機械創新設計論文范文第1篇
一般情況下，創新設計先后經過抽象思維、邏輯思維、全面分析和最后決策四個環節。抽象思維主要是是通過設計人員充分發揮創新思維和智慧，提出新穎的有可能實施的想法，是創新設計必備過程。有了抽象思維過后再將想法具體化，考察其邏輯性和可行性，結合有關的科學理論知識、原理進行進一步的新穎的、可行的、具體化的機械設計。而全面分析則包含了創新設計過程中所涉及的所有可能性，綜合考慮技術的可行性、成本與性價比，最后設計出新的可以滿足人們生活和生產需要的機器或者其他產品。
1.1我國機械創新設計過程
機械創新設計的目的在于改善機械本身的功能、性能或者以更低的經濟成本制造滿足生產生活需求的機械。目前，我國技術專家認可的機械創新設計過程一般可分為四個部分，一是根據具體需求確定機械設計的基本原理，二是機械結構的優化和改進，三是機械尺寸設計和參數優化，四是機械運動性能及動力參數優化。機械創新設計與普通的機械設計并沒有實質性的差異，主要的區別在于機械創新性設計注重發揮人的主觀能動性和創新能力的突破，在充分的調動人的積極性的同時創造出更加符合使用者需求的機械工具。
1.2我國機械創新設計的特點
機械創新設計主要包括四個特點：一是多學科知識交叉運用，互相融合，互相滲透；二是機械創新設計中，數字并非主要思考因素，而是應該充分結合過往經驗和相關的理論知識，合理判斷和提出可行的新的設計方案；三是機械創新設計不僅需要理論知識和經驗，同時也十分注重靈感、想象力、創造力的作用，因此應該最大程度發揮四者的作用；四是凡是設計創造類等實踐活動都需要不斷重復、嘗試，從中吸取經驗，多級選擇最佳方案。在機械創新設計過程中，只有完全領略和充分展現以上四個特點，才能做出優秀的創新設計。
2.我國機械創新設計思維
機械創新設計思維對于機械創新設計來說意義重大，只有通過不斷的改革創新和開拓進取，勇于突破現有的固定模式和局限，采取新的方法、體制、設計才能使自身在飛速發展的時代中保持領先，走在時代的前沿。
2.1機械創新設計思維的涵義
創新設計思維就是指在原有的科學理論知識、原理以及過往的設計和經驗中設想出新穎的、更能滿足審美或者實用需求的設計方案。而對于機械設計人員來說，創新無疑是自身最核心的競爭力，通過提高產品的性能、降低產品的成本以及縮短生產時間來提高機械設計的性價比。在機械創新設計過程中，首先應該有創造性思維，在前人的基礎上提出更加優化的觀念，并將這些優化的觀念付諸實踐，從而創造出新的不一樣的機械設計。創造性思維具有多維多向性的特點，強調聯想、靈感和感覺，并不是依靠固定的邏輯思維推理出來的，而是激發于機械創新設計人員的大腦。
2.2機械創造性思維的三大特征
2.2.1自由性
機械創造性思維最大的特征在于自由，創新是自由的，思想是自由的。機械創新設計人員可以在結合有關客觀科學理論的基礎上完全自由憑借自己的想象、靈感、直覺設計出新的機械，而不必有太多的思想束縛。在當今變化趕不上計劃的經濟時代，思維的自由符合現代社會發展的需要。而在機械設計工作中，要不斷地有新的進步的成果，就必須突破原有的事物，消除固定思維的束縛，自由地翱翔在創新設計的天空中，只有不斷突破和創新才能設計出更令人滿意的成果。
2.2.2多向性
每個人的思維方式都不一樣，具有多向性的特點。而在機械創造性思維中，同樣具有多向性的特點，設計人員可以從不同角度去觀察和判斷問題，并且設想出完全不同視角的方案。設計的美妙恰巧在于它的多樣性和多向性，沒有固定的設想方向，任意一個方向都可以是設計者們延伸的目標。多向性思維與創造力是相輔相成、密不可分的，一個機械產品的設計過程中一定有過多向性的設想，從中擇優進行實踐得出最后產品。因此，多向性思維是機械設計中十分重要的一點。
2.2.3獨創性
獨創性即設計出跟別人不一樣的產品，提出不一樣的理念，突破原有的固定模式，創造出新穎的進步的成果。獨創性是機械創新設計的目標，創新的目的在于獨創，擁有別人沒有的想法和成果。因此，在機械創新設計過程中，要學會從新的切入點思考問題，掌握不同的設計方法，敢于向原有的觀點提出新的看法，從而設計出具有獨創性、新穎的機械產品，更好滿足生活和生產的需求。
綜上所述，在機械創新設計的路途上還有很長一段路要走，在創新設計的過程中對于機械創造的創新思維非常重要，在遵行已有的設計基礎上，需要更長遠更有想象力的思維去推動機械創新設計的發展。
機械創新設計論文范文第2篇
德國人發明的這一種變元法，是目前世界上最為科學易懂的變元方法，它能夠衍生出許多不同的方法，具有很大的可塑性。這種方法的內涵主要有兩部分：它變化內容多樣，包括材料、數量、位置、尺寸、形狀、連接、工藝七個方面；另一部分是上述七個方面的具體運用，運用的前提條件是機械基本結構，這些元素在其基本結構的基礎上進行一定的變化，這樣就有不同的形式，新的機械結構設計方案就創造出來了，這樣就達到了優化設計機械結構的目的。接下來筆者將會重點介紹七種創新方案在機械結構設計的具體運用，其最終目的還是滿足整個機械產品的生產的要求，這也是目前機械工作者普遍使用的方案。
1.1材料變元
現實生活中很多種材料都可以用來設計機械結構，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結構類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結構模式。比如說：在進行鋼材料的結構設計過程中，零件的截面面積越大，材料結構強度就越大、越硬；在鐵材料的結構設計中，為了使結構變強變硬，人們通常使用加強筋和隔板的方法；在塑料材料的結構設計中，塑料件的筋板和壁厚應該無差而別且對稱均勻。
1.2數量變元
在產品的結構當中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構成了產品本身，如果想要將機械的結構目的進行改變，那么就可以通過調節上述結構元素而實現。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘的時候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設計為一體的話，就可以大量地節省安裝的時間，提高了效率。
1.3位置變元
在實際操作過程中，產品結構的元素之間的位置是可以進行調換的，這樣可以無形中使結構本身的設計更加完善。比如，零件的焊縫位置應該對應中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變元
零件的尺寸必須符合使用的標準才行，必須在各項標準合格之后才可以進行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現了標準的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進行加工。如果不符合產品的需求那么還需要進一步的加工整形來達到產品的要求。
1.5形狀變元
機械整體的結構目的可以通過調整零件的形狀或者改變其規格的大小而實現。比如在彈簧的生產過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設計出不同規則的產品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠將壓力有效融合，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設計空間放大，并且實現它的自身獨特性，即使它在單獨使用的過程中也可以實現跟其他零件的配合。
