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机械产品创新设计范文1
Abstract: The paper mainly discusses the concept of green machinery products innovation design and its design principle, feature and methods.
Key words: green；mechinary products；innovation design
中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）33-0263-02
1绿色机械创新设计
1.1 绿色设计绿色设计是指借助产品生命周期中与产品相关的技术信息、环境协调性信息、经济信息等，利用并行设计等各种先进的设计理论，使设计出的产品具有先进的技术性、良好的环境协调性以及合理的经济性的一种系统设计方法。绿色设计要求产品具有以下属性：节能、可拆卸和可维修性、产品报废后的可回收和可再利用、不含有害物质、废弃物的处理过程经济或不会对环境、安全和身体健康造成危害等。
1.2 创新设计创新设计，要求设计者充分发挥创造性思维，吸收最新科技成果，运用现代设计理论和方法，设计出更具竞争力的新颖产品。机械产品创新设计类型可分为三种：原创设计、变异设计和反求设计。现代公司必须致力于开发新产品，必须学习如何有效的创新，从产品概念到投放市场，都必须融合新的“设计”。产品设计可以看成是一种以解决问题为直接目标的活动，需要一系列复杂而系统的努力，包括：提出拓展设计概念，修改细节，评价合理的解决方案等。
1.3 绿色创新设计绿色创新设计是绿色设计与创新设计互相交合后产生的一种具有绿色特点的创新设计。目前产品开发中，有的绿色设计是创新设计，有的绿色设计不是创新设计；绿色设计与创新设计不应互为排斥，而要互相交合，形成绿色设计中有创新设计，创新设计中有绿色设计，构成绿色创新设计。绿色创新设计是综合考虑环境影响和资源效率，应用创造性思维，进行创新设计的一种方法。
2绿色创新设计原则
2.1 生态效益最好原则绿色设计强调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；设计能源消耗少的产品，减少对材料和资源的需求，保护地球的矿物资源。噪声也是一种环境污染，影响到人体健康。随着环保意识的增强，人们对环境要求越来越苛刻，低噪声设计日趋重要。从设计上就考虑产品的生态平衡性，应用绿色设计理念，是一种从源头上控制污染的有效策略。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 人机工程学原则绿色设计倡导“以人为本”，进行人性化设计，实现对人体的良好保护。通过研究组成人机系统的人和机器的相互关系，以提高整个系统的工作效率，并使“人一机器一环境”相互协调，以求达到人的能力与作业活动要求相适应，创造高效、舒适、安全的劳动条件。机器外观造型应比例协调、大方，给人以时代感和美感，色彩要和产品功能相适应。如医疗器械要用浅色，给人以卫生、安静感；冰箱、制冷器要用冷色，给人以清凉感。绿色设计与传统设计的根本区别在于：绿色设计要考虑产品的整个生命周期，从产品的构思开始，在产品的结构设计、零部件的选材、制造、使用、报废和回收利用过程中对环境、资源的影响，希望以最小的代价实现产品“从摇篮到再现”的循环。绿色设计综合考虑环境因素和资源利用率等。
3绿色创新设计的特点
3.1 体现绿色设计理念基于绿色原型的创新设计所依赖的设计实施技术方法群是建立在绿色设计的理论基础上，设计者充分利用创造原理，发挥创新性思维，以寻找产品设计的创新点。其重点表达产品在制造、使用和回收利用的过程中可能造成的对环境的污染及资源的过分消耗。
