设计的零部件的固有频率与其工作时所受激振源的频率错开。四是耐热性准则。机械零部件在高温工作条件下，由于过度受热，会引起油失效、氧化、胶合、热变形、硬度降低等问题，使零部件失效或机械精度降低。因此，为了保证零部件在高温下正常工作，应合理设计其结构及合理选择材料，必要时须采用水冷或气冷等降温措施。五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后，将改变其结构形状和尺寸，削弱其强度，降低机械精度和效率，以致零部件失效报废。因此，机械设计时应采取措施，力求提高零部件的耐磨性。

（三）正确选择机械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零部件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。机械零部件表面粗糙度的选择方法有3种，即计算法、试验法和类比法。在机械零部件设计工作中，应用最普通的是类比法，此法简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的参考资料，现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下，机械零部件尺寸公差要求越小，机械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它们之间又不存在固定的函数关系。在实际工作中，对于不同类型的机器，其零部件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零部件的设计和制造过程中，对于不同类型的机器，其零部件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。在设计工作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发，全面衡量零部件的表面功能和工艺经济性，才能作出合理的选择。

（四）全面优化机械零部件设计方法

要充分运用机械学理论和方法，包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计（CAD）是把计算机技术引入设计过程，利用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化，并成为现代机械设计的重要组成部分。目前，CAD技术向更深更广的方向发展，主要表现为以下基于专家系统的智能CAD；CAD系统集成化，CAD与CAM（计算机辅助制造）的集成系统（CAD/CAM）；动态三维造型技术；基于并行工程，面向制造的设计技术（DFM）；分布式网络CAD系统。

【参考文献】

[1]王启，等．常用机械零部件可靠性设计[M]．北京：机械工业出版社，1996．

[2]隋明阳．机械设计基础[M]．北京：机械工业出版社，2002．

[3]赵冬梅．机械设计基础[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2004．

机械创新设计论文范文第3篇

机械方案设计是一个创造性很强的活动，其思维过程是形象思维和抽象思维综合作用的结果。目前计算机辅助设计（CAD）主要解决了在计算和绘图等设计后续阶段对设计者的支持。而对于极富创造性的早期方案设计阶段的计算机支持至今没有取得实质性的进展。即使是智能CAD系统，所采用的方法的理论基础仍是基于传统的人工智能的知识表示与推理方法，即逻辑思维为基础，其中多以知识工程和专家系统的方法实现。这种CAD与AI的简单组合，没有也不可能从真正意义上实现方案设计自动化。创造性如何在方案设计过程中体现一直是困扰设计理论研究工作者的棘手问题，也一直没有很好地解决，本文将就这一问题作一探讨。

1机械方案设计的一般过程

一般认为，方案设计阶段主要有两个任务：首先是建立技术系统的功能结构。然后通过选择相应于功能结构中的每个功能的功能载体，并组合这些被选择的功能载体形成整个技术系统的设计方案。

通用设计理论认为，方案设计过程可表述为两个映射过程（图1）：即用户需求域到功能域的映射以及功能域到结构域的映射。由需求域到功能域的映射过程最能体现设计者的创造能力，这一过程涉及到对设计思维规律以及创造性机理认识水平，涉及到自然语言到专业技术语言的转化。尽管有些学者提出通过对设计要求进行层次分解来建立功能结构图的讨论，但一般还要通过人工干预进行。从功能到结构的映射，实际上是功能结构图中的每一个分功能与能实现该分功能的结构进行匹配，一般情况下，总体功能往往包含着许多分功能。而每一功能可以由不同的结构来实现，因此存在组合、协调和评价筛选的问题。具体的机械方案设计过程如图2所示。

图2所示的机械方案设计过程还可通过数学形式进行描述。设总体功能为U，它可分解为一些子功能，分解过程可形式化为：

U＝（U1，U2，…Um）（1）

即总体功能是有m个子功能UI（I＝1，2，…m）组成的。

任何一个子功能UI（I＝1，2，…，m）对应着能够完成该分功能的子结构的集合TI，即

TI＝（tI1，tI2，…，tin）（I＝1，2，…，m）（2）

式中tij（j＝1，2，…，n）对应于能完成子功能UI的所有子结构，n为完成该子功能的子结构总数。如果用UI定义行，tij为元素构成矩阵，即得到功能与结构相联系的“功能—结构技术矩阵”：

（3）

当然能够实现各子功能的子结构数并不相等，可以将能够实现某一子功能的最多子结构数定为n，少于这个数的子功能元素项用零表示。图2所描述的机械方设计的一般过程，看起来很简单，但计算机实现有许多问题需要解决。如总功能如何分解为子功能、功能如何表达（因为从不同的角度提出的功能表达词汇是不相同的）以及如何有效根据功能索引子结构等问题有待进一步探讨和研究。

2基于机构结构类型变异综合方法

自60年代图论理论首次被应用于机构设计以来，它在机构分析与综合方面的应用得到深入的研究。在图论中，封闭的图代表机构，顶点代表连杆，边代表运动副。图可以用矩阵（如邻接矩阵和关联矩阵）表示、分析和计算。1979年，Freudenstein和Maki提出“功能与结构分离”的方法用于机构综合，随后许多学者对这一方法进行研究和深化。该方法包括如下几个环节：

2．1根据用户的需求，提出机构创新设计任务与技术要求：

（1）拓扑结构要求

如运动性质（平面运动或空间运动）、基本回路数（或独立环数目）、运动副类型及数目、构件类型及数目、主动副类型及其位置以及机架的构件类型及其位置；

（2）功能性要求

如输出构件数目及其位置、每一输出构件的任务（如轨迹生成、函数生成、导引以及其它要求、满足对预定的速度及加速度要求、满足对机构整体的动力学性能要求；

（3）约束条件

如运动精度、结构紧凑性、刚度、机械效益、轴销作用反力以及制造、装配、成本等方面的约束。

2．2结构类型综合

通过结构类型综合列出满足设计任务要求的全部结构类型并以适当形式表示。

2．3优选结构类型

根据功能要求和约束条件，筛选出好的结构类型。

该方法目前研究局限在平面连杆机构的结构类型综合，且一般集中在运动链同构识别、自由度识别方法以及平面运动链自动生成等理论方法研究阶段。尽管有一些应用的研究报道，但都是针对简单机构（如变冲程发动机活塞机构、车门开启机构等）通过人工方式实现。计算机实现还有一些关键技术没有很有效的方法，如运动链同构识别问题，主动副位置确定、机架位置的确定、杆组的自动划分以及对运动链进行评价筛选等问题。

3集成功能推理及结构推理的方案创新设计过程模型

如果用人工智能语言描述，在上述第1小节中讨论的机械方案设计的一般过程是基于功能推理方式，而第2小节中所讨论的机构结构类型变异综合方法是基于结构推理方式。这两种方式有其内在的联系，如何将这两种方式有机地联系在一起对于机械方案创新设计是一件很有意义的工作。功能推理主要解决功能到结构之间的映射，通过结构部件组合途径形成机械方案。而结构推理是从结构部件的拓扑结构上通过机构演绎（机架变换，主动件位置变换以及运动副类型变换）途径对机构进行变异创新，尽管目前结构推理局限在平面连杆机构结构类型综合，但通过本文的研究，该方法可以扩展到一般刚体机械方案创新设计。有鉴于此，作者提出如图3所示的集成功能推理和结构推理的机械方案创新设计过程模型。

该设计过程模型由以下主要步骤组成：

Step1：功能结构图的建立。根据设计要求，建立功能结构图。

Step2：根据建立的功能结构图，寻找满足各子功能要求的功能载体并组合成为原始机械方案。

Step3：将原始机械方案进行抽象化为表达机械方案连接信息的运动链表示。并记录原始方案一些约束信息，如自由度数、杆数、原动件必须是几副杆、输出构件是否必须与机架相连等等。

Step4：运动链发散。列举所有与抽象化表示的运动链具有相同自由度、杆副类型以及杆数的非同构运动链，并进行筛选。

Step5：机械方案元型集的生成。对筛选的运动链进行机架识别、原动件识别、杆组识别，形成用连杆和转动副表达的机械方案元型。

Step6：候选方案集的生成。将以上生成的机械方案元型通过类型替代，形成候选方案集。

Step7：方案的评价决策。得到最优方案。

Step8：方案的尺度综合。

4机械方案创新设计智能支持系统

根据以上的过程模型，我们开发了机械方案创新设计智能支持系统MCIDISS。系统的结构如图4所示。该系统由五大模块组成：

（1）基于实例功能推理的原始机械方案生成模块：该模块采用两级实例推理的模型，完成从设计任务到功能结构图的建立以及装置提取与组合协调设计生成原始机械方案的

任务。

（2）基于结构推理的方案设计创新模块：该模块在上面模块产生的原始机械方案的基础上，通过抽象化表示，将原始机械方案表达为一般化运动链，从机械方案拓扑联接上进行变异创新。

