机械创新设计方法
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机械创新设计方法范文第1篇
随着现代造制业的高速发展，机械行业的竞争日益加剧烈，机械产品的生命周期越来越短，外观新颖、性能优异的产品越来越受到用户的欢迎。作为产品的生产企业面临着剧烈的生存挑战。为此，企业应该在不断提高现有产品的质量、降低成本的基础上，成立新产品研发团队，通过不断地推出性价比高的实用型新产品，满足消费者个性化和多样化需求，才能提高企业的竞争力，使自己立于不败之地。
一、实用型机械产品创新设计的思路
任何一种新产品的产生，从研发到推上市场，都应该是经过严格的科学论证和实践检验的。企业的研发团队可以从几个方面做好产品创新设计的相关工作：
1.确定产品的市场定位
确定产品的市场定位就是企业在充分调查产品的市场拥有量及所处的位置，了解竞争对手产品定位、用户对本产品的满意程度等情况的基础上，针对用户对该种产品的某种特征、性能和核心利益的要求，研发出本企业产品与众不同的、给人印象深刻、鲜明的形象和独特的功能的产品，并通过一套特定的市场营销组合把产品推向市场并使用户接受。通过市场定位，使本产品与其他企业的产品严格区分开来，用户明显感觉和认识到新产品的优势，从而在用户心目中形成良好形象并优先选用。
2.确定新产品的开发流程
确定新产品的市场定位后，应该写出产品设计、生产的可行性分析报告，包括产品的总体设计、关键技术的实施、本企业的生产能力、产品的设计周期和生产周期、经济效果分析等。项目确认后进行产品的总体设计及零部件设计、编写工艺文件、样机的试制和鉴定，提供样机给用户试用，并根据用户试用后反馈意见进行总结改进，完成产品的开发评审和最终定型。接着小批量投入生产，最后根据市场的需求量确定大批量生产，完成产品的全部开发生产过程。
二、实用型机械产品创新设计的方法
实用型机械产品的创新设计，就是设计者根据市场的实际需要，充分发挥创造性思维，吸收最新科技成果，运动现代设计理论与方法，设计出更具竞争力的机械新产品。通常创新设计方法可以分为三种：原创设计、变异设计和反求设计。
1.原创设计
原创设计是指全新的设计，是设计者根据机械产品的外观与功能要求，通过建立产品模型、产品工作原理图，然后根据机械设计原理分别设计出产品的动力装置、传动装置、执行装置和控制装置等组成部分。产品具有区别于其它产品的独特的外形和功能。
2.变异设计
变异设计是指通过改变机械产品的外型、增加产品的新功能或改变产品的局部结构等方法，使新产品与原有产品有质的提高。进行变异设计过程中，设计者要收集和整理具有相同或相似功能特征的现有产品，找出它们外型差异、共有的基本功能和不同的功能，分析其性能优劣， 从实用性出发，找到突破点，开发产品的新外形或新功能。同时注意避开他人的专利技术， 创造出比原先产品更加优异的产品，以满足用户的需求。
3.反求设计
反求设计是指设计者通过对产品实物样件表面进行数字化处理如数据采集、数据处理等，利用可实现逆向三维造型设计的软件如Geomagic软件对数据点云进行处理，重新构造实物的外型曲面，再利用UG、Catia等三维软件构建出产品的CAD模型，通过修改产品的某些结构参数得到新产品。
三、铝塑板剥边机的创新设计
铝塑板是一种新型建筑装饰材料，广泛用于大楼外墙、帷幕墙板、旧楼改造翻新、室内墙壁及天花板装修、广告招牌、展示台架、净化防尘工程等。它的结构是由多层材料复合而成，上下层为高纯度铝合金板，中间为聚乙烯芯板，其正面还粘贴一层保护膜。全国生产厂家数量众多，据不完全统计，达300家以上。在实际生产中都碰到一个相同的问题，即铝塑板按规格裁边后，产生的边角料要求铝条及塑料条剥离，以便分类回收利用。厂家通常都是雇用临时工，对铝塑条手工剥离，成本高、效率低。解决的方法是设计一台自动剥边机，以满足生产厂家的需要。
1.总体设计方案的确定
根据生产线上的生产情况，分析研究后得到的设计思路是在铝塑板压制成型后，首先使用刀具按照尺寸规格裁边，再经由剥边机将剪裁出来的铝塑边料进行塑料和铝片的剥离，最后经过粉碎机将塑料边粉碎为塑料粒。剥边机工作是的关键环节，可以是过两滚筒将塑料和铝片以一定的速度剥离。
