机械创新设计论文【优秀4篇】

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机械创新设计论文【第一篇】

在传统的机械类专业课程设置中，主干课程一般分为技术基础课程和专业方向课程。技术基础课程如工程力学、机械制图、公差与配合、机械工程材料、机械原理、机械设计、机械CAD等，这些课程组成为以机械设计课程为中心的机械类专业技术基础课程群，简称机械设计课程群[1]。传统的机械设计课程群的内容追求的是学科体系的完整性、学科间相对的独立性，结果出现了内容交叉及知识点衔接不紧密问题。对于课程的知识的要求，老师在对落后知识点的处理上，大多数只是蜻蜓点水般简单介绍，致使学生觉得内容繁杂及思路不清、理解不透彻，学习的效果差。在本专业课程教学的过程当中，仍存在着“重局部、轻综合，重理论、轻实践”的种种现象。机械设计课程是一门机械零构件设计、强度和刚度设计的综合性学科，和机械制图以及公差与配合等的课程联系非常紧密。受传统课程框架的制约以及授课学时的限制，课程改革只能是局部的，常常造成机械设计的实训环节内容单一，涉及的交叉课程综合运用问题也暴露无遗，尤其是在与精度设计内容相关的知识运用等方面，学生总是一味地照搬照抄，缺乏的是独立思考及解决问题的能力，在机械设计过程中，几乎看不到机器协调性很高的精度设计思想及工程设计中的创新，同时也达不到预定设计的要求，也说不上利用计算机软硬件提高设计效率。有些教材甚至还存在以下问题：某些技术概念陈旧，使用的教学实例已不符合现在技术要求，技术标准不是国家最新标准，烦琐的理论公式推导占用较大篇幅，课程设计部分选题脱离实际，等等。

以上问题已严重影响教学质量，致使学生缺乏创新能力和解决实际工程问题的能力，这与卓越工程师的培养目标根本不适应。东莞理工学院机械设计制造及其自动化专业，是国家教育部批准的高校“卓越计划”第一批试点专业之一。近年来，在机械设计专业“3+1”人才培养模式中，通过与企业的研讨沟通，不断完善人才培养方案，迫切需要以工程应用能力为主线的课程整合、教学课程体系的重构[4]。卓越工程师的培养目标下的新型机械设计课程群的建设与改革将势在必行！许多应用型工科院校课程群的建设仍处在初始阶段，课程群建设的概念和内容以及方法及体系的构建没有统一标准，在一定的程度上影响课程群的建设质量。因而对于课程群的建设与改革将是长期而复杂的过程，需要我们不断地努力探索与奋斗！

一、机械设计课程群的建设与改革指导思想

在“重基础、宽口径、强实践、擅应用”的指导方针下，基于卓越工程师的培养目标，围绕着“一个中心、三个基本能力”进行机械设计的课程群建设和改革。在编写课程群网络课程时，打破课程内容的归属性，弱化了课程个性的概念，强化发课程内容间的融合、交叉和关联，树立了大课程的观念，从能力培养的目标层次上来掌握课程内容的分配与实施，进一步地优化专业结构和布局，对专业的建设进行科学与准确的定位。

在编写课程群网络课程时，还应当采用基于学习产出的教育模式(Outcomes-Based Education,缩写为OBE)进行课程体系设计。围着机械设计专业预期“学习产出”,反向设计各门课程，确定各门课程对于实现预期“学习产出”的贡献和程度，突出实现卓越工程师的能力培养。

二、机设课程群的建设内容

(一)修订培养计划和教学大纲，完善机械设计课程群体系

2013年，机械设计课程群的主要教师通过与数十家东莞大中型制造企业共同沟通研讨，对机械设计及其自动化专业的培养计划和教学大纲进行全面修订，新的培养计划和教学大纲是面向工业界，培养素质、知识、能力协调发展，基础扎实、知识面宽、工程意识和工程实践能力强，具有创新精神、较强的自主学习能力、优秀的职业道德，系统地掌握机械设计、制造、自动化的基本知识、基础理论和基本技能，具备从事机电产品和设备的研究设计、加工制造、技术管理、应用与开发、运行维护、经营销售等方面的工作能力和素质，得到机械工程师、制造工艺师和产品服务工程师等基本训练，适应珠三角地区特别是东莞市的制造业产业升级需要，具备国际化视野和现代工程师素质的应用型高级专门人才。根据新的培养计划和教学大纲，构建以工程应用为主线的，以传统机械设计理论与方法为基础的，着重提高学生工程素质及综合应用与创新设计能力培养的机械设计课程体系。

