機械創新設計方法
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機械創新設計方法范文第1篇
隨著現代造制業的高速發展，機械行業的競爭日益加劇烈，機械產品的生命周期越來越短，外觀新穎、性能優異的產品越來越受到用戶的歡迎。作為產品的生產企業面臨著劇烈的生存挑戰。為此，企業應該在不斷提高現有產品的質量、降低成本的基礎上，成立新產品研發團隊，通過不斷地推出性價比高的實用型新產品，滿足消費者個性化和多樣化需求，才能提高企業的競爭力，使自己立于不敗之地。
一、實用型機械產品創新設計的思路
任何一種新產品的產生，從研發到推上市場，都應該是經過嚴格的科學論證和實踐檢驗的。企業的研發團隊可以從幾個方面做好產品創新設計的相關工作：
1.確定產品的市場定位
確定產品的市場定位就是企業在充分調查產品的市場擁有量及所處的位置，了解競爭對手產品定位、用戶對本產品的滿意程度等情況的基礎上，針對用戶對該種產品的某種特征、性能和核心利益的要求，研發出本企業產品與眾不同的、給人印象深刻、鮮明的形象和獨特的功能的產品，并通過一套特定的市場營銷組合把產品推向市場并使用戶接受。通過市場定位，使本產品與其他企業的產品嚴格區分開來，用戶明顯感覺和認識到新產品的優勢，從而在用戶心目中形成良好形象并優先選用。
2.確定新產品的開發流程
確定新產品的市場定位后，應該寫出產品設計、生產的可行性分析報告，包括產品的總體設計、關鍵技術的實施、本企業的生產能力、產品的設計周期和生產周期、經濟效果分析等。項目確認后進行產品的總體設計及零部件設計、編寫工藝文件、樣機的試制和鑒定，提供樣機給用戶試用，并根據用戶試用后反饋意見進行總結改進，完成產品的開發評審和最終定型。接著小批量投入生產，最后根據市場的需求量確定大批量生產，完成產品的全部開發生產過程。
二、實用型機械產品創新設計的方法
實用型機械產品的創新設計，就是設計者根據市場的實際需要，充分發揮創造性思維，吸收最新科技成果，運動現代設計理論與方法，設計出更具競爭力的機械新產品。通常創新設計方法可以分為三種：原創設計、變異設計和反求設計。
1.原創設計
原創設計是指全新的設計，是設計者根據機械產品的外觀與功能要求，通過建立產品模型、產品工作原理圖，然后根據機械設計原理分別設計出產品的動力裝置、傳動裝置、執行裝置和控制裝置等組成部分。產品具有區別于其它產品的獨特的外形和功能。
2.變異設計
變異設計是指通過改變機械產品的外型、增加產品的新功能或改變產品的局部結構等方法，使新產品與原有產品有質的提高。進行變異設計過程中，設計者要收集和整理具有相同或相似功能特征的現有產品，找出它們外型差異、共有的基本功能和不同的功能，分析其性能優劣， 從實用性出發，找到突破點，開發產品的新外形或新功能。同時注意避開他人的專利技術， 創造出比原先產品更加優異的產品，以滿足用戶的需求。
3.反求設計
反求設計是指設計者通過對產品實物樣件表面進行數字化處理如數據采集、數據處理等，利用可實現逆向三維造型設計的軟件如Geomagic軟件對數據點云進行處理，重新構造實物的外型曲面，再利用UG、Catia等三維軟件構建出產品的CAD模型，通過修改產品的某些結構參數得到新產品。
三、鋁塑板剝邊機的創新設計
鋁塑板是一種新型建筑裝飾材料，廣泛用于大樓外墻、帷幕墻板、舊樓改造翻新、室內墻壁及天花板裝修、廣告招牌、展示臺架、凈化防塵工程等。它的結構是由多層材料復合而成，上下層為高純度鋁合金板，中間為聚乙烯芯板，其正面還粘貼一層保護膜。全國生產廠家數量眾多，據不完全統計，達300家以上。在實際生產中都碰到一個相同的問題，即鋁塑板按規格裁邊后，產生的邊角料要求鋁條及塑料條剝離，以便分類回收利用。廠家通常都是雇用臨時工，對鋁塑條手工剝離，成本高、效率低。解決的方法是設計一臺自動剝邊機，以滿足生產廠家的需要。
1.總體設計方案的確定
