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机械创新设计方法范文1
中图分类号：G301 文献标识码：A 收稿日期：2015-11-10
在机构综合设计中，对于给定杆数和自由度的机构通过采用运动链确定非同构运动链，是机械创新设计过程中的一个重要环节。但此时将面临如何检测出所列出的多个运动链中可能存在的同构运动链的问题。因此研究一种判别运动链同构的新方法成了该研究的热点。
一、机构创新设计的研究现状
20世纪50年代以前，机械设计人员主要凭经验进行机械设计，要求机械设计人员具有很强的专业素质。50年代以后，机构创新设计的研究成了热点，机构创新方法的研究取得了很大成功。
基于原型的创新设计是根据已存在的机构，归纳其特性，运用综合方法对机构的运动链型进行综合，最后确定可行的链型，完成方案设计，从而为以后对机械的尺度、运动学和动力学分析提供基础。
二、同构判断
机构结构类型综合研究采用运动链同构进行分析具有重要意义：如果将非同构运动链错误地看成是同构，则会导致新的运动链会丢失；如果将同构的运动链看作是非同构，这样使机构结构的类型会产生重复。对于单铰运动链的算法如下：将两拓扑图的点、边编号，再将一拓扑图邻接矩阵的行进行对调，相应列亦对调：若该变换能使其邻接矩阵变为与另一拓扑图的邻接矩阵相同，则两拓扑图同构；否则，两拓扑图不同构。但该同构判定方法的计算量会很大。同构运动链表示各元素杆之间的联接支链完全相同，理论上只要寻找出运动链构件、运动副及各回路的装配关系，就能简化辨识运动链的同构。
三、运动链的全回路拓扑特性矩阵
可利用运动链回路矩阵来识别运动链同构，但是对于一条运动链来说，分析其独立回路十分困难，寻找最短回路更加困难；对于构件多、回路多的运动链，区分起来更加困难。在回路的长度相等的情况下，可利用独立最短回路矩阵来识别同构。一条运动链很容易得到广义拓扑图，而且能清晰看到运动链的回路和数量，多元素构件和各支链链接也很清楚。为了避免出现问题，现采用全回路拓扑特性矩阵来识别运动链的同构，定义回路的向量：Li（X1X2…Xk）。
式中：Li是第i回路的回路向量；Li+1是拓扑图外环路的向量；Xk由广义拓扑图中的顶点的支链组成，代表第i回路第k顶点或支链类型。现定义运动链的全回路拓扑特性矩阵：SL+1=[L1L2…LL+1] 。
当某回路的向量坐标值数量小于k时，就在后面补0代替，得到了一个（L+1）×k阶全回路拓扑特性矩阵。
四、全回路拓扑特性矩阵的构建
为保证矩阵SL+1的唯一性，对其构建方法作如下规定。
（1）建立运动链广义拓扑图，验证运动链的独立回路数量，尽量以最大度的顶点选择回路，标好序号。
（2）写出各回路的向量Li。
（3）按照式（2）构建全回路拓扑特性矩阵，但坐标值没达到最大值k时，列中采用0表示。
五、全回路拓扑特性矩阵辨识运动链同构
运动链的全回路特性矩阵是具有支链信息和运动链的多元素杆，如果通过交换一条运动链矩阵的行，可得到另一运动链的全回路拓扑特性矩阵，则说明两运动链同构，否则不同构。
六、总结
本论文主要分析了机构创新设计的研究现状，主要从包括机构原型的创新设计以及基于功能分解和重组的创新设计方法出发，详细介绍其相关的研究进展现状和趋势，对同构判断进行了具体分析，然后对运动链的全回路拓扑特性矩阵进行了研究，重点介绍了全回路拓扑特性矩阵的构建。
参考文献：
机械创新设计方法范文2
关键词：现代机械设计 创新 方法
中图分类号：TH122文献标识码： A
传统的设计已经不能适应于新时期的需求，现代机械设计方法在传统设计的基础上，融合了多个社会领域的因素，并进行了整体的优化。现代机械设计方法依据计算机技术和设计方法学，加快了设计的进度、提升了设计的质量和成功率，也加强了市场经济形势下的机械产品竞争力。科技的进步，将会进一步拓宽现代机械设计的内容，从而使得设计产品具有更高的质量。
1 现代机械设计的方法
1.1 三次设计法
三次设计法分为三个主要的过程，即参数设计、容差设计和系统设计。参数设计是优化组合各个功能部分，让系统内的各参数达到最佳的组合,从而减小产品所带来的负面影响;容差设计是对机械设计做一个整体的检验，保证每一个参数的具体波动范围，减少制作过程中的成本;而系统设计是机械设计的基础部分和核心理念，也是机械设计的开始阶段。三次设计法的核心内容是容差设计和参数设计，它也是质量最高的设计方法。
1.2 普适设计法
普适设计注重总结和积累经验。由于机械设计种类随着时展逐渐增多，需要一个系统性的理论方法来归纳和总结。普适设计理论是设计方法中的典型，它建立了系统性的设计方法，在规则、方法和策略中都有确切的设计规则。普适设计理论侧重在机械设计内的结构，是一种立足于经验的方法，其能量输出和输入都是和经验相关。
1.3 公理化设计法
