机械创新设计论文范文第1篇
摘 要： 本文对机械创新设计能力培养方法的现状进行了分析，阐述了提高机械创新设计能力的途径。从教师、学生两个方面，总结出一套符合实际的学生机械创新设计能力培养方法，提出双结合培养理论。
关键词： 机械类本科教育 机械创新设计 能力培养
引言
机械工业是一个国家制造业发展的重要领域，机械类工程设计人员的设计能力对国家制造业的发展起到了关键作用。我国机械工业工程师的受教育层次和规模数量都已达到了很高的层次，但对机械工程设计人员创新能力的培养，还处于摸索阶段。因此，探索一套现实可行的学生机械创新设计能力培养方法，是形成工程创新能力的重要基础[1][2][3]。
根据我国普通高等学校机械类本科教育的现状和特点，总结出我国目前学生机械创新设计能力培养方法存在的不足，制定一套符合我国高等教育实际情况的学生机械创新设计能力培养方法，在普通机械类本科教育教学活动中具有非常重要的意义[4][5]。
1.学生机械创新设计能力方面的主要问题
1.1创新设计理论教学深度严重不足
目前，大学生的机械创新设计理论教学主要依靠课堂教学完成，由于机械创新能力的培养需要坚实而丰富的理论基础，因此，与机械创新设计理论相关课程的课堂教学活动就显得尤为重要。机械创新设计相关的课程主要包括：《机械创新设计》、《机械原理》、《机械设计》、《机械工程三维设计》等。这些课程目前的计划学时较少，因此，学生在课堂教学中只能学到最简单的基础知识，而深层次的理论知识却没有掌握，使得学生在进行机械创新设计实践活动时缺乏足够的理论支撑。
1.2创新设计实践教学平台和实践环境建设不足
学生进行机械创新设计活动的最终成果是创新设计作品，而这些作品的制作需要学生通过大量的设计、制造、装配、调试、修改活动才能完成。作品的制造、装配、调试需要相应的实验设备、加工设备、调试环境作为支撑，否则，无论多么完美的设计，都无法转化为实际的创新设计作品。
而目前国内普通高等本科院校机械类专业的创新类实验教学平台普遍不足，很多构思类机械创新实验无法开展。
1.3创新设计软件培养不足
学生的机械创新设计作品需要通过计算机三维设计软件完成设计、理论分析、强度校核、完善修改后，才进入实际生产制造阶段。在作品的整个设计、制造、调试、修改过程中，三维设计软件起到了关键作用，因此需要强化对学生的计算机三维设计方法培训，让学生能够熟练掌握现代计算机设计软件的使用，从而高水平地完成设计作品。
1.4缺乏企业工程实例教学过程
机械工程方面的创新能力培养，必须紧密结合企业实际的工程项目设计、制造、装配、试验等过程。如果没有相应的工程实例教学，学生就无法把所学到的理论知识和工程实际相结合，就不会对理论知识有更直观、深层次的理解。
1.5创新设计能力培养没有与毕业设计、就业相结合
培养学生机械创新设计能力的最终目标是使其在工作以后能够更好地完成相关的工程设计工作，只有把创新能力培养和毕业设计、学生就业相结合，才能最大限度地发挥学校教育的作用，使学生更快、更好地适应今后的工作环境。
2.创新能力培养经验的学习途径
2.1学习其他高校的主要经验
目前的大学生机械创新设计类比赛主要有全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生3D设计大赛、全国大学生机器人大赛等，另外，还有与之对应的省级比赛。可以在参加各类比赛的过程中，通过交流沟通、学术论坛等活动，学习其他高校在培养学生机械创新设计能力方面的先进经验，从而完善我校的培养方法。
2.2通过参访国家重点实验室、国家工程中心等机构学习培养经验
在机械工程领域有很多国际知名的国家重点实验室、国家工程中心，通过对这些国家级科技创新机构进行学习访问，了解他们在培养人才机械创新设计能力方面的方法和手段，从而完善我校在这方面的培养方法。
2.3通过教师在职培训引进经验
教师攻读博士研究生、已有博士学位的教师进入博士后工作站、流动站学习深造，可以大大开阔我校教师的视野，提高教师的科研水平。同时，也可以引入国内外先进的科研方向和创新能力培养方法、体制，从而完善我院的学生创新设计能力培养方法。
2.4分析企业在机械创新设计能力方面的经验
可以通过走访周边知名企业调研其在培养员工创新设计能力方面的主要经验；通过学生就业洽谈等机会了解企业对学生创新设计能力的要求；通过毕业生回访了解已经毕业的学生对母校培养方法的意见。
2.5基于各種学生创新设计类大赛学习经验
在指导方法上把各种学生创新设计大赛和理论教学、实践教学相结合；学生培养过程中强调用理论指导工程设计实例，用工程设计实例牵引学生理论学习；在创新方法上强调灵活运用各类工程设计软件。
3.建立学生机械创新设计能力培养体系
3.1总体培养体系分析
可以从学校层面对学生机械创新设计进行制度建设，建立一整套符合本校实际情况的培养制度，主要包括：教师辅导、激励制度；学生组织、激励制度。
3.2教师辅导、激励制度的建立
学生获取知识主要来源是教师，教师在学生机械创新设计能力培养的各个环节中起到了非常重要的作用，只有教师对学生创新设计能力的培养实现制度化和规范化，才能稳定持续地实施学生的创新能力培养。教师辅导制度的建立，需要在培养方案制订、教师大纲修改、授课计划实施等方面入手。首先，只有培养方案中包含了与学生创新设计相关的内容，才能使教师有的放矢，带着目标进行辅导工作；其次，在教学大纲的修改方面，要做到与时俱进，及时更新相关领域的最新成果，从而为学生奠定最新的创新设计思维基础；最后，授课计划的实施也起到关键作用，教师只有灵活掌握授课计划的实施过程，才能根据学生的学习、创新、设计过程进行跟踪教学，从而实现因材施教。教师激励制度的建立，需要从经济奖励、科研奖励等方面入手，首先，要对教师辅导成果进行考评，根据考评对教师进行合理经济奖励，从而激发教师参与学生机械创新设计能力培养的动力；其次，可以对参与辅导学生的教师进行科研方面的奖励，给予一定的优惠政策。