3.2 面向产品全生命周期进行设计传统设计方法局限于考虑产品在使用过程中具有的功能属性(使用功能)，设计者缺乏环境保护意识。在基于绿色原型的创新设计中，强度方案设计是基于产品全寿命周期，通过分析产品在设计、生产、使用和再利用整个过程可能造成的对人和周围环境的影响。
3.3 强调创造原理与程序化思考创造性活动的开展和完成，不仅依赖于创新性思维，更需要应用创造原理。当逻辑思维、直觉思维、抽象思维等创新思维不能满足产品设计要求时，通过建立设计方案形态学矩阵，进行系统的搜索，把创新变成程序化的思考过程，能够克服经验总结设计的不足，促使创造性成果的生成。
3.4 超前性、综合性与先进性特征①超前性。绿色创新设计体现了未来新产品开发的趋势，将有助于缩短新产品开发周期，如快新产品开发，使开发的新产品更能符合满足未来社会的需要，具有超前性。②综合性。绿色创新设计综合了绿色设计和创新设计的概念、方法、特点、技术等各种因素，形成新的设计方法或设计思路。从创新设计的角度看，绿色创新设计是绿色设计与创新设计的有机联系与综合。③先进性。绿色创新设计是对绿色设计和创新设计各种因素的优化组合，增加了新产品的价值，是面前市场，具有竞争优势的设计。
4绿色创新设计的方法
4.1 逆向设计法逆向设计是相对正向设计而言，其基础是应用逆向思维，利用事物的对立面。如对立、对立并存、对立综合等，从原理逆向、大小逆向和属性逆向等方面进行绿色创新设计。①简化。简化产品结构。如减少部件的数量，以便于装备、拆卸、减少紧固件数量等；简化拆卸过程。如结构设计时，采用易于拆卸的连接方式，减少紧固件数量等；简化回收工艺：废旧产品的回收工艺技术应简单可行。②极小化。朝极小化方向思考：如产品的轻、薄、短、小化。③极大化。朝极大化方向思考：如采用新技术、新原理、新材料等构思功能极大化的结构简单、材料少、体积小、重量轻、可靠性高、寿命长的产品。④废旧产品的回收利用。利用新构思、新技术、回收利用废旧产品。回收资源、减少环境污染，如对全塑汽车的回收利用。
4.2 组合法将两个或两个以上的技术要素通过巧妙的组合，获得创新绿色产品的方法。①材料组合。如A绿色材料+B绿色材料C绿色材料。②工艺组合。如标卖内喷涂绦子激光处理新工艺。③技术组合。如以无污染、资源广泛的纯水作为液压传动的工作介质，加快研制适用于纯水的液压元件与系统。④模块组合。不同功能模块的有机组合，构成不同的产品，如集成罚。模块组合有利于产品的更新换代，维修、废弃产品的拆卸回收。
4.3 移植法运用其它领域绿色设计和创新设计的理论、方法和技术，研究本领域绿色设计和创新设计中存在的问题，开发具有绿色特点的新产品。①原理移植。如将太阳能炊具的集热原理移植到雨伞上，研制成雨天挡雨，晴天能烧水或做饭的新型多功能伞。②结构移植。如将机床滑动摩擦导轨的摩擦面置于滚子间，则得到牵引力小，传动效率高，系统简单，维修方便的滚动摩擦导轨。这种新型导轨是平面滚动轴承结构方式的一种移植。③材料移植。如将工业陶瓷用于发动机气缸，可大幅度提高热效率，降低燃料消耗，是材料的创造性移植。④方法移植。如突变论材料的突变论新型绿色材料。
机械产品创新设计范文2
【关键字】浮雕；创新设计；多软件协同
浮雕是雕塑与绘画结合的产物，用压缩的办法来处理对象，靠透视等因素来表现三维空间，并只供一面或两面观看。近年来，它在城市环境美化、工艺品制作占了越来越重要的地位。随着科技的飞速发展，由原来的手工制作逐步转向自动化生产。目前，市面上广泛应用的浮雕设计软件主要有ArtCAM、Type3、JDPaint等，这几种软件均可以把如手绘稿、扫描文件、照片、灰度图、CAD等文件一切平面数据，转化为三维浮雕数字模型，并生成能够驱动数控机床运行的代码。
以某医疗器械厂一新研发产品为例，验证上述方法是否可行，效果如何？
一、项目存在问题及关键点
该项目系某医疗器械厂一新研发产品，其表面图文属于浮雕的艺术表现形式，按要求将浮雕图文依附于其产品上，既要效果美观，又要寓意吉祥。而目前产品表面浮雕图文形成主要途径是将平面图文利用雕刻机软件的浮雕功能产生浮雕形态，市场上的雕刻软件只能把平面图文利用其软件本身工具转化为其雕刻机能识别的文件格式，无法像其他软件一样转化可编辑数据，因此，利用雕刻软件进行设计的产品存在局限性，那么如何解决完成各软件通用可编辑数据格式是这一项目关键问题。如图，参考样例。