公理化设计法立足于决策理论。此方法结合了普适法，吸收了普适法的经验设计。公理化设计法的基础是系统理论，加上科学决策，便可以形成法律公则和科学基础为主的设计方法。即便是缺乏系统经验和知识，公理化设计法依旧能有效地利用。由此看出，公理化设计法比较传统。但一些机械化设计很复杂，倘若不依据先进的理论方法并不能加以设计。而公理化设计方法却能优化多个复杂类型的机械设计，获得良好的设计效果。
1.4 电子信息技术设计法
此机械设计方法是由于计算机技术、通讯技术的发展而形成的。机械设计人员在构思和运算时，可借助于计算机的高速操作能力。传统机械设计多是用手工绘图的方式，形成设计方案。而电子信息技术设计法具有先进的设计理念和准确的设计步骤。不仅可以降低设计人员的劳动强度，加快设计的进度，而且可以提升机械设计的质量。
2 树立优化设计的思想
现代优化设计建立在数学规划的基础之上，依靠计算机等现代计算工具，通过分析相关约束条件，找到既定问题的最优解的设计方法。
优化设计是在现代机械设计中一种先进的创新方法，以现代的数学最优理论和计算机技术为前提，通过设定函数由计算机计算得到最优或效率最高的设计方案，优化设计的理念符合现代机械设计发展的需求。优化设计方面，我国在研究上也有了较大的进步，对一些先进优化程序的设计在业内影响很大，然而对其在应用方面还不能延伸到所有相关领域。在现代机械设计的创新中，优化设计是一个很重要的研究方向，这种设计方法建立在科学的基础上，对设计者本身的专业素养要求较高，同时需要其拥有先进的创新理念，能够在原有基础上不断挑战新的高度，设计出在实用的同时可以引领时展的创新产品。
3 变型设计思想
所谓机械设计的变型设计，就是在以原产品为平台进行二次开发，加强零件的规格标准化，部件通用化以及产品的系列化。进而满足更多用户的具体需求。
产品三维参数化的变型设计，就是变形设计中把拓扑尺寸约束以及工程约束的驱动作为设计基础的设计方法之一。传统参数化设计对部分特征驱动尺寸做出修改，使其他关联尺寸得到相应调整，从而得到结构相同但尺寸不同的系列零件三维模型；三维参数化变型设计不仅包括这些，而且涵盖了三维参数化模型驱动后与之相关联的工程图的视图位置、比例、尺寸、注释、B0M 表等相关信息的自动更新，生产制造的下游工装夹具、工艺规程规划、NC 代码等的参数化关联设计，乃至整个产品生命周期的参数化设计。
4 应用计算机技术进行机械设计
4.1 使用 CAD 软件
作为信息时代成果之一的现代机械设计，其进步和发展与计算机技术密不可分，用计算机进行复杂的分析和计算能够大大减少设计所需的必要时间，并帮助进行设计的改进和调整。由于计算机具有储存量大，速度快以及处理信息能力强的特点，所以能够在短时间内通过各种数据的分析找出最优解，这些是传统的计算方式所无法代替的。因而可以说，在现代的机械设计中计算机技术的广泛运用将是不可逆转的趋势。
尽管对需求和设计的可行性进行分析时计算机能够完成的工作并不多，然而剩下的设计步骤几乎都能够通过计算机运算完成以节省大量的人力物力，包括画图，计算等等一些复杂的工作，如果能够合理配合设计者自身的设计创新理念，就一定可以使得设计质量大幅度提高，而 CAD 软件就是被出于这样的目的而开发的。
现代机械化的设计以完全实现自动化作为其最终目标，但是要真正实现这一目标需要做到的事情还有很多，甚至当前的科技水平还需要有所不足。同时，由于机械设计的创新需要，目前的最佳设计方式是进行人机合作。在应用 CAD 软件进行设计的时候，设计者的创新理念是主要的，处于主导地位，而计算机则是设计者在设计的过程中的一种工具，在从属地位。所以，设计者必须在设计的过程中充分发挥其主观能动性，通过对计算机的灵活操作实现人与计算机的完美结合。可以说，人的主观能动性和创造力配合计算机的强大计算处理能力，才能设计出更加贴近当今机械设计需求的产品。
4.2 数据库管理
现有的数据库管理软件种类很多，广泛应用于商业领域或企事业单位管理部门。在机械设计领域，数据库管理也十分重要，需要一个储存量大、可以管理复杂数据的完善的数据库管理系统，但当下大多数此类软件还不能完全做到这一点。这就要求我们充分发挥创造性，根据自己的设计需要来建立数据库，以便更好、更精确地分析数据，从而达到我们想要的设计效果。
设计者在机械设计过程中，经常需要查阅一些数据资料和文献，从而得到所需数据、公式或理念。传统方式是设计者花费大量时间和力气自己去一一查找，十分耗费人力。但在计算机已经普及的今天，设计者完全可以省下这番功夫，只需事先把机械设计的相关资料都储存进计算机系统，建立完善的数据库，这时就可以利用计算机储存量大、查找速度快的优势，迅速分析查找并最终得到所需的资料。查找资料历来都是庞大而复杂的工作，计算机的出现解决了这个问题，为机械设计者节约了很多时间，使他们可以把更多的时间投入到机械设计的创新当中去，从而促进了机械设计更快更好地发展。
5 结束语
现代的机械设计需要创新，所以设计人员必须具备全新的创新理念，充分发挥其主观能动性的同时，能够熟练操作现代设备进行分析处理，以设计出质量更高，更能满足用户需求的机械设备，这同时也是机械设计的发展的一贯要求和准则。
参考文献
[1]叶云岳．科技发明与新产品开发[M].北京：机械工业出版社，1999.
