机械创新论文：机械产品创新设计研究

机械创新论文：机械产品创新设计研究（共13篇）

机械创新论文：机械产品创新设计研究 篇1

机械创新论文：

机械产品创新设计研究

【摘要】 我国制造业的工业增加值已经进入世界前四位,成了制造大国,但远远不是制造强国,与发达国家的差距还很大,主要表现在产品的性能和品质上,更为关键的是缺乏自主知识产权,缺乏自主创新产品。要求加快机械产品的现代设计理论与方法学研究,走可持续发展的道路。

【关键词】 机械;创新;制造业

一、机械产品创新设计的原则

(一)经济效益最好原则

设计的机械零件既要功能满足客户要求,又要成本低廉。考虑经济最佳性必须从设计和制造两个方面上入手。设计上保证合理的原理方案,选用正确的材料;制造上考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。

(二)生态效益最好原则

不论是在产品制造过程中,还是在产品使用过程中,都要求产品对周围环境“零污染”。这就要求在设计过程中尽量选择低污染的材料及零部件,避免选用有毒、有害和有辐射性的材料。

(三)安全可靠原则

安全可靠是机械产品品质的保证,必须确定零件在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上满足设计要求。对于重型机械,一般要求有自锁装置和保险装置,以确保操作员人身安全。

二、机械产品创新设计方法研究

(一)创新技术主题的确定与分类

搜集的专利可以分为发明专利、实用新型专利和外观设计专利。发明和实用新型专利的说明书提供了发明或实用新型的技术特征,清楚、简要地表述请求专利保护的范围。外观设计专利提供了该外观设计的图片或照片,必要时会作一定的简要说明。在专利局专利分类方法的基础上,结合一般产品的特点,提出了一般产品创新技术主题的确定与分类方法。创新技术主题的确定应当以权利要求书为主,并适当结合说明书(包括说明书附图)。以权利要求书为主确定技术主题,应当完整地掌握权利要求中所记载的技术内容,如以独立权利要求来确定技术主题时,则应当将其前序部分记载的技术特征和特征部分记载的技术特征结合起来确定。下面以钻夹头为例,确定创新技术主题的方法有:

(1)对于发明专利和实用新型专利,一般情况下以独立权利要求中的前序部分记载的技术特征为主,将特征部分记载的技术特征看作是对前序部分的限定。例:一种新型锁紧式钻夹头,其特征在于:空心钻体的前端开有一截面为三角形的环形沟槽,所述前套的前端与该沟槽卡接。创新技术主题:以前套与丝母套之间的沟槽卡接为特征的锁紧式钻夹头。

(2)对于发明专利和实用新型专利的特殊情况,即独立权利要求中前序部分所描述的对象在分类表中没有确切位置的,以特征部分记载的技术特征为主,将前序部分记载的技术特征看作是对特征部分的限定。例:一种钻夹头,包括有一前套、一后套、一空心钻体和一丝母,在所述空心钻体中部台阶面与所述丝母后端面之间安装有一组滚珠,其特征在于:所述丝母为一整体结构件。创新技术主题:钻夹头的丝母为一整体结构件。

(二)基于专利的产品创新设计过程

创新的途径很多但它们都需要大量的已有知识和经验的支持。实践证明,除了基本的科学技术知识外,专利信息已经成为实现创新的最有效的知识来源之一。作为前人创新成果的结晶,相对其他知识,专利更富有创新性,技术含量高,可用性强因此,基于专利实现创新,就像

中国机械设备网www.kdnn.net整理发布 机械导航dh.kdnn.net 百科baike.kdnn.net

站在前人的肩膀上实现创新,使创新开始就处于一个较高的基础上,大大提高创新效率和创新质量。通过将创新设计系统与制造行业PDM的集成,提出了基于专利和PDM的创新设计方法,其创新设计过程(如图1所示)。

产品配置是产品创新设计中的一项重点工作,根据制造企业的实际需求,采用三个层次的机械产品配置设计方法,分别是:基于零部件数据库的交互设计、基于历史的产品嫁接设计、基于规则的产品配置设计。

经过对相关制造企业的深入调查和分析,提出了基于专利技术和PDM的产品创新设计方法。该方法支持一般产品的开发创新和快速变型设计,提高零部件和生产过程标准化。通过将基于专利的产品创新设计方法和生产管理技术引入企业,必将增强企业的产品创新能力、有助于企业快速响应客户需求、提升管理水平,提高企业在市场中的综合竞争能力。

参考文献

[1]高常青.机械产品快速创新设计及其关键技术的研究[D].山东大学.2008

机械创新论文：机械产品创新设计研究 篇2

我院的机械制造专业的“机械创新设计与制造工作室”主要是由创新设计工作室和制造工作室两部分组成。

创新设计工作室主要由带、带轮、链、齿轮、轴承、轴等标准零部件和减速器、内燃机、颚式粉碎机、牛头刨床等典型机械的结构组成。在该工作室中利用实物、模型、图片、视频等多种方式演示典型机构和零部件。学生可以通过参观、实验的方法对机械零部件有更直观的认识。在有一定的感性认识之后, 学生可以自己设计典型机构, 并利用现有的实物和模型进行自由搭配, 优选设计方案, 组成新的产品。如现有实物无法满足设计的新产品要求, 可以利用UG、solidworks等软件进行设计, 并画出三维装配图, 利用软件模拟该产品, 通过测试新产品的使用性能, 判断其优劣性, 改善其性能, 从而设计出一个成熟的产品。该工作室主要锻炼学生的创新能力。

制造工作室主要是由普通车铣加工车间、数控加工车间、特种加工车间、快速成型车间和钳工车间组成, 该工作室可以满足产品制造要求。学生在创新设计工作室完善设计之后, 可以到制作工作室自己动手将设计的产品的各部分零部件加工出来, 最终装配为设计的产品。该工作室主要是锻炼学生的实践能力和创业能力。

在机械创新设计与制造工作室运行过程中实行开放式运作, 采用多种运行模式, 在时间安排上, 可以采用集中安排相关课程实验时间、利用课余时间、假期组织学生进行兴趣小组、创新竞赛、社会服务等。

1. 兴趣小组

学生从兴趣角度出发, 自由组合为各种兴趣小组, 每个小组自己选题, 进行创新设计。整个过程完全以学生为主体, 教师起指导作用。对其中优秀的设计, 教师推荐参加相关的创新设计大赛。认知兴趣和自我发展需要是学生进行自主学习、开展创新实践的主要源泉和动力。在兴趣小组中给学生一个完全开放的个人发展空间, 让学生充分发挥自己的聪明才智, 设计出很多巧妙精美的产品。如看完《达芬奇密码》后, 学生对其中的密码筒感兴趣, 参照影片中的密码筒运动原理, 巧妙的利用典型机械机构设计出新的达芬奇密码筒, 只有当密码筒中字母拼写出规定的词语时, 才能打开密码筒;看到电视中关于诸葛连弩的介绍, 兴趣小组利用机械传动中最简单的四杆机构原理设计出诸葛连弩, 该机构利用四杆机构拉动弓弦, 利用板簧的弹力将弩箭射出, 用很小的力可以实现弩箭的连续发射;看到虎门销烟的神武大炮, 学生感觉特别有气势, 参照其图片, 设计出新的神武大炮并实际加工出来。

2. 创新竞赛

机械创新设计与制造工作室定期举办创新设计竞赛, 规定时间, 规定题目, 学生以个人或者小组方式参赛。创新竞赛的题目大多是仿省设计大赛或者全国设计大赛的题目。在竞赛中学生看到了优势与差距, 大大提高了学生创新设计制造的兴趣。广大学生在创新设计竞赛的选拔与参与中, 实践动手能力得到了极大提高, 在较高层次上培养了学生的实践能力和创新设计能力, 从而达到增强学生的就业竞争力和将来工作实践的能力。如在无碳小车的设计中, 要求不采用其他任何动力, 只是利用小车自身所带重物的重力势能驱使小车运动拐弯, 从而走“S”形轨迹避让障碍物。可以采用多种机构实现该功能, 学生参与到实际的设计与制造, 在对每种机构都有了更深的认识的同时, 也提高了自身创新精神和时间能力。同时通过参加各种创新竞赛活动, 可以培养和发现一批人才, 实行分层次教育, 系统地培养创新型人才。

3. 社会服务

根据机械创新设计与制造工作室的优势, 结合本地机械制造行业发展趋势确定社会服务的内容。社会服务主要有以下三点:一是农村闲散劳动力、下岗失业人员培训, 对其进行机械加工能力培训, 实现劳动力转移。二是利用机械创新设计与制造工作室的多种机械制造设备优势, 采取多种形式与企业共同创办企业或者服务机构, 提供社会服务, 实现共同发展。利用企业的技术和学院的设备互惠互利, 对部分要求时间不急、精度要求不高的工件可以让学生加工, 提高学生的实践水平。三是逐步面向社会承接创新设计工作, 逐步创出工作室的品牌, 打出自身的名气。