（3）评价决策模块：该模块主要任务是对各阶段的设计解进行评价决策。系统主要采用模糊综合评价决策方法。

（4）机构尺度综合模块：该模块主要任务是对组成机械方案的机构参数进行综合，以便从尺度上论证方案的可行性。

（5）运动分析及仿真模块：该模块是在完成机构尺度综合后，对其进行运动分析和仿真，以便使设计者对所设计的方案有一个清晰直观的认识。

机械创新设计论文范文第4篇

机械结构的防腐蚀设计对于机械结构的创新及优化而言具有至关重要的意义，为了更好地完成机械结构的优化，各机械设计企业在进行机械设计的过程中理应注意如下防腐蚀细节：

①必须确保设备的机械结构于停车期间完全空干，以防止因介质残留淤积而造成的腐蚀。

②防止间隙结构的出现，以杜绝腐蚀介质的入侵。

③高温及高质量浓度将导致沉淀物及冷凝物的出现，进而增加腐蚀几率，因此设计人员在结构设计时必须避免此类现象的出现。

④异类金属接触可能导致接触性腐蚀出现，因此设计人员在进行结构设计时理应尽可能地将异类金属有效地隔绝开来。

⑤避免高速流体接触流道壁面，以降低侵蚀腐蚀。

⑥遵守最小化表面积原则，也就是说在容积一样的情况下让结构被腐蚀的表面积最少，比方说球体结构最好，其次便为圆柱体。

2机械结构创新设计与变元法应用

我们在对某一结构的设计方案展开评价时，理应对其将带来的经济效益、所具有的工艺性、技术可行性等相关指标进行综合的考量，随后从诸多备选结构方案中选出最佳的结构方案。在机械结构方案已然确定的情形下，也可对重要结构或零件展开不同变元的研究，甚至于变元间展开综合的联合修改，已实现优化设计的目的。此外，也可选用某些数学模型，之所以建议大家选择数学模型，主要是由于数学模型能够较好地介绍结构设计中的尺寸及数量变元，同时还能够对材料变元展开间接的介绍。以机械设备的不同要求及特征为依据，综合使用不同变元，使用设计人员掌握的经验和知识，借助创造性思维的方法，设计出不一样的机械结构。比方说如下转盘结构。在以上三大结构图里，假如把结构设计方案1里的锥齿轮间与主轴承二者之间的位置进行调整，且借助调整位置变元，接着再改变水平轴位置的左轴承形状，即借助更改形状变元后得到结构设计方案2。假如更改方案1里的主轴承及齿轮的尺寸、大小与数量，且借助调整二者的数量变元与尺寸变元，随后再调整齿轮构件及轴承零件的位置，再改变位置变元，即能够得到设计方案3。从以上盘结构方案都可采用变元法较好的实现。如果进一步运用变元法，同样可以获得更多类型各异的结构设计方案。借助对比以上三大结构方案，综合研究社会效益可行性与制造工艺等诸多内容，我们可以得出这样的结论：方案2系三大方案中最佳结构组合。某一机械结构方案的综合评估，理应以实际使用效果充当最后评估的事实依据。如果对转盘结构里的齿轮构件展开进一步的可行性分析与优化设计，同时对滚动轴承和齿轮工作展开弹性流体压研究，接着实施精密计算，均能够为改善转盘结构设计提供诸多参考数据。

3结语

机械创新设计论文范文第5篇

相比美日等发达国家来说，我国机械工程设计还停留在常规设计的层面，仍未完全摆脱原有的理论和技术体系，机械工程设计的创新思维方法还处在研究之中，需要不但探索。机械创造思维有自身特征，主要来说，有以下几点：第一，开放性，传统的思维方式是相对封闭的，它只局限于自己的狭小范围；而创新思维方式要求将认识对象作为开放对象来考究，多角度认识对象，畅通信息，焕发思维优势。第二，独创性，这指的是创新思维方法要突破常规思维惯例，以新模式新方法去思考对象，敢于向陈规陋习挑战，从新角度思考机械设计。第三，多向性，这指的是机械工程设计要善于从多角度思考问题，对同一问题尽可能探寻多种解决方法。第四，自由性，这指的是现代机械以现代智能为依托，人工智能部分替代人类机械劳动，给思维解放和独立创造了前提，科学思维在遵循真理发展的基础上可以自由思考和自由探索，调动人类的主观能动性，获得机械工程设计创新成果。

2创新思维在机械工程设计中的运用

2.1在机械产品运动方案设计中的运用

机械产品运动方案设计是机械工程设计的重要内容，创新思维在产品运动方案设计中运用指的是设计人员对客户提出的产品各方面需求而提出的初步构思，这是要解决机械工程可能出现的问题和明确机械工程的工作原理。无论是机械产品的原动机、传动结构还是机械的整个系统运转方法，必须满足用户的产品功能性需求。运动方案是否符合客户需求与产品的结构、工艺、成本、性能和使用维护等多方面存在直接关系，这也是影响机械产品质量和性能的关键环节。机械产品运动方案在机械工程设计中处于基础阶段，对于同一功能产品可以采用不同的工作原理和机构来完成。该阶段是机械工程设计的重中之重，设计人员必须充分运用创新思维不断构架和搜寻设计运动方案，首先产品的最优性能。

2.2在机械产品结构设计中应用

机械产品结构设计也是机械工程设计的重要内容，其包括产品的外形、各部分的配置及其总体结构。客户对机械产品的功能需求不同决定了产品结构设计的差异。机械产品结构设计的基本要求是保证产品结构形态多样化，运用创造性思维进行产品结构设计，能够更好地满足人们对产品功能要求的增加趋势。这样的现实需求要求设计人员在机械产品有限的空间内尽可能将产品功能集中于更少的产品。传统办公场所中打印机、复印机、扫描仪功能都是单一的，大量占用了办公室空间，这使得以佳能公司为代表的企业运用创新思维尽可能将打印、复印和扫描功能集于一体，这其中该公司设计部门采用了“离散及综合”创新思维方法，改善了办公条件，提高人们的工作效率。

2.3在机械产品外观造型设计中应用

机械产品外观造型设计中的创新思维主要体现在产品外形、色彩、面饰等外观方面，一般运用现代美学基本原理来构造机械产品的美感和适用性。机械产品外观造型设计采用创新思维将美学观点融入进去，利用现代材料和工艺充分体现产品的线条美、色彩美和造型完美，给人身心以美的享受。

2.4在机械产品动力能源设计中应用

随着机械工程设计的材料加工技术和能源获取技术不断被发现，机械工程设计人员在产品动力系统设计上的选择也不断增加，设计人员可以充分发挥自己的创造性思维、观念和方法，将各种新的洁能源作为机械产品的动力能源运用到机械产品设计中。现代的电动汽车与传统的燃油汽车相比，其本身就不会排放出污染大气的有害气体，同时也减少了硫和其他微粒污染物，降低对环境的污染。电动汽车可以在用电低峰期充电，提高电能的利用率和经济效益。

3结语

机械创新设计论文范文第6篇

在高校机械设计制造及自动化专业教学的过程中，注重对学生的创新能力和应用技能指导，是当前时展的具体要求，也是教学体制改革的重要表现，应用型人才培养模式在机械设计制造及自动化专业教学中的应用，能够有效的提升学生的机械水平，促进学生的全面发展。

（一）时展的具体要求

随着经济全球化脚步不断深入，我国逐渐进入高效机械化时代，各行各业都开始逐渐使用机械设备进行高效率的生产和制造，机械设计制造及自动化专业可谓是一门具有较大发展潜力的专业。但是目前我国大部分机械设计制造及自动化专业的毕业生多数存在理论知识较强，但没有实际操作能力，而且没有自己的主观想法。当今时代是人才竞争的时代，而大量的毕业生却不能满足现代企业的生产和发展需求[1]。所以说，加强对机械设计制造及自动化专业学生的创新思想和实践性能力指导成为了当今时代的具体发展需求，使学生能够更加灵活的应用知识进行灵活的工作和创造，成为众多企业所渴望拥有的创新性应用型人才。

（二）促进学生的全面发展

在教学的过程中，如果仅仅是讲解理论基础知识，就会造成学生的片面性思维想法，学生无法更加直观的理解理论知识，特别是在机械设计制造及自动化专业的教学过程中，复杂而具有强大逻辑性思想的理论知识如果不加以实践证明，学生将会非常难以深入理解[2]。在教学的过程中，组织学生进行实际操作训练，在实践的过程中，注重引导学生进行自主思考和自主创造，不断培养学生形成良好的思维能力和逻辑思想，并通过不断的学习，促进学生的全面发展，真正成为社会和企业真正需要的创新性应用型人才，在激烈的市场就业环境中，成为众多企业争相需要的人才

二、机械设计制造及自动化专业创新性应用型人才培养模式

在高校机械设计制造及自动化专业的教学过程中，教师要注重以培养学生的创新性能力，成为创新性应用型人才为主要教学目标，使学生能够适应现代快节奏的发展规律，更好的成长和发展。

（一）构建实践性课堂模式

在对机械设计制造及自动化专业学生教学之前，教师应该对教学的内容进行科学的规划，在机械设计制造及自动化专业中，主要有基础教育课程、专业教学课程和任选课程，教师要结合教材要求，根据学生的性格特点等因素进行合理、科学的课程规划。实践性课堂的构建过程中，主要的教学体系有基本素质训练、基本技能训练、专业技能训练、专业综合实践和创新能力训练这五个模块。在每个模块的教学过程中，从简单的知识带动课堂的氛围，再通过问题引导、实践活动等方式，逐渐加深学生对知识内容的深入理解，通过一系列前后链接、循序渐进的教学过程，使学生能够通过对不同环节的直观感受和体验，提升对机械制造的认识和灵活应用，将实践性理论和活动贯穿于教学的始终。

（二）注重更新课堂内容

在教学的过程中，教师要注重不断更新教材内容。近年来，随着我国经济的快速发展，科学技术水平也在不断提升，而教材的编写通常具有一定的年份限制，固定的教材内容有时会无法跟上时代和社会发展的脚步，机械理论知识较为落后，滞后于科技现实，无法跟上科技创新的节奏。所以在教学的过程中，教师要注重实时科技信息，结合教材内容，将最先进的科学技术知识为学生讲解，并补充相关理论信息，优化课堂结构模式，可以通过引入多媒体教学方法，以视频或者图片的方式为学生生动、形象的展现理论知识，增加学生的学习记忆。

