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機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)

時(shí)間:2023-05-30 10:35:16

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì),希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)

第1篇

【關(guān)鍵詞】 機(jī)械;創(chuàng)新;制造業(yè)

一、機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原則

(一)經(jīng)濟(jì)效益最好原則

設(shè)計(jì)的機(jī)械零件既要功能滿足客戶要求,又要成本低廉。考慮經(jīng)濟(jì)最佳性必須從設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)方面上入手。設(shè)計(jì)上保證合理的原理方案,選用正確的材料;制造上考慮零件的加工工藝性和裝配工藝性。

(二)生態(tài)效益最好原則

不論是在產(chǎn)品制造過程中,還是在產(chǎn)品使用過程中,都要求產(chǎn)品對周圍環(huán)境“零污染”。這就要求在設(shè)計(jì)過程中盡量選擇低污染的材料及零部件,避免選用有毒、有害和有輻射性的材料。

(三)安全可靠原則

安全可靠是機(jī)械產(chǎn)品品質(zhì)的保證,必須確定零件在強(qiáng)度、剛度、耐磨性、穩(wěn)定性及熱平衡性上滿足設(shè)計(jì)要求。對于重型機(jī)械,一般要求有自鎖裝置和保險(xiǎn)裝置,以確保操作員人身安全。

二、機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法研究

(一)創(chuàng)新技術(shù)主題的確定與分類

搜集的專利可以分為發(fā)明專利、實(shí)用新型專利和外觀設(shè)計(jì)專利。發(fā)明和實(shí)用新型專利的說明書提供了發(fā)明或?qū)嵱眯滦偷募夹g(shù)特征,清楚、簡要地表述請求專利保護(hù)的范圍。外觀設(shè)計(jì)專利提供了該外觀設(shè)計(jì)的圖片或照片,必要時(shí)會作一定的簡要說明。在專利局專利分類方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合一般產(chǎn)品的特點(diǎn),提出了一般產(chǎn)品創(chuàng)新技術(shù)主題的確定與分類方法。創(chuàng)新技術(shù)主題的確定應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書為主,并適當(dāng)結(jié)合說明書(包括說明書附圖)。以權(quán)利要求書為主確定技術(shù)主題,應(yīng)當(dāng)完整地掌握權(quán)利要求中所記載的技術(shù)內(nèi)容,如以獨(dú)立權(quán)利要求來確定技術(shù)主題時(shí),則應(yīng)當(dāng)將其前序部分記載的技術(shù)特征和特征部分記載的技術(shù)特征結(jié)合起來確定。下面以鉆夾頭為例,確定創(chuàng)新技術(shù)主題的方法有:

(1)對于發(fā)明專利和實(shí)用新型專利,一般情況下以獨(dú)立權(quán)利要求中的前序部分記載的技術(shù)特征為主,將特征部分記載的技術(shù)特征看作是對前序部分的限定。例:一種新型鎖緊式鉆夾頭,其特征在于:空心鉆體的前端開有一截面為三角形的環(huán)形溝槽,所述前套的前端與該溝槽卡接。創(chuàng)新技術(shù)主題:以前套與絲母套之間的溝槽卡接為特征的鎖緊式鉆夾頭。

(2)對于發(fā)明專利和實(shí)用新型專利的特殊情況,即獨(dú)立權(quán)利要求中前序部分所描述的對象在分類表中沒有確切位置的,以特征部分記載的技術(shù)特征為主,將前序部分記載的技術(shù)特征看作是對特征部分的限定。例:一種鉆夾頭,包括有一前套、一后套、一空心鉆體和一絲母,在所述空心鉆體中部臺階面與所述絲母后端面之間安裝有一組滾珠,其特征在于:所述絲母為一整體結(jié)構(gòu)件。創(chuàng)新技術(shù)主題:鉆夾頭的絲母為一整體結(jié)構(gòu)件。

(二)基于專利的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程

創(chuàng)新的途徑很多但它們都需要大量的已有知識和經(jīng)驗(yàn)的支持。實(shí)踐證明,除了基本的科學(xué)技術(shù)知識外,專利信息已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的最有效的知識來源之一。作為前人創(chuàng)新成果的結(jié)晶,相對其他知識,專利更富有創(chuàng)新性,技術(shù)含量高,可用性強(qiáng)因此,基于專利實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新,就像站在前人的肩膀上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新,使創(chuàng)新開始就處于一個(gè)較高的基礎(chǔ)上,大大提高創(chuàng)新效率和創(chuàng)新質(zhì)量。通過將創(chuàng)新設(shè)計(jì)系統(tǒng)與制造行業(yè)PDM的集成,提出了基于專利和PDM的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法,其創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程(如圖1所示)。

產(chǎn)品配置是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重點(diǎn)工作,根據(jù)制造企業(yè)的實(shí)際需求,采用三個(gè)層次的機(jī)械產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)方法,分別是:基于零部件數(shù)據(jù)庫的交互設(shè)計(jì)、基于歷史的產(chǎn)品嫁接設(shè)計(jì)、基于規(guī)則的產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)。

經(jīng)過對相關(guān)制造企業(yè)的深入調(diào)查和分析,提出了基于專利技術(shù)和PDM的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。該方法支持一般產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新和快速變型設(shè)計(jì),提高零部件和生產(chǎn)過程標(biāo)準(zhǔn)化。通過將基于專利的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法和生產(chǎn)管理技術(shù)引入企業(yè),必將增強(qiáng)企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力、有助于企業(yè)快速響應(yīng)客戶需求、提升管理水平,提高企業(yè)在市場中的綜合競爭能力。

參考文獻(xiàn)

第2篇

關(guān)鍵詞:機(jī)械機(jī)械構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)

中圖分類號: S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A

1 機(jī)械機(jī)構(gòu)創(chuàng)新原理的功用

機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新原理如為廣大機(jī)械設(shè)計(jì)人員掌握和推廣使用,將獲得顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1.1 啟迪新機(jī)構(gòu)的創(chuàng)造與發(fā)明

機(jī)構(gòu)創(chuàng)新原理以典型機(jī)構(gòu)為原始機(jī)構(gòu),通過對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)因素的變換開發(fā)新機(jī)構(gòu)的創(chuàng)意,這是機(jī)構(gòu)創(chuàng)新的核心。掌握和推廣機(jī)構(gòu)創(chuàng)新原理可以培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性思維,推動(dòng)技術(shù)革新創(chuàng)造發(fā)明的深入發(fā)展。

1.2 改善機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

應(yīng)用機(jī)構(gòu)同性異形變換,可獲得一組具有相同運(yùn)動(dòng)性能的機(jī)構(gòu),供機(jī)械設(shè)計(jì)人員按機(jī)器工作性能要求選擇,為改善機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件。

1.3 提高機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能

通過變換機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中運(yùn)動(dòng)學(xué)因素來改變機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能;通過改變運(yùn)動(dòng)副受力狀態(tài)來改變機(jī)構(gòu)的力學(xué)性能,是開辟提高機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能的有效途徑。

1.4 統(tǒng)一機(jī)構(gòu)分析與綜合方法

機(jī)構(gòu)創(chuàng)新原理揭示了各基本機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系,應(yīng)用機(jī)構(gòu)逆變換找到同性異形機(jī)構(gòu)的原始機(jī)構(gòu)后,可以直接應(yīng)用現(xiàn)成的計(jì)算公式和有關(guān)手冊,對各種異形同性機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析與綜合,既減輕了機(jī)構(gòu)分析與綜合中遇到的困難,又節(jié)省時(shí)間、不易出錯(cuò),為統(tǒng)一機(jī)構(gòu)分析與綜合方法創(chuàng)造了條件。

2 機(jī)構(gòu)選型的基本原則

在進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型和組合時(shí),設(shè)計(jì)者必須熟悉各種基本機(jī)構(gòu)和常用機(jī)構(gòu)的功能、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),并且還應(yīng)該遵循下列的基本原則:

2.1 滿足工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求

選擇機(jī)構(gòu)首先應(yīng)滿足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求。通常高副機(jī)構(gòu)比較容易實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡,但是高副的曲面加工制造比較麻煩,而且高副元素容易因磨損而造成運(yùn)動(dòng)失真。低副機(jī)構(gòu)雖然往往只能近似實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或軌跡,尤其當(dāng)構(gòu)件數(shù)目較多時(shí),累計(jì)誤差較大,設(shè)計(jì)也比較困難,但低副元素(圓柱面或平面)易于加工且容易達(dá)到加工精度要求。因此從全面考慮,優(yōu)先采用低副機(jī)構(gòu)。

2.2 結(jié)構(gòu)最簡單,傳動(dòng)鏈最短

在滿足使用要求的前提下,機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡單,構(gòu)件的數(shù)目要少,運(yùn)動(dòng)副數(shù)目也要少。這樣不僅可以減少制造和裝配的困難,減輕重量,降低成本,而且還可以減少機(jī)構(gòu)的累計(jì)運(yùn)動(dòng)誤差,提高機(jī)器的效率和工作可靠性。

2.3 原動(dòng)機(jī)的選擇有利于簡化結(jié)構(gòu)和改善運(yùn)動(dòng)質(zhì)量

目前機(jī)器的原動(dòng)機(jī)多采用電動(dòng)機(jī),也有采用液壓缸或氣缸。在有液、氣壓動(dòng)力源時(shí)盡量采用液壓缸或氣缸,這樣有利于簡化傳動(dòng)鏈和改善運(yùn)動(dòng)質(zhì)量,而且具有減振、易于減速、操作方便等優(yōu)點(diǎn),特別對于具有多執(zhí)行構(gòu)件的工程機(jī)械、自動(dòng)機(jī),其優(yōu)越性就更突出。

2.4 機(jī)構(gòu)有盡可能好的動(dòng)力性能

這一原則對于調(diào)整機(jī)械或者栽荷變化很大的機(jī)構(gòu)尤應(yīng)注意。對于調(diào)整機(jī)械,機(jī)構(gòu)選型要盡量考慮其對稱性,對機(jī)構(gòu)或回轉(zhuǎn)構(gòu)件進(jìn)行平衡使其質(zhì)量合理分布,以求慣性力的平衡和減小動(dòng)載荷。對于傳力大的機(jī)構(gòu)要盡量增大機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角或減小壓力角,以防止機(jī)構(gòu)自鎖,增大機(jī)器的傳力效益,減小原動(dòng)機(jī)的功率及其損耗。

2.5 加工制造方便,經(jīng)濟(jì)成本低

降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益是使產(chǎn)品有足夠的市場競爭力的有力保證。在具體實(shí)施時(shí),應(yīng)盡可能選用低副機(jī)構(gòu),并且最好選用以轉(zhuǎn)動(dòng)副為主構(gòu)成的低副機(jī)構(gòu),因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)副元素比移動(dòng)副元素更容易加工,也更容易達(dá)到精度要求。此外,在保證使用條件的前提下,盡可能選用結(jié)構(gòu)簡單的機(jī)構(gòu);盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的元器件,以達(dá)到最大限度降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

3 機(jī)構(gòu)構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)元素的變異與演化

結(jié)構(gòu)元素主要是指結(jié)構(gòu)的形狀、數(shù)量、位置、聯(lián)接等要素。經(jīng)過變異的結(jié)構(gòu)元素可適應(yīng)不同的工作要求,或比原有結(jié)構(gòu)具有更良好而完善的功能。

3.1.1 軸轂聯(lián)接的結(jié)構(gòu)元素變異與演化

軸轂聯(lián)接的主要結(jié)構(gòu)形式是鍵聯(lián)接。單鍵的結(jié)構(gòu)形狀有方形、半圓形,主要靠鍵的側(cè)面工作。當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩不能滿足載荷要求時(shí)需要增加鍵的數(shù)量,就變?yōu)殡p鍵聯(lián)接。若進(jìn)一步增加其工作能力就出現(xiàn)了花鍵。花鍵的形狀又有矩形、梯形、三角形、漸開線形,以及滾珠花鍵,將花鍵的形狀繼續(xù)變換,由明顯的凹凸形狀變換為不明顯的,則就產(chǎn)生了無鍵聯(lián)接,即成形軸聯(lián)接。

3.1.2 棘輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)元素變異

棘爪頭部的開關(guān)要適應(yīng)于棘齒的結(jié)構(gòu)形狀,則分別有尖底、平底、滾子、叉形等結(jié)構(gòu);刺爪與棘齒的數(shù)量,位置應(yīng)滿足工作要求,有雙棘爪、單棘爪;棘齒的位置應(yīng)滿足工作要求,則出現(xiàn)有棘齒布置在刺輪圓周上的,也有布置在棘輪端面上的。

3.1.3 各種槽銷結(jié)構(gòu)元素的變異

在機(jī)械中,銷除了用于聯(lián)接,還可用于定位、防松,以及作為安全裝置中的過載剪斷元件。銷的結(jié)構(gòu)形狀多種多樣,在結(jié)構(gòu)形狀變異與創(chuàng)新過程中,主要著眼于聯(lián)接、定位可靠、裝拆方便、快捷、成本低。開槽是為了防松,減少沖擊和振動(dòng),也方便拆卸,槽的位置也因使用要求不同而各異,有的貫穿始終,有的設(shè)在中間,有的則開在端部。

