機械設計實踐教學中創新設計的應用

張超

摘 要：機械創新設計模式是突破原有的思維模式，充分利用設計者的智慧與潛力對新的市場的需求和預測進行分析，利用相關的理論和最新的前沿的科學技術與實際相結合設計出具有創造性的、新穎性的，符合現代的環境的裝置設備。其中重點體現了設計者的主觀能動性和創新思維的主導地位。

關鍵詞：機械設計;實踐教學;創新設計

一、引論

機械現代設計方法通常是與傳統設計方法比較而言。現代的設計方法的理論和思路處于不斷的更新換代中，所以暫且還沒完整的界定。然而根據機械設計的發展方向，可以看出其日益與現代數學、力學、材料學、微電子及其計算機學科交叉發展。機械設計的創新理論是在本學科的理論基礎之上還需要綜合考慮哲學、思維科學、美學、現代工藝學等精華的成分，再凝聚人類的智慧，加上現代計算機的技術設計處滿足人類需求的具有特色的智能化產品。

二、機械創新設計方法

（一）現代機械創新設計的方法主要體現在以下幾個方面：

1.設問創新法。

2.列舉創新法。

3.動態分析創新法。

4.仿生創新法。

5.智力激勵創新法。

（二）機械創新設計的方法必將給設計過程帶來大量的優點，主要包括以下幾個方面：

1.現代創新設計方法是在知識、經驗積累的基礎之上，經過推斷、思考、比較之后得出的最佳設計方案。

2.大大縮短了新產品的研發周期，降低研發成本，促使新產品盡早上市。

3.通過部分參數的修改，便能達到系統的優化和創新的設計。

三、傳統機械設計教學中面臨的問題

《機械設計》是一門古老的學科，隨著時代的發展本課程的教學也出現一系列的問題，主要體現在以下四個方面：（1）傳統的課堂教學形式仍占主要地位課堂教學是傳授知識的主陣地和主渠道，《機械設計》課程內容的廣泛性與授課方式及學時的有限性之間有矛盾，影響了學生掌握更多有關機械設計的知識，限制了學生分析、構思和設計能力的培養，阻礙了教學改革進程。（2）機械設計的教學過程中，學生完全處于一種被動的學習模式中。學生往往都是通過掛圖、模型、多媒體了解到一些典型的機構動作原理和動作方式，這種灌輸的教學模式妨礙了學生創新思維的培養。（3）實踐知識的匱乏。現在的大學生尤其是近機專業類的，他們在平時的實踐和實驗課程中接觸機械方面的機會比較少，就是觀察到一些機械機構與原理方面的現象，也不會刻意去留意。這樣的話，學習本課程就更缺乏實踐方面的知識，甚至連感性認識都沒有。（4）現代設計理論及方法的出現。近些年來，現代機械設計方法取得了飛速的發展，目前常用的包括：計算機輔助設計、優化設計、可靠性設計、摩擦學設計、設計方法學設計、并行設計、人機工程學設計、虛擬現實、相似系列產品的設計、質量驅動設計、工程反求設計和分型設計等。一個新的機械設計體系正在發展和形成，現代設計方法將不斷得到推廣和應用。這方面也是我們機械原理教學遇到的新的挑戰。

四、創新方法融入機械設計教學中

（一）機械設計教學培養學生的創新能力

高等學校的樣機教學是培養學生創新精神和創新能力最生動、最重要的一環。它是銜接理論教育和工程實踐的重要環節，是培養學生創新意識和創新能力的基本場所之一。與理論課堂教學相比，其優勢在于使學生把所學的理論和實踐結合起來，其著力點在于學生對知識的融會貫通、靈活運用和創新等方面的培養。它既有知識傳承，又有動手實踐，遵循了人的認識規律;學生在科學實驗中去發現和認識科學理論，并在科學實驗中去檢驗所獲得理論真偽，應用已經證實的理論去分析和解決具體的工程實踐問題的一種實踐教學。它具有直觀性、實踐性、綜合性、創新型等教育特性。現在絕大多數大學在講授《機械設計》這門課程的同時，由于課時的限制，給予學生的動手鍛煉的課時相對減少，如果說配有一些類似于機構創新、機構組合等的實驗，將會很大地拓展學生的視野，創新思想也會得到極大的發揮。

（二）現代教學技術融入教學中培養學生的分析和創造能力

在采用全新理念的智能關系幾何建模技術，融合了高端三維CAD一體化軟件的先進設計思想。徹底突破了傳統繪圖軟件的局限后，機械設計中所創建的對象——幾何圖形具備了表達和處理設計關系、約束與特征等非圖形信息的能力.用戶能方便地對圖形對象進行全部編輯.為產品圖形的后期修改提供更大的靈活性。機械創新設計是一個傳統而現代的問題，一個國家、一個民族的興旺發達都得益于創新，沒有創新的民族是沒有希望的民族，創新能力不是與生俱來的，是靠教育和引導培養出來的。不會從全局去思考設計問題，就不會是一個合格的工程師，更談不上具有創新能力;不會處理設計中的細節問題，創新設計就成了空中樓閣。為了培養學生的創新設計能力。必須讓學生盡量多地接觸生產實踐，教學過程中應理論聯系實際地分析一些具體機械中通用零部件的應用，注意觀察具體機械零件結構設計上的特點，一方面使學生熟悉機械的工作原理，一方面逐漸培養學生對機械設計的興趣。通過設置問題激發學生的好奇心和動手改變現狀的欲望。引導學生學會利用各種機會通過事物的現象觀察其本質，在熟悉、感興趣、發現問題、試圖改變的基礎上實現創新能力的培養。

結語

《機械設計》是一門非常重要的技術基礎課程，內容多，課時少。研究如何解決當前機械設計教學中面臨的問題，我們一方面要從教學內容，教學方法不斷提高和改進，另外還要培養在機械設計中融入現代的設計思想，增強他們學習的主動性，為今后進行相關機械設計工作打好良好的基礎。同時培養學生的系統創新思維，從整體性、長遠性和綜合性的角度出發，鍛煉學生的思維模式和方式。

參考文獻

[1]沈景風.高等機械設計課程實踐與創新設計[M].北京：化學工業出版社，2016.

[2]濮良貴.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2017.

[3]楊可楨，程光蘊.機械設計基礎[M].北京：高等教育出版社，1999.

[4]張春林.機械創新設計[M].北京：機械工業出版社，2018.

[5]張策.機械原理與機械設計[M].北京：機械工業出版社，2018.

[6]高志.機械創新設計[M].北京：清華大學出版社，2009.