（三）注重培养学生的创新意识

在教学的过程中，教师要鼓励学生积极参加各类竞技活动或者比赛项目，并帮助学生、引导学生，使学生能够通过各类机械比赛活动不断展现自己的个性化创作思维和创新意识，并在各类大赛项目中，不断的丰富自己的知识理论、扩展学生的视野，加强对自身能力和素质的锻炼，成为具有高技能、新想法的应用复合型型人才。

（四）增加学生的社会适应能力

机械创新设计论文范文第7篇

关键词：机械工程；设计思维；创新优化

企业生产中需要将机械工程设计进行更加全面发展，使得整体管理符合时展的要求，提升设计的创新性，保障机械工程设计和时展相互协调，对科技使用能力进行全面管理，进一步增加社会管理的科学性，将机械思维进行创新，进而保证整体创新的科学性，因此在管理中需要对机械工程设计思维进行创新。

1 机械工程创新设计的重要性

在进行机械思维的过程中需要将创新能力进行全面的提升，加速机械工程设计的智能化处理，将专业设计管理的系统使用到科技发展中，从而实现机械工程创新设计的智能化和集成化处理。机械工程设计创新的探索实践可以提升设计人员的创造性，使得设计人员自觉的对机械工程设计进行创新，对机械工程设计进行全面的推广，这样可以促进新系统的不断更新，实现创造财富的目的，保证机械工程设计的整体质量的提升。同时，进行创新设计可以增加机械设计在整w行业中的竞争力，有助于企业更加全面的掌握产品和技术的及时性更新，为企业的发展创造出更大的价值，保证企业的社会效益和经济效益。

2 机械工程设计创新发展缓慢的原因

（一）缺乏专业的技术人员

创新是时展的主题，也是事业发展的主要组成部分，企业需要创新型人才才能不断的对科技进行推广，使得科技得到全面的发展，在机械工程设计中创新也是非常关键的，但是在进行实际工作中还是存在创新意识缺乏的情况，进行设计中设计人员还是沿用传统的方法，这是和大学阶段的教育存在一定的关系，许多的学校将教学重点放在理论方面，忽视了对创新能力的培养，造成学生在实际学习中将关注的焦点放在理论学习方面，实践能力较为匮乏，实践中出现较多的问题，使得创新发展也存在较多的问题。

（二）缺乏相应的资金技术支持

我国虽然不断的提倡进行创新思维的培养，但是在实际工作中还是存在较多的困难，和发达国家差距较大，与我国经济水平也存在较大的差距，出现这种现象的原因首先是我国政府对于创新性思维的认识本身是不充分的，长期以来我国还是采用机械设计院的方式进行工作，一旦出现问题都是企业内部对问题进行解决，设计部门各项措施较为滞后，发展中出现问题没有得到及时的解决，在发展中缺乏相应的动力，造成企业发展和实际情况存在一定的偏差，企业在管理缺乏动力，导致创新能力出现滞后性。同时，政府各个部门之间没有针对创新设立专项基金，而是采用单一的口号形式，使得企业在进行创新的过程中缺乏资金的支持，造成机械工程设计存在滞后性。

（三）缺乏科技理论作为指导

在进行创新的过程中因为缺乏科学的理论作为指导，造成整体管理中理论知识的缺乏，一些创新方式和实际情况存在不相符的状况，这些创新理论使用到实际生产中对工程的创新造成严重的影响，一些企业按照错误的方式进行机械工程的改进，不仅不能对企业的生产效率进行提升，而且会对企业现有的生产方式造成影响，对现阶段的发展造成一定的干扰，造成企业发展出现严重的问题，影响企业的生产进步，造成企业因为创新出现生产规模的倒退，这也是机械工程创新性较为缓慢的原因，对于我国科技创新产生不利影响。

3 提升机械工程创新的措施

（一）提升设计人员的创新能力

学校在进行机械工程设计的过程中需要对学生的实际创新能力进行培养，在校期间就积极开展实践活动，掌握全面的管理方法，增加学生的实践性，让学生在实践中进行创新，善于将思维转化为实践能力，从而全面的对实践能力进行培养，提升创新意识。其次在进行设计的过程中善于将设计人员的工作能力进行转变，积极培养设计人员的发散性思维，善于找出设计中新的想法，并积极进行实践，从而进一步促进设计的制度性，为设计创新提供必要的支持。

（二）加强对机械工程设计思维创新的资金和技术支持

在进机械工程思维创新的过程中，首先国家需要针对该项目设置专门的资金，并将一些有价值的项目介绍给各个企业，通过政府的扶植将创新意识进行全面的提升，增强企业的自主创业意识，积极引导企业的各项行为。其次，企业之间可以加快信息的交流与沟通，将先进的技术进行共享，全面的整合资源，对技术进行研发，将整体技术进行整合，为技术的发展提供必要的支持，加快企业之间相互沟通与联系，提升技术创新能力。

（三）制定科学的创新理论

在管理的过程中企业可以制定更加科学的创新理论，结合实际情况对工程设计思维进行创新，避免盲目创新带来的各项问题，更加科学的对创新思维进行提升，要求设计人员突破传统的思维模式，运用超前发展的理念进行思考，摆脱传统落后的思维模式，不能仅仅追求生产的量化，还追求质量上的革新，提升技术设备上的改造能力，但是在进行创新创新思维不能盲目，要结合企业实际发展需要有选择的进行创新，只有这样才能与那些同领域同等竞争，不会再时代的发展中被淘汰。

4 结束语

创造力是竞争的核心力量，机械工程设计也不例外，在其中进行全面的创新，将最新的知识产权应用到工程设计中，对科技进行全面的创新，使用更加科学化的创新意识和创新思维，从而进一步提升机械工程设计思维创新能力，增加资金的投入，以此达到机械工程设计创新的最终目的。

参考文献

[1]王斌.机械工程设计思维的创新优化[J].河南科技，2013，18：126.

[2]申雪平.创新机械工程设计思维的探讨[J].科技风，2015，05：173.

机械创新设计论文范文第8篇

关键词：机械设计 教学体系 创新

机械设计是机械类专业的一门重要技术基础课程，能够培养学生的工程设计能力。因此，应当加大机械设计教学体系的创新力度，培养学生具有分析、解决工程问题，设计、创造新的机械装备的能力，为国家培养更多机械设计创新性人才。

一、目前机械设计教学体系存在问题

目前机械设计教学体系主要出在以下几方面问题：①教学内容过于庞杂。目前，机械原理和机械设计是解析设计教学的课程内容，同时机械设计也包括材料、力学、热处理、机械原理、公差与配合、机械零件、机械CAD等内容，所涉及到的知识面相对较广，同时教学内容也相对零碎，且与其他课程存在较多交叉重复，例如机械设计教学中的螺纹联接、键联接等相关教学内容明显与少而精的教学原则相悖。如减速器的类型、样式和设计参数要求和机械制图中的减速器设计相关知识存在着较高的重复率，既失去了机械设计的学科特点，同时又浪费了教学时间。②无法适应时代的快速发展。目前，很多院校的机械设计教材存在着内容庞杂、理念陈旧、脱离工程实践、跟不上时展以及深度不足等问题。现代机械设计教学应当满足工程性和技术性需求，同时也应当具备系统性。社会性以及经济性，并能够随着社会的发展，提出更多满足实际生产需要的新设计理论和设计方法。目前，很多院校的机械设计教学对设备结构、设备的强度和运动学更新等相关技术内容较为注重，在一定程度上忽视了能源、环境方面知识在教学中的渗入以及安全、人机关系、美学等社会因素和价值工程、周期费用分析等经济因素，导致机械设计理论教学与实践之间出现严重的脱节。③教学方式过于陈旧、落后。一些院校在教学过程中在机械设计教学中仍然采用教师将书本知识和相关原理一讲到底，学生对知识死记硬背的传统灌输式教学方式，并未在实际教学中辅以相关知识或原理的挂图来进行补充讲解，以加深学生的相关知识或原理的理解，同时缺乏案例式教学、现场教学以及讨论启发式教学，也并未留给学生进行问题独立分析和思考的时间，在一定程度上影响学生对课堂相关知识或原理的理解和掌握，同时在一定程度上还阻碍了学生运用所学知识解决实际工程问题能力的发展。因此，应当对机械设计教学体系进行创新。

二、创新机械设计教学体系措施

（一）调整教学内容

院校开展的机械设计各项教学内容都应当紧贴实际，注重整体性、实践性以及创新性。目前，很多院校的机械设计新生缺乏机械方面相关基础知识，因此，机械设计在教学中应当调整教学内容，坚持适度、够用的教学原则，避繁就简、突出重点、深入浅出。一方面，应当做到精简，对机械设计教学的传统性、叙述性内容进行压缩，尽量减少机械设计教学中相关理论知识的重复，同时在相关教学环节中，如实验、实习、课程设计、社会调查、毕业论文以及课外科技活动等教学环节，融入机械教学相关理论知识。另一方面注重知识的整合。在机械设计的实际教学中，可以将理论力学、材料力学与机械零件的相关知识点进行整合。此外，在机械设计的教学过程中还应当注重知识点的增设。在充分考虑知识点的系统性和完整性时，可以增设以电、液为动力的机构组合，结合实际的典型机械等新内容，使学生全面认识现代机械，以适当前生产实际需要，方便计算机辅助设计的应用和推广。