1.6分析連接變元
一是聯接方法，主要的模式有焊接、膠結以及螺紋聯接等方式。二是聯接的方式，根據結構類型的不同而不同，因此為了豐富聯接方式以及尋找到最為契合的聯接方式，各個聯接的結構以及聯接的方式都可以進行相對應的合理調整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯接的方式上不能選擇好，那么就會在聯接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續使用，這樣的結構也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變元
零件在產生之前，往往會有其自己的設計圖紙，而設計圖紙上面的結構內容直接決定了產品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設備的零件都不是完全相同的，所以零件的設計以及成本也千差萬別，如果設計工藝在產品出產之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質量，一旦零件沒有合乎要求，那么產品的整體結構就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現在的加工技藝正呈現著不斷創新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創新性，但是還不夠成熟，并非達到了理想中的需求，因此還需要進一步的對此加大研究的力度。
2機械結構創新的嘗試及優化測評
2.1機械結構設計的創新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設備必須進行防腐蝕性的設計，這樣一來，在設計的最初就應該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設計上面，對停車間給予了嚴格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質存在。其次，設備的使用年限與設備本身一些極為細小的間隙區有著十分重大的聯系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進行操作控制的，就像是一些產品的焊接點，這些產品貌似看起來已經不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應該進行必要的封存和填補，或者干脆將縫隙擴大，這樣便于對其進行維修補救和防護。再次，溫度較高以及質量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產品中產生，一旦發生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨特的屬性，產品在構建的過程中不一定是一種金屬構建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產生接觸面的腐蝕，應該對此進行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點也就越小，因此要針對產品的不同設計縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對機械結構變元創新設計的優化評測
機械結構在完成變元創新實踐之后。要根據目前的性能以及使用效果進行一個綜合的測評，首先要進行模糊測評，運用理論研究和一些理想化的模型設計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數學模型，根據先進的設計理念和規劃，對其進行變化創新設計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經驗和研究理念進行對其綜合評價的過程，并根據現有的先進思維對其進行構建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產品在經過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達到了指標，并且要將邏輯推理的思維運用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經選擇好了的方案，進行進一步地修改和完善，從而作用于產品的機械結構構建當中，服務于產品的整體功能。
3結束語
機械創新結構設計在目前產業的發展和建設當中占據著十分重要的比例，因此研究其具有不菲的價值，但是研究機械創新結構設計并非一件簡單的事情，對于設計者和研究者都提出了非常高的要求，不僅在專業知識方面要熟練甚至精通，還要有敏捷的分析能力和發現問題解決問題的能力，創新的思想和技術知識更是不用說，這也是前提之一。
機械創新設計論文范文第3篇
機械結構的防腐蝕設計對于機械結構的創新及優化而言具有至關重要的意義，為了更好地完成機械結構的優化，各機械設計企業在進行機械設計的過程中理應注意如下防腐蝕細節：
①必須確保設備的機械結構于停車期間完全空干，以防止因介質殘留淤積而造成的腐蝕。
②防止間隙結構的出現，以杜絕腐蝕介質的入侵。
③高溫及高質量濃度將導致沉淀物及冷凝物的出現，進而增加腐蝕幾率，因此設計人員在結構設計時必須避免此類現象的出現。
④異類金屬接觸可能導致接觸性腐蝕出現，因此設計人員在進行結構設計時理應盡可能地將異類金屬有效地隔絕開來。
⑤避免高速流體接觸流道壁面，以降低侵蝕腐蝕。
⑥遵守最小化表面積原則，也就是說在容積一樣的情況下讓結構被腐蝕的表面積最少，比方說球體結構最好，其次便為圓柱體。
2機械結構創新設計與變元法應用
我們在對某一結構的設計方案展開評價時，理應對其將帶來的經濟效益、所具有的工藝性、技術可行性等相關指標進行綜合的考量，隨后從諸多備選結構方案中選出最佳的結構方案。在機械結構方案已然確定的情形下，也可對重要結構或零件展開不同變元的研究，甚至于變元間展開綜合的聯合修改，已實現優化設計的目的。此外，也可選用某些數學模型，之所以建議大家選擇數學模型，主要是由于數學模型能夠較好地介紹結構設計中的尺寸及數量變元，同時還能夠對材料變元展開間接的介紹。以機械設備的不同要求及特征為依據，綜合使用不同變元，使用設計人員掌握的經驗和知識，借助創造性思維的方法，設計出不一樣的機械結構。比方說如下轉盤結構。在以上三大結構圖里，假如把結構設計方案1里的錐齒輪間與主軸承二者之間的位置進行調整，且借助調整位置變元，接著再改變水平軸位置的左軸承形狀，即借助更改形狀變元后得到結構設計方案2。假如更改方案1里的主軸承及齒輪的尺寸、大小與數量，且借助調整二者的數量變元與尺寸變元，隨后再調整齒輪構件及軸承零件的位置，再改變位置變元，即能夠得到設計方案3。從以上盤結構方案都可采用變元法較好的實現。如果進一步運用變元法，同樣可以獲得更多類型各異的結構設計方案。借助對比以上三大結構方案，綜合研究社會效益可行性與制造工藝等諸多內容，我們可以得出這樣的結論：方案2系三大方案中最佳結構組合。某一機械結構方案的綜合評估，理應以實際使用效果充當最后評估的事實依據。如果對轉盤結構里的齒輪構件展開進一步的可行性分析與優化設計，同時對滾動軸承和齒輪工作展開彈性流體壓研究，接著實施精密計算，均能夠為改善轉盤結構設計提供諸多參考數據。