2.工作原理
如图1，电动机带动一对链轮转动，通过链条驱动两对滚筒回转。其中，一对滚筒由主动轮与压轮组成，压轮将铝条和塑料条分离并将分离出来的铝条压紧在主动轮上，主动轮则带动塑料条不断地从铝塑边上剥离，并以一定的速度向前移动，从而达到剥边的目的。
图1 系统工作原理
3.关键技术
通过机械传动机构将电机的运动传递给一对滚筒，并使主动轮的线速度v=3m/s。
4.设计过程
图2 产品总装图
图3 定型产品
确定产品的设计关键技术后，根据工作原理图，同时考虑降低产品的制造成本等因素，产品设计方案采用链条传动和齿轮传动等机械传动机构将电机的运动传递给滚筒，用两个弹簧将压轮压紧在主动轮，保证铝塑条能不断地分离。主要零件有：M560-502，60W，220V电机，配5GU800K变速器及调速器; m=2，z=24的齿轮;2分23齿的链轮，25H-82L的链条;滚花滚筒等。经过设计计算，最后得出产品总装图（图2）和零件图，加工装配后调试，对其不足进行修改，投入生产线使用并根据其生产情况不断改进，最后得到定型产品（图3），完成产品的创新设计生产的全过程。
5.产品的实用价值
铝塑板剥边机投入使用后，其生产率高，成本低，每天剥离工作量相当于10个工人使用手工剥离的工作量，为铝塑板生产厂家解决了实际问题，得到广大用户的肯定。
四、结论
实用型机械产品最大特点就是其实用性。本文通过对铝塑板剥边机的创新设计过程的研究，提出了根据产品的功能快速设计制造出满足用户需求的新产品的方法与思路。可以帮助企业提高产品开发能力、生产组织能力和市场竞争能力。
参考文献：
[1]平恩顺，檀润华，孙建广.基于TRIZ的机械产品突破性创新设想产生过程研究[J].中国机械工程，2014（18）.
[2]郎洪明.以创新能力为核心的“机械产品创新设计”课程改革[J].机械职业教育，2014（05）.
[3]苏航.机械产品的现代设计方法及创新[J].改革与开放，2010（04）.
[4]周济.制造业数字化智能化制造业数字化智能化[J].中国机械工程，2012（20）.
机械创新设计方法范文第2篇
关键词：机械设计；内涵特征；创新方法
随着市场经济的不断深化，机械产品市场面临着严峻形势。机械制造业要想在发展中处于不败之地，就必须进行机械设计的改革与创新，不断研发运用新技术以适应市场发展的要求。本文针对现代机械设计的内涵特征及创新原则进行全面分析，探究性地提出了现代机械设计的创新方法，是机械制造业的可持续发展的重要保障。
1 现代机械设计的内涵特点
现代机械设计是根据机械产品的使用要求，通过对机械工作的各个方面、机械零件的材料和形状以及方法等诸多内容进行构思、分析和计算，并将分析的结果积极转化成具体的机械制造方法，作为机械制造的依据，从而生产出高质量创新产品的一项复杂的工作过程。现代机械设计与传统的机械设计相比，具有一些鲜明的特点。
（1）计算机化。随着高科技技术的不断发展，计算机技术能够有效地推动社会生产力的发展，并且逐渐不断介入与运用社会生产的各领域。现代机械设计中的优化设计、系统仿真等各个设计过程，都需要在计算机的帮助下才能完成。
（2）系统性。在现代机械产品设计中常常会遇到各种相关问题，就需要应用现代机械设计系统性观点来解决这类问题。把机械看成一个具有特定功能的有机整体，并且这个整体中的各部分相互作用、相互联系，这充分体现了现代机械设计具有系统性。
（3）动态性。现代机械设计不仅要考虑设计产品在静态状态下的功能作用，更注重产品在工作环境下的动态功能。机械设计产品的动态功能不仅体现在设计对象方面，也体现在合作协调设计组织这个层面。现代机械设计能够有效地连接各个设计系统，汇集不同的设计数据，进一步提高产品的整体性能。
（4）创造性。科学先进的设计理论和设计工具是现代机械设计的重要基础，机械设计者通过对设计过程、产品材料等方面进行科学分析，能够真正发挥出设计者的想象力和创造思维，并运用各种具有创造性的手段和方法，研究出更多具有创新性的机械产品。
2 现代机械设计的创新原则
