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机械创新设计范文1
机械产品创新的核心在于构思产品的创新概念。产品概念设计决定性地影响后续的产品详细设计、产品生产开发、产品市场开发以及企业经营战略目标的实现。一旦概念设计被确定，产品设计的60%～70%也就确定了。因而，产品概念设计成为设计过程中最重要、最复杂，最不确定的设计阶段。机械产品概念设计是一个创造性问题求解过程，其主要特征是初始状态定义不良。只有弄清楚设计者在创新设计过程中到底是如何进行认知操作的，才能更好的理解创新设计过程，并为该过程建立有效的支持工具。因此，通过结合工程领域的概念设计过程与认知心理学领域的创造性过程，建立面向产品创新的概念设计认知过程模型，该模型的主要作用在于揭示创新设计过程本质，确定影响设计结果的设计资源和设计行为，帮助设计者更好的使用来自于设计领域及认知领域的的创造性工具、方法及技术。以认知科学为基础，机械产品创新设计为对象，实现人机智能协同设计为目的，研究机械产品概念设计行为机理。首先分析影响创新设计的关键因素，并对这些因素进行归类分析，确定可以通过外部资源得以促进的可控因素；其次，对创造性概念设计过程中的关键认知行为、信息传递、信息操作及认知回路进行分析，并基于此建立有利于创新实现的一般设计过程，为建立计算机辅助设计系统的概念平台奠定基础。
2人机智能协同的内在机理研究
利用计算机技术、信息技术及智能技术实现概念设计行为机理研究结果的具体方法，从而建立人机智能协同的模式。首先，根据信息加工理论，分析从刺激的选择和注意，到对刺激意义的理解，工作记忆对信息的存储并进行加工处理，长时记忆的形成和使用，对创新设计的影响，确定人机智能协同应遵循的原则；其次，为影响创新设计的可控因素寻找利用机器智能实现的方法；最后，研究利用计算机技术实现创新认知规律的方法。
3计算机辅助机械产品创新设计原型系统研究
计算机辅助机械产品创新设计系统是认知科学、信息技术、设计理论与方法的会聚平台，也是创新设计的工作平台。该系统主要由知识库系统、信息检索系统、概念设计空间及创造性思维方法等部分构成，其关键作用是在产品的概念设计阶段、方案设计阶段为设计者提供有用的工具，并实现与设计者之间的智能交互，从而提高设计者的创新设计能力。在本研究方案中，原型系统的逻辑体系结构共分为三层：界面层、应用程序服务器层、资源层。
4结束语
机械创新设计范文2
关键词：机械零部件；创新思维；创新方向；创新办法
1 机械零部件设计状态
机械零部件设计是人类实现某种预期目标进行的一种创造性活动。传统机械零部件设计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、图标、标准及规范为依据，运用条件性计算或类比等方法进行设计。与现代机械零部件设计方法相比较而言，设计中存在试验计算过程复杂、设计工作显得繁琐、工作量较大等问题。为了解决这一问题，我们要开动脑筋，进行大胆创新。
2 机械零部件的创新思维
2.1 类比思维设计零部件
类比思维就是基于某一相同点，将外观、性质、用途不完全相同甚至完全不相同的事物进行比较分析，从中找出能达到目的的最佳方案。如由鸟、蜻蜓等飞行动物的存在，成功的研制出飞机，运用蜻蜓羽翅高频率舞动成功的研制出减震装置。比照人类的功能，成功研制出机械人。根据蚊子翅膀高频率震动，以其结构与相关的零部件进行比较，帮助人类解决零部件疲劳损坏的问题。
2.2 发散思维创造新方案
发散思维又称辐射思维或求异思维。是以欲解决问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次、多方位的考虑问题，求出多种答案的思维方式。例如：两个零件组合问题，常规采用螺栓、焊接、胶粘、铆接等，运用发散思维思考，可得到用电磁力、摩擦力、压力差、真空、冷冻等方法。围绕问题中心映射出更多有益的方案，发散思维是创造的主要形式之一，在技术创新和方案设计中具有重大意义。
