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机械创新设计论文

时间:2022-10-29 12:36:46

机械创新设计论文

第1篇

机械方案设计是一个创造性很强的活动,其思维过程是形象思维和抽象思维综合作用的结果。目前计算机辅助设计(CAD)主要解决了在计算和绘图等设计后续阶段对设计者的支持。而对于极富创造性的早期方案设计阶段的计算机支持至今没有取得实质性的进展。即使是智能CAD系统,所采用的方法的理论基础仍是基于传统的人工智能的知识表示与推理方法,即逻辑思维为基础,其中多以知识工程和专家系统的方法实现。这种CAD与AI的简单组合,没有也不可能从真正意义上实现方案设计自动化。创造性如何在方案设计过程中体现一直是困扰设计理论研究工作者的棘手问题,也一直没有很好地解决,本文将就这一问题作一探讨。

1机械方案设计的一般过程

一般认为,方案设计阶段主要有两个任务:首先是建立技术系统的功能结构。然后通过选择相应于功能结构中的每个功能的功能载体,并组合这些被选择的功能载体形成整个技术系统的设计方案。

通用设计理论认为,方案设计过程可表述为两个映射过程(图1):即用户需求域到功能域的映射以及功能域到结构域的映射。由需求域到功能域的映射过程最能体现设计者的创造能力,这一过程涉及到对设计思维规律以及创造性机理认识水平,涉及到自然语言到专业技术语言的转化。尽管有些学者提出通过对设计要求进行层次分解来建立功能结构图的讨论,但一般还要通过人工干预进行。从功能到结构的映射,实际上是功能结构图中的每一个分功能与能实现该分功能的结构进行匹配,一般情况下,总体功能往往包含着许多分功能。而每一功能可以由不同的结构来实现,因此存在组合、协调和评价筛选的问题。具体的机械方案设计过程如图2所示。

图2所示的机械方案设计过程还可通过数学形式进行描述。设总体功能为U,它可分解为一些子功能,分解过程可形式化为:

U=(U1,U2,…Um)(1)

即总体功能是有m个子功能UI(I=1,2,…m)组成的。

任何一个子功能UI(I=1,2,…,m)对应着能够完成该分功能的子结构的集合TI,即

TI=(tI1,tI2,…,tin)(I=1,2,…,m)(2)

式中tij(j=1,2,…,n)对应于能完成子功能UI的所有子结构,n为完成该子功能的子结构总数。如果用UI定义行,tij为元素构成矩阵,即得到功能与结构相联系的“功能—结构技术矩阵”:

(3)

当然能够实现各子功能的子结构数并不相等,可以将能够实现某一子功能的最多子结构数定为n,少于这个数的子功能元素项用零表示。图2所描述的机械方设计的一般过程,看起来很简单,但计算机实现有许多问题需要解决。如总功能如何分解为子功能、功能如何表达(因为从不同的角度提出的功能表达词汇是不相同的)以及如何有效根据功能索引子结构等问题有待进一步探讨和研究。

2基于机构结构类型变异综合方法

自60年代图论理论首次被应用于机构设计以来,它在机构分析与综合方面的应用得到深入的研究。在图论中,封闭的图代表机构,顶点代表连杆,边代表运动副。图可以用矩阵(如邻接矩阵和关联矩阵)表示、分析和计算。1979年,Freudenstein和Maki提出“功能与结构分离”的方法用于机构综合,随后许多学者对这一方法进行研究和深化。该方法包括如下几个环节:

2.1根据用户的需求,提出机构创新设计任务与技术要求:

(1)拓扑结构要求

如运动性质(平面运动或空间运动)、基本回路数(或独立环数目)、运动副类型及数目、构件类型及数目、主动副类型及其位置以及机架的构件类型及其位置;

(2)功能性要求

如输出构件数目及其位置、每一输出构件的任务(如轨迹生成、函数生成、导引以及其它要求、满足对预定的速度及加速度要求、满足对机构整体的动力学性能要求;

(3)约束条件

如运动精度、结构紧凑性、刚度、机械效益、轴销作用反力以及制造、装配、成本等方面的约束。

2.2结构类型综合

通过结构类型综合列出满足设计任务要求的全部结构类型并以适当形式表示。

2.3优选结构类型

根据功能要求和约束条件,筛选出好的结构类型。

该方法目前研究局限在平面连杆机构的结构类型综合,且一般集中在运动链同构识别、自由度识别方法以及平面运动链自动生成等理论方法研究阶段。尽管有一些应用的研究报道,但都是针对简单机构(如变冲程发动机活塞机构、车门开启机构等)通过人工方式实现。计算机实现还有一些关键技术没有很有效的方法,如运动链同构识别问题,主动副位置确定、机架位置的确定、杆组的自动划分以及对运动链进行评价筛选等问题。

3集成功能推理及结构推理的方案创新设计过程模型

如果用人工智能语言描述,在上述第1小节中讨论的机械方案设计的一般过程是基于功能推理方式,而第2小节中所讨论的机构结构类型变异综合方法是基于结构推理方式。这两种方式有其内在的联系,如何将这两种方式有机地联系在一起对于机械方案创新设计是一件很有意义的工作。功能推理主要解决功能到结构之间的映射,通过结构部件组合途径形成机械方案。而结构推理是从结构部件的拓扑结构上通过机构演绎(机架变换,主动件位置变换以及运动副类型变换)途径对机构进行变异创新,尽管目前结构推理局限在平面连杆机构结构类型综合,但通过本文的研究,该方法可以扩展到一般刚体机械方案创新设计。有鉴于此,作者提出如图3所示的集成功能推理和结构推理的机械方案创新设计过程模型。

该设计过程模型由以下主要步骤组成:

Step1:功能结构图的建立。根据设计要求,建立功能结构图。

Step2:根据建立的功能结构图,寻找满足各子功能要求的功能载体并组合成为原始机械方案。

Step3:将原始机械方案进行抽象化为表达机械方案连接信息的运动链表示。并记录原始方案一些约束信息,如自由度数、杆数、原动件必须是几副杆、输出构件是否必须与机架相连等等。

Step4:运动链发散。列举所有与抽象化表示的运动链具有相同自由度、杆副类型以及杆数的非同构运动链,并进行筛选。

Step5:机械方案元型集的生成。对筛选的运动链进行机架识别、原动件识别、杆组识别,形成用连杆和转动副表达的机械方案元型。

Step6:候选方案集的生成。将以上生成的机械方案元型通过类型替代,形成候选方案集。

Step7:方案的评价决策。得到最优方案。

Step8:方案的尺度综合。

4机械方案创新设计智能支持系统

根据以上的过程模型,我们开发了机械方案创新设计智能支持系统MCIDISS。系统的结构如图4所示。该系统由五大模块组成:

(1)基于实例功能推理的原始机械方案生成模块:该模块采用两级实例推理的模型,完成从设计任务到功能结构图的建立以及装置提取与组合协调设计生成原始机械方案的

任务。

(2)基于结构推理的方案设计创新模块:该模块在上面模块产生的原始机械方案的基础上,通过抽象化表示,将原始机械方案表达为一般化运动链,从机械方案拓扑联接上进行变异创新。

(3)评价决策模块:该模块主要任务是对各阶段的设计解进行评价决策。系统主要采用模糊综合评价决策方法。

(4)机构尺度综合模块:该模块主要任务是对组成机械方案的机构参数进行综合,以便从尺度上论证方案的可行性。

(5)运动分析及仿真模块:该模块是在完成机构尺度综合后,对其进行运动分析和仿真,以便使设计者对所设计的方案有一个清晰直观的认识。

第2篇

在高校机械设计制造及自动化专业教学的过程中,注重对学生的创新能力和应用技能指导,是当前时展的具体要求,也是教学体制改革的重要表现,应用型人才培养模式在机械设计制造及自动化专业教学中的应用,能够有效的提升学生的机械水平,促进学生的全面发展。

(一)时展的具体要求

随着经济全球化脚步不断深入,我国逐渐进入高效机械化时代,各行各业都开始逐渐使用机械设备进行高效率的生产和制造,机械设计制造及自动化专业可谓是一门具有较大发展潜力的专业。但是目前我国大部分机械设计制造及自动化专业的毕业生多数存在理论知识较强,但没有实际操作能力,而且没有自己的主观想法。当今时代是人才竞争的时代,而大量的毕业生却不能满足现代企业的生产和发展需求[1]。所以说,加强对机械设计制造及自动化专业学生的创新思想和实践性能力指导成为了当今时代的具体发展需求,使学生能够更加灵活的应用知识进行灵活的工作和创造,成为众多企业所渴望拥有的创新性应用型人才。

