机械创新设计论文篇1
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
机械创新设计论文篇2
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
机械创新设计论文篇3
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.
机械创新设计论文篇4
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。
机械创新设计论文篇5
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。
机械创新设计论文篇6
关键词：机械；创新设计；分析
1.机械的创新设计
以机械基础功能的改造、完善为出发点，实现生产机械的能够要求满足工作性能的进步要求，并为企业或单位创造更多的经济利益是是机械创新设计的基本目标。我国在机械制造方面有着十分丰富的经验，专业技术人员将机械的创新设计总结为以下四个步骤：1.结合生产任务和要求来确定机械运作的基本原理；2.对机械的结构类型进行综合比较后再进行选择；3.机械运作尺寸和相关参数的优质选择；4.机械运动学参数进而相关动力参数的优质选择。上述四个阶段完成后，机械设计的方案优选便告一段落，后期工作就是对机械的结构进行创新设计。相较于传统的机械设计而言，机械创新设计的整个过程其实并没有做出多大的改变，该设计工作的重点全部放在了机械创造性和主导性凸显的环节上。
2.机械创新设计的基本特征
这项设计工作有具备以下四大基本特征：1.设计过程中涉及的科学技术范围广，多门学科技术在设计的过程中彼此渗透、交叉、融汇；2.设计工作涉及到非计算性或非数据性的工作内容时，必须要依靠设计人员累积的工作经验来进行分析、思考、判断，发散性的创造思维的运用频率较高；3.方案设计人员要结合自己的知识内涵、工作经验、设计灵感和想象能力来对方案进行优化；4.阶段性机械设计的过程反复性较强，每一次的筛选对比都遵循了一定的方法和原则。这四大基本特这与机械创新的设计环节是紧密相连的，两者之间的结合促进了设计系统的构建完善。
3.机械创造设计思维的基本概念
设计人员在对个人知识内容、设计经验、市场信息及素材的搜集整理后，打破传统的设计思维模式，经过一系列的分析思考构建后，说出个人或团队的设计方案或设计程序，对传统的思维模式进行突破创新。机械设计的创造性思维与逻辑思维不同，逻辑性思维必备一定的单解性和单向性，是一种趋于“平面”状态的设计思维，而创造性思维则是在创造想象的基础上构建而成的一种设计思维，灵感、幻想、联想和直观是该设计思维的构建因素，创新设计的过程中不会出现逻辑推理的分析环节，而是以“立体”的整体形象出现在我们面前。
4.机械创新设计常用的方法
由于时展的基本需求，现代机械创新设计的发展已经逐步趋向成熟，笔者对几种创新设计方法进行了整理，机械创新设计中常见的有以下几种方法：
4.1.仿生类比设计法
所谓仿生类比设计法，就是在分析类比自然界生物机能的基础上，对机械运作与生物运动之间不同程度的差异性和相似相进行分析比对，进一步激活创新思维，激发机械创新设计的灵感，完成机械设计的规划方案。
4.2.智力合成设计法
此类设计方法的应用要以团体为单位，设计小组的每一位成员都可以提出自己的设计分析思考，并通过集体分析讨论的形式来对创新设计思维进行激活、发散。取长补短和相互鼓励是集体讨论应该遵循的设计原则，以此保证设计小组成员的设计灵感能够持续不断地得到激发，不同创新构想之间的碰撞和融合，能够促进机械创新设计的方案规划更加全面。设计讨论前要明确设计方案的目标要求，做好事前准备，讨论过程中，尊重每一位成员的设计构想，鼓励思考自由、标新立异设计思维的发展；不能够带着批判的负面态度来面对设计构想的讨论分析；方案评价宜迟不宜早，在设计人员在对自己的设计构想进行分析阐述后，提出一些个人的看法和建议；做到有的放矢，不要在没有具体方案构成时就空泛而谈；设计团队成员之间人人平等，设计方案的讨论判决不遵循少数服从多数的选择原则；分析讨论期间的设计构想和经验交流要记录下来，整理工作人员要及时对其进行总结归纳，为下次讨论会议效率的提升做好保证；最后的讨论判定在结合机械设计要求的基础上选择综合能力最强的、最为适宜的设计方案，并对其可行性进行审核。
4.3.技术移植设计法
此类机械创新设计方法思维方向比较明确，直接将某一领域内较为先进的技术方法移植到另一工作领域内，小到技术设计思想，大到产品的先进技术应用，都可以成为技术移植设计的对象和内容。
4.4.列举创新设计法
在列举创新设计法中，机械设计的要求和参数标准直接转换为设计问题开展列举，以辅助创新思维构建方向的引导。因为机械结构的特性已经被分析得十分透彻，并在设计方案的规划过程中融入了设计者的个人意愿，诸多设计因素的列举，有利于创新设计方案的改进和提出。
5.归纳总结：
综上所述，现展逐渐倾向于个性化，由于机械生产的规格还是以中小批量和单件生产为主，因此机械的设计应该在满足生产主流的前提下进行设计创新，以此凸显生产商品在市场中的竞争力，为企业或单位经济效益的增长作出一份贡献。