[2]李立斌．机械创新设计基础[M]．北京：国防科技大学出版社，2001.
机械创新设计方法范文3
【关键词】应用型本科院校；地方经济社会发展；协同创新；动画专业；人才培养；产业对接
中图分类号：G71 文献标志码：A 文章编号：1007-0125（2015）12-0173-02
随着国家高等教育战略方针的改变，应用型本科院校加快了自身结构性改革的步伐，开始逐步推进高等教育的战略转型，使传统意义上的“象牙塔”式高等教育向着现代化职业教育的体系迈进。
一、应用型本科院校与地方经济协同创新的背景
长期以来，我国各类高等院校尽管名义上承担着为地方经济发展服务的战略性任务，但多年应试教育制度却让这些高校与地方实质上有着不小的“代沟”。高等院校在人才培养方面越来越趋同化，相似的课程设置与教学内容培养出的一批批大学毕业生谈起理论来头头是道，却几乎没有一项能切切实实“养活”自己的实际工作能力。用人单位即使招入名牌大学毕业生，也不得不经历一段较长时期的内部岗前培训。不仅如此，大量所谓的专业人才掌握的知识其实并非专业，即使有幸被一个对口的岗位选中，这些高校毕业生也是理论联系不了实际的“花架子”，若没有专职的“师傅”带着干上一段时间，基本不可能实现独当一面的目标。伴随着国家对于社会经济各行业提出转型升级的要求，缺乏实践经验的高校毕业生作为新增人力资源却使国家的就业形势出现愈发严重的结构性矛盾。正是在这样的背景下，应用型本科院校与地方经济协同创新才被提上了议事日程。
二、协同创新的具体举措――以徐州工程学院为例
徐州工程学院的前身是始建于1983年的彭城职业大学和始建于1985年的徐州经济管理干部学院及始建于1959年的徐州教育学院三家高等院校的集合，拥有雄厚的职业教育经验与能力。作为教育部“卓越工程师教育培养计划”实施高校、江苏省大学生创业教育示范校、江苏省教育体制改革试点项目实施高校、江苏省语言文字规范化示范校、江苏省培养服务外包人才试点高校，徐州工程学院拥有195个校外实习基地，3个国家级工程实践教育中心，1个国家级大学生校外实践教育基地，2个省级工程实践教育中心，1个省级学科综合训练中心，1个省级人才培养模式创新实验基地等极其丰富的理论教学与实践训练的资源。因此，该院动画专业人才培养与地方动漫产业对接应当充分利用既有的教育和实践资源，发挥学科优势，结合地方产业实际需求开展改革创新，促进学院专业教育水平的提升并不断加强学生未来的职业竞争力。
（一）适当改革课程体系。为适应新时代对于应用型技术人才的需要，学校可以适当聘请来自地方动漫企业的专业人士，对学校动画专业的课程进行调整与整合。按照未来的市场就业前景、根据企业的职业岗位确定培养学生的数量，并根据企业职业岗位需要的人才能力制定培养目标，根据企业职业岗位需要的人才素质确定培养方案，按照企业职业岗位的工作流程设置具体的课程安排。改革后教学体系应形成“基础教学”和“实践教学”两部分。基础教学包括传统公共课程与理论学习，实践教学则应包括全部动画制作环节，同时安排校内外实训、顶岗实训。最终达到“理论与实践、知识与技能、课时与教室、教师与动漫人”的融合，为动画专业的教学改革与拓展奠定更加牢固的基础。
（二）校企合作。学校的专业动画教师联合地方动漫企业共同开展动漫人才的培养工作。比如校方与地方动漫企业合作，在已有的实习基地中选择条件适宜的开创动漫实训基地，学校和企业共同承担设备和软件，双方以“互聘制”向基地提供工作人员，共同开展人才培养工作，学校的专业教师与企业的优秀动漫工作者共同参与实训基地的管理。
根据时下动漫专业人才能力培养层级划分，实训基地可考虑采取“嵌入”式教学机制，让学生参与到地方动漫公司项目的实际操作过程中。“嵌入”式教学让学生、教师与原画师、动画师、特效与合成人员等专业人士有了面对面交流合作的机会，学生可在实际工作中发现理论知识的重要性，激发起努力学习的积极性和主动性；教师则能提高动画在实际工作中的应用能力，在对学生的培养和指导中增加了理论联系实际的教学内容。
实训基地建立后，教师与学生可分别与地方各家动漫企业进行全方位的合作与交流，获得理论知识和实际工作中的大量宝贵经验。至最后一两个学期，学生可进行顶岗实习，由基地提供原画、动画、背景、特技、渲染等各项目的实习内容。在学校教师与企业专业人士的共同指导下，学生可与实际工作零距离接触，大大提高职业技能与水平；教师队伍整体教学水平也可在此过程中得到更多磨炼和提高。
（三）工学结合。这种人才培育模式特别适合应用型专业学科的教育教学，学校可以尝试开启“订单”式人才培养机制，与当地各家动漫公司开展合作，为企业定向培养动漫专业人才。
学校首先从校内动画专业中挑选出全专业范围的学生，第一学期只学习学校原先设置的动画专业基础知识课程；从第二学期开始，在学校基础知识课程外，开始额外增加学校和委培企业联合设置的专业课程，并根据具体学习情况开始由浅入深地逐步参与动漫企业内各具体环节的实际操作，提高理论联系实际的综合应用能力。