(二)促进学生的全面发展

在教学的过程中,如果仅仅是讲解理论基础知识,就会造成学生的片面性思维想法,学生无法更加直观的理解理论知识,特别是在机械设计制造及自动化专业的教学过程中,复杂而具有强大逻辑性思想的理论知识如果不加以实践证明,学生将会非常难以深入理解[2]。在教学的过程中,组织学生进行实际操作训练,在实践的过程中,注重引导学生进行自主思考和自主创造,不断培养学生形成良好的思维能力和逻辑思想,并通过不断的学习,促进学生的全面发展,真正成为社会和企业真正需要的创新性应用型人才,在激烈的市场就业环境中,成为众多企业争相需要的人才

二、机械设计制造及自动化专业创新性应用型人才培养模式

在高校机械设计制造及自动化专业的教学过程中,教师要注重以培养学生的创新性能力,成为创新性应用型人才为主要教学目标,使学生能够适应现代快节奏的发展规律,更好的成长和发展。

(一)构建实践性课堂模式

在对机械设计制造及自动化专业学生教学之前,教师应该对教学的内容进行科学的规划,在机械设计制造及自动化专业中,主要有基础教育课程、专业教学课程和任选课程,教师要结合教材要求,根据学生的性格特点等因素进行合理、科学的课程规划。实践性课堂的构建过程中,主要的教学体系有基本素质训练、基本技能训练、专业技能训练、专业综合实践和创新能力训练这五个模块。在每个模块的教学过程中,从简单的知识带动课堂的氛围,再通过问题引导、实践活动等方式,逐渐加深学生对知识内容的深入理解,通过一系列前后链接、循序渐进的教学过程,使学生能够通过对不同环节的直观感受和体验,提升对机械制造的认识和灵活应用,将实践性理论和活动贯穿于教学的始终。

(二)注重更新课堂内容

在教学的过程中,教师要注重不断更新教材内容。近年来,随着我国经济的快速发展,科学技术水平也在不断提升,而教材的编写通常具有一定的年份限制,固定的教材内容有时会无法跟上时代和社会发展的脚步,机械理论知识较为落后,滞后于科技现实,无法跟上科技创新的节奏。所以在教学的过程中,教师要注重实时科技信息,结合教材内容,将最先进的科学技术知识为学生讲解,并补充相关理论信息,优化课堂结构模式,可以通过引入多媒体教学方法,以视频或者图片的方式为学生生动、形象的展现理论知识,增加学生的学习记忆。

(三)注重培养学生的创新意识

在教学的过程中,教师要鼓励学生积极参加各类竞技活动或者比赛项目,并帮助学生、引导学生,使学生能够通过各类机械比赛活动不断展现自己的个性化创作思维和创新意识,并在各类大赛项目中,不断的丰富自己的知识理论、扩展学生的视野,加强对自身能力和素质的锻炼,成为具有高技能、新想法的应用复合型型人才。

(四)增加学生的社会适应能力

第3篇

关键词:现代设计方法;机械创新设计;研究

中图分类号:TH12 文献标志码:A 文章编号:1671-1602(2016)10-0044-02

1现代设计的定义和方法

现代设计是把传统的设计理论和设计方法作为基础,把计算机的应用作为标志,是具有信息化时代特征的新型设计技术。目前,现代设计已经逐渐发展到产品规划、产品制造、产品营销、产品运行、产品回收等各个层面,除开传统设计的理论和方法外,与设计相关连的技术和学科,特别是自动化的技术、制造工艺、材料知识、自然科学的知识、系统的管理技术等在现代设计中也是十分必要的内容。现代设计的方法是对把产品作为目标的知识的总称,其涵盖的内容和方法非常广泛,主要包括可靠性的设计、优化的设计、有限元的设计、计算机的辅助设计、价值工程等。

2机械设计

机械设计是属于综合性较强的工程技术,其在社会生活和生产中有着无可替代的重要作用。例如:人类生活所需的各种用品和工具,工业生产中所需的各种仪器和设备等都和机械设计紧密相连。在机械设计中,主要把机械设计的过程分为以下四个阶段:①产品规划的阶段;②方案设计的阶段;③技术设计的阶段;④制造和试验的阶段。

3机械创新设计的思路

机械的创新设计是设计者在对创造力充分发挥的前提下,使用现有的科学技术进行创造性的构思,从而设计出实用性、创造性、新颖性的产品。在机械创新设计中要着重解决的问题是对机械产品的创造模式、机理、方法、过程等进行探讨,通过对机械产品的程式化、算法化、符号化、定量化来强化机械设计的质量、效率、可靠性。虽然机械创新设计要基于机械设计的传统方法,但是机械创新设计更追求创造性,因为要加强机械产品的竞争力就必须强调设计的创新性。在机械创新设计中,虽然设计的投入只有产品总投入的5%,但是设计的决策在产品投入中占70%。由于在设计阶段就要对产品的结构、性能、成本、质量、维护等因素进行确定,且创新设计不仅是关于产品使用周期的设计,还是关于用户和市场的设计,因此只有通过机械设计的创新才能使机械产品具有更加良好的竞争力。机械的创新设计不仅繁杂、耗时、费脑力,还紧张、繁重、费体力,要有效地提升创新设计的效率,就要使用科学的设计工具和设计方法,而设计的自动化便是创新设计的理想目标。在机械的创新设计中,其科学性一方面可以让设计者从系统的层面认识设计,从而有效地避免不良设计;另一方面可以实现设计工具的寻求愿望,因此机械创新设计不仅是设计工作的实际需求,更是机械设计中CAD技术的未来发展趋势。

4现代设计创新的研究

机械创新设计是在设计者对创造力充分发挥的前提下,使用现有的科学技术创造性的构思,从而设计出实用性、创造性、新颖性的产品。机械的优化设计、计算机的辅助设计、有限元设计、系统设计、创新设计等形成了现代设计的系统方法库,且现代设计对利于设计思想和设计方法的学科不断吸收。专家系统、思维科学、人脑研究、人工智能等的发展使创新设计在机械设计中越来越重要,因为不仅专家系统、思维科学、人脑研究、人工智能等已经给创新设计奠定了理论基础,而且创新设计的发展还能促进创造思维的机理解释和科学技术的发展。在机械的创新设计中,创新设计的内容主要包括两个方面:①完善机械产品的经济性、技术性、适用性、可靠性;②设计和创造满足生活和生产需求的新产品。在机械的创新设计中,其关键的核心主要是对机械产品的创造模式、机理、方法进行探索,并对机械产品的创新设计进行定量化和程式化。

5现代设计未来的发展趋势

现代设计是把分析软件和工程设计作为基础,把计算机作为工具,通过现代的设计理念进行设计的新型方法。ADAMS、PRO-E、SolidEdge、I-DEAS、UG、SolidWorks、NASTRAN、ADINA等都是现代设计中使用较多的分析软件。现代设计的方法中,在使用分析软件和计算机的同时,要遵循常规设计的内容,且在现代设计的方法强调中,不能忽视了常规设计的重要作用。现代设计的方法较多,且涉及学科较广,虚拟的设计、优化的设计、计算机辅助的设计、可靠性的设计、并行的设计、有限元的设计等都是现代设计中经常使用的设计方法。由于现代设计方法的通用性较强,比如:在优化的设计方法中,其理论基础不仅可以在机构的和零件的优化设计中使用,还能在建筑工程和电子工程等领域中使用,因此现代设计的发展较为快速。现代设计发展迅速的表现如下:1、机构的计算机辅助设计和计算机辅助设的并行发展。2、机械的优化化设计和优化设计。3、机械的可靠性设计和可靠性设计。4、设计过程更为数字化,既要对工程中确定性变量的数学建模和描述进行完善,还要对非确定性变量的数学建模和描述进行研究。5、设计过程更为智能化和自动化,不仅要对各种方法库、数据库、知识库进行研究、健全、发展,还要对商品软件的研发自学习、自适应、自编程,例如:对信息、数据、知识获取和处理技术的研究。6、对多目标和不可微模型进行优化、对工程的不确定模型和动态的多变量进行优化等优化程序和优化方法的研究,并且优化程序和优化方法的研究已经发展到了对广义工程系统领域的优化。7、对网络的协同设计和并行设计的技术研究、方法研究、软件研究。8、对仿真虚拟的试验研究、对虚拟设计的研究、对快速形成仿真虚拟的研究,这种研究是把计算机的仿真作为研究基础,集智能技术、人机工程、成形技术、多媒体技术、光电传感的技术、并行工程、材料、计算机的图形学等为一体的综合性研究。9、对CAD技术应用、推广、发展的研究,在CAD技术的研究中其关键内容是对功能性较强的商品软件进行研发。10、对微型机电系统的应用技术、设计方法、设计理论进行研究,例如:智能计算、纳米技术、微型机械的系统和微型机器人的系统的设计与计算。11、对关于生态设计的理论研究和方法研究,例如:对绿色的产品进行设计、对生产过程的清洁化进行设计、对产品的可回收进行设计等。12、对基础的设计理论和共性的设计技术进行研究。