3.3学生组织、激励制度的建立
学生是机械创新设计活动的主题，因此，学生在机械创新设计能力培养的各个环节中发挥主体作用，只有把学生创新设计活动及其相关规则实现制度化和规范化，才能稳定持续地实施学生创新能力的培养。学生组织制度的建立，需要从学生动员、学生启发、学生分组实现设计等方面入手。首先，在对学生进行创新设计能力培养之前，需要充分对学生进行思想动员，让学生了解机械创新设计的兴趣所在，从而自发地参与其中；其次，在学生产生兴趣后，需要通过创新方面的教学，对学生进行思维启发，从而激发学生的潜在创造力；最后，让学生自由组队，按照课题小组长负责制的原则，使学生能够通过团队协作的方法完成自己的创新设计作品。学生激励制度的建立，需要在经济奖励、荣誉奖励方面入手，首先，要对学生机械创新设计成果进行考评，根据考评对学生进行合理经济奖励，从而激发学生参与机械创新设计能力培养的动力；其次，可以对参与的学生进行荣誉方面的奖励，让学生感到从事机械创新设计活動的光荣性，给予一定的优惠政策。
4.创新能力培养“双结合”理念
把“双结合理念”，即创新理论与创新设计实例相结合；学生创新实践与创新工具、手段相结合作为理论知识和教学目标之间的“桥梁”，通过“双结合理念”把理论知识转化为实际创新能力，按照产生兴趣→初步了解→理解概念→深入思考→灵活运用的顺序建立培养方法，从而激发学生学习欲望。在此基础上建立起一套符合实际情况的学生机械创新能力培养体制。
5.结语
通过学生机械创新设计能力培养体系的建立，建立能够同时培养学生“创新意识”和“创新设计能力”的培养方法、相关制度，完善学生创新能力培养的相关制度，提高普通高等教育的学生机械创新设计能力培养水平。
参考文献：
[1]周海，王黛萍.应用型本科人才的机械创新设计能力培养探索[J].机械设计与制造，2010（10）：174-175.
[2]李俭，唐茂.以创新能力培养为导向的机械类专业实践课程改革研究[J].教育教学与研究，2012（11）：87-89.
[3]许忠美.现代机械设计方法研究[J].考试周刊，2011（67）：154-155.
[4]郭童军，陈功备.独立学院机械类专业教学改革探索[J].考试周刊，2012（91）：8-9.
[5]陈江进.从辅导机械创新设计大赛看高职学生创新能力培养[J].考试周刊，2012（49）：13-17.
课题来源：河北科技师范学院教学研究项目：学生机械创新设计能力培养方法研究。
机械创新设计论文范文第2篇
摘 要：如今是科学技术时代，各行各业都逐渐离不开科学技术，而现代机械设计与机械制造的相关技术也与人们的生活与工作有着紧密的联系。但目前在发展过程中，还是存在部分问题。如今现代机械设计与机械制造存在的问题直接影响到我国该行业的可持续发展。该文将会探讨我国现代机械设计与机械制造，目前的发展情况。同时对未来的发展方向进行探讨，对出现的困难也给出相应的解决建议。
关键词：现代化发展 机械行业 机械设计 机械制造 技术
现代机械设计与机械制造行业目前是我国重点发展的行业，该文将对我国机械设计与机械制造，近年来的发展情况进行探讨，并且分别对机械设计与机械制造自身存在的特点进行探讨，也对现代机械制造技术未来的发展方向进行探讨，希望能帮助相关行业的人有所启发。
1 目前我国现代机械设计与制造的发展情况
1.1 我国机械设计的发展情况
我国的重工行业相对于欧美的发达国家而言，是起步比较晚且技术比较落后。我国的机械设计思想是比较传统且思维较为浅薄，设计思想容易受到限制，比较单一，主要表现在机械的手工设计方面。除此之外，我国机械设计与机械制造内部之间并不够协调，产品设计时间比较久，这就直接导致生产成本的增加，生产效率无法提升。近年来，我国机械设计技术是有了明显进步，即使与发达国家相比较还是存在弊端，为此也更需要我国在机械设计方面努力提升，不断提高机械产品的生产质量，控制生产成本，提高生产效率。
1.2 我国机械制造的发展情况
无论是机械制造还是机械设计，传统的方式上两者都有着相似性，两者传统模式都是采用手工制造方式作为主要的制作方法，然而手工制造存在许多的弊端，例如需要耗费大量的成本、人工、材料以及时间成本，手工制作还会出现不符合标准或者误差的情况，导致质量无法得到保障。现代机械制造大部分都已经采用机械化形式制造产品了，不但能有手工制造的优点，还通过数字化的形式进行控制标准，可以满足消费者对产品的需求，因此避免了手工制作所带来的问题，这对于我国经济发展也带来促进的作用。
2 机械设计技术
2.1 机械设计的设计技术
机械设计对机械设计以及机械制造的内容、进度等都有着关键的作用，但是传统的机械设计会影响到机械再设计以及再制造的发展。因此，现代机械设计可以将原本单一的设计内容多元化，从而给机械制造带来更多的发展机会，也让机械设计在未来拥有更多的发展前景。因此，在进行机械设计前就需要对机械的设计需求进行详细的调研工作，需要对机械设计的计划、流程都要做到具有合理性且有效、高效进行。
2.2 现代机械设计的主要设计技术内容