根據生產線上的生產情況，分析研究后得到的設計思路是在鋁塑板壓制成型后，首先使用刀具按照尺寸規格裁邊，再經由剝邊機將剪裁出來的鋁塑邊料進行塑料和鋁片的剝離，最后經過粉碎機將塑料邊粉碎為塑料粒。剝邊機工作是的關鍵環節，可以是過兩滾筒將塑料和鋁片以一定的速度剝離。
2.工作原理
如圖1，電動機帶動一對鏈輪轉動，通過鏈條驅動兩對滾筒回轉。其中，一對滾筒由主動輪與壓輪組成，壓輪將鋁條和塑料條分離并將分離出來的鋁條壓緊在主動輪上，主動輪則帶動塑料條不斷地從鋁塑邊上剝離，并以一定的速度向前移動，從而達到剝邊的目的。
圖1 系統工作原理
3.關鍵技術
通過機械傳動機構將電機的運動傳遞給一對滾筒，并使主動輪的線速度v=3m/s。
4.設計過程
圖2 產品總裝圖
圖3 定型產品
確定產品的設計關鍵技術后，根據工作原理圖，同時考慮降低產品的制造成本等因素，產品設計方案采用鏈條傳動和齒輪傳動等機械傳動機構將電機的運動傳遞給滾筒，用兩個彈簧將壓輪壓緊在主動輪，保證鋁塑條能不斷地分離。主要零件有：M560-502，60W，220V電機，配5GU800K變速器及調速器; m=2，z=24的齒輪;2分23齒的鏈輪，25H-82L的鏈條;滾花滾筒等。經過設計計算，最后得出產品總裝圖（圖2）和零件圖，加工裝配后調試，對其不足進行修改，投入生產線使用并根據其生產情況不斷改進，最后得到定型產品（圖3），完成產品的創新設計生產的全過程。
5.產品的實用價值
鋁塑板剝邊機投入使用后，其生產率高，成本低，每天剝離工作量相當于10個工人使用手工剝離的工作量，為鋁塑板生產廠家解決了實際問題，得到廣大用戶的肯定。
四、結論
實用型機械產品最大特點就是其實用性。本文通過對鋁塑板剝邊機的創新設計過程的研究，提出了根據產品的功能快速設計制造出滿足用戶需求的新產品的方法與思路。可以幫助企業提高產品開發能力、生產組織能力和市場競爭能力。
參考文獻：
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機械創新設計方法范文第2篇
關鍵詞：機械設計；內涵特征；創新方法
隨著市場經濟的不斷深化，機械產品市場面臨著嚴峻形勢。機械制造業要想在發展中處于不敗之地，就必須進行機械設計的改革與創新，不斷研發運用新技術以適應市場發展的要求。本文針對現代機械設計的內涵特征及創新原則進行全面分析，探究性地提出了現代機械設計的創新方法，是機械制造業的可持續發展的重要保障。
1 現代機械設計的內涵特點
現代機械設計是根據機械產品的使用要求，通過對機械工作的各個方面、機械零件的材料和形狀以及方法等諸多內容進行構思、分析和計算，并將分析的結果積極轉化成具體的機械制造方法，作為機械制造的依據，從而生產出高質量創新產品的一項復雜的工作過程。現代機械設計與傳統的機械設計相比，具有一些鮮明的特點。
（1）計算機化。隨著高科技技術的不斷發展，計算機技術能夠有效地推動社會生產力的發展，并且逐漸不斷介入與運用社會生產的各領域。現代機械設計中的優化設計、系統仿真等各個設計過程，都需要在計算機的幫助下才能完成。
（2）系統性。在現代機械產品設計中常常會遇到各種相關問題，就需要應用現代機械設計系統性觀點來解決這類問題。把機械看成一個具有特定功能的有機整體，并且這個整體中的各部分相互作用、相互聯系，這充分體現了現代機械設計具有系統性。
（3）動態性。現代機械設計不僅要考慮設計產品在靜態狀態下的功能作用，更注重產品在工作環境下的動態功能。機械設計產品的動態功能不僅體現在設計對象方面，也體現在合作協調設計組織這個層面。現代機械設計能夠有效地連接各個設計系統，匯集不同的設計數據，進一步提高產品的整體性能。
（4）創造性。科學先進的設計理論和設計工具是現代機械設計的重要基礎，機械設計者通過對設計過程、產品材料等方面進行科學分析，能夠真正發揮出設計者的想象力和創造思維，并運用各種具有創造性的手段和方法，研究出更多具有創新性的機械產品。
2 現代機械設計的創新原則
現代機械設計的創新是一項復雜、耗時的腦力活動。在創新過程中，機械設計者要遵循機械設計系統化方法之外，還必須遵守設計創新準則，嚴格約束現代機械的設計過程。其具體原則如下：