额外增学的课程学成后，学生于第三学年进入学校与企业共同创建的动漫实训基地。开始正式接触真实的动漫制作项目。在此期间，院方专业教师、公司企管、专业原画师、动画师等人员开始对学生进行“滚动”式教育――学生先在实训基地进行一星期动漫实践操作，之后到项目现场观察并参与其中辅的具体工作。
（四）解决学习时间与工作时间有冲突的措施。在边学习边工作式的教育中都会遇到学习时间与工作时间有冲突的问题，这是十分正常的现象。尤其对于一项动漫项目的工作来说，一旦开始就必须在规定时间内完成，若学生参与了具体项目，则应当以完成项目为前提，这样势必与既定的课程安排产生矛盾。国外很多应用型大学也有这样的实际问题，他们的解决办法一般是实行弹性学习制度或学分制度，前者是根据学生实际工作的时间顺延学习的时间，后者则不规定学习的具体时间，只要学生修满规定的学分就可以拿到毕业证书。但国内目前暂时缺乏相对成熟的条件，因此弹性学制在中国施行的困难相对较大。但在假期安排工作的办法比较适合中国的国情，目前在上海已经有大学进行了试点。上海工程技术大学根据其学校的实际情况将暑假的时间延长，学生四年本科学习结束时已经积累了超过半年的工作经验，学校与学生就职的企业在学生毕业时共同颁发“实践证书”，帮助学生在未来的职场上取得了显著优势。徐州工程学院不妨也参照这样的操作办法，或者将改革举措进行得更为彻底一些，直接采用学分制，将学习年限适当放宽到现在年限的1.5至2倍，学生在此期间何时修满学分何时毕业，毕业后即刻进入企业参与工作，如此一举数得，学校、企业、学生均可获益。
三、结束语
应用型本科院校与地方经济社会发展的协同创新是适应新形势下国家行业转型升级大趋势的必然，而采取校企合作、工学结合模式培养出的高等教育人才适应了当代社会“学历+能力”的要求，不仅使学生个体在就业市场的激烈竞争中占据了相当的优势，也为深化我国高等教育改革及进一步服务于地方经济与社会发展开拓了创新思路、展开了美好前景。
参考文献：
[1]潘懋元，车如山.特色型大学在高等教育中的地位与作用[J].大学教育科学，2008，（2）：11-14.
机械创新设计方法范文4
关键词：机械设计创新 基本形式 原则 新型内燃机
引言
创新在人类进步的过程中起到了重大的作用， 并且促进了机械设计的前进与发展， 机械结构一直以创新作为发展的动力。如今的时代是知识的时代， 机械设计与制造在国民经济的发展中，起到了奠定基础的作用， 创新才是推动发展的不竭动力。创新能力一旦出现缺失，就会丧失许多本来应该得到的机遇， 没有创新就没有机械技术的不断前进。知识创新和技术创新在竞争中起到了决定胜负的作用，关系到企业的兴衰成败。
1机械创新设计及其特点
机械创新设计就是要把设计者脑海中潜在的创造力完全地释放出来，再借助人类已经取得的相关成果重新进行构思，设计出从前更加具有独特性和实用性的设备装置的一种活动。机械创新设计进行的基础就是机械设计学理论，再对一系列的相关学科进行融合，综合设计之后产生的技术方法。
机械创新设计具有许多优秀的特点： ①设计的学科比较多，比如机械、液压、电力等多学科之间进行渗透和综合。②设计过程里面很大一部分的工作不需要进行计算，而是建立在日常知识的积累上，需要大量的推理判断，还需要与创新性思维进行一定的融合。③要在多方案中将最优方案甄选出来。大型的设计中，必须根据能力进行甄选，并且对所选方案进行科学的优化。④创新设计需要不断地进行筛选，每一阶段都有着不同于其他阶段的特点，客观上还有一定的联系，又是一个整体。
2 机械创新设计研究的目的和意义
开展机械创新设计研究，可以提高本身的科技发展水平， 还可以获取丰富的社会效益和经济效益。具有许多意义：
（1） 深入地进行机械创新设计的研究，可以促使人类发明更多的新机器；
（2） 机械创新设计研究可以使机械专家以更快的速度进步， 有利于机械设计水平向着更高、更快的目标发展；
（3） 机械产品进行创新设计之后，可以有效提高自身的竞争力， 当时的时代产品追求专利化，这样才能获取的更大的收益；
3 机械设计中创造性思维的基本形式
3.1 发散型思维
发散型思维就是在思维过程中，将已经掌握的概念重新进行整合梳理，向附近形成辐射，扩散出更多的答案或者是解决问题的方法。发散型思维。没有固定的方向和固定的范围，也不仅限于传统的思想，很多时候思考问题采取的是比较新颖的想法，常常给人意想不到的效果。
发散型思维能力的高低收到好多因素的影响，最重要的一点就是迁移能力。. 发散型思维有许多不同的表现形式，例如立体思维、多路思维、反向思维等等。发散型思维想要得到的答案要是最多的、最具有新意的，一定要是前人没有想过、没有使用过的方法，这就给机械创新设计带来了更多的灵感。
3.2 聚合型思维
聚合型思维则是用具体的对象当做中心，从不同的角度入手，最后思维回到这个选好的中心上来，解决出现的问题，也就是在许多方案中选择最为合理、有效的那一个。