参考文献:

[1]魏学忠.现代设计方法在机械创新设计中的研究[J].硅谷,2010,(23):98.DOI:10.3969/j.issn.1671-7597.2010.23.083.

[2]鲁绪芝,赖惠芬.基于现代设计方法学的机械创新设计研究[J].现代制造工程,2007,(7):111-113.DOI:10.3969/j.issn.1671-3133.2007.07.035.

[3]武丽.机械产品的现代设计方法及其创新[J].科技创新导报,2008,(33):184-185.DOI:10.3969/j.issn.1674-098X.2008.33.147.

[4]李旭.现代机械设计的创新方法[J].科技经济市场,2015,(5):199-199.DOI:10.3969/j.issn.1009-3788.2015.05.146.

[5]罗煜林.现代机械设计方法分析[J].中国科技纵横,2014,(9):83-83.DOI:10.3969/j.issn.1671-2064.2014.09.061.

第4篇

关键词:机械工程 机械设计 创新能力 培养途经

现如今,科技技术在不断进步,各个领域都在推崇创新理念,只有不断进行创新,国家才能持续向前发展,机械设计也不例外。对于学机械设计的人来说,只有具备足够的创新意识,才能在走上工作岗位后进行合理的机械设计,为我国的机械行业做出贡献。

一、学生机械设计创新能力培养现状

机械行业是我国非常重要的经济创造来源行业,为促进我国的经济持续、稳定向前发展做出了重要的贡献。在机械设计中,创新能力一直是企业关注的部分,其直接影响着企业的经济效益。我国很多高校都有与机械设计相关的专业,也有很多高职院校和培训单位设立机械设计的相关培训,在这些培训中,无一例外把创新能力的培养放在最重要的位置,目的就是为了让机械设计学习者除了具备相关的专业素养以外,还能具备实用的创新技能,同时也为我国的机械行业发展输送高素质的创新性人才。目前来看,机械设计学生的创新能力是比较欠缺的,主要表现在以下几个方面。缺乏创新思维能力,这跟我国的传统的教育方式分不开,我国一直以来都是采用“填鸭式”的应试教育方式,学生被动地接受老师传授的知识,没有较好的创新意识,长期的这种教育培养让学生缺乏创新思维能力。这些年来,随着我国教育方式的改革,这个方面已经有所好转,但形势还是非常严重。缺乏创新毅力,这主要是由于学生个人的性格原因造成的,一些学生在把自己的创新想法付诸行动的过程中,由于专业知识不够或者一些其他客观原因的影响,轻易就放弃了自己的想法。这需要学生进行自我性格完善,养成坚持的好习惯,这对机械设计的创新能力培养有重要意义。

二、构建多方位机械创新教育途径,在实践中探索和发展

1.在培养计划中纳入机械创新类教学课程

机械创新设计课程是基于机构学及机电一体化学科专业基础理论的学习课程,是创新教育的知识基础。高校或者培训单位在进行机械设计的人才培养方案设计时,要多开设与创新能力培养相关的课程。由于我国传统教育的原因,普遍的学生都存在缺乏创新思维的问题,因此,在进行课程设计时,要增大创新课程的比例,让学生充分了解创新意识以及能力在机械设计中的重要作用。通过老师课堂上的创新意识灌输,培养学习者的创新兴趣,打开学生禁锢的思维模式,提升他们的创新能力。另外,除了系统的创新理论知识培养外,还应该注重学生的动手能力,这可以通过创新实验来实现对学生创新意识的培养,创新实验可以包括与机械设计相关的方面比如传动方案创新设计、创意组合与运动控制、机构多方案组合、机电传动综合应用等。学生在完成实验的过程中,除了巩固了专业知识以外,也有更多思维创新的空间,对他们的创新能力培养是一个很好的锻炼。

2.依托大学生机械创新设计社团,培养大学生创新意识

社团主要是在很多高校存在,由于是由学生自己管理的部门,在学生的创新意识的交流过程中会减少很多阻碍。很多高校都有与机械设计相关的社团,社团成员也都是对机械设计比较感兴趣,他们中间的大多数都拥有比较好的创新能力。而且,社团会定期举办很多与机械设计相关的活动,学生可以在参与活动的过程中锻炼自己的创新意识,提升自己的创新能力。因此,学校应该多鼓励学生成立与机械设计相关的社团,通过学生之间的交流来提升学生的创新兴趣。而且,社团里的学习氛围比较好,学生之间能够相互影响,这对学生的各方面知识技能的培养都是有好处的。

3.在毕业设计环节鼓励学生进行创新思维和设计

对于大学生来说,毕业设计是比较重要的一次作业,它直接关系到学生本人是否能够完成学业,因此,学生都会花费大量的时间和精力来做自己的毕业设计。在做毕业设计的过程中,会查阅大量的文献资料,这也是学生专业技能快速提高的一个时期。因此,学校可以以此为契机,培养学生的创新能力。另外,处在这个阶段的学生都有了比较扎实的专业基础,在指导老师的帮助下,完成一个创新想法相对容易,其可以充分调动自己的专业基础知识,只要学校相关条件允许的情况下,就能够很快完成一个产品的设计。因此,学校要多鼓励学生的创新毕业设计,提升学生进行创新的积极性。

三、在实验和课程设计中加强学生创新意识的培养

1.培养学生动手创新能力

在机械设计的相关人才培养方案中,学校以及培训单位一定要摒弃过去重理论、轻实践的培养理念,把培养学生的创新思维以及动手能力放在首要位置。做到启迪学生的创新思维,开发他们的创新潜能。可以通过设计相关的机械试验来实现创新意识的培养,试验的设计要把专业知识与动手能力的锻炼相结合,让学生在试验过程中有充分的空间进行发挥,同时又要引导他们不脱离实际,做真正有用的创新机械设计。

2.课程设计中培养学生创新能力

就目前的机械设计的基础课程来看,重点还是放在学生理论分析能力、实践应用能力这两个部分,创新能力培养理论知识培养这一块还是比较欠缺。因此,高校以及培训单位在进行课程设计时,要加重创新意识培养的理论知识比例,把培养学生发展求异思维和创新思维作为一个重要的教学环节。同时,教育工作者的思想也不能处在落后的阶段,要定期进行创新意识以及技能的培养,不与当下的机械设计前沿脱节,更好地向学生灌输创新意识,让学生的创新意识以及技能能够快速得到提高。

3.开展科研创新活动,营造校园创新环境

学校以及培训单位除了相关的创新课程设计来提高学生的创新技能以外,还可以通过一些科研创新活动来提高学生的创新积极性。可以定期举办相关的机械设计创新活动,比如学术讲座、学术沙龙和大学生科技报告会等形式来满足学生的不同创新需求。通过这些活动让学生在相互的学习交流中进步,这对于培养学生机械设计的创新能力是非常有利的。

四、结语

综上所述,就目前来说,学习机械设计的同学在创新能力这个部分还没有具备较高的水平,主要表现在缺乏创新思维能力、缺乏创新技能、缺乏创新毅力等方面。学校以及相关培训单位一定引起重视,在教育课程中重视创新能力的培养,并针对学生的情况制定出科学、合理的创新能力培养方案,培养出更多创新型机械设计人才。

参考文献:

[1] 叶惠文,邹应贵.广东省高校教师教育技术能力培训策略研究[J].电化教育研究,2009,(3):87-89.