现代机械设计所涉及到的工作内容比较繁琐，且比传统机械设计相比具有很高的难度与要求，所以为了可以确保在进行每一个步骤的时候都可以正确无误地进行是机械设计的重点内容。机械设计中的核对与计算设计图纸是非常重要的工作，也是主要的工作内容，在进行核对与分析总图时，需要严格细致地检查每一项工作的流程有没有错误与遗漏。如果在审核的过程中没有发现其中的问题，但在实际操作时出现漏洞了，就需要立马停止设计，重新继续检查，直到能把机械设计的损失降到最低为止。
3 现代机械制造的技术分析
3.1 现代机械制造技术的特质
现代机械制造技术对比过往的手工制造方式，现代机械制造是符合当今时代的发展的制造技术。近年来，我国都在努力提升机械制造水平，在机械制造技术上不断引入新的技术，如传感技术、计算机技术、数字化技术等创新科技，把现代科技逐渐引入到传统制造技术中，让传统的制造技术转变成机械制造技术，从而提高整个机械制造业的水平。此外，在管理机械制作方面也在不断提高管理水平，让现代机械制造能够有着信息化、现代化等特点。
3.2 现代机械制造技术的发展方向
我国现代机械制造技术未来的发展方式主要会以现代化方式从而让设计与工艺结合一体进行发展。如今采用机械制造方式，能够更加合理地控制材料的使用，以及流程的方式，应用先进的技术从而不断提高企业的竞争优势。现代机械制造技术需要以可持续发展作为发展理念，让技术具有绿色化，并且需要从可再生能源以及可循环利用资源方面进行着手，在发展过程中不能破坏生态环境，在提升制作技术时坚持绿色作业。最后，现代机械制造过程中，企业可以多应用虚拟化的仿真技术，可以让机械产品在虚拟化的仿真技术下有着更加全面的发展认知。这样，不但可以让企业增强资源与能源重复利用的意识，还能进一步促进机械开发的速度。
4 我国常用的现代机械设计与机械制造的技术
4.1 现代化数控加工技术
在市场经济不断发展的今天，我国机械制造行业不断壮大、发展。如今科学技术也受到全世界的关注，市场上对于机械化的需求也在不断增加。因此机械制造行业在机械制造设备方面的应用就要满足各行各業的发展需求，因此就需要保证机械设备在制造的时候，采用数控技术从而提高生产的效率，并且减少生产成本。数控技术在实际应用的过程中利用数字电脑操控，用自动化生产设备。在生产过程中，数控技术的操作以及执行大多数时候都是应用数字电脑操控总台所控制，在操控总台中需要把设备在生产时，所需要应用的数据输入到数据库中，然后这种方式让数控中的数据控制在合理范围内，从而实现自动化的生产。在现代机械制造行业当中，通常应用数控技术是用来制作精度比较高，或者是零件结构相对复杂的设备当中。
4.2 精密与超精密加工技术
这几年，我国航天事业受到全世界的瞩目，在航天领域发展过程中对于机械设计与制造的要求都相当严格，然而机械制造行业的要求是十分精细的，因此精密与超精密技术的应用是机械制造行业常用的加工技术。目前超精密加工技术通常在实际设备生产过程中，已经有着相当成熟的技术水平，可以将避免误差的出现。在使用超精密技术时，已经采用了纳米化技术对设备进行处理。这种技术的应用对于机械制造行业的发展具有重要的积极意义，机械行业要想在目前形势下开始往国际化方向进行发展，就要增强对精密技术的研发工作，只有精密技术的不断成熟与稳定发展，才可以使得我国的机械制造行业能在国际上获得竞争优势。对于超精密技术，大多数时候都是应用在加工比较细小的零件上，如计算机应用领域的芯片等。
5 结语
综上所述，近年来，我国现代机械设计与机械制造是取得不错的成绩，但同时也存在着许多的问题。然而机械设计与机械制造与人们的生活是有着密切的联系的，因此我国需要对该行业的进一步发展提高重视，要认真对待机械设计与机械制造存在的问题并且采用有效的措施解决问题。另外，需要根据实际情况出发，才能让机械制造行业能够稳定的发展下去，也让我国该行业的整体水平都能进一步提升。
参考文献
[1] 杨宋，陈琪.现代机械设计与机械制造的相关技术探讨[J].内燃机与配件，2017（17）：124-125.
[2] 韦祚军.现代机械设计与机械制造的相关技术探讨[J]. 中国高新技术企业，2016（18）：68-69.
[3] 赵生虎.现代机械设计和机械制造相关技术探讨[J].设备管理与维修，2018，422（8）：170-171.
机械创新设计论文范文第3篇
摘要：本文从教师过度关注知识的传授，而忽视了思想育人对学生学习的促进作用；学生不适应机械设计教学规律、建立不起有效的学习思维和方法；教学内容与当代科学的新成就发展脱节、与当前实践应用结合不紧密；教学内容与专业需求不一致；课程设计创新过程中教师作用的发挥等五个方面进行讨论研究，寻求提高《机械设计》教学效能的方法和途径。
关键词：机械设计；教学效能；人文情怀
《机械设计》是机械设计制造及自动化的一门重要的专业必修课，主要讲授机械设计基本知识、基本理论和基本方法，通过设计训练，着重培养学生的设计思维和设计能力。在机械类专业培养计划中，它起到由基础理论课向专业课过渡的承上启下的作用。目前在教学中普遍存在着一些问题，如教师过度关注原理、技能的传授，只教书而没有尽到育人职责；学生不适应机械设计教学规律、建立不起有效的学习思维和方法；教学内容与当代科学的新成就发展脱节、与当前实践应用结合不紧密；教学内容与专业需求不一致；课程设计创新过程中教师职责的发挥等。对以上问题进行研究和改善，将会显著提高《机械设计》的教学效能。
一、坚持育人于教学过程之中，培养学生的爱国人文情怀