现代机械设计的创新是一项复杂、耗时的脑力活动。在创新过程中，机械设计者要遵循机械设计系统化方法之外，还必须遵守设计创新准则，严格约束现代机械的设计过程。其具体原则如下：
（1）经济效益最优化原则。现代机械设计的创新产品必须保证既能最大程度的满足客户要求，又能合理有效的控制生产成本，使生产成本最低廉。这就需要从机械的设计和制造两个方进行综合考虑，在设计方面，要保证采用合理的设计方案，选用正确的材料；在制造方面，要时刻关注机械的加工工艺和装配工艺，从而实现了经济最佳性。
（2）生态效益最好原则。现代机械设计的创新产品在制造和使用过程中都有极高的要求，要求产品本身无毒、无害，并且不能对周围环境产生污染，属于绿色环保产品。这就要求在现代机械设计过程中，对于材料的选择要有极高的要求，原则上尽量选择低污染或无污染的环保材料，避免采用有毒、有害和有辐射性对人体有害的材料。
（3）安全可靠原则。安全可靠性是机械设计产品质量的重要保障。因此在现代机械设计过程中，必须保证机械设备在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上能够满足设计要求，从而使设计出来的产品安全可靠性。
3 现代机械设计的创新方法
社会经济和机械制造业的不断发展，推动了现代机械设计的不断改革与创新，使现代机械设计的创新方法日趋成熟。当前，在现代机械设计中常用的创新方法具有以下几种：
（1）仿生类比设计法。这种设计方法是利用仿生学的原理，通过充分对自然界的动植物进行分析与类比，从中受到启发而产生的一种创造性方法。由于自然系统中的生物具有许多无可比拟的结构和功能，这就给机械设计者提供了创作的灵感和思路。机械设计者把机械运转和生物运动两者放在一起进行全面的分析与对比，发现两者之间的差异性和相似性，激发了机械设计者的创作思维，产生了现代机械设计的创新灵感，从而完成了现代机械设计的创新方案。
（2）智力合成设计法。这种设计方法主要依靠发挥团体精神，注重集体智慧的力量。在现代机械设计过程中，要以小组为单位，每一位成员都要提出自己的设计构想，然后进行集体分析讨论，通过不同创新构想之间的碰撞和融合，抓住瞬间的灵感或潜意识的新想法，激活和发散创新设计的思维，进一步促进机械创新设计的全面性。
（3）移植技术设计法。这种技术设计方法具有十分明确的思维，主要是将某一领域内的先进技术、方法或者成果直接运用于现代机械设计中，或者是把机械制造业某一产品的先进技术、方法等应用于其他产品。从而设计出新的产品。移植技术设计的内容较多，既包括技术设计思想，也包括某产品的先进技术应用。移植技术法可以分为技术原理式、技术手段式和技术功能式移植。移植技术设计法能够推动现代机械设计的发展，对促进机械设计的创新具有重要意义。
参考文献：
机械创新设计方法范文第3篇
关键词：机械设计基础 教学模式 教学实践 创新
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（b）-0000-00
基金项目：南京林业大学科研启动项目；江苏省高校自然科学基金（15KJB470007）。
作者简介：李娟（1987-），女，湖北洪湖人，博士，讲师，主要从事机械设计基础方面的教学工作。
0 引言
高等教育的根本任务是输送人才，以满足社会和人民群众的多元化需求。为了保证教学质量，取得良好的教学成果，课程教学模式应当与国家的发展方向相契合。如何提高课程教学质量，培养学生的创新能力，是当前我国高等教育改革转型中的重要课题[1]。机械设计基础是各高等院校机械类专业本科生必修的一门综合性、实践性很强的技术基础课程，包括机械设计与机械原理两部分的内容，是培养学生综合设计能力、创新能力的重要环节，并在整个专业中起着承上启下的作用[2]。
现有的关于机械设计基础的教学模式主要着眼于培养学生掌握课程的理论知识，采取各种教学手段，激发学生的学习兴趣[3]。然而这种教学理念只能从表面上让学生不排斥理论知识的汲取，却忽视了学生学习的主动性，造成了学生“不逃课但也不思考”、“眼睛盯着讲台，脑子一片空白”的现象，培养学生的创新能力难上加难。笔者根据教学过程中的实践经验，在传统教学模式呈现的不足与问题的基础上，从课程体系结构、课程设计实践、实验教学创新与课程考核方式四个方面改进现有的教学模式，探索培养学生创新能力的方法。
