机械创新设计论文
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机械创新设计论文范文第1篇
机械方案设计是一个创造性很强的活动，其思维过程是形象思维和抽象思维综合作用的结果。目前计算机辅助设计（CAD）主要解决了在计算和绘图等设计后续阶段对设计者的支持。而对于极富创造性的早期方案设计阶段的计算机支持至今没有取得实质性的进展。即使是智能CAD系统，所采用的方法的理论基础仍是基于传统的人工智能的知识表示与推理方法，即逻辑思维为基础，其中多以知识工程和专家系统的方法实现。这种CAD与AI的简单组合，没有也不可能从真正意义上实现方案设计自动化。创造性如何在方案设计过程中体现一直是困扰设计理论研究工作者的棘手问题，也一直没有很好地解决，本文将就这一问题作一探讨。
1机械方案设计的一般过程
一般认为，方案设计阶段主要有两个任务：首先是建立技术系统的功能结构。然后通过选择相应于功能结构中的每个功能的功能载体，并组合这些被选择的功能载体形成整个技术系统的设计方案。
通用设计理论认为，方案设计过程可表述为两个映射过程（图1）：即用户需求域到功能域的映射以及功能域到结构域的映射。由需求域到功能域的映射过程最能体现设计者的创造能力，这一过程涉及到对设计思维规律以及创造性机理认识水平，涉及到自然语言到专业技术语言的转化。尽管有些学者提出通过对设计要求进行层次分解来建立功能结构图的讨论，但一般还要通过人工干预进行。从功能到结构的映射，实际上是功能结构图中的每一个分功能与能实现该分功能的结构进行匹配，一般情况下，总体功能往往包含着许多分功能。而每一功能可以由不同的结构来实现，因此存在组合、协调和评价筛选的问题。具体的机械方案设计过程如图2所示。
图2所示的机械方案设计过程还可通过数学形式进行描述。设总体功能为U，它可分解为一些子功能，分解过程可形式化为：
U＝（U1，U2，…Um）（1）
即总体功能是有m个子功能UI（I＝1，2，…m）组成的。
任何一个子功能UI（I＝1，2，…，m）对应着能够完成该分功能的子结构的集合TI，即
TI＝（tI1，tI2，…，tin）（I＝1，2，…，m）（2）
式中tij（j＝1，2，…，n）对应于能完成子功能UI的所有子结构，n为完成该子功能的子结构总数。如果用UI定义行，tij为元素构成矩阵，即得到功能与结构相联系的“功能—结构技术矩阵”：
（3）
当然能够实现各子功能的子结构数并不相等，可以将能够实现某一子功能的最多子结构数定为n，少于这个数的子功能元素项用零表示。图2所描述的机械方设计的一般过程，看起来很简单，但计算机实现有许多问题需要解决。如总功能如何分解为子功能、功能如何表达（因为从不同的角度提出的功能表达词汇是不相同的）以及如何有效根据功能索引子结构等问题有待进一步探讨和研究。
2基于机构结构类型变异综合方法
自60年代图论理论首次被应用于机构设计以来，它在机构分析与综合方面的应用得到深入的研究。在图论中，封闭的图代表机构，顶点代表连杆，边代表运动副。图可以用矩阵（如邻接矩阵和关联矩阵）表示、分析和计算。1979年，Freudenstein和Maki提出“功能与结构分离”的方法用于机构综合，随后许多学者对这一方法进行研究和深化。该方法包括如下几个环节：
（1）拓扑结构要求
如运动性质（平面运动或空间运动）、基本回路数（或独立环数目）、运动副类型及数目、构件类型及数目、主动副类型及其位置以及机架的构件类型及其位置；
（2）功能性要求
如输出构件数目及其位置、每一输出构件的任务（如轨迹生成、函数生成、导引以及其它要求、满足对预定的速度及加速度要求、满足对机构整体的动力学性能要求；
（3）约束条件
如运动精度、结构紧凑性、刚度、机械效益、轴销作用反力以及制造、装配、成本等方面的约束。
2．2结构类型综合
通过结构类型综合列出满足设计任务要求的全部结构类型并以适当形式表示。
2．3优选结构类型