社会服务能力建设是一项长期的重要任务, 也是高职院校的重要社会责任。对多数高职院校而言, 这是一个比较艰巨的任务。在社会服务能力建设中, 要根据自身的特点和优势, 把握重点, 分清主次, 将自身建设和服务能力建设有机结合, 在提高学生素质的同时提高服务能力。

机械产品创新设计研究 篇3

【关键词】 机械;创新;制造业

一、机械产品创新设计的原则

(一)经济效益最好原则

设计的机械零件既要功能满足客户要求,又要成本低廉。考虑经济最佳性必须从设计和制造两个方面上入手。设计上保证合理的原理方案,选用正确的材料;制造上考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。

(二)生态效益最好原则

不论是在产品制造过程中,还是在产品使用过程中,都要求产品对周围环境“零污染”。这就要求在设计过程中尽量选择低污染的材料及零部件,避免选用有毒、有害和有辐射性的材料。

(三)安全可靠原则

安全可靠是机械产品品质的保证,必须确定零件在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上满足设计要求。对于重型机械,一般要求有自锁装置和保险装置,以确保操作员人身安全。

二、机械产品创新设计方法研究

(一)创新技术主题的确定与分类

搜集的专利可以分为发明专利、实用新型专利和外观设计专利。发明和实用新型专利的说明书提供了发明或实用新型的技术特征,清楚、简要地表述请求专利保护的范围。外观设计专利提供了该外观设计的图片或照片,必要时会作一定的简要说明。在专利局专利分类方法的基础上,结合一般产品的特点,提出了一般产品创新技术主题的确定与分类方法。创新技术主题的确定应当以权利要求书为主,并适当结合说明书(包括说明书附图)。以权利要求书为主确定技术主题,应当完整地掌握权利要求中所记载的技术内容,如以独立权利要求来确定技术主题时,则应当将其前序部分记载的技术特征和特征部分记载的技术特征结合起来确定。下面以钻夹头为例,确定创新技术主题的方法有:

(1)对于发明专利和实用新型专利,一般情况下以独立权利要求中的前序部分记载的技术特征为主,将特征部分记载的技术特征看作是对前序部分的限定。例:一种新型锁紧式钻夹头,其特征在于:空心钻体的前端开有一截面为三角形的环形沟槽,所述前套的前端与该沟槽卡接。创新技术主题:以前套与丝母套之间的沟槽卡接为特征的锁紧式钻夹头。

(2)对于发明专利和实用新型专利的特殊情况,即独立权利要求中前序部分所描述的对象在分类表中没有确切位置的,以特征部分记载的技术特征为主,将前序部分记载的技术特征看作是对特征部分的限定。例:一种钻夹头,包括有一前套、一后套、一空心钻体和一丝母,在所述空心钻体中部台阶面与所述丝母后端面之间安装有一组滚珠,其特征在于:所述丝母为一整体结构件。创新技术主题:钻夹头的丝母为一整体结构件。

(二)基于专利的产品创新设计过程

创新的途径很多但它们都需要大量的已有知识和经验的支持。实践证明,除了基本的科学技术知识外,专利信息已经成为实现创新的最有效的知识来源之一。作为前人创新成果的结晶,相对其他知识,专利更富有创新性,技术含量高,可用性强因此,基于专利实现创新,就像站在前人的肩膀上实现创新,使创新开始就处于一个较高的基础上,大大提高创新效率和创新质量。通过将创新设计系统与制造行业PDM的集成,提出了基于专利和PDM的创新设计方法,其创新设计过程(如图1所示)。

产品配置是产品创新设计中的一项重点工作,根据制造企业的实际需求,采用三个层次的机械产品配置设计方法,分别是:基于零部件数据库的交互设计、基于历史的产品嫁接设计、基于规则的产品配置设计。

经过对相关制造企业的深入调查和分析,提出了基于专利技术和PDM的产品创新设计方法。该方法支持一般产品的开发创新和快速变型设计,提高零部件和生产过程标准化。通过将基于专利的产品创新设计方法和生产管理技术引入企业,必将增强企业的产品创新能力、有助于企业快速响应客户需求、提升管理水平,提高企业在市场中的综合竞争能力。

参考文献

[1]高常青.机械产品快速创新设计及其关键技术的研究[D].山东大学.2008

机械创新论文：机械产品创新设计研究 篇4

2009工作总结

1、企业基本情况。

我所是原机械工业部直属的一类多专业综合研究所，主要从事机械工业基础技术、基本工艺的研究，已有五十多年的历史，1999年转制为中央直属大型科技企业——机械科学研究总院的直属企业。转制后，在继续承担国家科研攻关等纵向研究项目的基础上，逐步加大产品研发和产业化的力度，使全所产业化规模逐年都上新台阶。目前，我所是河南省50户高成长型国家高新技术企业，拥有员工506人，其中专业技术人员360余人，研究员62人，高级工程师113人，博士5人，硕士89人。

我所主要从事现代设计技术、机械传动技术、新材料新工艺技术、精密成型技术、软件技术、机电一体化技术的研究、产品开发和生产。已建成多个产业化生产基地，开发产品数百种，部分产品已进入国际市场。

2000年7月，我所通过英国摩迪公司ISO9001质量体系认证，从设计、开发、生产、安装到服务建立了一套完整有效的质量保证体系。

我所可以招收“机械设计及理论”学科博士学位研究生和“机械设计及理论”、“工程力学”、“固体力学”学科硕士学位研究生，每年约招收培养1名博士研究生和5～6名硕士研究生。

我所自1971年以来，共取得科研成果750多项，获得国家级 和省部级奖励约200项。五十多年来，在国家重点工程、重大装备研制和国防建设中（如三峡、葛洲坝、长征二号火箭、核电站、航天载人工程等）发挥了重要作用。

2、取得主要成绩(1)完成销售收入情况: 2008年完成销售收入5.06亿元、2009年预计完成销售收入5.5亿元;计划2010年实现销售收入6亿元。

(2)项目投资完成情况：

郑州机械研究所“重载齿轮减速器系列产品研发及产业化”项目总投资1亿，2009年计划投资5000万元，截止2009年9月底累计完成投资4000万元;因项目前期估计不足，市场情况变化等情况，项目10月份停止投资，所考虑对市场前景较好的“绿色焊接技术与材料的研发及产业化”进行投资开发，故该项目不再继续投资。

(3)自主创新情况：

2007年取得授权专利9项，其中：实用新型专利8项、外观设计1项，2008年取得授权专利7项，其中：发明专利3项，实用新型专利4项、2009年取得授权专利5项，其中：发明专利1项，外观设计1项，实用新型专利3项。

2007—2009年取得科技成果奖32项，其中：获中国机械工业科学技术二等奖1项，河南省国防科技工业技术进步一等奖1项，机械科学研究总院科技成果奖30项。2007—2009年我所自主研究开发的新产品研发项目29项，总投入10617万元。2007年投入397万元，2008年投入3349万元，2009年投入6871万元，为保证新产品研究开发的效果，我所研发经费投入逐年增加。

3、科技自主创新经验与做法：

我所为加快科技自主创新工作的步伐，专门设立了独立的科技管理部门，制定有科研项目管理办法、研究开发费用财务管理办法、专项奖励和博士津贴暂行办法等政策文件，鼓励科技人员开展创新活动。建立有所研究开发组织体系，主要由两层研发机构组成，加强了所新产品、新技术、新工艺的研发管理、宣传、考核力度，对项目执行过程中存在的问题进行跟踪管理。加大科研开发所需资金的投入力度，保证研发资金及时到位，我所自主研发的基金项目资金投入由2007年的397万元增加到2009年的6871万元。较好地保证了我所的新产品的不断更新，满足了市场需求，为我所取得了较好经济效益。

机械创新设计 篇5

推动社会发展的源泉和生命在于创新。创新是发现或发明新思维、新理论、新方法、新技术或新产品。机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前我国创新设计方法研究虽然已取得一些成果, 但创新学还处于发展初期, 各种不同理论及工具不断涌现, 远没有形成普遍可以接受的统一理论体系。

进行机械创新设计要有 2个必要条件: 一是充分获取适用的知识: 二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。由于人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的, 设计过程充满了矛盾, 所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决, 这就要求设计辅助系统必须符合创新设计思维规律。然而在现有国内高等学校的机械专业中, 却很少有关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有关的基础知识却难以从事创新的设计。现根据多年机械设计的实践经验, 谈谈机械设计的创新, 以供同行参考。机械创新设计研究的目的和意义

开展机械创新设计研究的目的不仅是提高自身学术水平, 更主要是获取较大的经济效益和社会效益。其意义在于:(1)机械创新设计的深入研究将为人们发明创造新机器、新机械提供有效的理论和方法。

(2)机械创新设计研究能加速机械专家智能化, 实现真正的 ? 专家? 系统, 有利于加速机械设计水平向自动化、智能化、最优化、集成化实现。

(3)创新设计的机械产品提高了产品在同类产品中的竞争力, 特别是当专利产品技术形成产业化的时候, 可以创造出较高的经济效益及社会效益。

(4)在机械创新设计的实践中培养了设计人员的创造性思维, 增强了其创新能力, 提高了人们进行创新设计的自觉性及技术上的可操作性, 使机械创新设计成为一种工具或手段, 这样, 就促进了新产品的繁荣与更新, 为社会创造了财富。机械创新设计的研究对象

