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機械創新設計范文1
機械產品創新的核心在于構思產品的創新概念。產品概念設計決定性地影響后續的產品詳細設計、產品生產開發、產品市場開發以及企業經營戰略目標的實現。一旦概念設計被確定，產品設計的60%～70%也就確定了。因而，產品概念設計成為設計過程中最重要、最復雜，最不確定的設計階段。機械產品概念設計是一個創造性問題求解過程，其主要特征是初始狀態定義不良。只有弄清楚設計者在創新設計過程中到底是如何進行認知操作的，才能更好的理解創新設計過程，并為該過程建立有效的支持工具。因此，通過結合工程領域的概念設計過程與認知心理學領域的創造性過程，建立面向產品創新的概念設計認知過程模型，該模型的主要作用在于揭示創新設計過程本質，確定影響設計結果的設計資源和設計行為，幫助設計者更好的使用來自于設計領域及認知領域的的創造性工具、方法及技術。以認知科學為基礎，機械產品創新設計為對象，實現人機智能協同設計為目的，研究機械產品概念設計行為機理。首先分析影響創新設計的關鍵因素，并對這些因素進行歸類分析，確定可以通過外部資源得以促進的可控因素；其次，對創造性概念設計過程中的關鍵認知行為、信息傳遞、信息操作及認知回路進行分析，并基于此建立有利于創新實現的一般設計過程，為建立計算機輔助設計系統的概念平臺奠定基礎。
2人機智能協同的內在機理研究
利用計算機技術、信息技術及智能技術實現概念設計行為機理研究結果的具體方法，從而建立人機智能協同的模式。首先，根據信息加工理論，分析從刺激的選擇和注意，到對刺激意義的理解，工作記憶對信息的存儲并進行加工處理，長時記憶的形成和使用，對創新設計的影響，確定人機智能協同應遵循的原則；其次，為影響創新設計的可控因素尋找利用機器智能實現的方法；最后，研究利用計算機技術實現創新認知規律的方法。
3計算機輔助機械產品創新設計原型系統研究
計算機輔助機械產品創新設計系統是認知科學、信息技術、設計理論與方法的會聚平臺，也是創新設計的工作平臺。該系統主要由知識庫系統、信息檢索系統、概念設計空間及創造性思維方法等部分構成，其關鍵作用是在產品的概念設計階段、方案設計階段為設計者提供有用的工具，并實現與設計者之間的智能交互，從而提高設計者的創新設計能力。在本研究方案中，原型系統的邏輯體系結構共分為三層：界面層、應用程序服務器層、資源層。
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機械創新設計范文2
關鍵詞：機械零部件；創新思維；創新方向；創新辦法
1 機械零部件設計狀態
機械零部件設計是人類實現某種預期目標進行的一種創造性活動。傳統機械零部件設計特點是以長期經驗積累為基礎，通過力學、數學建模及試驗等所形成的經驗公式、圖標、標準及規范為依據，運用條件性計算或類比等方法進行設計。與現代機械零部件設計方法相比較而言，設計中存在試驗計算過程復雜、設計工作顯得繁瑣、工作量較大等問題。為了解決這一問題，我們要開動腦筋，進行大膽創新。
2 機械零部件的創新思維
2.1 類比思維設計零部件
類比思維就是基于某一相同點，將外觀、性質、用途不完全相同甚至完全不相同的事物進行比較分析，從中找出能達到目的的最佳方案。如由鳥、蜻蜓等飛行動物的存在，成功的研制出飛機，運用蜻蜓羽翅高頻率舞動成功的研制出減震裝置。比照人類的功能，成功研制出機械人。根據蚊子翅膀高頻率震動，以其結構與相關的零部件進行比較，幫助人類解決零部件疲勞損壞的問題。
2.2 發散思維創造新方案
發散思維又稱輻射思維或求異思維。是以欲解決問題為中心，思維者打破常規，從不同方向，多角度、多層次、多方位的考慮問題，求出多種答案的思維方式。例如：兩個零件組合問題，常規采用螺栓、焊接、膠粘、鉚接等，運用發散思維思考，可得到用電磁力、摩擦力、壓力差、真空、冷凍等方法。圍繞問題中心映射出更多有益的方案，發散思維是創造的主要形式之一，在技術創新和方案設計中具有重大意義。
2.3 逆向思維走出全新捷徑
逆向思維也叫求異思維，它是對司空見慣的似乎已成定論的事物或觀點反過來思考的一種思維方式。敢于“反其道而思之”，讓思維向對立面的方向發展，從問題的相反面深入地進行探索，樹立新思想，創立新形象。當大家都朝著一個固定的思維方向思考問題時，而你卻獨自朝相反的方向思索，這樣的思維方式就叫逆向思維。人們習慣于沿著事物發展的正方向去思考問題并尋求解決辦法。其實，對于某些問題，尤其是一些特殊問題，從結論往回推，倒過來思考，從求解回到已知條件，反過去想或許會使問題簡單化。