3結語
深入分析機械創新結構設計對于機械行業的發展而言具有舉足輕重的作用，它不僅能夠更好地滿足當前社會對機械設備不斷升高的要求，實現各類機械零件的最佳組合，同時還可以推動機械行業的可持續發展。因此各機械設計企業理應在機械設備設計過程中充分采用創新設計理念，尋找最佳結構設計，以設計出更多的結構方案，推動企業自身的發展，最終促進社會的良性發展
機械創新設計論文范文第4篇
德國人發明的這一種變元法，是目前世界上最為科學易懂的變元方法，它能夠衍生出許多不同的方法，具有很大的可塑性。這種方法的內涵主要有兩部分：它變化內容多樣，包括材料、數量、位置、尺寸、形狀、連接、工藝七個方面；另一部分是上述七個方面的具體運用，運用的前提條件是機械基本結構，這些元素在其基本結構的基礎上進行一定的變化，這樣就有不同的形式，新的機械結構設計方案就創造出來了，這樣就達到了優化設計機械結構的目的。接下來筆者將會重點介紹七種創新方案在機械結構設計的具體運用，其最終目的還是滿足整個機械產品的生產的要求，這也是目前機械工作者普遍使用的方案。
1.1材料變元
現實生活中很多種材料都可以用來設計機械結構，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結構類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結構模式。比如說：在進行鋼材料的結構設計過程中，零件的截面面積越大，材料結構強度就越大、越硬；在鐵材料的結構設計中，為了使結構變強變硬，人們通常使用加強筋和隔板的方法；在塑料材料的結構設計中，塑料件的筋板和壁厚應該無差而別且對稱均勻。
1.2數量變元
在產品的結構當中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構成了產品本身，如果想要將機械的結構目的進行改變，那么就可以通過調節上述結構元素而實現。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘的時候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設計為一體的話，就可以大量地節省安裝的時間，提高了效率。
1.3位置變元
在實際操作過程中，產品結構的元素之間的位置是可以進行調換的，這樣可以無形中使結構本身的設計更加完善。比如，零件的焊縫位置應該對應中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變元
零件的尺寸必須符合使用的標準才行，必須在各項標準合格之后才可以進行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現了標準的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進行加工。如果不符合產品的需求那么還需要進一步的加工整形來達到產品的要求。
1.5形狀變元
機械整體的結構目的可以通過調整零件的形狀或者改變其規格的大小而實現。比如在彈簧的生產過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設計出不同規則的產品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠將壓力有效融合，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設計空間放大，并且實現它的自身獨特性，即使它在單獨使用的過程中也可以實現跟其他零件的配合。
1.6分析連接變元
一是聯接方法，主要的模式有焊接、膠結以及螺紋聯接等方式。二是聯接的方式，根據結構類型的不同而不同，因此為了豐富聯接方式以及尋找到最為契合的聯接方式，各個聯接的結構以及聯接的方式都可以進行相對應的合理調整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯接的方式上不能選擇好，那么就會在聯接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續使用，這樣的結構也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變元
零件在產生之前，往往會有其自己的設計圖紙，而設計圖紙上面的結構內容直接決定了產品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設備的零件都不是完全相同的，所以零件的設計以及成本也千差萬別，如果設計工藝在產品出產之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質量，一旦零件沒有合乎要求，那么產品的整體結構就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現在的加工技藝正呈現著不斷創新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創新性，但是還不夠成熟，并非達到了理想中的需求，因此還需要進一步的對此加大研究的力度。
2機械結構創新的嘗試及優化測評
2.1機械結構設計的創新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設備必須進行防腐蝕性的設計，這樣一來，在設計的最初就應該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設計上面，對停車間給予了嚴格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質存在。其次，設備的使用年限與設備本身一些極為細小的間隙區有著十分重大的聯系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進行操作控制的，就像是一些產品的焊接點，這些產品貌似看起來已經不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應該進行必要的封存和填補，或者干脆將縫隙擴大，這樣便于對其進行維修補救和防護。再次，溫度較高以及質量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產品中產生，一旦發生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨特的屬性，產品在構建的過程中不一定是一種金屬構建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產生接觸面的腐蝕，應該對此進行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點也就越小，因此要針對產品的不同設計縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對機械結構變元創新設計的優化評測