发散型思维和聚合型思维都属于创造性思维的范畴，两者之间存在着一定的联系，并且不可分割。机械创新设计一定都是由发散思维到聚合思维的过程，然后再从聚合思维到发散思维，反复进行循环，直到问题最后解决。发散型思维和聚合型思维在哲学上来说，属于辩证统一的一个过程，创造性思维整个过程都是为了最后创新的目的做准备，从五花八门的设想中选取最优质的方案。
3.3 想象思维
想象是在思维活动里面，属于抽象思维的一种，想象可以是天马行空般的任意想象，也可以是在已有的基础上进行再加工或者是局部更新的想象. 想象思维一定要以客观现实作为基本的出发点，还要具有一定的概括性以及形象性。
想象是人类的思维中，最神奇的一部分，也是最美丽的一部分。失去了想象，也就失去了创造，想象就是创造精华所在。万有引力定律只是因为一个普通的苹果落下地面，牛顿据此展开想象，得到了万有引力定律；“嫦娥奔月”也是人类想象出来的神话故事，促使人类发明了可以登上天空的飞行器。想象可以推动社会不断地进步，科学不断地发展。
4 机械创新设计思维的2个原则
机械设计过程是由功能要求开始出发，再到作用原理， 最后进行物理结构构思的一个过程。创新设计思维进行的过程中， 一定要将下列的原则牢牢把握好：
（1） 最短路径原则
首先要对产品具有的功能进行明确， 然后找出最佳的设计例子， 以便在最快的时间内接近目标， 然后选用正确的价值工程方法， 再将价值较低的极少数组件找出来，当做研究的对象， 分析出对象当前存在的矛盾， 尝试在最小的变动之下将矛盾解决。这种方法需要消耗的能量是最少的， 也就是所说的选用的路径是最短的。
（2） 相似性联想原则
联想是要针对事物之间的相似性进行分析和归纳，联想合理与否的一点重要依据就是是否具有相似性， 相似性由产品的实例进行决定， 如果多样产品实例同时满足一种功能要求， 那么它们之间就可以说是存在着一定的相似性。
5 机械创新设计实例-新型内燃机的开发
无曲轴式活塞发动机就是机械创新设计的一种实例，它把圆柱凸轮于发动机的中心部位进行安装，在圆柱凸轮的附近就可以在设置多个气缸，这样就形成了多缸发动机。一旦圆柱凸轮的凸轮轮廓形状出现变动的话，输出轴的转速也会随着进行改变，就起到了减速增矩的作用。上述的凸轮式无曲轴发动机已经被广泛应用起来，船舶和机械行业都可以看到它的影子。
旋转式发动机与从前的往复式发动机进行比较的话，输出功率上具有明显优点：体积小、重量轻、噪声低并且结构照比以往简单，但是在实际应用的时候还是存在着一些弊端，需要进一步进行解决。
6 结语
一定要善于吸收多方的经验，在追求最佳方案的时候， 成熟的技术可以直接采用。 还要具备一定的学习能力，机械设计涉及到许多学科的知识， 设计者一定要具有针对问题自学进行解决的能力。只要对自己有信息， 努力进行钻研和探索， 一定会寻求到最佳的设计方案。
参考文献
[1]沈惠平；机械创新设计及其研究[J]；机械科学与技术；1997年05期
[2]刘念聪，王银芝，李宏穆，孙未；机械创新设计的概念及其技术内涵[J]；矿山机械；2004年09期
机械创新设计方法范文5
关键词 创新设计能力 以教促学 讨论式学习 考核方式
中图分类号：G712文献标识码：A
创新能力则是人们改造旧事物和创造新事物的能力，它包括发现问题、分析问题、发现矛盾、提出假设、论证假设、解决问题及在解决问题的过程中进一步发现新问题、新方法从而推动事物向前发展的一种能力。创新能力的培养离不开收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、协作能力等等，也包括较扎实的基础知识、基本技能、较宽的知识面、较强的实践能力和丰富的实践经验。①②
在我国建设创新性大国的历史背景下，高职学生担负着生产一线的技术创新和管理创新的重任，即工艺流程的革新、加工方法的改良、新产品的开发试验、管理形式的变革等都是高技能型人才应具备的创新能力。机械设计基础是机械专业的专业基础课，涵盖了工程力学、机械零件、机械原理、机械设计以及机械课程设计等课程，内容广、综合性强，在机械类课程中起到了承上启下的作用。而目前的机械设计课程重视理论讲授、学生学习起来非常吃力、难以提高学习兴趣，内容过于陈旧且抽象单一、联系工程实际不够紧密、实践环节薄弱、并且忽视了对学生创新意识和创新能力的培养。因此，对该课程进行以培养学生创新能力和实践能力为目标的改革十分必要，必将对机械专业学生的创新意识和创新能力的培养起到十分关键的作用。③
1 以培养机械创新设计能力的培养为主线的项训练目整合课程内容