比如在設計發電機時，你為轉子達不到所要求的轉速而苦惱時，是不是可以運用逆向思維，讓定子也轉呢，我國發明家蘇衛星正是運用了這一逆向思維發明了“兩向旋轉發電機”定子也轉動，發電效率比普通發電機提高了四倍。蘇衛星說，我來個逆向思維，讓定子也“旋轉起來”。這是他得以發明的思維基礎，也是他對創造發明思想的一大貢獻。
3 機械零部件創新方向
3.1 性能更好，缺陷更少
對于零部件在使用過程中表現出來的缺陷，應用創新思維，采取針對性的改進措施來克服，從而提高其性能，是機械零部件創新的方向之一。這樣做，一來能夠提升整機的使用性能，二來也能提高機器運行中的安全性。比如汽車的剎車制動裝置，現有的汽車在剎車時通常是剎車片從里向外擴張從而抵住輪轂以達到制動目的，這經常導致制動效果不夠理想，對此，我們是否可以試著設計從內和外雙向同時壓緊制動的剎車模式呢？！又比如，某些場合的大皮帶輪，往往在采用輻條式結構之后重量仍然過大，對此，我們完全可以采用同樣能夠滿足強度要求的新型輕型復合材料，而不是一味只知道用鑄鐵或鋼來制造。
3.2 維護方便，更宜人
很多機械零部件在使用和維護過程中經常會出現拆后重裝失準的問題，導致零部件更換過于頻繁，造成了不必要的浪費；設計不夠人性化也是常遇到的問題。分析發現，前者大多出現在過盈配合以及硬度差別較大的場合，后者大多出現在需要經常與人體接觸的零部件上。對于前者，我想我們有必要嘗試著以間隙配合并輔以其他聯結方式（比如螺栓聯結等）來代替一些過盈配合，對需要可能拆卸的零件配對時盡量使其接觸表面硬度接近；對于后者，我們的機械設計人員應當多從宜人的角度，來對某些零部件作一些必要的改進，比如將直接與人手接觸的零部件表面的粗糙度降低一些。
3.3 制造更簡單，更高效，成本更低
加工費時和廢料過多也是當代機械零部件制造過程中經常存在的問題，要解決這個問題我們必須進行創新設計。首先，要想縮短時間，我們可以試著縮短加工工藝路線，比如將引孔——檢驗——鉆孔——擴孔——倒角——鉸孔——檢驗改為引孔——鉆孔——倒角——鉸孔——檢驗，只要采用較大一點直徑的鉆頭，則既可滿足要求，又可縮短加工時間。要節約材料減少廢料，我們就要在材料切割時合理的布局，在同一塊材料上大小零件搭配布置，并且盡量將有相似邊的用料布局在一起。這樣一來，制造更簡單，更高效，成本也降低了。
4 機械零部件的創新方法
要充分運用機械學理論和方法，包括機構學、機械動力學、摩擦學、機械結構強度學、傳動機械學等及計算機輔助分析的不斷發展，對設計的關鍵技術問題能作出很好的處理，一系列新型的設計準則和方法正在形成。計算機輔助設計是把計算機技術引入設計過程，利用計算機完成選型、計算、繪圖及其他作業的現代設計方法。計算機技術促成機械零部件設計發生巨大的變化，并成為現代機械設計的重要組成部分。目前，計算機技術向更深更廣的方向發展，主要表現為基于專家系統的智能軟件；計算機系統集成化，動態三維造型技術。
機械創新設計范文3
關鍵詞：機械；創新；設計能力；
0引言
隨著社會經濟的不斷發展，機械設備使用率也在不斷增加。需要進一步提高機械設備水平，以確保機械創新的先進性。機械發展的主要動力是創新，創新與技術進步有著至關重要的作用。提升機械方面的創新設計水平，必須從方式、思維及知識創新出發。
1機械創新設計的特征
機械創新設計的獨特性表現在設計過程中，需要進行反復的驗證、篩選，機械創新設計的每一個環節都有一個特定的設計優化方案，設計的每一個環節都是緊密相連的?？傮w而言，機械設計還有非常明顯的整體化系統化特征。進行機械創新設計時，能充分感受到多門學科之間的滲透和交叉。因此，需要設計者掌握多種類型的知識，科學合理的運用發散性思維和創造性思維，通過自身具備的學科知識進行判斷思考，并從創設設計的復雜性特點出發進行機械創新設計。除此之外，機械創新設計前期，還可以參考或是引用國外先進的創意產品來進行設計，但并不是對其進行簡單的改造和模仿，而是要將其作為了解機械創新設計特點的第一步。
2機械創新設計常用的方法
(1)仿生類比設計法。主要指在分析類比自然界生物機能的基礎上，將生物運動和機械運動之間的相似性和差異性進行分析對比，通過這種方式可以有效的激發創新思維和機械創新設計的靈感，更好的完成規范方案。例如已經出現的模仿蜥蜴、人類手臂的機械抓手等機器人，就是設計者模仿生物運動設計的機械設備。因此，在設計時應仔細觀察大自然中生物的特點和日常生活環境，以獲得更好的設計靈感。