1 课程体系结构
机械设计基础是机械原理与机械设计两门课程的整合，要求学生了解和掌握常用机构与通用零部件的工作原理、结构特点等，教学内容繁杂、零散、抽象、枯燥。笔者在教学过程中发现，由于课程连贯性不强，学生容易产生被动、厌烦的情绪，学习效率非常低。通过与学生沟通交流后，采用互动启发式教学模式，效果显著。
以常用机构为例，这部分内容主要包括平面机构自由度分析、平面连杆机构、凸轮机构、轮系和间歇运动机构。课程中基础知识点的引入十分重要，它决定了学生接受与其相关的其他知识点的难易程度。首先，教师通过图片、动画、视频等教学手段列举一些平常所常见的平面机构器械如健身器材、家用电器、钟表、自行车等，引入平面机构的类型，与学生一起讨论平面机构的组成部分、结构特点、运动特点，同时分析平面机构的自由度。
其次，引导学生思考，以小组形式讨论他们对平面机构类型的判断，形成师生之间的互动，产生共鸣。在此基础上，发挥学生的想象力，对平面机构的结构进行演变、设计，培养学生的创新意识。对待创新能力有限的学生，可以通过讲解为主，启发为辅，使学生敢于肯定自己的想法，参与到讨论中，提高分析问题和创新的能力。最后，在平面机构的知识框架上进行扩展，导入凸轮机构、轮系和间歇运动机构，同时分析比较各机构结构特点、运动特性，进行归纳总结。
与常用机构相比而言，课程后半部分的的通用零件是为后续课程提供必需机械零件的基本知识，内容更为零散。如何将螺栓等常用连接零件，齿轮、带、链等传动机械，轴、轴承、联轴器等轴系零件这些内容连贯起来，是学好这部分内容的关键。学生往往对未知、新奇的事物比较感兴趣，因此利用学生的好奇心，教师可以做一些视频动画，对大型机械设备内部进行分段、分层剖析，从而展示零件结构与运动特性，比如汽车中的齿轮变速箱，行李输送机上的带传动，自行车上的链传动等等。
在此基础上，启发引导学生探索机械零部件的作用与工作原理、失效形式，同时观察学生的反应，并与学生互动，适当提出一些问题，扩展学生思维。其中，合理选择并设计零件尺寸是课程教学内容的重点与难点之一。通过结合实际课题，采取小组共同分析，培养学生运用标准、手册进行一般参数的通用零件和简单机械装置设计，提高学生的协作能力，激发成就感，加深对知识的掌握程度。
2 课程设计实践
课程设计是加强实践教学的重要途径，可以巩固加深对所学理论知识的理解，实现基础理论与设计实践的有机配合，在工科院校教学中占有十分重要的地位[4]。通过课程设计，使学生在掌握设计方法的基础上，培养学生的绘图能力与计算机辅助设计能力。由于接触实际工程项目少，学生刚接触到课程设计时往往会觉得困难。这需要通过选修课程辅助与外部教学实践两方面的配合来提高学生的学习效率。
机械专业的学生在大一和大二阶段已经完成了辅助设计课程（机械制图，工程制图与CAD等）的学习，为机械设计基础课程打下了一定的基础。但是笔者在教学过程中发现，由于空间想象能力有限，一些学生掌握的并不好，因此在本课程的课程设计中，表现非常吃力。教师需要指导学生选修一些辅助设计的课程，如CAD程序设计，Pro/E等，帮助学生对先修课程进行必要的回顾和复习，在此基础上，结合课程设计对象，鼓励学生进行程序编写，完成设计课题，提高学生机械设计创新能力。外部教学实践是指通过积极组织和指导学生参加各种课外设计竞赛活动，借助本课程的知识学习，进一步培养和提高学生的创新意识。同时，对于有科研条件的教师，可以进一步结合教师自身的科研项目与课题实践，比如利用仿真软件对机械零件结构进行强度分析和优化设计等，使教学内容紧跟学科前沿，培养学生的创新科研能力。
3 实验教学创新
机械设计基础的实验教学是必不可少的。在课堂中没有完全吃透、完全想明白的知识点，通过学生亲身动手实践，能够化虚为实，提高教学效率。然而，由于设备资源、实验课时的限制，实验项目的开展还停留在以教师讲解为主，学生重复教师示范的形式上，无法完成实验教学的预期效果[5]。