二、项目实施与解决方案确定
依据ArtCAM、Geomagic Studio、UG三软件的特性及数据接口，首先利用ArtCAM生成浮雕文件，再转化为STL三角网格文件导入到Geomagic Studio中进行再编辑，完成三维实体或片体数据的创建，再将其生成数据转化为STP/IGES格式，利用想UG/CATIA/Pro-e等三维软件进行修改编辑或创新设计。
机械产品创新设计范文3
关键词 创新；机械设计；穿心途径
中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）114-0056-02
0 引言
当前，世界各国都已经加强了对本国知识产品的保护力度，我国在改革开放早期所采用的引进―消化―吸收――创新基本模式已经不能满足我国新时期机械行业的发展需要。因此，提升机械设计自主创新能力才能够为我国机械行业的整体发展提供一个可行的途径。而在机械创新设计过程中，通过提高对产品创新的意识及能力，将机械产品的设计制造成本降低，提高产品的操作性能以及自动化陈谷，达到对应的环保要求，对推动我国整个机械行业的发展具有重要意义。
1 创新思维在机械设计中应该遵循的两个原则
整个机械设计过程源自于功能要求与开发，通过作用原理分析，直到最终无力结构构思及形成。在整个过程中，机械创新设计工作必须把握这样两个基本原则。
1.1 设计路径最短原则
设计之初必须对产品必须具备的功能进行确定，之后找寻得到最优的设计结构方式，以便在最短的时间内达到设计目标，之后选择正确合理的价值工程方法，将其中价值相对较低的少部分构件找出，将之作为分析对象，确认其与当前结构设计存在的矛盾，试图通过最小改动量来解决存在的矛盾问题。这种设计路径所耗费的资源以及时间都较少，这时实现目标的路径自然最短。
1.2 相似性联想原则
联想是机械创新设计过程中的一个重要方法，通过对事物之间的相似性进行分析和总结，而联想得到的结构是否合理的一个重要判据就是所设计的结构是否具有一定的相似性，而这有产品的实例直接决定。若设计的多个产品实例同时满足功能需要，则它们之间一定存在对应的相似性，表面产品具备创新设计的潜力。
2 创新思维在现代机械设计中的应用
2.1 在机械产品运动方案创新设计中的应用
机械产品结构运动方案的设计就是设计人员根据用户提出的产品功能需求而提出的从机械结构原理出发的产品功能原理构思。运动方案是探索并解决实际问题的一个有效途径，其主要包括原动机、传动机构以及执行部件等系统运动方案的设计。其最终得到的结果必须满足机械产品结构功能的运动性能要求。设计的一种机构运动方案的好坏直接影响到产品结构、工艺、成本以及使用性能等方面的能力，是确定产品的整体质量、性能、经济性、环境以及所获得社会效益的关键步骤，是整个机械产品设计过程以及后续产品制造、使用过程的基础。对于机械结构产品而言，实现其具体的功能可以采用不同的运动方案，即可以采用不同的写原理予以实现，同时不同的功能又可以通过不同的机构来具体实现。因此，该阶段的工作是整个设计工作的重点，设计人员必须从功能分析出发，利用创新思维对产品的活动架构进行设计、优化，最终得到理想的产品运动方案。
以汽车的前驱、后驱运动方案为例，传统的后驱运动方案具有生产制造成本高、驱动部件多、安装复杂、车内空间较小、牵引力不足以及动力效率较低的问题。在现代机械设计的轻量化、汽车乘坐舒适性以及机动性要求提高的背景下，后驱汽车已经不能满足当前人们生活的需要。基于此，汽车生产厂商通过移植、逆反思维等方式对汽车的运动方案进行创新，将发动机前置，使得发动机的输出轴直接与汽车前轮的传动机构相连，驱动汽车前轮运动。这种驱动方式虽然使得前轮的负载增加，加大了轮胎的磨损量，但是其带来了相当多的好处：其一，汽车的驱动机构得到了明显简化，零部件数量明显减少，使得汽车的造价降低；其二，汽车整车重量下降，使得汽车的加速性能得到改善，刹车距离缩短，油耗降低；其三，采用前置发动机的方式释放了大量的车内空间，使得车辆的乘坐舒适性得到提高。