第5篇

关键词:机械制造装备设计;多元化;课程教学;创新能力

一、机械制造装备设计传统课程教学现状及存在的主要问题

机械制造装备设计是一门知识面广、综合性、实践性很强的专业主干课,它将机床设计、夹具设计、工业自动化、工业机器人等内容合为一门课程,构成新的课程体系[1]。随着装备制造业的迅猛发展,机械制造装备设计传统课程教学越来越不能满足创新人才培养的需要,存在的主要问题如下:

1.传统的课程教学内容泛而不精,不能紧跟时代步伐,缺少新装备、新技术和新材料方面的知识,不利于学生创新研究能力的培养。

2.传统的教学模式相对单一或不足,主要仍然是以教师的填鸭式灌输为主,学生被动接受。由于一部分教师自身实践能力较弱,理论教学的效果很差,学生学习兴趣不高。

3.传统的课程教学中对实践环节的重视不够,学生缺少亲自动手实践的训练,导致学生缺乏实践经验和动手能力弱。这又反过来影响了学生对课程内容的理解和掌握。

4.传统的课程教学考核方法相对简单,一般将平时考勤、作业和期末考试成绩作为评价学生学习效果的标准。这种考核方法不能有效地激励学生努力提高机械制造装备设计的能力,学生只会在考前突击背概念,无助于学生创新能力的培养。

基于上述问题,我院机械教研室全体老师总结多年的任教经验,贯彻以人为本的教育理念,将各种日益涌现的教学方法进行优化组合,形成了一套机械制造装备设计多元化课程教学模式,以弥补传统课程教学模式的不足,从多角度多方位激发学生学习兴趣和潜能[2]。

二、机械制造装备设计多元化课程教学模式

以培养学生的创新能力为目标,通过增加专业特色内容和学科前沿知识,优化课程教学的内容;通过应用多种现代化教学方法和增加综合实践环节,优化课程教学方法;通过引入多种评价体系,完善课程考核模式,从而变单一的传统课程教学模式为多元化课程教学模式,具体执行方案分为以下几个方面:

(一)制定多层次的课程教学内容

1.重视理论基础知识

理论基础知识不会因新装备、新技术的产生而过时,坚实的理论基础是我们一切工业生产活动的最根本的条件,因而是我们学习的重点。例如在讲授机床设计时,金属切削机床设计的基本理论,如机床的工作原理、几何表面的形成原理和机床的成形运动等,是我们学习的重点。在讲授夹具设计时,机床夹具的六点定位原理,完全定位、不完全定位、过定位和欠定位等基本概念是我们讲课的重点。

2.增加专业特色内容

我院于2011年购买慧鱼模型,建立了机器人创意实验室。根据我院的实际情况,在工业机器人设计模块,增加了慧鱼模型教具内容的学习,主要讲述如何利用慧鱼模型进行机器人的制作和控制。慧鱼模型是由德国发明家Arthur Fischer 博士在1964 年从其专利“六面拼接体”的基础上发明的[3]。慧鱼模型采用模块化设计,可无限扩充,可反复拆装,可逼真表现机械系统的构成和控制的过程及其控制的原理,便于对机器人原理、组成、控制的全面认识。

3.加强学科前沿知识

机械制造装备的知识日新月异,学生毕业以后会碰到非常先进的机械制造装备,为了紧跟时代步伐,加强学科前沿知识变得非常重要。通过请工厂一线的工程技术人员开设讲座和组建学习小组,与我院老师一起申报学生科研立项等方式,了解最新的机械制造装备动态,主动参与学科科研研究,激发学生学习的兴趣和主动性,培养学生的创新能力。

(二)开展多元化的课程教学模式

课程教学由理论教学环节和实践教学环节组成。传统的机械制造装备设计课程教学,在理论教学环节上,以教师的“填鸭式”教学为主,而且授课内容重点不突出;在实践教学环节上,认识上轻视实践教学环节,主要以一些验证性实验为主。针对这种情况,我院实施多元化课程教学模式有:

1.启发式理论教学模式

机械制造装备设计的教学内容非常多,如果照本宣科地讲,不仅老师和学生很累,而且授课的效果很差。如果换一种讲课的方式,采用启发式教学,引导学生独立思考,通过课堂讨论,师生互动等方式,传授解决实际工程问题的思维方式,提高学生自主学习的能力,有利用创造性思维的培养。例如在机床夹具设计模块,讨论过定位这种方式是否合理时,可以提出我们日常生活中使用的八仙桌为什么常采用四条腿?学生互相讨论的结果,可能认为八仙桌用四条腿比较稳。这时可以进一步问这是一种什么定位方式?过定位!通过启发式教学,同学们对于过定位的优点有了很直观的认识:过定位可以提高稳定性。

2.课程网站式理论教学模式

机械制造装备设计的教学内容非常丰富,为了调动学生课外学习的积极性,我们在学校校园网的天空教室处,建立了机械制造装备设计的课程网站。课程网站上不仅包含老师上课的PPT电子教案、动画、视频等,还有大量扩充的资料,比如典型机床传动系统与结构动态演示flas、加工中心刀库及换刀动作等视频资料、组合机床夹具方案图库、慧鱼模型作品展示,学生科技作品图片及PPT等。课程网站还进行网上作业布置与批改,远程作业辅导与讨论,并设有习题库,方便学生自我学习与提高。课程网站式理论教学模式有效缓解了目前教学内容多,而课时相对不足的矛盾,促进了学生对机械制造装备课程内容广度和深度的拓展。

3.双语教学式理论教学模式

双语教学既可以让学生掌握扎实的专业知识,又较好地提高专业英文阅读和写作能力[4]。目前我们学校与英国南威尔士大学合作办学,办有机械设计制造及其自动化专业3+1国际班,前3年在我校学校,最后1年在南威尔士大学学习。为了适应新的发展需要,开展双语教学变得非常迫切。目前,对国际班学生,我们制作了双语教学的多媒体课件进行理论教学;请南威尔士大学的教授和我院英文水平高的教授做学科前沿的专题英文报告;要求学生完成了一个全英文的报告,自选题目,任选一个本课程教学模块内容相关的题目,并要求学生针对自己的论一个PPT,在课堂进行陈述。双语教学开拓了学生的视野,提高了学生的英文阅读写作能力和口语表达能力,为学生以后的发展奠定了很好的基础。

4.综合创新型实践教学模式

我院结合工业机器人设计教学的要求与慧鱼模型的特点,组建了慧鱼模型综合创新实践平台,增加综合创新实践项目,为学生提供广阔的思维空间,提高动手能力,激发学生学习兴趣、提高学生学习积极性,培养学生的创新能力。慧鱼模型综合创新实践平台包括机械构件、电气构件、气动构件、传感器、电脑控制器和配套计算机应用软件。以全国大学生机械创新设计大赛主题为创新设计的选题方向,学生自己利用慧鱼模型综合创新平台,搭建自己的机器人来完成创新设计大赛主题说要求的功能。通过使用慧鱼模型综合创新平台,学生不仅更好地理解和掌握了课堂知识,而且应用所学知识解决实际问题的能力大大增强,提高了学生的综合创新思维能力,也提升了机械制造装备设计实践教学的质量。

5.基于项目驱动的科研创新型实践教学模式

项目驱动教学法来源于构建主义学习理论,是实施探究式教学模式的一种教学方法[5]。基于项目驱动的科研创新型实践教学模式是以科研项目为载体,培养学生的创新实践能力。这一教学模式尤其适合对科研有兴趣的同学。在实践教学过程中,按照自愿和优势互补的原则,将有科研兴趣的同学每3-4人组成一个科研小组,每个小组通过自己查询资料,提出所要研究项目的题目,教师负责判断这个题目是否具有研究的可行性和必要性。教师把每个小组比较可行的题目,报学校的学生科技立项。有了一定的经费支持,以项目为载体,在指导老师的帮助下,充分激发学生的学习热情和兴趣,充分培养了学生的创造力、独立分析和解决问题的能力以及小组组员间的团队合作能力。