实际上，实验教学如果能够走出实验室，教学效果事半功倍。我们通过与企业合作，一方面让学生有机会参观机械零件实际的加工过程，将所学的理论知识和生产实践结合；另一方面让学生实际了解到企业生产加工机械零件过程中遇到的技术难题、局限与实际需求，启发学生运用所学知识，开动脑筋思考问题，激发学生的创新意识，分析问题，解决问题。同时，在与企业技术工人的交流中，能够让学生们开扩视野，触摸世界的前沿工程技术，使我们培养的人才能够跟上时代的脚步。在此基础上，学生带着问题和想法，走进实验室进行实验，很大程度上提高了学生创新能力的培养。
4 课程考核方式
课程考核检验学生对所学知识的掌握情况，也是教师对教学质量和教学效果的检测。课程考核方式实行以学生的综合素质为内在基础的能力考核[6]，包括过程考核与期末考试。在教学过程中，笔者发现课后作业的完成情况非常糟糕，这与当今电子科技的飞速发展有关。由于互联网题库资源十分丰富，抄袭现象很严重。通过调整过程考核主次，以随堂测验为主，课后作业为辅，效果显著。课程进行到某一阶段，安排一堂课进行随堂测验，测验的形式并不局限于理论，形式包括理论知识重点、难点回顾，零件设计，传动方案设计等。在答疑环节，安排每周固定的时间段进行答疑，并且根据学生的随堂测验及作业情况，指定同学答疑，这样可以更加准确地掌握学生的学习状态，并根据答疑情况调整课程内容和课程进度。课后作业尽量以开放式的题目为主，结合现代工程技术，引导学生充分利用互联网与图书馆资源，进行发散思维，化不利条件为有利条件，提高学生收集整理资料的能力，鼓励个性发展。
5 结语
新时代的人才不仅需要掌握知识，更重要的是掌握学习知识的方法，分析问题的能力以及解决问题的思路。通过摸索，笔者在机械设计基础的课程教学工作中总结出了较合理的教学模式，学生反应良好。随着时代的发展，为了培养符合时代需求的人才，教学方法的改进和教学效果的提高仍然是无止境的，继续探索与时俱进的教学模式任道重远。
参考文献
[1] 佟林杰，孟卫东.我国高等教育内涵式发展“四维一体”模式构建[J].现代教育管理，2013（10）：44-47.
[2] 张利萍.高等职业教育《机械设计基础》能力培养的教学方法[J].邢台职业技术学院学报，2009，26（3）：16-17.
[3] 张鄂.应用型本科院校“机械设计基础”课程的教学改革与探索[J].教育教学论坛，2015（13）：120-122.
[4] 张晓峰.机械设计基础的教学研究与探索[J].科技教育创新，2010（11）：249-250.
机械创新设计方法范文第4篇
（广西科技大学 机械工程学院，广西 柳州 545006）
摘 要：通过一例大学生机械创新设计活动案例和指导教学方案，分析了机械创新设计活动中存在的问题，提出了相应的指导策略；指出指导教师应围绕能力培养这个根本目标，按照教学规范来实施学生的机械创新设计指导工作。
关键词 ：机械创新设计；存在问题；能力培养；指导方案
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）03-0233-03
基金项目：新世纪广西高等教育教学改革工程立项项目——机械类专业应用型本科机械设计系列课程的教学改革与实践（2012JGB181）
1 引言
机械创新设计能力是机械类专业学生专业综合素质的体现，是高等工程技术人才培养的目标之一。随着对创新能力重视程度的提高和各类学科竞赛的蓬勃开展，越来越多的大学生参与到机械创新设计活动之中。然而，以学科竞赛为导向的机械创新设计，使学生的目标过份倾向于作品成果本身，而没有从中有意识地学习到创新的思维和系统的工作方法。如何培养学生创新能力是我国当今高等教育研究的重要课题[1，2]，专门针对大学生学科竞赛指导的研究也是一个重要内容[3]。虽然机械类专业系列课程都强调机械创新能力的培养，但多数学生实际上是从参加学科竞赛开始接触机械创新设计的。尽管许多学生在各类学科竞赛中获奖，但是最后却依然没有养成系统的工程素质，更不用说较强的创新能力。本文总结了在指导大学生机械创新设计活动中获得的经验教训，对大学生机械创新设计的行为特点进行了分析和归纳，提出相应的指导策略，目的是让机械创新设计活动能够充分发挥其培养创新能力的作用。