青年大学生正处在价值观形成和确立的关键时期，大学教师在大学课堂上讲些什么，传授什么，对青年大学生价值观的形成有着重要的影响。经过与学生的座谈交流以及多年的实践发现，绝大多数学生希望教师介绍我国在机械设计方面尤其改革开发以来所取得的成就。因此，作为生活在中国这方热土的大学教师应站在中国立场、自觉履行传道授业育人职责，真正践行“科学无国界，但科学家有祖国”理念，培养学生的爱国人文情怀。
比如在绪论中，讲到机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的重要标志，我们就把我国取得的世界领先的重型锻造水压机及百万千瓦核电等高端铸锻件核心制造技术、美国总统奥巴马演讲现场用美国旗遮住上海振华重工商标的插曲、世界首创单台推力最大的50吨超大推力电动振动试验系统等内容介绍给学生，提高学生的学习热情，将我国特别是改革开放以来取得的一系列成就，比如高铁、大运飞机、深海潜航器等介绍给学生，增强他们的民族自豪感和爱国情怀，同时告诫他们这都是我国在较短的和平时期内取得的，这体现了社会主义的优越性和党领导的正确性，同学们要自觉维护来之不易的和平发展环境。短短几句话，不要长篇大论，足以打动学生。“台上一分钟，台下十年功”，要求教师平时要从客观理性的角度、站在中国的立场、以百姓的视角去独立思考、自觉辨别、收集相关资料。
二、总结《机械设计》教学的一般规律，做好学生已形成的基础课程学习的思维习惯和方法的衔接
本課程中“设计”的含义是指机械装置的实体设计，涉及零件的应力、强度的分析计算，材料的选择、结构设计，考虑加工工艺性、标准化以及经济性、环境保护等，考虑的因素比较多，机械设计有自己独特的教学主线和学习规律。其内容编排基本上是每章完成一种通用零部件设计的学习，学生即使前面的内容没掌握，后续内容也可以学得很好，内容是并行的，这与基础课程的系统性、整体性、内容串行特点完全不同。不过，《机械设计》每章内容展开是以串行方式进行的，经过归纳整理，得出每章机械零件设计思路是：
分析失效现象→失效机理（原因、后果、措施）→设计准侧→建立简化的力学模型→强度计算→主要参数尺寸→结构设计。
以上程序就是学习机械设计的规律，这样就和前基础课程的预期学习习惯衔接起来了，使学生能较快地适应机械设计的学习。
三、教学内容与当代科学的新成就发展脱节、与当前实践应用结合不紧密
蜗杆传动是《机械设计》教学中的一个重要内容，本章开讲引入时会讲到蜗杆传动从外形上看，就是螺旋与斜齿轮的传动典型的一种传动方式，具有工作平稳、兼有斜齿轮与螺旋传动的特点，具备传动比大、结构紧凑等优点，但也有蜗轮材料需用贵重的减摩材料、需要专用滚刀加工、强度较低、蜗杆传动相对滑动速度较大、摩擦因数高等缺点，因此，在规定内容讲完后，及时跟进新型蜗杆传动——TI蜗杆传动的介绍，该种蜗杆传动在光伏用跟踪减速机、汽车起重机等有广泛应用，属于渐开螺旋面包络的环面蜗杆传动，这与教材内容衔接上了，一次包络TI蜗杆传动中，蜗轮是一个普通的渐开线斜齿圆柱齿轮，这又和齿轮传动结合起来，这与本章开讲时提出的蜗杆传动从外形上看，就是螺旋与斜齿轮的传动一致，学生就比较容易理解了。讲这些的目的就是告诉学生们机械学科是一直向前发展的，许多新的问题期待他们解决，激发他们学习机械设计的兴趣。作为教师，应主动跟踪科学技术发展的新成就、上课时介绍机械设计最新发展及其在重大装备上的应用，随时做好更新教学内容的准备，做好与现代科学技术发展的对接。
四、根据专业需求，合理安排教学内容
合理安排教学内容，使其更贴近专业特色，满足专业的需求，更好地实现《机械设计》课程培养应用型人才的目标。比如，机械零件的疲劳强度设计内容对本科生而言本就较难理解，对机械电子工程专业的学生，如果此部分用大量时间讲解，很可能一下子将学生学习机械设计的热情打倒，对后续主要内容的学习带来较大的消极影响。因此这部分只侧重于疲劳现象和概念的讲解，实现满足人才培养目标的要求，不必在教学内容上求全。
五、鼓励学生课程设计创新、教师的职责是对学生的引领
课程设计是《机械设计》课程重要的综合性与实践性教学环节，是学生在校期间第一次较全面的设计能力训练，教学目标包括实践技能、素质教育和创新能力培养三个方面。现在机械类本科阶段的课程设计基本都是圆柱齿轮减速器设计，这个题目不可谓不好。问题的关键是现代的大学生很多知识面较广、思维活跃，有自己独特的想法，这与创新能力培养一致，因此必须给予学生这个机会。但是《机械设计》课程设计的宗旨是让学生得到一次较全面的机械设计能力训练，有些学生的自拟题目是不适合作为《机械设计》课程设计题目的，教师要注意甄别。即使是恰当的题目，教师也不能大甩手，而要和学生一起分析方案、完善方案，把握大方向，引领学生沿着机械设计的方向去做。当然，对于其他同学而言，减速器设计依然是一个能力培养和训练的好题目。
在《機械设计》教学过程中，提高教学效能是评价教学目标的依据之一，无论采取何种方法都是以学生为中心、从内心深处激发他们的学习和探求欲望。因此，人文情怀教育始终贯穿其中，这方面目前有些同行已经在研究并进行实践了。随着科技发展和社会进步，《机械设计》教学过程中定会出现新的问题，只有积极应对，适时调整，才能满足社会要求。
参考文献：
[1]骆郁廷.大学的课堂与教师的使命[N].人民日报，2015-02-13.
[2]刘鹤飞，黄永强，孙月海.TI蜗杆传动的研究现状及发展方向[J].河北理工学院学学报，2006，28（4）：42-45.
[3]任国强.中国古代机械于（机械设计基础）教学之中[J].四川职业技术学院学报，2014，24（4）：144-145+165.