所谓机械创新设计(MCD)是指充分发挥设计者的创造力, 利用人类已有的相关科学技术成果(含理论、方法、技术原理等), 进行创新构思, 设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品(装置)的一种实践活动。它包含 2 个部分: 一是改进完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用性等;二是创造设计出新机器、新产品, 以满足新的生产或生活的需要。机械创新设计是建立在现有机械设计学理论基础上, 吸收科技哲学、认识科学、思维科学、设计方法学、发明学、创造学等相关学科的有益知识, 经过综合交叉而成的一种设计技术和方法。由于机械创新设计过程凝结了人们的创造性智慧, 因而其产品无疑应是科学技术与艺术结晶的产物。除了应该具有产品的技术性能、可靠性、经济性和适用性外, 还应该反映出和谐的技术美, 如造型的美学性, 具有圆满的审美价值机

械设计一般可分为方案结构设计、运动设计及动力设计 3 个阶段, 其中, 方案结构设计最需要创造性, 设计难度也最大。常规设计一般是在给定机械结构或只对某些结构作微小改动的情况下进行的, 其主要内容是进行尺度设计及动力设计。而相对传统设计而言, 机械创新设计特别强调了人在计过程中, 特别是在方案结构设计阶段中的主导及创造性作用。机械的创造发明人多属于机械结构方案的创新设计。机械创新设计技术

机械创新设计技术是一门有待开创发展的新的设计技术和方法, 它和机械系统设计、计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、摩擦学设计、有限元设计等一起构成现代机械设计方法学库, 并吸收邻近学科有益的设计思想与方法。随着认识科学、思维科学、人工智能专家系统及人脑研究的发展, MCD正在日益受到专家学者的重视。一方面,认识科学、思维科学、人工智能、设计方法学、科学技术哲学等已为MCD 提供了一定的理论基础及方法;另一方面, MCD 的深入研究及发展有助于揭示人类的思维过程、创造机理等前沿课题, 反过来促进上述科学的发展, 实现真正的机械专家系统(MES)及智能工程(IE)。因此, MCD 是MES、IE等学科深入研究发展进程中必须解决的一个分支,它要求能真正为发明创造新机械和改进现有机械性能提供正确有效的理论和方法。

MCD要完成的一个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, 要具体描述机械产品创新设计的过程, 并将之程式化、定量化,乃至符号化、算法化。机械创新设计思维的 2 个原则

机械设计过程是从功能要求到作用原理, 再到物理结构的映射过程。我们在创新设计思维过程中, 应该把握好 2 个基本原则:(1)最短路径原则

在明确产品的功能要求后, 就应检索出最佳设计实例, 这样可以最迅速接近目标, 然后运用价值工程方法, 找出价值较低的极少数组件作为研究对象, 再分析所得对象存在的矛盾, 尝试做最小变动以解决矛盾, 如矛盾没有解决, 就要做更大变动或扩大研究对象范围, 最后得出最优结果。通过这种途径所消耗的能量最少, 体现了最短路径原则。

(2)相似性联想原则

联想就是找出事物彼此相似性的创造力(相似性是指事物间的内在联系)。判断联想是否合理的依据是相似性, 相似性由已有产品实例确定, 当多种产品实例可满足同一功能要求, 那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。在设计中, 功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引, 因此, 可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想, 而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。

功能创新是根据产品市场需求, 将各种相互关联的功能信息进行搭配、组合, 产生新的满足要求的功能。原理创新是从功能要求(系统产生的或已知的)出发, 通过技术分析, 寻求不同功能在原理上的重组, 从而实现原理创新。结构创新是指在设计后期, 对功能、原理创新的结果匹配以对应结构化设计方案(包括各个结构对象自身及其相互间的连接关系、控制关系等)。

图1 计算机创新设计系统的组成。实现创新的关键阶段是产品设计早期的概念设计阶段, 它既是产品设计的首要步骤, 也是最富有创新的步骤。概念创新设计的关键技术及其实现方法如下:(1)信息建模技术

一般情况下, 总体功能往往包含着许多子功能。而每一种功能可以由不同的结构来实现。故存在组合、协调和评价筛选的问题。在功能设计阶段, 传统的 CAD 建模技术己不能适用现代设计的需要, 在支持概念设计的建模技术中, 功能信息应代替几何信息占主导地位。因此, 功能建模应是研究的重点。

(2)智能支持技术

当前, 在人工智能系统中应用的人工智能技术, 主要有专家系统、人工神经网络、遗传算法、模糊系统。它们各有长短。为了构造性能较好的应用智能系统, 建议综合应用(集成)专家系统、模糊系统两种技术, 以独立、并行地实现对设计过程中人机交互、设计操作、辅助创新、设计评价等环节的支持。

(3)集成设计技术

集成主要由信息环境集成和设计环境的集成两个构成。笔者认为采用数据库集成方式可以方便地实现系统集成问题。随着 CAD 技术朝着数字化、集成化、网络化、智能化的方向发展, 未来的设计系统必然是以人为核心的人机一体化智能集成体系。6 几点建议

(1)要有敢于创新和寻根究底的精神。机械设计的创新实际上就是根据已知需求探寻最佳的设计方案。任何创新可行方案都是需要实践来验证的。但要提出一种试探方案, 需要具备有关的专业知识。专业知识渊博, 可提出的试探方案就愈多, 在短时间内找到较好方案的可能性就愈大。每找出一种试探方案, 都应从理论上分析它的可行性。有条件的话, 最好通过计算机仿真技术来进行仿真检测和验算, 逐步检验它的原理是否可行, 结构是否复杂, 造价是否低廉, 操作是否方便, 工作寿命是否长久等等, 最后决定取舍。若存在问题较多且难以改进则应考虑另找新的试探方案。只有把各种试探方案进行反复论证、比较、筛选和完善才有可能得到较佳方案。使结构方案逼近最佳状态的条件是设计者要有查漏补缺的知识和能力, 更要有穷追不舍和坚忍不拔的精神。许多事情就如隔着一张窗户纸, 只要被捅破也就没什么, 但要第一次发现它却往往要经过冥思苦想的过程, 当设计思路出现山穷水尽时, 就要换位思考, 常常会出现柳暗花明的局面。

(2)要善于古为今用、洋为中用。在谋求最佳方案的过程中, 已经成熟的技术可以直接拿来应用, 而不必每个环节都进行创新。

机械创新思维和创新设计论文 篇6

摘 要：创新是人类文明进步、技术进步、经济发展的原动力，是国民经济发展的基础。创新在人类社会进步中，不仅对人类科学世界观的形成和发展产生了重大而深远的影响，而且使科学成为一种在历史上起推动作用的革命力量，极大地促进了人类文明发展的进程。在我国，常规的机械设计与国外相比，缺少了创新。因此，我们要从常规中走出来，挖掘我们的创造性思维，加强我们的创新设计能力，走一条具有我们自己特色的创新之路。

关键字：机械;创新设计;创新思维

1.机械创新设计

(1)机械创新设计是设计人员针对新的或预测的需求，充分发挥设计者的创造力和智慧，利用已有的相关科学理论、方法和原理，进行新的构思，设计和制造出新颖、，有创造性及实用性的机构或装置的实践活动。其主要强调的是人在设计过程中的主导性及创造性作用。因此，人的创新思维在创新设计中占主导地位。

(2)机械创新设计的过程始于形象思维，再经过逻辑推理和判断及相应的综合分析与决策产生设计方案，然后进一步将方案具体化，即建立新的结构和机械系统等模型，进而进行计算和技术细节的设计。创新设计反映出的是和谐统一的技术美。

(3)机械创新设计是创造设计出新机器和产品，以满足新的生产和生活的需要。

2.机械创新设计过程、目标及特点

2.1 机械创新设计过程

根据设计任务及要求确定机械结构类型、机构运动尺寸及机械运动学参数和动力参数，这便形成了机械设计的优选方案，而后进入机械结构创新设计阶段。机械创新设计与常规机械设计相比，其过程没有多大差异，它主要强调的是人在设计过程中的主导性及创造性作用。

2.2 机械创新设计的特点

(1)机械创新设计是多门科学技术交叉、渗透、融合的产物;

(2)机械创新设计是在知识和经验积累的基础上，经过思考、推理及判断，并运用创造性及发散思维的方法而后实现的;

(3)机械创新设计是在知识、经验、灵感与想象力的.系统中搜索并优化出的全新设计方案;