根据功能要求和约束条件，筛选出好的结构类型。
该方法目前研究局限在平面连杆机构的结构类型综合，且一般集中在运动链同构识别、自由度识别方法以及平面运动链自动生成等理论方法研究阶段。尽管有一些应用的研究报道，但都是针对简单机构（如变冲程发动机活塞机构、车门开启机构等）通过人工方式实现。计算机实现还有一些关键技术没有很有效的方法，如运动链同构识别问题，主动副位置确定、机架位置的确定、杆组的自动划分以及对运动链进行评价筛选等问题。
3集成功能推理及结构推理的方案创新设计过程模型
如果用人工智能语言描述，在上述第1小节中讨论的机械方案设计的一般过程是基于功能推理方式，而第2小节中所讨论的机构结构类型变异综合方法是基于结构推理方式。这两种方式有其内在的联系，如何将这两种方式有机地联系在一起对于机械方案创新设计是一件很有意义的工作。功能推理主要解决功能到结构之间的映射，通过结构部件组合途径形成机械方案。而结构推理是从结构部件的拓扑结构上通过机构演绎（机架变换，主动件位置变换以及运动副类型变换）途径对机构进行变异创新，尽管目前结构推理局限在平面连杆机构结构类型综合，但通过本文的研究，该方法可以扩展到一般刚体机械方案创新设计。有鉴于此，作者提出如图3所示的集成功能推理和结构推理的机械方案创新设计过程模型。
该设计过程模型由以下主要步骤组成：
Step1：功能结构图的建立。根据设计要求，建立功能结构图。
Step2：根据建立的功能结构图，寻找满足各子功能要求的功能载体并组合成为原始机械方案。
Step3：将原始机械方案进行抽象化为表达机械方案连接信息的运动链表示。并记录原始方案一些约束信息，如自由度数、杆数、原动件必须是几副杆、输出构件是否必须与机架相连等等。
Step4：运动链发散。列举所有与抽象化表示的运动链具有相同自由度、杆副类型以及杆数的非同构运动链，并进行筛选。
Step5：机械方案元型集的生成。对筛选的运动链进行机架识别、原动件识别、杆组识别，形成用连杆和转动副表达的机械方案元型。
Step6：候选方案集的生成。将以上生成的机械方案元型通过类型替代，形成候选方案集。
Step7：方案的评价决策。得到最优方案。
Step8：方案的尺度综合。
4机械方案创新设计智能支持系统
根据以上的过程模型，我们开发了机械方案创新设计智能支持系统MCIDISS。系统的结构如图4所示。该系统由五大模块组成：
（1）基于实例功能推理的原始机械方案生成模块：该模块采用两级实例推理的模型，完成从设计任务到功能结构图的建立以及装置提取与组合协调设计生成原始机械方案的
任务。
（2）基于结构推理的方案设计创新模块：该模块在上面模块产生的原始机械方案的基础上，通过抽象化表示，将原始机械方案表达为一般化运动链，从机械方案拓扑联接上进行变异创新。
（3）评价决策模块：该模块主要任务是对各阶段的设计解进行评价决策。系统主要采用模糊综合评价决策方法。
（4）机构尺度综合模块：该模块主要任务是对组成机械方案的机构参数进行综合，以便从尺度上论证方案的可行性。
（5）运动分析及仿真模块：该模块是在完成机构尺度综合后，对其进行运动分析和仿真，以便使设计者对所设计的方案有一个清晰直观的认识。
机械创新设计论文范文第2篇
[关键词]课程设计 试卷库 学生创新大赛 CDIO
综合素质教育和创新能力的培养是新世纪高等学校人才培养和教学改革的主要目标，机械类专业人才培养和就业是直接面向机械工程的主战场，显然具有强烈的工程背景和鲜明的机械特色，随着科学技术的迅猛发展和知识更新的快速变化，原有传统的教学模式已不能适应当今社会对高素质、创新型人才培养的需求，所暴露出来的缺陷也非常明显，特别是重理论、轻实践，工程意识淡薄，导致创新动力不足。为此，探讨、研究如何围绕和重视工程意识下创新能力培养，进行课程改革，以适应时代的需要，为社会输送合格人才，显得十分重要和迫切。近几年来，为了培养同学们的创新意识和能力，我们已在相关方面做了大量的卓有成效的尝试和改革。