3.1.4 改善工作性能的結(jié)構(gòu)變異

在結(jié)構(gòu)開關(guān)設(shè)計(jì)時(shí),還要考慮到工作條件與外界因素對零件功能效果的影響。例如,對于調(diào)整帶傳動(dòng),為增加帶的撓曲性,在帶的非工作面上一般均開有橫向溝槽;帶輪一般制成鼓形,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)保持帶位于帶輪的中部,以防止脫落;為避免帶與帶輪之間生成氣勢,影響傳力的可靠性,在小帶輪的輪緣上開有環(huán)形槽。

3.2 方便制造與操作的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新

在滿足使用功能的前提下,設(shè)計(jì)者應(yīng)力求使所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝簡單、消耗少、成本低、使用方便、操作容易、壽命長。

3.2.1 加工工藝的結(jié)構(gòu)構(gòu)型

對于機(jī)械加工零件,在構(gòu)型上要考慮到使裝卡、加工與測量時(shí)間比較短,設(shè)備費(fèi)用低等因素。主要體現(xiàn)在加工面的形狀力求簡單,尺寸力求小,位置應(yīng)方便裝卡與刀具的退出,避免在斜面上鉆孔,避免在內(nèi)表面上進(jìn)行復(fù)雜的加工等。

3.2.2 裝配輸送的結(jié)構(gòu)構(gòu)型

人工裝配時(shí),希望裝配可靠、方便、省力。同時(shí)隨著裝配自動(dòng)化程度的提高,裝配自動(dòng)生產(chǎn)線和裝配機(jī)器人對結(jié)構(gòu)形狀的識別也提出了構(gòu)型的要求。例如一種易裝拆的V帶輪,帶輪由帶錐孔的辦轂和帶外錐的軸套組成。這種帶輪對軸的加工要求較低,聯(lián)接可靠,裝拆方便,不需要笨重的拆卸工具,不同的軸徑只需要更換不同的軸套,因而也擴(kuò)大了帶輪的通用性。

3.2.3 簡單結(jié)構(gòu)

只有精煉的,簡單的才是設(shè)計(jì)的進(jìn)步,也是設(shè)計(jì)者的愿望。

(1)聯(lián)接結(jié)構(gòu)的簡化。例如塑料結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度較差,用螺紋聯(lián)接塑料零件很容易損壞,并且加工制造、安裝裝配都比較麻煩。若充分利用塑料零件彈性變形量大的特點(diǎn),使搭鉤與凹槽實(shí)現(xiàn)聯(lián)接,裝配過程簡單、準(zhǔn)確、操作方便。

(2)鉸鏈結(jié)構(gòu)的簡化。由金屬制成的鉸鏈結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,對于常用的載荷很小的鉸鏈結(jié)構(gòu)如果用塑料制作就可以將結(jié)構(gòu)大大簡化。

3.2.4 宜人結(jié)構(gòu)

宜人結(jié)構(gòu)是指機(jī)構(gòu)設(shè)備的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)適合人的生理和心理要求,使得操作安全、準(zhǔn)確、省力、簡便、減輕操作的疲勞,提高工作效率。

(1)提高操作能力的結(jié)構(gòu)。操作者在操作機(jī)構(gòu)設(shè)備和裝置時(shí)需要用力,人處于不同姿勢、不同方向、不同手段用力時(shí)發(fā)力能力差別很大。一般人的右手握力大于左手。腳力的大小也與姿勢有關(guān),一般坐姿時(shí)腳的推力大,當(dāng)操作力超過50―150N時(shí)宜選腳力控制。用手操作的手輪、手柄或杠桿外形應(yīng)設(shè)計(jì)得使手握舒服,不滑動(dòng),用腳操作最好采用坐姿,座椅要有靠背,腳踏板應(yīng)設(shè)在座椅前正中位置。

(2)減少操作錯(cuò)誤的結(jié)構(gòu)。為減少操作錯(cuò)誤,操作零件的外形要簡單,容易辨認(rèn)。操作位置要合適,應(yīng)力求使操作零件位于操作者的手或腳能夠得著的位置。應(yīng)給操作者提供一個(gè)可減輕疲勞的座位,指示儀表在操作者視野范圍之內(nèi)。

結(jié)束語:綜上所述,機(jī)構(gòu)構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)并不是漫無目的的空想,而是基于現(xiàn)有的技術(shù)的改進(jìn)或者創(chuàng)新以滿足生產(chǎn)生活中的新要求。在具有一定的專業(yè)水平之后,如何激活創(chuàng)新意識和掌握創(chuàng)新方法才是解決問題的根本。

參考文獻(xiàn):

第3篇

隨著教育改革和素質(zhì)教育的發(fā)展,創(chuàng)新教育已成為現(xiàn)階段工程教育的核心內(nèi)容,要求各大院校培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力以及創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才。開展機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)是工科院校進(jìn)行素質(zhì)教育實(shí)踐的基本要求,同時(shí)也是加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的根本途徑。學(xué)校作為人才培養(yǎng)的重要場所,如何接近同企業(yè)之間的距離,提高學(xué)生的就業(yè)率,加強(qiáng)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)尤為重要。這些都需要學(xué)校對現(xiàn)有的機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)J竭M(jìn)行改革,將學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程同工廠的實(shí)際操作相聯(lián)系,加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng),這對現(xiàn)代教學(xué)改革具有非常重要的意義。

二、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)開展的策略

1.更新傳統(tǒng)教學(xué)觀念

隨著高新技術(shù)的發(fā)展,機(jī)械工程以及機(jī)械制造等行業(yè)也發(fā)生了較大變化,以計(jì)算機(jī)為代表的高新技術(shù)向機(jī)械行業(yè)滲透,現(xiàn)代的機(jī)電產(chǎn)品向著機(jī)電一體化的方向發(fā)展,這就需要對傳統(tǒng)的機(jī)械課程進(jìn)行調(diào)整。所以,課程設(shè)置方面需要建立以科學(xué)技術(shù)應(yīng)用為輔助的科學(xué)體系,加強(qiáng)機(jī)械類專業(yè)教學(xué)的系統(tǒng)規(guī)劃。在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)中,不同學(xué)校在系統(tǒng)教材的編寫方面都做了大量的工作。從理論教學(xué)到實(shí)踐教學(xué),從課內(nèi)教學(xué)到課外教學(xué),都需要編寫相應(yīng)的教學(xué)大綱。在課程內(nèi)容、課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)驗(yàn)等方面創(chuàng)新內(nèi)容,改變傳統(tǒng)的教學(xué)思想和教學(xué)方法,將傳統(tǒng)教學(xué)中以理論知識的傳授為主的教學(xué)方式改變?yōu)橐詣?chuàng)新能力培養(yǎng)為主的教學(xué)方式。

2.加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)的關(guān)鍵,也是提高教學(xué)質(zhì)量的基本條件。一方面,學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃要以機(jī)械類應(yīng)用型人才培養(yǎng)為依據(jù),加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)費(fèi)的投入,可以通過為企業(yè)服務(wù)的方式獲得企業(yè)的支持,加強(qiáng)資源共享。另一方面,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排和選擇方面,改進(jìn)陳舊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)手段,加強(qiáng)創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)操作能力,教師對學(xué)生的實(shí)踐操作進(jìn)行指導(dǎo)。同時(shí),廢除由教學(xué)人員包辦,學(xué)生觀察記錄式的教學(xué)方法,加強(qiáng)現(xiàn)代教學(xué)方式的應(yīng)用。

3.建立創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室

對于學(xué)校普遍存在的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)備缺少的現(xiàn)狀,應(yīng)該加強(qiáng)虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用,建立機(jī)械創(chuàng)新虛擬實(shí)驗(yàn)室。虛擬實(shí)驗(yàn)室不僅能夠幫助學(xué)生消除因?qū)嶒?yàn)設(shè)備缺乏帶來的影響,還能夠減少學(xué)生因盲目操作對機(jī)械設(shè)備造成的損害。采用機(jī)械仿真運(yùn)動(dòng)分析方法能夠獲取重要的實(shí)驗(yàn)信息。

4.加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)成果的創(chuàng)新

在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)中,創(chuàng)新理念、創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法都是教學(xué)的重要環(huán)節(jié),學(xué)生只有參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐,才能夠加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識的應(yīng)用,以此解決實(shí)際生活中的問題,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。因此,機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生理解課程教學(xué)內(nèi)容,學(xué)習(xí)教學(xué)知識有重要作用。學(xué)生只有自己動(dòng)手進(jìn)行機(jī)械拆裝和創(chuàng)造設(shè)計(jì),才能夠根據(jù)自己的思維方式和設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)出不同結(jié)構(gòu)形式的作品,使同一類型的作品擁有不同的運(yùn)動(dòng)功能和運(yùn)動(dòng)性能。由于學(xué)生之間的個(gè)體差異性,每個(gè)人的設(shè)計(jì)作品都具有獨(dú)創(chuàng)性,其設(shè)計(jì)作品也有多種形式。教師在完成課程教學(xué)任務(wù)的同時(shí)也必須完成設(shè)計(jì)創(chuàng)作工作任務(wù),需要對學(xué)生的作品給出相應(yīng)的考核成績。

加強(qiáng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)改革對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)有很大幫助,能夠鞏固學(xué)生的專業(yè)知識,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有利于挖掘?qū)W生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)潛能,最終培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。為此,教師應(yīng)該更新傳統(tǒng)的教學(xué)觀念,加強(qiáng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用,通過多樣化的教學(xué)方式提高學(xué)生的實(shí)踐能力和工程意識,使機(jī)械實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得良好的教學(xué)效果,使學(xué)校工科教學(xué)上升到一個(gè)新的臺階。

參考文獻(xiàn): 

[1]金 鑫,李倩文,杜新武,等.《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》教學(xué)改革與實(shí)踐[J].農(nóng)業(yè)工程,2015,5(5):105-107. 

第4篇

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為機(jī)械設(shè)計(jì)過程中至關(guān)重要的組成部分,所完成的工作是按照的機(jī)械原理進(jìn)行機(jī)械圖紙的設(shè)計(jì)。變元法是由德國科學(xué)家發(fā)明的方法,主要應(yīng)用于機(jī)械相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖紙的設(shè)計(jì),其特點(diǎn)是具有創(chuàng)新性。本文針對變元法作出了一定的修改和完善,目的是讓這種方法更容易被應(yīng)用和理解。變元法在機(jī)械行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用。我們在使用變元法的完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,是以完成這種產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)為前提,再進(jìn)行其他新型設(shè)計(jì)思路的研發(fā)。變元法的含義主要包含兩個(gè)方面:一方面,機(jī)械結(jié)構(gòu)方面,這方面的變元法主要包括七個(gè)種類;另一方面,針對這部分的變元進(jìn)行改變,創(chuàng)新性的實(shí)現(xiàn)不同種類的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以下是對7個(gè)變元的闡述:

1.1數(shù)量變元

數(shù)量變元指的是研究機(jī)械設(shè)備的所有的零部件或構(gòu)件的全部的外形、工作面以及生產(chǎn)的點(diǎn)、線、面等都看做是構(gòu)成零部件的基本元素,對這些基本元素的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,完成針對機(jī)械設(shè)備構(gòu)件的優(yōu)化的目標(biāo)。例如:為了實(shí)現(xiàn)簡化的目的,在設(shè)計(jì)鑄件零件的外形時(shí),多使用直線設(shè)計(jì)的外形輪廓。

1.2形狀變元

形狀變元指的是從機(jī)械的形狀方面對機(jī)械結(jié)構(gòu)的外形和重要輪廓、加工表面以及所使用零部件的種類和尺寸進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,進(jìn)而得出多種結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì),從而對整個(gè)機(jī)械進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。機(jī)械設(shè)計(jì)過程中這類因素的創(chuàng)新是把機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行原理轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)圖紙的過程。例如,火力發(fā)電廠的冷渣機(jī),為了能夠把高溫爐渣以最快的速度降低溫度,技術(shù)人員采用了形狀變元的方法對冷渣機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),改變原有的單腔體為多腔體,提高了降低溫度速率這一難題。

1.3材料變元

零部件選取多種類型的材料一般會改變這種零件的尺寸,進(jìn)而生產(chǎn)工藝也會相應(yīng)的變化,以至于改變了整體機(jī)械的外形和構(gòu)造。我們可以針對材料的改變而設(shè)計(jì)出多種類型的構(gòu)造方案。

1.4位置變元

位置變元指的是按照機(jī)械設(shè)備的構(gòu)造位置的改變,實(shí)現(xiàn)多種類型設(shè)計(jì)方案的形成。例如,在針對焊縫零部件的焊接方法時(shí),選擇焊縫的位置非常重要,當(dāng)我們選擇在中心軸附近時(shí),避免了零件由于收縮造成的彎曲變形。