(4)机械创新设计是多次反复，多级筛选的过程，每一设计阶段都有其特定内容及方法，各阶段之间又密切相关，形成一个整体的设计系统。

3.机械创新设计思维

3.1 机械创新设计思维的定义

创造性思维是指突破原有的思维模式，重新组织已有的知识、经验、信息和素材等要素，在大脑思维反应场中超序激活后，提出新的方案或程序，并创造出新的思维成果的思维方式。要创造，首先要有创造性思维，创造性思维是人类大脑的特有属性;创造性思维就是“想到别人没有想到的观念”;创造性思维是新颖独到的信息加工艺术，是人脑的各种思维活动形式和思维活动的各个要素之间相互协同进行的有机结合的高级整体过程;创造性思维不同于在设计领域常用的逻辑思维，其主要在于创造性思维有创造想象的参与，而且，创造性思维是一种立体思维，通常没有固定的延伸方向，它更加强调直观、联想、幻想和灵感，所以创新设计不是靠逻辑推理出来的，而是靠创造性思维的激发所产生的。

3.2 机械创造性思维的基本形式

4.机械创新设计方法

4.1 智力合成法

智力合成法是一种发挥集体智慧的方法。她通过集体讨论的形式，发散和激励创新思维。讨论时，事先要有准备，目标要明确。其原则是：鼓励自由思考，随心所欲，设想新异;不许批评别人的设想;推迟评价，不过早定论;有的放矢，不泛空谈;讨论者一律平等，不提倡少数服从多数;及时归纳、总结、记录各种设想，留作下次再议;最后挑选最合适，最有前途的见解，并审查其可行性。

4.2 仿生类比法

仿生类比法是通过对自然界生物机能的分析类比，从事物不同程度的对应和相似之处的类比中得到。

5.结语

机械创新设计中的案例教学研究 篇7

1.1案例教学法的含义

案例教学法是一种新型教学方法, 起源于上个世纪20年代的美国哈佛大学商学院, 后来逐步推广到其余课程中。 案例教学是以案例为基础的一种启发式教学方法, 它是在教师的精心准备和指导下, 运用典型案例, 调动学生积极参与课堂讨论的一种互动教学, 可以有效地将理论与实践联系在一起[1]。

1.2案例教学法可有效提高学生的机械创新设计能力

随着科技的不断进步, 人才的需求出现多元化特征, 应用型本科人才培养也由此应运而生, 应用型本科以培养应用型人才为目标[2]。 我国是一个机械制造大国, 要想实现从机械大国到机械强国的转变, 就需要培养具有机械创新能力的应用型人才, 应用型人才的培养关键是要培养学生的实践能力。 机械创新设计是一门实践性很强的工科课程, 它是建立在机械原理、机械设计等专业基础课程之上的一门课程, 主要培养学生的创新思维和创新设计能力。 目前, 国内外学者对案例教学的研究很多, 但在机械创新设计方面的研究文章较少。 当前, 用于培养大学生创新实践能力的机械创新活动很多, 比如机械创新设计大赛、全国“挑战杯”大学生课外科技作品竞赛等, 通过这些比赛活动, 培养了一批批优秀人才。 为更好地提高广大大学生的机械创新能力, 可以将优秀的机械创新案例带入课堂教学, 机械创新设计案例教学法是对一个或若干个具体的机械创新案例的描述[3], 研究表明, 这些案例描述可有效改革传统机械创新设计通识课程空洞的教学内容, 激发更多学生参与创新实践, 培养出更多机械创新型人才。

2.在机械创新设计课程中如何更好地实施案例教学

2.1案例教学的特点

案例教学的一般过程包括课前准备、课堂讨论、点评、总结等。 国外一般将案例分成三种类型, 第一种为问题评审型, 这种案例有问题及其解决方案;第二种为分策型, 不提供答案, 通过学生讨论得到;第三种为发展理论型, 这种案例旨在提高学生的理论水平。 案例的形式又分为多种, 有纯文字型的, 有图片型的, 有视频动画型的, 还有的是文字、图片、视频相结合的案例。

2.2案例教学中常见的问题和案例设计新思路

在众多的课程案例教学研究过程当中, 更多的是文字描述性案例, 老师给出问题, 学生分好组后参与讨论, 这种讨论更适合于法学、医学类课程。 文字案例有时比较抽象, 难以长时间吸引机械学科学生的注意力, 有时要引入一些既生动又具有挖掘潜力的案例, 这样才可以不断强化教学效果。 研究表明, 案例教学中采用多种形式的案例展现, 可以使学生保留新鲜感, 激发其兴趣, 如丰富的图片案例可有效触动学生的大脑, 使学生为课堂教学内容服务[4]。 人的知识85%来源于视觉, 10%来源于听觉, 5%来源于其他, 故视觉事物对于人的学习至关重要[5], 为此有必要在课堂上引入图片、视频案例。 机械创新设计课程文本案例基础之上引入图片、视频案例并不困难, 当今互联网发达, 资源比较丰富, 可以找到合适的机械创新图片或视频短片案例, 也可以收集机械创新设计比赛获奖作品视频作为教学案例内容, 当然, 案例比较复杂的需要有问题引入, 让学生带着问题思考, 还需要进行小组讨论、组长汇报、教师点评, 点评针对的是讨论过程的内容及其结果, 只有经历这样一个过程才能达到启发思维的目的, 同时可充分激发学生的兴趣, 使学生成为教学主体。

3.机械创新设计案例教学实例

我校为江西省应用型本科试点高校之一, 为适应转型发展, 全校不断深化课程改革, 倡导案例教学。 传统的机械创新设计教学过程中, 在依次讲完创新设计理论、创新设计方法之后进行实例分析, 在这种方法指导下, 学生创新兴趣低下。 为此, 笔者在讲授机械创新设计理论时采用“案例驱动”方式。 在机械创新设计课程教学当中, 收集并精选了近200个贴近于生活的机械创新文本、图片和视频案例, 建立了案例库, 取得了较好的教学效果。 下面列举笔者在教学中的两个机械创新设计案例:

案例一:在讲述机械创新设计中“创新思维”章节的内容时, 传统的教学方法是讲述书本的概念“想到别人没有想到的观念”, 笔者根据教学目标的要求, 首先引入有趣的简单的实用型生活案例:“生活中的红黄绿灯外壳都是圆形的, 但是对于色盲的人, 就分不清哪种颜色的灯亮, 不便于通过十字路口。 ”同时展示交通灯的图片, 图片里除了红黄绿灯外, 还有众多行驶车辆, 这样就把学生带入现实生活情境———“假设自己色盲, 应怎样识别交通信号通过马路”。 笔者为了激发学生的创新思维, 首先让学生讨论发言“如何设计一种新的红黄绿灯外壳, 使色盲的人也能辨别清楚”, 以此作为教学切入点, 让学生分组讨论, 这时课堂气氛活跃, 讨论后, 得到几种不同解决方案。 一位学生说“色盲的人不能辨别颜色, 但可分辨形状, 可从外壳的形状角度出发, 把有黄灯的地方做成三角形外壳、红灯的地方做成圆形、绿灯的地方做成方形”, 这位学生话语刚落, 就有学生提出“可以让红黄绿的灯的大小区别, 比如红灯最大, 绿灯中间, 黄灯最小”, 还有学生提出“从左到右按红黄绿顺序排列”, 笔者对各组讨论意见进行了点评“这些方法都可以, 其实答案不止一种, 只要大家认真思考, 就会有不同的结果, 大家能够想到这些方法, 说明大家有一种创新思维能力”, 这样学生就在思考中理解并运用了自己的“创新思维”。案例教学不在于答案, 而在于过程, 关键是通过这样一种讨论、分析的过程, 让学生在思考中理解“创新思维”的概念, 同时锻炼学生的观察、分析和表达能力。

案例二:在讲述机械创新设计中“组合创新”章节时, 笔者引入了生活中的自行车案例, 首先提出问题:“目前自行车形式多样, 大家能否将自行车改成更好的健身娱乐型的自行车? ”然后分组讨论, 讨论结果是, 大部分学生想到了跑步机自行车, 当然还有一种是没有链条的改装脚蹬自行车, 从字面上分析, 提到“健身娱乐”, 大部分学生想到了健身房中的健身器材, 这时将学生带入健身房运动的情境“健身房可看见哑铃、弹簧拉力器、握力器、跑步机等”, 由于自行车在学生的脑海里是用脚驱动的, 因此大部分学生想到的是跑步机, 然后笔者因势诱导地提出问题:“跑步机又怎样和自行车结合在一起? ”学生有了好奇心, 想到了但又因为没见过而产生质疑, 这时笔者导入网上已有的健身自行车图片, 让学生看后, 很多学生有一种想法得到认可的成就感, 发现创新并不难, 就积极参与思考。 图中跑步机自行车形象直观, 然而, 图片不能体现这种健身自行车能否动起来, 还有其内部传动系统的结构不清楚。 为了让学生感受其真实性, 在授课过程中笔者又展示这种健身自行车真实作品的视频, 笔者收集了第五届机械创新设计大赛作品视频, 里面有这一种自行车的视频。 通过播放这种跑步自行车的视频, 学生学习热情高涨, 感觉到了机械创新设计的新鲜感, 所以教学中笔者引导学生进入另外一个思考的问题“跑步输送带如何与自行车连接在一起, 运动是怎么传递的? ”, 这时让学生回忆学过的传动系统知识, 在课堂后面让学生分组讨论如何利用自身学过的机械原理知识画出这种跑步机自行车的结构简图时, 学生都积极参与, 画出由带传动、齿轮传动、链传动两两组合以实现跑步装置与自行车后轮连接的几种方案, 最后笔者在课堂上做了总结分析“各种方案各有优缺点, 有的简单但经济, 有的复杂但合理”。 通过这一生活中机械案例的讨论与分析的过程, 既让学生懂得什么叫“组合创新”, 又让学生用所学的知识得到运用, 增强学生的创新能力。