Some Thoughts on How to Improve the Teaching Efficiency of \"Mechanical Design\"
HAN Xiang
（Department of Mechanical Engineering and Electronics，Xuzhou Institute of Technology，Xuzhou，
Jiangsu 221018，China）
Key words：\"Mechanical Design\"；teaching efficiency；human feelings
机械创新设计论文范文第4篇
摘 要 培养学生适应产业转型升级需求的关键能力，是我国新工科建设对人才培养提出的新要求，也是当今工程教育面临的主要问题。由于机械设计基础课程设计对工科学生综合能力培养影响较大，研究现有教学过程对学生关键能力培养的不足，并从教学理念、教学方法、评价体制等三个方面，探讨教学过程中值得改进的方向。
关键词 新工科;机械设计基础;课程设计;教学改革;虚拟仿真实验室
Thinking and Discussion on Teaching Reform of Course Design
for Fundamentals of Mechanical Design in Emerging Enginee-ring//LIU Houguang， CHENG Zhihong， YANG Jianhua， LIU Song-yong， PENG Yuxing
our country， and it is the main problem facing engineering education today. Because the Course Design for the Fundamentals of Mecha-nical Design has a great influence on the comprehensive ability trai-
ning of engineering students， this paper studied the shortage of the
key ability training in the current teaching process. Besides， the direc-
tion that is worth improving in the teaching process was discussed from three aspects： teaching concept， teaching method and evalua-tion system.
Key words emerging engineering; fundamentals of mechanical de-sign; course design; teaching reform; virtual simulation laboratory
1 引言
制造業为我国的经济主体，针对我国制造业大而不强及世界新一轮的产业变革，国务院提出“中国制造2025”重大战略[1]，将高档数控机床和机器人、航空航天装备、先进轨道交通装备等列为十大重点发展领域。随着该战略的实施，全国向新技术、新产业、新业态、新模式经济形态转型过程中，迫切需要大量具有工程实践能力、创新能力及国际竞争力的高素质工程技术人才。为了满足该新型工程技术人才的需求，教育部于2017年提出开展新工科建设[2]，以新产业转型为背景，探索“新理念、新结构、新模式、新质量、新分类”的新型工程教育改革。该支撑国家新形势下产业升级的工程教育改革，对工程技术人才培养过程中的培养理念、培养模式及质量标准等都提出更高的要求。与此同时，中共中央办公厅、国务院办公厅发布的《关于深化教育体制机制改革的意见》中，将培养支撑终身发展、适应时代需求的关键能力作为人才培养重点[3]。故关键能力的培养已成为新工科建设下高素质工程技术人才教育的新方向。这种工程人才的关键能力，体现在职业道德、工程思维能力、工程实践能力、创新创业能力、终身学习能力、领导能力等方面[4]。因此，新工科建设下，工程教育及课程教学的改革应该注重学生上述关键能力的培养。
机械设计基础是一门围绕常用机构的工作特性、设计方法，及通用零部件的工作原理、选型及设计计算的设计类课程，是从工程制图、理论力学、材料力学等理论基础课向工程机械等实践性很强的专业课程过渡的专业基础课[5]。由于其对培养学生掌握工程设计基本技能上具有重要意义，现已成为国内高校诸多工科专业开设的技术基础课程。就中国矿业大学情况来说，该课程面向采矿工程、安全工程、工业设计等非机类专业，以及材料科学与工程、热能与动力工程等近机类专业;每学年授课班级数高达30多个，学生1200多人次，直接影响学校近五分之一的学生。
机械设计基础课程设计是该门课程配套的一项重要的教学实践环节，要求学生能够根据实际生产需要，给出综合考虑机械功能、性能、结构、材料、工艺等多方面因素的设计方案，是学生首次接受的全面工程设计训练。该训练要求学生能够综合运用所学理论课程解决实际工程问题，对学生树立正确的设计思想、掌握基本设计理论和方法、查阅及运用设计资料、培养良好的工程素质具有关键的先导性作用。作为工科优势高校，如何响应国家新工科建设号召，探索机械设计基础课程设计这门对工科院校影响广泛的课程的教学改革，强化学生的关键能力培养，是面临的一个重要问题。本文针对该课程当前的教学情况，结合新工科建设对高素质工程人才的关键能力需求，就该课程能力培养过程中存在的不足及有待改进的内容进行探讨。
2 当前教学存在的主要问题思考
机械设计基础课程设计是诸多工科学生首次接触的工程训练课程，对学生解决实际工程问题能力及工程素养的培养具有较大影响。新形势下，应该结合新工科关于人才关键能力培养的需要，对课程教学方法的进一步改进进行研究。下面从现有设计内容、教学过程、绘图能力等方面进行分析，阐述课程教学存在的主要不足。
从设计内容来看 课程设计的题目，一方面影响学生工程能力培养目标的实现，另一方面受学生所处阶段的知识水平及教学时间限制。现今国内大部分高校的课程设计选题仍沿用20世纪30年代苏联列宁格勒加里宁工学院的方法，即以齿轮减速器设计为核心。学生根据课程设计指导资料中的方法，确定传动方案、参数计算及结构设计，并绘制相应的装配图、零件图，撰写设计说明书。设计对象包含了机械设计基础中的核心内容，有助于加强学生对课程知识的掌握。但题目陈旧，学生缺乏新鲜感，简单抄袭往年材料的情况严重。以至于近年来，很多学者认为该选题内容过于固化，不利于学生创新能力的培养;并建议通过结合创新设计大赛、科研项目等进行选题，对课程设计内容进行拓展。但该门课程是学生第一次接触的工程实践，学生工程基础薄弱，且课程设计时间短。教学过程中发现，成绩中等偏上的学生完成传统选题内容，都需要通过加班来实现。因此，引入较新的设计题目，超越了大部分学生现有的知识水平，且会让学生用去太多的时间查阅资料，造成大部分学生无法完成，失去课程设计人才培养的整体意义。如何在现有设计内容基础上提升学生关键能力的培养，使学生适应时代发展的需求，是目前面臨的一个主要问题。