2.3 逆向思维走出全新捷径
逆向思维也叫求异思维，它是对司空见惯的似乎已成定论的事物或观点反过来思考的一种思维方式。敢于“反其道而思之”，让思维向对立面的方向发展，从问题的相反面深入地进行探索，树立新思想，创立新形象。当大家都朝着一个固定的思维方向思考问题时，而你却独自朝相反的方向思索，这样的思维方式就叫逆向思维。人们习惯于沿着事物发展的正方向去思考问题并寻求解决办法。其实，对于某些问题，尤其是一些特殊问题，从结论往回推，倒过来思考，从求解回到已知条件，反过去想或许会使问题简单化。
比如在设计发电机时，你为转子达不到所要求的转速而苦恼时，是不是可以运用逆向思维，让定子也转呢，我国发明家苏卫星正是运用了这一逆向思维发明了“两向旋转发电机”定子也转动，发电效率比普通发电机提高了四倍。苏卫星说，我来个逆向思维，让定子也“旋转起来”。这是他得以发明的思维基础，也是他对创造发明思想的一大贡献。
3 机械零部件创新方向
3.1 性能更好，缺陷更少
对于零部件在使用过程中表现出来的缺陷，应用创新思维，采取针对性的改进措施来克服，从而提高其性能，是机械零部件创新的方向之一。这样做，一来能够提升整机的使用性能，二来也能提高机器运行中的安全性。比如汽车的刹车制动装置，现有的汽车在刹车时通常是刹车片从里向外扩张从而抵住轮毂以达到制动目的，这经常导致制动效果不够理想，对此，我们是否可以试着设计从内和外双向同时压紧制动的刹车模式呢？！又比如，某些场合的大皮带轮，往往在采用辐条式结构之后重量仍然过大，对此，我们完全可以采用同样能够满足强度要求的新型轻型复合材料，而不是一味只知道用铸铁或钢来制造。
3.2 维护方便，更宜人
很多机械零部件在使用和维护过程中经常会出现拆后重装失准的问题，导致零部件更换过于频繁，造成了不必要的浪费；设计不够人性化也是常遇到的问题。分析发现，前者大多出现在过盈配合以及硬度差别较大的场合，后者大多出现在需要经常与人体接触的零部件上。对于前者，我想我们有必要尝试着以间隙配合并辅以其他联结方式（比如螺栓联结等）来代替一些过盈配合，对需要可能拆卸的零件配对时尽量使其接触表面硬度接近；对于后者，我们的机械设计人员应当多从宜人的角度，来对某些零部件作一些必要的改进，比如将直接与人手接触的零部件表面的粗糙度降低一些。
3.3 制造更简单，更高效，成本更低
加工费时和废料过多也是当代机械零部件制造过程中经常存在的问题，要解决这个问题我们必须进行创新设计。首先，要想缩短时间，我们可以试着缩短加工工艺路线，比如将引孔——检验——钻孔——扩孔——倒角——铰孔——检验改为引孔——钻孔——倒角——铰孔——检验，只要采用较大一点直径的钻头，则既可满足要求，又可缩短加工时间。要节约材料减少废料，我们就要在材料切割时合理的布局，在同一块材料上大小零件搭配布置，并且尽量将有相似边的用料布局在一起。这样一来，制造更简单，更高效，成本也降低了。
4 机械零部件的创新方法
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。计算机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，计算机技术向更深更广的方向发展，主要表现为基于专家系统的智能软件；计算机系统集成化，动态三维造型技术。
机械创新设计范文3
关键词：机械；创新；设计能力；
0引言
随着社会经济的不断发展，机械设备使用率也在不断增加。需要进一步提高机械设备水平，以确保机械创新的先进性。机械发展的主要动力是创新，创新与技术进步有着至关重要的作用。提升机械方面的创新设计水平，必须从方式、思维及知识创新出发。
1机械创新设计的特征