1.5聯(lián)接變元

聯(lián)接變元指的是在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意元素的兩個(gè)方面:一方面,我們需要確定元素聯(lián)接方法的改變。例如,工作中常見的焊接、熱熔連接等;另一方面,我們需要研究針對任意一種聯(lián)接方式的不同類型的聯(lián)接結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新,進(jìn)而得到不同類型的方案。例如,兒童玩具在設(shè)計(jì)過程中要盡量做到安全聯(lián)接,我們可以設(shè)計(jì)成卡扣聯(lián)接方式,這樣不容易出現(xiàn)小孩誤食螺絲的現(xiàn)象。

1.6尺寸變元

尺寸變元指的是高度、寬度、直線度、彎曲度等方面的內(nèi)容。技術(shù)人員在針對這些元素進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí),一般側(cè)重于改變零件的尺寸。完成對機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)件完善的目的。例如,技術(shù)人員想提升粉碎機(jī)的物料目數(shù),針對動(dòng)力副在整體機(jī)構(gòu)上的相對位置做出了改變,進(jìn)而完成了粉碎目數(shù)的提升,效果是原來的2倍。

1.7工藝變元

設(shè)計(jì)和工藝的關(guān)系是相互銜接和相輔相成的。每種零部件的加工方法和制造工藝各不相同,各類零部件與設(shè)備的加工和制造質(zhì)量、生產(chǎn)周期、成本和使用年限也千差萬別,進(jìn)而制約著設(shè)備產(chǎn)品的構(gòu)造。按照相應(yīng)產(chǎn)品的工藝特性,結(jié)合使用以上7類變元,按照進(jìn)行根據(jù)所設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的特點(diǎn),靈活地運(yùn)用上述7個(gè)變元,同時(shí)設(shè)計(jì)者依據(jù)所具備的知識、經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用創(chuàng)造性思維方法,如類比、推理、歸納、模擬、想象、直覺及靈感等,可構(gòu)思出很多種結(jié)構(gòu)方案。

2精密儀器與精密機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的必要性

當(dāng)今社會是科技高速發(fā)展的時(shí)代,測量設(shè)備和機(jī)械構(gòu)造的設(shè)計(jì)理念和方式都進(jìn)行著完善和提升。如何讓青年人可以快速的適應(yīng)企業(yè)對適應(yīng)性和才能的要求,成為我們大家亟待思考的問題。因此,在進(jìn)行實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)的課程教學(xué)過程中,引入前沿的、適應(yīng)企業(yè)需求的人才培養(yǎng)方法和相應(yīng)的實(shí)習(xí)方式和裝備變成了必須考慮的問題。所有的測量設(shè)備或控制裝置都具有相應(yīng)的適應(yīng)所在系統(tǒng)需求的系統(tǒng)或構(gòu)造,那么在測量設(shè)備、控制裝置確定的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求的基礎(chǔ)上,如何使用先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路和多種類型的機(jī)械構(gòu)造構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化整合,建造適應(yīng)系統(tǒng)需求的高端機(jī)械構(gòu)件,是我們當(dāng)前工程設(shè)計(jì)的重要方法。根據(jù)企業(yè)對人員的需求,按照建造機(jī)械系統(tǒng)和構(gòu)造的整個(gè)階段,依據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),側(cè)重對機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容、方式、理念的研究;注重對系統(tǒng)構(gòu)造的探索;注重研究、分析問題的方式方法和創(chuàng)新水平的提升。建立一整套面向企業(yè)所需求的能夠操作精密設(shè)備和高科技儀器人才的培養(yǎng)方式非常重要。

3結(jié)構(gòu)方案的評價(jià)與優(yōu)化

第5篇

【中圖分類號】TD404【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1004-1079(2008)10-0207-01

機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的本質(zhì)是創(chuàng)造和革新。現(xiàn)代機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì),要求在設(shè)計(jì)中更充分地發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力,利用最新科技成果,在現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的指導(dǎo)下,設(shè)計(jì)出更具有生命力的產(chǎn)品。

一、把握機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

機(jī)械零部件設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的重要組成部分,機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案中的機(jī)構(gòu)和構(gòu)件只有通過零部件設(shè)計(jì)才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖,同時(shí)它也是機(jī)械總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:根據(jù)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)的要求,明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等,選擇零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)形、材料、精度等,進(jìn)行失效分析和工作能力計(jì)算,畫出零部件圖和部件裝配圖。機(jī)械產(chǎn)品整機(jī)應(yīng)滿足的要求是由零部件設(shè)計(jì)所決定的,機(jī)械零部件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求為:在工作能力上要求具體有強(qiáng)度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動(dòng)穩(wěn)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(jīng)濟(jì)性上的要求主要指生產(chǎn)成本要低。此外,還要滿足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護(hù)要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制,需全面綜合考慮。

二、嚴(yán)格計(jì)算機(jī)械零部件的失效形式

機(jī)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(diǎn)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(shè)計(jì)零部件時(shí)應(yīng)首先進(jìn)行零部件的失效分析,預(yù)估失效的可能性,采取相應(yīng)措施,其中包括理論計(jì)算,計(jì)算所依據(jù)的條件稱為計(jì)算準(zhǔn)則,常用的計(jì)算準(zhǔn)則有:一是強(qiáng)度準(zhǔn)則。強(qiáng)度是機(jī)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(qiáng)度要求是保證機(jī)械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準(zhǔn)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(zhǔn)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(nèi)。三是振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則。對于高速運(yùn)動(dòng)或剛度較小的機(jī)械,在工作時(shí)應(yīng)避免發(fā)生共振。振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則要求所設(shè)計(jì)的零部件的固有頻率與其工作時(shí)所受激振源的頻率錯(cuò)開。四是耐熱性準(zhǔn)則。機(jī)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(jī)械精度降低。因此,為了保證零部件在高溫下正常工作,應(yīng)合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)及合理選擇材料,必要時(shí)須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準(zhǔn)則。耐磨性是指相互接觸并運(yùn)動(dòng)零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當(dāng)零部件過度磨損后,將改變其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸,削弱其強(qiáng)度,降低機(jī)械精度和效率,以致零部件失效報(bào)廢。因此,機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施,力求提高零部件的耐磨性。

三、正確選擇機(jī)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(gè)重要技術(shù)指標(biāo),是檢驗(yàn)零部件表面質(zhì)量的主要依據(jù);它選擇的合理與否,直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。機(jī)械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種,即計(jì)算法、試驗(yàn)法和類比法。在機(jī)械零部件設(shè)計(jì)工作中,應(yīng)用最普通的是類比法,此法簡便、迅速、有效。應(yīng)用類比法需要有充足的參考資料,現(xiàn)有的各種機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中都提供了較全面的資料和文獻(xiàn)。最常用的是與公差等級相適應(yīng)的表面粗糙度。在通常情況下,機(jī)械零部件尺寸公差要求越小,機(jī)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(shù)關(guān)系。在實(shí)際工作中,對于不同類型的機(jī)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(wěn)定性問題。在機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)和制造過程中,對于不同類型的機(jī)器,其零部件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在設(shè)計(jì)工作中,表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實(shí)際出發(fā),全面衡量零部件的表面功能和工藝經(jīng)濟(jì)性,才能作出合理的選擇。

第6篇

(廣西科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,廣西 柳州 545006)

摘 要:通過一例大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)案例和指導(dǎo)教學(xué)方案,分析了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)中存在的問題,提出了相應(yīng)的指導(dǎo)策略;指出指導(dǎo)教師應(yīng)圍繞能力培養(yǎng)這個(gè)根本目標(biāo),按照教學(xué)規(guī)范來實(shí)施學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作。

關(guān)鍵詞 :機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì);存在問題;能力培養(yǎng);指導(dǎo)方案

中圖分類號:G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1673-260X(2015)03-0233-03

基金項(xiàng)目:新世紀(jì)廣西高等教育教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目——機(jī)械類專業(yè)應(yīng)用型本科機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程的教學(xué)改革與實(shí)踐(2012JGB181)

1 引言

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)的體現(xiàn),是高等工程技術(shù)人才培養(yǎng)的目標(biāo)之一。隨著對創(chuàng)新能力重視程度的提高和各類學(xué)科競賽的蓬勃開展,越來越多的大學(xué)生參與到機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)之中。然而,以學(xué)科競賽為導(dǎo)向的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì),使學(xué)生的目標(biāo)過份傾向于作品成果本身,而沒有從中有意識地學(xué)習(xí)到創(chuàng)新的思維和系統(tǒng)的工作方法。如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是我國當(dāng)今高等教育研究的重要課題[1,2],專門針對大學(xué)生學(xué)科競賽指導(dǎo)的研究也是一個(gè)重要內(nèi)容[3]。雖然機(jī)械類專業(yè)系列課程都強(qiáng)調(diào)機(jī)械創(chuàng)新能力的培養(yǎng),但多數(shù)學(xué)生實(shí)際上是從參加學(xué)科競賽開始接觸機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的。盡管許多學(xué)生在各類學(xué)科競賽中獲獎(jiǎng),但是最后卻依然沒有養(yǎng)成系統(tǒng)的工程素質(zhì),更不用說較強(qiáng)的創(chuàng)新能力。本文總結(jié)了在指導(dǎo)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)中獲得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),對大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的行為特點(diǎn)進(jìn)行了分析和歸納,提出相應(yīng)的指導(dǎo)策略,目的是讓機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)能夠充分發(fā)揮其培養(yǎng)創(chuàng)新能力的作用。

2 大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)存在的問題

目前我國絕大多數(shù)高校并沒有開設(shè)專門的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)相當(dāng)于課外科技興趣小組行為,通常是圍繞競賽主題進(jìn)行某一機(jī)械作品的設(shè)計(jì)制作,以參賽獲獎(jiǎng)為目標(biāo)所進(jìn)行的一種暫時(shí)性的活動(dòng)。在這樣的背景之下,很多學(xué)生的創(chuàng)新項(xiàng)目具有自發(fā)性特征,缺乏科學(xué)嚴(yán)密性和規(guī)范性。在指導(dǎo)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中,發(fā)現(xiàn)存在下述比較突出的問題:

2.1 選題的科學(xué)性不強(qiáng)

學(xué)生自己擬定機(jī)械創(chuàng)新課題時(shí)通常只注意作品的功能性,容易出現(xiàn)兩個(gè)極端:一是基于樸素的常識而缺乏學(xué)術(shù)內(nèi)涵,如很多學(xué)生把著眼點(diǎn)放在自行車、健身器材等司空見慣的產(chǎn)品上——第五屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽期間,在校內(nèi)評選準(zhǔn)備參賽的作品時(shí)發(fā)現(xiàn),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(chuàng)新點(diǎn);涉及健身器材的4件,均以多功能為創(chuàng)新點(diǎn),實(shí)質(zhì)上只是把現(xiàn)有的健身器材簡單的組合在一起;這些作品由于不能在產(chǎn)品的工作原理和主要功能方面做出明顯的改進(jìn),因此不能算是一個(gè)合適的創(chuàng)新課題,大多數(shù)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(dòng)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(shù)上難以實(shí)現(xiàn)的構(gòu)思,最后也只能草草收場。

2.2 開發(fā)過程不規(guī)范

機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)過程要經(jīng)歷概念開發(fā)和產(chǎn)品規(guī)劃、詳細(xì)設(shè)計(jì)、樣機(jī)制作、批量生產(chǎn)等階段,設(shè)計(jì)階段還包括方案設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)。由于沒有經(jīng)過系統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)訓(xùn)練,學(xué)生在設(shè)計(jì)自己的機(jī)械創(chuàng)新作品時(shí),很難嚴(yán)格遵循上述規(guī)范,缺少產(chǎn)品的規(guī)劃和定位,開發(fā)過程中走一步看一步,不能區(qū)分方案設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)的作用,更不能按照階段任務(wù)去執(zhí)行;沒有階段性目標(biāo)和完整的技術(shù)文件;容易把目光聚集在某些主要功能上,把這些功能的實(shí)現(xiàn)過程當(dāng)成整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過程,忽略整機(jī)功能和系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。

2.3 計(jì)算分析能力不強(qiáng)

據(jù)調(diào)查,專業(yè)知識欠缺是學(xué)生完成機(jī)械創(chuàng)新的最大障礙[4]。由于專業(yè)知識不足導(dǎo)致不知道如何開始設(shè)計(jì),或是了解設(shè)計(jì)步驟但不會運(yùn)用設(shè)計(jì)理論來解決設(shè)計(jì)中遇到的問題,是學(xué)生在創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中遇到的最大技術(shù)難題。在上述評選作品中,幾乎沒有看到一份完整的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書,很多設(shè)計(jì)甚至沒有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖;尺度綜合、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析均存在錯(cuò)誤,有的作品沒有考慮連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的死點(diǎn),有的甚至不能在靜止?fàn)顟B(tài)下保持平衡。相對而言,學(xué)生針對齒輪、軸、軸承等通用機(jī)構(gòu)和零件所進(jìn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算完成得較好,而對于那些超越課堂學(xué)習(xí)范圍的專業(yè)機(jī)械以及動(dòng)力學(xué)問題的分析計(jì)算則力不從心。