（二）加强学生能力培养

机械设计是一门极具实践性的课程，在进行过程中应当注重学生设计技能和创新能力的培养，以培养学生的技术应用能力为主要教学目的，同时注重学生工程意识、工程实践能力、创新意识以及社会实践能力的培养。在实际教学过程中，教师应当彻底摒弃传统的灌输式教学模式，在讲解相关理论知识或原理时，注重培养学生总结结论的能力，同时在相关知识或原理的讲解时融入其在实践中的应用，坚持产、学、研相结合的方向，体现机械设计教学的基础性、系统性、实践性以及现代性。

（三）创新教学方法

目前，大多数院校都是面向全国招生，导致机械设计学生的相关实际机械知识参差不齐。因此，在机械设计的实际教学过程中，应当注重教学方法的创新。教学在教学过程中应当加强直观教学，在学生学习相关理论知识或原理的同时，让学生接触各类种机械、机构、零件、部件、图纸，提高学生相关知识或原理的实践性。同时，教师也可以利用多媒体、电子教案、CAI课件以及录像等现代教学技术，并借助计算机和互联网，利用虚拟现实技术和仿真软件系统，来开展机械设计的现代化、立体式教学。此外，教师在机械设计的实际教学中，应当尽量减少相关知识或原理的理论推到，同时运用例证来讲清思路，加深学生对相关理论知识或原理理解，提高课堂教学效率。

结束语

目前，我国机械设计教学体系仍然存在着教学内容过于庞杂、无法适应时代的快速发以及教学方式过于陈旧和落后等问题，因此，在机械设计实际教学过程中，应当调整教学内容，加强学生能力培养，同时不断创新教学方法，为国家培养更多机械设计创新性人才。

参考文献：

[1]韦林，陈勇棠，刘驰等.机械创新设计能力培养的探索与实践[J].机械职业教育，2009，（10）：13-14，28.

[2]徐广红，刘静，付群峰等.基于创新能力培养的机械设计类课程教学体系改革与实践[J].江西理工大学学报，2009，30（2）：61-63.

[3]付晓莉，张伟杰，车江宁等.机械设计实验教学体系的创新与实践[J].实验室科学，2009，（4）：20-22.

机械创新设计论文范文第9篇

关键词:现代设计方法;机械创新设计;研究

中图分类号:TH12 文献标志码:A 文章编号:1671－1602(2016)10－0044－02

1现代设计的定义和方法

现代设计是把传统的设计理论和设计方法作为基础，把计算机的应用作为标志，是具有信息化时代特征的新型设计技术。目前，现代设计已经逐渐发展到产品规划、产品制造、产品营销、产品运行、产品回收等各个层面，除开传统设计的理论和方法外，与设计相关连的技术和学科，特别是自动化的技术、制造工艺、材料知识、自然科学的知识、系统的管理技术等在现代设计中也是十分必要的内容。现代设计的方法是对把产品作为目标的知识的总称，其涵盖的内容和方法非常广泛，主要包括可靠性的设计、优化的设计、有限元的设计、计算机的辅助设计、价值工程等。

2机械设计

机械设计是属于综合性较强的工程技术，其在社会生活和生产中有着无可替代的重要作用。例如:人类生活所需的各种用品和工具，工业生产中所需的各种仪器和设备等都和机械设计紧密相连。在机械设计中，主要把机械设计的过程分为以下四个阶段:①产品规划的阶段;②方案设计的阶段;③技术设计的阶段;④制造和试验的阶段。

3机械创新设计的思路

机械的创新设计是设计者在对创造力充分发挥的前提下，使用现有的科学技术进行创造性的构思，从而设计出实用性、创造性、新颖性的产品。在机械创新设计中要着重解决的问题是对机械产品的创造模式、机理、方法、过程等进行探讨，通过对机械产品的程式化、算法化、符号化、定量化来强化机械设计的质量、效率、可靠性。虽然机械创新设计要基于机械设计的传统方法，但是机械创新设计更追求创造性，因为要加强机械产品的竞争力就必须强调设计的创新性。在机械创新设计中，虽然设计的投入只有产品总投入的5%，但是设计的决策在产品投入中占70%。由于在设计阶段就要对产品的结构、性能、成本、质量、维护等因素进行确定，且创新设计不仅是关于产品使用周期的设计，还是关于用户和市场的设计，因此只有通过机械设计的创新才能使机械产品具有更加良好的竞争力。机械的创新设计不仅繁杂、耗时、费脑力，还紧张、繁重、费体力，要有效地提升创新设计的效率，就要使用科学的设计工具和设计方法，而设计的自动化便是创新设计的理想目标。在机械的创新设计中，其科学性一方面可以让设计者从系统的层面认识设计，从而有效地避免不良设计;另一方面可以实现设计工具的寻求愿望，因此机械创新设计不仅是设计工作的实际需求，更是机械设计中CAD技术的未来发展趋势。

4现代设计创新的研究

机械创新设计是在设计者对创造力充分发挥的前提下，使用现有的科学技术创造性的构思，从而设计出实用性、创造性、新颖性的产品。机械的优化设计、计算机的辅助设计、有限元设计、系统设计、创新设计等形成了现代设计的系统方法库，且现代设计对利于设计思想和设计方法的学科不断吸收。专家系统、思维科学、人脑研究、人工智能等的发展使创新设计在机械设计中越来越重要，因为不仅专家系统、思维科学、人脑研究、人工智能等已经给创新设计奠定了理论基础，而且创新设计的发展还能促进创造思维的机理解释和科学技术的发展。在机械的创新设计中，创新设计的内容主要包括两个方面:①完善机械产品的经济性、技术性、适用性、可靠性;②设计和创造满足生活和生产需求的新产品。在机械的创新设计中，其关键的核心主要是对机械产品的创造模式、机理、方法进行探索，并对机械产品的创新设计进行定量化和程式化。

5现代设计未来的发展趋势

现代设计是把分析软件和工程设计作为基础，把计算机作为工具，通过现代的设计理念进行设计的新型方法。ADAMS、PRO－E、SolidEdge、I－DEAS、UG、SolidWorks、NASTRAN、ADINA等都是现代设计中使用较多的分析软件。现代设计的方法中，在使用分析软件和计算机的同时，要遵循常规设计的内容，且在现代设计的方法强调中，不能忽视了常规设计的重要作用。现代设计的方法较多，且涉及学科较广，虚拟的设计、优化的设计、计算机辅助的设计、可靠性的设计、并行的设计、有限元的设计等都是现代设计中经常使用的设计方法。由于现代设计方法的通用性较强，比如:在优化的设计方法中，其理论基础不仅可以在机构的和零件的优化设计中使用，还能在建筑工程和电子工程等领域中使用，因此现代设计的发展较为快速。现代设计发展迅速的表现如下:1、机构的计算机辅助设计和计算机辅助设的并行发展。2、机械的优化化设计和优化设计。3、机械的可靠性设计和可靠性设计。4、设计过程更为数字化，既要对工程中确定性变量的数学建模和描述进行完善，还要对非确定性变量的数学建模和描述进行研究。5、设计过程更为智能化和自动化，不仅要对各种方法库、数据库、知识库进行研究、健全、发展，还要对商品软件的研发自学习、自适应、自编程，例如:对信息、数据、知识获取和处理技术的研究。6、对多目标和不可微模型进行优化、对工程的不确定模型和动态的多变量进行优化等优化程序和优化方法的研究，并且优化程序和优化方法的研究已经发展到了对广义工程系统领域的优化。7、对网络的协同设计和并行设计的技术研究、方法研究、软件研究。8、对仿真虚拟的试验研究、对虚拟设计的研究、对快速形成仿真虚拟的研究，这种研究是把计算机的仿真作为研究基础，集智能技术、人机工程、成形技术、多媒体技术、光电传感的技术、并行工程、材料、计算机的图形学等为一体的综合性研究。9、对CAD技术应用、推广、发展的研究，在CAD技术的研究中其关键内容是对功能性较强的商品软件进行研发。10、对微型机电系统的应用技术、设计方法、设计理论进行研究，例如:智能计算、纳米技术、微型机械的系统和微型机器人的系统的设计与计算。11、对关于生态设计的理论研究和方法研究，例如:对绿色的产品进行设计、对生产过程的清洁化进行设计、对产品的可回收进行设计等。12、对基础的设计理论和共性的设计技术进行研究。

参考文献:

［1］魏学忠．现代设计方法在机械创新设计中的研究［J］．硅谷，2010，(23):98．DOI:10．3969/j．issn．1671－7597．2010．23．083．

［2］鲁绪芝，赖惠芬．基于现代设计方法学的机械创新设计研究［J］．现代制造工程，2007，(7):111－113．DOI:10．3969/j．issn．1671－3133．2007．07．035．

［3］武丽．机械产品的现代设计方法及其创新［J］．科技创新导报，2008，(33):184－185．DOI:10．3969/j．issn．1674－098X．2008．33．147．

［4］李旭．现代机械设计的创新方法［J］．科技经济市场，2015，(5):199－199．DOI:10．3969/j．issn．1009－3788．2015．05．146．

［5］罗煜林．现代机械设计方法分析［J］．中国科技纵横，2014，(9):83－83．DOI:10．3969/j．issn．1671－2064．2014．09．061．

机械创新设计论文范文第10篇

Abstract How to cultivate college students into a new era of innovative consciousness and creative thinking， with practical ability and creative ability is a severe test full of challenges facing all colleges and universities. This paper discusses a method of introducing the principle of mechanical creative design by introducing the practical application cases of mechanical engineering to the daily teaching， to stimulate the creative potential and enthusiasm of the students， and to improve the teaching purpose of the creative ability of the students' mechanical design.