从教学过程来看 机械设计基础课程设计的完成时间通常在1～2周，随着专业的不同而改变。其教学主要由设计前指导和设计过程中辅导这两部分组成。其中，设计前指导主要是任课教师在学生选题时对课程设计的主要过程进行2～4课时的介绍。采用以课堂讲授为中心的讲授模式，教学手段主要依靠讲授PPT电子讲稿。因学生缺乏工程经验，该指导过程中，学生难以理解所述机械结构的实际意义。讲解重点在于机械系统零件设计及箱体结构设计，而对方案设计及制造工艺介绍较少，学生缺乏对产品设计全流程的准确认识及构思训练。而设计过程中的辅导主要是在课程设计开展期间，任课教师每天去设计教室现场对学生存在的问题进行答疑，通常每天2～3小时。该指导过程中，由于课程设计时间较短，涉及的知识面却较广，部分学生无法在短期内真正掌握设计过程，不敢咨询任课教师，只能简单地照抄设计指导书中的资料，没有实现工程实践能力的培养目标。与此同时，教师对学生最终成绩评价相对单一，主要依靠学生最终的答辩成绩及图纸和说明书质量，对中间完成过程的评估较少。这种以个人为单位的评价，造成学生只注重自己工作的完成情况，不能有效培养学生的团队协作能力及领导能力。
从工程绘图能力训练来看 针对学生在开该门课程时工程制图基础薄弱，国内院校主要要求学生绘制二维工程图纸来完成课程设计。但从完成情况来看，学生CAD图纸出现抄袭现象，部分图纸是基于一个电子模板完成，失去了课程设计的培养意义。针对该问题，很多教师要求学生手工绘制图纸。这种手工绘图虽然避免了抄袭现象，加强学生二维工程图纸的绘图能力，但也带来一些问题：一方面，手工绘图占用时间较多，且没有培养学生的计算机绘图能力;另一方面，由于现有企业工程图纸绘制主要采用CATIA、UG、Pro/E等工业三维设计软件完成，这种传统的二维绘图方法已脱离企业对现代产品设计的技术需求。
针对该问题，很多学者提出采用三维设计软件来完成课程设计，但开课时真正掌握三维设计软件的学生较少，而课程设计课时有限，教师无法额外指导学生学习该类软件，使得三维绘图在该课程上的实际推广存在较大困难。此外，从工程图纸完成质量来看，部分学生还不能准确应用机械制图的前期知识，零件图中零件形状的绘制和公差标注、装配图中配合尺寸的标注等都存在较多问题。
3 课程设计教学方法和教学手段改革探讨
改变教学理念，增加工程实践 现有课程设计教学主要侧重于知识传授，而新工科建设要求高校能够为社会提供高素质复合型工程人才，故教学过程中还需注重学生综合能力、素养等的培养。其中，知识传授方面，在让学生夯实教材中的主要设计理论的基础上，需注重培养学生具有综合应用所学理论知识，分析和解决实际工程问题的能力;培养学生查阅最新文献资料，紧跟学科前沿的能力。在综合能力培养方面，要在课程设计中注重学生实践动手能力、创新能力及自主学习能力的培养。而素养方面，既要注重学生做人、做事基本素质的培养，还要注重学生做学问的工程素质培养。除了教学理念改变，还需进一步加强工程实践环节，提升学生实践动手能力。现有课程设计教学还停留在理论设计上，没有加工样机;学生完成的主要是理论上的复习，对产品的加工、制造缺乏认识，造成该实践训练不能满足时代对工科学生实践动手能力的需求。考虑到采用传统机械加工技术成本较高，而3D打印该成本相对较低的新兴技术已被广泛应用于工业设计[6]，可将3D打印技术引入课程设计，让学生参与加工过程，提升其动手能力，且便于教师评价课程设计完成质量。
改革教学方法，增加教学资源 课程设计存在的很多问题，主要受课时限制，使得传统教学方法无法解决。通过很多学者建议的课程设计融入课堂的方法，提前给学生布置课程设计题目，可以拓展学生的设计时间。但一部分学生自学能力及自我约束能力不强，仅提前布置任务，并不能让他们真正提前开展设计工作，而机械设计基础课堂中又不能拿出较多时间指导课程设计。为此，需要探索利用学生的课外时间来指导学生。
现如今已进入教育信息化时代，随着国家精品在线开放课程建设的推进，很多课程已经通过慕课等在线课程来拓展学生学习时间，提高学生自学能力，但针对机械设计基础课程设计的慕课至今还未见报道。因此，可以围绕传动方案设计、零部件设计、三维绘图、工程图标注等录制视频在线课程，引导学生开展课程设计。
此外，教育部于2018年发布的《关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》中指出，为了适应信息化条件下知识获取方式和传授方式等发生革命性变化的要求，应深化信息技术与教育教学深度融合，开展虚拟仿真实验教学项目建设工作。故针对学生课程设计时对减速器及组成零件感性认识欠缺，可探索建设机械设计基础课程设计虚拟仿真实验室。
改革评价体制，增强团队合作 改变传统仅仅以个人完成的图纸、设计说明书及答辩表现为标准的评价方式，增加课程设计小组协作考核、过程考核。
首先，为了培养学生团队合作精神，在不改变课程设计主体内容（齿轮减速器）的情况下，通过增加应用背景（如带式输送机传动装置、卷扬机传动装置、螺旋输送机传动装置等），对学生进行分组。各小组根据设计内容，对课程设计进行任务分工。通过组员间相互沟通、相互合作，共同确定设计问题解决方案，逐步完成课程设计任务，进而实现对学生团队合作能力及部分优秀学生团队领导能力的培养。
其次，增加课程设计过程考核环节。一方面，借助在线视频课程建设，通过设置在线习题，增加线上学习的过程考核，把握学生对课程设计常见问题的掌握情况;另一方面，增设各小组于关键设计节点的进展演示汇报考核，提升学生沟通、表达能力的同时，监督学生对关键零部件结构设计、工艺设计、CAD工程绘图的掌握情况，并把握学生的团队合作情况。
4 结语
基于新工科建设对学生关键能力培养提出的新要求，本文对机械设计基础课程设计这门对工程专业学生综合能力培养影响较大的实践课程的教学情况进行了分析，研究了现有教学过程中对学生关键能力培养的不足，并从教学理念、教学方法、评价体制三个方面，探讨教学过程中值得改进的方向。
参考文献
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[4]吴涛，刘楠，孙凯.“新工科”视域下工程人才关键能力的思考[J].黑龙江高教研究，2018（3）：156-160.