参考文献：
机械创新设计论文篇7
【关键词】机械创新；设计；思维
在科技、经济飞速发展的新时代，创新是一个民族不断向上的灵魂，是一个国家繁荣发展的不竭动力。而创新对于每个行业来说都是寻找生机和希望的必备条件。目前，大多数的机械设计公司都大力提倡员工采用新理念、新视角、新原理设计出产品，使自身企业更具竞争力。因此，如何强化机械设计创新、开发更广泛的设计思维具有十分重要的意义。
1.机械创新设计和制造
一般情况下，创新设计先后经过抽象思维、逻辑思维、全面分析和最后决策四个环节。抽象思维主要是是通过设计人员充分发挥创新思维和智慧，提出新颖的有可能实施的想法，是创新设计必备过程。有了抽象思维过后再将想法具体化，考察其逻辑性和可行性，结合有关的科学理论知识、原理进行进一步的新颖的、可行的、具体化的机械设计。而全面分析则包含了创新设计过程中所涉及的所有可能性，综合考虑技术的可行性、成本与性价比，最后设计出新的可以满足人们生活和生产需要的机器或者其他产品。
1.1机械创新设计过程
机械创新设计的目的在于改善机械本身的功能、性能或者以更低的经济成本制造满足生产生活需求的机械。目前，我国技术专家认可的机械创新设计过程一般可分为四个部分，一是根据具体需求确定机械设计的基本原理，二是机械结构的优化和改进，三是机械尺寸设计和参数优化，四是机械运动性能及动力参数优化。机械创新设计与普通的机械设计并没有实质性的差异，主要的区别在于机械创新性设计注重发挥人的主观能动性和创新能力的突破，在充分的调动人的积极性的同时创造出更加符合使用者需求的机械工具。
1.2机械创新设计的特点
机械创新设计主要包括四个特点：一是多学科知识交叉运用，互相融合，互相渗透；二是机械创新设计中，数字并非主要思考因素，而是应该充分结合过往经验和相关的理论知识，合理判断和提出可行的新的设计方案；三是机械创新设计不仅需要理论知识和经验，同时也十分注重灵感、想象力、创造力的作用，因此应该最大程度发挥四者的作用；四是凡是设计创造类等实践活动都需要不断重复、尝试，从中吸取经验，多级选择最佳方案。在机械创新设计过程中，只有完全领略和充分展现以上四个特点，才能做出优秀的创新设计。
2.机械创新设计思维
机械创新设计思维对于机械创新设计来说意义重大，只有通过不断的改革创新和开拓进取，勇于突破现有的固定模式和局限，采取新的方法、体制、设计才能使自身在飞速发展的时代中保持领先，走在时代的前沿。
2.1机械创新设计思维的涵义
创新设计思维就是指在原有的科学理论知识、原理以及过往的设计和经验中设想出新颖的、更能满足审美或者实用需求的设计方案。而对于机械设计人员来说，创新无疑是自身最核心的竞争力，通过提高产品的性能、降低产品的成本以及缩短生产时间来提高机械设计的性价比。在机械创新设计过程中，首先应该有创造性思维，在前人的基础上提出更加优化的观念，并将这些优化的观念付诸实践，从而创造出新的不一样的机械设计。创造性思维具有多维多向性的特点，强调联想、灵感和感觉，并不是依靠固定的逻辑思维推理出来的，而是激发于机械创新设计人员的大脑。
2.2机械创造性思维的三大特征
2.2.1自由性
机械创造性思维最大的特征在于自由，创新是自由的，思想是自由的。机械创新设计人员可以在结合有关客观科学理论的基础上完全自由凭借自己的想象、灵感、直觉设计出新的机械，而不必有太多的思想束缚。在当今变化赶不上计划的经济时代，思维的自由符合现代社会发展的需要。而在机械设计工作中，要不断地有新的进步的成果，就必须突破原有的事物，消除固定思维的束缚，自由地翱翔在创新设计的天空中，只有不断突破和创新才能设计出更令人满意的成果。
2.2.2多向性
每个人的思维方式都不一样，具有多向性的特点。而在机械创造性思维中，同样具有多向性的特点，设计人员可以从不同角度去观察和判断问题，并且设想出完全不同视角的方案。设计的美妙恰巧在于它的多样性和多向性，没有固定的设想方向，任意一个方向都可以是设计者们延伸的目标。多向性思维与创造力是相辅相成、密不可分的，一个机械产品的设计过程中一定有过多向性的设想，从中择优进行实践得出最后产品。因此，多向性思维是机械设计中十分重要的一点。
2.2.3独创性
独创性即设计出跟别人不一样的产品，提出不一样的理念，突破原有的固定模式，创造出新颖的进步的成果。独创性是机械创新设计的目标，创新的目的在于独创，拥有别人没有的想法和成果。因此，在机械创新设计过程中，要学会从新的切入点思考问题，掌握不同的设计方法，敢于向原有的观点提出新的看法，从而设计出具有独创性、新颖的机械产品，更好满足生活和生产的需求。
综上所述，在机械创新设计的路途上还有很长一段路要走，在创新设计的过程中对于机械创造的创新思维非常重要，在遵行已有的设计基础上，需要更长远更有想象力的思维去推动机械创新设计的发展。[科]
【参考文献】
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[2]游小红，雷竹峰.机械创新设计的研究与发展[J].机械管理开发，2011，06：58+60.
