發布時間：2022-05-10 10:15:12
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇機械創新設計論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1機械結構應注意的防腐蝕細節
機械結構的防腐蝕設計對于機械結構的創新及優化而言具有至關重要的意義，為了更好地完成機械結構的優化，各機械設計企業在進行機械設計的過程中理應注意如下防腐蝕細節：
①必須確保設備的機械結構于停車期間完全空干，以防止因介質殘留淤積而造成的腐蝕。
②防止間隙結構的出現，以杜絕腐蝕介質的入侵。
③高溫及高質量濃度將導致沉淀物及冷凝物的出現，進而增加腐蝕幾率，因此設計人員在結構設計時必須避免此類現象的出現。
④異類金屬接觸可能導致接觸性腐蝕出現，因此設計人員在進行結構設計時理應盡可能地將異類金屬有效地隔絕開來。
⑤避免高速流體接觸流道壁面，以降低侵蝕腐蝕。
⑥遵守最小化表面積原則，也就是說在容積一樣的情況下讓結構被腐蝕的表面積最少，比方說球體結構最好，其次便為圓柱體。
2機械結構創新設計與變元法應用
我們在對某一結構的設計方案展開評價時，理應對其將帶來的經濟效益、所具有的工藝性、技術可行性等相關指標進行綜合的考量，隨后從諸多備選結構方案中選出最佳的結構方案。在機械結構方案已然確定的情形下，也可對重要結構或零件展開不同變元的研究，甚至于變元間展開綜合的聯合修改，已實現優化設計的目的。此外，也可選用某些數學模型，之所以建議大家選擇數學模型，主要是由于數學模型能夠較好地介紹結構設計中的尺寸及數量變元，同時還能夠對材料變元展開間接的介紹。以機械設備的不同要求及特征為依據，綜合使用不同變元，使用設計人員掌握的經驗和知識，借助創造性思維的方法，設計出不一樣的機械結構。比方說如下轉盤結構。在以上三大結構圖里，假如把結構設計方案1里的錐齒輪間與主軸承二者之間的位置進行調整，且借助調整位置變元，接著再改變水平軸位置的左軸承形狀，即借助更改形狀變元后得到結構設計方案2。假如更改方案1里的主軸承及齒輪的尺寸、大小與數量，且借助調整二者的數量變元與尺寸變元，隨后再調整齒輪構件及軸承零件的位置，再改變位置變元，即能夠得到設計方案3。從以上盤結構方案都可采用變元法較好的實現。如果進一步運用變元法，同樣可以獲得更多類型各異的結構設計方案。借助對比以上三大結構方案，綜合研究社會效益可行性與制造工藝等諸多內容，我們可以得出這樣的結論：方案2系三大方案中最佳結構組合。某一機械結構方案的綜合評估，理應以實際使用效果充當最后評估的事實依據。如果對轉盤結構里的齒輪構件展開進一步的可行性分析與優化設計，同時對滾動軸承和齒輪工作展開彈性流體壓潤滑研究，接著實施精密計算，均能夠為改善轉盤結構設計提供諸多參考數據。
3結語
深入分析機械創新結構設計對于機械行業的發展而言具有舉足輕重的作用，它不僅能夠更好地滿足當前社會對機械設備不斷升高的要求，實現各類機械零件的最佳組合，同時還可以推動機械行業的可持續發展。因此各機械設計企業理應在機械設備設計過程中充分采用創新設計理念，尋找最佳結構設計，以設計出更多的結構方案，推動企業自身的發展，最終促進社會的良性發展
作者：高新紅 單位：成都航空職業技術學院
1機械結構設計上的七種變元創新方法
德國人發明的這一種變元法，是目前世界上最為科學易懂的變元方法，它能夠衍生出許多不同的方法，具有很大的可塑性。這種方法的內涵主要有兩部分：它變化內容多樣，包括材料、數量、位置、尺寸、形狀、連接、工藝七個方面；另一部分是上述七個方面的具體運用，運用的前提條件是機械基本結構，這些元素在其基本結構的基礎上進行一定的變化，這樣就有不同的形式，新的機械結構設計方案就創造出來了，這樣就達到了優化設計機械結構的目的。接下來筆者將會重點介紹七種創新方案在機械結構設計的具體運用，其最終目的還是滿足整個機械產品的生產的要求，這也是目前機械工作者普遍使用的方案。
1.1材料變元
現實生活中很多種材料都可以用來設計機械結構，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結構類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結構模式。比如說：在進行鋼材料的結構設計過程中，零件的截面面積越大，材料結構強度就越大、越硬；在鐵材料的結構設計中，為了使結構變強變硬，人們通常使用加強筋和隔板的方法；在塑料材料的結構設計中，塑料件的筋板和壁厚應該無差而別且對稱均勻。
1.2數量變元
在產品的結構當中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構成了產品本身，如果想要將機械的結構目的進行改變，那么就可以通過調節上述結構元素而實現。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘的時候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設計為一體的話，就可以大量地節省安裝的時間，提高了效率。
1.3位置變元
在實際操作過程中，產品結構的元素之間的位置是可以進行調換的，這樣可以無形中使結構本身的設計更加完善。比如，零件的焊縫位置應該對應中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變元
零件的尺寸必須符合使用的標準才行，必須在各項標準合格之后才可以進行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現了標準的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進行加工。如果不符合產品的需求那么還需要進一步的加工整形來達到產品的要求。
1.5形狀變元