[5]刘后广，程刚，程志红.抛錨式教学法在机械设计基础教学中的应用探索[J].中国教育技术装备，2014（18）：101-102.
[6]吴军，于之靖，王涛，等.基于3D打印技术的机械类课程设计改革[J].实验室科学，2017（5）：72-74，80.
机械创新设计论文范文第5篇
摘要 经实践工作，从建立了一个基于Web和面向对象数据库的机械CAD/CAE数据管理系统，供大家参考。
关键词 面向对象数据库 工程数据 对象模型 NET Oracle
一、工程数据库管理系统产生背景及其发展
CAD/CAE /CAM 集成就是为实现各CAD/CAE/CAM 系统之间完整的产品数据交换，达到信息共享的目的。为此应采用统一的标准来实现产品数据的定 义，ISO制订了《SO10303一产品数据的表达与交换》，又称STEP标准。该标准根据集成要求、内容以及数据量，有如下四个层次的集成方式。
1、基于中性文件的集成方式 数据存放在有专门格式规定的STEP文件中，各应用系统之间数据交换经过前/后置处理程序处理为中性文件进行交换。这种方式实现简单，但存在数据冗余度大，数据独立性差、难于扩充的缺点。
2、基 于工作格式的集成方式 工作格式是产品数据结构在内存中的表现形式，它利用内存数据管理系统使要处理的数据常驻内存，对它进行集中处理，产生STEP文 件。其特点是处理数据的速度快，可以不必考虑数据的存储方式，实现简单。缺点是由于内存空间的限制，当处理大量的数据时要设置页交换文件，而且也存在着数 据冗余，难于扩充的问题。
3、基于工程数据库的集成方式 应用系统通过工程数据库来统一管理和操纵数据，进行数据交换。这 种方式简化了信息交换方式，适用于数据量大、数据管理规模大，可满足数据共享性、独立性、安全性和完整性要求。它不仅可描述数据本身，还可通过存取路径来 描述数据之间的联系。通过工程数据库存取所需信息，达到数据共享和一致，减少了数据的冗余度，节约空间，缩短存取时间。这是实现系统集成的一种理想集成方 式。
二、CAD/CAE工程数据特点及对数据库功能要求
1、CAD/CAE工程数据特点 在 CAD/CAE集成过程中要利用和生成的大量的工程设计和分析数据。其中一部分是各种设计规范和标准以及产品的技术参数，这些数据是设计过程选用的静态数 据。另一部分是设计过程中生成的数据，如产品的结构分析、性能分析、图形、尺寸公差、技术要求、材料热处理等数据，这些数据具有高度的动态性。与一般的商 业数据相比，CAD/CAE工程数据有着与其显著不同的特点，具体如下：（1）数据结构复杂。机械产品设计中的数据不仅包括结构化数据，它还包括图形、长文 本、表格、线图、视频等非结构化数据，而且在设计过程中数量不断增大，类型不断增多，且要不断修改和补充。（2）数据联系复杂。在数据元素之间存在复杂的联 系，其中一对多、多对多的联系比较普遍。这种密切的联系，构成复杂的网状结构，从而使数据模型十分复杂。（3）数据的一致性。工程数据中存在着从产品的初始模 型推导出的二次数据，一旦初始模型被修改，导出数据也就失效，需要重新计算，用新的数据取代失效的数据，以保持数据库中数据的一致性。（4）模式的动态修改。工程设计过程中工程设计人员建立的几何数学模型的结构会经常修改，要求工程数据库模式能支持这种动态修改，能进行动态数据的定义、删除和恢复等。
2、CAD/CAE工程数据处理对工程数据库的功能要求 由于上述CAD/CAE工程数据特点，对用于CAD/CAE工程领域的工程数据库提出如下要求：（1） 能描述和处理复杂数据类型。由于工程数据结构复杂，语义关系丰富，因此EDBMS不仅要支持用户定义复杂的类型，而且还要支持多对多关系、递归关系等复杂 数据结构的描述。（2）动态处理模式变化的能力。由于设计过程和工艺规划过程中产生的数据是不断变化的，要求EDBMS能支持动态描述数据的能力，使用户既能 修改数据库中的值，又能修改数据结构的模式。（3）版本控制管理。设计是一个设计--分析--再设计的反复过程。设计者经常要对设计过程进行回溯，并重新进行 新一轮的设计。版本管理应能记录设计过程中的历史数据，使设计回 溯到一个合理的阶段，不致使整个设计推翻重新开始。同时设计对象的版本管理应能提供多个设计者并行更新同一设计对象的机制。（4）支持工程设计事务。工程设计 事务是长达以小时、天或周计的长事务。长时间封锁某一设计对象，将严重影响设计的并行性。在EDBMS中必须解决工程长事务中对设计对象的封锁、恢复和共 享问题。
三、采用基于Web的工程数据库管理系统的原因
1、Web技术与工程数据库管理技术的关系 工程数据管理系统 （EDBMS）作为一种应用框架，其对开放性和扩展性的要求与web的开放系统结构相互补充。在web技术上构建EDBMS可充分享受到Web开放体系带 来的优势，增强EDBMS异构环境下的应用。并且随着网络化虚拟设计模式的迅速发展， 产品的设计过程在并行和协同中完成，对于异地的并行协同设计过程，己有的工程数据管理技术不能很好满足现在全球化产品开发战略发展的需要。因此，必须根据 新的形式，通过web技术扩展其功能，使之适应网络化虚拟设计的产品数据和过程管理，使之能够支持异地和异构环境的设计与制造。
2、Web- basedEDBMS的优点 随着网络技术的发展，90年代中后期，出现了以Web技术为基础的新型系统平台B/S（Brow-ser/Server）模 式，B/S模式把传统的c/s模式中的服务器部分分为数据库服务器和应用服务器，从而构成一个三层结构。本文的数据管理系统就是采用这种三层结构模式。 WebbasedEDBMS的优点如下：（1）易于分散用户交流、同步。（2）简化了系统的开发与维护。3）较强的跨平台性，用户界面统一、友好。