Keywords project-based teaching mode； mechanical innovation design； innovation consciousness； innovation ability

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。

机械创新设计论文范文第11篇

关键词：创新领域 课程 实践

在现阶段的教育中，机械设计及自动化主干专业课程是一门比较实用的课程。对于学生来讲，理论的课程已经远远不能满足学生的需要，只有实践性较强的课程才能使学生在日后的发展中能够有更好的前途。一些比较权威的机构，曾经做过一些统计，在近三年之中，超过百分之三十的学生认为，理论的知识没有太大的用处；超过百分之五十的学生认为经过实践学习的知识比较有发展前途。由此可见，像机械设计及自动化主干专业课程这样的实践课程，对于现阶段的学生来说，是比较受欢迎的。本文基于创新技能的机械设计及自动化主干专业课程进行实践研究。

1.机械原理课程的创新技能教学实践

机械原理课程是本专业最基本，也是最重要的课程之一，对机械原理的掌握程度直接影响了学生的工程实践能力以及创新能力。对于一个机械产品而言，它是由若干个零部件和运动机构组合而成，而各个零部件和运动机构具有不同的功能、结构、运动方式以及适用场合等，只有对机械原理充分了解才能理解机械产品的设计，只有充分理解机械产品的设计，才能更好的利用机械产品进行工程实践。在机械原理的运动学部分主要学习一些常用的运动机构，以往的教学中往往只介绍这些运动机构的组成结构和原理分析等基础知识。若在机械原理课程教学中引入创新思想，可以采用如下做法：首先引导学生对组成结构中的某个或某几个零部件采用与他们相似的零部件进行替换，从而使该运动机构整体的功能不变；其次引导学生深入挖掘运动机构的优点和缺点，以及分析优点和缺点分别是由哪个零部件或哪几个零部件的组合带来的；或者引导学生针对带来缺点的某个或某几个零部件进行改进，从而使该运动机构克服原有缺点。

2.机械设计课程的创新技能教学实践

机械设计课程包含的知识体系较为广泛，它既有理论计算、理论推导，又有经验公式和经验图表。以往的教学中往往只介绍某些零部件的基础知识和计算方法，而未涉及设计思想和设计方法的学习，更没有涉及创新思想的学习。

2.1将理论与实践相结合

对于机械设计课程来说，最重要的就是让学生能够在最短的时间内，学会最多的课程。而现阶段的很多学校在学制方面和课堂时间的设置方面都较短，这就在客观方面对学生的学习比较不利，因此，教师为了能够让学生在最短的时间内，学习到最多的知识，探索出了一种创新技能教学实践。就是将理论与实践相结合。在本文中，需要对这一观点进行详细的阐述。理论与实践相结合在很多的学校都进行实践过，很多的教师也都应用过。本文的意思是指，当教师传授学生知识的时候，尽量避免课本的束缚，将学生直接置身于实践的操作中，这样可以让学生以实践为主，在实践中得出的理论知识比较准确。之后，再进行一定的理论学习，对于学生的疑问就比较好解答。这样的将理论与实践相结合，所达到的效果比较好，也比较迅速。能够在较短你的时间内，使学生学习到较多的知识。当学生在课后进行巩固的时候，也会倍增助力。

2.2分析专利案例

对于现阶段的学生来说，专利案例是很有诱惑力的。我们曾经对某高校做过一个调查。有60%的学生对一些专利案例非常的崇拜，他们都希望自己在将来的发展中也会有这样的专利案例。由此可见，专利案例对于学生是非常有诱惑力的，那么，利用专利案例来进行教学，也会有很大的积极影响。为了证实这种观点，我们再次进行调查。我们对另外一所高校进行调查，经过采访，有55%的学生在经过专利案例的教学以后，无论是学习成绩，还是实践操作能力，都有较大的提高，教师对于专利案例教学也持有肯定的态度。由此可见，专利案例对于机械设计及自动化主干专业课程来说，是非常有帮助的。在本文中，是基于创新技能进行实践研究，而专利案例对机械设计及自动化主干专业课程有很大的帮助，因此，专利案例对于基于创新技能的机械设计及自动化主干专业课程实践也有很大的帮助，在实际的调查中，某高校60%的学生在专利案例的教学下，效果倍增。

2.3体会专利案例

对于学生来说，能够真切的体会到制造专利，是一种非常不错的感觉。现阶段很多的教师为了能够较好的实践机械设计及自动化主干专业课程，更好的实践创新技能，便在实验室中，让学生模拟一些专利的发明和创造，不仅可以更好的帮助学生学习机械设计及自动化主干专业课程，而且可以更好的实施创新技能，对学生将来的发展是非常有利的。就现阶段的教学设备而言，很多的高校都在不断的进行更新，为学生创造最好的学习和实验条件。因此，体会专利案例，对于现阶段的教学来说，并不是什么太难的事情，关键在于教师如何的运用。

3.基于创新技能的机械设计及自动化主干专业课程实践研究

现阶段的实践研究已经扩散到各大课程领域，无论是理论课程还是实践课程。而创新技能又是一个比较新鲜的领域，如何在这个新鲜的领域进行机械设计及自动化主干专业课程实践研究成为了现阶段教育界的一个主题。为了让学生在日后能够有一个更好的发展，教师对机械设计及自动化主干专业课程需要进一步的探索。在创新技能领域才会有更大的发展。对于学生来讲，教育时刻都在变革，教师需要不断的自我深化才能更好的进行教学。

总结：

本文基于创新技能的机械设计及自动化主干专业课程进行一定的实践研究，对于机械设计及自动化主干专业课程而言，是一门非常有利于学生发展的课程，学生又是国家和社会的将来，可以说，教师在创新技能领域研究好机械设计及自动化主干专业课程，有利于促进国家和社会的发展。就现阶段的情况而言，教师对机械设计及自动化主干专业课程实践研究还有待改善，在很多的方面把握的不是很准确，需要进一步的进行探索。我们相信，在创新技能领域，教师会得到更大的发展，学生会获得更大的突破，我国在创新技能的机械设计及自动化主干专业课程时间研究会有更加突出的成绩。

参考文献：

[1]马健生，孙珂.美国高等教育创新机制浅析[J].比较教育研究，2010（05）.

[2]王慧，马岩.机械原理课程改革的思考[J].机电产品开发与创新，2010（05）.

机械创新设计论文范文第12篇

关键词：机械工程 机械设计 创新能力 培养途经

现如今，科技技术在不断进步，各个领域都在推崇创新理念，只有不断进行创新，国家才能持续向前发展，机械设计也不例外。对于学机械设计的人来说，只有具备足够的创新意识，才能在走上工作岗位后进行合理的机械设计，为我国的机械行业做出贡献。

一、学生机械设计创新能力培养现状

机械行业是我国非常重要的经济创造来源行业，为促进我国的经济持续、稳定向前发展做出了重要的贡献。在机械设计中，创新能力一直是企业关注的部分，其直接影响着企业的经济效益。我国很多高校都有与机械设计相关的专业，也有很多高职院校和培训单位设立机械设计的相关培训，在这些培训中，无一例外把创新能力的培养放在最重要的位置，目的就是为了让机械设计学习者除了具备相关的专业素养以外，还能具备实用的创新技能，同时也为我国的机械行业发展输送高素质的创新性人才。目前来看，机械设计学生的创新能力是比较欠缺的，主要表现在以下几个方面。缺乏创新思维能力，这跟我国的传统的教育方式分不开，我国一直以来都是采用“填鸭式”的应试教育方式，学生被动地接受老师传授的知识，没有较好的创新意识，长期的这种教育培养让学生缺乏创新思维能力。这些年来，随着我国教育方式的改革，这个方面已经有所好转，但形势还是非常严重。缺乏创新毅力，这主要是由于学生个人的性格原因造成的，一些学生在把自己的创新想法付诸行动的过程中，由于专业知识不够或者一些其他客观原因的影响，轻易就放弃了自己的想法。这需要学生进行自我性格完善，养成坚持的好习惯，这对机械设计的创新能力培养有重要意义。

二、构建多方位机械创新教育途径，在实践中探索和发展

1.在培养计划中纳入机械创新类教学课程

机械创新设计课程是基于机构学及机电一体化学科专业基础理论的学习课程，是创新教育的知识基础。高校或者培训单位在进行机械设计的人才培养方案设计时，要多开设与创新能力培养相关的课程。由于我国传统教育的原因，普遍的学生都存在缺乏创新思维的问题，因此，在进行课程设计时，要增大创新课程的比例，让学生充分了解创新意识以及能力在机械设计中的重要作用。通过老师课堂上的创新意识灌输，培养学习者的创新兴趣，打开学生禁锢的思维模式，提升他们的创新能力。另外，除了系统的创新理论知识培养外，还应该注重学生的动手能力，这可以通过创新实验来实现对学生创新意识的培养，创新实验可以包括与机械设计相关的方面比如传动方案创新设计、创意组合与运动控制、机构多方案组合、机电传动综合应用等。学生在完成实验的过程中，除了巩固了专业知识以外，也有更多思维创新的空间，对他们的创新能力培养是一个很好的锻炼。

2.依托大学生机械创新设计社团，培养大学生创新意识

社团主要是在很多高校存在，由于是由学生自己管理的部门，在学生的创新意识的交流过程中会减少很多阻碍。很多高校都有与机械设计相关的社团，社团成员也都是对机械设计比较感兴趣，他们中间的大多数都拥有比较好的创新能力。而且，社团会定期举办很多与机械设计相关的活动，学生可以在参与活动的过程中锻炼自己的创新意识，提升自己的创新能力。因此，学校应该多鼓励学生成立与机械设计相关的社团，通过学生之间的交流来提升学生的创新兴趣。而且，社团里的学习氛围比较好，学生之间能够相互影响，这对学生的各方面知识技能的培养都是有好处的。