(二)基于OBE教育模式进行机械设计课程群体系设计

采用基于OBE教育模式进行课程群体系设计，其本质就是课程计划的“反向设计”,明确各门课程、每节课对于实现预期“学习产出”的贡献及程度。

根据新的培养计划和教学大纲，我校机械设计专业毕业生应是适应珠三角地区特别是东莞市的制造业产业升级需要的、具备国际化视野和现代工程师素质的应用型高级专门人才，即卓越机械工程师。教师要根据“学习产出”类型，使用多样化的教学方法。老师可以把自己与名人的工作实践经验和创新的经历，细致地介绍给自己的学生，激发学生的创新意识和学习热情。激励学生们自由选题，开展各种小发明的制作，以及软件开发与教学

论文撰写等多种多样的创新活动。在课堂教学中还要多鼓励学生积极思考，敢于提出问题、回答问题，使学生养成积极主动思维的习惯。

在理论教学方面，要多结合实际工作中的工程对象，实行理论分析计算与工程实际相结合的模式，将先进现代教学的工具及传统教学的方法有机地结合起来，摸索出一种手段先进的、生动活泼的、内容丰富的教学新模式。

任课教师应尽可能地创设丰富的教育环境，调动学生积极地参与到整个教学过程。在课程的教学上，教师也可以采取测验、问卷及项目等多种多样化的评价方法，对自己学生实际“学习产出”进行评估，根据评估结果及时调整该课程教学内容和改进教学方法。

(三)树立大课程观念，优化各课程内容，突出以机械设计课程为中心和工程应用能力的培养

1.打破各课程内容的归属性，弱化各课程个性概念，强化计算机技术在机械设计过程中的应用。机械设计课程群的目的是为机械产品设计服务，经过课程群的学习，帮学生培养基本机械设计的能力，也是机械设计制造及其自动化本科专业的培养目标。在课程群各门课程教学与改革中，要以机械设计为中心点，根据具体设计的程序，将零部件制造与设计进行完美的组合，同时，要充分考虑机电产品的具体设计要求，对于课程群的内容进行规划和整合。着重课程群的整体性建设，增强不同课程间的互补与整合，促使教学内容的有机结合，避免了缺失与重复，形成了完善及合理的课程群体系。

例如在编写《机械设计》及《公差与配合》的网络课程时，要突破课程内容界限，重新精简课程群组交叉的内容，运用“纲要信号网络法”,将典型零部件的运动设计及结构设计作为提纲，以具体设计方法为信息，把《机械设计》课程图表及公式和《公差与配合》的几何量公差及检测内容，纳入机械设计的信息图库，同时，充分发挥多媒体教学声像并茂的优势，充分与学生进行信息交流，加强了教学重点，彰显了机械设计知识的综合性与整体性。

计算机设计能力的提高，将有助于创新能力与解决实际工程能力的大幅提高。CAD/CAE技术的进一步发展引起了机械设计领域的大改革，机电产品的设计理论、方法和手段等，都发生了巨大的变化。机械设计的过程，从构思分析研究，以及加工工艺的制定和产品仿真的评价，均是运用计算机模拟出的三维空间完成的，它的设计分析过程，也十分符合产品的运行规律。因此，应将培养学生使用计算机设计的能力作为主要培养目标，将计算机设计的技术和各门传统的课程相连接，建立课程群体系，激发学生们在机械方面创新设计的潜力。课程群中计算机绘图、CAD等课程的设立，对于学生计算机设计能力的培养，打下了很扎实的基础；也在其他各课程教学的过程中，比如机械原理课程，运用计算机编程进行参数化设计，又增强了计算机的学习及应用。通过引进计算机辅助设计和分析，使计算机教育在整个大学阶段持续并逐步强化，从而使学生的计算机设计能力得到极大提高，达到提高学生创新能力与解决实际工程能力的目的。