四、CAD/CAE数据管理系统与PDM的关系
产 品数据管理（Product Data Management，PDM），是以软件技术为基础，管理所有与产品相关信息（包括零件信息、配置、文档、 CAD文件、结构、权限信息等）和所有与产品相关过程（包括过程定义和管理）的技术。PDM技术是对工程数据管理、文档管理、产品信息管理、技术数据管 理、技术信息管理、图像管理以及其它各种名目的管理技术的综合概括和扩展。PDM重要性不言而喻，从概念上看PDM技术可以管理与产品相关的工程数 据，CAD/CAE数据管理系统可以看作是PDM系统的子集，但成功实施PDM却并非易事。实施现有PDM产品存在的问题。
五、结论
本文建立面向对象的工程数据模型，利用关系对象数据库存储管理工程设计数据和分析数据，通过网络实现数据信息共享与交换，并利用VRML技术实现三维模型的在线浏览。
（作者单位：长江大学机械工程学院）
机械创新设计论文范文第6篇
关键词：测量与进给 数控系统 机床进给结构 系统设计
制造业是衡量一个国家经济发展程度的重要指标，机械行业又是制造业中重要的组成部分。在当前这个高速发展的社会当中，生产与运作的现代化成为机械发展的主题，机械的测量与进给在机械工作中扮演着越来越重要的角色。而它所包含的伺服系统以及滚珠丝杠等部件也是机械化中重要的组成部分。机械的现代化要求车床工作中具备先进的操作管理系统，从而实现对机械的生产运作的合理的规划与系统的指导，保证车床的合理有效运作。只有这样才能促进中国的机械行业得到有效地发展。
1 测量与进给机械系统设计特点
通过研究发现，测量与进给机械系统的特点主要表现为以下几点。
1.1 结构严谨，联系紧密
加工中心进给系统的机械结构中最主要的一个特点就是各环节紧密相连，形成一个联系紧密的整体。其主结构是由伺服电机通过驱动滚珠丝杠旋转，使得丝杠上的丝母做横向或纵向位移，工作台与丝母连接在一起，通过位移传感器对工作台的位置随时侦测，形成闭环的反馈，推动伺服电机有条不紊的运作。滚珠丝杆螺母副可以促使电机的转动转换成工作台的直线运动，从而使得导轨保证了工作台直线运动的精度和动作的灵敏度，保证了进给系统的有规律、有效地工作。
1.2 人工控制减少，自动化加强
当前测量与进给系统的运作主要依靠数控技术。利用人工进行操作的成分逐渐减少。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，如今已经广泛运用到测量与进给系统之中。数控技术与现代制造业进行有机的结合，形成了一种机电一体化技术。数控技术与进给系统的广泛结合形成了一种高精度、自动化的机床，它的多工位刀塔或动力刀塔，可以加工多种立体物件，如直线圆柱、斜线圆柱、圆弧、各种螺纹，等等。其中人工操作只有任务输入，大部分是依靠数控自动化来完成。
1.3 国际化趋势加强
经济发展的全球化趋势是时代的一个显著的主题，而技术发展与国际接轨也是机械进给系统发展的一个主流方向。由于中国发展较晚，世界发达资本主义国家的机械技术领先于中国，所以，中国进给系统的更新与发展离不开借鉴和学习外国的先进技术。随着改革开放的日益深化，国际先进人才与技术不断引进中国，机械生产的测量与进给技术国际化日益加深，中国的测量与进给机械系统技术与国际化逐渐接轨。
2 测量与进给技术设计方法探析
2.1 数控技术的广泛应用
数控技术是各行各业应用最广泛的一项技术，它可以将数字化深入地融入进行业发展之中。数控车床与车削中心，是一种高精度、高效率的自动化车床。传统的机械加工都是依靠手工对车床进行操控进行作业，利用肉眼对卡尺进行标准测量从而完成工作。当前数控技术的融入，使得进给机械系统得到了充分的自动化发展。数控技术主要依靠电子计算机对数据的测量，将机械运作的尺度精确到位，促进车床工作的准确无误。所以对测量与进给机械系统的设计离不开长期持久的对数控技术进行融合应用。
2.2 伺服电机的严谨筛选
步进电机是一种离散运动装置，它和现代数字控制技术在本质上有着直接的联系。伺服电机作为一种补助马达间接变速装置，可以控制速度，位置精度非常准确。在数控进给系统之中，对伺服电机的筛选工作是其前期工作中至关重要的一部分。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，可以将所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，所以，伺服电机的选择关乎着整个进给系统的成败，是测量与进给系统设计中不可或缺的工作。
2.3 导轨结构的严谨设计
在进给系统中常用的导轨有滑动导轨、滚动导轨等几种导轨，在进给系统中对导轨的选择也是进给系统中关键性的工作。滑动导轨的产生的摩擦比滚动导轨产生的摩擦力要大得多，所以要保证对导轨的有效、合理的选择。一般对直线滚动导轨的选择比较多，它的突出特点是零间隙，可以由导轨体和滑块对车床进给进行有效地协调和运作，对导轨长度与选型的选择要根据实际需要合理选择，合理地选择可以保证机械测量与进给工作的高效运转，可以保证工作质量，缩短时间，节约成本。
3 结语
随着国际技术的迅猛发展，中国也逐渐加快了技术的更新换代。作为制造业重要的组成部分，测量与进给系统的现代化设计走在了现代更新设计的前沿，换句话说，机械测量与进给系统是否可以得到有效地更新换代，直接关系到了制造业的发展与否。数控技术的深入与精确的推算无疑是测量与进给技术发展的趋势。推动测量与进给系统的升级与发展，深入实现机械制造业的现代化是一项艰苦而又漫长的路，推动各方面综合发展任重而道远。
参考文献
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