用传统的理论教学方法, 概念和理论内容使很多学生低头上课, 自机械创新设计课程改革采用多种案例形式的案例教学法后, 通过精心挑选案例、组织讨论案例、总结分析案例这一过程, 提高学生的兴趣, 上课气氛开始浓厚起来, 同时学生在课外积极参与创新实践, 近年来, 学生机械创新作品在华东交通大学机械创新设计比赛中获得十几项奖项, 其中 “多功能教学装置”参加第六届全国机械创新设计大赛并在江西赛区获得二等奖, 还获得国家实用新型专利。

4.结语

机械创新设计对提高学生的实践能力起着重要的作用, 其案例教学形式很多, 笔者结合自己学校的案例教学实例, 提出在课堂上引入不同形式的机械创新设计案例的举措, 有效地实施以学生为主体, 以已教师为主导的案例教学, 可以激发学生的学习兴趣和创新思维, 改变传统的单一课本内容教学模式, 可有效地提高学生的机械创新设计能力, 供同行借鉴参考。

参考文献

[1]陈国辉, 李光煜, 李阳星.案例教学法在机械设计课程教学中的实施研究[J].科技教育, 2014 (5) :75-76.

[2]刘静, 胡唬, 陈雷.《机械设计》案例式教学的研究与实践[J].科技文化, 2012 (20) :200-201.

[3]周林玉, 谢晖.机械创新设计的案例教学方法探究[J].科技信息, 2008 (34) :208.

[4]张夕琴.视频教学在机械设计基础课程中的应用[J].科技经济市场, 2010 (12) :100-101.

机械专业教学创新教育研究 篇8

关键词：改革创新；机械教学；创新教育

中图分类号：G712 文献标识码：A

引言

当前我国各大院校也处在深化改革的关键阶段，根据市场的需求方向进行教学改革也是很多中职院校教师一直探索的课题。随着我国全面建设社会主义市场经济体制的深入和推进，越来越多的企业更需要的是具有实践技能的机械专业人才。很多院校的机械专业人才培养具有很强的滞后性，在不断变化的新的社会条件下，要切实的摒弃原有教学模式的弊端，加大教学创新力度，才能够真正的满足社会发展的需要，才能够为社会培养出更多应用创新性的专业技术人才。

一、高校创新教育培养的现状及存在的问题

1.缺乏创新教育目的的认知

传统的认知观念会把创新教育看作是毫无意义的课外活动，教师对创新教育课堂不重视，学生也就会认为，这只是一堂休闲放松的娱乐课罢了。其实创新教育是教育的大概念里素质教育的一种，需要引起教师和学生的共同关注。另外有一部分人，是为了创新后的成果、名利而创新的，这样的动机无可厚非，然而创新原本是一种个人素质、能力的体现，当从这样的动机出发去做创新教育能力培养的时候，或多或少会有些不太单纯。对创新教育教学目的认知的缺乏，导致了很多高校创新教育工作开展进度慢，得不到一定的推广。

2.高校学生的创新活动时间不多，概念性不强

高校学生基本上完成课标要求的课程即可结束学业，听以在日常学习生活中，根本不会考虑创新教育的概念听在，更不会自主地去发起或参加一些培养创新能力的活动。尽管高校都有多种多样的社团以丰富学生的课下活动，然而放眼望去，学校的社团传统意味太强，从前有什么社团，现在依然是什么社团，加上活动经费不足，就连社团的活动也与往年无异。高校没有营造出一个具有创新能力培养的环境，学生的整体创意意识就得不到有效的提升。且不说高校学生有无创新能力，想要有能力，那也一定是建立在有意识去培养、学习这种能力的基础上。

3.教学方法落后，缺乏实践性

目前很多高校依然采用传统的教学模式，单纯注重理论知识的传授，而忽视了学生实践操作能力的培养，造成学生在学习过程中自目追求理论分数高低，最终小能用其所学理论去指导实践的情况，更无从谈及实践中的创新能力培养。因此，作为一项以培养学生实践操作能力为主的课程，应当加大课程教学中的实践环节比重，改变传统以课堂理论知识传授为主的教学方式，发展创新教育，为学生在实践中培养创新能力提供有力条件。

二、机械专业教学中的改革创新

1.构建与传统课堂教学切实“互补”的网络辅助教学形式

网络辅助教学的作用重在“辅助”。它必须在继承传统课堂教学的基础上，针对其存在的缺陷和不足，充分利用网络特有的多媒体、共享性、交互性、开放性等优势，基于组织方式、内容和功能互补，建立简单、实效，且功能互补的网络辅助教学，为学生创造交互性、自主性和个性化学习的条件，而完全没有必要模拟和重复课堂教学的全部功能。

例如，传统课堂教学模式的主要缺陷之一，是离开课堂后师生交流受时间和空间的制约，这时便可以充分利用网络的强大交互功能来“辅助”，借助先进的网络技术，通过各种功能模块设计，打破空间和时间阻隔，实现师生之间的“在线”或“离线”畅通交流。为了改善教学中“重理论，轻实践”的弊端，可以利用网络辅助教学平台加强实践教学环节，比如利用网络的开放性和资源共享性，收集甚至制作与实践相关的大量多媒体资源，或将课堂的理论超链接至相关的技术、产品或公司，增强学生感性认识、巩固理论知识；同时在网络辅助教学平台上设置创新模块，及时发布创新课题和信息，吸引学生关注并参与，直至启发和引导部分学生尝试实践创新。

2.创新教学方法和手段，提升学生的学习兴趣

机械专业教学本身是一门实践性很强的学科，在现代信息技术背景发展的要求下，要不断的将互联网技术和现代教学设备引入到教学过程中，不断的扩充教学资源。举例来说教师可以利用好计算机技术，模拟对数控机床的控制、操作和编程，增强学生机械学习的直观感受能力，培养学生的学习兴趣。在教学方法上，教师要逐步的改变传统的理論教学，将合作学习和分组学习的理念引入到课堂教学过程中。此外，教师还可以积极的利用好新媒体平台，创建微信或微博公共账号，将和学生的线上交流和线下交流有机的结合起来，提升教学的趣味性，让学生学到更多的更加丰富的知识。

3.给出相关政策鼓励学生进行创新

建立鼓励、奖励政策，激励学生尽心创新活动。对于机械工程类专业的学生来说，在学好专业的理论知识的前提下，并且具有一定的创新能力，在进人社会的初期很容易融人进社会和工作团体中。听以说，高校大学生的创新能力也是很重要的意向社会生存指标。通过引导和鼓励，让大学生逐渐意识到创新能力的重要性，当认识到创新能力的重要性的时候，就会自发且有意识地培养自身的创新能力了。

三、结束语

构建创新教育的教学模式既是教学改革的需要，也是实际教学的需要。针对机械类专业基础课程自身特点和传统教学模式的缺陷，在现代教育理论的指导下，继承和发扬传统课堂教学优势，同时充分利用网络等先进信息技术，建设并有效实施网络辅助教学，从而形成以传统课堂教学为主、网络辅助教学为辅的综合教学模式，充分调动和发挥教师的主导作用和学生的主体作用，必将有利促进创新型人才培养目标的实现。

参考文献：

[1]刘悦，等.机械工程专业基础课教学中学生创新能力的培养[J].长春理工大学学报（社会科学版），2011，（8）：164-165.

机械创新设计大赛 篇9

该大赛旨在推动普通高等学校机械学科教学内容和课程体系改革，探索机械基础课程教学的新形式，引导高等学校在教学中注重培养大学生的创新设计意识、综合设计能力和团队协作精神，加强大学生动手能力的培养和工程实践的训练，培养大学生根据实际需求进行创新思维、机械设计和工艺制作等实际工作的能力，并以此为契机促进大学生课外科技创新活动的蓬勃开展，发现和培养一批在科技创新上有潜力、有作为的优秀人才。

该大赛活动始于2001年，首届比赛在东北大学举办，以后每一年举办一届。辽宁省各大高校积极重视该项活动，在校内积极开展活动宣传等前期准备。历年参赛学校及参赛队伍呈现出稳步增长的趋势，据了解，在第九届来自辽宁省20所大学142代表队参加了本次竞赛。时隔十载，机械创新设计大赛又将在东北大学举行，机械创新设计大赛已逐步发展为大学生知识与实践相结合的新舞台。

作为现场决赛的承办单位，东北大学积极准备机械创新设计竞赛的筹备工作。成立第十届辽宁省普通高等学校大学生机械设计竞赛组委会。选拔志愿者从事该项竞赛的志愿服务，接待参赛队伍，在学校附近统一安排住宿，在学校食堂统一安排便利的餐饮，使参赛者在每时每刻都能得到更加人性化的服务。及时收集参赛队及参赛作品信息，做好竞赛场地的布置及安保工作并及时发布竞赛相关信息。