2.整合精简课程重复内容，增加新技术、新概念、新的工程应用实例以提高学生的工程应用能力。对某些课程有重复内容的部分进行整合与删除。例如，《机械制图》与《公差与配合》课程中皆有极限、配合、形位公差等知识内容，可考虑将《机械制图》中相关知识点删除，同时在课时安排上进行一定调整。这样既避免了教师在教零件图与装配图知识时要花较多时间与精力去阐明极限、配合、形位公差等知识，又节约了教学课时，从整体上提高了教学效率。《工程力学》、《机械原理》、《机械设计》中也有一些知识点重复，如应力、应变等知识，可以进行合理整合与删除。

删除《机械原理》、《机械设计》等课程中比较复杂的理论公式的推导过程，只保留公式具体应用的说明。如《机械设计》课程中带传动中受力分析、有效拉力公式的推导过程；齿轮的接触应力强度和弯曲疲劳强度公式的推导过程等。

目前我校机械学院使用的部分教材中存在一些不符合时代特征的技术和工程应用实例，如滚动轴承标准等可能不是国家最新技术标准。利用学校图书馆的文献数据库查阅最新的相关知识，结合课程群教师的科研项目和东莞企业的先进技术，更新旧知识与技术标准，增加新技术、新概念、新的工程应用实例。在“机械设计课程群”的系列课程教学中，课程群教师应尽量以实际工程应用作为教学实例，通过课程群教师长期理论联系实际的教学，以达到培养及提高学生解决实际问题的能力。(四)把提高学生创新能力和解决实际工程问题能力进行课程设计教学内容及实验教学内容改革在所有课程设计的过程中，突出了课程设计的内容，贯穿了更加系统的观点，从全部方案设计及具体结构的设计，摸索出了一套系统的方法，来提高学生的综合设计能力及创新实战能力；充分利用现有实验、仪器设备，开展了创新设计的活动；利用现代的设计实验室设备、功能较强的设计平台以及面向工程实践的软件等，给自己的学生提供了把全新的现代设计方法运用于设计过程的良好平台。

鼓励自己的学生直接参加老师的科研课题，同时，作为本课程设计的题目及毕业设计的题目，把学生所学基本知识直接应用于工程实践。

保存培养学生基本技能的验证性实验，增强了学生综合性和设计性的实验项目。以现代的工程教育实践的观念作为指导，并且自主设计实验系统，设立具有工程特征的真实与虚拟的、综合设计的实验。学生实验的项目具备教学实验和工程实践背景相结合，培养工程实践的创新意识，训练工程实践的能力，来实现工程教育回归工程实践的教学目标。

建立多种多样的学生机械创新实践活动的平台，可以说是深化改革机械设计课程群实践的教学内容。研究与创新实践设计训练的平台，是学生们完成创新实验项目、制作设计产品的基地，如我校机械学院的机械创新团队，学生们都可以在老师们亲自指导下，完成“微型太阳能汽车”的设计与制造、装配和整机的测试，机器人创新团队近年来在各种国家机器人比赛中取得了优良的成绩；3D打印创新团队也在全国机械创新比赛和大学生挑战杯比赛中取得了优良的成绩。这些机械创新实践活动平台极大地提高了学生的工程实践能力和创新能力。

(五)强化机设课程群教学团队建设，促进教学团队持续性发展

教学团队的建设是课程群建设的关键所在，应该充分优化教学队伍的结构；充分发挥主动性和积极性，吸引国内外人才充实到教学的队伍中；激励中青年教师积极进取，获得博士学位；坚持将人才培养质量的提高作为团队工作的第一要务。通过教学研究、科学研究和国际交流提升教学队伍整体水平。目前我校机械工程学院已形成一支知识结构和年龄结构合理，责任感强、团结协作精神好，整体教学能力强，教学经验丰富，教学特色鲜明，教学效果好的机械设计课程群教学团队。本课程群的教学团队的特点是着重“理论教学、实验教学及工程应用教学”三元结合和相互促进，将机械基础理论、机械设计新技术和工程应用知识的传授放在首要地位，为学生工程应用能力和终身学习能力的形成打下扎实基础。

三、结语

机械创新设计论文【第二篇】

根据国家机械设计制造及其自动化专业毕业培养标准中对毕业能力要求之4“具有设计机械系统、部件的能力”要求，整合现有教学内容，形成了基础知识递增和设计能力递进的机械设计类课程教学环节结构。其中先修课程包括数学类、工程力学、机械制图、公差与技术测量等基础课和专业基础课。为达到“具有设计机械系统、部件的能力”的毕业要求，设计了课程教学及课内实验、基础设计能力培养、创新设计能力培养三个能力递进培养环节。