2 大学生机械创新设计活动存在的问题
目前我国绝大多数高校并没有开设专门的机械创新设计的教学环节，学生的机械创新设计活动相当于课外科技兴趣小组行为，通常是围绕竞赛主题进行某一机械作品的设计制作，以参赛获奖为目标所进行的一种暂时性的活动。在这样的背景之下，很多学生的创新项目具有自发性特征，缺乏科学严密性和规范性。在指导大学生机械创新设计过程中，发现存在下述比较突出的问题：
2.1 选题的科学性不强
学生自己拟定机械创新课题时通常只注意作品的功能性，容易出现两个极端：一是基于朴素的常识而缺乏学术内涵，如很多学生把着眼点放在自行车、健身器材等司空见惯的产品上——第五届全国大学生机械创新设计大赛期间，在校内评选准备参赛的作品时发现，24件参选作品中涉及自行车的有8件，其中6件以折叠功能为创新点；涉及健身器材的4件，均以多功能为创新点，实质上只是把现有的健身器材简单的组合在一起；这些作品由于不能在产品的工作原理和主要功能方面做出明显的改进，因此不能算是一个合适的创新课题，大多数在评审中被淘汰了。二是仅凭在传媒中扑捉到的某些科技信息，动辄纳米航天，超越自己的能力甚至目前的科技水平，提出一些技术上难以实现的构思，最后也只能草草收场。
2.2 开发过程不规范
机械产品的开发过程要经历概念开发和产品规划、详细设计、样机制作、批量生产等阶段，设计阶段还包括方案设计和技术设计。由于没有经过系统的产品开发训练，学生在设计自己的机械创新作品时，很难严格遵循上述规范，缺少产品的规划和定位，开发过程中走一步看一步，不能区分方案设计和技术设计的作用，更不能按照阶段任务去执行；没有阶段性目标和完整的技术文件；容易把目光聚集在某些主要功能上，把这些功能的实现过程当成整个产品的开发过程，忽略整机功能和系统的协调。
2.3 计算分析能力不强
据调查，专业知识欠缺是学生完成机械创新的最大障碍[4]。由于专业知识不足导致不知道如何开始设计，或是了解设计步骤但不会运用设计理论来解决设计中遇到的问题，是学生在创新设计过程中遇到的最大技术难题。在上述评选作品中，几乎没有看到一份完整的设计计算说明书，很多设计甚至没有机构运动简图；尺度综合、运动学和动力学分析均存在错误，有的作品没有考虑连杆机构运动循环中的死点，有的甚至不能在静止状态下保持平衡。相对而言，学生针对齿轮、轴、轴承等通用机构和零件所进行的设计计算完成得较好，而对于那些超越课堂学习范围的专业机械以及动力学问题的分析计算则力不从心。
3 大学生机械创新设计活动的指导策略
顾名思义，在大学生机械创新设计活动中，指导教师的作用是“导”和“教”——“导”意味着教师不应参与具体的技术工作，而是恰当的引导学生自己完成创新设计；“教”即把创新设计当作一个教学过程，为人才培养目标服务。有的国内专家建议安排一定的创新设计课程学时，分配到《机械原理》和《机械设计》等相关课程当中[5]。因此，无论是从传授理论知识还是培养专业技能的角度，都应当把指导大学生机械创新设计当作一次教学活动，按照教学规范来实施。
3.1 做好教学规划
指导教师应根据创新设计的主题，制定相应的教学目的、教学内容、教学方法，引导学生自主学习相关的专业知识，学习必要的分析计算技能，完成一定的工程训练，让学生的工程素质得到全面提升。
3.2 引导学生正确选题
引导学生围绕创新设计主题开展调研，帮助学生发现和提出科学问题，结合学生自身的兴趣和知识水平拟定合适的创新设计题目。
3.3 规范学生设计过程
以项目的形式要求学生按照技术规范做好创新设计规划，提出项目实施的技术路线，合理安排项目进度。指导教师做好技术审查、进度监督工作。
3.4 指导学生分析计算
分析计算能力是专业知识的核心内容。对于刚刚进入专业理论学习阶段的大学生来说，要求他们具备很强的分析计算能力是不切实际的。因此指导教师要根据设计内容，明确提出关键零部件的设计计算和校核计算项目，指导学生学习相应的计算理论和方法步骤，完成项目设计中的分析计算工作。