一、探索创新考核模式，并在教学过程中实施
从2011年起，我们就以机械设计及理论平台课程群为切入点，包括《机械原理》、《机械设计》、《机械设计基础》、《精密机械设计》等课程，对工科课程考核方式的改革做以探索，使之克服现有考核方式的缺欠，形成一套切实可行的、与用人单位的要求接轨的、以考察能力而不是考察知识为主的考核系统。这个考核系统包含的题目没有唯一正确的标准答案，也不是客观的标准化考试。教师根据具体需要选择闭卷、开卷、闭卷和开卷混合、小论文、小设计、口试、实验、参与科研、实地调查等多种方式。像实验、论文、设计、口试、参与科研实地调查等，均可适当采用等级制；增加平时考试的次数和在总成绩中所占的比例；改变一门课程结束时进行一次考试的习惯做法。教师在课堂教学的过程中有意识地随时观察和记录学生的学习表现，通过面谈、正式作业、项目调查、书面报告、讨论问题、写论文等方式对学生的学习进行即时的和全面的评价。
通过详实的企业调研，编制了包括《机械原理》、《机械设计》、《机械设计基础》、《精密机械设计》各20套考题的试卷库；选定各课程中近10种小论文的题目；选定近100道来自生产实际的口试题。并把这种考核内容和考试模式在教学中试点应用，学生普遍反应这种考核模式摈弃了单纯的死记硬背，对学生的理解能力、创新能力的培养起到积极作用，使得“校园人”和“社会人”自然衔接，缩短“断乳期”。
二、更新传统课程设计模式
《机械设计课程设计》是机械设计课程的后续必修课，对多门课程起到融会贯通的作用。传统的课程设计模式是老师指定题目，学生按步骤计算，最后成图。由于设计时间短，学生对方案的修改很排斥，更无法做到多种方案比较。我们采用的方法是：让一部分学生从学期初就开始用C、VB等计算机语言，进行参数化设计，把课程设计中耗时多的模块譬如：带传动设计、齿轮设计、轴的设计编成参数化设计程序，学生利用编制的程序输入原始参数，原来齿轮设计需要两天的计算量，现在则需要十几分钟，这样就使改变参数带来的重复计算工作量大大降低，学生可以做出多种设计方案，实现方案的优化。
三、基于CDIO理念的课程教学体系
为了加强学生的学习技能、沟通技巧、管理能力、领导才能、实际应用能力和团队合作能力，我们在《机械原理》课程教学中引入了CDIO（构思、设计、实现和运作）工程教育模式，在课堂教学中增加了基于功能原理方法论的机械系统设计知识点；随课堂教学的进展，同步了22个设计题目，每4或5个人组成一个设计组，组内按设计任务进行合理分工，课程结束时，提交了设计结果（包括设计的三维数字模型、仿真模型、设计报告）。通过基于项目的学习方法，同学们一方面掌握了理论知识，同时也锻炼了解决实际工程问题的能力和团队合作的能力，取得了良好的教学效果。
四、指导学生参加各种创新大赛，取得丰硕成果
机电学院的学生参加大赛由来已久，继山东省机电产品设计大赛之后，从2011年，我们又牵头组织学生参加全国信息技术应用水平大赛，此项赛事是教育部主办，每年参赛规模大，参加学校多，对学生的创新能力培养有很大好处。2011年，我们获得最佳指导教师奖3项，优秀指导教师奖2项，全国二等奖3项，全国三等奖5项，全国优秀奖9项；2012年，获得最佳指导教师奖5项，优秀指导教师奖5项，全国二等奖4项，全国三等奖7项，全国优秀奖5项。烟台大学连续两届获得优秀组织奖。对此项比赛，学校给予了充分的肯定。
综上所述，我们针对学生学业能力的评价，创建了一种多层次多视角的以能力为主和知识为辅的综合考核系统，对学生的理解能力、创新能力的培养起到积极作用；我们在传统的机械设计课程设计中引入计算机辅助技术，培养了同学们在传统机械设计中应用现代信息技术的能力，加强了与工程实践的接轨；2006--2012年学科组指导学生参加全国机械创新设计大赛和山东省机电产品创新设计大赛，获得诸多奖项；2011-2012年组织学生参加全国信息技术应用水平大赛，获得多项优秀指导教师奖和学生国家级奖、省级奖，我们通过把大学生机电产品创新设计大赛、信息技术大赛等各种创新设计竞赛作为检验教学效果和学生能力培训的一个平台引入教学过程中，从而加强了学生基础知识和实践能力的培养；在课程教学中引入基于项目的学习理念，加强学生的学习技能、沟通技巧、管理能力、领导才能、实际应用能力和团队合作能力的培养。