(三)多元化的课程教学考核手段

多元化的机械制造装备设计课程教学考核手段,有利于调动学生学习的兴趣和积极性,有利于提高学生自我学习的意识和能力,有利于学生个性的培养和发展,从而提高了学生的创新意识和创新能力,结合我院课程教学情况,对课程教学考核分为五大类:

1.日常课堂教学考核

日常课堂教学考核从上课出勤、课堂问题回答,课堂讨论,课后作业等方面进行综合评定,按百分制给出分数。日常课堂教学考核,重点考查学生上课的纪律性、讨论的积极性和创造性、学习的认真程度等。

2.英文论文大作业考核

英文论文大作业考核是双语教学效果的考核,主要从英文论文内容的深度和广度、英文写作是否有语法问题、课堂陈述等方面进行综合评定,按百分制给出分数。英文论文大作业考核,重点考查学生英文检索的能力,英文写作的能力和英语的口语表达能力等。

3.综合创新型实践考核

综合创新型实践考核从实践题目的拟定、实践操作、实践总结、实践报告等方面进行综合评定,按百分制给出分数。综合创新型实践考核,重点考查学生的创新思维和创新能力,实践动手能力等。

4.科研创新型实践考核

科研创新型实践考核只针对部分有科研兴趣的同学,因而考核成绩作为平时成绩的加分因素。科研创新型实践考核从实践题目的创新性和先进性、实践装置、方法的合理性、实践结果的实用性,论文的规范性等综合评定。对于科研创新性实践考核中表现突出的同学,可推荐参加各类竞赛,在学校奖学金评定中得到加分,甚至直接参与教师的科研项目。

5.期末考试考核

机械制造装备设计作为一门核心专业课,期末考试是非常重要的一个考核方式。期末考试考题包括理论基础知识题、综合实践分析题和考查学生创新能力的一些开放式、探究式的题目。通过加大对实践环节在期末考试考核中所占的比例,提高学生对实践环节的重视程度,提高理论知识应用于实践的能力。

三、结语

机械制造装备设计多元化课程教学模式是一种新的课程教学模式。这种模式通过利用课堂启发式教学、课程网站教学,双语教学、综合创新型实践教学和基于项目驱动的科研创新型实践教学,整合了多种教学要素,解决了传统课程教学模式中存在的问题。这种模式通过建立多元化的课程教学考核手段,大大激发了学生学习的积极性和主动性,提高了学生分析问题和解决问题的能力,促进了学生创新意识和创新能力的发展。通过教学与科研的结合,重视学生科研素质的培养,提高了学生的综合能力。

[参考文献]

[1]关慧贞,冯辛安.机械制造装备设计[M].北京:机械工业出版社,2009,11.

[2]王立达.成人教育多元化实验教学模式的探讨[J].宁波大学学报(教育科学版),2011,1:120-122.

[3]肖晓萍,廖青.“慧鱼”教具在大学生创新教育中的探索性研究[J].高教研究,2006,79(2):36-37.

[4]林颖,曾志新,朱敏,刘其洪.双语教学的探索与实践[J].高教探索,2007,6:1-2.

第6篇

摘 要:基于培养创新型人才的目的,本文以机械设计基础为例,从课程设置、课程内容、课堂设计以及考核方式等方面介绍了如何设计说课,这对提高教师的素质以及教学团队建设具有极大的帮助,并能提高机械设计基础课程教学质量。

关键词 :机电一体化专业 机械设计基础 技工院校

说课有利于老师之间进行交流学习,有利于提高老师的教学质量,有利于促进教学改革等。为此,本文以机电一体化专业为基础,基于培养创新型人才的目的,从三个方面介绍如何进行机械设计基础说课设计。

一、课程设置

1.课程性质

本门课程是基础课程,学生在对本门课程学习后,能够掌握机械基础知识,比如让学生了解一些常见机械的构成特征、常见机械设备的工作原理等,为学生学习机电一体化其他课程奠定了基础。

2.课程地位

本门课程的前置课程有工程力学与机械制图等,学生通过学习这些前置课程,能够识别基本的机械零件图样,了解机械零件材料特性,会进行简单绘图等。这些都为学好本门课程奠定了基础。此后,本课程为机电一体化专业学生进行机械设计实训、电动机实训等实训课程提供了理论基础。总而言之,机械设计是一门承前启后的课程,在机电一体化专业中具有重要的地位。

3.课程目标

学习本门课程,要求学生实现三大目标:

(1)知识目标领域,要求学生了解机械设计的基本要求,熟悉一些常见机械设备的工作原理。

(2)能力知识领域,使学生掌握机械零件的结构以及制动原因,使学生掌握简单的机械传动装置的设计。

(3)素质目标领域,培养学生爱岗敬业、勤劳苦练的优良品质。

4.教材选择

对于技工院校一体化专业,笔者推荐选择国家规划教材,课外一些资料多登录国家精品课程资源网上下载资料进行学习。

二、课程内容

基于培养创新型人才,机械基础设计课程应该根据机电一体化专业对培养学生职业能力的要求,突出提高学生技术应用能力以及创新能力。

1.理论知识的安排

机械设计基础课程中计算公式比较多,但是实际案例比较少,而且实际案例还比较陈旧。因此,在实际教学中,可以选择机械行业零部件设计为主线,来优化本门课程的理论知识内容,教学过程中多举例,多安排机械设计习题,让学生在实际设计中提高机械创新能力。

2.课程设计内容

现在技工院校机械设计基础课程中的课程设计内容大多选择减速器为对象,并且在课程设计内容中设定好了设计数据与方案,学生在进行减速器设计时,只需要按照设计思路进行,这种课程设计说到底还只是对以前学过的知识进行再一次巩固罢了,很难提高学生的创新能力。为了真正提高学生的创新能力,在毕业前半学期,笔者安排给学生一个课程设计内容,要求学生利用剩下的半学期完成一个创新发明型任务,为了减轻学生的压力,课程设计任务可以只要求学生提出设计思路,发明创新点或者发明价值。

三、课堂设计

1.教学内容的重点与难点

本门课程的教学重点是常用机械设备的工作原理、结构特征,常用零部件的设计原则与方式等。教学难点是常用机械设备的工作原理、齿轮与轴等不标准零件的设计方法。

2.教学方法

本门课程教学可以采用多媒体教学法、案例导入教学法、模型演示教学法、同类比较教学法、启发教学法、现场教学法、分组讨论教学法等。比如在讲授牛头刨床以及轮系变速动画等知识时可以利用多媒体教学法;讲解连杆机构时可以应用案例导入教学法;在剖析机械零部件时,可以利用模型演示教学法;在讲解不同传动时,可以利用同类比较教学法;对于一些相关联知识可以利用启发式教学法,由旧知识引入新知识;可以视条件应用现场教学法让学生直接到实训现场观摩机械的实际运行过程;分组讨论法则是组织学生共同分析问题与解决问题。

3.考核方式

当前大多技工院校机械设计基础课程的考核方式采用理论笔试形式,这并不能真实反映学生的创新能力。因此,需要对课程考核方式进行改革:笔试考核环节,可以多增加设计类知识;讲授完一个主要零件的时候,可以留下一个大作业,即要求学生上交一个设计性作业,提高学生的设计创造性。特别地可以安排一个课外机械创新训练,采用考核的方式要求所有学生都参与这个课外机械创新训练。

4.教学质量监控

老师可以要求学生课前进行预习,对于课前预习,老师可以不定期进行抽查,比如随机抽查学生,让学生面对全体同学讲解课前预习。老师可以对学生在课堂上听讲情况进行监控以及对课后作业进行质量监控等。

参考文献:

第7篇

关键词:机械;创新设计;能力培养

中图分类号:F416.4文献标识码:A

一、当前机械设计课程教学上存在的困难和问题

机械设计基础课程是机械专业的主干课程,在培养学生的综合创新设计能力中起着至关重要的作用。结合教学实践中,学生学习效果及能力塑造方面的情况,我们不难发现,当前机械设计基础课程教学过程存在几方面困难及问题:1.学生缺乏实践操作,对机械设计基础课程中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法的学习缺乏兴趣,普遍反映对机械设计课程感到抽象、枯燥、难学,而机械原理这部分的知识更是不受学生欢迎,学生们认为难以将机构运动简图与实际机器统一起来,而要在理解知识的基础上进行创新就是更无从下手。2.教学课程内容陈旧,缺乏现代设计理念,阻碍了学生机械创新设计能力的提高。科学技术和计算手段发展至今,设计新机器已不是难事,而难的是设计出来的机械设备要具备精度和效率,以智能、高效、环保为标准。传统的以书本和黑板为主体的机械设计教学已无法满足需要,应借助计算机辅助设计,同时也能促进学生掌握计算机工具,跟上现代设计的先进水平。3.机械设计内容与现代生活脱节,没有实现其真正价值,学生的综合运用知识的能力得不到培养。4.理论和实践缺乏联系,普遍存在产学脱节、缺乏创新实践教育平台的现象,学生的动手实践能力得不到培养。针对上述实际问题,下面将介绍几项有效、可行的教学方法,讨论如何培养学生机械设计创新能力,进一步提高学生综合素质。