机械创新设计能力的提高需要一个长期的培养过程，而且需要扎实的机械设计理论知识、较强的创新意识和创新实践能力。因此，建立一个以培养创新能力为主线的机械设计课程内容，对有效培养高职学生机械创新设计能力的起着至关重要的作用。课程内容的设置遵循了学生认知、专业知识学习和创新能力成长的规律，从简单到复杂、从初级到高级，设置了一条以创新设计项目为引领、以认知项目和常规训练项目为理论知识掌握和应用的课程内容新体系，把相关理论知识的学些融入具体的项目训练中。④例如，在训练“脚踏式健身自行车的创新设计”时，先让同学们认识和操作牛头刨床和缝纫机的曲柄摇杆机构实物模型；其次，讲解与此相关的理论知识：曲柄摇杆机构的工作原理、曲柄摇杆机构的自由度计算以及弯矩强度和弯曲刚度的力学计算；然后以相关项目“颚式破碎机机构分析”训练与强化曲柄摇杆机构相关知识和分析与设计该类机构的能力；最后，让同学们分组设计“脚踏式健身自行车”，并强调其原理设计不能局限于曲柄摇杆机构，可以考虑棘轮机构、液压或气压传动系统、以及其他富有想象力的设计方案。
2 推行以教促学和讨论式学习为一体的教学方法改革
“以教促学”和“讨论式学习”均是以学习者为中心的教学方法，能够有效提高学生的独立思考能力、协作能力和创新能力，把二者融为一体，势必会产生更加有效学效果。
2.1 通过教而学的教学方法
“以教促学”的教学方法是基于建构主义理论之上的一种教学创新，基本的教学方法是真正以学习者为中心的交际教学法和以学习为中心的任务教学法。最终的目标是提高学生的自主学习和合作学习的能力，提高学生获取知识的能力、独立思考的能力和创新的能力。⑤在机械设计的教学过程中，让每组同学至少负责一节课的讲解，包括PPT制作、讲稿，该节课要求是基于项目或任务驱动，项目或任务的内容自选，应突出项目的创新性，并讲授与之相关的理论知识。
2.2 小组讨论式教学方法
小组讨论是合作学习中教学环境最宽松、学生参与度最高的互动学习方式。美国教育学家布卢姆认为：当学习转化为一种合作过程，人人都从中受益时，小组学习是十分有效的。⑥
目前的任务实施主要采用小组讨论的方法完成任务，分组往往很随意，要么是按学号分，要么按宿舍分，要么按上课时的习惯座次分，讨论后由一个学生总结。这样会使其他通同学偷懒，而且效率低，或者成绩较差的小组不讨论或讨论的进度很慢。高效的小组讨论具备这样的特征：一是分工明确，二是小组成员积极参与，三是时间被高效利用，四是学生之间能够互相帮助。这里提出通过教而学的小组学习法。在分组时，首先使每组中都有成绩差的学生和成绩好的学生，让成绩好的学生带动和指导成绩差的学生，以提高讨论的质量和效率；其次，应尽量使小组的数量比小组成员的数量多一个。在任务或项目分配时，每个小组的任务应尽量不同。当一个小组讨论完后，让该组每个的成员分别到其他小组去讲解或演示其任务内容，直至把其他小组成员全部讲会。在讲解时，要说明其任务完成的创新点和具体实施方案及结构实现。
3 以创新制作为主导改革实践环节
由于相关的零部件的强度和刚度的计算和校核在理论学习时已有训练，而且市场上大量已有成熟的相关计算软件，因此，该环节应注重方案和结构设计，掌握相关的强度和刚度的计算和校核方法和过程，但不必花费大量的时间去计算。项目的设计时给出的诸如减速器的设计范例只是参考，学生需要完成的项目应是减速器意外的其他项目，这些项目要么来自于生产实际，如旋转式多工位机械手、差速输送机、用于烟丝输送的垂直提升机等；要么是同学们感兴趣的能够解决实际生活问题的项目，如简易立体车库、健身自行车、新型高楼逃生窗帘、轻便式高楼逃生器、多功能野外手术床、自动鲜肉切片机等。在该环节，仍然要突出学生的自选自拟题目。在实物的制作过程中，对于体积较大的项目，做出模型即可，对体积较小或创新性较强的项目可做出1:1的实物。
4 建立以机械创新设计大赛内容为导向的机械创新设计协会
机械创新大赛为全国大学生提供了培养创新能力和科技转化成果能力的舞台。但以往的大赛只是少数同学参加，覆盖面很小 ，受益的同学不多。为此，我们成立了机械创新设计协会，下设十个小组，由一批有实践经验且创新能力较强的教师指导，并由组织能力、创新意识和创新意识较强的学生负责，分工协作，目的明确。以协会的形式开展活动，不仅利于学生充分合理安排时间，更能锻炼学生的组织管理能力，加强团队合作精神。每学期组织一次院内机械创新设计大赛，并给获奖的团体以奖励，比赛内容不限，比赛的题目以学生自拟为主，老师给与指导；每两年组织一次江苏省暨校内选拔赛，比赛内容以全国机械创新设计大赛的内容导向，题目可以是老师给出，也可以是学生自拟。此举极大地地激发了学生学习机械知识的热情和创新意识，较大地提高了学生的机械创新设计能力，且参与的学生数量得到了很多的提高，也取得了较好的比赛成绩，先后获得了自动黑板擦、万向液压救灾等二等奖8项、机械摩擦式高楼逃生装置、液压救灾剪等三等奖15项，并于2010年获得了江苏省机械创新大赛优秀组织奖。而且，相关机械创新设计获得发明专利2项，新型实用专利8项，并有3项正在审理中。
5 考核方式改革突出创新能力考核
考核方式的改革与课程体系、教学方法、实践教学改革相辅相成，相互促进，而且，后者是前者的基础，前者对后者具有较强的导向作用。