机械创新设计的独特性表现在设计过程中，需要进行反复的验证、筛选，机械创新设计的每一个环节都有一个特定的设计优化方案，设计的每一个环节都是紧密相连的。总体而言，机械设计还有非常明显的整体化系统化特征。进行机械创新设计时，能充分感受到多门学科之间的渗透和交叉。因此，需要设计者掌握多种类型的知识，科学合理的运用发散性思维和创造性思维，通过自身具备的学科知识进行判断思考，并从创设设计的复杂性特点出发进行机械创新设计。除此之外，机械创新设计前期，还可以参考或是引用国外先进的创意产品来进行设计，但并不是对其进行简单的改造和模仿，而是要将其作为了解机械创新设计特点的第一步。
2机械创新设计常用的方法
(1)仿生类比设计法。主要指在分析类比自然界生物机能的基础上，将生物运动和机械运动之间的相似性和差异性进行分析对比，通过这种方式可以有效的激发创新思维和机械创新设计的灵感，更好的完成规范方案。例如已经出现的模仿蜥蜴、人类手臂的机械抓手等机器人，就是设计者模仿生物运动设计的机械设备。因此，在设计时应仔细观察大自然中生物的特点和日常生活环境，以获得更好的设计灵感。
(2)智力合成设计法。主要是以团队为单位，团队中的成员大胆提出自己的设计分析和建议，通过集体分析讨论的方式，激发团队的创新设计思维，取长补短，确保设计成员的设计灵感得到有效激发，通过不断创新构想和团队成员之间的碰撞和融合，使机械创新设计方案更加具体、全面。设计前，必须明确设计方案的具体目标要求，做好事前准备。讨论时，要尊重团队成员的设计构想，不能带有情绪色彩或者是批判的态度分析讨论其设计构想，在小组设计人员阐述自己的设计构想后，提出自己的一些建议和看法。此外，小组设计人员之间要做到人人平等，分析讨论期间，要将经验交流和设计构想记录下来，并进行总结归纳，以便在讨论分析设计方案时，能选择最适合且综合性较强的设计方案。
(3)移置技术设计方法。指将一个领域中的先进技术移置到另一个领域中进行设计工作。比如，纳米技术是物理领域的一种材料技术，经过设计人员的科学研发后，在服装设计、机器制造等领域得到了一定的应用，并生产出很多纳米服装和纳米机器。
3机械创新设计思维
创新思维是机械创造设计者必须要具备的一项基本要素，同时也是进行创新的关键所在。初学者同专业的机械设计人员相比，在社会实践和教育程度等方面都有很多不足之处，在设计思维的系统性以及广度和深度方面都存在很大的差距。因此需要将在课堂中和书本上所学到的知识进行有效整合，再通过自己的想象力，扩展自身的设计思路，满足机械创新设计的要求。此外，还要高度重视机械创新过程中的灵感来源和灵感思维，其灵感思维是指经过长期思考后，在设计过程中突然产生灵感，从而突破创新的瓶颈区，解决设计难题的一种思维活动。通常情况下，灵感的出现会受到较多因素的影响。例如，看到教室中的全自动喷水黑板擦擦拭黑板的印记，或者是家里微波炉的加热过程，并从中得到启发。灵感的迸发能够不断的升华自身潜在的创造力，同时也这是创新设计质的飞跃过程。因此，在进行机械设计时，要不断的激发创新设计思维，不断的培养创新素质，让自己有源源不断的机械创新设计灵感。
4提高机械创新设计能力的途径
(1)广泛涉猎群书，扩宽自身视野。在学好各科专业知识的同时，还要涉猎群书，养成积极思考和独立思考的习惯。爱因斯坦曾言：“发展独立思考和独立判断的能力，应当始终放在首位，而不应当把获得专业知识放在首位。”只有通过对不同学科的了解，才能培养自己多学科的融合程度，提高全局观，更好地形成多视角多学科的创新能力，进而提高机械设计创新能力。
(2)善于观察生活，突破思维定势。要积极主动、有计划、有目的的去观察社会、观察生活，从中发现创新点，为机械创新能力打下坚实的基础；同时，还要善于打破自己的定式思维，开辟创新点；另外还要善于使用各种思维方法，如系统与具体化、归纳与演绎、比较与归类、分析与综合、抽象与概括等，并掌握各种创新思维法，进一步提高自身的创新意识。