機械結構在完成變元創新實踐之后。要根據目前的性能以及使用效果進行一個綜合的測評，首先要進行模糊測評，運用理論研究和一些理想化的模型設計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數學模型，根據先進的設計理念和規劃，對其進行變化創新設計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經驗和研究理念進行對其綜合評價的過程，并根據現有的先進思維對其進行構建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產品在經過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達到了指標，并且要將邏輯推理的思維運用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經選擇好了的方案，進行進一步地修改和完善，從而作用于產品的機械結構構建當中，服務于產品的整體功能。
3結束語
機械創新結構設計在目前產業的發展和建設當中占據著十分重要的比例，因此研究其具有不菲的價值，但是研究機械創新結構設計并非一件簡單的事情，對于設計者和研究者都提出了非常高的要求，不僅在專業知識方面要熟練甚至精通，還要有敏捷的分析能力和發現問題解決問題的能力，創新的思想和技術知識更是不用說，這也是前提之一。
機械創新設計論文范文第5篇
機械方案設計是一個創造性很強的活動，其思維過程是形象思維和抽象思維綜合作用的結果。目前計算機輔助設計（CAD）主要解決了在計算和繪圖等設計后續階段對設計者的支持。而對于極富創造性的早期方案設計階段的計算機支持至今沒有取得實質性的進展。即使是智能CAD系統，所采用的方法的理論基礎仍是基于傳統的人工智能的知識表示與推理方法，即邏輯思維為基礎，其中多以知識工程和專家系統的方法實現。這種CAD與AI的簡單組合，沒有也不可能從真正意義上實現方案設計自動化。創造性如何在方案設計過程中體現一直是困擾設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機械方案設計的一般過程
一般認為，方案設計階段主要有兩個任務：首先是建立技術系統的功能結構。然后通過選擇相應于功能結構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系統的設計方案。
通用設計理論認為，方案設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構域的映射。由需求域到功能域的映射過程最能體現設計者的創造能力，這一過程涉及到對設計思維規律以及創造性機理認識水平，涉及到自然語言到專業技術語言的轉化。盡管有些學者提出通過對設計要求進行層次分解來建立功能結構圖的討論，但一般還要通過人工干預進行。從功能到結構的映射，實際上是功能結構圖中的每一個分功能與能實現該分功能的結構進行匹配，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構來實現，因此存在組合、協調和評價篩選的問題。具體的機械方案設計過程如圖2所示。
圖2所示的機械方案設計過程還可通過數學形式進行描述。設總體功能為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）對應著能夠完成該分功能的子結構的集合TI，即
TI＝（tI1，tI2，…，tin）（I＝1，2，…，m）（2）
式中tij（j＝1，2，…，n）對應于能完成子功能UI的所有子結構，n為完成該子功能的子結構總數。如果用UI定義行，tij為元素構成矩陣，即得到功能與結構相聯系的“功能—結構技術矩陣”：
（3）
當然能夠實現各子功能的子結構數并不相等，可以將能夠實現某一子功能的最多子結構數定為n，少于這個數的子功能元素項用零表示。圖2所描述的機械方設計的一般過程，看起來很簡單，但計算機實現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（因為從不同的角度提出的功能表達詞匯是不相同的）以及如何有效根據功能索引子結構等問題有待進一步探討和研究。
2基于機構結構類型變異綜合方法
自60年代圖論理論首次被應用于機構設計以來，它在機構分析與綜合方面的應用得到深入的研究。在圖論中，封閉的圖代表機構，頂點代表連桿，邊代表運動副。圖可以用矩陣（如鄰接矩陣和關聯矩陣）表示、分析和計算。1979年，Freudenstein和Maki提出“功能與結構分離”的方法用于機構綜合，隨后許多學者對這一方法進行研究和深化。該方法包括如下幾個環節：
2．1根據用戶的需求，提出機構創新設計任務與技術要求：
（1）拓撲結構要求
如運動性質（平面運動或空間運動）、基本回路數（或獨立環數目）、運動副類型及數目、構件類型及數目、主動副類型及其位置以及機架的構件類型及其位置；
（2）功能性要求
如輸出構件數目及其位置、每一輸出構件的任務（如軌跡生成、函數生成、導引以及其它要求、滿足對預定的速度及加速度要求、滿足對機構整體的動力學性能要求；
（3）約束條件
如運動精度、結構緊湊性、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結構類型綜合
通過結構類型綜合列出滿足設計任務要求的全部結構類型并以適當形式表示。
2．3優選結構類型
根據功能要求和約束條件，篩選出好的結構類型。
該方法目前研究局限在平面連桿機構的結構類型綜合，且一般集中在運動鏈同構識別、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。盡管有一些應用的研究報道，但都是針對簡單機構（如變沖程發動機活塞機構、車門開啟機構等）通過人工方式實現。計算機實現還有一些關鍵技術沒有很有效的方法，如運動鏈同構識別問題，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行評價篩選等問題。
3集成功能推理及結構推理的方案創新設計過程模型
如果用人工智能語言描述，在上述第1小節中討論的機械方案設計的一般過程是基于功能推理方式，而第2小節中所討論的機構結構類型變異綜合方法是基于結構推理方式。這兩種方式有其內在的聯系，如何將這兩種方式有機地聯系在一起對于機械方案創新設計是一件很有意義的工作。功能推理主要解決功能到結構之間的映射，通過結構部件組合途徑形成機械方案。而結構推理是從結構部件的拓撲結構上通過機構演繹（機架變換，主動件位置變換以及運動副類型變換）途徑對機構進行變異創新，盡管目前結構推理局限在平面連桿機構結構類型綜合，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新設計。有鑒于此，作者提出如圖3所示的集成功能推理和結構推理的機械方案創新設計過程模型。
該設計過程模型由以下主要步驟組成：
Step1：功能結構圖的建立。根據設計要求，建立功能結構圖。