二、在教学中培养学生创新能力的方法

(一)优化课堂教学环节:1.以启发式和讨论的形式引导学生创新的思维。可以在教学过程中,科学地设计问题和情境,组织学生分小组讨论竞赛,鼓励学生开动脑筋、多出想法,激发学生的学习热情,启迪学生开放思路,有助于他们对机械课程形成理性和形象认识,同时在答疑解疑方面可以鼓励学生先自己思考、互相帮助解疑,再由教师做具体解释的方法。2.引进项目教学法。以完成项目的方式,增强学生的独立意识。从课程伊始就把课程设计的题目、要点、目标和方法融入到课堂教学中,引导学生根据步骤所需查阅有用资料,设计问题开展调查研究,并且拓展与课程设计相关的知识点,将以往被动、应付的学习态度逐渐转变为主动、主控、自觉的积极态度中来。3.充分利用多媒体辅助教学。改变以往死板的板书教学模式,引进视觉、听觉感知丰富的现代教学手段CAI,可以使原来静止的机构在屏幕上“动”起来,促使孩子对各种机构和机器的产生较为感性的认识,有利于激发学习兴趣。4.引入实例,以实践促真知。细心设计教学内容,在教学过程中,对每个重要知识点引入典型的工程实例,加强理论教学与实际工程的结合,注重介绍机械创新设计方法的内容和方法。将工程意识贯穿到教学主线中,旨在培养学生的工程素质和工程实践能力。

(二)优化实验教学环节。用具体的机械产品吸引学生注意。如可在在机械设计实验室专门腾出一个地方摆放、陈列一些具有创新意识的、可以启发思维的、吸引眼球的的机电产品。各种玩具、奇妙的工具、精巧的机械装置、典型的教学机构、将各种奇思妙想变为实际的使生活便利的小发明、小创造都是很不错的选择。可以成立专门的陈列室摆放这些物品,向学生开放,定期组织学生参观,学生可以从模型创造者的思路和做法中得到启发,通过思考拓展创新思维,通过观察分析模型的工作原理、运动方案、机械结构和关键技术,学习设计思路和具体做法,且可通过重新组建的思考锻炼机械设计能力。

(三)优化设计教学环节。为了全力培养学生的创新能力思想,应多添加一些机械系统运动方案选型设计的内容,如增加一些有趣的设计题目:方便晾衣机、水果去皮机、折叠椅、擦窗机、扫地机等。引导学生通过观察日常生活家中常见的机械装置、工具和查阅参考资料的方法,设计机械系统传动方案,建立力学模型,使用计算机进行仿真试验和运动参数设计,最后形成完备的设计方案,并做出实物通过验证。以往常出现这样的情形,学生为了应付课程设计任务,学生为了应付课程设计任务,照抄照搬其他做同样课题的同学的设计方案和图纸,大大影响了教学效果和其他学生的积极性。为了解决这个问题,教师可以为每个同学设置不同的参数甚至是不同的系统,强制用计算机绘图,取消传统的手工画图,这样做既能提高难度水平,又能锻炼学生的计算机绘图能力。

(四)丰富教学外的科技活动。在课堂教育和实践操作之外,引导学生积极参加课外科技活动也是不能轻视的刺激学生创新设计能力提高的好方法。教师们应通过组织班级内、校内创新设计比赛的方法,掀起设计热潮,在校内传播先进的设计理念,形成积极的创新风气。同时应鼓励和支持学生走出去,参加校外甚至是社会上开展的机械设计大赛活动。在帮助学生丰富课外科技活动过程中,还应特别注意引导其顺应时代潮流的重要性,鼓励学生多创造些符合国际口味、符合时代需要的创新机械设计,如尝试设计仿生机械创新设计等。

结语:有人说“21世纪将是设计的世纪”,而21世纪队机械专业的学生来说,是充满了机会和挑战的,但是为了称为适应现代社会竞争的优秀人才,就必须具有机械创新思维和设计能力。作为教师,要在课堂上培养学生的创新意识,从实践中培养学生创新设计能力,在整个教学过程中激发学生热情,强化创新设计的意识。因此首先要有一支观念新颖并且专业知识丰富和思维活跃的教师队伍。要转变教学只注重传授知识的落后思想,“授之以渔”而非“鱼”,应以交给学生思考的方法为目标。当然,创新能力的培养不是靠一时半会的教改就能完成的,而是要依靠社会重视、教育界重视,在社会、高校、以及课程学习的方方面面,营造一种良好的学术氛围,以鼓励学生的个性发展为重点,增加激发学生思维的讲座、选修课,多举办创新设计比赛活动等。学生的机械创新设计能力高低要仰仗工程实践中的动手能力培养。我们应清楚目前全国机械教学实践基地和实验设备仍然不足,设备落后,希望国家能加大这方面的投入,给孩子们提供一个良性发展的空间和环境,使每个学生的创新能力得到培养和发展。

参考文献:

[1]罗绍新.机械创新设计[M].北京:机械工业出版社,2003

[2]张艳冬.辽宁工学院学报[J].机械创新设计教学的探索,1999(6)

[3]庞思勤.实践能力与创新人才培养的思考和实践[J].中国大学教学,2008(11):32-34

[4]刘忠伟.多媒体教学实践与思考[J].湖南冶金职业技术学院学报,2005(4)

[5]刘永利.机械设计基础.课程教学中加强素质教育与培养创新能力的改革与实践.中国科教创新导刊,2007:456

第8篇

[关键词]机械设计 实验教学中心 建设思路 运行模式

[中图分类号]G482[文献标识码]A[文章编号]1009-5349(2011)09-0221-02

机械原理与机械设计是每个机械设计专业学生的必修课,作为一门技术基础课,承担着培养学生的设计能力、创新能力和解决问题的能力。机械设计实验教学是一个理论联系实践的重要环节,是培养学生应用理论知识进行工程实践的重要途径,同时也是帮助学生发现问题和解决问题的重要手段。机械设计实验教学同时也承担着启迪学生的创新思维、培养学生的开拓创新能力,对于完成学生的培养计划起着关键作用。在21世纪科学技术飞速发展的今天,加强实践教学环节在高等工科学校课程教学改革中显得尤为重要。机械设计实验教学改革的根本目标就是要满足教学改革对创新型人材培养的要求,所以必须要改变过去教学重理论轻实践状况。因此,本文围绕机械设计课程教学改革的要求,对机械设计实验教学的目的和方法进行了探索与思考,从实验教学体系结构到内容和方法进行了改革和实践建设意见。

一、传统机械设计实验教学的现状

就目前的机械设计实验教学来看,其作用仅仅是让学生能够加深对理论知识的理解,验证理论知识的一种手段。例如为了验证带的弹性滑动及带传动的效率变化情况,传统机械设计实验中开设了带传动实验。传统的实验课程的设置、实施、管理都由老师管理,学生只是被动地参与来完成教师规定的学习内容,没有一点自主学习的空间,这样就完全扼制了学生的主观能动性、创造性的发挥。传统的机械设计实验教学课程的设置突出强调了实验课程服务于理论教学,完全偏离了其培养学生的综合素质和创新思维能力的宗旨。

传统的机械设计实验在设置上完全没有考虑到实验内容之间的内在逻辑关系,实验课之间往往都是孤立的,没有形成一个完整的实验体系。学生在实验课上只能是被动地去操作测试仪器和记录数据,所以整个实验课下来,学生还是没有对机械设计仪器的应用产生一个系统的认识。除此之外,在传统的机械设计实验体系中,每个实验所涉及的知识面都很窄,并且实验手段也比较简单陈旧,缺少综合性和创新设计性的实验,而这些实验对于培养学生综合运用理论知识、现代技术分析和解决工程实践中的实际问题的能力,对充分发挥学生的主观能动性,培养学生综合素质和创新能力有着不可替代的作用和意义。