(3)结合相关课程，提高创新意识。提高机械创新设计水平，必须不断培养创新意识，特别是在学校的学习过程中，在老师传授知识的过程中，培养自身知识的联系意识以及对创新知识的敏感度，结合相关专业知识或者是此领域中最前沿的创新成果进行记录，课余时间认真查阅，在小组讨论中积极说出自己的新方法、新思想，还要积极与同学进行交流，在不同的思维中，激发自己的创新灵感。另外，针对老师所举出的各项设计案例，必须要具有求异存疑的逆向思维。对于书本上的知识，要将其应用到实际之处，时刻保持着自己的创新意识，进一步提高自身的创新能力。
机械创新设计范文4
【关键词】机械零部件设计；传统零部件设计；创新设计
1.传统机械零部件设计的自身局限性
传统机械零部件的设计在运用中出现的诸多问题，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。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。
2.机械零部件创新设计的思维方式
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。
2.1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。
2.2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。
2.3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。
3.设计机械零部件的过程
3.1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。
3.2准确把握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。
3.3选择合理的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。
3.4整体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。
【参考文献】
［1］隋明阳．机械设计基础[M]．北京：机械工业出版社，2002．
机械创新设计范文5
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
机械创新设计范文6
（广西科技大学 机械工程学院，广西 柳州 545006）
摘 要：通过一例大学生机械创新设计活动案例和指导教学方案，分析了机械创新设计活动中存在的问题，提出了相应的指导策略；指出指导教师应围绕能力培养这个根本目标，按照教学规范来实施学生的机械创新设计指导工作。
关键词 ：机械创新设计；存在问题；能力培养；指导方案
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）03-0233-03
基金项目：新世纪广西高等教育教学改革工程立项项目——机械类专业应用型本科机械设计系列课程的教学改革与实践（2012JGB181）
1 引言
机械创新设计能力是机械类专业学生专业综合素质的体现，是高等工程技术人才培养的目标之一。随着对创新能力重视程度的提高和各类学科竞赛的蓬勃开展，越来越多的大学生参与到机械创新设计活动之中。然而，以学科竞赛为导向的机械创新设计，使学生的目标过份倾向于作品成果本身，而没有从中有意识地学习到创新的思维和系统的工作方法。如何培养学生创新能力是我国当今高等教育研究的重要课题[1，2]，专门针对大学生学科竞赛指导的研究也是一个重要内容[3]。虽然机械类专业系列课程都强调机械创新能力的培养，但多数学生实际上是从参加学科竞赛开始接触机械创新设计的。尽管许多学生在各类学科竞赛中获奖，但是最后却依然没有养成系统的工程素质，更不用说较强的创新能力。本文总结了在指导大学生机械创新设计活动中获得的经验教训，对大学生机械创新设计的行为特点进行了分析和归纳，提出相应的指导策略，目的是让机械创新设计活动能够充分发挥其培养创新能力的作用。