（1）經濟效益最優化原則。現代機械設計的創新產品必須保證既能最大程度的滿足客戶要求，又能合理有效的控制生產成本，使生產成本最低廉。這就需要從機械的設計和制造兩個方進行綜合考慮，在設計方面，要保證采用合理的設計方案，選用正確的材料；在制造方面，要時刻關注機械的加工工藝和裝配工藝，從而實現了經濟最佳性。
（2）生態效益最好原則。現代機械設計的創新產品在制造和使用過程中都有極高的要求，要求產品本身無毒、無害，并且不能對周圍環境產生污染，屬于綠色環保產品。這就要求在現代機械設計過程中，對于材料的選擇要有極高的要求，原則上盡量選擇低污染或無污染的環保材料，避免采用有毒、有害和有輻射性對人體有害的材料。
（3）安全可靠原則。安全可靠性是機械設計產品質量的重要保障。因此在現代機械設計過程中，必須保證機械設備在強度、剛度、耐磨性、穩定性及熱平衡性上能夠滿足設計要求，從而使設計出來的產品安全可靠性。
3 現代機械設計的創新方法
社會經濟和機械制造業的不斷發展，推動了現代機械設計的不斷改革與創新，使現代機械設計的創新方法日趨成熟。當前，在現代機械設計中常用的創新方法具有以下幾種：
（1）仿生類比設計法。這種設計方法是利用仿生學的原理，通過充分對自然界的動植物進行分析與類比，從中受到啟發而產生的一種創造性方法。由于自然系統中的生物具有許多無可比擬的結構和功能，這就給機械設計者提供了創作的靈感和思路。機械設計者把機械運轉和生物運動兩者放在一起進行全面的分析與對比，發現兩者之間的差異性和相似性，激發了機械設計者的創作思維，產生了現代機械設計的創新靈感，從而完成了現代機械設計的創新方案。
（2）智力合成設計法。這種設計方法主要依靠發揮團體精神，注重集體智慧的力量。在現代機械設計過程中，要以小組為單位，每一位成員都要提出自己的設計構想，然后進行集體分析討論，通過不同創新構想之間的碰撞和融合，抓住瞬間的靈感或潛意識的新想法，激活和發散創新設計的思維，進一步促進機械創新設計的全面性。
（3）移植技術設計法。這種技術設計方法具有十分明確的思維，主要是將某一領域內的先進技術、方法或者成果直接運用于現代機械設計中，或者是把機械制造業某一產品的先進技術、方法等應用于其他產品。從而設計出新的產品。移植技術設計的內容較多，既包括技術設計思想，也包括某產品的先進技術應用。移植技術法可以分為技術原理式、技術手段式和技術功能式移植。移植技術設計法能夠推動現代機械設計的發展，對促進機械設計的創新具有重要意義。
參考文獻：
機械創新設計方法范文第3篇
關鍵詞：機械設計基礎 教學模式 教學實踐 創新
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（b）-0000-00
基金項目：南京林業大學科研啟動項目；江蘇省高校自然科學基金（15KJB470007）。
作者簡介：李娟（1987-），女，湖北洪湖人，博士，講師，主要從事機械設計基礎方面的教學工作。
0 引言
高等教育的根本任務是輸送人才，以滿足社會和人民群眾的多元化需求。為了保證教學質量，取得良好的教學成果，課程教學模式應當與國家的發展方向相契合。如何提高課程教學質量，培養學生的創新能力，是當前我國高等教育改革轉型中的重要課題[1]。機械設計基礎是各高等院校機械類專業本科生必修的一門綜合性、實踐性很強的技術基礎課程，包括機械設計與機械原理兩部分的內容，是培養學生綜合設計能力、創新能力的重要環節，并在整個專業中起著承上啟下的作用[2]。
現有的關于機械設計基礎的教學模式主要著眼于培養學生掌握課程的理論知識，采取各種教學手段，激發學生的學習興趣[3]。然而這種教學理念只能從表面上讓學生不排斥理論知識的汲取，卻忽視了學生學習的主動性，造成了學生“不逃課但也不思考”、“眼睛盯著講臺，腦子一片空白”的現象，培養學生的創新能力難上加難。筆者根據教學過程中的實踐經驗，在傳統教學模式呈現的不足與問題的基礎上，從課程體系結構、課程設計實踐、實驗教學創新與課程考核方式四個方面改進現有的教學模式，探索培養學生創新能力的方法。