需要指出的是：学生容易把作品的完成当作创新活动的终点，这不利于充分发挥创新设计活动在人才培养方面的作用。因此指导教师应与学生一起做好项目的总结归纳工作。一方面，归纳项目创新点和价值，形成技术成果，让学生在创新设计活动获得实际利益；另一方面，总结工作有助于帮助学生学习体会工作方法，形成工程能力。
4 机械创新设计活动指导案例与分析
第五届全国大学生机械创新设计大赛内容为“休闲娱乐机械和家庭用机械的设计和制作”。自行车作为最常见的机械产品，以其为基础的改造设计自然成为了很多准备参赛学生的首选题目。在这些学生自发拟定的题目中，以折叠和变形为创新点的占绝大多数，与市场上已经存在的产品功能重叠，实现方案基本雷同，因此都不适合作为创新设计题目。针对这个现象，指导老师与学生一起分析了自行车的功能与大赛的主题，以及可能的创新思路。有一组学生依据“仿生法”[6]提出了一种“模拟骑马运动的娱乐型自行车”的作品构思，获得了指导教师的肯定。
评选出学生创新设计题目之后，指导教师根据创新设计内容拟定了相应的指导教学方案（表1）。
该方案中，指导教师帮助学生按照工程项目的形式制定了设计任务书，包括明确设计目标、技术参数、设计内容、技术路线、关键问题、进度安排等内容的修订，让学生学会了如何开始和规划一个研究课题。
在设计阶段，要求学生按照方案设计——技术设计的循序，设计组成员合理分工协作，分阶段完成相应的任务，按照预定的时间节点定时汇总更新设计成果，明确下一阶段目标。
在创新设计期间，指导教师不直接参与具体的技术工作，只是起到了引导思考和质量把关两个方面的作用，让学生通过查阅资料和分析评价，自己完成项目的设计和计算工作。学生面对“模拟骑马运动的自行车”这个课题，一开始并不知道从哪里开始入手。指导老师把设计内容分解为一个个具体的问题，首先让学生观察和分析骑马时人体的动作要点——身体的起伏、腿和手臂的屈伸、动作的协调关系等；然后考虑这些动作应该如何分解？采用哪种机构实现这些分解动作？以及机构的时序和协调，人机工程学等方面的问题。学生通过解决这些问题，提出和多个解决方案。指导教师再利用对各方案的技术经济评价，让学生自己选出了方案设计的最终结果。
“模拟骑马运动的娱乐型自行车”参加了第五届全国大学生机械创新设计大赛并在赛区获奖，还获得国家专利局授予的实用新型专利。参加本项目的学生后来继续开展科学研究，获得了学校大学生科技项目和广西大学生创新创业计划项目的资助。
5 结语
由于大学生参加机械创新设计活动多是被各种科技竞赛活动所吸引，因此在指导大学生机械创新设计活动时，在指导思想上除了看到这些竞赛活动对机械创新教育的积极促进作用的同时，也要清楚地意识到学生参加机械创新设计活动的功利性。功利性目标使得一些学生甚至指导教师只看重结果不重过程，从而大大削弱创新设计的人才培养作用。这对这种现象，本文分析了大学生机械创新设计活动中容易出现的失误和不足，从人才培养的角度提出了相应的指导策略，希望能为提高机械专业大学生的工程能力有所帮助。
参考文献：
（1）黄小龙。大学生机械创新设计能力培养的探索[J]。中国电力教育，2010（6）。
（2）黄。机电类本科生机电液一体化系统创新设计能力培养与实践[J]。教育教学论坛，2013（35）。
（3）任爱华，孙传琼。大学生机械创新设计大赛指导初探[J]。中国电力教育，2011（6）。
（4）王胜曼，张建华，孙晓燕。影响大学生机械创新能力的调查分析[J]。人力资源管理，2010（6）。
机械创新设计方法范文第5篇
关键字：机械;创新设计;创新思维
中图分类号：TH122 文献标识码：A
1.机械创新设计
（1）机械创新设计是设计人员针对新的或预测的需求，充分发挥设计者的创造力和智慧，利用已有的相关科学理论、方法和原理，进行新的构思，设计和制造出新颖、，有创造性及实用性的机构或装置的实践活动。其主要强调的是人在设计过程中的主导性及创造性作用。因此，人的创新思维在创新设计中占主导地位。
（2）机械创新设计的过程始于形象思维，再经过逻辑推理和判断及相应的综合分析与决策产生设计方案，然后进一步将方案具体化，即建立新的结构和机械系统等模型，进而进行计算和技术细节的设计。创新设计反映出的是和谐统一的技术美。