3 大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)的指導(dǎo)策略

顧名思義,在大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)中,指導(dǎo)教師的作用是“導(dǎo)”和“教”——“導(dǎo)”意味著教師不應(yīng)參與具體的技術(shù)工作,而是恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)學(xué)生自己完成創(chuàng)新設(shè)計(jì);“教”即把創(chuàng)新設(shè)計(jì)當(dāng)作一個(gè)教學(xué)過程,為人才培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)。有的國內(nèi)專家建議安排一定的創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程學(xué)時(shí),分配到《機(jī)械原理》和《機(jī)械設(shè)計(jì)》等相關(guān)課程當(dāng)中[5]。因此,無論是從傳授理論知識還是培養(yǎng)專業(yè)技能的角度,都應(yīng)當(dāng)把指導(dǎo)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)當(dāng)作一次教學(xué)活動(dòng),按照教學(xué)規(guī)范來實(shí)施。

3.1 做好教學(xué)規(guī)劃

指導(dǎo)教師應(yīng)根據(jù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主題,制定相應(yīng)的教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)知識,學(xué)習(xí)必要的分析計(jì)算技能,完成一定的工程訓(xùn)練,讓學(xué)生的工程素質(zhì)得到全面提升。

3.2 引導(dǎo)學(xué)生正確選題

引導(dǎo)學(xué)生圍繞創(chuàng)新設(shè)計(jì)主題開展調(diào)研,幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出科學(xué)問題,結(jié)合學(xué)生自身的興趣和知識水平擬定合適的創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目。

3.3 規(guī)范學(xué)生設(shè)計(jì)過程

以項(xiàng)目的形式要求學(xué)生按照技術(shù)規(guī)范做好創(chuàng)新設(shè)計(jì)規(guī)劃,提出項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)路線,合理安排項(xiàng)目進(jìn)度。指導(dǎo)教師做好技術(shù)審查、進(jìn)度監(jiān)督工作。

3.4 指導(dǎo)學(xué)生分析計(jì)算

分析計(jì)算能力是專業(yè)知識的核心內(nèi)容。對于剛剛進(jìn)入專業(yè)理論學(xué)習(xí)階段的大學(xué)生來說,要求他們具備很強(qiáng)的分析計(jì)算能力是不切實(shí)際的。因此指導(dǎo)教師要根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容,明確提出關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算項(xiàng)目,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)的計(jì)算理論和方法步驟,完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算工作。

需要指出的是:學(xué)生容易把作品的完成當(dāng)作創(chuàng)新活動(dòng)的終點(diǎn),這不利于充分發(fā)揮創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)在人才培養(yǎng)方面的作用。因此指導(dǎo)教師應(yīng)與學(xué)生一起做好項(xiàng)目的總結(jié)歸納工作。一方面,歸納項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和價(jià)值,形成技術(shù)成果,讓學(xué)生在創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)獲得實(shí)際利益;另一方面,總結(jié)工作有助于幫助學(xué)生學(xué)習(xí)體會工作方法,形成工程能力。

4 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)指導(dǎo)案例與分析

第五屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽內(nèi)容為“休閑娛樂機(jī)械和家庭用機(jī)械的設(shè)計(jì)和制作”。自行車作為最常見的機(jī)械產(chǎn)品,以其為基礎(chǔ)的改造設(shè)計(jì)自然成為了很多準(zhǔn)備參賽學(xué)生的首選題目。在這些學(xué)生自發(fā)擬定的題目中,以折疊和變形為創(chuàng)新點(diǎn)的占絕大多數(shù),與市場上已經(jīng)存在的產(chǎn)品功能重疊,實(shí)現(xiàn)方案基本雷同,因此都不適合作為創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目。針對這個(gè)現(xiàn)象,指導(dǎo)老師與學(xué)生一起分析了自行車的功能與大賽的主題,以及可能的創(chuàng)新思路。有一組學(xué)生依據(jù)“仿生法”[6]提出了一種“模擬騎馬運(yùn)動(dòng)的娛樂型自行車”的作品構(gòu)思,獲得了指導(dǎo)教師的肯定。

評選出學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目之后,指導(dǎo)教師根據(jù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容擬定了相應(yīng)的指導(dǎo)教學(xué)方案(表1)。

該方案中,指導(dǎo)教師幫助學(xué)生按照工程項(xiàng)目的形式制定了設(shè)計(jì)任務(wù)書,包括明確設(shè)計(jì)目標(biāo)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)路線、關(guān)鍵問題、進(jìn)度安排等內(nèi)容的修訂,讓學(xué)生學(xué)會了如何開始和規(guī)劃一個(gè)研究課題。

在設(shè)計(jì)階段,要求學(xué)生按照方案設(shè)計(jì)——技術(shù)設(shè)計(jì)的循序,設(shè)計(jì)組成員合理分工協(xié)作,分階段完成相應(yīng)的任務(wù),按照預(yù)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)定時(shí)匯總更新設(shè)計(jì)成果,明確下一階段目標(biāo)。

在創(chuàng)新設(shè)計(jì)期間,指導(dǎo)教師不直接參與具體的技術(shù)工作,只是起到了引導(dǎo)思考和質(zhì)量把關(guān)兩個(gè)方面的作用,讓學(xué)生通過查閱資料和分析評價(jià),自己完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作。學(xué)生面對“模擬騎馬運(yùn)動(dòng)的自行車”這個(gè)課題,一開始并不知道從哪里開始入手。指導(dǎo)老師把設(shè)計(jì)內(nèi)容分解為一個(gè)個(gè)具體的問題,首先讓學(xué)生觀察和分析騎馬時(shí)人體的動(dòng)作要點(diǎn)——身體的起伏、腿和手臂的屈伸、動(dòng)作的協(xié)調(diào)關(guān)系等;然后考慮這些動(dòng)作應(yīng)該如何分解?采用哪種機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)這些分解動(dòng)作?以及機(jī)構(gòu)的時(shí)序和協(xié)調(diào),人機(jī)工程學(xué)等方面的問題。學(xué)生通過解決這些問題,提出和多個(gè)解決方案。指導(dǎo)教師再利用對各方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià),讓學(xué)生自己選出了方案設(shè)計(jì)的最終結(jié)果。

“模擬騎馬運(yùn)動(dòng)的娛樂型自行車”參加了第五屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽并在賽區(qū)獲獎(jiǎng),還獲得國家專利局授予的實(shí)用新型專利。參加本項(xiàng)目的學(xué)生后來繼續(xù)開展科學(xué)研究,獲得了學(xué)校大學(xué)生科技項(xiàng)目和廣西大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目的資助。

5 結(jié)語

由于大學(xué)生參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)多是被各種科技競賽活動(dòng)所吸引,因此在指導(dǎo)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí),在指導(dǎo)思想上除了看到這些競賽活動(dòng)對機(jī)械創(chuàng)新教育的積極促進(jìn)作用的同時(shí),也要清楚地意識到學(xué)生參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)的功利性。功利性目標(biāo)使得一些學(xué)生甚至指導(dǎo)教師只看重結(jié)果不重過程,從而大大削弱創(chuàng)新設(shè)計(jì)的人才培養(yǎng)作用。這對這種現(xiàn)象,本文分析了大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)中容易出現(xiàn)的失誤和不足,從人才培養(yǎng)的角度提出了相應(yīng)的指導(dǎo)策略,希望能為提高機(jī)械專業(yè)大學(xué)生的工程能力有所幫助。

參考文獻(xiàn):

(1)黃小龍。大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的探索[J]。中國電力教育,2010(6)。

(2)黃。機(jī)電類本科生機(jī)電液一體化系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)與實(shí)踐[J]。教育教學(xué)論壇,2013(35)。

(3)任愛華,孫傳瓊。大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽指導(dǎo)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(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力的調(diào)查分析[J]。人力資源管理,2010(6)。

第7篇

關(guān)鍵詞: 案例教學(xué) 機(jī)械 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.案例教學(xué)的定義和應(yīng)用

在商業(yè)、企業(yè)管理中,案例通常被譯作為“個(gè)案”、“實(shí)例”之意[1],案例教學(xué)是一種以案例為基礎(chǔ)的啟發(fā)式教學(xué)方法,通常在老師的指導(dǎo)下,通過教師講授基本知識、提出問題、組織學(xué)生討論得到不同的答案、撰寫案例分析報(bào)告等過程實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),改善教學(xué)效果,從而提高學(xué)生理論知識水平和解決實(shí)際問題能力。案例教學(xué)法起源于美國的哈佛大學(xué)商學(xué)院,首先被運(yùn)用于法律教學(xué)中,后來被逐漸運(yùn)用于醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、教育學(xué)等學(xué)科,培養(yǎng)了一大批能夠解決實(shí)際問題的職業(yè)老板。深圳大學(xué)鐘杏云針對案例教學(xué)進(jìn)行了問卷調(diào)查,研究表明,案例教學(xué)法與其他傳統(tǒng)教學(xué)法相比優(yōu)勢明顯,最受學(xué)生期待和歡迎[2]。

2.案例教學(xué)的基本流程及注意事項(xiàng)

很多人認(rèn)為案例教學(xué)就是舉例教學(xué),其實(shí)不然,案例教學(xué)是一種系統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)[3],通常有四個(gè)基本環(huán)節(jié)[4],并且每個(gè)環(huán)節(jié)都有需要注意的地方:

(1)課前準(zhǔn)備,根據(jù)教學(xué)目的確定教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn),并結(jié)合學(xué)生的知識背景、學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和心理特點(diǎn),選擇難易適度、具有挖掘潛力的典型案例[5]。選擇案例時(shí)注意精選案例并建立自己的案例庫,案例要新,主題要緊跟時(shí)代和經(jīng)濟(jì)生活步伐,保持學(xué)生興趣。

(2)小組討論,首先是分組,每組成員控制在5~10人之內(nèi),討論的問題數(shù)量不宜過多,一般3~4個(gè),討論時(shí)可列出問題討論提綱,提前發(fā)給學(xué)生。然后需要意識到案例教學(xué)不是萬能的,在看到它有明顯優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),認(rèn)識到它在教學(xué)實(shí)踐中存在一些缺陷,如課堂秩序難以維持、討論占據(jù)課堂時(shí)間使傳授知識效率不高。為此,教學(xué)中應(yīng)注意案例教學(xué)與傳統(tǒng)講授教學(xué)協(xié)調(diào)配合使用,使教學(xué)內(nèi)容互相補(bǔ)充,既可維持課堂教學(xué)秩序,又可使學(xué)生學(xué)到的知識點(diǎn)更多。

(3)討論后的總結(jié),討論后,教師需要對案例討論結(jié)果進(jìn)行歸納、總結(jié)與點(diǎn)評,這是案例教學(xué)的難點(diǎn),因?yàn)榘咐虒W(xué)不注重答案,在于過程,教師能否對學(xué)生的討論結(jié)果進(jìn)行高度概括與總結(jié)對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與思維方式的培養(yǎng)起關(guān)鍵作用,為了激發(fā)學(xué)生的興趣,點(diǎn)評時(shí)應(yīng)采用激勵(lì)方式。

(4)撰寫書面總結(jié)報(bào)告,寫報(bào)告前可通過調(diào)查問卷進(jìn)行教學(xué)評價(jià),結(jié)合評價(jià)結(jié)果來寫,這樣可更有效地把握案例教學(xué)效果,并有利于教學(xué)反思與提高。

3.在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中引入案例教學(xué)的必要性

近年來,我國機(jī)械制造業(yè)高速發(fā)展,亟須具有創(chuàng)新能力的機(jī)械類應(yīng)用型人才,我國提出從制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變這一目標(biāo),迫切要求提高大學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。目前,國內(nèi)許多高校機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)的教材基本就是“創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論、創(chuàng)新設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例”三大塊內(nèi)容,其中,理論和基礎(chǔ)部分主要講述創(chuàng)造性思維、創(chuàng)造原理、常用創(chuàng)新技法及相關(guān)例子,實(shí)例部分重點(diǎn)是對典型案例進(jìn)行分析,類似于填鴨式教學(xué)模式,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下,機(jī)械創(chuàng)新能力培養(yǎng)與提高受到極大影響。因此,為改善教學(xué)效果,必須改革傳統(tǒng)教學(xué)模式,采用案例驅(qū)動(dòng)方式講授相關(guān)內(nèi)容、引導(dǎo)學(xué)生對這些案例進(jìn)行討論的啟發(fā)式教學(xué),讓學(xué)生成為課堂的真正主體。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一門基于機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)的工科課程,目前,國內(nèi)外學(xué)者對案例教學(xué)的研究很多,并取得比較大的成效,但在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面的研究較少,當(dāng)前,國內(nèi)主要通過開展“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”培養(yǎng)大學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,但參與人數(shù)有限,為更好地培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新思維,可以將案例教學(xué)法應(yīng)用在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂教學(xué)中,改變傳統(tǒng)教學(xué)模式。