(2)智力合成設計法。主要是以團隊為單位，團隊中的成員大膽提出自己的設計分析和建議，通過集體分析討論的方式，激發團隊的創新設計思維，取長補短，確保設計成員的設計靈感得到有效激發，通過不斷創新構想和團隊成員之間的碰撞和融合，使機械創新設計方案更加具體、全面。設計前，必須明確設計方案的具體目標要求，做好事前準備。討論時，要尊重團隊成員的設計構想，不能帶有情緒色彩或者是批判的態度分析討論其設計構想，在小組設計人員闡述自己的設計構想后，提出自己的一些建議和看法。此外，小組設計人員之間要做到人人平等，分析討論期間，要將經驗交流和設計構想記錄下來，并進行總結歸納，以便在討論分析設計方案時，能選擇最適合且綜合性較強的設計方案。
(3)移置技術設計方法。指將一個領域中的先進技術移置到另一個領域中進行設計工作。比如，納米技術是物理領域的一種材料技術，經過設計人員的科學研發后，在服裝設計、機器制造等領域得到了一定的應用，并生產出很多納米服裝和納米機器。
3機械創新設計思維
創新思維是機械創造設計者必須要具備的一項基本要素，同時也是進行創新的關鍵所在。初學者同專業的機械設計人員相比，在社會實踐和教育程度等方面都有很多不足之處，在設計思維的系統性以及廣度和深度方面都存在很大的差距。因此需要將在課堂中和書本上所學到的知識進行有效整合，再通過自己的想象力，擴展自身的設計思路，滿足機械創新設計的要求。此外，還要高度重視機械創新過程中的靈感來源和靈感思維，其靈感思維是指經過長期思考后，在設計過程中突然產生靈感，從而突破創新的瓶頸區，解決設計難題的一種思維活動。通常情況下，靈感的出現會受到較多因素的影響。例如，看到教室中的全自動噴水黑板擦擦拭黑板的印記，或者是家里微波爐的加熱過程，并從中得到啟發。靈感的迸發能夠不斷的升華自身潛在的創造力，同時也這是創新設計質的飛躍過程。因此，在進行機械設計時，要不斷的激發創新設計思維，不斷的培養創新素質，讓自己有源源不斷的機械創新設計靈感。
4提高機械創新設計能力的途徑
(1)廣泛涉獵群書，擴寬自身視野。在學好各科專業知識的同時，還要涉獵群書，養成積極思考和獨立思考的習慣。愛因斯坦曾言：“發展獨立思考和獨立判斷的能力，應當始終放在首位，而不應當把獲得專業知識放在首位?！敝挥型ㄟ^對不同學科的了解，才能培養自己多學科的融合程度，提高全局觀，更好地形成多視角多學科的創新能力，進而提高機械設計創新能力。
(2)善于觀察生活，突破思維定勢。要積極主動、有計劃、有目的的去觀察社會、觀察生活，從中發現創新點，為機械創新能力打下堅實的基礎；同時，還要善于打破自己的定式思維，開辟創新點；另外還要善于使用各種思維方法，如系統與具體化、歸納與演繹、比較與歸類、分析與綜合、抽象與概括等，并掌握各種創新思維法，進一步提高自身的創新意識。
(3)結合相關課程，提高創新意識。提高機械創新設計水平，必須不斷培養創新意識，特別是在學校的學習過程中，在老師傳授知識的過程中，培養自身知識的聯系意識以及對創新知識的敏感度，結合相關專業知識或者是此領域中最前沿的創新成果進行記錄，課余時間認真查閱，在小組討論中積極說出自己的新方法、新思想，還要積極與同學進行交流，在不同的思維中，激發自己的創新靈感。另外，針對老師所舉出的各項設計案例，必須要具有求異存疑的逆向思維。對于書本上的知識，要將其應用到實際之處，時刻保持著自己的創新意識，進一步提高自身的創新能力。
機械創新設計范文4
【關鍵詞】機械零部件設計；傳統零部件設計；創新設計
1.傳統機械零部件設計的自身局限性
傳統機械零部件的設計在運用中出現的諸多問題，這些問題的出現，都是機械零部件傳統的設計局限性所產生的。傳統設計在長期運用中得到不斷的完善和提高，目前在大多數情況下仍然是有效的設計方法，但是它有很多局限：在方案設計時憑借設計者有限的直接經驗或間接經驗，通過計算、類比分析等，以收斂思維方式，過早地確定方案。這種方案設計既不充分又不系統，不強調創新，因此很難得到最優方案；在機械零部件設計中，僅對重要的零部件根據簡化的力學模型或經驗公式進行靜態的或近似的設計計算，其他零部件只作類比設計，與實際工況有時相差較遠，難免造成失誤；傳統設計偏重于考慮產品自身的功能的實現，忽略人―機―環境之間關系的重要性；傳統設計采用手工計算、繪圖，設計的準確性差、工作周期長、效率低。
2.機械零部件創新設計的思維方式
機械零部件設計的本質是創造和革新。現代機械機械零部件設計強調創新設計，要求在設計中更充分地發揮設計者的創造力，利用最新科技成果，在現代設計理論和方法的指導下，設計出更具有生命力的產品。
2.1運用創造思維
設計者的創造力是多種能力、個性和心理特征的綜合表現，它包括觀察能力、記憶能力、想象能力、思維能力、表達能力、自控能力、文化修養、理想信念、意志性格、興趣愛好等因素。其中想象能力和思維能力是創造力的核心，它是將觀察、記憶所得信息有控制地進行加工變換，創造表達出新成果的整個創造活動的中心。創造力的開發可以從培養創新意識、提高創新能力和素質、加強創新實踐等方面著手。設計者不是把設計工作當成例行公事，而是時刻保持強烈的創新愿望和沖動，掌握必要創新方法，加強學習和鍛煉，自覺開發創造力，成為一個符合現代設計需要的創新人才。