2.2 在机械产品结构创新设计中的应用
机械产品的结构设计工作主要包括对产品的外形、各部分的配置以及总体结构的设计方面。根据客户对机械产品功能要求的不同，所设计的结构方案也存在明显差异。机械产品结构设计的一个根本任务就是要找到不同结构形态的产品设计方案，设计出新型的产品结构形式。
随着人们对产品结构功能需求的提高，人们对机械产品结构的设计提出了更严苛的要求，设计人员必须在有限的空间中尽量多的将产品功能集成至一处，使得客户的安装和使用功能得到满足。
例如，在传统的办公室中，各式各样的打印机、复印机以及扫描设备充斥在空间中，使得办公室的环境不能得到改善，人们需要一种多功能的一体化文档处理设备。办公用品厂家在了解到人们的需求之后，开始着手对办公机械设备进行改进和设计。后经分析调查，最终通过离散与综合的创新思维方式，在尽量保证产品的基本构形要求下，将打印、复印以及扫描等文档处理功能集成于一体，设计制造了一台多功能一体机，显著改善了办公室的工作环境。
2.3 在机械产品动力能源创新设计中的应用
在制造技术、材料加工技术以及能源应用技术得到迅速发展的背景下，机械产品设计师在动力能源的选择过程中能够选择不同的能源作为产品动力来源，包括石油、天然气、电能和太阳能等。设计工作中，设计人员可以充分发挥其自身的创造性思维、方法，对产品的各个系统进行改进甚至是重新设计，将更多的清洁能源应用与机械产品的动力能源当中。
还是以汽车为例，当前在公共交通工具中日益广泛应用的电动汽车，其主要使用的是电能，与传统的燃油汽车相比，其自身不会排放对大气造成污染的有害气体，即使按单位电能生产过程中所排放的污染物（硫、微粒）进行比较，电动车造成的其他污染物得到了明显控制。这有利于降低人口密集的城市区域大气污染的程度，而且电动汽车还能够在晚间用电低谷时出现的富余电力充电，提高了发电设备的利用效率，使得其经济效益得到明显提升。另外，应用达到了国家提倡的节能减排目的，是创新思维在机械产品能源设计中应用的典型案例。
3 结论
本文针对创新思维在机械产品结构设计、运动方案以及动力能源方面的应用进行了详细的论述，且利用具体的案例进行了说明。虽然所列举的案例较为简单，但是其思维方式对创新思维在机械产品设计中的应用依然具有指导作用，为复杂机械产品的创新设计提供参考。
参考文献
[1]程美华，原所先.机械设计参数选择中非专业因素影响分析与研究[J].机械设计与制造，2012（11）.
机械产品创新设计范文4
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。
机械产品创新设计范文5
关键词:机械设计 创新设计 创新机械设计教育
创新是科技经济发展的动力,对科技和经济的进步具有极为重要的影响。进入二十一世纪后,世界科技和经济的竞争越发向人才竞争的方向偏移。具有高素质,持续创新能力的人才对国家乃至世界经济的发展和社会的进步都有着广泛而又重要的影响。受大环境影响,我国对人才的定义和要求都有了新的变动,特别是对机械专业所培养的人才,应当清楚看到世界制造业正面临着前所未有的挑战。缩短产品的开发周期,提高产品质量,降低产品成本,提升产品核心技术这些已经成为制造业的共识都对历史悠久的,对我国国民经济建设有着重要作用的机械类专业提出了更高的要求。因此,改革教学内容和课程体系,激发机械类学生的潜能和创新能力,提高学生的全面素质,培养符合国际要求具备创新能力的应用型人才就显得非常重要。
1、创新机械设计
1.1 创新机械设计的定义
所谓创新机械设计就是指在完全发挥设计者的创新能力情况下,利用人类已拥有的相关理论、技术原理以及方法等科技技术成果来进行创新构思设计出具有独特性、新颖性、创造性以及实用性的机械的一种实践活动。
1.2 创新机械设计的特点