机械创新设计论文篇8
摘要：本文对比分析传统教学模式与研究性教学模式的区别，明确研究性教学的基本内涵与特点，分析《现代机械设计方法》课程的特点，在《现代机械设计方法》课程教学中实施研究性教学模式，深度发掘学生的自主学习与创新意识。本文在教学目标的确立、内容的精选、课堂教学模式的设计、教师学生评价体系的确定及电子资源辅助教学五个方面进行了有意义的实践探索。
关键词：教学模式；研究性教学；机械设计
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2017）21-0198-02
研究性教学模式要求教师多种教学方法综合应用，有效结合教学内容和学生的知识基础，促使学生积极参与课堂教学过程，激发学生对新知识的求知欲。《现代机械设计方法》课程的教学，学生要系统地掌握专业理论知识，培养结合专业理论知识解决实际问题的能力，同时培养学生的创新思维与创新能力。在《现代机械设计方法》课程中应用研究性教学模式有利于教师将教学与研究相结合，有利于学生的全面发展。
一、研究性教学模式的特点
研究性教学模式，要求教师创设一种类似研究的情境，学生进行信息材料的收集、分析，在探索求知的过程中，将外在知识转化为个人内在经验和稳定的个性心理品质，从而培养学生的创新精神和实际能力。它将学生的集中学习变为分散学习，将教师的直接讲授变为有效指导[6]。研究性教学是以学生为中心，教师由传授者、权威者转变为交流者、合作者和学生学习的引导者或促进者；学生由被动的接受者变为学习的主人和主动参与者、创新者[1，2]。
二、《现代机械设计方法》课程的主要特点
《现代机械设计方法》是一门综合性、交叉性学科。《现代机械设计方法》涉及创新设计理论与方法、有限元方法与应用、优化设计、可靠性设计等方面的内容。课堂教学学时有限，要在有限的学时内，完成课程教学任务，使学生了解、认识和掌握现代机械设计的思想、理论与方法。本课程的主要特点如下[1]。
1.创新性。在设计过程中人的创造性与创新性最为重要，这既包括设计者个人的创造性思维，也包括设计团队的集体智慧，通过各种创造方法的综合应用，给出各种新颖独特的设计方案，开发满足市场需求的新产品。
2.系统性。运用系统工程的思维解决技术系统问题。设计方案既要考虑整体最优，又要考虑生产的可能性及市场的接纳性，同时各个子部分又是一个有机的整体。
3.优化性。借鉴优化理论及方法，实现机械设计方案优化：参数选取科学、结构先进，机械系统整体无论是功能还是性能都最优，同时能以较低的成本实现产品的基本价值功能与辅助价值功能。
4.综合性。现代机械设计方法是一门综合性的学科，设计方法多元化，学科交叉性显著。综合应用信息论、相似论、模糊论、可靠性、有限元、人机工程学及价值工程、预测学等理论，大量应用计算机技术进行辅助设计，创新性地提出设计方案，解决工程实际问题。
三、《现代机械设计方法》课程研究性教学模式的实施
1.教学目标的制定。课程教学目标是培养学生追求卓越的学习态度，发现问题、提出问题、解决问题的能力。现代机械设计方法课程实施研究性教学模式，保证学生对基本理论、设计方法的科学掌握，同时提高学生个体创新能力与团队合作意识，引导学生参加科学研究和企业实践等活动，做到学校内外相结合。
2.以企业实际问题为导向，科学安排课堂内容。由于现代机械设计方法课程具有较强的理论性和实践性，应以解决企业实际问题为导向，结合学生的现有知识结构，确定科学的、个性化的、符合市场及企业需求的教学内容，紧凑的教学进度，高效地指引学生深入浅出地掌握现代机械设计方法的概念与方法体系，并能够在实践中真正地解决问题。
3.双元教学模式与评价体系。所谓双元教学模式就是教师研究性教学、学生研究性学习。课前教师要做好现代机械设计方法理论研究，认真备课；学生预习、复习相关基础知识。课上采用教师引入设计案例，把教学内容设计成由学生提问，教师与学生共同对现代机械设计案例或疑难问题进行讨论，学生通过积极的分析生成新的理解、新的假设[2-4]。课后教师给学生布置设计选题，学生完成设计方案、汇报和展示课题研究结果。考虑设计选题的复杂情况，每个设计选题可以让学生单独完成或者分小组完成，设计方案是开放性的，也就是可以有多个方案，老师与学生展开讨论，在讨论中既巩固了基础理论知识，又激发了学生的创新思维。在这个过程中也增加了教师的工作量，教师需要充分的课前准备[5，6]。