机械创新设计试题 篇10

一、简答题（15分）

1、创新能力的概念？特征？培养创新能力应从哪些方面着手？

2、思维的定义？特性？类型？

3、常用的创造原理、创新技法有哪些？

二：思维应用题（15分）

1、如果每户都能上互联网，会给社会带来什么变化？至少说出5种。

2、报纸除了阅读以外，还有什么用？至少说出5种。

3、在老人用的拐杖上增加一些功能，使拐杖能够多用（至少5种功能）。

三：技法应用题（30分）

1、请提出对皮鞋的种种希望，并提出改进设想（至少五种）。

2、列举家中电脑的5个缺点，并加以改进。

3、请列举手机的五个缺点，并加以改进。

4、使用设问探求法寻找旅行包的新创意，用表格的形式表达。

5、应用形态分析法探求挖掘机、打印机、电脑、计时装置的新创意（任选一种）。

6、利用信息组合法探求小轿车的新创意，用三维信息组合图表示。

四：综合设计题（40分）

1、随着经济的发展，现代社会越来越重视能源的节约和利用，请用创新的原理说说如何在家庭中节电？（至少写出5种）

2、一家公司，牛奶十分畅销，但是生产的蛋糕和面包销量不是很好，帮他们想想办法。将蛋糕和面包的宣传材料嵌入牛奶包装里。

3、我们现在经常享受上网的快乐。可以通过网络传递信息、查找下载资料、玩游戏等等。可是盲人要和我们一样上网就会遇到很大困难。针对“盲人上网”这个课题，请你分析主要困难，并提出解决方案。

4、就你熟悉的结构举例说明功能面变异的实例（从功能面的形状、位置、数量、尺寸大小等方面分别

举例）？

5、机械产品结构的宜人化设计是从哪些方面考虑的？

6、简述技术创新对增强企业核心竞争力的作用。

7、现在高速公路经常发生车祸，一般都是恶性的，但是车速又不能降下来。请你用创新的办法尽量减少高速公路上车祸的发生。（提示：可以从公路、也可以从汽车、还可以从管理上等各个方面进行大胆的设想。）

机械创新论文：机械产品创新设计研究 篇11

关键词：机械；创新设计；人才；培养模式

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）35-0115-03

作者简介：徐跃增，男，副教授，研究方向为机电一体化技术教学。

机械创新设计能力，是机械工程类专业核心能力的重要组成部分。机械设计创新是人类物质文明进步的源泉。党中央关于构建社会主义和谐社会若干重大问题决定指出：“注重增强学生的实践能力、创造能力和就业能力、创业能力”，为高等职业教育改革与发展指明了方向。探究机械创新设计能力培养方案与实践有着重要的现实意义和深远的历史意义。

一、机械创新设计人才培养研究的价值

首先，党的“十八”大强调：“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。”高职机械教育是培养和造就机械创新设计人才的重要场所，机械创新设计人才是国民经济可持续发展的基础，更是高职机械类毕业生提高社会服务能力的专业基石。

其次，由于设计是人类改造自然的创造性劳动，设计的本质就是创新。古往今来，人类的一切物质文明都是设计的产物。通过设计创造了辉煌的物质文明。反过来，物质文明的提高又大大刺激了设计水平的不断提高。而产品竞争归根结底则是创新设计人才能力的竞争。

第三，随着“中国制造”向“中国创造”转变，《国家教育事业发展第十二个五年规划》要求，“高等职业教育重点培养产业转型升级和企业技术创新需要的发展型、复合型和创新型的技术技能人才”。在“十二五”期间，我国制造企业产业升级实现新突破，自主创新能力大幅提高，战略性新兴产业形成规模，传统产业竞争力不断增强，民营经济实现新飞跃，既有直接动手操作，又有机械创新设计和技术革新能力的高职层次人才将迎来空前的需求。

二、制造业升级转型时期创新设计人才能力培养模式的构建

创新是一个国家的灵魂，目前国家大量需要的是高素质综合性人才，尤其是具备较强创新能力的人才。衡量一个好的机械产品，创新点是重要的指标。机械类专业学生的创新能力往往体现在机构功能与结构实现的创新点上。如何提高机械创新设计人才能力的培养，相关研究越来越多。国内外各高职院校在构建教学课程体系时，有一个共同点，就是将重视实践、拓宽基础、强调人文等改革思路与措施融于其中。适用于高职学生机械创新设计人才培养模式建构的步骤如下。

1.深入企业调查研究

（1）企业对机电产品创新设计人才层次的需求；

（2）企业对机械产品结构的创新设计的要求；

（3）咨询工程技术人员，对创新设计人才知识结构以及课程设置的难度和广度的要求；

（4）对机械创新设计人才职业素养的要求。

2.深入社会调查研究

（1）深刻领会《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》精神，以便掌握产业发展趋向和人才宏观需求情况；

（2）熟悉地方政府的产业规划和区域布局，有利于招生生源布局，稳定企业人才队伍；

（3）深入市场，了解消费人群的机电产品结构、款式创新点的青睐程度；

（4）到兄弟院校取经学习；

（5）抽样调查学生与学生家长对机械创新设计人才工作岗位的兴趣。

3.充分认识高职学生的学习特点

与本科院校的学生相比，高职生源的基础知识不够扎实，学习习惯和学习积极性均不够理想，上学的目的性也不够清晰，传统的培养模式，制约了机械创新设计能力的形成。

4.构建高职机械创新设计人才培养知识结构框架

见图1。体现在专业课程设置上，以机电一体化技术为主线，兼顾机电产品开发设计类实用专业课，注重课程与教学环节的独立作用和相互作用。将实践性教学贯穿全部教学过程始终。

三、机械创新设计人才培养的途径

1.秉承“以赛促学，以考促练，赛考结合，学以致用”的教学理念

将课程教学、职业能力考证、学科竞赛紧密融入到整个教学过程，构建创新设计人才能力培养途径的框架，见图2。形成“学赛考证相融，过程目标并重”的机械创新设计能力培养模式，为培养满足生产一线的机械创新设计应用型人才奠定了坚实的基础。

2.以全国计算机辅助技术应用水平大赛、大学生机械创新设计大赛、以挑战杯等大赛为契机，促用学生的创新意识和创新设计能力的形成

使学生能够为解决实际问题而主动去学习知识，变被动接受知识为主动索取知识，使得学生主动运用所学的理论知识解决实际问题。可锻炼他们的实践创新能力，能够满足培养宽口径、高素质、复合型人才的需要。

3.参加各类与培养机械创新设计能力有关联的大赛，可以让一批优秀创新人才脱颖而出

优秀创新人才脱颖而出，可以感化其他学生，激发他们的机械创新设计热情，能促进创造潜能得以发挥，使创新理念巍然成风。是培养学生团队协作精神很好的平台。

4.组建学生创新设计社团，形成学生、教师和教学、科研相互辐射的互动效应

通过参加大学生机械创新设计大赛，可以将比赛中反映出的创新能力所需的理论知识、专业技能反馈到教学的各环节，从源头提高大学生创新的潜能，可以将优秀案例融入课堂教学，促使相关课程内容的融会贯通。要促进指导教师的知识更新，使更多教师热衷于指导大学生机械创新设计工作。

5.学校建立完善的竞争激励机制

在组织各类形式的竞赛活动时，对参与竞赛者予以精神鼓励，并作为选修课程按不同成绩级差计算相应学分。对在创新设计方面成绩突出的学生进行表彰和物质奖励，对荣获国家级或省（部）级竞赛奖项的学生，学校颁发奖金，同时在十佳大学生评比和各级优秀毕业生评比时给予优先推荐。

经过近三年多的教学实践，浙江同济科技职业学院相继获得了省大学生“机械设计大赛”二等奖2项，三等奖4项，省大学生“挑战杯”二等奖2项，学院荣获大赛优秀组织奖；2011、2012参加《第六、七届全国信息技术应用水平大赛》，荣获一等奖1项，二等奖2项，三等奖7项和优秀奖7项。在校学生获得国家实用新型专利8项。《机电一体化技术》和《数控技术》两个专业的毕业生，连续三年参加教育部教育信息管理中心组织的《计算机辅助设计应用工程师》水平认证，首次考试通过率达90%以上。学生经过机械创新设计知识的学习和创新设计技能的训练，促进了创新思维能力的形成，提高了“专升本”的比例，提升了毕业生的就业质量。同时，也为毕业生的岗位迁移能力奠定了坚实的基础，对新时期制造企业的转型升级人才需求提供了保障。

参考文献：

[1]教育部.国家教育事业发展第十二个五年规划[Z].2012-06-14.

[2]浙江省政府.浙江省人才发展“十二五”规划[Z].2011-12-09.

[3]王树才.全国大学生机械创新设计大赛可持续性问题思考[J].华中农业大学学报（社会科学版），2009，（3）.

[4]朱俊梅.试析高职院校应用型创新人才的培养[J].人才资源开发，2011，（1）.