2.2運用發散思維
發散思維又稱輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問題為中心，思維者打破常規，從不同方向，多角度、多層次地考慮問題，求出多種答案的思維方式。例如，若提出“將兩零部件聯結在一起”的問題，常規的辦法有螺紋聯結、焊接、膠接、鉚接等，但運用發散思維思考，可以得到利用電磁力、摩擦力、壓差或真空、綁縛、冷凍等方法。發散思維是創造性思維的主要形式之一，在技術創新和方案設計中具有重要的意義。
2.3運用創新思維
創造力的核心是創新思維。創新思維是一種最高層次的思維活動，它是建立在各類常規思維基礎上的。人腦在外界信息激勵下，將各種信息重新綜合集成，產生新的結果的思維活動過程就是創新思維。機械機械零部件設計的過程是創新的過程。設計者應打破常規思維的慣例，追求新的功能原理、新方案、新結構、新造型、新材料、新工藝等，在求異和突破中體現創新。
3.設計機械零部件的過程
3.1機械零部件設計的主要內容
機械零部件設計是機械設計的重要組成部分，機械運動方案中的機構和構件只有通過零部件設計才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖，同時它也是機械總體設計的基礎。機械零部件設計的主要內容包括：根據運動方案設計和總體設計的要求，明確零部件的工作要求、性能、參數等，選擇零部件的結構構形、材料、精度等，進行失效分析和工作能力計算，畫出零部件圖和部件裝配圖。機械產品整機應滿足的要求是由零部件設計所決定的，機械零部件設計應滿足的要求為：在工作能力上要求具體有強度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動穩定性及精度等；在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便；在經濟性上的要求主要指生產成本要低。
3.2準確把握機械零部件的失效形式
機械零部件由于各種原因不能正常工作而失效，其失效形式很多，主要有斷裂、表面壓碎、表面點蝕、塑性變形、過度彈性變形、共振、過熱及過度磨損等。為了保證零部件能正常工作，在設計零部件時應首先進行零部件的失效分析，預估失效的可能性，采取相應措施，其中包括理論計算，計算所依據的條件稱為計算準則，常用的計算準則有：一是強度準則。強度是機械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過大塑性變形等失效的能力。強度要求是保證機械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準則。剛度是指零部件在載荷的作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度準則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內。三是振動穩定性準則。對于高速運動或剛度較小的機械，在工作時應避免發生共振。振動穩定性準則要求所設計的零部件的固有頻率與其工作時所受激振源的頻率錯開。四是耐熱性準則。機械零部件在高溫工作條件下，由于過度受熱，會引起油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問題，使零部件失效或機械精度降低。
3.3選擇合理的機械零部件表面粗糙度
表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個重要技術指標，是檢驗零部件表面質量的主要依據；它選擇的合理與否，直接關系到產品的質量、使用壽命和生產成本。機械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計算法、試驗法和類比法。在機械零部件設計工作中，應用最普通的是類比法，此法簡便、迅速、有效。應用類比法需要有充足的參考資料，現有的各種機械設計手冊中都提供了較全面的資料和文獻。最常用的是與公差等級相適應的表面粗糙度。在通常情況下，機械零部件尺寸公差要求越小，機械零部件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數關系。在實際工作中，對于不同類型的機器，其零部件在相同尺寸公差的條件下，對表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩定性問題。在機械零部件的設計和制造過程中，對于不同類型的機器，其零部件的配合穩定性和互換性的要求是不同的。在設計工作中，表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實際出發，全面衡量零部件的表面功能和工藝經濟性，才能作出合理的選擇。