总之，成果所解决的问题正是当前高等教育面临的应试教育与素质教育之间转变的重要问题，我们通过创新性教育和教学不仅提高了学生的动手实践能力和创新的积极性，而且对于进一步深化机械本科教学改革、加快创新型人才的培养步伐、全面推进创新教育理念都是具有深远意义的。
[参考文献]
[1]《创新人才培养与新世纪日本研究生教育改革》 Comparative Education Review.2009/11；
[2]《创新实验教学，培养创新人才》China University Teaching.2009/10；
机械创新设计论文范文第3篇
机械原理教学方法创新思维一、引言
机械制造业是国民经济发展的基础和支柱产业，我国机械制造业的快速发展，对机械类人才的素质知识与能力结构提出了更高的要求。机械制造企业需要的是既有机械的理论知识，又具有创新精神、团队协作能力与机械产品创新设计能力人才，这一人才需求的变化，使从事机械人才培养的我国大学工科教育必须全方位的改革教学理念与教学模式，迎接新的挑战。因此在机械专业的基础类课程的教学过程中，如何培养学生具有的创新能力、综合设计能力及再学习能力，是摆在我们面前的一项重要课题。
机械原理是机械专业的重要的一门专业基础主干课程，主要涉及的内容是关于常用机构的结构、运动和动力分析及机构运动方案设计。传统的教学模式十分注重各种机构的结构与运动分析等知识的讲解，学生当时虽然学到了这部分的机械知识，但是普遍缺乏创新意识、缺乏发现问题能力与解决问题的能力，往往遇到教科书上没有的实际的机械设计问题，就束手无策。
二、应用案例教学法，将创新思维方法融入整个教学过程中
从心理学角度讲，新奇的事物对学生有特别大的吸引力。在应用案例教学法时，要能针对教学中的重点，进行案例的选择，恰当地设疑，引导学生主动思维，定向探索问题。
在讲解机械原理的基础知识时，我们收集了典型的机构案例，应用多媒体教学手段在课堂上进行模拟再现，并设置问题，这不仅有利于学生感性认识的深化，而且有助于学生进行深入探讨和思考，有利于学生将抽象的机构知识形象化，概念具体化。例如，由机构组成原理可知，任何平面机构都可以看作是由基本机构加若干个基本杆组组成的。在讲解机构组成理论时，我们先出示了一个送杯机构的结构图，请学生分析此送杯机构能否达到其设计目的，这不仅引起了同学的好奇和争论，也在课堂上设置了思维的发散点，在论述了机构具有确定运动的条件后，要学生运用理论知识分析此送杯机构的设计有哪些问题，提出改进方案。这使学生有了充分的发表自己见解的思维空间，活跃了课堂教学气氛。在此基础上，带学生参观实验室的包装机械和各种机构模型，让学生绘出其运动简图，再在实验台上拼接出来。经过这么一个过程，在学生头脑中，机构组成知识就不再是孤立、静止、抽象的符号与线条、呆板的公式，而是有机的、形象、生动的机构知识，同时领悟了机械原理的基本知识来源于工程实践，这为他们将来进行机械方案构思打下基础，激发了学生对此课程的学生兴趣。
三、构建新型的授课体系，启迪大学生创新思维意识
在进行教学过程中，根据学生学习兴趣与层次的不同，我们采用了灵活的教学方法，把课堂教学、学生分组研究、学生课外兴趣小组指导等方法结合起来。