2机械设计类课程教学及课内实验

课程教学及课内实验教学环节分为机械原理和机械设计两个部分，每部分。含课内实验，课程内容及培养目标如下：机械原理课程是一门培养学生机械机构运动设计与分析的技术基础课，主要研究机构的结构分析、运动分析和动力分析，常用机构设计的基本理论和方法，机械系统传动方案的规划与设计，其主要任务是培养学生：第一，理论联系实际的学风，设计实践能力和创新精神。第二，掌握机构运动方案设计的能力。第三，具有机械系统运动简图的绘制，计算机辅助机构分析和设计的能力。机械原理实验教学是机械原理课程教学中的实践环节。在实验中通过安排部分课程基本理论的验证性实验，使学生进一步加深对课堂教学内容的理解。通过增设一些综合性、设计性实验，培养学生基本知识、基础理论与实际项目需求的理论知识应用能力，同时培养学生创新意识和能力。通过设立较多的选修实验，促进学生的个性发展。机械设计课程是一门培养学生机械设计能力的技术基础课，在教学内容方面着重掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本方法和创新思维，通过对本课程的学习，使学生掌握常用机构和机器中各种通用零件的基本理论和基本知识，初步具有机械结构方面的分析、设计能力，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。机械设计实验教学通过设立部分验证性实验，使学生进一步加深理解课堂教学的内容；通过设立一些综合性、设计性实验，培养学生理论联系实际的能力及机械结构设计的创新意识和创新能力；通过强调学生参与实验的全过程，培养学生的动手操作能力；通过设立较多的选做实验，满足学生的求知欲，促进学生的个性发展。

3基础设计能力培养

机械设计课程设计是机械设计基础类课程的重要实践性环节，通过对机械传动装置和简单机械的设计，使学生综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，熟悉机械设计的一般规律，掌握机械通用零部件及简单机械的设计理论及设计方法。培养学生理论联系实际的正确设计思想，树立工程意识，培养独立分析和解决工程实际问题的能力，为毕业设计和以后从事工程设计工作打下良好的基础。课程的教学目的：第一，学习机械设计的一般方法、步骤，掌握机械设计的一般规律。第二，学会从机器的功能要求出发，合理选择传动机构的类型，制定传动设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的结构、形状、尺寸及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力。第三，进行机械设计基本技能训练，例如计算、绘图，运用标准、规范、手册、图册和设计资料，以及使用经验数据和处理数据等。第四，通过编写设计说明书，提高学生文字表达能力，掌握撰写技术文件的有关要求；培养学生运用计算机撰写论文的能力。第五，训练学生用CAD绘图的能力。机械综合课程设计是形成机械装备设计能力的重要实践性教学环节。内容以车床或铣床的主传动系统设计为主线，以所学过的机械制造装备的基础知识为支撑，完成主传动系统设计、操纵装置布置、工程分析计算等环节的训练。其目的是在相关先修课程学习后，进行机械结构设计综合训练，使学生掌握机械系统分析和设计的基本步骤和方法，培养和锻炼学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力。

4创新设计能力培养

学生创新设计能力培养包括机械产品创新设计与仿真和机械创新设计与制作两个环节：机械产品创新设计与仿真是学生以项目组的形式自主开展的为期一年的研发与制作项目，在学院的统一命题下完成一项任务。提高学生自主学习、问题求解、团队协作、项目管理、综合创新等方面的能力和素质。机械创新设计与制作是结合学生已有的知识储备，充分发挥学生的创新设计思维，通过机构综合模拟现实自然界生物的动作行为，并辅以相应的控制系统达到机构的协调运动。在教师的启发和指导下，学生以组为单位自主地进行相关内容科技文献检索、方案设计、虚拟仿真、绘制加工图纸、撰写设计说明书并进行答辩，通过工程实践培养学生灵活运用所学机械设计知识的能力。