3.4整體優化機械零部件設計方法
要充分運用機械學理論和方法，包括機構學、機械動力學、摩擦學、機械結構強度學、傳動機械學等及計算機輔助分析的不斷發展，對設計的關鍵技術問題能作出很好的處理，一系列新型的設計準則和方法正在形成。
【參考文獻】
［1］隋明陽．機械設計基礎[M]．北京：機械工業出版社，2002．
機械創新設計范文5
德國人發明的這一種變元法，是目前世界上最為科學易懂的變元方法，它能夠衍生出許多不同的方法，具有很大的可塑性。這種方法的內涵主要有兩部分：它變化內容多樣，包括材料、數量、位置、尺寸、形狀、連接、工藝七個方面；另一部分是上述七個方面的具體運用，運用的前提條件是機械基本結構，這些元素在其基本結構的基礎上進行一定的變化，這樣就有不同的形式，新的機械結構設計方案就創造出來了，這樣就達到了優化設計機械結構的目的。接下來筆者將會重點介紹七種創新方案在機械結構設計的具體運用，其最終目的還是滿足整個機械產品的生產的要求，這也是目前機械工作者普遍使用的方案。
1.1材料變元
現實生活中很多種材料都可以用來設計機械結構，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結構類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結構模式。比如說：在進行鋼材料的結構設計過程中，零件的截面面積越大，材料結構強度就越大、越硬；在鐵材料的結構設計中，為了使結構變強變硬，人們通常使用加強筋和隔板的方法；在塑料材料的結構設計中，塑料件的筋板和壁厚應該無差而別且對稱均勻。
1.2數量變元
在產品的結構當中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構成了產品本身，如果想要將機械的結構目的進行改變，那么就可以通過調節上述結構元素而實現。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘的時候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設計為一體的話，就可以大量地節省安裝的時間，提高了效率。
1.3位置變元
在實際操作過程中，產品結構的元素之間的位置是可以進行調換的，這樣可以無形中使結構本身的設計更加完善。比如，零件的焊縫位置應該對應中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變元
零件的尺寸必須符合使用的標準才行，必須在各項標準合格之后才可以進行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現了標準的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進行加工。如果不符合產品的需求那么還需要進一步的加工整形來達到產品的要求。
1.5形狀變元
機械整體的結構目的可以通過調整零件的形狀或者改變其規格的大小而實現。比如在彈簧的生產過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設計出不同規則的產品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠將壓力有效融合，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設計空間放大，并且實現它的自身獨特性，即使它在單獨使用的過程中也可以實現跟其他零件的配合。
1.6分析連接變元
一是聯接方法，主要的模式有焊接、膠結以及螺紋聯接等方式。二是聯接的方式，根據結構類型的不同而不同，因此為了豐富聯接方式以及尋找到最為契合的聯接方式，各個聯接的結構以及聯接的方式都可以進行相對應的合理調整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯接的方式上不能選擇好，那么就會在聯接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續使用，這樣的結構也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變元