课堂授课中，除了讲授主要教学内容外，还把机械原理课程的有些章节授课方式与内容作了调整，把机构中的一些理论留给学生自己去“发现”，把传授知识的过程转为由学生自己“发现”的过程，使学生受到科学思维的训练。例如在讲连杆机构时，我们运用多媒体课件介绍了连杆机构在实际工程中的应用和连杆机构的类型后，提出了连杆机构为什么在机械工程中得到广泛的应用？有哪些基本特性？连杆机构的尺寸变化对这些基本特性有何影响等问题。让学生每4～5人一组分组课后研究，每组选定一类四杆机构，自己拟定尺寸，应用三维CAD软件，进行建模和仿真，并作出书面报告。通过三维模拟和分析讨论，学生不仅提高了计算机的应用能力，而且因为亲自拟定机构尺寸，分析和观察了四杆机构的急回特性、压力角等现象以及尺寸变化后对上述特性的影响等，学生享受了“发现”知识的快乐，由于是自己构思、自己模拟仿真，生动形象、看得见、印象深，记得牢。我们还布置了一个小论文，论文的题目由学生自己拟定，内容是收集应用连杆机构的实例，要求观察日常生活、生产实践中，哪些物品应用了连杆机构，要求拍出实物照片，研究的实物用途、满足的功能，作出实物的机构运动简图，说明连杆机构的类型、特点；说明研究的物品应用了连杆机构的哪些特性等，分析物品的设计巧妙之处，还有何不足之处，能否改进等。这激发了学生很大的热情，学生走出课堂收集资料，以前熟视无睹的物体，现在看见其能动，就去捉摸其原理，收集了有玩具、健身器、铰链、电动伸缩门、折叠画架等四十多种例子。同时，让小论文写得较好的学生在课堂上进行演示，由全体学生讨论和评价，这使上台演示的学生受到激励，得到了锻炼，也使其他学生受到启发，感受到机械就在我们的身边，消除了对机构设计与创新的神秘感。
在此基础上建立了课外兴趣小组进行辅导，在学生进入课题时，向学生介绍设计思想和创新方法，引导课题小组积极查找资料，相互讨论、相互启发、克服思维定势，发散和激励思维，从功能原理的角度出发，提出多种方案进行比较，让学生在探索和研究中，逐步解决问题，完成设计。
四、以创新大赛等实践活动引路，拓展大学生的创新设计能力
机械创新设计论文范文第4篇
论文摘要：以创新实践基地建设与创新人才培养的有机结合为切入点，以创新设计和创新竞赛为手段，论述高校学生创新能力培养模式的改革，并提出高校创新型人才培养需解决的关键问题。
近年来，我校开展以创新设计为手段的促进大学生创新能力培养的改革，通过机械cad/cam专业教学实践，创造性地将学生在计算机辅助设计方面的传统优势与创新设计相结合，在落实素质教育与创新能力培养方面，找到一种切实可行的途径，培养的学生具备了较扎实的创新设计能力。通过创办cad协会及积极开展创新设计教学活动，创造一种极具吸引力的学习氛围，通过举办创新设计竞赛，为学生进行创新活动提供实践的舞台，极大地促进了我校机械cad/cam专业学生创新能力的培养。但现阶段的教学工作欠缺厚实的物质基础和实践条件，还不足以形成一套系统的运行管理机制，经费使用方面也欠缺保障，跨部门的组织工作难以协调，虽然在教学中已形成创新的风气，但未能上升到教学模式的层次，受益面有限。
创新型人才是建设创新型国家的关键所在，培养学生的创新能力已成为当前教育教学改革的重要目标，尤其是创新精神和实践能力的培养已成为当前课程实施必须思考的问题。我校机电系在培养学生学习能力的基础上，对学生创新精神和创新能力的培养进行了积极的探索，以韶关学院省级重点实验室——现代设计与制造重点实验室为依托开展创新人才培养模式的研究与实践，取得了一定的成效。
整合实验室资源，
建立创新设计实践基地
实践教学是培养创新人才和提高学生动手能力的重要环节，实践基地建设则是实现实训和实习教学目标的重要保证。以前，学校的实验室按课程的开设情况进行单独设立，实验内容分散且有相互重叠之处，学生为完成实验而实验，尤其是验证性实验所占比例偏大，综合性和设计性实验相对偏少，学生思维方式僵化，教学效果不理想，不利于学生接收最新的科学文化知识和培养适应社会挑战的能力，不利于提高学生的综合能力，更不利于学生创造性思维的开发。