（3）机械创新设计是创造设计出新机器和产品，以满足新的生产和生活的需要。
2.机械创新设计过程、目标及特点
2.1 机械创新设计过程
根据设计任务及要求确定机械结构类型、机构运动尺寸及机械运动学参数和动力参数，这便形成了机械设计的优选方案，而后进入机械结构创新设计阶段。机械创新设计与常规机械设计相比，其过程没有多大差异，它主要强调的是人在设计过程中的主导性及创造性作用。
2.2 机械创新设计的特点
（1）机械创新设计是多门科学技术交叉、渗透、融合的产物;
（2）机械创新设计是在知识和经验积累的基础上，经过思考、推理及判断，并运用创造性及发散思维的方法而后实现的;
（3）机械创新设计是在知识、经验、灵感与想象力的系统中搜索并优化出的全新设计方案;
（4）机械创新设计是多次反复，多级筛选的过程，每一设计阶段都有其特定内容及方法，各阶段之间又密切相关，形成一个整体的设计系统。
3.机械创新设计思维
3.1 机械创新设计思维的定义
创造性思维是指突破原有的思维模式，重新组织已有的知识、经验、信息和素材等要素，在大脑思维反应场中超序激活后，提出新的方案或程序，并创造出新的思维成果的思维方式。要创造，首先要有创造性思维，创造性思维是人类大脑的特有属性;创造性思维就是“想到别人没有想到的观念”;创造性思维是新颖独到的信息加工艺术，是人脑的各种思维活动形式和思维活动的各个要素之间相互协同进行的有机结合的高级整体过程;创造性思维不同于在设计领域常用的逻辑思维，其主要在于创造性思维有创造想象的参与，而且，创造性思维是一种立体思维，通常没有固定的延伸方向，它更加强调直观、联想、幻想和灵感，所以创新设计不是靠逻辑推理出来的，而是靠创造性思维的激发所产生的。
3.2 机械创造性思维的基本形式
（1）发散型思维。发散型思维就是在思维过程中，通过所得到的若干概念的重新组合，大胆地向四周辐射，扩散出两个或更多个可能的答案，设想或解决方式。发散型思维，就是不墨守成规，不拘泥于传统，对所思考的问题标新立异，达到“海阔天空”，“异想天开”的境界;发散型思维能力的高低，取决于知识面和想象力。发散型思维具体表现形式有：立体思维，多路思维，反向思维，相关思维等等。发散型思维所追求目标是获得尽可能多、尽可能新、尽可能独创的，它为机械创新设计提供了多种可能。（2）聚合型思维。聚合型思维就是以某个思考对象为轴，从不同的方向和不同的角度，将思维指向这个中心点以供选择，达到解决问题的目的。聚合型思维要求思维具有概括性、及时性、正确性;聚合型思维能力的高低，取决于一个人的分析、综合、抽象、概括和判断推理能力强弱。发散型思维和聚合型思维都是创造性思维的重要组成部分，两者互相联系，密不可分，任何一个机械创新设计都必然从发散思维到聚合思维，再从聚合思维到发散思维，多次循环往复，直到解决问题或创造性思维形成。（3）灵感思维。灵感是指经过长期的思考和探索之后，受某种现象的启发，在头脑中突然闪现的独创性的意念或设想。它是人们的创造活动达到后出现的一种最富有创造性的飞跃思维的智能状态。灵感是思维的迅速升华与高级浓缩，是过程的省略;灵感既是一种思维形式，又是大脑加工信息的一种高层次功能。（4）想象思维。想象是一种抽象的形象思维活动，想象可以是非理性的凭空想象，也可以是理性的在已有确定性基础上进行重新组合或部分更新性质的想象。想象思维具有以客观现实为基础，具有高度概括性和形象性及重新组合与再创造等特点，想象是人类思维之树上最美丽和神奇的花朵。没有想象就没有创造，创造离不开想象，想象是创造的精髓。
4.机械创新设计方法
4.1 智力合成法
智力合成法是一种发挥集体智慧的方法。她通过集体讨论的形式，发散和激励创新思维。讨论时，事先要有准备，目标要明确。其原则是：鼓励自由思考，随心所欲，设想新异;不许批评别人的设想;推迟评价，不过早定论;有的放矢，不泛空谈;讨论者一律平等，不提倡少数服从多数;及时归纳、总结、记录各种设想，留作下次再议;最后挑选最合适，最有前途的见解，并审查其可行性。
4.2 仿生类比法
仿生类比法是通过对自然界生物机能的分析类比，从事物不同程度的对应和相似之处的类比中得到。