Step2：根據建立的功能結構圖，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：將原始機械方案進行抽象化為表達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、桿數、原動件必須是幾副桿、輸出構件是否必須與機架相連等等。
Step4：運動鏈發散。列舉所有與抽象化表示的運動鏈具有相同自由度、桿副類型以及桿數的非同構運動鏈，并進行篩選。
Step5：機械方案元型集的生成。對篩選的運動鏈進行機架識別、原動件識別、桿組識別，形成用連桿和轉動副表達的機械方案元型。
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。得到最優方案。
Step8：方案的尺度綜合。
4機械方案創新設計智能支持系統
根據以上的過程模型，我們開發了機械方案創新設計智能支持系統MCIDISS。系統的結構如圖4所示。該系統由五大模塊組成：
（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，完成從設計任務到功能結構圖的建立以及裝置提取與組合協調設計生成原始機械方案的
任務。
（2）基于結構推理的方案設計創新模塊：該模塊在上面模塊產生的原始機械方案的基礎上，通過抽象化表示，將原始機械方案表達為一般化運動鏈，從機械方案拓撲聯接上進行變異創新。
（3）評價決策模塊：該模塊主要任務是對各階段的設計解進行評價決策。系統主要采用模糊綜合評價決策方法。
（4）機構尺度綜合模塊：該模塊主要任務是對組成機械方案的機構參數進行綜合，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尺度綜合后，對其進行運動分析和仿真，以便使設計者對所設計的方案有一個清晰直觀的認識。
5結束語
機械創新設計論文范文第6篇
[關鍵詞]課程設計 試卷庫 學生創新大賽 CDIO
綜合素質教育和創新能力的培養是新世紀高等學校人才培養和教學改革的主要目標，機械類專業人才培養和就業是直接面向機械工程的主戰場，顯然具有強烈的工程背景和鮮明的機械特色，隨著科學技術的迅猛發展和知識更新的快速變化，原有傳統的教學模式已不能適應當今社會對高素質、創新型人才培養的需求，所暴露出來的缺陷也非常明顯，特別是重理論、輕實踐，工程意識淡薄，導致創新動力不足。為此，探討、研究如何圍繞和重視工程意識下創新能力培養，進行課程改革，以適應時代的需要，為社會輸送合格人才，顯得十分重要和迫切。近幾年來，為了培養同學們的創新意識和能力，我們已在相關方面做了大量的卓有成效的嘗試和改革。
一、探索創新考核模式，并在教學過程中實施
從2011年起，我們就以機械設計及理論平臺課程群為切入點，包括《機械原理》、《機械設計》、《機械設計基礎》、《精密機械設計》等課程，對工科課程考核方式的改革做以探索，使之克服現有考核方式的缺欠，形成一套切實可行的、與用人單位的要求接軌的、以考察能力而不是考察知識為主的考核系統。這個考核系統包含的題目沒有唯一正確的標準答案，也不是客觀的標準化考試。教師根據具體需要選擇閉卷、開卷、閉卷和開卷混合、小論文、小設計、口試、實驗、參與科研、實地調查等多種方式。像實驗、論文、設計、口試、參與科研實地調查等，均可適當采用等級制；增加平時考試的次數和在總成績中所占的比例；改變一門課程結束時進行一次考試的習慣做法。教師在課堂教學的過程中有意識地隨時觀察和記錄學生的學習表現，通過面談、正式作業、項目調查、書面報告、討論問題、寫論文等方式對學生的學習進行即時的和全面的評價。
通過詳實的企業調研，編制了包括《機械原理》、《機械設計》、《機械設計基礎》、《精密機械設計》各20套考題的試卷庫；選定各課程中近10種小論文的題目；選定近100道來自生產實際的口試題。并把這種考核內容和考試模式在教學中試點應用，學生普遍反應這種考核模式擯棄了單純的死記硬背，對學生的理解能力、創新能力的培養起到積極作用，使得“校園人”和“社會人”自然銜接，縮短“斷乳期”。
二、更新傳統課程設計模式
《機械設計課程設計》是機械設計課程的后續必修課，對多門課程起到融會貫通的作用。傳統的課程設計模式是老師指定題目，學生按步驟計算，最后成圖。由于設計時間短，學生對方案的修改很排斥，更無法做到多種方案比較。我們采用的方法是：讓一部分學生從學期初就開始用C、VB等計算機語言，進行參數化設計，把課程設計中耗時多的模塊譬如：帶傳動設計、齒輪設計、軸的設計編成參數化設計程序，學生利用編制的程序輸入原始參數，原來齒輪設計需要兩天的計算量，現在則需要十幾分鐘，這樣就使改變參數帶來的重復計算工作量大大降低，學生可以做出多種設計方案，實現方案的優化。
三、基于CDIO理念的課程教學體系
為了加強學生的學習技能、溝通技巧、管理能力、領導才能、實際應用能力和團隊合作能力，我們在《機械原理》課程教學中引入了CDIO（構思、設計、實現和運作）工程教育模式，在課堂教學中增加了基于功能原理方法論的機械系統設計知識點；隨課堂教學的進展，同步了22個設計題目，每4或5個人組成一個設計組，組內按設計任務進行合理分工，課程結束時，提交了設計結果（包括設計的三維數字模型、仿真模型、設計報告）。通過基于項目的學習方法，同學們一方面掌握了理論知識，同時也鍛煉了解決實際工程問題的能力和團隊合作的能力，取得了良好的教學效果。
四、指導學生參加各種創新大賽，取得豐碩成果
機電學院的學生參加大賽由來已久，繼山東省機電產品設計大賽之后，從2011年，我們又牽頭組織學生參加全國信息技術應用水平大賽，此項賽事是教育部主辦，每年參賽規模大，參加學校多，對學生的創新能力培養有很大好處。2011年，我們獲得最佳指導教師獎3項，優秀指導教師獎2項，全國二等獎3項，全國三等獎5項，全國優秀獎9項；2012年，獲得最佳指導教師獎5項，優秀指導教師獎5項，全國二等獎4項，全國三等獎7項，全國優秀獎5項。煙臺大學連續兩屆獲得優秀組織獎。對此項比賽，學校給予了充分的肯定。
綜上所述，我們針對學生學業能力的評價，創建了一種多層次多視角的以能力為主和知識為輔的綜合考核系統，對學生的理解能力、創新能力的培養起到積極作用；我們在傳統的機械設計課程設計中引入計算機輔助技術，培養了同學們在傳統機械設計中應用現代信息技術的能力，加強了與工程實踐的接軌；2006--2012年學科組指導學生參加全國機械創新設計大賽和山東省機電產品創新設計大賽，獲得諸多獎項；2011-2012年組織學生參加全國信息技術應用水平大賽，獲得多項優秀指導教師獎和學生國家級獎、省級獎，我們通過把大學生機電產品創新設計大賽、信息技術大賽等各種創新設計競賽作為檢驗教學效果和學生能力培訓的一個平臺引入教學過程中，從而加強了學生基礎知識和實踐能力的培養；在課程教學中引入基于項目的學習理念，加強學生的學習技能、溝通技巧、管理能力、領導才能、實際應用能力和團隊合作能力的培養。總之，成果所解決的問題正是當前高等教育面臨的應試教育與素質教育之間轉變的重要問題，我們通過創新性教育和教學不僅提高了學生的動手實踐能力和創新的積極性，而且對于進一步深化機械本科教學改革、加快創新型人才的培養步伐、全面推進創新教育理念都是具有深遠意義的。
[參考文獻]
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[3]《創新思維與創新人才的培養》Changchun Medical Journal.2006/03.