通过认真的分析和研究，我校将现有的实验室资源进行有机的整合并投入大量的资金，建立了以省级重点实验室为核心的创新设计实践基地。该实验室既建立起与专业培养目标相适应的实践教学体系，同时又是培养学生操作技能和创新能力的实践基地。它包括现代设计实验分室、现代制造室、测试与分析室及机电一体化室，完成了机械类专业从设计、制造、测试、分析及机电一体化等相关学科实验教学。建成的重点实验室年均可接纳学生、教师2000多人次，可同时容纳教师、学生100多人进行实验和科研工作。尤其是引进了大量的现代实验设备，如快速成型机、加工中心、ansys分析软件和测试仪器、特种加工设备和常用cad/cam应用软件，以适应不同年级及不同层次学生的实验需求。在实验教学过程中，为了培养学生创新思维，我们更新实验课程，压缩演示性实验，增加动手操作性实验，将演示性、验证性实验向综合性、设计性实验转变；打破单一课程的局限，把设计与制造有机结合，开设cad/cam一体化数控编程和数控加工实验”。
省级重点实验室的建成提供了良好的创新实验基地，也为培养学生创新能力提供了良好的实践基地。通过技能培训和科技创新培训，围绕先进实用设计制造技术开设各类工程实用技能培训，培养学生适应设计与制造技术的工程应用能力；通过设立学生科技创新协会并组织参加校内外的各项课外科技活动和竞赛，培养学生的创新能力。
建立一支新型的教师队伍
高校能否为国家培养出合格人才，关键在于教师，在创新人才培养过程中，更需要有一支高水平的教学与科研相结合的师资队伍，还要有一支结构合理的“双师型”教师队伍。如果一名高校教师只能单纯地从事教学，不能开展科研活动，不仅本身的学术水平难以提高，在教学上也会因为知识狭窄而影响教学水平的提高。
近年来，我校机电系教师积极参加各项科研活动，组织各类科技学术讲座，增强学生参加科研和创新活动的意识，有效促进学生创新能力的提高，并且开辟了第二课堂，开展社会实践活动，吸收学生参加教师的科研工作，建立大学生科研工作基地，真正起到培养学生工程实践能力和创新能力的作用。
加强“双师型”师资队伍建设是提高大学生动手能力的关键所在。一方面积极引进人才，另一方面根据专业特点，要求现有的专业教师积极参加产品设计和开发活动，提高自身的实践能力，鼓励教师到厂矿企业生产一线进行专业训练，提高工程技术应用能力。通过几年的努力，我校机电系已有4名“双师型”教师，优化了教师队伍结构,为学生实际动手能力和创新能力的培养提供了可靠的保障。
进行创新技能培训
教育模式应适应社会的发展和时代变化的步伐，过去长期实行的专才教育模式培养出来的毕业生越来越不适应现代社会的需要。同时，社会对毕业生的评价标准也发生了变化，越来越欢迎知识面宽、创新能力强、适应能力广的复合型人才，其中创新能力强是复合型人才的关键，它需要具有多面性的知识体系和扎实的基础知识。为此，机械设计制造及自动化专业本着“加强基础，拓宽专业，重视实践，培养创新”的思路，有针对性地对学生进行“对口”人才培养，增加了校内公选课和选修课的比例，为学生个性发展提供了更多的时间和空间。定期开设创新技能知识讲座，积极开展第二课堂活动，先后成立了“cad协会”和“电子协会”，定期不定期地举行各项交流活动。同时，举办各种职业技能培训班，对成绩合格者颁发相应的职业资格证书。这些形式多样的创新型技能培训，大大提高了大学生的适应能力和创新能力。
以竞赛为中心，
加强创新能力的综合培养
学校成立了cad协会并积极开展创新设计教学活动，创造一种极具吸引力的学习氛围，通过举办创新设计竞赛，为学生进行创新活动提供实践的舞台。将培养手段与培养目标紧密结合，极大地促进了机械cad/cam专业学生创新能力的培养，使学生的创新能力水平得到了很大的提高。通过cad协会和电子协会鼓励学生科技创新，经常性地举办校内创新竞赛，让更多的学生积极参加创新活动，增强学生的创新意识，开阔学生的知识视野，并定期组织学生参加广东省和全国的创新设计大赛。经过几年的不断努力，我校取得了骄人的成绩。在广东省和全国的多次创新设计大赛中，我校获得省级一等奖4项；在广东省第七届“挑战杯”课外科技竞赛中获自然科学类二等奖1项；广东省“高校杯”软件设计竞赛获奖3项；广东省机械创新设计竞赛获奖12项；在中南地区港澳地区首届大学生创新设计与制造大赛中，2005年获得广州赛区3项一等奖，选送到广西参加中南六省选拔赛获得2个一等奖；在2003年全国大学生电子设计竞赛中有2组获广东赛区三等奖。cad协会的比赛作品有9项获得了国家专利，是同类院校中的佼佼者，反映出我校在学生创新能力培养方面已初见成效。