1 課程體系結構
機械設計基礎是機械原理與機械設計兩門課程的整合，要求學生了解和掌握常用機構與通用零部件的工作原理、結構特點等，教學內容繁雜、零散、抽象、枯燥。筆者在教學過程中發現，由于課程連貫性不強，學生容易產生被動、厭煩的情緒，學習效率非常低。通過與學生溝通交流后，采用互動啟發式教學模式，效果顯著。
以常用機構為例，這部分內容主要包括平面機構自由度分析、平面連桿機構、凸輪機構、輪系和間歇運動機構。課程中基礎知識點的引入十分重要，它決定了學生接受與其相關的其他知識點的難易程度。首先，教師通過圖片、動畫、視頻等教學手段列舉一些平常所常見的平面機構器械如健身器材、家用電器、鐘表、自行車等，引入平面機構的類型，與學生一起討論平面機構的組成部分、結構特點、運動特點，同時分析平面機構的自由度。
其次，引導學生思考，以小組形式討論他們對平面機構類型的判斷，形成師生之間的互動，產生共鳴。在此基礎上，發揮學生的想象力，對平面機構的結構進行演變、設計，培養學生的創新意識。對待創新能力有限的學生，可以通過講解為主，啟發為輔，使學生敢于肯定自己的想法，參與到討論中，提高分析問題和創新的能力。最后，在平面機構的知識框架上進行擴展，導入凸輪機構、輪系和間歇運動機構，同時分析比較各機構結構特點、運動特性，進行歸納總結。
與常用機構相比而言，課程后半部分的的通用零件是為后續課程提供必需機械零件的基本知識，內容更為零散。如何將螺栓等常用連接零件，齒輪、帶、鏈等傳動機械，軸、軸承、聯軸器等軸系零件這些內容連貫起來，是學好這部分內容的關鍵。學生往往對未知、新奇的事物比較感興趣，因此利用學生的好奇心，教師可以做一些視頻動畫，對大型機械設備內部進行分段、分層剖析，從而展示零件結構與運動特性，比如汽車中的齒輪變速箱，行李輸送機上的帶傳動，自行車上的鏈傳動等等。
在此基礎上，啟發引導學生探索機械零部件的作用與工作原理、失效形式，同時觀察學生的反應，并與學生互動，適當提出一些問題，擴展學生思維。其中，合理選擇并設計零件尺寸是課程教學內容的重點與難點之一。通過結合實際課題，采取小組共同分析，培養學生運用標準、手冊進行一般參數的通用零件和簡單機械裝置設計，提高學生的協作能力，激發成就感，加深對知識的掌握程度。
2 課程設計實踐
課程設計是加強實踐教學的重要途徑，可以鞏固加深對所學理論知識的理解，實現基礎理論與設計實踐的有機配合，在工科院校教學中占有十分重要的地位[4]。通過課程設計，使學生在掌握設計方法的基礎上，培養學生的繪圖能力與計算機輔助設計能力。由于接觸實際工程項目少，學生剛接觸到課程設計時往往會覺得困難。這需要通過選修課程輔助與外部教學實踐兩方面的配合來提高學生的學習效率。
機械專業的學生在大一和大二階段已經完成了輔助設計課程（機械制圖，工程制圖與CAD等）的學習，為機械設計基礎課程打下了一定的基礎。但是筆者在教學過程中發現，由于空間想象能力有限，一些學生掌握的并不好，因此在本課程的課程設計中，表現非常吃力。教師需要指導學生選修一些輔助設計的課程，如CAD程序設計，Pro/E等，幫助學生對先修課程進行必要的回顧和復習，在此基礎上，結合課程設計對象，鼓勵學生進行程序編寫，完成設計課題，提高學生機械設計創新能力。外部教學實踐是指通過積極組織和指導學生參加各種課外設計競賽活動，借助本課程的知識學習，進一步培養和提高學生的創新意識。同時，對于有科研條件的教師，可以進一步結合教師自身的科研項目與課題實踐，比如利用仿真軟件對機械零件結構進行強度分析和優化設計等，使教學內容緊跟學科前沿，培養學生的創新科研能力。
3 實驗教學創新
機械設計基礎的實驗教學是必不可少的。在課堂中沒有完全吃透、完全想明白的知識點，通過學生親身動手實踐，能夠化虛為實，提高教學效率。然而，由于設備資源、實驗課時的限制，實驗項目的開展還停留在以教師講解為主，學生重復教師示范的形式上，無法完成實驗教學的預期效果[5]。