機械創新設計論文范文第7篇
關鍵詞：TRIZ理論，創新設計，機械產品，
二十一世紀全世界范圍內機械產品激烈競爭，各個國家都很重視如何提高產品的設計水平，增強其競爭實力。而產品設計最主要的目標就是對產品進行創新，滿足消費者的需要并且占據市場更重要的位置，所以，要想增強機械產品自身的競爭實力，最根本的途徑就是重視創新設計。創新設計理論又叫做TRIZ理論，是設計的核心理論，目前已經在機械產品創新設計中被廣泛應用，可以提現企業的核心競爭力。1946年，前蘇聯G.S.Altshuller創立了TRIZ理論，指的是發明問題的解決理論。以這個理論為基礎，軍事工業得到了很大的發展。二十世紀九十年代開始流入美歐，在某些企業當中開始應用并且推廣，取得了很多發明專利，隨之也產生了經濟效益，當很多國家興起了TRIZ理論研究和推廣的熱潮。1998年之后，TRIZ理論開始在中國出現，不少科研機構把TRIZ理論作為技術創新的首選，積極的進行探索。這篇論文主要是探討TRIZ理論主要內容以及在機械產品創新設計中的應用。
1.TRIZ理論基本內容概述
TRIZ理論的觀點是，發明問題的關鍵是解決沖突，而解決沖突需要遵守相關的原則：對系統的某個零部件或者性能進行改進時，不可以影響到系統或者相鄰的其他零部件以及性能。沖突主要包括技術沖突和物理沖突，物理沖突指的是如果對一子系統出現相反的要求時所出現的沖突，系統的某個部分同一時間出現兩種相反的狀態，主要是由一個參數造成的。技術沖突的含義是系統的某個部分性能增強造成了有害以及有用兩種結果，也可以理解為有益作用被引入或者有害作用被消除，造成其他的一個或者幾個子系統性能降低，這種問題主要是由兩個參數造成的。
G.S.Altshuller在理論當中提出了四十條沖突解決原理，也就是發明原理以及沖突解決矩陣的含義，各種領域的相互沖突的特性通過高度的概括，抽象成為三十九個技術特性參數（也叫做通用工程參數），矩陣中的行代表沖突惡化的參數，列代表沖突改善的參數。針對技術沖突，可以以沖突矩陣為基礎，找到對應的發明原理，從而找到解決問題的辦法；針對物理沖突，通常利用分離原理了可以找到解決辦法，發明原理和分離原理之間具有一定的關系，一條分離原理，可以對應很多條發明原理。
2.TRIZ理論在機械產品創新設計中應用
2.1.TRIZ理論在機械創新設計中應用的步驟程序
將TRIZ理論應用到機械創新設計當中，主要的步驟是：對機械系統問題進行分析，明確關鍵的技術功能，找到造成系統中問題的參數，對沖突的類型進行判斷。如果系統中的問題主要是由一個參數造成的，屬于物理沖突；如果是由兩個參數造成的，屬于技術沖突。可以通過分離原理解決物理沖突，對分離方法進行確定，包括時間分離、空間分離、整體和部分的分離、基于條件的分離，根據實際的分離原理和解決沖突的發明原理的對應關系，找到解決問題的辦法。技術沖突，第一步要確定惡化技術特性參數和改善技術特性參數，再以沖突矩陣為基礎，找出對應的發明原理，從而找出解決問題的辦法。最后，把推薦的對應的發明原理應用的具體的問題上，對每一個原理在具體問題上的實現和應用進行探討。
2.2.呆扳手的創新設計案例
設計初期的呆扳手在松開或者擰緊六角螺母或者螺栓時，因為螺母或者螺栓受力點在兩條棱邊，很容易變形，因此無論是松開還是擰緊都比較困難。而新的設計需要避免原來設計當中的缺陷。后來美國一項以沖突矩陣為基礎的專利解決了這個問題。這個專利是從三十九個通用工程參數當中選擇一對特性參數：1）提高質量的參數：物體所產生的有害因素，可以對螺母或者螺栓減少磨損。2）可以造成負面影響的參數：制造精度，全新的改進有可能造成制造的困難。然后把上面的兩個參數代進沖突矩陣，可以得到下面四條發明理論，即是：維數變化、小對稱、拋棄與復制、修復。通過分析維數變化以及小對稱這兩條發明原理可知，經過創新的呆扳手工作面的某些點可以和螺母或者螺栓的側面相接觸，而不僅僅是接觸棱邊，因此解決了這個問題。
通過這個實例可以說明，機械產品的某些參數或者特性進行改進之后會造成其他參數和特性的惡化，可以通過沖突矩陣來解決這種技術沖突，這說明在機械產品設計當中應用TRIZ理論時具有價值的。
2.3.某飛機的航空發動機引擎罩的創新設計案例
某飛機的航空發動機引擎罩在設計時，表現出來的技術沖突是：一方面希望發動機可以吸入較多的空氣，另一方面又希望發動機罩和地面之間的距離可以不減少。把它轉化為物理沖突：應該將發動機罩的直徑加大，這樣有利于吸入空氣，但是直徑又不宜過大，避免機罩和路面的距離減少。
這個物理沖突可以用空間分離原理進行解決。空間分離所對應的發明原理當中有No.4不對稱原理。根據這個原理，可以把原來的對稱設計變更為不對稱的設計。如下圖所示。
圖1：發動機罩改進設計方案示意圖
3.結束語
中國的機械產品比較落后、缺乏技術創新力量、市場比較低迷，主要是因為企業缺乏適應市場需要的新產品開發以及技術創新的能力和機制。尤其是國內很多中小型企業資金匱乏、開發新產品的能力比較差，亟需相關新產品開發技術的支持。而TRIZ理論可以推動技術創新在機械產品設計中的應用。
機械創新設計論文范文第8篇
突出工程觀點機械設計課程是一門實踐性很強的課程，而學生缺乏實踐經驗和感性認識，因此我們充分利用實驗課、課程設計等實踐環節，培養學生應用工程觀點提高分析問題和解決問題的能力。實驗課在傳授知識和技能方面有著理論課無法替代的作用，它的特點是觀察目標明確、清晰，原理結構易懂、有針對性，可動手操作等。我們要求學生仔細觀察、分析，并將實際結果和有關原理進行分析、對比和歸納總結。如動平衡實驗、螺栓組連接實驗等幾個驗證性實驗，目的就是驗證理論知識，培養實驗動手能力，同時提高學生應用工程觀點分析問題的能力。課程設計是本課程及相關課程知識的一次綜合運用，是學生第一次較全面的設計訓練，是對學生設計思想、設計方法和設計能力的一次鍛煉和檢查。在此過程中，前一階段教學中存在的問題會顯露出來，因此這是系統培養和強化學生工程觀點的一次難得的機會。
將單個零部件的設計與整機設計結合起來在實際的工業應用中，零部件往往不是單獨使用的，它們要相互連接、配合形成系統進行工作。因此，機械設計課程教學的目標決不僅僅是為了能夠進行單個零部件的設計，而是面向實際機械系統的設計。但目前國內高校機械設計課程的內容在編排上都是以零部件進行分塊講解，各個零部件之間沒有很好地建立有機的聯系，學生在學完整個課程之后雖然能夠進行單個零部件的設計，但面臨整機設計中的零部件之間相關問題設計往往無所適從。為此，我們在教學中每講到某一個零部件的設計時總要抽出一定的時間詳細介紹一下該零部件與其他零部件之間的關系、設計中如何進行相互協調等。
合理使用教學方法與教學手段