建设开放性实验室，
形成新的实验教学管理模式
对实验教学进行改革，既保留了优良的验证性实验，又更新了实验内容，增强综合性、设计性及创新性实验。这样，不仅开拓了学生的知识面，而且培养了学生的创新思维和创造意识。但常规的实验教学管理模式已不适应要求，尤其是综合性、设计性实验和创新性实验的开设，往往需要大量的时间和精力，不像一般的基础性实验按实验指导书的规定完成即可，它需要付出创造性的劳动，对优选出来的创新作品需立项并进行制作，以参加更高层次的创新设计竞赛。现代设计与制造重点实验室对高年级学生及有项目参加创新竞赛的学生开放，学生可以自主选择时间进入实验室，在教师指导下进行研究性实验和创新性实验，从而提高学生的创新能力和创新水平。这种实验管理模式的意义还在于：（1）实验室开放不仅对学生技能训练，而且对培养学生的创新意识、创新精神和开拓能力具有重要作用；（2）实验室开放内容贯彻了“因材施教、讲求实效”的原则，根据不同层次的学生和要求确定开放内容，内容包括：设计性、综合性、研究性和创新性实验；小发明、小制作、小论文等课外科技活动实验；（3）较好地实现学生参与教师科研，使学生的创新能力培养落到实处。加强了对学生实验素质与技能、创造性思维方法和严谨治学态度的培养；（4）提高了学生的团结合作精神，通过开展“开放实验交流答辩会”等活动，促进学生实验小组之间的沟通，分享实验成果和心得体会，培养学生的口头表达能力；（5）提高了学生的成就感，学生参与开放实验项目取得优异成果者，可向教务处申请学分。学校每年评选一批在培养学生创新能力培养方面成效突出的开放实验项目作为优秀项目，对参加者和指导教师实行奖励。
建立开放性实验室，是实验教学模式的一种改革，也是实验教学改革的方向，其思路是鼓励学生在课余时间参加开放式实验、创新实验、科研和各类社会活动，提高实验教学水平，进一步加强素质教育，提高学生的综合创新能力，培养创新人才。
面向21世纪科技进步和社会主义现代化建设的需要，机械设计及自动化专业的学生需要具有创新品质和发展能力，掌握专业基础知识、应用能力和基本技能，培养在制造行业生产一线从事机电产品设计制造、技术运用与改造、运行管理和经营销售的高级应用型工程技术人才和创新人才。通过创新实践基地建设与创新人才培养实践，系统地对创新人才培养方法及培养目标进行积极的探索。几年的实践表明，创新实践基地建设对创新人才培养起到了非常积极的作用，学生的专业素质和创新能力、适应能力得到了较大的提高。
参考文献：
[1]白彦茹．浅谈比较教育研究方法的发展趋势[j]．黑龙江教育学院学报，2003，（11）．
机械创新设计论文范文第5篇
关键词：慧鱼工程技术；机械设计；实践实验教学；创新能力
一、引言
机械设计制造及其自动化专业作为学校向应用型综合大学转变中专业建设的重要组成部分，是培养应用型机械类本科专业人才的主阵地。《机械设计》是该专业重要的专业基础课，专业教学计划围绕《机械设计》教学目标开设了工程实践实验课程，如《机械设计课程设计》《16+2职业技能训练》等，培养学生的综合设计能力、工程实践能力、创新实践能力、团队协作能力等，要求学生能综合利用所学知识解决工程实际问题。但是在实践实验教学环节，教学效果差，一是因为机械设计实验教学所开实验多是认知性实验和验证性实验[1]；二是因为《机械设计课程设计》命题陈旧且单一，缺乏现代设计，无法达到综合训练的目标[2]。为此，本文提出基于慧鱼工程技术的机械设计综合创新实验教学方法，培养学生的综合设计能力、创新工程实践能力等。
二、机械设计实验教学弊端及改进策略