3.在毕业设计环节鼓励学生进行创新思维和设计

对于大学生来说，毕业设计是比较重要的一次作业，它直接关系到学生本人是否能够完成学业，因此，学生都会花费大量的时间和精力来做自己的毕业设计。在做毕业设计的过程中，会查阅大量的文献资料，这也是学生专业技能快速提高的一个时期。因此，学校可以以此为契机，培养学生的创新能力。另外，处在这个阶段的学生都有了比较扎实的专业基础，在指导老师的帮助下，完成一个创新想法相对容易，其可以充分调动自己的专业基础知识，只要学校相关条件允许的情况下，就能够很快完成一个产品的设计。因此，学校要多鼓励学生的创新毕业设计，提升学生进行创新的积极性。

三、在实验和课程设计中加强学生创新意识的培养

1.培养学生动手创新能力

在机械设计的相关人才培养方案中，学校以及培训单位一定要摒弃过去重理论、轻实践的培养理念，把培养学生的创新思维以及动手能力放在首要位置。做到启迪学生的创新思维，开发他们的创新潜能。可以通过设计相关的机械试验来实现创新意识的培养，试验的设计要把专业知识与动手能力的锻炼相结合，让学生在试验过程中有充分的空间进行发挥，同时又要引导他们不脱离实际，做真正有用的创新机械设计。

2.课程设计中培养学生创新能力

就目前的机械设计的基础课程来看，重点还是放在学生理论分析能力、实践应用能力这两个部分，创新能力培养理论知识培养这一块还是比较欠缺。因此，高校以及培训单位在进行课程设计时，要加重创新意识培养的理论知识比例，把培养学生发展求异思维和创新思维作为一个重要的教学环节。同时，教育工作者的思想也不能处在落后的阶段，要定期进行创新意识以及技能的培养，不与当下的机械设计前沿脱节，更好地向学生灌输创新意识，让学生的创新意识以及技能能够快速得到提高。

3.开展科研创新活动，营造校园创新环境

学校以及培训单位除了相关的创新课程设计来提高学生的创新技能以外，还可以通过一些科研创新活动来提高学生的创新积极性。可以定期举办相关的机械设计创新活动，比如学术讲座、学术沙龙和大学生科技报告会等形式来满足学生的不同创新需求。通过这些活动让学生在相互的学习交流中进步，这对于培养学生机械设计的创新能力是非常有利的。

四、结语

综上所述，就目前来说，学习机械设计的同学在创新能力这个部分还没有具备较高的水平，主要表现在缺乏创新思维能力、缺乏创新技能、缺乏创新毅力等方面。学校以及相关培训单位一定引起重视，在教育课程中重视创新能力的培养，并针对学生的情况制定出科学、合理的创新能力培养方案，培养出更多创新型机械设计人才。

参考文献：

[1] 叶惠文，邹应贵.广东省高校教师教育技术能力培训策略研究[J].电化教育研究，2009，（3）：87-89.

机械创新设计论文范文第13篇

机械创新设计是指发挥设计者的创造力，结合现有科技成果，设计出具有创造性和使用性的机械产品的一种实践活动，涉及到机械设计理论与方法、制造工艺、材料及处理、机械结构、机械产品维护及管理等机械工程领域的多种创新。从目前来看我国大学生机械创新能力教育与国外相比还存在很大差距，这与历来对于机械创新教学研究重视不够有直接关系。随着科学技术的发展，社会对于大学生的创新意识、创新能力和工程实践能力要求越来越高。因此，加强机械工程类大学生创新精神和能力已经成为高等院校工科专业教学改革和学科建设的迫切而主要任务[1-7]。

二、存在问题探讨与分析

在指导机械设计制造及其自动化专业大学生机械创新设计过程中总结出存在以下几个方面的问题。

1.基础理论知识相对薄弱，创新思维不足。该专业在二年级、三年级主修与机械创新设计相关的基础理论知识，包括机械制图、工程力学、机械原理、机械设计、工程材料学、机械制造技术基础、机械控制工程基础、液压与气压传动、机电一体化技术、自动控制原理等。扎实掌握并灵活运用这些基础理论知识是大学生创新设计必备的基本条件。但是在实际教学过程中由于课时压缩、实践机会较少以及学生学习主动性较差等多种原因，造成学生掌握的基础理论知识相对薄弱。多数学生学习这些课程主要是应付考试，对这些基础理论进行深入思考并启发自己的创新思维的较少。

2.过度依赖计算机辅助软件，物理样机设计经验欠缺。随着计算机技术的飞速发展，在机械创新设计方面，出现了一系列新技术，主要表现在基于CAD软件的创新设计、虚拟设计[8]。机制专业的学生主要掌握的CAD软件有两类：一类是二维设计软件，如AutoCAD，另一类是以三维建模为基础的大型CAD/CAM软件主要有Pro/E，UG，Solidworks等。一般学生在二年级的时候通过自学和课堂学习等方式基本上掌握了这些软件。但是大部分学生主要精力放在学习虚拟样机相关绘图和建模技巧上，以绘出漂亮的图形为目的。由于对机械设计的理论掌握不够加上没有足够的实践机会去了解物理样机设计过程，在开始接触机械创新设计时，会过度依赖这些软件进行三维建模，不能将虚拟设计与物理样机设计有机结合起来。实际上机械创新设计的本质还应归结到机械本身，以计算机技术为基础的虚拟样机技术只是辅助设计的一个手段，不能完全代替传统的物理样机机械设计。在创新设计中应该坚持虚拟样机与物理样机并重的原则。

3.缺乏实际项目锻炼。参与实际项目锻炼，参加生产实习的核心在于通过某一产品设计、制造、检测、封装入库完整等环节的实习，使学生初步熟悉机械产品生产加工全过程所涉及的知识、技能、工装[9]，是学生全面、综合掌握专业知识和技能的重要环节，也是培养学生创新能力的基础。但是现在由于课时压缩等多种原因，本科生多以理论学习为主，其创新能力的锻炼效果不尽如人意，这与创新设计所要求的能力差距还较大。由于没有接触实际的项目锻炼，学生对于机械设计的流程、要求以及机械创新设计的具体需求了解不多，导致学生学到的机械设计理论知识无法完全充分发挥出来，这也是制约机械创新能力发展的重要原因之一。

三、教学改革思考与实践

针对上述问题分析，在教学工作中对创新设计教学改革进行深入思考，结合实际情况提出了几点解决方案，并在教学实践中逐步实施。

1.加强基础理论知识培训激发创新思维。在基础理论知识教学过程中把重点放在理论联系实际方面的讲授，结合机械创新设计案例、机械创新设计新思维、新方法和新成就等多种方式将理论知识与应用技术结合起来，在吸引学生兴趣的同时也加深了学生对基础知识及其应用的理解，并积极引导他们在此基础上进行再思考再创新，为下一步机械创新设计打好坚实的基础。另一方面，开设文献查阅课程，培养学生文献综述能力，通过查阅专业书籍、学术期刊、专利、企业产品手册和网络查询等多种方式，了解国内外对相关技术的研究进展和市场需求。

2.虚拟样机与物理样机研究并重。虚拟样机技术集成和综合了可运行机械设计的环境：包括各种仿真工具、分析工具、控制工具、设备和组织协同工作的方法等[10]，可以改善从产品的概念设计到动态仿真再到整机结构优化的各个阶段。利用虚拟样机技术可以建立零件的模型，进行虚拟装配，并检查零部件的装配间隙和干涉，应用分析软件对样机进行运动仿真并对关键部件进行校核、计算。及时发现错误，优化结构，可以方便地更改模型，从而提高设计效率、优化设计方案、缩短设计周期、降低生产成本。在教学过程中提倡以机械创新设计需求为主导进行技术学习的思想，虚拟样机技术的学习应该结合机械设计原理与机械设计的具体要求。课程注重对虚拟建模、虚拟装备、运动仿真和优化设计等各个阶段进行综合培训，同时在课程的不同阶段安排相应的设计实习任务，促使学生在学习这些操作技能的基础上增加对其在机械创新设计中具体应用的思考。在虚拟样机优化设计的基础上要同时加强学生对物理样机创新设计能力的培训，从加工图纸绘制、非标件加工、标准件选购到样机的装配和调试都让学生亲自动手参与，并且根据所设计产品的技术要求和使用要求进行试验。样机试验也是一门科学，根据培养进度应适时开设《试验设计与统计分析》课程，详细介绍机械设计中常用的正交试验、单因素试验、对比试验等科学的试验方法以及方差分析、t检验等数据统计方法和数据结果分析方法。通过合理的试验和科学的数据分析可以进一步优化参数，修改样机结构，对虚拟样机的设计结果进行验证和修正，直至产品定型。

3.指导学生申请或参与相关项目。在具备了基础理论知识和基本的设计技能的基础上，吸引部分优秀学生参与到教师主持的相关科研项目，从基础设计工作做起，逐步了解和熟悉项目的论证、设计和运行过程，以提高学生的综合创新能力。在此基础上再指导学生组成团队申请校级、市级或者自治区级的大学生创新设计项目，从项目的可行性分析、立项、方案设计到具体的技术创新设计和产品设计都由学生亲自参与。在项目执行过程中注重对学生综合创新能力的培养，首先，要通过市场调研和查阅文献提出设计任务并通过可行性分析明确设计的功能目标；然后，进行团队讨论，根据成员的基础理论知识并发挥创造思维确定总体设计方案；下面进行团队分工，依据个人所掌握的不同的创新设计技术和方法进行虚拟样机创新设计，做出三维模型并进行仿真分析和结构优化，与此同时不断对总体方案进行修正；接着，团队合作完成物理样机加工、装配、调试和试验改进工作；最后，完成整个机械创新过程。