1采用多媒體教學，提高教學效果學校在多個校區建立了設備先進，條件優越的多媒體教室，能保證全校機械設計課程的多媒體教學。從2000年開始研究利用信息技術進行教學手段和教學方法的改革，進行多媒體課件的研制工作，完成了《機械設計基礎》、《機械工程基礎》、《機械設計》三門課程的多媒體課件，所用素材內容豐富、經典生動，學生反映良好，使用方便省時高效；使教師授課空間由二維的黑板擴展到了更真實、自然的多維空間，為改革傳統的教學方法和教學手段提供了新的發展機遇。
2多樣化的課堂教學幫助學生掌握重點、克服難點理論課加強啟發式，采用多媒體和黑板相結合，并輔以配套電子版教材，幫助學生聽課與復習；習題課通過抓住典型習題，舉一反三，以點帶面；討論課以實際工程為背景，使學生在分析能力提高中理解重點；實驗課充分發揮開放實驗室的作用，使學生在自主動手能力提高中突破難點。
3建設“機械設計”省級精品課程網站利用校園網提供的網絡教學平臺,為學生提供了教學課件、學習指導、復習思考題、練習題等大量的學習資源，節省了學時，提高了教學效率和教學質量，也培養了學生的自學能力。
3開放主題的小論文，培養學生主動獲取知識的能力
由于學時的限制，在講授機械發展史等內容時，只能給學生一些很粗淺的認識。我們嘗試讓學生對這部分內容進行自學，并且給學生獲取比教材上內容更豐富和具體的知識的途徑，要求學生以“各種機械的發展史”為主題寫成學習小論文。學生通過查閱相關資料，對各種機器的相關技術及發展有了較深入的認識，并完成了諸如“機器人的發展”“、抽油機的發展”、“聯合收割機的發展”、“輪式拖拉機的發展”等小論文的寫作，并編輯成冊，培養了學生主動獲取知識的能力。
工程實踐能力和創新能力的培養
以機械設計課程體系的教學內容為背景，以強化設計型、綜合型和加強學生動手能力培養為目標，我們將原“機械設計”的實驗環節從課程中剝離出來，于2006年構建了單獨設置、學分單列的機械設計實驗課程,并新編了“機械設計實驗指導書”和“機械設計實驗教學大綱”，按五大模塊體系設置了5個實驗項目，其中：創新設計型實驗1個，綜合型實驗3個，驗證型實驗1個。對每個實驗項目規定了難度等級，要求每位學生至少完成3個實驗項目，其中包括2個必做項目和1個選做項目，便于因材施教和培養學生個性發展。為進一步提高本科生科研能力、創新能力和實踐動手能力，進一步激發學生的科技創新熱情，依托西南地區較早建立的機械創新設計實驗室，我校每年都舉辦大學生機械創新設計大賽，學生可根據自身的興趣愛好和創新需求自由申請項目，也可申請參加教師從現有教學、科研、生產和管理研究課題中細化出來的項目或企業界設立的項目，學校給予經費支持，機械基礎教學部配備指導教師。近幾年來，學生的科技創新活動如火如荼的進行，優秀作品曾多次獲得四川省“挑戰杯”、全國“挑戰杯”、全國大學生機械創新設計大賽獎項以及全國機器人足球錦標賽冠、亞軍。
加強師資隊伍建設
機械設計課程教學組鼓勵和支持青年教師在職提高學位，實行指導教師責任制，安排富有教學經驗的老教師在教學和科研上對新進教師進行指導和幫助，實行一對一的傳、幫、帶，并訂有明確具體的培養計劃，幫助他們提高教學能力，過好教學關。要求新進教師必須經過聽課、輔導答疑、批改作業、指導實驗、指導課程設計、試講、點評、講近機類課程等階段后，才能講機類課程。經常開展有關本課程的教改與建設、教材建設、教學方法與手段運用以及老教師示講、試講等教學法活動；鼓勵青年教師在教學方法、教學手段等方面勇于創新，創造條件鼓勵教師參加各種學術會議。鼓勵青年教師積極參與本課程組主持或參加的校級及省教育廳立項的課程建設與教改研究項目。另外，加大引進具有豐富實踐經驗的高級工程技術人才，把不同經歷的教師融為一個有機整體，使教師間共同磋商，相互學習，取長補短。
結束語
機械創新設計論文范文第9篇
關鍵詞：創新型人才 機械原理 教學改革
中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0180-03
Reform and Practice of the Mechanical Principle Course Based on the Innovative Talent Training
Wang Min Luo Xiaolin
（College of Mechanical Engineering， Guangdong Polytechnic Normal University， Guangzhou Guangdong ， 510665， China）
Abstract： As a backbone professional basic course of machinery majors，the mechanical principle course has a pivotal position in training students’engineering practice and innovation ability.With science innovation center and off-campus practice teaching base as linkages， the teaching reform and practice of the mechanical principle course were promoted and the students’ project practice ability and innovation ability were cultivated through restructuring the teaching content， optimizing the teaching means， constructing piecewise practice teaching and strengthening the construction of innovative teachers.
Key Words： Innovative talents； Mechanical principle； Educational reform
《機械原理》作為機械類及近機械類專業的一門主干專業基礎課，承擔著培養學生機械系統整體運動方案設計的重要任務，在培養大學生工程實踐及創新能力方面具有其他課程所無法比擬的優勢。但該課程內容缺乏關聯性、系統性，學生無法從整體上順利完成系統的運動方案設計，也無法從機械產品綜合設計的角度理解該課程所述知識的真正用處。并且由于課時壓縮及學生整體素質的下滑，使得學生普遍反映該課程內容枯燥難懂，機構運動費解難明，于是產生了嚴重的厭學、畏難情緒，期末考試不及格率大，學生的創新意識、創新能力培養更無從談起。
多年來，研究人員結合機械原理課程理論教學和實踐教學兩大模塊，通過合理整合教學內容，優化理論教學；改進教學方式、方法；改進作業方式；構建分段實踐教學模式；鼓勵、支持學生參加科研活動及各種科技競賽；強化創新型教師培養等方面的改革，以期激發學生學習興趣，提高學生自主學習能力。近年來初見成效，學生學習主動性提高，不及格率明顯降低，學生在各級各類有關機械創新的大賽中也獲得了較好成績。