2 大学生机械创新设计活动存在的问题
目前我国绝大多数高校并没有开设专门的机械创新设计的教学环节，学生的机械创新设计活动相当于课外科技兴趣小组行为，通常是围绕竞赛主题进行某一机械作品的设计制作，以参赛获奖为目标所进行的一种暂时性的活动。在这样的背景之下，很多学生的创新项目具有自发性特征，缺乏科学严密性和规范性。在指导大学生机械创新设计过程中，发现存在下述比较突出的问题：
2.1 选题的科学性不强
学生自己拟定机械创新课题时通常只注意作品的功能性，容易出现两个极端：一是基于朴素的常识而缺乏学术内涵，如很多学生把着眼点放在自行车、健身器材等司空见惯的产品上——第五届全国大学生机械创新设计大赛期间，在校内评选准备参赛的作品时发现，24件参选作品中涉及自行车的有8件，其中6件以折叠功能为创新点；涉及健身器材的4件，均以多功能为创新点，实质上只是把现有的健身器材简单的组合在一起；这些作品由于不能在产品的工作原理和主要功能方面做出明显的改进，因此不能算是一个合适的创新课题，大多数在评审中被淘汰了。二是仅凭在传媒中扑捉到的某些科技信息，动辄纳米航天，超越自己的能力甚至目前的科技水平，提出一些技术上难以实现的构思，最后也只能草草收场。
2.2 开发过程不规范
机械产品的开发过程要经历概念开发和产品规划、详细设计、样机制作、批量生产等阶段，设计阶段还包括方案设计和技术设计。由于没有经过系统的产品开发训练，学生在设计自己的机械创新作品时，很难严格遵循上述规范，缺少产品的规划和定位，开发过程中走一步看一步，不能区分方案设计和技术设计的作用，更不能按照阶段任务去执行；没有阶段性目标和完整的技术文件；容易把目光聚集在某些主要功能上，把这些功能的实现过程当成整个产品的开发过程，忽略整机功能和系统的协调。
2.3 计算分析能力不强
据调查，专业知识欠缺是学生完成机械创新的最大障碍[4]。由于专业知识不足导致不知道如何开始设计，或是了解设计步骤但不会运用设计理论来解决设计中遇到的问题，是学生在创新设计过程中遇到的最大技术难题。在上述评选作品中，几乎没有看到一份完整的设计计算说明书，很多设计甚至没有机构运动简图；尺度综合、运动学和动力学分析均存在错误，有的作品没有考虑连杆机构运动循环中的死点，有的甚至不能在静止状态下保持平衡。相对而言，学生针对齿轮、轴、轴承等通用机构和零件所进行的设计计算完成得较好，而对于那些超越课堂学习范围的专业机械以及动力学问题的分析计算则力不从心。
3 大学生机械创新设计活动的指导策略
顾名思义，在大学生机械创新设计活动中，指导教师的作用是“导”和“教”——“导”意味着教师不应参与具体的技术工作，而是恰当的引导学生自己完成创新设计；“教”即把创新设计当作一个教学过程，为人才培养目标服务。有的国内专家建议安排一定的创新设计课程学时，分配到《机械原理》和《机械设计》等相关课程当中[5]。因此，无论是从传授理论知识还是培养专业技能的角度，都应当把指导大学生机械创新设计当作一次教学活动，按照教学规范来实施。
3.1 做好教学规划
指导教师应根据创新设计的主题，制定相应的教学目的、教学内容、教学方法，引导学生自主学习相关的专业知识，学习必要的分析计算技能，完成一定的工程训练，让学生的工程素质得到全面提升。
3.2 引导学生正确选题
引导学生围绕创新设计主题开展调研，帮助学生发现和提出科学问题，结合学生自身的兴趣和知识水平拟定合适的创新设计题目。
3.3 规范学生设计过程
以项目的形式要求学生按照技术规范做好创新设计规划，提出项目实施的技术路线，合理安排项目进度。指导教师做好技术审查、进度监督工作。