零件在產生之前，往往會有其自己的設計圖紙，而設計圖紙上面的結構內容直接決定了產品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設備的零件都不是完全相同的，所以零件的設計以及成本也千差萬別，如果設計工藝在產品出產之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質量，一旦零件沒有合乎要求，那么產品的整體結構就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現在的加工技藝正呈現著不斷創新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創新性，但是還不夠成熟，并非達到了理想中的需求，因此還需要進一步的對此加大研究的力度。
2機械結構創新的嘗試及優化測評
2.1機械結構設計的創新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設備必須進行防腐蝕性的設計，這樣一來，在設計的最初就應該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設計上面，對停車間給予了嚴格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質存在。其次，設備的使用年限與設備本身一些極為細小的間隙區有著十分重大的聯系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進行操作控制的，就像是一些產品的焊接點，這些產品貌似看起來已經不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應該進行必要的封存和填補，或者干脆將縫隙擴大，這樣便于對其進行維修補救和防護。再次，溫度較高以及質量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產品中產生，一旦發生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨特的屬性，產品在構建的過程中不一定是一種金屬構建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產生接觸面的腐蝕，應該對此進行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點也就越小，因此要針對產品的不同設計縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對機械結構變元創新設計的優化評測
機械結構在完成變元創新實踐之后。要根據目前的性能以及使用效果進行一個綜合的測評，首先要進行模糊測評，運用理論研究和一些理想化的模型設計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數學模型，根據先進的設計理念和規劃，對其進行變化創新設計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經驗和研究理念進行對其綜合評價的過程，并根據現有的先進思維對其進行構建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產品在經過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達到了指標，并且要將邏輯推理的思維運用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經選擇好了的方案，進行進一步地修改和完善，從而作用于產品的機械結構構建當中，服務于產品的整體功能。
3結束語
機械創新設計范文6
（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）。
（2）黃。機電類本科生機電液一體化系統創新設計能力培養與實踐[J]。教育教學論壇，2013（35）。
（3）任愛華，孫傳瓊。大學生機械創新設計大賽指導初探[J]。中國電力教育，2011（6）。
（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）。