1 重組教學內容，優化理論教學
為培養學生的分析能力、綜合能力及創新設計能力，研究人員將《機械原理》課程按照“機構分析”“機構設計”和“綜合設計”的模塊進行劃分，如圖1所示[1]。機構分析模塊主要內容包括：機構的結構分析、平面機構的運動分析、平面機構的力分析、機械的效率與自鎖、機械的平衡、機械的運轉及其速度波動的調節等，通過該模塊的學習提高學生分析問題的能力。機構設計模塊主要內容包括：平面連桿機構及其設計、凸輪機構及其設計、齒輪機構及其設計、齒輪系及其設計、其他常用機構、工業機器人機構及其設計等。綜合設計模塊主要內容為機械系統的方案設計[2]。學生通過對機構設計及綜合設計模塊的學習，在結合自身實踐經驗與理論知識的基礎上，實現機械系統的設計，從而培養了學生的創新思維及綜合設計能力。
2 改革教學方式、方法，優化教學手段
近年來，由于專業基礎課學時受到不同程度的核酰所以在有限的課堂教學時間內，教師基本需“滿堂灌”才能完成教學計劃，學生完全是被動地接受。這種單一的灌輸式填鴨式教學方式，嚴重束縛了學生的創新意識。為改進這種現狀，機械原理課堂教學過程中加強啟發式、討論式及案例式等先進教學方式的應用[3]，并借助現代信息技術，采用“多媒體課件+黑板+教具”三位一體的教學手段，強化大學生進行自主學習和自我教育的能力，培養學生的創新意識及創新能力。
課堂講授過程中，采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學手段，充分發揮各自優勢，提高教學質量。首先，采用多媒體教學不僅能節省板書時間，而且可根據教材內容，將文字、圖片、聲音、動畫等結合起來，使教學更形象、生動，激活課堂氣氛，提高學習效果。特別是機構的運動等一些難以用語言來描述的教學內容，采用多媒體教學具有突出的優勢。其次，將一些機構的實物模型和教學用具帶入課程輔助教學，使原本枯燥、抽象的教學難點變得形象生動。比如在講授齒輪時，將齒輪模型帶入課堂，針對實物進行講解，學生更容易接受[4]。最后，教學過程中，授課教師也要注意板書教學的合理運用。講解課程習題的具體運算過程時，使用板書教學效果更好。比如用矢量方程圖解法求解機構的速度和加速度時，采用板書教學，雖然耗時，但教學效果好。
3 構建分段實踐教學模式
構建以培養學生的工程實踐和創新能力為目標的分段實踐教學體系[5]，主要包括實驗教學、課程設計和科技創新三部分[6]，如圖2所示。實驗教學除包括“機構運動簡圖測繪”“齒輪參數測定”等一些驗證性實驗外，增設開放性實驗室，學生可利用課余時間在實驗室進行機械創新設計；課程設計中鼓勵學生采用計算機進行輔助設計及三維建模、分析、優化，并動手制作實物樣機模型，以提高他們的綜合分析能力及實踐能力；以機械創新大賽和工程訓練綜合能力競賽為契機，積極鼓勵學生參加各級各類競賽，激發他們的學習積極性、主動性和創造性。
（1）增設開放式實驗，構筑學生創新實踐平臺。
把示范性、驗證性的實驗，變為設計型、綜合型的實驗，并實行開放式教學，為學生進行科技制作提供必要的工作條件[7]。在W院現有大學生科創中心的示范作用下，爭取創建機械創新設計實驗室，組建機械創新小組、機械設計小組等。
（2）改革課程設計，鼓勵學生創新。
對“機械原理”課程設計的題目、內容及考核方法進行改革，探索基于項目形式的課程設計教學模式[8]。課程設計過程中，以學生為主，教師只做適當的引導；課程設計成果也不再局限于設計說明書和圖紙，鼓勵學生采用計算機軟件（比如Pro/E、3Dmax、UG等三維設計軟件）設計自己所提出的方案，繪制虛擬的三維造型，并通過軟件對方案進行模擬仿真。
（3）以機械創新大賽為契機，強化學生創新能力。
積極鼓勵并組織學生參與各種機械創新大賽，如國家機械創新大賽、省機械創新大賽、校機械創新大賽，使學生在競賽中鍛煉交流，有意識地更新和夯實基礎知識，培養學生的自主意識和創新能力。同時，學院也制定了相關政策，鼓勵學生參與到教師的科研項目中，學習教師在科學研究過程中的經驗與成果，以強化學生的工程意識和工程素質，并通過幫助教師解決實際問題，鍛煉學生的工程能力和創新能力。實踐證明，讓學生參與各項科技創新競賽是培養學生創新能力的最有效途徑。機電學院的學生在近幾年的國家級、省級機械創新設計大賽中均獲得較好的成績：第四屆“機械創新”比賽全國總決賽二等獎；第五屆“機械創新”比賽廣東省賽二等獎3項；第六屆“機械創新”比賽廣東省賽二等獎3項。
4 加強基礎作業，增加課程小論文
機械原理教學過程中除完成常規習題作業外，適當布置幾篇小論文。例如：在講授機械原理緒論部分涉及到機械發展的歷史，雖然這不是機械原理課程的核心內容，但了解機械發展的歷史對學生進一步學習相關課程是有幫助的，故該部分內容可布置相應的課程論文。讓學生完成課程小論文，一方面可培養學生撰寫科技論文的能力，另一方面又能夠使學生從被動學習轉化為主動學習，學生在進行相關資料檢索、整理、分析的過程中，既加深了對機械原理課程的了解，又能從中體會到機械原理課程的奧妙與樂趣，從而激發學生學習的興趣。
5 加強創新型師資建設，促進創新型人才培養
俗話說“嚴師出高徒”，所以，創新型人才的培養關鍵在教師，只有建立一支創新型指導教師隊伍，才能培養出合格的創新人才。本著“請進來，走出去”的原則，建立專任教師和兼職教師相結合的高水平師資隊伍。一方面聘請企事業單位具有豐富經驗的工程技術人員出任兼職教師，開設專題講座，講授專業概論、學科前沿，指導學生實踐實習、課程設計和畢業設計等教學環節。另一方面，更為重要的是制定相關激勵政策，鼓勵教師主持參與教研和科學項目研究，組織教師到企事業單位或科研院所學習、培訓、工程現場實踐等，以提高教師自身的工程實踐能力和創新思維能力。教師在教科研中形成的新思想、新方法，及創造的新成果會潛移默化地滲透給學生，進而激發起學生們的創新精神和創新欲望。只有教師的教學能力和創造性思維能力活躍起來，才能保證創新教育的順利開展，促進創新型人才的培養。
6 結語
《機械原理》課程在培養學生機械綜合設計能力、創新能力和解決實際問題的動手能力中占有十分重要的地位。采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學手段，保證教學效果。以機電學院大學生科技創新中心為紐帶，鼓勵學生參加各級各類大學生科技創新競賽；鼓勵學生參與教師的教學和科研項目，以多元化的實踐模式促進學生工程實踐能力和創新能力的培養。以校外大學生實踐教學基地為依托，加強創新型師資建設，開展創新性教育，提高學生運用現代科學技術解決工程實際問題的能力和實踐動手能力，促進創新型人才培養。
參考文獻
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