5结论

机械设计类课程是机械类专业主要专业基础课程之一，是机械类专业各个方向的专业基础，在机械类专业人才培养课程体系中有着极其重要的地位。我校机电工程学院机械基础部承担着全校机械基础类课程的教学任务，多年来先后面向“本科教学工作水平评估”、“卓越工程师人才培养计划”、“CDIO工程教育模式试点”进行了一系列教学改革研究，在教学方法和质量上取得了良好的效果。现已将机械设计基础课程建设成为校精品课程。此次针对工程教育认证专业标准要求，将机械设计类课程从理论课、实验课、课程设计几个方面，对课程内容和培养目标进行了详细梳理，使其完全符合机械设计制造及其自动化专业工程教育认证标准，为专业认证工作的顺利实施提供了必要的保障。

机械创新设计论文【第三篇】

德国人发明的这一种变元法，是目前世界上最为科学易懂的变元方法，它能够衍生出许多不同的方法，具有很大的可塑性。这种方法的内涵主要有两部分：它变化内容多样，包括材料、数量、位置、尺寸、形状、连接、工艺七个方面；另一部分是上述七个方面的具体运用，运用的前提条件是机械基本结构，这些元素在其基本结构的基础上进行一定的变化，这样就有不同的形式，新的机械结构设计方案就创造出来了，这样就达到了优化设计机械结构的目的。接下来笔者将会重点介绍七种创新方案在机械结构设计的具体运用，其最终目的还是满足整个机械产品的生产的要求，这也是目前机械工作者普遍使用的方案。

材料变元

现实生活中很多种材料都可以用来设计机械结构，不一样的材料要求的加工方法和手段不一样、适用的结构类别不一样、零件需要的大小也不一样。材料的变元可以变化出不一样的结构模式。比如说：在进行钢材料的结构设计过程中，零件的截面面积越大，材料结构强度就越大、越硬；在铁材料的结构设计中，为了使结构变强变硬，人们通常使用加强筋和隔板的方法；在塑料材料的结构设计中，塑料件的筋板和壁厚应该无差而别且对称均匀。

数量变元

在产品的结构当中主要包括以下几个方面，即零件以及轮廓面、线和加工、工作面共同构成了产品本身，如果想要将机械的结构目的进行改变，那么就可以通过调节上述结构元素而实现。就好比在铸件的过程中，是希望越简单便捷越好的。能够节省一些不必要的零件配置，又能在安装的时候方便人们的使用，这在无形中就提高了工作效率，比如安装一个螺丝钉的时候，如果按照螺钉和垫圈以及弹簧垫圈才能结合在一起的模式去安装，那么就需要最少三个步骤，但是如果把它们设计为一体的话，就可以大量地节省安装的时间，提高了效率。

位置变元

在实际操作过程中，产品结构的元素之间的位置是可以进行调换的，这样可以无形中使结构本身的设计更加完善。比如，零件的焊缝位置应该对应中性轴或者至少需要靠近中性轴，这样便于将收缩力减少或者能够避免产品的变形。除此之外，零件的摆放问题也十分重要，如果杂乱无章则会大大阻碍操作速度。

尺寸变元

零件的尺寸必须符合使用的标准才行，必须在各项标准合格之后才可以进行操作，比如：在冷冲压弯这一工艺中，就需要零件按照既定的需求进行弯曲，如果零件在加工的过程中，实现了标准的弯度，那么就算是一个成品，不需要再度进行加工。如果不符合产品的需求那么还需要进一步的加工整形来达到产品的要求。

形状变元

机械整体的结构目的可以通过调整零件的形状或者改变其规格的大小而实现。比如在弹簧的生产过程中需要考虑多个问题，首先是弹簧的大小及其相对的螺丝垫圈的规格，能否让弹簧和使用的螺旋面以及被需要压紧的零件相吻合，就需要设计出不同规则的产品，无论零件的形状面如何都需要相匹配的弹簧来配合才行，如果零件之间的距离过大，或者不能够将压力有效融合，那么零件在安装过后就不算是合格，如果这一类零件销售在市场中，很可能造成一系列事故，那么为了防止拉簧因为这些问题而失去使用效率，就势必要将弹簧的设计空间放大，并且实现它的自身独特性，即使它在单独使用的过程中也可以实现跟其他零件的配合。

分析连接变元

一是联接方法，主要的模式有焊接、胶结以及螺纹联接等方式。二是联接的方式，根据结构类型的不同而不同，因此为了丰富联接方式以及寻找到最为契合的联接方式，各个联接的结构以及联接的方式都可以进行相对应的合理调整。比如：针对一些需要拆卸的零件，如果在联接的方式上不能选择好，那么就会在联接和拆卸方面造成一定的困难，此类的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所购买的一些产品，像是随声听的后盖，就可以任意拆卸下来安装电池来维持继续使用，这样的结构也方便用户使用，从未为其提供便捷的操作模式。