機械整體的結構目的可以通過調整零件的形狀或者改變其規格的大小而實現。比如在彈簧的生產過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設計出不同規則的產品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠將壓力有效融合，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設計空間放大，并且實現它的自身獨特性，即使它在單獨使用的過程中也可以實現跟其他零件的配合。
1.6分析連接變元
一是聯接方法，主要的模式有焊接、膠結以及螺紋聯接等方式。二是聯接的方式，根據結構類型的不同而不同，因此為了豐富聯接方式以及尋找到最為契合的聯接方式，各個聯接的結構以及聯接的方式都可以進行相對應的合理調整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯接的方式上不能選擇好，那么就會在聯接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續使用，這樣的結構也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變元
零件在產生之前，往往會有其自己的設計圖紙，而設計圖紙上面的結構內容直接決定了產品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設備的零件都不是完全相同的，所以零件的設計以及成本也千差萬別，如果設計工藝在產品出產之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質量，一旦零件沒有合乎要求，那么產品的整體結構就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現在的加工技藝正呈現著不斷創新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創新性，但是還不夠成熟，并非達到了理想中的需求，因此還需要進一步的對此加大研究的力度。
2機械結構創新的嘗試及優化測評
2.1機械結構設計的創新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設備必須進行防腐蝕性的設計，這樣一來，在設計的最初就應該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設計上面，對停車間給予了嚴格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質存在。其次，設備的使用年限與設備本身一些極為細小的間隙區有著十分重大的聯系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進行操作控制的，就像是一些產品的焊接點，這些產品貌似看起來已經不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應該進行必要的封存和填補，或者干脆將縫隙擴大，這樣便于對其進行維修補救和防護。再次，溫度較高以及質量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產品中產生，一旦發生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨特的屬性，產品在構建的過程中不一定是一種金屬構建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產生接觸面的腐蝕，應該對此進行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點也就越小，因此要針對產品的不同設計縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對機械結構變元創新設計的優化評測
機械結構在完成變元創新實踐之后。要根據目前的性能以及使用效果進行一個綜合的測評，首先要進行模糊測評，運用理論研究和一些理想化的模型設計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數學模型，根據先進的設計理念和規劃，對其進行變化創新設計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經驗和研究理念進行對其綜合評價的過程，并根據現有的先進思維對其進行構建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產品在經過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達到了指標，并且要將邏輯推理的思維運用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經選擇好了的方案，進行進一步地修改和完善，從而作用于產品的機械結構構建當中，服務于產品的整體功能。
3結束語
機械創新結構設計在目前產業的發展和建設當中占據著十分重要的比例，因此研究其具有不菲的價值，但是研究機械創新結構設計并非一件簡單的事情，對于設計者和研究者都提出了非常高的要求，不僅在專業知識方面要熟練甚至精通，還要有敏捷的分析能力和發現問題解決問題的能力，創新的思想和技術知識更是不用說，這也是前提之一。
作者：陸建榮 單位：南通廣播電視大學
1機械結構設計上的七種變元創新方法
德國人發明的這一種變元法，是目前世界上最為科學易懂的變元方法，它能夠衍生出許多不同的方法，具有很大的可塑性。這種方法的內涵主要有兩部分：它變化內容多樣，包括材料、數量、位置、尺寸、形狀、連接、工藝七個方面；另一部分是上述七個方面的具體運用，運用的前提條件是機械基本結構，這些元素在其基本結構的基礎上進行一定的變化，這樣就有不同的形式，新的機械結構設計方案就創造出來了，這樣就達到了優化設計機械結構的目的。接下來筆者將會重點介紹七種創新方案在機械結構設計的具體運用，其最終目的還是滿足整個機械產品的生產的要求，這也是目前機械工作者普遍使用的方案。