實際上，實驗教學如果能夠走出實驗室，教學效果事半功倍。我們通過與企業合作，一方面讓學生有機會參觀機械零件實際的加工過程，將所學的理論知識和生產實踐結合；另一方面讓學生實際了解到企業生產加工機械零件過程中遇到的技術難題、局限與實際需求，啟發學生運用所學知識，開動腦筋思考問題，激發學生的創新意識，分析問題，解決問題。同時，在與企業技術工人的交流中，能夠讓學生們開擴視野，觸摸世界的前沿工程技術，使我們培養的人才能夠跟上時代的腳步。在此基礎上，學生帶著問題和想法，走進實驗室進行實驗，很大程度上提高了學生創新能力的培養。
4 課程考核方式
課程考核檢驗學生對所學知識的掌握情況，也是教師對教學質量和教學效果的檢測。課程考核方式實行以學生的綜合素質為內在基礎的能力考核[6]，包括過程考核與期末考試。在教學過程中，筆者發現課后作業的完成情況非常糟糕，這與當今電子科技的飛速發展有關。由于互聯網題庫資源十分豐富，抄襲現象很嚴重。通過調整過程考核主次，以隨堂測驗為主，課后作業為輔，效果顯著。課程進行到某一階段，安排一堂課進行隨堂測驗，測驗的形式并不局限于理論，形式包括理論知識重點、難點回顧，零件設計，傳動方案設計等。在答疑環節，安排每周固定的時間段進行答疑，并且根據學生的隨堂測驗及作業情況，指定同學答疑，這樣可以更加準確地掌握學生的學習狀態，并根據答疑情況調整課程內容和課程進度。課后作業盡量以開放式的題目為主，結合現代工程技術，引導學生充分利用互聯網與圖書館資源，進行發散思維，化不利條件為有利條件，提高學生收集整理資料的能力，鼓勵個性發展。
5 結語
新時代的人才不僅需要掌握知識，更重要的是掌握學習知識的方法，分析問題的能力以及解決問題的思路。通過摸索，筆者在機械設計基礎的課程教學工作中總結出了較合理的教學模式，學生反應良好。隨著時代的發展，為了培養符合時代需求的人才，教學方法的改進和教學效果的提高仍然是無止境的，繼續探索與時俱進的教學模式任道重遠。
參考文獻
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機械創新設計方法范文第4篇
（廣西科技大學 機械工程學院，廣西 柳州 545006）
摘 要：通過一例大學生機械創新設計活動案例和指導教學方案，分析了機械創新設計活動中存在的問題，提出了相應的指導策略；指出指導教師應圍繞能力培養這個根本目標，按照教學規范來實施學生的機械創新設計指導工作。
關鍵詞 ：機械創新設計；存在問題；能力培養；指導方案
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）03-0233-03
基金項目：新世紀廣西高等教育教學改革工程立項項目——機械類專業應用型本科機械設計系列課程的教學改革與實踐（2012JGB181）
1 引言
機械創新設計能力是機械類專業學生專業綜合素質的體現，是高等工程技術人才培養的目標之一。隨著對創新能力重視程度的提高和各類學科競賽的蓬勃開展，越來越多的大學生參與到機械創新設計活動之中。然而，以學科競賽為導向的機械創新設計，使學生的目標過份傾向于作品成果本身，而沒有從中有意識地學習到創新的思維和系統的工作方法。如何培養學生創新能力是我國當今高等教育研究的重要課題[1，2]，專門針對大學生學科競賽指導的研究也是一個重要內容[3]。雖然機械類專業系列課程都強調機械創新能力的培養，但多數學生實際上是從參加學科競賽開始接觸機械創新設計的。盡管許多學生在各類學科競賽中獲獎，但是最后卻依然沒有養成系統的工程素質，更不用說較強的創新能力。本文總結了在指導大學生機械創新設計活動中獲得的經驗教訓，對大學生機械創新設計的行為特點進行了分析和歸納，提出相應的指導策略，目的是讓機械創新設計活動能夠充分發揮其培養創新能力的作用。
2 大學生機械創新設計活動存在的問題