评价与激励要从教师和学生两条线展开。对于教师的评价，要从精神上和物质上两方面进行鼓励。由于研究性教学教师课前准备工作量增大，对于课堂的把控能力要增强，因此学校要有相应的教改项目课题，鼓励教师进行研究性教学模式的研究，既实现物质奖励又实现精神激励。对于学生的激励，因为需要学生积极参与课堂讨论及课后作业的广泛资料阅读，因此学生课堂表现对于其最终的成绩影响非常大，可以使学生平时课堂表现占到总成绩的40%，大作业占到40%，基础知识试卷占到20%。这样可以充分调动学生的学习积极性，使学生清楚地认识到，课程成绩的高低，是由实践能力即解决问题的能力及课堂的参与度决定的。
4.开放性的教学资源。研究性教学模式的实施需要电子教学资源的促进，开放性的教学资源对于研究性教学模式的实施非常重要。网络教学资源，例如ppt、教学大纲、课堂导论视频都可以让学生在课前获得。这样学生可以有效利用多媒体课件、电子书籍、专用设计软件、网络资料、网上习题练习，自我学习“现代机械设计方法”知识体系，有效地拓展学生课外学习、研究和交流的空间与时间，不断完善研究性教学模式，使课堂教育的延展性不断增强。
四、结束语
“现代机械设计方法”是一门多元化、学科交叉性较强的课程。本文从四个方面探讨了研究性教学模式的实施，从老师与学生两个视角分别进行了分析，对于教师开展类似教学模式具有一定的启迪作用。
参考文献：
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收稿日期：2016-11-09
机械创新设计论文篇9
关键词：机械设计竞赛；创新型人才；大学生
根据《关于进一步加强和改进大学生社会实践的意见》、《教育部等部门关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》等文件，高校应进一步提高高校人才培养质量，促进学生成长成才，将高校实践育人工作常态化、长效化。实践是创新的源泉。大学生机械设计竞赛是培养创新型人才的一条很好的途径。通过组织大学生机械设计竞赛，能够发掘学生创新能力、综合设计能力、实践操作能力以及协作精神。
一、大学生机械设计竞赛
1.大学生机械设计竞赛基本情况
全国大学生机械创新大赛自2004年举办以来，其影响力和参与规模越来越大，已经成为国内大学生学科竞赛中最重要的赛事之一。大学生机械创新竞赛目的在于引导高等学校在教学中注重培养大学生的创新设计能力、综合设计能力与协作精神；加强对学生的工程实践训练以及动手能力的培养，提高学生在针对实际需求时进行机械创新、设计、制作的实践工作能力，鼓励大学生积极参加课外科技活动，为大学生成为优秀人才创造条件。
浙江省大学生机械设计竞赛是在中央提出建设和谐社会、建设创新型国家和我国装备制造业全面复苏并从制造大国向制造强国迈进的大背景下举办的，是浙江省大学生科技竞赛委员会下属十六大赛事之一。第一届浙江省大学生机械设计竞赛于2004年10月在浙江工业大学举办，至今已举办八届。竞赛每年举办一届，形式上分为竞技赛和创新设计大赛。其中单数年为竞技赛，由浙江省大学生机械设计竞赛委员会设定比赛环境和需实现的功能及动作，参赛队伍按照要求设计机器人模型，比赛根据各参赛队伍完成指定功能及动作的时间进行评比；偶数年与全国机械设计创新大赛实现对接，采用在固定主题下，自选题的形式进行比赛，评委组根据参赛小组作品的创新性、实用性及先进性进行评比。
2.大学生机械设计竞赛组织工作
大学生机械设计竞赛按照学校初赛——浙江省决赛——参加全国决赛的模式进行组织，大赛举办至今，赛事受到越来越多高校师生的关注，相当数量就读机械专业的学生参与到比赛中来，规模和社会影响力日渐扩大。
（1）学校初赛。参加省赛前，高校举行学校初赛进行选拔，以我校（浙江工业大学）为例，学校通过层层发动，制定激励措施，安排指导教师等措施，大赛举办八届以来，平均每届报名参加学校初赛队伍达到80支，参与学生达到250人（每届学生500人左右），覆盖率达到50%，已在学生中形成广泛的影响力，成为最受机械专业学生关注的赛事。
（2）浙江省赛。由于浙江省教育厅和各高校领导的支持和重视，大赛影响面迅速扩大，各高校积极响应。随着比赛的举办，参与高校与参与队伍数量稳步提高，一些没有作品参赛的高校也纷纷派代表前来观摩。大赛已经形成各级领导重视、广大学生和教师积极参加，组织结构趋于合理的局面。浙江省大学生机械设计竞赛的举办为浙江省组织队伍参加全国机械设计创新大赛起到了很好的培育和选拔作用，2008、2010、2012年分别通过竞赛选拔了13支、17支、27支队伍参加第二届、第三届、第四届全国机械设计创新大赛决赛，参赛队伍规模为全国之最。