机械设计改变了以往重知识轻能力的“一卷定终身”考核方式，实行理论考核与实践考核相结合，采取过程评价与结果评价相结合的方式，强化学生综合实践能力，重点评价学生的职业能力，突出学生创新能力的考核。课程考核成绩包括形成性考核（60%）和期末考试（40%），其中形成性考核包括以下内容：
（1）平时成绩（10%）。主要包括平时课后作业和上课纪律考核。
（2）课堂项目或任务（30%）。针对高职生理论分析能力较差、定性分析能力和创新意识较强的特点，课堂任务考核主要包括机械设计的创新点、团队的协作精神和能力、学习态度和任务完成情况的考核其中创新点占课堂任务考核的30%。对于理论创新设计项目，其方案设计应占最大分值，其次是结构设计，最后是相关理论计算。
（3）课外实践创新项目（20%）。课外实践创新项目主要包括方案创新设计、机构创新设计、理论分析和实物制作。其中实物制作占40%，主要考察期功能是否实现、结构是否合理、制作质量是否达标；方案创新设计、机构设计和理论分析各占20%。
（4）期末考试（40%）。期末考试除了考核学生对课程知识掌握程度和一般应用能力外，还考核期创新设计能力，要求学生在规定的时间内，根据创新题目的要求，拟定出可行性方案，并画出机械系统的运动和结构简图，该题目占期末考试的20%。
6 结论
通过以培养学生创新能力为主线，对机械设计的课程内容体系、教学方法、实践环节和考核方式的的改革，提高了学生们的学习兴趣和学习效果、提高了学生的知识应用能力、增强了创新意识和创新能力。教学改革实施使我们看到，虽然高职生的理论分析和计算能力较弱，但学生们的定性分析能力、实践能力和创新思维能力是很强的。如果（下转第60页）（上接第44页）我们在借鉴他人成功经验的基础上，对机械设计教学过程中不断探索和实践，必将会摸索出更加适合培养高职生工程应用能力和创新能力的课程内容和教学方法来。
注释
① 汪刘生.教学论[M].合肥:中国科学技术大学出版社,1996:32-45.
② 杨志勤.等机械类高职创新能力培养“2332”教学模式的探索.中国职业技术教育,2010.2.
③ 李阳星等.机械设计基础课程体系改革与学生创新能力培养的研究与实践.黑龙江教育,2007(7、8).
④ 翁蓉等.高职高专机械设计课程教学改革研究.科技信息,2010.23.
机械创新设计方法范文6
20世纪初,全球社会生产力的发展中只有5%是依靠技术创新取得的,而现在发达国家中的40%是依靠技术创新取得的｡
美籍奥裔经济学家熊彼特(JosephA.Schumpeter)于1912年在其著作《经济发展理论》中将“创新”作为一个经济学概念首次提出｡
熊彼特认为创新是发明的第一次商品化,也就是说,把发明引入生产体系并为商业化生产服务的过程就是创新,它意味着建立新的生产函数或供应函数,是在生产体系中引进一种生产要素和生产条件的新的组合｡
而发明实际上就是一个产品创新的过程,其关键是设计的创新,设计创新是实现产品创新的根本基础｡因此,创新设计的重要性就显而易见了｡
创新设计是一种创造性的智力活动,是设计者充分发挥自己的创造力,利用人类已有的科学技术成果,进行创新构思,应用新技术､新原理､新方法进行产品分析和设计的过程｡
2创新方法的发展
创新是一个及其复杂的过程,人类对创新本质的认识与研究还远远达不到科学的层次｡但是众多创新学者,经数十年的研究发现,科学技术的发明创造有一定的规律可循,他们大多是以原则､诀窍､思路形式指导人们克服心理和思维的障碍,改善思维的灵活性的过程｡
自20世纪30年代至80年代,世界上出现了300多种创新技法,10多种创造原理｡这些创新技法,各自从不同的角度､在一定程度上突破了制约创新的相关因素的限制｡
所谓创新技法就是在创造心理､创造性思维方法和认识规律基础上的技巧｡这些创新技法不存在科学的逻辑关系,大多数目前在理论上处于“初生期”,还远远未达到纯粹的科学水平｡
从思维的角度,创新是人类驾驭形象思维与逻辑思维､发散思维与收敛思维的过程｡
经过数十年的发展,在掌握已有创新技法的基础上,结合认知科学､人工智能､设计方法学､科学技术哲学等前沿学科,创新设计方法已成为一门独立且有待于开发的新的设计技术和方法｡
创新设计方法的发展历程如图1所示｡
最初的创新研究侧重于人的创造性思维,总结出一些具有指导意义的规律,形成各种创新技法,如:头脑风暴法､联想法､类比法､侧向思考､仿生法等｡
后来,创新方法的研究开始注重以知识(专利)为基础,通过对专利的分析与研究,总结创造活动所遵循的创新原理,该阶段的典型创新方法是TRIZ理论｡
随着计算机技术的发展,创新方法的研究也出现新的趋势,在现阶段,各种成熟的创新设计方法开始集成化研究与应用,并与计算机(包括网络)技术相结合,形成计算机辅助创新(CAI:ComputerAidedInnovation)技术,如:QFD､可靠性设计､网络协同创新技术､有限元分析等各种成熟的技术和方法开始融入到创新设计过程中｡
3机械产品创新设计的研究