二、机械设计实验中心建设目标

纵观传统的机械设计实验教学,不论是从体系结构,还是从内容、方法和手段上看都已经不能适应当代教育的要求。所以为了适应现代社会对复合型、创新型机械设计人才的要求,必须对传统机械设计实验教学进行改革。在保证完成机械设计专业人才培养目标的前提下,我们对机械设计中的所有实验进行了分类和整合并建立了机械设计实验中心,并明确规定了以下几条建设目标:

(一)培养学生的基本技能与实践动手能力

虽然现在的机械设计理论课程中会应用一些实物模型来增加学生的感性认识,但是对于机械设计这样一门实践性很强的基础课,理论知识与感性认识是远远不够的。现在的学生进行工程实验的基本技能都不是很扎实,而且普遍缺乏工程实践和实际的动手能力,所以在机械设计实验这个重要的实践环节中,为了给每一个学生都打好基础,必须针对这个问题,加强对学生的基本技能与实际动手能力的培养。

(二)培养学生的创新设计能力

在现代社会,创新能力已逐步成为衡量一个人才的基本要求。培养学生的创新设计能力作为教学改革的核心,已经逐渐演变为机械设计专业教学改革和实验教学中心建设的根本目标。因此不仅要在理论教学课上培养学生的创新意识,更要在实验教学环节培养学生创新设计的实际能力,只有这样才能达到培养创新型人才的核心目标。

(三)培养学生解决问题的能力

机械设计实验作为工程设计中的一个重要环节,不再只是为了验证某个公式或结论,而更多的时候是通过实验来验证某种设计模型的可行性。除此之外,一些新设计出的产品也需要通过实验来测试其各方面性能。可以看出,机械设计实验的应用已不仅仅局限于教学,随着实验方法不断的发展和完善,现代的机械设计人员应不断地学习充实自己,做到应用现代技术来解决工程实际问题的能力。

三、机械设计实验中心项目探索与实践

本着培养学生的动手能力、创新意识以及解决问题的目标,我们对所有机械设计实验进行了分类,并进行了相应调整,确定了新的实验教学模式。

(一)保留传统实验项目

传统的实验课程既然可以应用到今天,说明其对于学生的学习来说具有一定的必要性。因此,我们通过对所有实验进行了分类和整理,保留了部分验证性的实验内容,并对其侧重点进行了调整,将其侧重点由原来的验证理论知识为主转变为展示测试方法的手段,改造成为交叉性的综合实验项目,使学生不仅验证了课程教学中所学的理论知识,而且又了解了不同机械量测试和数据处理的方法,可谓一举两得。

(二)增加设计性、创新性和综合性实验项目

当前学生的动手能力及创新意识都急需提高,因此设计性、创新性和综合性实验必须作为实验中心建设的重点,加大投入力度进行积极建设。增加的设计性、创新性和综合性实验主要有:组合式轴系结构设计实验、机构运动方案创新组合实验、多轴系传动设计搭接与性能实验等。通过这些实验项目的开设,可以从提高学生的设计能力和创新能力的基础上,从整体提高学生认识问题和解决问题的能力。

(三)提供给学生更多的自

实验室在进行教学的同时,可以在空闲时间对学生开放,让学生有自主学习的时间。通过自主学习,学生能够积极主动地开展实验学习和科学探索活动,能够更好地提高自身的创新能力与认识、解决问题的能力,而且也能不断提高实验教学的成效。

四、机械设计实验中心运行模式思考

(一)推进实验室的开放式教学

开放式教学能够方便学生自主安排学习,从而提高学生的积极性与主动性,同时又能够提高实验设备的利用率,能够最大限度地发挥实验室的价值。实验中心会预先设计并提供实验项目菜单给学生选择,学生只要去实验室管理处登记就可以选择要做的实验项目。在实验过程中,从实验方案设计到结果分析,均由学生独立完成。实验室实行开放管理,不仅提高了学生的积极性,同时也点燃了教师进行科研的热情,因此实验中心在服务于教学的同时也作为了科研基地,达到以科研促进教学发展的良性循环。

(二)理论课老师参与实验中心建设及其教学

理论课教师具有扎实的理论基础,对教学内容有深刻的理解和认识,因此理论课任课教师参与实验中心建设与教学,不仅有利于提高实验教学的水平和质量,而且也可以提高理论课任课教师的实践经验,同时也可解决师资力量不足的矛盾,而且也可以避免理论教学与实验教学的脱节等问题。

(三)加大实验成绩在课程总分中的比重

实验教学不仅是传授知识、验证理论和掌握实验技能,更重要的是培养学生的独立工作能力和良好的科学素养,因此必须重视实验教学,加大实验成绩在课程总分中的分量。

(四)实验中心网络建设

为使机械设计实验中心在实践教学中发挥更大的作用,必须进行网络资源建设,并逐步完善和更新。网络资源包括:实验中心简介;实践、实验教学大纲;实验指导书;实验项目;仪器设备简介;学生创新设计;学生创新设计作品等。

五、小结

按照当前社会发展对高素质人才培养的需求,机械设计实验中心建设在明确的目标指引下,综合了传统的基本实验、综合性实验、设计性实验和研究创新型实验等各个层次实验内容的基础上,通过科学设置实验项目和教学安排,将对全面培养学生的实验基本技能、综合分析和解决问题的能力,培养学生的创新意识和实践能力产生积极的作用。

【参考文献】

[1]谢晓梅等.实验教学中心的建设思路与运行模式[J].实验室研究与探索,2005(2):103-105.

[2]丁鸣.关于高校实验室建设的几点思考[J].南京工程学院学报,2002,2(3):67-7O.

[3]刘小梅等.机械基础创新实验室建设[J].实验室研究与探索,2005(4):71-73.

第9篇

随着教育改革和素质教育的发展,创新教育已成为现阶段工程教育的核心内容,要求各大院校培养出具有创新意识、创新能力以及创新精神的高素质人才。开展机械创新设计教学是工科院校进行素质教育实践的基本要求,同时也是加强学生创新设计能力培养的根本途径。学校作为人才培养的重要场所,如何接近同企业之间的距离,提高学生的就业率,加强创新人才的培养尤为重要。这些都需要学校对现有的机械创新实验模式进行改革,将学校的实验教学课程同工厂的实际操作相联系,加强学生创新意识的培养,这对现代教学改革具有非常重要的意义。

二、机械创新设计教学开展的策略

1.更新传统教学观念

随着高新技术的发展,机械工程以及机械制造等行业也发生了较大变化,以计算机为代表的高新技术向机械行业渗透,现代的机电产品向着机电一体化的方向发展,这就需要对传统的机械课程进行调整。所以,课程设置方面需要建立以科学技术应用为辅助的科学体系,加强机械类专业教学的系统规划。在机械创新设计教学中,不同学校在系统教材的编写方面都做了大量的工作。从理论教学到实践教学,从课内教学到课外教学,都需要编写相应的教学大纲。在课程内容、课程设计、课程实验等方面创新内容,改变传统的教学思想和教学方法,将传统教学中以理论知识的传授为主的教学方式改变为以创新能力培养为主的教学方式。

2.加强学生创新能力的培养

学生创新能力的培养是机械创新设计教学的关键,也是提高教学质量的基本条件。一方面,学校实验室的规划要以机械类应用型人才培养为依据,加强实验设备经费的投入,可以通过为企业服务的方式获得企业的支持,加强资源共享。另一方面,在实验内容的安排和选择方面,改进陈旧的实验内容和实验手段,加强创造性实验和综合性实验。实验教学中发挥学生的主动操作能力,教师对学生的实践操作进行指导。同时,废除由教学人员包办,学生观察记录式的教学方法,加强现代教学方式的应用。

3.建立创新设计教学实验室

对于学校普遍存在的机械新设备缺少的现状,应该加强虚拟仪器技术的应用,建立机械创新虚拟实验室。虚拟实验室不仅能够帮助学生消除因实验设备缺乏带来的影响,还能够减少学生因盲目操作对机械设备造成的损害。采用机械仿真运动分析方法能够获取重要的实验信息。