（3）全国赛。全国赛两年举办一届，我省从2008年开始组织参加，至今已组织参加了第三届、第四届和第五届国赛。浙江省大学生机械设计竞赛的举办为浙江省组织队伍参加全国机械设计创新大赛起到了很好的培育和选拔作用。2008年，通过省赛选拔了13支队伍参加第三届全国机械设计创新大赛决赛，为我省第一次有组织地参加全国赛；2010年，通过省赛选拔了17支队伍参加第四届全国机械设计创新大赛决赛，其中我校2支队伍获得全国一等奖。2012年，通过省赛选拔了27支队伍参加第五届全国机械创新设计大赛，其中我校4支队伍获得全国一等奖。三届比赛我省参赛规模皆为全国之最，连续三届皆获得全国大学生机械创新设计大赛组织奖。
二、大学生机械设计竞赛对创新型人才培养的促进作用
机械设计竞赛可以激发学生创新精神，同时总结大赛取得的成功经验与失败教训，能更好地改革和完善现有的实践教学体系，强化实践教学环节，保障实践教学质量，提高学生的实际动手能力以及独立解决问题能力；机械设计竞赛可以渗透新型创新理念，使创新成为一种快乐，使机械类专业学生能更好地满足社会要求。
1.竞赛与课程结合紧密，与教学改革相辅相成、相互促进
一方面，竞赛设计的作品以机械为主、机电结合，对学生知识面要求广，涉及的课程多，包括力学系列课程，机械设计基础系列课程，电工电子、计算机控制、程序设计系列课程等。以我校（浙江工业大学）为例，学校依托一批从事创新教育课程的骨干教师队伍、机械工程训练中心及创新实验基地等支持，加强和培养学生创新意识和实践操作能力，提高竞赛参与面和层次。另一方面，竞赛深化和推动教学改革，为培养创新型人才提供了良好的实践平台。以我校（浙江工业大学）为例，机械设计竞赛从多方面促进和推动学院的教学改革，为学生提供了施展才华的空间和平台。一是促进了相关课程体系和内容的改革。随着竞赛的不断发展，学院为适应竞赛的变化，对相关课程体系及内容进行了改革；二是促进机械工程训练中心及创新实验室的建设，我校机械学院于2011年投入近20万元建立每周开放7天，每天开放12小时的大学生创新实践实验室，并配备了兼职指导教师。竞赛促进了教学改革，保证了大学生创新教育工作和创新教育活动的有效开展。
2.优化竞赛工作机制及导向政策，扩大创新教育的受益面
以我校（浙江工业大学）为例，作为浙江省机械设计竞赛组织秘书单位和永久承办方，学校积极组织学生参加竞赛，并提供多项措施支持竞赛。如为学生配备指导教师、允许学生将参赛作品直接替代课程设计环节、给予学生资金支持和奖励、保研政策。近年来，学校每年有近80支队伍报名参加机械设计竞赛，学生人数达250人，参与教师覆盖面广，包括院士、校内外专家、指导教师以及青年博士等。在资金上，学校投入20万元设立大学生创新实验室外，每年投入近10万元用于学生制作机器，近12万元用于学生申请专利，充分保障大学生创新教育的开展。
3.竞赛营造良好的创新文化
全面提升学生创新能力需要创新大学管理制度、需要创新人才培养模式。机械设计竞赛已成为机械类专业的学生最熟悉最受关注的竞赛，我校机械学院秉承“厚德健行”的校训和“敦仁通变”的院训，依托工程创新学校、团学会、研究生会的组织力量，以“创新在机械”科技文化节为载体，培育创新文化，引导学生全面发展。“创新在机械”科技文化节以创新为指导，以学生科技工作为基础，塑造浓厚学术氛围。通过建立科技社团（创造发明协会、机电工程师协会、工业工程协会、三维建模协会），创立《创新论坛》、《机械创新创业学报》等刊物、举办以交流会、讲座、图片展等形式的专利周活动，“学海无界”在杭高校研究生学术论坛，开展省级科普项目——机械专题科普月活动等创新教育活动深入大学生创新教育的实施；围绕培育目标，将人文教育融入创新教育。科技文化节结合高等教育热点问题，开设敦仁文化讲座，至善学生论坛，“扬正气、树新风”思想道德建设周活动，“书香伴我行”读书活动等形式多样、内容丰富的文化活动，强调重视学生人文精神的培育和道德境界的提升。自“创新在机械”科技文化节活动开展以来，已有15000余人次参与到活动中，学院内已形成了浓厚的学术氛围和丰富的校园文化，促进了创新文化的培育，引导大学生全面成长成才。
4.通过竞赛培养创新型教师