[5]周海，王黛萍.应用型本科人才的机械创新设计能力培养探索[J].机械设计与制造，2010，（10）.

[6]江捷，王铁流.美国大学独立研究课及其对创新人才培养的启示[J].高等理科教育，2012，（1）.

机械创新论文：机械产品创新设计研究 篇12

一、国内外的机械创新设计能力培养概况

国外高校很重视学生创新能力的培养。课程体系上, 设置相关创新设计课程和实践环节, 建立创新实验室;在教学方法上, 采取项目研究式的教学模式, 其特点是: (1) 强调通才教育, 专业基础宽。 (2) 注重实践教学, 学生须参加科研创新活动, 并获得科研学分, 培养了学生的工作能力、创新能力与组织能力。我国高校创新设计能力培养同西方发达国家相比, 还有差距。目前, 教育领域存在着一些不科学的教育观念与教育方法。以考试为手段, 以分数为考量的应试教育, 使教师和学生陷入十分苦恼的境地。它严重制约着教育、教学质量的提高, 只能培养出高分低能的不合格品。教师在课堂上只重灌输, 不重思考, 在教学实践中不去揭示假说, 只是验证假说, 使得学科知识与科学实践脱节。学生被动接受大量知识, 教学效率不高, 加上学生学习目标不明确, 被动学习, 使学生对学习渐渐缺乏兴趣, 甚至产生抵触情绪。尽管我们也意识到了当前教育的弊端, 也开展了如大学生机械创新设计大赛等科研活动, 但教学方法、手段的限制, 如实验条件、设施的陈旧, 综合性实验少, 学生动手机会少, 教学手段单一, 高校仍存在重视理论知识传授, 忽略创新能力与实践能力培养的现象。

二、树立正确的教育观念是创新能力培养的前提

只有具有创新精神的教师进行创造性教学, 才能培养出创造型的人才。培养学生的创新意识和创新精神, 关键在于教师。教师自身的素质已成为高等教育发展的重要因素。作为教师, 必须做到与时俱进, 及时了解和掌握本学科最新科技动态, 积极开展专业研究, 并钻研教材, 改革教学内容, 掌握各种教学方法, 不断丰富和提高自身的教书育人水平。教师要自觉把学生创新能力的培养和提高与教学活动相结合, 在教学中善于激发学生好奇心、创造欲、求知欲, 使其在掌握理论的过程中, 发展自学能力、思维能力和实践能力, 敢于求新、求异。

三、努力提升教学质量

机械原理及设计具有一定的系统性, 更偏重实践。课程重点是常用机构、通用零件的类型、特点、工作原理、失效形式及设计准则。但难点是与工程实践相结合, 需要一定的理论基础, 还涉及许多实践性问题, 就要求灵活采用多种教学方法。

1. 重视课堂教学方法和手段。

教学实践中, 多媒体技术已普遍应用。本课程具有信息量大、图片动画多等特点, 采用多媒体教学生动直观, 教师把教学内容制成课件, 除课堂讲授外, 还可挂在网上利于学生自学。教学中常展示机械原理图、三维立体图, 有助于学生加深理解, 利用多媒体既节约了时间又取得了很好的教学效果, 起到事半功倍的作用。例如机构中周转轮系的运动、轴系设计与减速器装拆, 由于有运动与三维演示, 学生很容易理解其工作原理, 并记忆深刻。还可以根据课堂反应情况, 重现一些视频, 让学生了解某些参数的改变对过程、结果的影响。课程讲授与课件制作过程中, 注意引入适应机电一体化产品设计要求的、反映本学科最新科技成果的相关概念与知识。增加新机构、新传动和机器人设计的内容, 加强机构系统设计中机构创新设计理论及方法的内容, 以利于培养学生的工程实践能力和创新设计能力。灵活采用多种教学方式, 充分采用互动式教学、启发式教学和课堂讨论教学等多种方法相结合, 调动学生的学习积极性, 以取得较好的教学效果。

2. 加强实验教学环节。

学生将学过的知识通过思考付诸于实践环节是培养学生创新能力的根本。可分步进行认识、分析和创新设计训练。首先让学生参观机械实物和创新实例, 了解并认识机械。其次对学生进行综合训练专题教学和“机械分析”实践教学, 要求学生对机械案例提出有新意的改进方案。最后完成从原理方案到参数、结构设计的机械设计训练, 以提高其综合能力和创新能力。贯穿课程教学, 我们开设“机械创新设计实验”、“机器人创新设计”、“实用机构设计”、“机械传动方案设计”等多个综合实验, 结果学生创新能力大大提高了, 也提高了整体教学效果。

3. 加强课外科技创新指导。

鼓励学生参加各种大学生科研活动, 作者指导了数位学生的科技创新实践, 如6足爬行机器人的成功设计。通过科研实践, 调动了学生的科研积极性, 通过创新设计把知识综合应用, 学习目的也明确了, 会主动去学习课内、课外的相关知识, 开拓了知识面, 也加深了对专业的理解。指导学生创新时应掌握一些技巧和方法, 如类比法, 培养学生从事物间相似处的类比中得到创新, 如从手搓数钞票类比中, 设计出点钞机;如移植法, 把某产品的先进技术应用到另一种产品中, 如将静电技术移植到耐磨喷剂上, 可以提高耐磨剂的吸附性能等。

4. 加强课程设计实践。

机械原理和机械设计课程的体系和内容, 前者主要以机构分析与设计为主线, 后者则以零部件工作能力设计计算为主线。这两门课程存在着部分的交叉和重复, 但又几乎不涉及机械系统总体方案设计和创新设计, 这样的体系显然已不能适应新世纪科技发展和人才培养的要求。应以培养学生设计能力和创新能力为目标, 在介绍机构运动设计、通用零件工作能力设计的基础上, 突出现代机械系统方案设计。如设计园艺机器人, 功能上为行走与园艺操作, 柴油机提供动力, 有多个工作头, 引导学生进行机构方案设计和零件设计。在设计中结合常用传动装置, 筛选出四种较为典型的方案:带———直齿圆柱齿轮传动、带———斜齿圆柱齿轮传动、链———圆锥齿轮传动和带———蜗杆传动。引导学生进行方案优选, 提醒他们要考虑技术性能、经济性, 要尺寸紧凑、维修方便等。再利用UG、Solidworks等进行产品的虚拟设计。

通过教学中进行创新能力的培养, 学生对本课程表现出较高的兴趣, 充分调动了学生的积极性。很多学生的创造性设计非常有研究和应用价值。不仅培养了学生的设计能力, 也激发了学生的创新意识, 起到了考试考核成绩起不到的作用。总之, 教师应适应高等教育发展的需要, 培养出更多的一线实用人才。

参考文献

[1]机械原理、机械设计教学改革十人谈[J].中国大学教学, 2006.

[2]葛文杰.以新的教学理念打造机械原理国家精品课程[J].中国大学教学, 2005.

[3]梁宝英, 王永清, 等《.机械原理》课程实践教学改革的探讨[J].山西大同大学学报, 2009.

[4]阎绍泽, 申永胜, 等.机械设计基础系列课程的新教学模式[J].中国大学教学, 2004.

[5]黄坤.论机械基础课程教学中学生创新能力的培养[J].石油教育, 2000.

机械创新设计大作业 篇13

21机械创新设计

大作业

机设0921

詹陈龙

09140510191

一、公交车新型半自动垃圾桶设计

经常在公交车上看到歪倒的垃圾桶，影响整体的美观，起不到设置的效果，而且这样易被踩坏或踢坏。设计一种新型半自动垃圾桶就显得很有必要。

设计要求：

1、垃圾桶不易被踢倒或踢坏且较少的占据空间位置。

2、要求整体美观。

3、设计时要注意倒垃圾的问题：

(1)、要随时知道垃圾量的多少免得垃圾爆满污染车内环境。

（2）、如果垃圾满了，该如何处理的问题。

公交车新型半自动垃圾桶设计方案

1、设计目的：

众周所知，公交车是及其方便的交通工具也是我们出行乘坐最为普遍的交通工具。车上的环境关系到乘客的生命健康，而现在的公交车上的垃圾桶经常出现被踩倒现象，或者出现垃圾爆满现象，使得公交车上的环境极为糟糕，有时还有一股臭味。因此，设计一个不易被踢倒且易于垃圾的处理的垃圾桶及其迫切。

2、工作原理：

如图一所示，在公交车上设计三个垃圾桶入口，其中，一号垃圾桶入口对应一号垃圾桶、二号垃圾桶入口对应二号垃圾桶、三号垃圾桶入口对应三号垃圾桶，而垃圾桶设计在公交车地板下方的空间，其中一号垃圾桶和二号垃圾桶为小垃圾桶，而三号垃圾桶为主垃圾桶（三号最大），一号垃圾桶和二号垃圾桶固定在如图二所示的传送装置上，在三个垃圾桶上分别设计一个垃圾桶容量检测装置（传感器），所检测容量信息经过单片机处理和线路的设计将容量结果显示在驾驶室在显示器上，并在驾驶室设计一个倒垃圾功能按钮，当一号垃圾桶和二号垃圾桶装满时，司机可按下功能按钮，则一号垃圾桶和二号垃圾桶由传送装置送往三号垃圾桶并实行倒垃圾操作，然后回到原来的位置。