3.4 指导学生分析计算
分析计算能力是专业知识的核心内容。对于刚刚进入专业理论学习阶段的大学生来说，要求他们具备很强的分析计算能力是不切实际的。因此指导教师要根据设计内容，明确提出关键零部件的设计计算和校核计算项目，指导学生学习相应的计算理论和方法步骤，完成项目设计中的分析计算工作。
需要指出的是：学生容易把作品的完成当作创新活动的终点，这不利于充分发挥创新设计活动在人才培养方面的作用。因此指导教师应与学生一起做好项目的总结归纳工作。一方面，归纳项目创新点和价值，形成技术成果，让学生在创新设计活动获得实际利益；另一方面，总结工作有助于帮助学生学习体会工作方法，形成工程能力。
4 机械创新设计活动指导案例与分析
第五届全国大学生机械创新设计大赛内容为“休闲娱乐机械和家庭用机械的设计和制作”。自行车作为最常见的机械产品，以其为基础的改造设计自然成为了很多准备参赛学生的首选题目。在这些学生自发拟定的题目中，以折叠和变形为创新点的占绝大多数，与市场上已经存在的产品功能重叠，实现方案基本雷同，因此都不适合作为创新设计题目。针对这个现象，指导老师与学生一起分析了自行车的功能与大赛的主题，以及可能的创新思路。有一组学生依据“仿生法”[6]提出了一种“模拟骑马运动的娱乐型自行车”的作品构思，获得了指导教师的肯定。
评选出学生创新设计题目之后，指导教师根据创新设计内容拟定了相应的指导教学方案（表1）。
该方案中，指导教师帮助学生按照工程项目的形式制定了设计任务书，包括明确设计目标、技术参数、设计内容、技术路线、关键问题、进度安排等内容的修订，让学生学会了如何开始和规划一个研究课题。
在设计阶段，要求学生按照方案设计——技术设计的循序，设计组成员合理分工协作，分阶段完成相应的任务，按照预定的时间节点定时汇总更新设计成果，明确下一阶段目标。
在创新设计期间，指导教师不直接参与具体的技术工作，只是起到了引导思考和质量把关两个方面的作用，让学生通过查阅资料和分析评价，自己完成项目的设计和计算工作。学生面对“模拟骑马运动的自行车”这个课题，一开始并不知道从哪里开始入手。指导老师把设计内容分解为一个个具体的问题，首先让学生观察和分析骑马时人体的动作要点——身体的起伏、腿和手臂的屈伸、动作的协调关系等；然后考虑这些动作应该如何分解？采用哪种机构实现这些分解动作？以及机构的时序和协调，人机工程学等方面的问题。学生通过解决这些问题，提出和多个解决方案。指导教师再利用对各方案的技术经济评价，让学生自己选出了方案设计的最终结果。
“模拟骑马运动的娱乐型自行车”参加了第五届全国大学生机械创新设计大赛并在赛区获奖，还获得国家专利局授予的实用新型专利。参加本项目的学生后来继续开展科学研究，获得了学校大学生科技项目和广西大学生创新创业计划项目的资助。
5 结语
由于大学生参加机械创新设计活动多是被各种科技竞赛活动所吸引，因此在指导大学生机械创新设计活动时，在指导思想上除了看到这些竞赛活动对机械创新教育的积极促进作用的同时，也要清楚地意识到学生参加机械创新设计活动的功利性。功利性目标使得一些学生甚至指导教师只看重结果不重过程，从而大大削弱创新设计的人才培养作用。这对这种现象，本文分析了大学生机械创新设计活动中容易出现的失误和不足，从人才培养的角度提出了相应的指导策略，希望能为提高机械专业大学生的工程能力有所帮助。
参考文献：
（1）黄小龙。大学生机械创新设计能力培养的探索[J]。中国电力教育，2010（6）。
（2）黄。机电类本科生机电液一体化系统创新设计能力培养与实践[J]。教育教学论坛，2013（35）。
（3）任爱华，孙传琼。大学生机械创新设计大赛指导初探[J]。中国电力教育，2011（6）。
（4）王胜曼，张建华，孙晓燕。影响大学生机械创新能力的调查分析[J]。人力资源管理，2010（6）。