高校教师在实施创新教育中起着主导力量，要培养富有创新精神与创新能力的人才，应当首先培养和造就创新型教师。[1]创新型教师指的是擅长吸收最新教学教育成果，将其创造性地运用在教学教育中，且能充分地体现出独特的个性和教学风格，有独到的见解，通过在教学过程里发现和运用有效的教学方法来培养具有鲜明个性学生的教师。[2]大学生机械设计竞赛对指导教师也提出了在创新理论、创新思维、创新意识上的新要求，促进教师在科研方面的进步。教师具有创新思维和创新能力，才能在教育教学中真正实施创新教育，通过教师的创新意识培养学生的创新意识。教师进行创造性教育的源泉是科研工作，因为其既能提高教学质量和促使教学内容改革，又能使学生掌握创造性思维的方法。所以，高校应该不加强和提高教师创新素质和创新能力，建立并健全教研和科研激励机制，促进教师积极开展创造性工作，提升教师继续教育的力度，特别是要接受现代教育思想、教学手段及教学评价方法。
三、对机械设计竞赛的思考
当前，各高校对大学生机械设计竞赛和创新教育越来越重视，然而，由于机械设计竞赛的参与面广且制作成本高等原因，大学生创新教育及机械设计竞赛的投入和政策配套略显不足，可用于创新教育的资源比较分散，不利于学生创新意识的培养以及创新实践能力的提高。因此，当前应从以下四方面进行改善。
1.营造创新氛围，扩大受益面。机械设计创新大赛对学生创新能力和动手实践能力有着较高的要求，与我国培养创新型人才的宗旨相吻合，因此需要营造鼓励、激发学生创新潜能的氛围，争取让更多的学生参与到竞赛中来，给他们更多的机会锻炼、培养。
2.完善竞赛组织工作，注重点与面的结合，培养优秀项目。既要不断扩大创新教育的面，又要追求培养优秀作品。不断完善机械设计竞赛的组织工作，探索选拔与培养机制，推选更多优秀作品参加省、全国如“挑战杯”之类的大型竞赛，以竞赛促进学院创新培养机制建设。
3.加大政策支持和投入，建立良性的激励机制。充分调动广大师生参与机械设计竞赛的积极性，形成主动参与、双向互动、共谋创新教育的良好氛围。
4.健全交流机制，拓宽创新视野。重视利用各方资源开展大学生创新能力的培养，以中美学生合作科技创新项目、组建学生交流团观摩名校竞赛等形式健全交流机制，拓宽学院创新人才培养视野，探索学校、企业、政府、社会协同合作、良性互动的人才培养机制，提高大学生创新教育活动的针对性和实效性。
参考文献：
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作者简介：
机械创新设计论文篇10
在传统的机械类专业课程设置中,主干课程一般分为技术基础课程和专业方向课程。技术基础课程如工程力学、机械制图、公差与配合、机械工程材料、机械原理、机械设计、机械CaD等,这些课程组成为以机械设计课程为中心的机械类专业技术基础课程群,简称机械设计课程群[1]。传统的机械设计课程群的内容追求的是学科体系的完整性、学科间相对的独立性,结果出现了内容交叉及知识点衔接不紧密问题。对于课程的知识的要求,老师在对落后知识点的处理上,大多数只是蜻蜓点水般简单介绍,致使学生觉得内容繁杂及思路不清、理解不透彻,学习的效果差。在本专业课程教学的过程当中,仍存在着“重局部、轻综合,重理论、轻实践”的种种现象。机械设计课程是一门机械零构件设计、强度和刚度设计的综合性学科,和机械制图以及公差与配合等的课程联系非常紧密。受传统课程框架的制约以及授课学时的限制,课程改革只能是局部的,常常造成机械设计的实训环节内容单一,涉及的交叉课程综合运用问题也暴露无遗,尤其是在与精度设计内容相关的知识运用等方面,学生总是一味地照搬照抄,缺乏的是独立思考及解决问题的能力,在机械设计过程中,几乎看不到机器协调性很高的精度设计思想及工程设计中的创新,同时也达不到预定设计的要求,也说不上利用计算机软硬件提高设计效率。有些教材甚至还存在以下问题:某些技术概念陈旧,使用的教学实例已不符合现在技术要求,技术标准不是国家最新标准,烦琐的理论公式推导占用较大篇幅,课程设计部分选题脱离实际,等等。
以上问题已严重影响教学质量,致使学生缺乏创新能力和解决实际工程问题的能力,这与卓越工程师的培养目标根本不适应。东莞理工学院机械设计制造及其自动化专业,是国家教育部批准的高校“卓越计划”第一批试点专业之一。近年来,在机械设计专业“3+1”人才培养模式中,通过与企业的研讨沟通,不断完善人才培养方案,迫切需要以工程应用能力为主线的课程整合、教学课程体系的重构[4]。卓越工程师的培养目标下的新型机械设计课程群的建设与改革将势在必行!许多应用型工科院校课程群的建设仍处在初始阶段,课程群建设的概念和内容以及方法及体系的构建没有统一标准,在一定的程度上影响课程群的建设质量。因而对于课程群的建设与改革将是长期而复杂的过程,需要我们不断地努力探索与奋斗!