图一车内垃圾桶分布图

图二垃圾桶传动装置

3、设计方案：

（1）、垃圾桶三个入口设计方案：

三个垃圾桶入口位置如图一所示，三个垃圾桶入口是固定在公交车地板上的，因此设计入口关键是设计

入口开闭机构。垃圾桶盖是由一块方形板构成，而垃圾桶盖的开闭是通过垃圾桶盖横向移动来实现，这就需要一个电机及其传动装置：

电机选择：步进电机。

步进电机连接驱动电路模块，而驱动电路模块连接单片机。通过单片机即可以控制电动机正转与反转从而达到垃圾桶盖开与闭的目的。

垃圾桶盖开闭机构传动装置的设计：使用齿轮和齿条的撮合可实现往返运动。只要在垃圾桶盖下端焊接一条齿条，步进电机接一齿轮，控制步进电机的左转右转即可达到垃圾桶盖的自动开闭的目的。

（2）、二号三号垃圾桶传动装置设计方案：

如图二所示传动装置，整个传动装置由，步进电机、减速器、两个卷筒、一个皮带及其固定在皮带上的两个垃圾桶、及其轴及其联轴器组成。

（3）、垃圾桶垃圾容量检测设计方案：

采用对射型光电传感器，传感器布局，分别在1、2、3号垃圾桶0.6处及其0.8处安装两个对称型光电传感器，即可检测垃圾量T<60%、60%80%这三个容量范围值。

两个传感器分别连接对应的A/D转换电路模块，而电路模块连接单片机输入端，单片机即可收到垃圾桶容量信息，经过处理即可传到驾驶室显示器上，从而为判断倒垃圾提供了依据。

（4）、单片机控制方案设计：

如图三所示，单片机共有七个数字信号输入端，4个信号输出端，可分为乘客控制垃圾桶输入输出部分，垃圾容量检测部分，驾驶室倒垃圾控制部分。对·应分别为3个按键信号输入，三个步进电机控制信号输出；三个垃圾桶容量传感器输入（对称式光电传感器）一个显示信息输出；一个控制倒垃圾按键信号输入一个步进电机控制输出。

4（1）、功能特点：

A、不占据车上的空间而且美观。

B、自动化程度高，有利于垃圾的存放。

C、把垃圾放在车厢底下有利于保持整车的整洁。

D、容量传感器的使用，使得倒垃圾更为直接快速，解决了垃圾满的问题。

（2）、应用前景调查与分析：

经过自己亲身经历及其目前公交车使用状况来看，目前公交车上的垃圾桶大多是篓式或者立体箱式，前者容易被踢倒，而后者占用空间大而且待垃圾多了还会有一股恶臭。因此我认为我这种垃圾桶设计方案将会在很大

4程度上解决了上述几种问题，市场应用前景将会很广泛。

5、使用方法：

本套新式半自动化垃圾桶设计是包括整套系统设计，在应用本套系统时必须在公交车设计之初配套一起系统设计。按键的设计可以设计在垃圾桶旁的扶手杆上，也可以设计在地板上通过脚踩，不过建议设计在扶手杆上。乘客通过按垃圾桶盖开关按键即可使垃圾桶盖开关，即可投放垃圾。在驾驶室里有一个三个垃圾桶容量显示仪和一个倒垃圾按钮，司机可通过容量显示仪判断垃圾的多少，通过按键即可将小垃圾桶垃圾倒入大垃圾桶中。

设计小结

在短短的一周时间里，我觉得学到了很多的东西，从总体的布局到局部的设计，绝不仅仅是考虑尺寸的问题，要考虑的东西很多很多，比如外观上、应用可行性分析、传动方案、控制、检测等等。我们认识到，一个好的设计人员在需要具有优秀的专业基础能力的同时，还需要具有知识的综合能力和创新能力等。而我在这方面显然还差得很远，但是通过这次创新设计，我更加清楚地认识到了这一点，也为我指明了以后的努力方向。

此次创新设计，更加增强了我们对创新的兴趣，对设计的热爱，看着自己的设计方案心里总有些激动，我知道那是收获时幸福的喜悦！在对自己的努力进行肯定的同时，我也认识到了自己的诸多缺点与不足：一是电路设计模块知识的缺乏，比如，我要把传感器的信息通过AD转换器输入单片机，线路如何设计呢？；二是专业基础知识的学习不够扎实，比如一些常用机构的应用、材料学、一些新型材料等。

二、TRIZ理论的应用

1.根据TRIZ理论中技术进化法则，设想和规划如下产品的发展趋势或技术路线：（40分）

（1）轴承（2）手机—个人通讯设备（3）牙刷—刷牙工具

例：键盘的发展路线

阿奇舒勒的技术系统进化论主要有八大进化法则，这些法则可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。这八大法则是：

1）技术系统的S曲线进化法则；

2）提高理想度法则；

3）子系统的不均衡进化法则；

4）动态性和可控性进化法则；

5）增强集成度再进行简化的法则；

6）子系统协调性计划法则；

7）向微观级和增加场应用的进化法则；

8）减少人工介入的进化法则。

根据这八大法则及其自己的想法，对以下产品的发展路线进行预测。(1)轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。

它的发展路线：

（2）手机—个人通讯设备主要用于通讯，有便捷的特点。

它的发展路线：

（3）牙刷—刷牙工具主要用于清洁口腔与牙齿，并加牙膏有健齿的作用。

三、机械创新设计课程心得体会及其建议

回顾这个学期的机械创新设计课程，觉得收获颇多。首先，应该感谢老师！在上这门课之前，我从来没想过，设计一种产品是一个如此复杂的系统工程，里面或许会涉及到好几个学科的知识。之前也从来没有自行设计过什么东西，通过这次课的学习，使我的头脑有了创新与设计这个概念、了解了创新的方法、并通过前人创新设计的例子了解了创新的这个过程。课程上许多理论让我受到很大的启发，比如：TRIZ理论，创新方法等。

通过这次学习，我对机械创新设计课程有一个自己的定义。我觉得机械创新设计课程是一门学习创新方法及其创新过程，并把自己所学各种知识实现应用的课程。因此，我认为，学习机械创新设计必须学习一下几点内容：

（1）、创新理论，及其方法。由于时间的限制，我觉得最好只学一至两套创新理论并会应用，别的可作为了解内容。

（2）创新过程的学习，我认为，要创新必须先看别人是如何创新，他的整个过程是如何的。这个过程包括产品的研发过程及其创新思维的一个过程。比如说，设计一种产品，它要几个过程，他要创新，这种思维趋势是什么？往哪个方向去？其实绕来绕去还是回到产品需求分析及其性能要求，这只是产品研发过程的一步。

（3）学习系统设计。什么是系统设计呢？说白了就是将所学的各种知识运用到你所设计的产品上，比如一种产品的设计要用到传动机构的设计、传感器的设计、液压的设计、单片机控制的设计、步进电机的控制、电路的设计等等。其中最主要的是，功能的设计的实现即通过什么样的设计思路可以实现这一功能而且达到最优化。但是其他的设计是实现这一功能的前提。因此，学习机械创新设计，其他子系统的设计部分也需要学习。

通过这次课的学习，我了解了创新设计的方法及其设计的整个过程，并会简单的设计产品。但是在最后设计大作业时，发现自己及其周围同学在子系统功能设计上还是有很大的不足，可以设计出实现这一功能的机械机构但是与其配套的控制及其传感器与调制解调这方面的知识还是欠缺的。虽然不需深入了解，但是大致的使用方法及其实现过程应该了解。

那次课堂讨论课给我留下很深刻的印象，那次周围的同学设计的思维都很活跃，很多同学的设计思维都不错，值得学习。不过我觉得有点遗憾的就是，在那次课堂讨论的那些创新点子老师应该选出几个最好的点子并进行讲解，对设计者提问，包括设计过程，及其思维方式（设计时是怎么想的？），我发现好多同学的思维方式是不错的，了解一下他们对问题是如何思考的这对我们很有好处。最后老师应该对这些点子修改与建议，最好拿出一个最好的点子用一次课全班讨论设计，包括子系统设计，然后老师引导设计，最后完成一整套系统设计。这样，不仅可以学习到班里同学思考问题的思维方式，还可以学习其他系统设计的思路及其方法，也亲身体会了一次设计的过程。不过记得老师那天喉咙很不舒服！老师，辛苦了！

一篇文章写下来，回首了一个多学期，有欢、有喜、有悲、有愁。时间经不起回忆，一个学期一闪而过，感觉昨天刚来，今天又是期末。很遗憾也很愧疚，老师的英语课其实我只听了一半，后来我都在做自己喜欢的事，但是机械创新设计的课我都听了，而且深深感受到创新的乐趣。这门课是我大学第一门学得很舒服很开心很有成就感的课程，第一次感受到“乐着学”是多么的有趣。最后，祝福老师~~~~！！！

2012年06月14日