4.在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)中如何開展案例教學(xué)

心理學(xué)認(rèn)為,新鮮的事物對學(xué)生的吸引力較大,與生活緊密關(guān)聯(lián)的事物總能引發(fā)學(xué)生的興趣。國外有的研究表明,案例一般分成3種,第1種提供答案;第2種不提供答案,通過討論得到;第3種為理論型的,目的在于提高學(xué)生的理論水平。在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例教學(xué)過程中,這三種案例可交叉使用,既可讓學(xué)生增長知識,又不會讓學(xué)生對過多的討論產(chǎn)生厭倦情緒。隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展和多媒體技術(shù)的應(yīng)用推廣,案例教學(xué)內(nèi)容和形式變得更加多樣和豐富,使文本型案例發(fā)展為文本、圖片、視頻一體化的案例,案例形式的改變給課堂教學(xué)注入了新生力量,有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。研究表明,人的知識八層以上來源于視覺,其次聽覺,最后是其他事物的影響,故視覺事物對人的學(xué)習(xí)至關(guān)重要[6]。當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)發(fā)達(dá),資源比較豐富,有效利用網(wǎng)絡(luò)資源和合理應(yīng)用多媒體教學(xué)是現(xiàn)代教育的重要手段。因此,為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)中講述概念時(shí)還可以借助機(jī)械創(chuàng)新圖片案例或視頻短片案例,將學(xué)生帶入某種生活情境中思考問題,并提出相關(guān)問題引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實(shí)際問題,網(wǎng)絡(luò)機(jī)械圖片、機(jī)械視頻短片、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽獲獎(jiǎng)作品視頻等都是很好的案例材料,比較容易收集,教學(xué)中完全可以利用起來,當(dāng)然,這些案例在課堂上需要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)導(dǎo)入,并由問題引入引導(dǎo)學(xué)生思考。

5.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例分析實(shí)例

我校被江西省教育廳列為省內(nèi)十所應(yīng)用型本科試點(diǎn)高校之一,為加快轉(zhuǎn)型發(fā)展步伐,全校不斷深化課程改革,倡導(dǎo)案例教學(xué)。在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程教學(xué)當(dāng)中,通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn),當(dāng)今大學(xué)生比較喜歡生活中的機(jī)械裝置,因此收集了大量貼近于生活的機(jī)械創(chuàng)新圖片案例和視頻案例,建立了案例庫,并用于教學(xué)過程,通過案例講述相關(guān)概念,取得了較好的教學(xué)效果。所用案例當(dāng)中,有直接給出答案的,有不提供答案通過討論得到的,還有發(fā)展理論型的,最終目的是增長學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新知識,開拓學(xué)生的創(chuàng)新思維,下面列舉兩個(gè)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)案例:

案例一:講授組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法時(shí),首先提出問題“下雨的夜晚,在沒有路燈的情況下,需要攜帶什么工具便于出行”,以這類生活問題作為教學(xué)切入點(diǎn),同時(shí)引入夜晚下雨的情景圖片,將學(xué)生帶入這一情境之中,這時(shí)有學(xué)生想到雨傘與手電筒,然后提出疑問“雨傘與手電筒一般需要兩只手操作,如果身上還有行李箱,不便于手持手電,如何解決此類問題呢”?經(jīng)過十分鐘的討論,就有了結(jié)果,其中一學(xué)生提出“可把手電筒裝在傘的手柄上”,話語剛落,馬上又有一學(xué)生提出“將手電加上某裝置固定在頭上”,還有一學(xué)生說“將雨傘固定在人的肩膀上”,當(dāng)然還有學(xué)生提出其余想法,這里不再一一描述,最后點(diǎn)評“其實(shí)解決的方法很多,這些方法都能解決實(shí)際問題,但方法1,可以將兩種東西變?yōu)橐环N東西,方便實(shí)用”,這時(shí)學(xué)生一片歡呼,課堂氣氛活躍,答對的小組都有一種成就感,感覺創(chuàng)新不難。通過這個(gè)案例的講解,既開拓了學(xué)生的創(chuàng)新思維,又讓學(xué)生懂得了機(jī)械組合創(chuàng)新的概念,特別是激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

案例二:講授“逆向思維”內(nèi)容時(shí),先不講概念,而是在課件上導(dǎo)入動(dòng)物園的老虎,并有游客觀看的圖片,讓學(xué)生想到“一般的動(dòng)物園老虎是關(guān)起來的,人在鐵欄外面觀看”的生活常識,然后提出問題“老虎會因?yàn)楸蝗丝刂贫憩F(xiàn)不出其野性,如何讓人靠近老虎使人能夠接近老虎,又不驚嚇到老虎,而且更好地看到老虎的本性”?這個(gè)問題激起學(xué)生的好奇心,頓時(shí)課堂討論氣氛活躍,當(dāng)然這個(gè)問題可能需要點(diǎn)時(shí)間思考,為了節(jié)約課堂時(shí)間并啟發(fā)學(xué)生思考,通過多媒體展示動(dòng)物世界里老虎的相關(guān)視頻,引導(dǎo)學(xué)生站在拍攝者的角度思考問題,很快有學(xué)生提出“可用電視劇組用的攝像裝置近距離拍攝”,又有學(xué)生提出“用直升機(jī)觀看”,還有同學(xué)提出“拆除限制老虎活動(dòng)范圍的鐵欄,讓人進(jìn)入鐵籠車中,讓車開進(jìn)動(dòng)物園,讓老虎來看人,人在鐵籠車上看老虎”,最后點(diǎn)評“這些方法都是可行的,但是方法1和2成本較高,方法3比較可行,人可看老虎,同樣又可反過來老虎看人”。通過這個(gè)問題的思考與討論,學(xué)生懂得了逆向思維這個(gè)概念,學(xué)會了如何通過逆向思維解決實(shí)際問題,從而為講授“創(chuàng)新思維”其余內(nèi)容提供理論基礎(chǔ)。為了加深學(xué)生對這部分知識的理解,并將其應(yīng)用在生活中,再次提出問題“以前檢修車輛一般都是人趴在車底下,那現(xiàn)在用什么方式?以前搶修線路人爬電線桿,現(xiàn)在用什么”?經(jīng)過一番思考與討論,這時(shí)有的學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)告訴大家“檢修車輛時(shí),小車一般會被架起來,修大車時(shí)人一般會在修車坑里操作”,“搶修電線現(xiàn)在都用升降裝置將工人升到相應(yīng)高度”,最后點(diǎn)評“從大家的答案可知,大家的生活經(jīng)驗(yàn)不錯(cuò),可以想到這些問題的答案,在這門課中,這些都是創(chuàng)新方法知識的應(yīng)用實(shí)例”。課堂教學(xué)在這樣一個(gè)案例討論過程中進(jìn)行,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚,都能積極思考與討論。

通過案例教學(xué)在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程中的實(shí)施,可將機(jī)械創(chuàng)新理論知識與生活、生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,改變枯燥的教學(xué)氛圍,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。在近幾年機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)中實(shí)施案例教學(xué),取得了較好的教學(xué)效果,先前的上課模式、概念和理論致使很多同學(xué)低頭上課,自采用案例教學(xué)法后,上課氣氛活躍,學(xué)生積極參與創(chuàng)新實(shí)踐,學(xué)生作品在第六屆全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽上獲江西賽區(qū)二等獎(jiǎng),還獲得了國家實(shí)用新型專利,在全國第七屆全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中榮獲江西省一等獎(jiǎng)兩項(xiàng),其中有一項(xiàng)被推薦參加全國賽,通過初評已確定獲得全國二等獎(jiǎng)。

6.結(jié)語

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)對學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力起著關(guān)鍵作用,本文闡述了案例教學(xué)的意義及對機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的作用,并結(jié)合教學(xué)實(shí)例探討案例教學(xué)實(shí)施過程,提出了在課堂上根據(jù)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程教學(xué)目標(biāo)引入不同形式的與理論知識相關(guān)的案例,有效組織學(xué)生討論的案例教學(xué),可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足,改善教學(xué)效果,最終提高學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

參考文獻(xiàn):

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第8篇

自動(dòng)機(jī)械是指自動(dòng)化程度較高的機(jī)械系統(tǒng),其教學(xué)內(nèi)容與“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”類似。要培養(yǎng)創(chuàng)新能力,必須先具備堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)方法,因此我們根據(jù)自動(dòng)機(jī)械與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比,有自動(dòng)化程度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn),在教學(xué)內(nèi)容上以自動(dòng)機(jī)械的四大結(jié)構(gòu)組成部分,即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)為主要內(nèi)容展開,著重共性問題,力求照顧到系統(tǒng)性和完整性,深入闡述了自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)中普遍性的理論問題,重點(diǎn)分析自動(dòng)機(jī)械中普遍應(yīng)用的機(jī)構(gòu)、裝置的設(shè)計(jì)原理和方法以及現(xiàn)代控制技術(shù),注重機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法相結(jié)合,同時(shí)列舉了大量實(shí)例,力求做到理論聯(lián)系實(shí)際,突出專業(yè)特色和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平。課程內(nèi)容不僅體現(xiàn)傳統(tǒng)的機(jī)械及其設(shè)計(jì)方法,還體現(xiàn)了現(xiàn)代自動(dòng)機(jī)械及其制造技術(shù)的新進(jìn)展和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的新應(yīng)用,注重教學(xué)內(nèi)容的更新。我們主要參考了崔久浩的“自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)”一書,編輯出版了“自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)”教材,在基本內(nèi)容上比一般的“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”教材更全面和豐富。在教學(xué)中,力求把發(fā)明創(chuàng)新意識貫穿于整個(gè)教學(xué)過程。教學(xué)過程中除了上述主要內(nèi)容外,充分利用多媒體教學(xué)手段,通過大量的自動(dòng)機(jī)械和機(jī)構(gòu)的工作視頻和照片提高教學(xué)效率,創(chuàng)造視覺的新感受,增強(qiáng)感性認(rèn)識,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情,同時(shí)有效提高了教學(xué)效果和學(xué)生的知識面。在教學(xué)過程中,注重自動(dòng)機(jī)械各組成部份的基本工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法,淡化理論模型和推導(dǎo)。利用啟發(fā)式、提問式、反問式等方法,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和想象力,提高綜合應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)、探索新知識、新技術(shù)、開發(fā)新的機(jī)械產(chǎn)品的能力和水平。推薦并組織學(xué)生觀看中央電視臺的“我愛發(fā)明”節(jié)目,提高發(fā)明創(chuàng)造的興趣,學(xué)習(xí)發(fā)明創(chuàng)造的一般思路和方法。支持鼓勵(lì)學(xué)生參與教師發(fā)明專利的申請工作。增加課堂討論環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)能激發(fā)學(xué)生發(fā)明創(chuàng)新意識的討論題。例如:原理方案設(shè)計(jì)時(shí),每組提出至少3種機(jī)器,每種機(jī)器采用兩種以上的原理實(shí)現(xiàn)其功能。總體設(shè)計(jì)時(shí),以小型代步工具為例,不限定條件,發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性,分組提出方案并討論其特點(diǎn)和可行性。在講述執(zhí)行機(jī)構(gòu)有關(guān)內(nèi)容時(shí),讓學(xué)生提出分解用機(jī)器代替手工操作的動(dòng)作,并提出可能實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作的機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)并加以比較。在講間歇機(jī)構(gòu)和供料機(jī)構(gòu)時(shí),提示學(xué)生生活中可能應(yīng)用的場合并讓學(xué)生注意觀察后,討論為什么在此場合會應(yīng)用此機(jī)構(gòu),是否可用其他機(jī)構(gòu)代替,如果能用其他機(jī)構(gòu)代替,就有可能創(chuàng)新發(fā)明新的裝置或機(jī)器。另外,鼓勵(lì)學(xué)生參加山東省機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新大賽等各類校、省、全國創(chuàng)新大賽,并可在討論課中做專題討論論證方案,指導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造性開發(fā)新的機(jī)械產(chǎn)品。在歷年“山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽”中獲得了多個(gè)一等獎(jiǎng),在其他創(chuàng)新競賽中也屢創(chuàng)佳績。

二、考試考核方式的多樣化

考試考核目標(biāo)是使學(xué)生在掌握基本理論、基本知識和基本技能的基礎(chǔ)上,增強(qiáng)職業(yè)素養(yǎng)與專業(yè)技能,提高分析問題及解決問題的能力,成為具有較強(qiáng)創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力的高技能人才。考試考核以有利于學(xué)生運(yùn)用知識能力、實(shí)際工作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),有利于學(xué)生學(xué)習(xí)方法的改變?yōu)橹笇?dǎo)思想,使教學(xué)工作的重點(diǎn)落實(shí)到學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和自身素質(zhì)的提高上。為了激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新性,筆者設(shè)計(jì)了以下考試考核方式。