分析工艺变元

零件在产生之前，往往会有其自己的设计图纸，而设计图纸上面的结构内容直接决定了产品属于何种工艺级别的零件，因为每一个设备的零件都不是完全相同的，所以零件的设计以及成本也千差万别，如果设计工艺在产品出产之前没有得到完善，那么势必会影响到零件自身的质量，一旦零件没有合乎要求，那么产品的整体结构就会受到一定的影响。因此在零件铸造之前对于零件图纸的研究必须给予深度的重视，现在的加工技艺正呈现着不断创新和完善的趋势，但是问题也就随之而来，这些加工工艺虽然具有创新性，但是还不够成熟，并非达到了理想中的需求，因此还需要进一步的对此加大研究的力度。

2机械结构创新的尝试及优化测评

机械结构设计的创新尝试

防腐剂在石油以及一些石化设备中具有十分重要的作用，下文以其为例，阐述变元法在其中重要的作用。石油和石化设备必须进行防腐蚀性的设计，这样一来，在设计的最初就应该考虑到防腐蚀性的大小和影响因素，从而采取必要的保护和防治措施，主要有以下几个方面。首先，在总体的设计上面，对停车间给予了严格的要求，不能堆放杂乱，不能潮湿，不能含有其他不利于防腐的物质存在。其次，设备的使用年限与设备本身一些极为细小的间隙区有着十分重大的联系，这些缝隙极有可能在人眼看不到的地方发生腐蚀问题，或者这些缝隙人是无法凭借手工去进行操作控制的，就像是一些产品的焊接点，这些产品貌似看起来已经不存在腐蚀的可能，但是难免会有看不到的缝隙存在，应该进行必要的封存和填补，或者干脆将缝隙扩大，这样便于对其进行维修补救和防护。再次，温度较高以及质量较高的浓度阶梯，局部势差问题往往在这种情况和产品中产生，一旦发生了腐蚀则不可控制。此外，每一种金属都有着自己独特的属性，产品在构建的过程中不一定是一种金属构建而成，多半是几种金属共同组合而成，但是不同的金属势必会产生接触面的腐蚀，应该对此进行绝缘处理。最后，面积越小腐蚀的点也就越小，因此要针对产品的不同设计缩小表面积从而减少腐蚀。

对机械结构变元创新设计的优化评测

机械结构在完成变元创新实践之后。要根据目前的性能以及使用效果进行一个综合的测评，首先要进行模糊测评，运用理论研究和一些理想化的模型设计一种测评模式，但是这种测评模式并不是实际操作中的模型，而是通过一定的数学模型，根据先进的设计理念和规划，对其进行变化创新设计的检测。在测试的过程中测试者凭借自己多年的使用经验和研究理念进行对其综合评价的过程，并根据现有的先进思维对其进行构建，在测试的过程中还需要考虑到社会实际问题，产品在经过变元之后，使用方面是否安全，便捷，可维修性是否达到了指标，并且要将逻辑推理的思维运用到其中，选择出使用其整体变元的方案，最后针对已经选择好了的方案，进行进一步地修改和完善，从而作用于产品的机械结构构建当中，服务于产品的整体功能。

3结束语

机械创新结构设计在目前产业的发展和建设当中占据着十分重要的比例，因此研究其具有不菲的价值，但是研究机械创新结构设计并非一件简单的事情，对于设计者和研究者都提出了非常高的要求，不仅在专业知识方面要熟练甚至精通，还要有敏捷的分析能力和发现问题解决问题的能力，创新的思想和技术知识更是不用说，这也是前提之一。

机械创新设计论文【第四篇】

关键词：创新型人才 机械原理 教学改革

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（b）-0180-03

Reform and Practice of the Mechanical Principle Course Based on the Innovative Talent Training

Wang Min Luo Xiaolin

（College of Mechanical Engineering， Guangdong Polytechnic Normal University， Guangzhou Guangdong ， 510665， China）

Abstract： As a backbone professional basic course of machinery majors，the mechanical principle course has a pivotal position in training students’engineering practice and innovation science innovation center and off-campus practice teaching base as linkages， the teaching reform and practice of the mechanical principle course were promoted and the students’ project practice ability and innovation ability were cultivated through restructuring the teaching content， optimizing the teaching means， constructing piecewise practice teaching and strengthening the construction of innovative teachers.