4.加强机械设计教学成果的创新

在机械创新设计教学中,创新理念、创新思维以及创新设计方法都是教学的重要环节,学生只有参与创新设计实践,才能够加强基础理论知识的应用,以此解决实际生活中的问题,培养学生的创造能力。因此,机械创新设计实验教学对学生理解课程教学内容,学习教学知识有重要作用。学生只有自己动手进行机械拆装和创造设计,才能够根据自己的思维方式和设计理念设计出不同结构形式的作品,使同一类型的作品拥有不同的运动功能和运动性能。由于学生之间的个体差异性,每个人的设计作品都具有独创性,其设计作品也有多种形式。教师在完成课程教学任务的同时也必须完成设计创作工作任务,需要对学生的作品给出相应的考核成绩。

加强机械创新设计教学改革对创新型人才的培养有很大帮助,能够巩固学生的专业知识,增强学生的学习兴趣,有利于挖掘学生的创新设计潜能,最终培养学生分析问题和解决问题的能力。为此,教师应该更新传统的教学观念,加强现代科学技术在教学中的应用,通过多样化的教学方式提高学生的实践能力和工程意识,使机械实验教学取得良好的教学效果,使学校工科教学上升到一个新的台阶。

参考文献:

第10篇

【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.

第11篇

关键词:机械设计 教学理论 教学实践

机械设计课程是一门老课程,人们已经积累了丰富的教学经验,但也存在传统的习惯和间题。机械设计及制造专业(简称机械设计专业)是一个新专业,人们具有许多教学创新的机会,却也存在不同的看法和做法。这种情况促使作者在教学研究中注从理论上探索设计教育与设计教学的规律,三年连续写出数篇论文。从局部的、具体的教学问题开始做深入的理论分析到从总体的教育规律和策略方法出发做系统的理论研究,取得了认识上和观念上的飞跃。

综合设计教育理论研究的内容有:

(1)运用拓扑理论的基本概念,构筑人类设计思维的拓扑模型,从而得出培养设计人才的实质内容和必由之路,使之成为教学改革的理论依据。

(2)运用系统理论的基本方法,建立高校设计教育的策略进程,从而澄清了各门课程的分工联系,确定了机械设计专业的教学进程和机械设计课程的边界、联系及教学秩序。

(3)运用信息理论的主要论述,分析教学过程中信息传递的本质、质量、数量、通道和空间,进行教学方法的改革和课程教学的荃本建设。

(4)运用耗散、突变与协同理论的基本观点,分析创造性设计思维的内部因素、外部条件、观念更新和行动指南,作为教师对学生进行创新思维能力培养的指导思想。根据设计教育理论确定的设计教学规范.大大地提高了教学改革的目的性和自觉性,必然引导教学水平的大幅度的提高。这种以科学理论为依据,以大量生产实践为基础的教学研究取得了预期效果。根据“实体概念集合是设计思维空间的支柱”这一原理,坚定地在机械设计课程中引进认识实习。进行实习基地课程建设和组织教学,这样从根本上解除了长期存在的由于学生缺乏感性认识和实体概念所带来的一系列的教学间超,并使学生提离觉悟,开始树立工穆愈识和生产观念,参加这一教学活动的青年教师也得到锻炼和培养。同理,在机械设计专业生产实习中,作者着重地进行实习基地选择和课程建设,针对所选的现代大工业厂矿的特点,不断地改革传统的实习内容和指导方法,大大提高了机械设计专业生产实习的教学质量。

在实习教学的基础上,作者担任一系列课程的教学任务,其中有机械设计、机械概论、现代设计方法学和机械设计学等裸程。在系列课程的讲授方面具有以下共同特点:

(l)口绷粉设什知识传授,培养设计能力,

(2)充实大t设计实例,达到理论联系实际,实际提高到理论的认识;

(3)调整完善讲授的系统,使之规范,消除内容零徽、多杂的现象;

(4)用现代设计的概念和方法有效绝更新教学内容,

(5)总结出“讲授法十则”进行课程内容的讲授,并在机械设计课程中采用课内系统讲授与课外集体质疑讨论(每周1次)的方式文替进行教学,取得极好的教学效果。

作者研究了设计方法学、机杖零件学习指导和自学笔记、现代设计方法学简明教程等5种文字教材和齿轮传动电视教材。这些教材在内容、形式和编制技法上都有所创新,进一步提高了教学质量。在教学中,作者肩挑起培养学生创新设计思维的重担,加强创新设计思维的教育。为此,除编写讲义、教材外,还设计了概念设计表格图册,用来系统地培养学生的设计思维能力,组织和进行机械设计课程教学的专用教室的建设,这样解除了长期教学环节多、教具重和电化教室分徽带来的困难。这种专用教室因其功能多、占地少、经费投入低、效益面宽、利用率离等特点,收到很好的教学效果。经过以上综合地进行教学改革和课程建设工作,使得课堂教学的质量得到进一步的提高。

为了对设计作业做系统的组织和指导,把学生的设计能力一步一步地提高到不同层次的高度,作者多年来做了大量的设计教学改革的试点.在机械设计课程教学中,做了习题的改革、作业的改革和课程设计的改革,形成新的作业的系统,并开拓了20个新课题,真正地培养学生的设计能力;在机械设计学和设计方法学课程中,指导学生做概念性设计作业;在专业课程设计中指导学生做结合生产实际的技术性设计;在毕业设计中指导学生做较大系统的全程设计及单项优化设计等公学生最终达到的设计水平,无论在难易程度、熟练程度、图面质量、思维能力以及知识的全面应用等方面都能达到优良的水平。

几年来,教学研究和教学改革的内容丰富、全面、系统,有所创新,教学实践效果始终保持优良,成效显著.成果的取得是由于党的教育方针正确、组织的领导、行政的支持、群众的帮助和师生共同的努力的结果.其中,作者出于对教育事业的满腔热情和创业精神,把近代数学及现代科学理论引入教学研究,把生产实践与理论教学、科研与教学结合起来,进行系统的教学改革和课程建设,大大地提高了教学研究和教学实践的水平。我校在夯实专业基础课的同时,特别注重应用技术型人才的培养,不断地在提高机械设计课程设计这一实践环节的教学质量上下功夫,经过我几届毕业学生的工作实践,取得了一些成果,愿与同仁共享,文中不妥之处还望指出。

参考文献:

[1]徐泳龙;机械设计课程教学方法的探索和实践[J];南京机械高等专科学校学报;1999年01期

[2]陆笑容;机械设计课程的教学与能力培养[J];重庆工业高等专科学校学报;1996年01期

[3]于晓文;机械设计课程设计教学改革的探讨[J];辽宁高职学报;2008年12期

第12篇

关键词:机械制造,零部件设计,创新

 

传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多问题:零部件容易腐蚀损坏;零部件容易疲劳损坏,断裂、表面剥落等;零部件容易摩擦损坏等等。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。所以,在现代机械部件设计中,很有必要用到创新思维的方法去设计。论文参考网。

1 创新机械零部件的设计思想

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。

1.1 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。

1.2 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。

1.3 运用创新思维

创造力的核心是创新思维。论文参考网。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。

2 科学的进行机械零部件设计

2.1 把握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。此外,还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。这些要求往往互相牵制,需全面综合考虑。

2.2 严格计算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,会引起润滑油失效、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。因此,为了保证零部件在高温下正常工作,应合理设计其结构及合理选择材料,必要时须采用水冷或气冷等降温措施。五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后,将改变其结构形状和尺寸,削弱其强度,降低机械精度和效率,以致零部件失效报废。因此,机械设计时应采取措施,力求提高零部件的耐磨性。

2.3 正确选择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。

2.4 全面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。计算机辅助设计(CAD)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。CAD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。论文参考网。目前,CAD技术向更深更广的方向发展,主要表现为以下基于专家系统的智能CAD;CAD系统集成化,CAD与CAM(计算机辅助制造)的集成系统(CAD/CAM);动态三维造型技术;基于并行工程,面向制造的设计技术(DFM);分布式网络CAD系统。

参考文献

1.赵冬梅.机械设计基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

2.闻邦椿.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2009 .

3.王建平.工科院校机械专业机械创新设计教学的探索[J].常熟理工学院学报,2005(06).

4.陈天河.浅谈机械零部件的创新设计[J].大众科技,2006(05).