1.大作業(yè)。分組整理討論課中的討論結(jié)果以及新的創(chuàng)新想法方案形成大作業(yè),內(nèi)容可是完整機(jī)械,也可是關(guān)鍵機(jī)構(gòu)、部件;時(shí)間可從課程開始到最后筆試之前,期間還可通過郵件、QQ和微信以及校核心課程網(wǎng)等及時(shí)得到教師的指導(dǎo)。

2.答辯式。建立具有綜合性、適宜答辯的試題庫,成立答辯小組,答辯小組由至少3位教師組成,可包括助課研究生。考核時(shí)每個(gè)學(xué)生按順序先后隨機(jī)抽取題目,準(zhǔn)備10分鐘。準(zhǔn)備時(shí)可翻閱參考資料以及和同學(xué)討論,此時(shí)學(xué)生參與討論的積極性非常高,不僅有利于抽到考題的學(xué)生掌握該知識,也使參與討論的學(xué)生學(xué)習(xí)掌握了考題中的知識點(diǎn),每個(gè)學(xué)生表面上是考核自己抽到的有限的考題,實(shí)際上在整個(gè)考核過程中,參與了幾乎全部學(xué)生的考題準(zhǔn)備,從而將考試變成了學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)、交流、鞏固所學(xué)內(nèi)容的過程,學(xué)生不再是應(yīng)付考試,厭煩、害怕考試,同時(shí)也鍛煉了學(xué)生綜合利用所學(xué)知識、收集資料、口頭表達(dá)的能力以及答辯和應(yīng)變能力等,有利于將來找工作時(shí)的面試,這使得學(xué)生的收益是全方位的。

3.筆試。筆試在課程結(jié)束后,時(shí)間由學(xué)校統(tǒng)一安排,主要考核基本概念和理論。創(chuàng)新發(fā)明必須在掌握扎實(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)基本概念和理論基礎(chǔ)上,因此,掌握這些概念非常重要。例如自動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)率的概念、評價(jià)工作性能的指標(biāo)等。

三、緊密結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)是自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)知識、綜合分析和解決工程實(shí)際問題能力的重要教學(xué)步驟,為學(xué)生將來從事工程技術(shù)工作和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。在此教學(xué)環(huán)節(jié)中,學(xué)生可將所學(xué)的自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)知識應(yīng)用于設(shè)計(jì)中,這是有效的練兵和檢驗(yàn),同時(shí)還可以提高、鞏固教學(xué)效果的環(huán)節(jié)。因此,我們要緊密結(jié)合實(shí)際應(yīng)用進(jìn)一步加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力,使學(xué)生在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中的創(chuàng)新性想法得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn),距實(shí)際應(yīng)用更進(jìn)一步。注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、綜合設(shè)計(jì)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

1.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。在自動(dòng)機(jī)械的四大結(jié)構(gòu)組成部分,即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常為選型設(shè)計(jì),包括在總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容中,不單獨(dú)作為課程設(shè)計(jì)題目,控制系統(tǒng)涉及電氣電子液壓、計(jì)算機(jī)等相關(guān)的學(xué)科知識較深,在課程設(shè)計(jì)中我們將這部分作為選做內(nèi)容。因此,課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和總體設(shè)計(jì)三種。比較復(fù)雜的機(jī)械3個(gè)人一組,自由組合,每人主要負(fù)責(zé)一部分內(nèi)容,其中總體設(shè)計(jì)的學(xué)生由小組成員推薦選舉產(chǎn)生并擔(dān)任組長,除了自己承擔(dān)的內(nèi)容外還要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)3個(gè)人的方案應(yīng)能滿足整機(jī)的任務(wù)書要求,完整一致。各種題目的具體內(nèi)容如下是。(1)自動(dòng)機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)。①根據(jù)給定機(jī)械的工作要求,確定實(shí)現(xiàn)功能要求的原理方案。②根據(jù)原理方案確定工藝方案。③確定工作循環(huán)時(shí)間,擬定機(jī)械的工作循環(huán)圖。④確定采用的動(dòng)力形式、總體布置、總體結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)機(jī)架。(2)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。①參與原理方案和工藝過程的設(shè)計(jì)。分析確定工藝操作動(dòng)作、順序、運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。②擬定機(jī)構(gòu)的選型與組合方案,提出多個(gè)方案分析并選擇最佳的。③機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算,主要構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析、仿真等。④機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),畫機(jī)構(gòu)簡圖,包括運(yùn)動(dòng)軌跡、極限位置圖。(3)自動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。①參與原理方案和工藝過程的設(shè)計(jì)。分析工藝操作動(dòng)作、各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律選擇動(dòng)力機(jī)。②確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案和采用的傳動(dòng)形式,分析傳動(dòng)效率和傳動(dòng)精度,提出多個(gè)方案并分析選擇最佳的。③傳動(dòng)比分配、設(shè)計(jì)計(jì)算,主要零件的強(qiáng)度校核。④傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),畫傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

2.課程設(shè)計(jì)題目。筆者精心設(shè)計(jì)了多于學(xué)生人數(shù)的課程設(shè)計(jì)題目和相應(yīng)的任務(wù)書,制定了課程設(shè)計(jì)大綱和指導(dǎo)書。學(xué)生選題具有靈活性,可從給定的題目中選題,也鼓勵(lì)自選題目。學(xué)生自選題目要經(jīng)過論證方可作為課程設(shè)計(jì)題目并有一定的加分,同時(shí)要與教師的科研以及各種創(chuàng)新競賽題目緊密結(jié)合,有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與的積極性、主動(dòng)性。山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽每年暑期進(jìn)行,而自動(dòng)機(jī)械課程設(shè)計(jì)正好是每學(xué)年的第二學(xué)期,可以說這個(gè)學(xué)期是學(xué)生申請準(zhǔn)備方案、進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段。采取提前選題的方法可以使學(xué)生在上課期間有目的的聽課,有充分的時(shí)間醞釀設(shè)計(jì)方案,使自動(dòng)機(jī)械課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)不局限于培養(yǎng)方案中設(shè)置的1周時(shí)間,有效地提高了課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效果,有些題目最后還申請了發(fā)明專利。“用于大粒種子的精密排種器”、“家用瓜子去皮機(jī)”、“頂尖可收集式仿形棉花打頂機(jī)”等項(xiàng)目就獲得了山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽的一等獎(jiǎng)。

四、結(jié)語

第9篇

關(guān)鍵詞 機(jī)械原理 科技創(chuàng)新活動(dòng) 創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力

中圖分類號:G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.10.054

The Exploration of Mechanical Principle Course Teaching Based on

Extracurricular Technological Innovation Ability

WEI Junying, WANG Jidai

(College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590)

Abstract Aimed at the mechanical principle course teaching situation and existing problem, extracurricular technological innovation ability should be paid attention such as taking part in teacher's scientific research projects and technological innovation competition to combining mechanical principle knowledge with technological innovation. In this way teaching activities are implemented which has obtained good effect and improved students' ability in innovation design.

Key words mechanical principle; technological innovation ability; innovative design ability

指出“謀創(chuàng)新就是謀未來”,“科技發(fā)展的方向就是創(chuàng)新、創(chuàng)新、再創(chuàng)新”。面對復(fù)雜的國內(nèi)外形勢以及我國的改革環(huán)境和發(fā)展任務(wù),“創(chuàng)新”已經(jīng)成為21世紀(jì)產(chǎn)品的重要“代言人”。作為培養(yǎng)人才的高等教育領(lǐng)域,高度重視學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力培養(yǎng),努力培養(yǎng)出高等創(chuàng)造型人才是高校教師責(zé)無旁貸的責(zé)任。①

機(jī)械原理主要研究機(jī)構(gòu)組成原理、常用機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用與設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)等問題,②是學(xué)生掌握設(shè)計(jì)能力、提高創(chuàng)新思維的重要知識基礎(chǔ),因此,有著其他課程不可代替的作用。③

1 機(jī)械原理教學(xué)現(xiàn)狀

機(jī)械原理是高等院校機(jī)械類專業(yè)的一門十分重要的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程,這門課程的主要目的是讓學(xué)生認(rèn)識和了解機(jī)械、為機(jī)械類有關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)打好理論基礎(chǔ),更重要的是為機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、現(xiàn)有機(jī)械的合理使用和革新改造打下良好基礎(chǔ)。

目前,在機(jī)械原理的教學(xué)過程中,教師一般較為注重于去“教”機(jī)構(gòu)原理、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析這些基本知識。通常老師講解得仔細(xì)透徹,但學(xué)生往往自主學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)、不夠積極,且機(jī)械原理有些知識比較抽象,很多學(xué)生頭腦中對一些機(jī)構(gòu)沒有感性認(rèn)識,因此往往不能很快掌握、進(jìn)而問題遺留拖延,導(dǎo)致積累更多問題,課堂效率低下。④

1.1 課堂理論教學(xué)與工程實(shí)踐脫節(jié)

目前,我校機(jī)械原理的教學(xué)模式仍然偏重于理論知識的教學(xué),且學(xué)生對課程中涉及到的常用機(jī)構(gòu)普遍缺少直觀認(rèn)識,因此對一些內(nèi)容不能做到很好理解。機(jī)械原理是機(jī)械類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,由于不能將課堂上學(xué)到的原理知識與實(shí)踐相結(jié)合,因此很多學(xué)生對老師講解的知識難以理解,很難打好機(jī)械入門的基礎(chǔ)。盡管機(jī)械原理課程也有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)安排,例如認(rèn)識機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制等,但多數(shù)學(xué)生基本上走馬觀花,對機(jī)構(gòu)認(rèn)識很膚淺,仍然不能與課堂上學(xué)過的機(jī)構(gòu)、原理聯(lián)系起來,故實(shí)驗(yàn)效果很差。

機(jī)械原理目前多采用多媒體教學(xué)輔助教學(xué),在課件中也有大量機(jī)構(gòu)及其原理的應(yīng)用實(shí)例,但由于課堂教學(xué)學(xué)時(shí)有限,有些學(xué)生沒有生活、生產(chǎn)中機(jī)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用概念,故不能很好地將這些實(shí)例與理論知識聯(lián)系起來,這些都造成了理論教學(xué)與工程實(shí)踐的脫節(jié)。

1.2 機(jī)械原理知識不能融入到創(chuàng)新設(shè)計(jì)中

機(jī)械原理課程中,有些內(nèi)容是比較枯燥的,在授課過程中如果不能激發(fā)學(xué)生的興趣和能動(dòng)性,那么學(xué)生對課程知識的掌握就更加不理想。機(jī)械原理課程是設(shè)計(jì)道路上的第一道關(guān)口,學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力是機(jī)械原理教學(xué)中很重要的環(huán)節(jié)。很多學(xué)生有許多新穎的構(gòu)思和創(chuàng)新的思想,但教師不能很好地引導(dǎo)他們將機(jī)械原理理論知識融入到創(chuàng)新設(shè)計(jì)中,不能開拓他們的創(chuàng)新思維,因此學(xué)生不能充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造性思維,不能將課堂上學(xué)到的知識靈活應(yīng)用于實(shí)踐中。

2 改變教學(xué)模式,利用各種課外科技創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力

目前,國內(nèi)外高校都十分重視培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力,我校機(jī)械原理課程建設(shè)結(jié)合理論知識與工程實(shí)踐之間的密切聯(lián)系,突出了對學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)造性思維及創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。在創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)方面,特別提出通過參與教師科研項(xiàng)目、科技創(chuàng)新模塊等加強(qiáng)對學(xué)生能力的培養(yǎng)。⑤

2.1 教學(xué)模塊突出創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)

機(jī)械原理課程教學(xué)模塊分為兩大主要模塊:課堂理論教學(xué)模塊與實(shí)踐教學(xué)模塊。

在課堂教學(xué)模塊中,動(dòng)力設(shè)計(jì)模塊、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊為機(jī)械原理的基礎(chǔ)模塊,通過其學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握機(jī)械原理機(jī)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理和方法。另外,綜合設(shè)計(jì)模塊是前兩個(gè)模塊的延伸和提高,主要進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì),要求學(xué)生在所學(xué)機(jī)械原理理論知識的基礎(chǔ)上,結(jié)合各種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),充分發(fā)揮個(gè)人主觀能動(dòng)性及想象力,靈活運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法、技巧,設(shè)計(jì)出新穎獨(dú)特、節(jié)能高效、緊湊靈巧的機(jī)械系統(tǒng),這些對于培養(yǎng)工科機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)水平、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力有尤為重要的意義。

在實(shí)踐教學(xué)方面,包含實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、課程設(shè)計(jì)模塊和科技創(chuàng)新模塊。前兩個(gè)模塊注重對學(xué)生機(jī)械原理基本知識的實(shí)踐掌握和鞏固,科技創(chuàng)新模塊則注重于鼓勵(lì)、支持學(xué)生參加政府、教育廳等各部門舉辦的各類科技創(chuàng)新競賽活動(dòng),將所學(xué)理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中,以提高他們創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。