一、机械设计课程群的建设与改革指导思想
在“重基础、宽口径、强实践、擅应用”的指导方针下,基于卓越工程师的培养目标,围绕着“一个中心、三个基本能力”进行机械设计的课程群建设和改革。在编写课程群网络课程时,打破课程内容的归属性,弱化了课程个性的概念,强化发课程内容间的融合、交叉和关联,树立了大课程的观念,从能力培养的目标层次上来掌握课程内容的分配与实施,进一步地优化专业结构和布局,对专业的建设进行科学与准确的定位。
在编写课程群网络课程时,还应当采用基于学习产出的教育模式(outcomes-Basededucation,缩写为oBe)进行课程体系设计。围着机械设计专业预期“学习产出”,反向设计各门课程,确定各门课程对于实现预期“学习产出”的贡献和程度,突出实现卓越工程师的能力培养。
二、机设课程群的建设内容
(一)修订培养计划和教学大纲,完善机械设计课程群体系
2013年,机械设计课程群的主要教师通过与数十家东莞大中型制造企业共同沟通研讨,对机械设计及其自动化专业的培养计划和教学大纲进行全面修订,新的培养计划和教学大纲是面向工业界,培养素质、知识、能力协调发展,基础扎实、知识面宽、工程意识和工程实践能力强,具有创新精神、较强的自主学习能力、优秀的职业道德,系统地掌握机械设计、制造、自动化的基本知识、基础理论和基本技能,具备从事机电产品和设备的研究设计、加工制造、技术管理、应用与开发、运行维护、经营销售等方面的工作能力和素质,得到机械工程师、制造工艺师和产品服务工程师等基本训练,适应珠三角地区特别是东莞市的制造业产业升级需要,具备国际化视野和现代工程师素质的应用型高级专门人才。根据新的培养计划和教学大纲,构建以工程应用为主线的,以传统机械设计理论与方法为基础的,着重提高学生工程素质及综合应用与创新设计能力培养的机械设计课程体系。
(二)基于oBe教育模式进行机械设计课程群体系设计
采用基于oBe教育模式进行课程群体系设计,其本质就是课程计划的“反向设计”,明确各门课程、每节课对于实现预期“学习产出”的贡献及程度。
根据新的培养计划和教学大纲,我校机械设计专业毕业生应是适应珠三角地区特别是东莞市的制造业产业升级需要的、具备国际化视野和现代工程师素质的应用型高级专门人才,即卓越机械工程师。教师要根据“学习产出”类型,使用多样化的教学方法。老师可以把自己与名人的工作实践经验和创新的经历,细致地介绍给自己的学生,激发学生的创新意识和学习热情。激励学生们自由选题,开展各种小发明的制作,以及软件开发与教学
论文撰写等多种多样的创新活动。在课堂教学中还要多鼓励学生积极思考,敢于提出问题、回答问题,使学生养成积极主动思维的习惯。
在理论教学方面,要多结合实际工作中的工程对象,实行理论分析计算与工程实际相结合的模式,将先进现代教学的工具及传统教学的方法有机地结合起来,摸索出一种手段先进的、生动活泼的、内容丰富的教学新模式。
任课教师应尽可能地创设丰富的教育环境,调动学生积极地参与到整个教学过程。在课程的教学上,教师也可以采取测验、问卷及项目等多种多样化的评价方法,对自己学生实际“学习产出”进行评估,根据评估结果及时调整该课程教学内容和改进教学方法。
(三)树立大课程观念,优化各课程内容,突出以机械设计课程为中心和工程应用能力的培养
1.打破各课程内容的归属性,弱化各课程个性概念,强化计算机技术在机械设计过程中的应用。机械设计课程群的目的是为机械产品设计服务,经过课程群的学习,帮学生培养基本机械设计的能力,也是机械设计制造及其自动化本科专业的培养目标。在课程群各门课程教学与改革中,要以机械设计为中心点,根据具体设计的程序,将零部件制造与设计进行完美的组合,同时,要充分考虑机电产品的具体设计要求,对于课程群的内容进行规划和整合。着重课程群的整体性建设,增强不同课程间的互补与整合,促使教学内容的有机结合,避免了缺失与重复,形成了完善及合理的课程群体系。
例如在编写《机械设计》及《公差与配合》的网络课程时,要突破课程内容界限,重新精简课程群组交叉的内容,运用“纲要信号网络法”,将典型零部件的运动设计及结构设计作为提纲,以具体设计方法为信息,把《机械设计》课程图表及公式和《公差与配合》的几何量公差及检测内容,纳入机械设计的信息图库,同时,充分发挥多媒体教学声像并茂的优势,充分与学生进行信息交流,加强了教学重点,彰显了机械设计知识的综合性与整体性。