创新机械设计具有以下特点:
A交叉性。交叉性是创新机械设计最显著的特点,它和力学、电学、机械学,美学以及信息技术等学科都有一定的交叉、渗透和融合。
B在创新机械设计中,存在一些非数据性,非计算性,需要依靠经验以及知识方面的积累才能利用思考、推理和判断的部分。并且在设计方案优化方面也要借助于丰富的知识、经验以及灵感。
C创新机械设计具有反复性。它是一个需要进行多次反复、筛选的过程。
1.3 创新机械设计的重要性
创新机械设计教育是用教育的方法培养学生在机械设计这一科学领域中对设计的创造性思维潜能和实践能力的训练。创新机械设计涉及力学、电学、机械学,美学以及信息技术等多项学科,并且从概念到详细设计都必须经过一个反复的,严格的科学设计计算,可以说,设计过程是一个严谨、科学、周密的过程。与此同时,随着公理化设计、TRIZ设计等创新设计方法技术的出现,为机械或是机械装置的创新设计都提供了新的手段。而CAD技术、虚拟样机仿真技术的研发以及投入使用,都使机械产品的创新设计周期大大缩短。因此,对学生进行创新机械设计教育,培养学生的创新思维,创新意识以及创新能力是极其必要的。
2、创新机械设计教育的探索与践行
现今,与西方发达国家相比,我国在创新机械设计教育的践行还有很大的差距。不仅大部分工科专业的学生在入学前缺乏一定的工程实践知识,在现今的高等工程教育中也存在偏重理论知识传授而忽略实践能力以及创新能力培养的现象。学生的学习成绩仅能反应理论知识的水平,而实际工作能力却是欠缺很多,“高分低能”的现象屡见不鲜。因此,如何培养和提高学生的创新潜力已被多数高校提上日程,创新机械设计教育的践行也在逐步摸索、展开。
开展创新机械设计教育可以分为课堂理论教学和实践教学两个部分。
2.1 创新机械设计的理论教学
理论教学的具体内容大致包括:创新机械的意义,创新与生活、生产实践和市场的关系以及国内外重大的发明、创造、专利简要回顾,创新思维,创新方法,创新的途径以及创新设计实例分析。在进行理论教学时,应避免传统教学中的满堂灌现象发生。授课时,老师应坚持奉行启发式教学,激发学生的主动性将课堂主动权交给学生,利用生动自由的讨论方式培养学生“生疑,存疑,求解”的思维方式,激起学生的责任感、兴趣以及对创新的欲望。创新教育并不是否定传统的教育而应两者相互结合,应尽量做到在传统的课程中导入创新的内容,加大在传统授课中的设计创新内容的比例,激发增高学生学习兴趣,启发学生的创新思维和开拓学生的思维,从而取得较好的教学效果,在教授学生理论知识的同时使学生具备一定的实践能力。另外,为了增强学生的感官认识,了解更多相关信息,扩大学生视野,创新机械设计教育应大量借用各种科技产品实物,或者是产品模型来辅助教学。而CAI课件、视频等现代手段更是不可缺少的。
2.2 创新机械设计的实践教学
创新机械设计教学仅落实到课堂上是远远达不到目的的,只有在落实理论教学的同时开展各种机械创新设计的实践,才能使两者结合,真正意义上提高学生在这一专业的创新能力。该专业学生学习的最终目的是为了服务于社会和工程机械的实际需要,因此让学生利用课堂上得来的理论知识,真正动手做一些设计训练题目,尤其是从日常生活和实际工程实践中提炼出的题目对学生的实践能力将起到极大的作用。而实践教学还可以举办一些课外创新设计活动,例如,搞科技制作发明,开展机械设计竞赛。还可以带领学生进行参观国际国内科技或新产品的展览,从而更多地接触到最新的科技信息。
3、对进一步加快创新机械设计教育践行的一些建议
首先,有条件的高校应尽量加快建立设施配套的,适应教学改革需求的实验室。实验室的建设与布置应以培养符合实际需要的机械类应用型人才的要求为标准,并且在学校加大实验室建设费用的同时,可以通过为该行业企业提供一定服务的方式取得企业的支持,从而获得一定的资金以及宝贵的实际经验资源帮助。实验室的设立可以说是培养该专业学生的综合能力,全面提高该专业学生就业能力的基本条件之一。