目前我國絕大多數高校并沒有開設專門的機械創新設計的教學環節，學生的機械創新設計活動相當于課外科技興趣小組行為，通常是圍繞競賽主題進行某一機械作品的設計制作，以參賽獲獎為目標所進行的一種暫時性的活動。在這樣的背景之下，很多學生的創新項目具有自發性特征，缺乏科學嚴密性和規范性。在指導大學生機械創新設計過程中，發現存在下述比較突出的問題：
2.1 選題的科學性不強
學生自己擬定機械創新課題時通常只注意作品的功能性，容易出現兩個極端：一是基于樸素的常識而缺乏學術內涵，如很多學生把著眼點放在自行車、健身器材等司空見慣的產品上——第五屆全國大學生機械創新設計大賽期間，在校內評選準備參賽的作品時發現，24件參選作品中涉及自行車的有8件，其中6件以折疊功能為創新點；涉及健身器材的4件，均以多功能為創新點，實質上只是把現有的健身器材簡單的組合在一起；這些作品由于不能在產品的工作原理和主要功能方面做出明顯的改進，因此不能算是一個合適的創新課題，大多數在評審中被淘汰了。二是僅憑在傳媒中撲捉到的某些科技信息，動輒納米航天，超越自己的能力甚至目前的科技水平，提出一些技術上難以實現的構思，最后也只能草草收場。
2.2 開發過程不規范
機械產品的開發過程要經歷概念開發和產品規劃、詳細設計、樣機制作、批量生產等階段，設計階段還包括方案設計和技術設計。由于沒有經過系統的產品開發訓練，學生在設計自己的機械創新作品時，很難嚴格遵循上述規范，缺少產品的規劃和定位，開發過程中走一步看一步，不能區分方案設計和技術設計的作用，更不能按照階段任務去執行；沒有階段性目標和完整的技術文件；容易把目光聚集在某些主要功能上，把這些功能的實現過程當成整個產品的開發過程，忽略整機功能和系統的協調。
2.3 計算分析能力不強
據調查，專業知識欠缺是學生完成機械創新的最大障礙[4]。由于專業知識不足導致不知道如何開始設計，或是了解設計步驟但不會運用設計理論來解決設計中遇到的問題，是學生在創新設計過程中遇到的最大技術難題。在上述評選作品中，幾乎沒有看到一份完整的設計計算說明書，很多設計甚至沒有機構運動簡圖；尺度綜合、運動學和動力學分析均存在錯誤，有的作品沒有考慮連桿機構運動循環中的死點，有的甚至不能在靜止狀態下保持平衡。相對而言，學生針對齒輪、軸、軸承等通用機構和零件所進行的設計計算完成得較好，而對于那些超越課堂學習范圍的專業機械以及動力學問題的分析計算則力不從心。
3 大學生機械創新設計活動的指導策略
顧名思義，在大學生機械創新設計活動中，指導教師的作用是“導”和“教”——“導”意味著教師不應參與具體的技術工作，而是恰當的引導學生自己完成創新設計；“教”即把創新設計當作一個教學過程，為人才培養目標服務。有的國內專家建議安排一定的創新設計課程學時，分配到《機械原理》和《機械設計》等相關課程當中[5]。因此，無論是從傳授理論知識還是培養專業技能的角度，都應當把指導大學生機械創新設計當作一次教學活動，按照教學規范來實施。
3.1 做好教學規劃
指導教師應根據創新設計的主題，制定相應的教學目的、教學內容、教學方法，引導學生自主學習相關的專業知識，學習必要的分析計算技能，完成一定的工程訓練，讓學生的工程素質得到全面提升。
3.2 引導學生正確選題
引導學生圍繞創新設計主題開展調研，幫助學生發現和提出科學問題，結合學生自身的興趣和知識水平擬定合適的創新設計題目。
3.3 規范學生設計過程
以項目的形式要求學生按照技術規范做好創新設計規劃，提出項目實施的技術路線，合理安排項目進度。指導教師做好技術審查、進度監督工作。
3.4 指導學生分析計算
分析計算能力是專業知識的核心內容。對于剛剛進入專業理論學習階段的大學生來說，要求他們具備很強的分析計算能力是不切實際的。因此指導教師要根據設計內容，明確提出關鍵零部件的設計計算和校核計算項目，指導學生學習相應的計算理論和方法步驟，完成項目設計中的分析計算工作。
需要指出的是：學生容易把作品的完成當作創新活動的終點，這不利于充分發揮創新設計活動在人才培養方面的作用。因此指導教師應與學生一起做好項目的總結歸納工作。一方面，歸納項目創新點和價值，形成技術成果，讓學生在創新設計活動獲得實際利益；另一方面，總結工作有助于幫助學生學習體會工作方法，形成工程能力。