4.校企联合培养引导学生理论联系实际。经过参与项目锻炼后，学生对整个设计流程有了切身体会，同时对所学的基础理论知识也有了更加深刻的理解，具备了进行创新设计的基本能力和基本素质。在此基础上，教师应积极联系相关企事业单位为学生安排实习机会，进行校企联合培养，让学生到工厂一线去了解企业和社会对创新设计知识和能力的实际需求，并进一步了解企业创新设计流程。这样有利于引导学生在日常学习中将理论与实际结合，也使得高校对学生创新能力的培养与社会需求接轨，有利于培养真正符合社会需求的具有创新能力的机械人才。

机械创新设计论文范文第14篇

    机械创新设计是指发挥设计者的创造力,结合现有科技成果,设计出具有创造性和使用性的机械产品的一种实践活动,涉及到机械设计理论与方法、制造工艺、材料及处理、机械结构、机械产品维护及管理等机械工程领域的多种创新。从目前来看我国大学生机械创新能力教育与国外相比还存在很大差距,这与历来对于机械创新教学研究重视不够有直接关系。随着科学技术的发展,社会对于大学生的创新意识、创新能力和工程实践能力要求越来越高。因此,加强机械工程类大学生创新精神和能力已经成为高等院校工科专业教学改革和学科建设的迫切而主要任务[1-7]。

    二、存在问题探讨与分析

    在指导机械设计制造及其自动化专业大学生机械创新设计过程中总结出存在以下几个方面的问题。

    1.基础理论知识相对薄弱,创新思维不足。该专业在二年级、三年级主修与机械创新设计相关的基础理论知识,包括机械制图、工程力学、机械原理、机械设计、工程材料学、机械制造技术基础、机械控制工程基础、液压与气压传动、机电一体化技术、自动控制原理等。扎实掌握并灵活运用这些基础理论知识是大学生创新设计必备的基本条件。但是在实际教学过程中由于课时压缩、实践机会较少以及学生学习主动性较差等多种原因,造成学生掌握的基础理论知识相对薄弱。多数学生学习这些课程主要是应付考试,对这些基础理论进行深入思考并启发自己的创新思维的较少。

    2.过度依赖计算机辅助软件,物理样机设计经验欠缺。随着计算机技术的飞速发展,在机械创新设计方面,出现了一系列新技术,主要表现在基于CAD软件的创新设计、虚拟设计[8]。机制专业的学生主要掌握的CAD软件有两类:一类是二维设计软件,如AutoCAD,另一类是以三维建模为基础的大型CAD/CAM软件主要有Pro/E,UG,Solidworks等。一般学生在二年级的时候通过自学和课堂学习等方式基本上掌握了这些软件。但是大部分学生主要精力放在学习虚拟样机相关绘图和建模技巧上,以绘出漂亮的图形为目的。由于对机械设计的理论掌握不够加上没有足够的实践机会去了解物理样机设计过程,在开始接触机械创新设计时,会过度依赖这些软件进行三维建模,不能将虚拟设计与物理样机设计有机结合起来。实际上机械创新设计的本质还应归结到机械本身,以计算机技术为基础的虚拟样机技术只是辅助设计的一个手段,不能完全代替传统的物理样机机械设计。在创新设计中应该坚持虚拟样机与物理样机并重的原则。

    3.缺乏实际项目锻炼。参与实际项目锻炼,参加生产实习的核心在于通过某一产品设计、制造、检测、封装入库完整等环节的实习,使学生初步熟悉机械产品生产加工全过程所涉及的知识、技能、工装[9],是学生全面、综合掌握专业知识和技能的重要环节,也是培养学生创新能力的基础。但是现在由于课时压缩等多种原因,本科生多以理论学习为主,其创新能力的锻炼效果不尽如人意,这与创新设计所要求的能力差距还较大。由于没有接触实际的项目锻炼,学生对于机械设计的流程、要求以及机械创新设计的具体需求了解不多,导致学生学到的机械设计理论知识无法完全充分发挥出来,这也是制约机械创新能力发展的重要原因之一。

    三、教学改革思考与实践

    针对上述问题分析,在教学工作中对创新设计教学改革进行深入思考,结合实际情况提出了几点解决方案,并在教学实践中逐步实施。

    1.加强基础理论知识培训激发创新思维。在基础理论知识教学过程中把重点放在理论联系实际方面的讲授,结合机械创新设计案例、机械创新设计新思维、新方法和新成就等多种方式将理论知识与应用技术结合起来,在吸引学生兴趣的同时也加深了学生对基础知识及其应用的理解,并积极引导他们在此基础上进行再思考再创新,为下一步机械创新设计打好坚实的基础。另一方面,开设文献查阅课程,培养学生文献综述能力,通过查阅专业书籍、学术期刊、专利、企业产品手册和网络查询等多种方式,了解国内外对相关技术的研究进展和市场需求。

    2.虚拟样机与物理样机研究并重。虚拟样机技术集成和综合了可运行机械设计的环境:包括各种仿真工具、分析工具、控制工具、设备和组织协同工作的方法等[10],可以改善从产品的概念设计到动态仿真再到整机结构优化的各个阶段。利用虚拟样机技术可以建立零件的模型,进行虚拟装配,并检查零部件的装配间隙和干涉,应用分析软件对样机进行运动仿真并对关键部件进行校核、计算。及时发现错误,优化结构,可以方便地更改模型,从而提高设计效率、优化设计方案、缩短设计周期、降低生产成本。在教学过程中提倡以机械创新设计需求为主导进行技术学习的思想,虚拟样机技术的学习应该结合机械设计原理与机械设计的具体要求。课程注重对虚拟建模、虚拟装备、运动仿真和优化设计等各个阶段进行综合培训,同时在课程的不同阶段安排相应的设计实习任务,促使学生在学习这些操作技能的基础上增加对其在机械创新设计中具体应用的思考。在虚拟样机优化设计的基础上要同时加强学生对物理样机创新设计能力的培训,从加工图纸绘制、非标件加工、标准件选购到样机的装配和调试都让学生亲自动手参与,并且根据所设计产品的技术要求和使用要求进行试验。样机试验也是一门科学,根据培养进度应适时开设《试验设计与统计分析》课程,详细介绍机械设计中常用的正交试验、单因素试验、对比试验等科学的试验方法以及方差分析、t检验等数据统计方法和数据结果分析方法。通过合理的试验和科学的数据分析可以进一步优化参数,修改样机结构,对虚拟样机的设计结果进行验证和修正,直至产品定型。

    3.指导学生申请或参与相关项目。在具备了基础理论知识和基本的设计技能的基础上,吸引部分优秀学生参与到教师主持的相关科研项目,从基础设计工作做起,逐步了解和熟悉项目的论证、设计和运行过程,以提高学生的综合创新能力。在此基础上再指导学生组成团队申请校级、市级或者自治区级的大学生创新设计项目,从项目的可行性分析、立项、方案设计到具体的技术创新设计和产品设计都由学生亲自参与。在项目执行过程中注重对学生综合创新能力的培养,首先,要通过市场调研和查阅文献提出设计任务并通过可行性分析明确设计的功能目标;然后,进行团队讨论,根据成员的基础理论知识并发挥创造思维确定总体设计方案;下面进行团队分工,依据个人所掌握的不同的创新设计技术和方法进行虚拟样机创新设计,做出三维模型并进行仿真分析和结构优化,与此同时不断对总体方案进行修正;接着,团队合作完成物理样机加工、装配、调试和试验改进工作;最后,完成整个机械创新过程。

    4.校企联合培养引导学生理论联系实际。经过参与项目锻炼后,学生对整个设计流程有了切身体会,同时对所学的基础理论知识也有了更加深刻的理解,具备了进行创新设计的基本能力和基本素质。在此基础上,教师应积极联系相关企事业单位为学生安排实习机会,进行校企联合培养,让学生到工厂一线去了解企业和社会对创新设计知识和能力的实际需求,并进一步了解企业创新设计流程。这样有利于引导学生在日常学习中将理论与实际结合,也使得高校对学生创新能力的培养与社会需求接轨,有利于培养真正符合社会需求的具有创新能力的机械人才。

机械创新设计论文范文第15篇

关键词：机械制造装备设计；多元化；课程教学；创新能力

一、机械制造装备设计传统课程教学现状及存在的主要问题

机械制造装备设计是一门知识面广、综合性、实践性很强的专业主干课，它将机床设计、夹具设计、工业自动化、工业机器人等内容合为一门课程，构成新的课程体系[1]。随着装备制造业的迅猛发展，机械制造装备设计传统课程教学越来越不能满足创新人才培养的需要，存在的主要问题如下：

1.传统的课程教学内容泛而不精，不能紧跟时代步伐，缺少新装备、新技术和新材料方面的知识，不利于学生创新研究能力的培养。

2.传统的教学模式相对单一或不足，主要仍然是以教师的填鸭式灌输为主，学生被动接受。由于一部分教师自身实践能力较弱，理论教学的效果很差，学生学习兴趣不高。

3.传统的课程教学中对实践环节的重视不够，学生缺少亲自动手实践的训练，导致学生缺乏实践经验和动手能力弱。这又反过来影响了学生对课程内容的理解和掌握。

4.传统的课程教学考核方法相对简单，一般将平时考勤、作业和期末考试成绩作为评价学生学习效果的标准。这种考核方法不能有效地激励学生努力提高机械制造装备设计的能力，学生只会在考前突击背概念，无助于学生创新能力的培养。