2.2 科研項(xiàng)目多參與

在機(jī)械原理課堂教學(xué)中,把教師的科研項(xiàng)目、科技創(chuàng)新的理念融入其中,加強(qiáng)對學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。根據(jù)自己的科研項(xiàng)目開展相關(guān)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新的教學(xué)內(nèi)容,例如在學(xué)習(xí)平行四邊形機(jī)構(gòu)時(shí),結(jié)合科研項(xiàng)目碼垛機(jī)器人手臂、鋼制容器壁面爬行機(jī)器人手臂的研究,使學(xué)生加深對平行四邊形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征、應(yīng)用、設(shè)計(jì)及其存在問題的深入理解,鼓勵(lì)學(xué)生將所學(xué)機(jī)械原理理論知識與科研項(xiàng)目中實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)合起來,這樣既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械原理的興趣,掌握、鞏固并應(yīng)用了所學(xué)的理論知識,又極大提高了創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力。

2.3 課外科技創(chuàng)新競賽活動(dòng)多參與

為了提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,學(xué)校建立了三個(gè)層次的大學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動(dòng)的組織機(jī)構(gòu)和保障、各種獎(jiǎng)勵(lì)措施對學(xué)生的課外科技活動(dòng)提供制度及物質(zhì)保障。⑥其中,第一層次為學(xué)生科技創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)小組,由學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)職能部門牽頭,另外由各領(lǐng)域知名專家教授組成,負(fù)責(zé)課外科技創(chuàng)新活動(dòng)的發(fā)展規(guī)劃和開展、籌集活動(dòng)資金、工作協(xié)調(diào)及評比表彰等;第二層次為教學(xué)管理與服務(wù)組織,主要由學(xué)校教務(wù)處、科研處等具體實(shí)施、監(jiān)控部門以及各二級學(xué)院的教學(xué)管理部門組成,負(fù)責(zé)課程教學(xué)過程的具體設(shè)計(jì)和組織實(shí)施、質(zhì)量監(jiān)控等;第三層次為課外科技創(chuàng)新活動(dòng)組織實(shí)施,由共青團(tuán)、學(xué)生會、各類學(xué)生社團(tuán)等組成,負(fù)責(zé)課外科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的規(guī)劃與具體實(shí)施。學(xué)校相關(guān)部門制定各類科技活動(dòng)及競賽獎(jiǎng)勵(lì)辦法,依據(jù)參加賽事級別及獲得獎(jiǎng)項(xiàng)名次等級及時(shí)給予相應(yīng)的表彰與獎(jiǎng)勵(lì)。

通過這些課外科技活動(dòng)組織、保障措施和激勵(lì)機(jī)制,能持續(xù)鼓勵(lì)、支持保障學(xué)生參加各類課外科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng),如山東省挑戰(zhàn)杯大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽、山東省大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽。學(xué)生根據(jù)競賽主題與相關(guān)要求,結(jié)合所學(xué)理論知識,充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造性思維進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計(jì),構(gòu)建產(chǎn)品的虛擬樣機(jī)或?qū)嵨锬P停瑢⒗碚撆c實(shí)踐結(jié)合,極大提高了創(chuàng)新設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐的能力。

3 各類課外科技創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)成果

目前,各種科技創(chuàng)新競賽活動(dòng)已成為大學(xué)生素質(zhì)教育的重要項(xiàng)目。在課題組相關(guān)老師參與及指導(dǎo)下,學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程過程中或者結(jié)束該課程后,積極參加各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽。在近幾年參與大賽中,取得全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中二等獎(jiǎng)2項(xiàng),全國大學(xué)生過程裝備創(chuàng)新與實(shí)踐大賽中二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng);在第十四屆山東省挑戰(zhàn)杯學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲得特等獎(jiǎng)并推薦進(jìn)入國賽;山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新大賽中獲一等獎(jiǎng)9項(xiàng)、山東省大學(xué)生首屆科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、山東省電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽中獲得一等獎(jiǎng)1項(xiàng)等等。這些榮譽(yù)和獎(jiǎng)項(xiàng)極大鼓舞了大學(xué)生們參加科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的積極性,提高了他們學(xué)習(xí)機(jī)械原理等課程的興趣,更重要的是提高了將理論知識與實(shí)踐相結(jié)合的能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。

4 結(jié)語

創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力是工科機(jī)械類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。本文分析了機(jī)械原理課程教學(xué)現(xiàn)狀及其存在問題,提出在教學(xué)過程中融入創(chuàng)新設(shè)計(jì),將科技創(chuàng)新實(shí)踐與教學(xué)活動(dòng)相結(jié)合,鼓勵(lì)支持學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目、參加各類科技創(chuàng)新競賽。通過在教學(xué)活動(dòng)中實(shí)踐,極大提高了學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐的能力,取得了預(yù)期效果。

注釋

① 袁愛霞,高中庸,李寶靈.機(jī)械原理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].高教論壇,2007(6):78-79.

② 孫桓,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理[M].高等教育出版社,2006.

③ 侯莉俠,侯俊才,郭紅利等.在機(jī)械原理課程教學(xué)中引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)的探討[J].中國教育技術(shù)裝備,2014(24):139-140.

④ 巫海平.機(jī)械原理教學(xué)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)相結(jié)合的實(shí)踐與探索[J].職業(yè)技術(shù),2013(6):149-150.

第10篇

關(guān)鍵詞:按摩椅;機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng);同步按摩;曲軸傳動(dòng)系統(tǒng);偏心輪系統(tǒng);模擬人手系統(tǒng)

中圖分類號:TS665

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-2374(2012)24-0018-02

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,隨之而來的工作壓力也在不斷加大,使得人們對自身健康愈加關(guān)注,長期久坐會引起背部疼痛僵硬,按摩椅作為一種消除疲勞的保健醫(yī)療器械越來越受到消費(fèi)者的歡迎,尤其是自動(dòng)按摩椅的出現(xiàn),大大提高了其使用的舒適性,這對其內(nèi)部機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。通過市場的調(diào)研,我們發(fā)現(xiàn)雖然目前市場上有許多按摩設(shè)備,但他們不是性能單一就是價(jià)格昂貴,比如一臺榮康按摩設(shè)備需要一萬多塊。基于此本方案通過對當(dāng)前使用的按摩椅機(jī)械部分進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)與改進(jìn)集成,研究出了一種基于按摩椅機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)部分的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路。

1 按摩椅總體設(shè)計(jì)思路

根據(jù)對市場按摩椅調(diào)查結(jié)果的研究,采用創(chuàng)新與優(yōu)化設(shè)計(jì)后,我們提出了一種基于按摩椅機(jī)械部分創(chuàng)新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括以曲軸實(shí)現(xiàn)多種動(dòng)力同步傳動(dòng)的曲軸傳動(dòng)系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)腰部三維立體按摩的偏心輪系統(tǒng)與實(shí)現(xiàn)肩部揉捏的模擬人手系統(tǒng)等三種創(chuàng)新思路,圖1所示的為按摩椅的外觀三位模型及關(guān)鍵部位圖示。針對市場的按摩椅調(diào)查研究,采用創(chuàng)新與優(yōu)化設(shè)計(jì)完成了按摩椅的機(jī)械傳動(dòng)部分的實(shí)現(xiàn),該按摩椅功能特點(diǎn)主要體現(xiàn)在頸部、肩部、背部、腰部等部位動(dòng)力傳動(dòng)與按摩機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器以及其他輔助結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)最終帶動(dòng)曲軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng),曲軸主要分為兩路動(dòng)力傳遞,一路是通過本身的中間凸起部分帶動(dòng)肩部仿真人手系統(tǒng)做來回往復(fù)運(yùn)動(dòng);另外一路主要通過與錐齒輪以及蝸輪蝸桿實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞方向的改變,帶動(dòng)頭部、背部與腰部斜偏心輪系做循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。按摩椅的其他部分,諸如傳動(dòng)系統(tǒng)控制原理以及電動(dòng)機(jī)等電路元件的安裝可以根據(jù)使用者的需要進(jìn)行常規(guī)選取,其工作原理設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示。

2 基于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)按摩椅總體設(shè)計(jì)方案

2.1 曲軸傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種動(dòng)力傳遞

如圖3所示為系統(tǒng)核心傳動(dòng)部分即曲軸傳動(dòng)系統(tǒng)。背部按摩系統(tǒng)有一個(gè)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力,電動(dòng)機(jī)通過減速器將動(dòng)力傳遞給曲軸。曲軸連接的按摩機(jī)構(gòu)分為頸部、肩部、背部和腰部按摩機(jī)構(gòu),頸部通過錐齒輪傳動(dòng),帶動(dòng)頸部按摩頭對頸部按摩;肩部與曲軸彎曲凸起部分連接,實(shí)現(xiàn)肩部按摩機(jī)構(gòu)對肩部揉捏功能;背部按摩是通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩根橫軸的轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)橫軸上的橢圓輪對背部實(shí)現(xiàn)敲打功能;腰部按摩也是通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)橫軸的轉(zhuǎn)動(dòng),這根軸上由兩個(gè)橢圓輪和兩個(gè)偏心圓輪組成,橢圓輪是對腰后部實(shí)現(xiàn)輕微敲打功能,偏心圓輪是對腰部兩側(cè)的按摩。曲軸系統(tǒng)的使用在對身體起到不同部位同步全面按摩的同時(shí),也起到了簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的作用。當(dāng)然由于按摩椅機(jī)械部分采用單軸動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng),使得按摩椅不能單獨(dú)使用某一部分的按摩功能,因此方案中的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)主要針對需要經(jīng)常性用于全身按摩的場合,相比現(xiàn)有按摩椅的復(fù)雜結(jié)構(gòu)具有更大的使用價(jià)值。

2.2 偏心輪系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)腰部三維立體按摩

如圖4所示的腰部偏心輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,其中偏心圓輪是針對腰部的按摩機(jī)構(gòu)。偏心圓輪是兩個(gè)對稱圓餅在橫軸上呈非90?且偏心安放,當(dāng)曲軸通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),偏心圓輪轉(zhuǎn)動(dòng),在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中人的腰部處于轉(zhuǎn)輪中的位置不斷改變,偏心輪將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為對腰部左右擠壓運(yùn)動(dòng),且對腰部的擠壓力不斷周期性變化,同時(shí)可以通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)對按壓力大小的控制,通過腰部兩側(cè)的對稱偏心輪前后、左右和上下全方位的運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)三維立體的按壓按摩效果,有效地緩解肌肉疲勞。

2.3 模擬人手系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對肩部的揉捏

如圖5所示,肩部采用彎曲軸帶動(dòng)桿件前后運(yùn)動(dòng),該處兩個(gè)按摩桿件之間安裝有彈簧(圖中未標(biāo)出),當(dāng)連接在上面的桿件向后運(yùn)動(dòng)時(shí),兩個(gè)按摩機(jī)構(gòu)在空心柱的阻擋下互相靠近,此時(shí)彈簧被壓縮;當(dāng)連接桿件向前運(yùn)動(dòng)時(shí),兩個(gè)按摩桿件由于彈簧的作用而張開,按摩機(jī)構(gòu)的前后運(yùn)動(dòng)、上下張合運(yùn)動(dòng)就形成了類似于人手的揉捏靈活運(yùn)動(dòng),同時(shí)按摩桿件上各點(diǎn)由于旋轉(zhuǎn)造成的線速度不同,使得各點(diǎn)產(chǎn)生周期性變動(dòng)的擠壓力。

3 結(jié)語

本方案提出的設(shè)計(jì)思路主要針對人體的幾個(gè)關(guān)鍵部位進(jìn)行有效按摩,產(chǎn)品多個(gè)部分的設(shè)計(jì)達(dá)到健康、休閑和娛樂于一體的功能,并具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等特點(diǎn)。

本方案主要有以下創(chuàng)新點(diǎn):頸肩部采用的按摩機(jī)構(gòu)能夠仿真手一樣自由靈活地進(jìn)行揉捏按摩,即按摩機(jī)構(gòu)的構(gòu)件能夠?qū)崿F(xiàn)上下、前后運(yùn)動(dòng);腰部、腿部和腳部按摩部位的斜置安裝的偏心輪能夠?qū)崿F(xiàn)前后、左右和上下全方位的運(yùn)動(dòng),使人體實(shí)現(xiàn)三維方向的按摩,以滿足人的不同需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖漢元,孔建益.機(jī)械原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

[2] 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2006.