Key Words： Innovative talents； Mechanical principle； Educational reform

《机械原理》作为机械类及近机械类专业的一门主干专业基础课，承担着培养学生机械系统整体运动方案设计的重要任务，在培养大学生工程实践及创新能力方面具有其他课程所无法比拟的优势。但该课程内容缺乏关联性、系统性，学生无法从整体上顺利完成系统的运动方案设计，也无法从机械产品综合设计的角度理解该课程所述知识的真正用处。并且由于课时压缩及学生整体素质的下滑，使得学生普遍反映该课程内容枯燥难懂，机构运动费解难明，于是产生了严重的厌学、畏难情绪，期末考试不及格率大，学生的创新意识、创新能力培养更无从谈起。

多年来，研究人员结合机械原理课程理论教学和实践教学两大模块，通过合理整合教学内容，优化理论教学；改进教学方式、方法；改进作业方式；构建分段实践教学模式；鼓励、支持学生参加科研活动及各种科技竞赛；强化创新型教师培养等方面的改革，以期激发学生学习兴趣，提高学生自主学习能力。近年来初见成效，学生学习主动性提高，不及格率明显降低，学生在各级各类有关机械创新的大赛中也获得了较好成绩。

1 重组教学内容，优化理论教学

为培养学生的分析能力、综合能力及创新设计能力，研究人员将《机械原理》课程按照“机构分析”“机构设计”和“综合设计”的模块进行划分，如图1所示[1]。机构分析模块主要内容包括：机构的结构分析、平面机构的运动分析、平面机构的力分析、机械的效率与自锁、机械的平衡、机械的运转及其速度波动的调节等，通过该模块的学习提高学生分析问题的能力。机构设计模块主要内容包括：平面连杆机构及其设计、凸轮机构及其设计、齿轮机构及其设计、齿轮系及其设计、其他常用机构、工业机器人机构及其设计等。综合设计模块主要内容为机械系统的方案设计[2]。学生通过对机构设计及综合设计模块的学习，在结合自身实践经验与理论知识的基础上，实现机械系统的设计，从而培养了学生的创新思维及综合设计能力。

2 改革教学方式、方法，优化教学手段

近年来，由于专业基础课学时受到不同程度的核酰所以在有限的课堂教学时间内，教师基本需“满堂灌”才能完成教学计划，学生完全是被动地接受。这种单一的灌输式填鸭式教学方式，严重束缚了学生的创新意识。为改进这种现状，机械原理课堂教学过程中加强启发式、讨论式及案例式等先进教学方式的应用[3]，并借助现代信息技术，采用“多媒体课件+黑板+教具”三位一体的教学手段，强化大学生进行自主学习和自我教育的能力，培养学生的创新意识及创新能力。

课堂讲授过程中，采用“多媒体课件+教具+黑板”三位一体的教学手段，充分发挥各自优势，提高教学质量。首先，采用多媒体教学不仅能节省板书时间，而且可根据教材内容，将文字、图片、声音、动画等结合起来，使教学更形象、生动，激活课堂气氛，提高学习效果。特别是机构的运动等一些难以用语言来描述的教学内容，采用多媒体教学具有突出的优势。其次，将一些机构的实物模型和教学用具带入课程辅助教学，使原本枯燥、抽象的教学难点变得形象生动。比如在讲授齿轮时，将齿轮模型带入课堂，针对实物进行讲解，学生更容易接受[4]。最后，教学过程中，授课教师也要注意板书教学的合理运用。讲解课程习题的具体运算过程时，使用板书教学效果更好。比如用矢量方程图解法求解机构的速度和加速度时，采用板书教学，虽然耗时，但教学效果好。

3 构建分段实践教学模式

构建以培养学生的工程实践和创新能力为目标的分段实践教学体系[5]，主要包括实验教学、课程设计和科技创新三部分[6]，如图2所示。实验教学除包括“机构运动简图测绘”“齿轮参数测定”等一些验证性实验外，增设开放性实验室，学生可利用课余时间在实验室进行机械创新设计；课程设计中鼓励学生采用计算机进行辅助设计及三维建模、分析、优化，并动手制作实物样机模型，以提高他们的综合分析能力及实践能力；以机械创新大赛和工程训练综合能力竞赛为契机，积极鼓励学生参加各级各类竞赛，激发他们的学习积极性、主动性和创造性。