4 機械創新設計活動指導案例與分析
第五屆全國大學生機械創新設計大賽內容為“休閑娛樂機械和家庭用機械的設計和制作”。自行車作為最常見的機械產品，以其為基礎的改造設計自然成為了很多準備參賽學生的首選題目。在這些學生自發擬定的題目中，以折疊和變形為創新點的占絕大多數，與市場上已經存在的產品功能重疊，實現方案基本雷同，因此都不適合作為創新設計題目。針對這個現象，指導老師與學生一起分析了自行車的功能與大賽的主題，以及可能的創新思路。有一組學生依據“仿生法”[6]提出了一種“模擬騎馬運動的娛樂型自行車”的作品構思，獲得了指導教師的肯定。
評選出學生創新設計題目之后，指導教師根據創新設計內容擬定了相應的指導教學方案（表1）。
該方案中，指導教師幫助學生按照工程項目的形式制定了設計任務書，包括明確設計目標、技術參數、設計內容、技術路線、關鍵問題、進度安排等內容的修訂，讓學生學會了如何開始和規劃一個研究課題。
在設計階段，要求學生按照方案設計——技術設計的循序，設計組成員合理分工協作，分階段完成相應的任務，按照預定的時間節點定時匯總更新設計成果，明確下一階段目標。
在創新設計期間，指導教師不直接參與具體的技術工作，只是起到了引導思考和質量把關兩個方面的作用，讓學生通過查閱資料和分析評價，自己完成項目的設計和計算工作。學生面對“模擬騎馬運動的自行車”這個課題，一開始并不知道從哪里開始入手。指導老師把設計內容分解為一個個具體的問題，首先讓學生觀察和分析騎馬時人體的動作要點——身體的起伏、腿和手臂的屈伸、動作的協調關系等；然后考慮這些動作應該如何分解？采用哪種機構實現這些分解動作？以及機構的時序和協調，人機工程學等方面的問題。學生通過解決這些問題，提出和多個解決方案。指導教師再利用對各方案的技術經濟評價，讓學生自己選出了方案設計的最終結果。
“模擬騎馬運動的娛樂型自行車”參加了第五屆全國大學生機械創新設計大賽并在賽區獲獎，還獲得國家專利局授予的實用新型專利。參加本項目的學生后來繼續開展科學研究，獲得了學校大學生科技項目和廣西大學生創新創業計劃項目的資助。
5 結語
由于大學生參加機械創新設計活動多是被各種科技競賽活動所吸引，因此在指導大學生機械創新設計活動時，在指導思想上除了看到這些競賽活動對機械創新教育的積極促進作用的同時，也要清楚地意識到學生參加機械創新設計活動的功利性。功利性目標使得一些學生甚至指導教師只看重結果不重過程，從而大大削弱創新設計的人才培養作用。這對這種現象，本文分析了大學生機械創新設計活動中容易出現的失誤和不足，從人才培養的角度提出了相應的指導策略，希望能為提高機械專業大學生的工程能力有所幫助。
參考文獻：
（1）黃小龍。大學生機械創新設計能力培養的探索[J]。中國電力教育，2010（6）。
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（4）王勝曼，張建華，孫曉燕。影響大學生機械創新能力的調查分析[J]。人力資源管理，2010（6）。
機械創新設計方法范文第5篇
關鍵字：機械;創新設計;創新思維
中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A
1.機械創新設計
（1）機械創新設計是設計人員針對新的或預測的需求，充分發揮設計者的創造力和智慧，利用已有的相關科學理論、方法和原理，進行新的構思，設計和制造出新穎、，有創造性及實用性的機構或裝置的實踐活動。其主要強調的是人在設計過程中的主導性及創造性作用。因此，人的創新思維在創新設計中占主導地位。
（2）機械創新設計的過程始于形象思維，再經過邏輯推理和判斷及相應的綜合分析與決策產生設計方案，然后進一步將方案具體化，即建立新的結構和機械系統等模型，進而進行計算和技術細節的設計。創新設計反映出的是和諧統一的技術美。
（3）機械創新設計是創造設計出新機器和產品，以滿足新的生產和生活的需要。
2.機械創新設計過程、目標及特點