其次,改良实验内容和实验手段。内容陈旧,手段落后的实验内容应该放弃,应多增加结合实际,与现实情况相符合的满足设计性、综合性以及创造性的实验。摒弃由教师进行动手操作,学生负责观察记录的教学方式,采用以学生自己思考,自己动手,教师辅助的启发式教学,使学生在学习过程中真正掌握工作能力。
最后,在注重学生的主体作用时,也应重视教师在教学中的引导作用。一支具有创新思维,创新能力的教师队伍才是提高学生的综合素质最基本保证,只有教师的理论实践知识,操作水平得到提高,才能更好地引导学生学习,去创新,最终培养出符合现实国际大环境下要求的应用型综合人才。
机械产品创新设计范文6
关键词：机械设计能力；创新设计理念；大学生
h随着大数据时代的到来，我国需要紧紧跟随世界发展速度，建设创新型国家，从制造大国转变为创造大国，由此导致我国的创新型人才极度缺乏。如今，培养具有实践能力和创新精神的人才是我国教育改革的重要任务，也是教育改革的一大方向。现在我国的各大高校正探究人才培养的有效措施，不断加大对人才培养的资金支持和教学设施改进。积极培养初创型人才，培养具有创新能力和创新意识的高技术人才，是我国教育的重要任务目标之一。
一、创新设计理念
概述和机械大赛的作用创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的科研成果进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性、科学性以及实用成果性的一种实践活动。在机械设计能力中如果将创新理念与其相互结合，将会把艺术、社会、技术、文化等融在设计之中，从而创造出实用性的新产品。为了培养大学生的创新意识、实践能力和合作精神，强化学生综合能力的培养和基础知识，在2000年开始，全国大学生机械大赛就开始举办，在各大高校中，机械创新受到广大教师领导的重视。教育部部长早就指出创新是发展的根本，没有创新就没有发展；设计决定着产品的功能、寿命；机械决定着一个国家工业的发展程度[1]。学生通过参加大赛一方面提高学生的创新设计能力，一方面增强学生的创新意识，让学生将理论转化为实际经验。为国家培养创新型人才，使创新的理念成为学术界的潮流，将比赛中创新的理念和理论知识用到生活中，激发大学生创新潜能，提高大学生的实际动手能力。
二、大学生创新设计的不足
1.高校的师资力量不足
教育的改革是在教师，学生创新能力的培养也是在教师，因此，教师教学水平的高低会直接影响到学生的创新能力。培养学生的创新意识，需要教师不能单调古板，反而要有着强大的创新激情，严谨的学习态度和雄厚的学术功底。但是即使有这样的教学资源，学生的创新意识仍然不足，一方面是由于指导学生进行机械设计仍然有一定的难度，另一方面就是我们的创新教学仍处于开始阶段，没有什么经验可以借鉴。机械创新设计大赛的实践能力很强，学生要在短时间里拿出作品是有一定的难度，而且青年教师的经验缺乏，没有专业的专家指导很难实现机械设计的创新。
2.学生的知识储备不够，创新意识也十分薄弱
在中国传统的教育制度所培养的学生只会考试、死读书。不会临机应变，独立自主的学习；在这样的教学之下，学生学习的主动性和积极性不高而其思考能力也十分有限，严重地限制了创新型人才发展，试问这样如何让学生有自己的创新理念？尤其是我国大学的应试化教育更是阻碍学生发展，使学生在大学学习期间学到知识有限，思想十分僵硬。在机械设计大赛的参与中，大部分为高中生，并没有系统地学习专业课，基础课也只是刚刚学完，学生也不能灵活地将所学到的知识运用到实践中去。因此，在学生参加机械设计大赛的时候，虽然积极性很高，但随着机械的加工制作，学生并不能靠自己的能力来解决困难，这时候学生就会出现厌恶的情绪，放弃参加比赛的机会。而且，高中生的责任感并不是很强，真正参加到最后比赛中的学生少之又少。
三、创新设计理念对机械设计的重要性