1.机械设计实验教学弊端。《机械设计》是一门综合性很强的专业基础课，以《机械制图》《理论力学》《材料力学》《机械工程材料》《互换性和测试测量技术》《机械原理》等课程为依托，对机械零件设计准则、摩擦磨损及、螺纹连接、轴毂连接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆涡轮传动、轴系设计、滚动和滑动轴承、机械系统设计以及其他常用零部件设计等知识进行讲解[3]。其课程特点是内容多且杂，存在大量经验公式与图表，教学内容抽象等，多数学生反映内容零乱，找不到重点。为此，通常在制订教学计划开设相应实验课，辅助学生理解并掌握相关知识，如《机械设计课程设计》《机械设计实验》。随着技术的发展，社会对学生的综合创新设计及工程实践能力提出更高的要求[4]，但目前《机械设计课程设计》《机械设计实验》仍然存在一定的弊端，实践实验教学效果差，无法满足社会需求。《机械设计课程设计》是对渐开线圆柱齿轮二级减速器进行设计，该实践项目存在一些弊端：一是课程设计命题陈旧且单一，是对通用渐开线圆柱二级齿轮减速器进行设计，主要内容为机械方案设计、传动系统详细设计、装配图绘制及减速器设计说明书，相关设计技术指导书成熟，网络资源丰富，学生设计时基本是依葫芦画瓢，查手册，套公式，设计过程就是仿造，部分学生存在抄袭、买卖现象，严重影响教学秩序和教学质量；二是重视二维装配图，轻视二维零件图、爆炸图和三维建模及装配的训练，不足以满足机械设计综合训练的要求。机械设计实验方面，主要包括机器组成及典型机械传动零件感性认识、传动试验（齿轮传动、带传动和链传动等）、机械传动轴系部件设计与分析。由于我校教学计划安排，无明确的机械设计实验有关课程，仅在《机械设计》理论教学时，组织学生参观机械典型零部件多功能语音教学示范箱，加深对《机械设计》各章节的理解。为弥补《机械设计》实践实验课程的不足，我校除了积极对《机械设计课程设计》教学内容、教学方式以及考核方式做调整外，还积极探索以16+2实践周“专业技能训练”作为实验实践教学的补充，但由于不规范存在教学效果差的问题。2.设计实践实验教学，对大学生工程实践能力的培养具有重要的意义[5]。为此，我校对《机械设计课程设计》教学进行创新改革，积极探索机械设计综合创新实验教学。Fischertechnik，即“慧鱼”，是德国人基于六面体接体发明创造的工程技术智趣拼装模型，包含各类机械构件（齿轮传动、丝杆传动、链传动、皮带传动、连杆机构、凸轮机构、减速器等）、电气元件（电机、电气开关、气动零件、各类传感器、控制器、导线及导线接头等）和编程软件等模块。该模型是《机械设计》的理想教学工具。基于此我校，利用Fischertechnik模型搭建机械创新人才培养平台，结合教师科研、机械工程专业学科竞赛与大学生创新创业训练计划项目等，在16+2实践周“职业技能训练”时机械设计综合创新实验题目，学生自由组队，综合利用《机械原理》《材料力学》《理论力学》《机械设计》《机械制图》等课程知识，合理分工，利用Fischertechnik组合模型，完成相关综合创新实验设计任务，力求达到培养综合设计能力、工程实践能力、创新实践能力、团队协作能力等的教学目标。
三、机械设计综合创新实验教学示例
为解决菠萝采摘生产效率低、人工成本较高、果农劳动强度高、芒刺对果农伤害较大等问题，我校17机械班某组学生基于慧鱼组合模型设计了一款小型手扶式菠萝自动采摘机。右上图为菠萝采摘机部分功能装置，分别为成熟识别装置、传输装置，考查学生对《机械设计》教学中电动机、减速器装置、齿轮传动、皮带传动、链条传动/螺栓连接等知识的理解与掌握。基于慧鱼工程技术的机械设计综合创新实验教学中，我校学子在第八届全国大学生机械创新设计大赛（慧鱼组）中获得国家三等奖1项，立项大学生创新创业训练计划项目国家级2项、省级1项，发表省级以上科技学术论文3篇，申报专利1项。目前，我们正在以国家级大学生创新创业训练计划项目为依托，积极备战中国—东盟高校创新创业教育联盟大学生创意机器人设计大赛和第九届全国大学生机械创新设计大赛，期望取得优异成绩。