（1）增设开放式实验，构筑学生创新实践平台。

把示范性、验证性的实验，变为设计型、综合型的实验，并实行开放式教学，为学生进行科技制作提供必要的工作条件[7]。在W院现有大学生科创中心的示范作用下，争取创建机械创新设计实验室，组建机械创新小组、机械设计小组等。

（2）改革课程设计，鼓励学生创新。

对“机械原理”课程设计的题目、内容及考核方法进行改革，探索基于项目形式的课程设计教学模式[8]。课程设计过程中，以学生为主，教师只做适当的引导；课程设计成果也不再局限于设计说明书和图纸，鼓励学生采用计算机软件（比如Pro/E、3Dmax、UG等三维设计软件）设计自己所提出的方案，绘制虚拟的三维造型，并通过软件对方案进行模拟仿真。

（3）以机械创新大赛为契机，强化学生创新能力。

积极鼓励并组织学生参与各种机械创新大赛，如国家机械创新大赛、省机械创新大赛、校机械创新大赛，使学生在竞赛中锻炼交流，有意识地更新和夯实基础知识，培养学生的自主意识和创新能力。同时，学院也制定了相关政策，鼓励学生参与到教师的科研项目中，学习教师在科学研究过程中的经验与成果，以强化学生的工程意识和工程素质，并通过帮助教师解决实际问题，锻炼学生的工程能力和创新能力。实践证明，让学生参与各项科技创新竞赛是培养学生创新能力的最有效途径。机电学院的学生在近几年的部级、省级机械创新设计大赛中均获得较好的成绩：第四届“机械创新”比赛全国总决赛二等奖；第五届“机械创新”比赛广东省赛二等奖3项；第六届“机械创新”比赛广东省赛二等奖3项。

4 加强基础作业，增加课程小论文

机械原理教学过程中除完成常规习题作业外，适当布置几篇小论文。例如：在讲授机械原理绪论部分涉及到机械发展的历史，虽然这不是机械原理课程的核心内容，但了解机械发展的历史对学生进一步学习相关课程是有帮助的，故该部分内容可布置相应的课程论文。让学生完成课程小论文，一方面可培养学生撰写科技论文的能力，另一方面又能够使学生从被动学习转化为主动学习，学生在进行相关资料检索、整理、分析的过程中，既加深了对机械原理课程的了解，又能从中体会到机械原理课程的奥妙与乐趣，从而激发学生学习的兴趣。

5 加强创新型师资建设，促进创新型人才培养

俗话说“严师出高徒”，所以，创新型人才的培养关键在教师，只有建立一支创新型指导教师队伍，才能培养出合格的创新人才。本着“请进来，走出去”的原则，建立专任教师和兼职教师相结合的高水平师资队伍。一方面聘请企事业单位具有丰富经验的工程技术人员出任兼职教师，开设专题讲座，讲授专业概论、学科前沿，指导学生实践实习、课程设计和毕业设计等教学环节。另一方面，更为重要的是制定相关激励政策，鼓励教师主持参与教研和科学项目研究，组织教师到企事业单位或科研院所学习、培训、工程现场实践等，以提高教师自身的工程实践能力和创新思维能力。教师在教科研中形成的新思想、新方法，及创造的新成果会潜移默化地渗透给学生，进而激发起学生们的创新精神和创新欲望。只有教师的教学能力和创造性思维能力活跃起来，才能保证创新教育的顺利开展，促进创新型人才的培养。

6 结语

《机械原理》课程在培养学生机械综合设计能力、创新能力和解决实际问题的动手能力中占有十分重要的地位。采用“多媒体课件+教具+黑板”三位一体的教学手段，保证教学效果。以机电学院大学生科技创新中心为纽带，鼓励学生参加各级各类大学生科技创新竞赛；鼓励学生参与教师的教学和科研项目，以多元化的实践模式促进学生工程实践能力和创新能力的培养。以校外大学生实践教学基地为依托，加强创新型师资建设，开展创新性教育，提高学生运用现代科学技术解决工程实际问题的能力和实践动手能力，促进创新型人才培养。

参考文献

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