2.1 機械創新設計過程
根據設計任務及要求確定機械結構類型、機構運動尺寸及機械運動學參數和動力參數，這便形成了機械設計的優選方案，而后進入機械結構創新設計階段。機械創新設計與常規機械設計相比，其過程沒有多大差異，它主要強調的是人在設計過程中的主導性及創造性作用。
2.2 機械創新設計的特點
（1）機械創新設計是多門科學技術交叉、滲透、融合的產物;
（2）機械創新設計是在知識和經驗積累的基礎上，經過思考、推理及判斷，并運用創造性及發散思維的方法而后實現的;
（3）機械創新設計是在知識、經驗、靈感與想象力的系統中搜索并優化出的全新設計方案;
（4）機械創新設計是多次反復，多級篩選的過程，每一設計階段都有其特定內容及方法，各階段之間又密切相關，形成一個整體的設計系統。
3.機械創新設計思維
3.1 機械創新設計思維的定義
創造性思維是指突破原有的思維模式，重新組織已有的知識、經驗、信息和素材等要素，在大腦思維反應場中超序激活后，提出新的方案或程序，并創造出新的思維成果的思維方式。要創造，首先要有創造性思維，創造性思維是人類大腦的特有屬性;創造性思維就是“想到別人沒有想到的觀念”;創造性思維是新穎獨到的信息加工藝術，是人腦的各種思維活動形式和思維活動的各個要素之間相互協同進行的有機結合的高級整體過程;創造性思維不同于在設計領域常用的邏輯思維，其主要在于創造性思維有創造想象的參與，而且，創造性思維是一種立體思維，通常沒有固定的延伸方向，它更加強調直觀、聯想、幻想和靈感，所以創新設計不是靠邏輯推理出來的，而是靠創造性思維的激發所產生的。
3.2 機械創造性思維的基本形式
（1）發散型思維。發散型思維就是在思維過程中，通過所得到的若干概念的重新組合，大膽地向四周輻射，擴散出兩個或更多個可能的答案，設想或解決方式。發散型思維，就是不墨守成規，不拘泥于傳統，對所思考的問題標新立異，達到“海闊天空”，“異想天開”的境界;發散型思維能力的高低，取決于知識面和想象力。發散型思維具體表現形式有：立體思維，多路思維，反向思維，相關思維等等。發散型思維所追求目標是獲得盡可能多、盡可能新、盡可能獨創的，它為機械創新設計提供了多種可能。（2）聚合型思維。聚合型思維就是以某個思考對象為軸，從不同的方向和不同的角度，將思維指向這個中心點以供選擇，達到解決問題的目的。聚合型思維要求思維具有概括性、及時性、正確性;聚合型思維能力的高低，取決于一個人的分析、綜合、抽象、概括和判斷推理能力強弱。發散型思維和聚合型思維都是創造性思維的重要組成部分，兩者互相聯系，密不可分，任何一個機械創新設計都必然從發散思維到聚合思維，再從聚合思維到發散思維，多次循環往復，直到解決問題或創造性思維形成。（3）靈感思維。靈感是指經過長期的思考和探索之后，受某種現象的啟發，在頭腦中突然閃現的獨創性的意念或設想。它是人們的創造活動達到后出現的一種最富有創造性的飛躍思維的智能狀態。靈感是思維的迅速升華與高級濃縮，是過程的省略;靈感既是一種思維形式，又是大腦加工信息的一種高層次功能。（4）想象思維。想象是一種抽象的形象思維活動，想象可以是非理性的憑空想象，也可以是理性的在已有確定性基礎上進行重新組合或部分更新性質的想象。想象思維具有以客觀現實為基礎，具有高度概括性和形象性及重新組合與再創造等特點，想象是人類思維之樹上最美麗和神奇的花朵。沒有想象就沒有創造，創造離不開想象，想象是創造的精髓。
4.機械創新設計方法
4.1 智力合成法
智力合成法是一種發揮集體智慧的方法。她通過集體討論的形式，發散和激勵創新思維。討論時，事先要有準備，目標要明確。其原則是：鼓勵自由思考，隨心所欲，設想新異;不許批評別人的設想;推遲評價，不過早定論;有的放矢，不泛空談;討論者一律平等，不提倡少數服從多數;及時歸納、總結、記錄各種設想，留作下次再議;最后挑選最合適，最有前途的見解，并審查其可行性。
4.2 仿生類比法
仿生類比法是通過對自然界生物機能的分析類比，從事物不同程度的對應和相似之處的類比中得到。