在机械设计中，如果单纯地依靠课本上原先的设计材料，无法将机械制造的理论和实践发挥到最大用处，因此，在机械设计中创新理念是机械设计的核心，一个设计产品，如果仅依靠模仿其他人，是无法实现其原本的价值，只有将自己的创新理念与自己的机械设计相互融合，创造出属于自己的产品，才能在一定程度上反映自己是一名合格的创新型人才，由此可见，创新理念在机械设计中是十分重要的[2]。相对而言，创新的机械设计产品也在一定程度上帮助自己促进全脑的开发，因为人是通过感觉系统来感知外界信息的，如果在设计的过程中有不同的信息由大脑中不同的通道进入人体的反射神经中，那么大量的信息就会刺激脑细胞生长，使人脑得到良好的塑造；另外我们所接收的信息分为直接信息和间接信息，直接信息是我们通过自己的大脑根据实际经验总结出来的对大自然的认知，而间接信息就属于外界告知或者他人总结出来写在书本上的，例如我们课本的学习和老师的授课都属于间接信息。在大脑接收间接信息和直接信息的过程中，大脑会将这两种信息有机结合，帮助促进大脑的发展。就像我们在进行机械设计的过程中，利用书本的知识和自己对知识的理解来对产品进行创新一样。总而言之，通过参加机械设计大赛，通过自己动手制作加工产品的过程，会在一定程度上培养大学生自主创新的能力。
四、如何培养大学生创新能力
1.积极参加创新活动
积极参加全国或者高校组织的创新设计活动，培养自己的创新理念。或者在各大高校内由学生自己组织创新活动，让学生自己去大胆地尝试、创新，让学生自己在活动中积极发散思维，激发学生的创新能力，培养学生的创新人格。至于没有机会参加机械大赛的同学可以到比赛座位观看比赛，一方面增长自己的机械设计见识；另一方面可以吸取参赛队员的经验和创新设计。通过总结来增强自己的创新能力。
2.建立合理制度
学校领导要重视创新活动的组织，让学校中更多的学生一起参与机械设计的活动中来，并且为活动提供良好的比赛氛围，建立合理的奖励机制。这样有助于调动学生创新的积极性。例如，在机械设计大赛中的一些学生获奖之后给予一定的奖励或者加分。建立类似的激励政策有利于鼓励学生创新，另一方面也为培养创新型人才作出了一定的贡献[3]。
3.重视学生的个性发展，系统教学
由于对创新的了解不强，但对本专业的知识比较了解，因此，学校对初次参加机械大赛的学生开设了许多与创新相关的选修专业课，甚至允许学生跨专业、跨系来学习各种课程，便于学生进行综合性极强的学科训练。另外还为提高学生的创造性思维，开设了许多的心理学、思维科学、通识教育等科目。还将各种提高自身创新能力的方法在课堂上一一展现出来，例如，探索规律的现代科学创造法、重视分析的思维创新法、扩展思路的发散思维法、强化动因的群体机制创新创造法。不仅仅学生需要创新理念，学校、教师也需要学习。转变教学观念，教授学生正确的学生观。要把学生当做有丰富个性、创造潜能的主体，而不是看做一个被学校管理的对象和灌输知识的机器。通过制定适当的教学目标，经常参加机械创新设计类的赛事，将学生的个性和创新能力充分发挥出来。
4.建立专业场地学校
一方面要支持学生进行创新设计，另一方面要积极拨款，主动建立创新基地，购买创新需要的活动设备和仪器，同时还有有相关的管理人员对这些场地和设施进行监督管理，防止学生因使用错误而导致受伤，或者学生的故意破坏等意外事故。保证这些基地和设备在合适的时间开放，使学生充分利用空闲时间，有针对性地培养自己的创新意识。提高学生参与机械设计活动的自觉性、积极性、主动性。
五、结语
由上文可知，我国在创新人才培养上面还存在着许多欠缺，要想提高大学生的机械设计能力就需要我国在创新设计理念培养上面继续改进，培养大学生的创新意识、实践能力和合作精神，积极参加全国举办的大学生机械创新大赛，在比赛中获得灵感，在比赛中寻找自己的不足，大学生要重视创新理念的自身培养，学生之间相互交流，相互合作。积极阅读课外书籍，培养自己的创新意识才有助于增强自己的机械设计能力。
参考文献：
[1]何凤宇,等.提高工科大学生综合素质培养的思考——以沈阳农业大学机械创新设计大赛为例[J].内蒙古农业大学学报:社会科学版,2010,10(8).
[2]张燕,等.机械创新设计能力培养的探讨[J].海南大学学报:自然科学版,2015,9(25).