机械产品创新设计的研究对于提高机械产品的设计水平､提高产品的竞争力有着重大的意义,受到世界各个国家的普遍重视｡
机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力,利用人类己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,应用新技术､新原理､新方法进行产品的分析和设计,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｡
一般来说,创新设计包括全新设计和适应型创新设计两类｡
需要指出的是,创新设计和概念设计并不是同一个概念,概念设计的核心是进行设计创新,而创新设计并不尽限于概念设计阶段｡在产品设计的各个阶段均有创新设计的问题,但是最主要的是在概念设计阶段进行创新｡
国内外学者针对机械产品创新设计,分别从设计的本质､设计的过程以及设计的方法等不同方面,做了大量的研究工作｡
创新设计理论和方法的研究现状见表1｡
4机械产品创新设计存在的问题及展望
通过上述文献的研究可以看出,尽管人们从不同角度对创新设计进行了数十年的研究,取得了一些成果,但是产品创新设计过程中还有一些问题仍没有解决,成为今后研究的重点｡
(1)创新设计本质过程的研究这实际上也是对设计的创新本质的认识｡尽管人们从思维方法､设计手段等多方面对创新问题进行探索,现在对创新的实质过程仍没有一个统一的､深层次的认识,无法形成一个完整的理论去指导创新实践｡在这方面我们仍需要做大量的工作｡
(2)创新设计中知识的表达与应用首先,产品创新过程涉及多学科､多种技术,如何将设计知识组织管理,满足设计主体对知识的需求是今后的研究重点｡其次,为创新设计过程建立科学的产品模型,结合现代CAD技术,支持创新方案的快速表达,对于提高设计效率有重要意义｡
(3)设计理论研究与设计工具开发存在严重脱节人们对于设计理论及创新问题进行了大量研究,但是理论研究与设计工具,特别是产品的结构设计工具存在严重的脱节｡一方面某些机械结构设计理论和方法的研究较少考虑计算机实现的问题;另一方面设计工具开发时,又没有适合计算机进行的结构设计自动化和智能化理论｡需要深入研究机械产品设计中功——构映射的本质规律｡
(4)创新设计过程的集成化技术研究创新设计过程的集成化技术的重点在于概念设计的集成化实现,主要是指产品的原理方案创新与结构方案创新的集成｡现有的设计理论或设计工具多是从不同的角度,考虑某阶段的创新实现问题,如:TechOptimizer可以辅助实现产品原理方案的创新,但需要其他CAD系统完成结构的设计工作;一些大型的CAD/CAE/CAM商品化软件,如:UG､Pro/E等均开发出了支持概念设计的工业设计模块或草图设计模块,但是这些模块基本上仍是计算机辅助绘图的工具,几乎不支持原理方案的创新｡缺乏统一的创新设计理论指导创新设计过程,是造成原理方案创新与结构方案创新的集成度低的主要原因｡
参考文献
[1]孙林夫.现代产品设计技术及其发展[J].中国制造业信息化,2003,32(1):37~40.
[2]约瑟夫.熊彼特.经济发展理论[M].北京:商务印书馆.1990.
[3]沈惠平.机械创新设计及其研究[J].机械科学与技术,1997,16(5):791~795.
[4]张武城.创造创新方略[M].北京:机械工业出版社,2005.
[5]刘莹,艾红.创新设计思维与技法[M].北京:机械工业出版社,2004.
[6]高常青,黄克正,王国峰.由TRIZ理论的通用解求问题的特殊解[J].中国机械工程,2006,17(1):84~88.
[7]邹慧君,张青,郭为忠.广义概念设计的普遍性､内涵及理论基础的探索[J].机械设计与研究,2004,20(3):10~14.
[8]约翰逊PC(陆国贤等译).机械设计综合一创造性设计与最优化[M].北京:机械工业出版社,1987.
[9]檀润华.创新设计-TRIZ:发明问题解决理论[M].北京:机械工业出版社.2002年2月第1版.
[10]I.Rivin.UseoftheTheoryofInventiveProblemSolving(TRIZ)inDesignCurriculum[J].TRIZJournal,triz-,February,1998.
[11]G.S.Altshuller.Andsuddenlytheinventorappeared[M].TechnicalInnovationCenter,INC,Worcester,1996.
[12]牛占文,徐燕申,林岳.实现产品创新的关键技术—计算机辅助创新技术,机械工程学报,2000,36(l):11~14.
[13]颜洪森.颜氏创造性机构设计(一)~(三)[J].机械设计,1995(10)~(12).
[14]李学荣,李乃拓.多杆机构复杂运动分析与自动设计[J].长沙交通学院学报,2000,16(1):18~21.