第11篇

關(guān)鍵詞:中職學(xué)生;機(jī)械專業(yè);創(chuàng)新思維;培養(yǎng)

知識經(jīng)濟(jì)是以知識創(chuàng)新為動(dòng)力的經(jīng)濟(jì)。誰在知識創(chuàng)新中領(lǐng)先,誰就能在經(jīng)濟(jì)競爭中占據(jù)優(yōu)勢。新的時(shí)代給我們教育發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn),對人才素質(zhì)提出了新的要求。在中職機(jī)械專業(yè)教學(xué)中,教師要不斷培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識,提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,積極促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

一、培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)創(chuàng)新思維是現(xiàn)實(shí)所需

培養(yǎng)中職學(xué)校機(jī)械專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新思維對于學(xué)生的全面發(fā)展具有重要意義。首先,機(jī)械專業(yè)創(chuàng)新思維有利于增強(qiáng)學(xué)生的開拓精神。調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)的積極性,學(xué)生可以提高對學(xué)習(xí)的興趣,自我表現(xiàn)的欲望也會更強(qiáng)。其次,機(jī)械專業(yè)創(chuàng)新思維有利于提高學(xué)生的自我認(rèn)識。在此過程中,學(xué)生能逐漸認(rèn)識到機(jī)械專業(yè)的學(xué)習(xí)是自己的職業(yè)興趣。再次,機(jī)械專業(yè)創(chuàng)新思維有利于學(xué)生的人格完善。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維有助于培養(yǎng)學(xué)生健康積極向上的心理狀態(tài),合理充分地安排各種科技創(chuàng)新教育活動(dòng),使學(xué)生積極參加課余文化活動(dòng)。最后,培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)創(chuàng)新思維能促進(jìn)學(xué)生職業(yè)技能的提高。在培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)的創(chuàng)新過程中,可以幫助學(xué)生建立扎實(shí)專業(yè)或者學(xué)科基礎(chǔ)知識,培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、綜合設(shè)計(jì)能力與協(xié)作精神;加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐的訓(xùn)練,提高機(jī)械創(chuàng)新、設(shè)計(jì)、制作的實(shí)踐工作能力,吸引、鼓勵(lì)廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng),為培養(yǎng)優(yōu)秀人才創(chuàng)造條件。

然而,考慮到機(jī)械專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新意識不強(qiáng),長期以來在機(jī)械專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)過程中,教師只注重學(xué)生專業(yè)技能的訓(xùn)練,在很大程度上忽略了對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。受傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響,教師在具體教學(xué)時(shí),往往習(xí)慣于從教師的角度出發(fā),學(xué)生的技能訓(xùn)練幾乎都是按照教師制定的操作要領(lǐng)、工藝方案進(jìn)行的,沒有充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。過分重視學(xué)習(xí)成績的優(yōu)劣,評判學(xué)生的操作方法和工藝方案,設(shè)定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)答案,嚴(yán)重扼殺了學(xué)生與生俱來的好奇心、想象力和創(chuàng)造意識。同時(shí),很多學(xué)生因循守舊地一味服從、模仿,形成一種機(jī)械式解決問題的方式,不利于學(xué)生創(chuàng)造性的培養(yǎng)。

二、加強(qiáng)中職生機(jī)械專業(yè)創(chuàng)新思維培養(yǎng)的措施

1.完善專門課程設(shè)立

設(shè)立機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)類專門課程可相對系統(tǒng)地介紹創(chuàng)新設(shè)計(jì)的知識和方法,提高創(chuàng)新意識,開發(fā)創(chuàng)造力。目前,不少學(xué)校在機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程中增設(shè)了“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”,通過系統(tǒng)地介紹機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論及方法、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)例等內(nèi)容,使學(xué)生了解新機(jī)構(gòu)、新機(jī)器創(chuàng)造發(fā)明的普遍規(guī)律及實(shí)用方法的應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識,拓寬學(xué)生的知識面,開闊他們的技術(shù)視野,同時(shí)通過課程的實(shí)踐性環(huán)節(jié)和創(chuàng)新成果的技術(shù)分析,幫助學(xué)生積累一些機(jī)械創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)和新機(jī)構(gòu)、新機(jī)器實(shí)用性創(chuàng)新結(jié)構(gòu)方面的技術(shù)資料。

2.注重提高創(chuàng)新能力

機(jī)械專業(yè)系列課程具有獨(dú)特的內(nèi)容和地位,在其中滲透創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有利于提高學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。首先,機(jī)械基礎(chǔ)系列課程中包含著很多創(chuàng)新內(nèi)容,要善于開發(fā)。“機(jī)械設(shè)計(jì)”中集成化設(shè)計(jì)與創(chuàng)新、模塊化設(shè)計(jì)等,這些都是最新的設(shè)計(jì)理念。如軸、齒輪、軸承、法蘭盤的集成化設(shè)計(jì)實(shí)例。其次,通過更新內(nèi)容與體系,更新教學(xué)方法與手段對機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)系列課程進(jìn)行創(chuàng)新教學(xué),著力培養(yǎng)學(xué)生的構(gòu)思與表達(dá)能力、設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力、分析與綜合能力,從而提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。在“機(jī)械設(shè)計(jì)”教學(xué)中,精簡內(nèi)容,補(bǔ)充創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)、商品化設(shè)計(jì)、價(jià)值工程設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法,同時(shí)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,介紹國內(nèi)外先進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

3.優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)方案

培養(yǎng)創(chuàng)新思維,首先要從教師做起,教師要研究教學(xué)規(guī)律與學(xué)習(xí)規(guī)律。課堂教學(xué)中,采用多種現(xiàn)代化的教學(xué)手段,提高學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和掌握,更多地使用“啟發(fā)式”“討論式”等創(chuàng)新教學(xué)模式,引導(dǎo)學(xué)生參與課堂教學(xué)活動(dòng)。另外,積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是提高學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力的有效途徑。根據(jù)機(jī)械學(xué)科注重實(shí)踐與工程應(yīng)用的特點(diǎn),將實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)放在加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、獨(dú)立解決問題的能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)上。

4.廣泛開展實(shí)踐活動(dòng)

機(jī)械專業(yè)課程的實(shí)踐活動(dòng)不僅是知識學(xué)習(xí)的深入、活化,更是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的必要環(huán)節(jié)。通過開展多種形式的機(jī)械創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng),培養(yǎng)創(chuàng)新思維,進(jìn)而不斷提高學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力。目前,許多中職學(xué)校在這一方面已經(jīng)進(jìn)行了一些有益的探索,并取得了一些有益的經(jīng)驗(yàn)。例如,舉辦相關(guān)的科技講座、學(xué)術(shù)研討會;配合課堂教學(xué),組織課外興趣小組進(jìn)行各種設(shè)計(jì)性的科技活動(dòng);定期舉行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽;向?qū)W生開放機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)室,充分利用實(shí)驗(yàn)室提供的創(chuàng)新設(shè)計(jì)制作條件以及國內(nèi)外優(yōu)秀設(shè)計(jì)產(chǎn)品的展示環(huán)境,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

參考文獻(xiàn):

[1]李銀清.淺談中職機(jī)械專業(yè)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng).科教新報(bào):教育科研,2011(26).

[2]姚桂玲.例說中職機(jī)械專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng).中國校外教育,2011(1).

第12篇

    1機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述

    機(jī)械機(jī)構(gòu)仍然是機(jī)器的重要組成部分。在現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)中,從原理的構(gòu)思、運(yùn)動(dòng)尺寸的確定,機(jī)器性能的分析以及結(jié)構(gòu)形狀的探討,無不和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論和基本方法有著相當(dāng)緊密的聯(lián)系。機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的是按照要求設(shè)計(jì)出符合條件的新機(jī)構(gòu),在總體方案設(shè)計(jì)階段突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,采用創(chuàng)造性思維,實(shí)現(xiàn)從選型設(shè)計(jì)向構(gòu)型設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一個(gè)比較抽象和復(fù)雜的設(shè)計(jì)過程,在沒有任何依據(jù),憑空設(shè)計(jì)出一種新機(jī)構(gòu)是非常困難的。所以,可以采用再生設(shè)計(jì)的方法來實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計(jì),即借鑒和吸收現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn),運(yùn)用創(chuàng)造性的思維和方法,通過類型創(chuàng)新得到新的機(jī)構(gòu)構(gòu)型。

    2機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原理

    2.1機(jī)構(gòu)組合原理

    事實(shí)上,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中和運(yùn)用實(shí)踐中,運(yùn)用用單一的機(jī)構(gòu)不能滿足要求,不能完成任務(wù)。齒輪機(jī)構(gòu)具有良好的運(yùn)動(dòng)性能和動(dòng)力特性,但運(yùn)動(dòng)形式太簡單;棘輪機(jī)構(gòu)盡管可以進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng),但他的運(yùn)動(dòng)特性太差;連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡單,使用方便,但是很難實(shí)現(xiàn)一些特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律;凸輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng),但是行程的可調(diào)性太差。所以,在實(shí)際運(yùn)用中,單一的機(jī)構(gòu)往往具有自身的缺陷與不足,而為了彌補(bǔ)各自的不足,在機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)中我們可以把兩種或兩種以上的機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合,充分利用各自的性能,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,創(chuàng)造出符合要求的新型機(jī)構(gòu)。

    2.2機(jī)構(gòu)變異原理

    這種原理的而基本思路是:首先要確定一個(gè)原始機(jī)構(gòu),并對該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成和功能約束進(jìn)行分析。然后通過一般化的處理將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖轉(zhuǎn)化為一般化的運(yùn)動(dòng)鏈。再采取措施使運(yùn)動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)系列化,即將運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行排列組合,找出其中的不同結(jié)構(gòu)形式。最后按照該機(jī)構(gòu)構(gòu)型的功能所賦予的約束條件,演化成眾多的再生運(yùn)動(dòng)鏈和相應(yīng)的新機(jī)構(gòu)。

    3機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原則

    機(jī)械行業(yè)是一個(gè)比較古老的行業(yè),經(jīng)過其漫長的發(fā)展和演進(jìn),已經(jīng)形成了很多關(guān)于機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)方面的原則,這些原則對機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)實(shí)踐重要的指導(dǎo)意義。事實(shí)上,也只有遵循這些基本原則,才有可能使具有實(shí)用價(jià)值的機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。總的來說,機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原則包括以下幾點(diǎn)。

    3.1縮短機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈原則運(yùn)動(dòng)鏈太長會加大震動(dòng),增加積累誤差,也增加了機(jī)械設(shè)計(jì)的成本。所以,在機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)中,要盡量縮短運(yùn)動(dòng)鏈,以減小震動(dòng),減小積累誤差,降低機(jī)械設(shè)計(jì)成本。

    3.2恰當(dāng)選擇運(yùn)動(dòng)副原則運(yùn)動(dòng)副是兩構(gòu)件直接接觸組成的可動(dòng)連接,它限制了兩構(gòu)件之間的某些相對運(yùn)動(dòng),在機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)中常用的是高副和低副。高副和低副各有自己的特點(diǎn),低副在接觸部分的壓強(qiáng)較低,因而比高副更加耐磨損。在機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)中,要充分認(rèn)識高副和低副的不同特點(diǎn),根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要選擇使用,充分發(fā)揮運(yùn)動(dòng)副的優(yōu)勢,取長補(bǔ)短。

    3.3恰當(dāng)選擇原動(dòng)機(jī)原則原動(dòng)機(jī)是指用能源產(chǎn)生原動(dòng)力的一切機(jī)械,包括熱力、水力、風(fēng)力、電力發(fā)動(dòng)機(jī)等,機(jī)械也需要原動(dòng)機(jī),以提供動(dòng)力,保障正常的運(yùn)行工作。在機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)中,要根據(jù)機(jī)械的具體要求選擇適合的原動(dòng)機(jī),為了保證機(jī)械的正常運(yùn)行,在設(shè)計(jì)中,可以考慮采用多個(gè)原動(dòng)機(jī),以保障充足的動(dòng)力。

    3.4縮小機(jī)構(gòu)的尺寸原則機(jī)構(gòu)尺寸的大小對機(jī)械性能的發(fā)揮有著重要的作用。機(jī)構(gòu)尺寸較小,占用的空間較少,有利于各個(gè)部分功能的發(fā)揮和空間的有效利用,反之,尺寸較大則不利于機(jī)械整體性能的發(fā)揮。為了縮小機(jī)構(gòu)的尺寸,在設(shè)計(jì)中可以適當(dāng)?shù)倪x擇凸輪、連桿、滑塊等,以提高空間的使用效率,增加機(jī)械的整體性能。

    4機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)例

    4.1利用組合原理創(chuàng)新設(shè)計(jì)的機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)型實(shí)例

    設(shè)計(jì)一個(gè)間歇沖壓裝置并將該裝置安裝在一條流水生長線上,同時(shí)要求壓力符合要求,結(jié)構(gòu)緊湊,效率高。該設(shè)計(jì)方案電動(dòng)機(jī)輸出的是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿1、連桿2和大輪構(gòu)成凸輪-連桿-滑塊結(jié)構(gòu),這種機(jī)構(gòu)可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該設(shè)計(jì)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)由連桿3、連桿4、連桿5構(gòu)成,并且這三個(gè)連桿與中心呈對稱分布,滿足工作壓力的要求。總之,該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)清晰,將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成了直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),收到的效果也顯著。此外,該機(jī)構(gòu)擁有兩個(gè)輸出裝置的配備,使得一機(jī)兩用得以實(shí)現(xiàn),不僅提高了機(jī)構(gòu)構(gòu)型的空間利用率,也有利于加工產(chǎn)品的效率的提高。