计算机设计能力的提高,将有助于创新能力与解决实际工程能力的大幅提高。CaD/Cae技术的进一步发展引起了机械设计领域的大改革,机电产品的设计理论、方法和手段等,都发生了巨大的变化。机械设计的过程,从构思分析研究,以及加工工艺的制定和产品仿真的评价,均是运用计算机模拟出的三维空间完成的,它的设计分析过程,也十分符合产品的运行规律。因此,应将培养学生使用计算机设计的能力作为主要培养目标,将计算机设计的技术和各门传统的课程相连接,建立课程群体系,激发学生们在机械方面创新设计的潜力。课程群中计算机绘图、CaD等课程的设立,对于学生计算机设计能力的培养,打下了很扎实的基础;也在其他各课程教学的过程中,比如机械原理课程,运用计算机编程进行参数化设计,又增强了计算机的学习及应用。通过引进计算机辅助设计和分析,使计算机教育在整个大学阶段持续并逐步强化,从而使学生的计算机设计能力得到极大提高,达到提高学生创新能力与解决实际工程能力的目的。
2.整合精简课程重复内容,增加新技术、新概念、新的工程应用实例以提高学生的工程应用能力。对某些课程有重复内容的部分进行整合与删除。例如,《机械制图》与《公差与配合》课程中皆有极限、配合、形位公差等知识内容,可考虑将《机械制图》中相关知识点删除,同时在课时安排上进行一定调整。这样既避免了教师在教零件图与装配图知识时要花较多时间与精力去阐明极限、配合、形位公差等知识,又节约了教学课时,从整体上提高了教学效率。《工程力学》、《机械原理》、《机械设计》中也有一些知识点重复,如应力、应变等知识,可以进行合理整合与删除。
删除《机械原理》、《机械设计》等课程中比较复杂的理论公式的推导过程,只保留公式具体应用的说明。如《机械设计》课程中带传动中受力分析、有效拉力公式的推导过程;齿轮的接触应力强度和弯曲疲劳强度公式的推导过程等。
目前我校机械学院使用的部分教材中存在一些不符合时代特征的技术和工程应用实例,如滚动轴承标准等可能不是国家最新技术标准。利用学校图书馆的文献数据库查阅最新的相关知识,结合课程群教师的科研项目和东莞企业的先进技术,更新旧知识与技术标准,增加新技术、新概念、新的工程应用实例。在“机械设计课程群”的系列课程教学中,课程群教师应尽量以实际工程应用作为教学实例,通过课程群教师长期理论联系实际的教学,以达到培养及提高学生解决实际问题的能力。(四)把提高学生创新能力和解决实际工程问题能力进行课程设计教学内容及实验教学内容改革在所有课程设计的过程中,突出了课程设计的内容,贯穿了更加系统的观点,从全部方案设计及具体结构的设计,摸索出了一套系统的方法,来提高学生的综合设计能力及创新实战能力;充分利用现有实验、仪器设备,开展了创新设计的活动;利用现代的设计实验室设备、功能较强的设计平台以及面向工程实践的软件等,给自己的学生提供了把全新的现代设计方法运用于设计过程的良好平台。
鼓励自己的学生直接参加老师的科研课题,同时,作为本课程设计的题目及毕业设计的题目,把学生所学基本知识直接应用于工程实践。
保存培养学生基本技能的验证性实验,增强了学生综合性和设计性的实验项目。以现代的工程教育实践的观念作为指导,并且自主设计实验系统,设立具有工程特征的真实与虚拟的、综合设计的实验。学生实验的项目具备教学实验和工程实践背景相结合,培养工程实践的创新意识,训练工程实践的能力,来实现工程教育回归工程实践的教学目标。
建立多种多样的学生机械创新实践活动的平台,可以说是深化改革机械设计课程群实践的教学内容。研究与创新实践设计训练的平台,是学生们完成创新实验项目、制作设计产品的基地,如我校机械学院的机械创新团队,学生们都可以在老师们亲自指导下,完成“微型太阳能汽车”的设计与制造、装配和整机的测试,机器人创新团队近年来在各种国家机器人比赛中取得了优良的成绩;3D打印创新团队也在全国机械创新比赛和大学生挑战杯比赛中取得了优良的成绩。这些机械创新实践活动平台极大地提高了学生的工程实践能力和创新能力。
(五)强化机设课程群教学团队建设,促进教学团队持续性发展
教学团队的建设是课程群建设的关键所在,应该充分优化教学队伍的结构;充分发挥主动性和积极性,吸引国内外人才充实到教学的队伍中;激励中青年教师积极进取,获得博士学位;坚持将人才培养质量的提高作为团队工作的第一要务。通过教学研究、科学研究和国际交流提升教学队伍整体水平。目前我校机械工程学院已形成一支知识结构和年龄结构合理,责任感强、团结协作精神好,整体教学能力强,教学经验丰富,教学特色鲜明,教学效果好的机械设计课程群教学团队。本课程群的教学团队的特点是着重“理论教学、实验教学及工程应用教学”三元结合和相互促进,将机械基础理论、机械设计新技术和工程应用知识的传授放在首要地位,为学生工程应用能力和终身学习能力的形成打下扎实基础。
三、结语