基于上述问题，我院机械教研室全体老师总结多年的任教经验，贯彻以人为本的教育理念，将各种日益涌现的教学方法进行优化组合，形成了一套机械制造装备设计多元化课程教学模式，以弥补传统课程教学模式的不足，从多角度多方位激发学生学习兴趣和潜能[2]。

二、机械制造装备设计多元化课程教学模式

以培养学生的创新能力为目标，通过增加专业特色内容和学科前沿知识，优化课程教学的内容；通过应用多种现代化教学方法和增加综合实践环节，优化课程教学方法；通过引入多种评价体系，完善课程考核模式，从而变单一的传统课程教学模式为多元化课程教学模式，具体执行方案分为以下几个方面：

（一）制定多层次的课程教学内容

1.重视理论基础知识

理论基础知识不会因新装备、新技术的产生而过时，坚实的理论基础是我们一切工业生产活动的最根本的条件，因而是我们学习的重点。例如在讲授机床设计时，金属切削机床设计的基本理论，如机床的工作原理、几何表面的形成原理和机床的成形运动等，是我们学习的重点。在讲授夹具设计时，机床夹具的六点定位原理，完全定位、不完全定位、过定位和欠定位等基本概念是我们讲课的重点。

2.增加专业特色内容

我院于2011年购买慧鱼模型，建立了机器人创意实验室。根据我院的实际情况，在工业机器人设计模块，增加了慧鱼模型教具内容的学习，主要讲述如何利用慧鱼模型进行机器人的制作和控制。慧鱼模型是由德国发明家Arthur Fischer 博士在1964 年从其专利“六面拼接体”的基础上发明的[3]。慧鱼模型采用模块化设计，可无限扩充，可反复拆装，可逼真表现机械系统的构成和控制的过程及其控制的原理，便于对机器人原理、组成、控制的全面认识。

3.加强学科前沿知识

机械制造装备的知识日新月异，学生毕业以后会碰到非常先进的机械制造装备，为了紧跟时代步伐，加强学科前沿知识变得非常重要。通过请工厂一线的工程技术人员开设讲座和组建学习小组，与我院老师一起申报学生科研立项等方式，了解最新的机械制造装备动态，主动参与学科科研研究，激发学生学习的兴趣和主动性，培养学生的创新能力。

（二）开展多元化的课程教学模式

课程教学由理论教学环节和实践教学环节组成。传统的机械制造装备设计课程教学，在理论教学环节上，以教师的“填鸭式”教学为主，而且授课内容重点不突出；在实践教学环节上，认识上轻视实践教学环节，主要以一些验证性实验为主。针对这种情况，我院实施多元化课程教学模式有：

1.启发式理论教学模式

机械制造装备设计的教学内容非常多，如果照本宣科地讲，不仅老师和学生很累，而且授课的效果很差。如果换一种讲课的方式，采用启发式教学，引导学生独立思考，通过课堂讨论，师生互动等方式，传授解决实际工程问题的思维方式，提高学生自主学习的能力，有利用创造性思维的培养。例如在机床夹具设计模块，讨论过定位这种方式是否合理时，可以提出我们日常生活中使用的八仙桌为什么常采用四条腿？学生互相讨论的结果，可能认为八仙桌用四条腿比较稳。这时可以进一步问这是一种什么定位方式？过定位！通过启发式教学，同学们对于过定位的优点有了很直观的认识：过定位可以提高稳定性。

2.课程网站式理论教学模式

机械制造装备设计的教学内容非常丰富，为了调动学生课外学习的积极性，我们在学校校园网的天空教室处，建立了机械制造装备设计的课程网站。课程网站上不仅包含老师上课的PPT电子教案、动画、视频等，还有大量扩充的资料，比如典型机床传动系统与结构动态演示flas、加工中心刀库及换刀动作等视频资料、组合机床夹具方案图库、慧鱼模型作品展示，学生科技作品图片及PPT等。课程网站还进行网上作业布置与批改，远程作业辅导与讨论，并设有习题库，方便学生自我学习与提高。课程网站式理论教学模式有效缓解了目前教学内容多，而课时相对不足的矛盾，促进了学生对机械制造装备课程内容广度和深度的拓展。

3.双语教学式理论教学模式

双语教学既可以让学生掌握扎实的专业知识，又较好地提高专业英文阅读和写作能力[4]。目前我们学校与英国南威尔士大学合作办学，办有机械设计制造及其自动化专业3+1国际班，前3年在我校学校，最后1年在南威尔士大学学习。为了适应新的发展需要，开展双语教学变得非常迫切。目前，对国际班学生，我们制作了双语教学的多媒体课件进行理论教学；请南威尔士大学的教授和我院英文水平高的教授做学科前沿的专题英文报告；要求学生完成了一个全英文的报告，自选题目，任选一个本课程教学模块内容相关的题目，并要求学生针对自己的论一个PPT，在课堂进行陈述。双语教学开拓了学生的视野，提高了学生的英文阅读写作能力和口语表达能力，为学生以后的发展奠定了很好的基础。

4.综合创新型实践教学模式

我院结合工业机器人设计教学的要求与慧鱼模型的特点，组建了慧鱼模型综合创新实践平台，增加综合创新实践项目，为学生提供广阔的思维空间，提高动手能力，激发学生学习兴趣、提高学生学习积极性，培养学生的创新能力。慧鱼模型综合创新实践平台包括机械构件、电气构件、气动构件、传感器、电脑控制器和配套计算机应用软件。以全国大学生机械创新设计大赛主题为创新设计的选题方向，学生自己利用慧鱼模型综合创新平台，搭建自己的机器人来完成创新设计大赛主题说要求的功能。通过使用慧鱼模型综合创新平台，学生不仅更好地理解和掌握了课堂知识，而且应用所学知识解决实际问题的能力大大增强，提高了学生的综合创新思维能力，也提升了机械制造装备设计实践教学的质量。

5.基于项目驱动的科研创新型实践教学模式

项目驱动教学法来源于构建主义学习理论，是实施探究式教学模式的一种教学方法[5]。基于项目驱动的科研创新型实践教学模式是以科研项目为载体，培养学生的创新实践能力。这一教学模式尤其适合对科研有兴趣的同学。在实践教学过程中，按照自愿和优势互补的原则，将有科研兴趣的同学每3-4人组成一个科研小组，每个小组通过自己查询资料，提出所要研究项目的题目，教师负责判断这个题目是否具有研究的可行性和必要性。教师把每个小组比较可行的题目，报学校的学生科技立项。有了一定的经费支持，以项目为载体，在指导老师的帮助下，充分激发学生的学习热情和兴趣，充分培养了学生的创造力、独立分析和解决问题的能力以及小组组员间的团队合作能力。

（三）多元化的课程教学考核手段

多元化的机械制造装备设计课程教学考核手段，有利于调动学生学习的兴趣和积极性，有利于提高学生自我学习的意识和能力，有利于学生个性的培养和发展，从而提高了学生的创新意识和创新能力，结合我院课程教学情况，对课程教学考核分为五大类：

1.日常课堂教学考核

日常课堂教学考核从上课出勤、课堂问题回答，课堂讨论，课后作业等方面进行综合评定，按百分制给出分数。日常课堂教学考核，重点考查学生上课的纪律性、讨论的积极性和创造性、学习的认真程度等。

2.英文论文大作业考核

英文论文大作业考核是双语教学效果的考核，主要从英文论文内容的深度和广度、英文写作是否有语法问题、课堂陈述等方面进行综合评定，按百分制给出分数。英文论文大作业考核，重点考查学生英文检索的能力，英文写作的能力和英语的口语表达能力等。

3.综合创新型实践考核

综合创新型实践考核从实践题目的拟定、实践操作、实践总结、实践报告等方面进行综合评定，按百分制给出分数。综合创新型实践考核，重点考查学生的创新思维和创新能力，实践动手能力等。

4.科研创新型实践考核

科研创新型实践考核只针对部分有科研兴趣的同学，因而考核成绩作为平时成绩的加分因素。科研创新型实践考核从实践题目的创新性和先进性、实践装置、方法的合理性、实践结果的实用性，论文的规范性等综合评定。对于科研创新性实践考核中表现突出的同学，可推荐参加各类竞赛，在学校奖学金评定中得到加分，甚至直接参与教师的科研项目。

5.期末考试考核

机械制造装备设计作为一门核心专业课，期末考试是非常重要的一个考核方式。期末考试考题包括理论基础知识题、综合实践分析题和考查学生创新能力的一些开放式、探究式的题目。通过加大对实践环节在期末考试考核中所占的比例，提高学生对实践环节的重视程度，提高理论知识应用于实践的能力。

三、结语

机械制造装备设计多元化课程教学模式是一种新的课程教学模式。这种模式通过利用课堂启发式教学、课程网站教学，双语教学、综合创新型实践教学和基于项目驱动的科研创新型实践教学，整合了多种教学要素，解决了传统课程教学模式中存在的问题。这种模式通过建立多元化的课程教学考核手段，大大激发了学生学习的积极性和主动性，提高了学生分析问题和解决问题的能力，促进了学生创新意识和创新能力的发展。通过教学与科研的结合，重视学生科研素质的培养，提高了学生的综合能力。

[参考文献]

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[2]王立达.成人教育多元化实验教学模式的探讨[J].宁波大学学报（教育科学版），2011，1：120-122.

[3]肖晓萍，廖青.“慧鱼”教具在大学生创新教育中的探索性研究[J].高教研究，2006，79（2）：36-37.

[4]林颖，曾志新，朱敏，刘其洪.双语教学的探索与实践[J].高教探索，2007，6：1-2.