1.1材料變元
現實生活中很多種材料都可以用來設計機械結構，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結構類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結構模式。比如說：在進行鋼材料的結構設計過程中，零件的截面面積越大，材料結構強度就越大、越硬；在鐵材料的結構設計中，為了使結構變強變硬，人們通常使用加強筋和隔板的方法；在塑料材料的結構設計中，塑料件的筋板和壁厚應該無差而別且對稱均勻。
1.2數量變元
在產品的結構當中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構成了產品本身，如果想要將機械的結構目的進行改變，那么就可以通過調節上述結構元素而實現。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘的時候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設計為一體的話，就可以大量地節省安裝的時間，提高了效率。
1.3位置變元
在實際操作過程中，產品結構的元素之間的位置是可以進行調換的，這樣可以無形中使結構本身的設計更加完善。比如，零件的焊縫位置應該對應中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變元
零件的尺寸必須符合使用的標準才行，必須在各項標準合格之后才可以進行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現了標準的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進行加工。如果不符合產品的需求那么還需要進一步的加工整形來達到產品的要求。
1.5形狀變元
機械整體的結構目的可以通過調整零件的形狀或者改變其規格的大小而實現。比如在彈簧的生產過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設計出不同規則的產品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠將壓力有效融合，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設計空間放大，并且實現它的自身獨特性，即使它在單獨使用的過程中也可以實現跟其他零件的配合。
1.6分析連接變元
一是聯接方法，主要的模式有焊接、膠結以及螺紋聯接等方式。二是聯接的方式，根據結構類型的不同而不同，因此為了豐富聯接方式以及尋找到最為契合的聯接方式，各個聯接的結構以及聯接的方式都可以進行相對應的合理調整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯接的方式上不能選擇好，那么就會在聯接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續使用，這樣的結構也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變元
零件在產生之前，往往會有其自己的設計圖紙，而設計圖紙上面的結構內容直接決定了產品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設備的零件都不是完全相同的，所以零件的設計以及成本也千差萬別，如果設計工藝在產品出產之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質量，一旦零件沒有合乎要求，那么產品的整體結構就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現在的加工技藝正呈現著不斷創新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創新性，但是還不夠成熟，并非達到了理想中的需求，因此還需要進一步的對此加大研究的力度。
2機械結構創新的嘗試及優化測評
2.1機械結構設計的創新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設備必須進行防腐蝕性的設計，這樣一來，在設計的最初就應該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設計上面，對停車間給予了嚴格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質存在。其次，設備的使用年限與設備本身一些極為細小的間隙區有著十分重大的聯系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進行操作控制的，就像是一些產品的焊接點，這些產品貌似看起來已經不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應該進行必要的封存和填補，或者干脆將縫隙擴大，這樣便于對其進行維修補救和防護。再次，溫度較高以及質量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產品中產生，一旦發生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨特的屬性，產品在構建的過程中不一定是一種金屬構建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產生接觸面的腐蝕，應該對此進行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點也就越小，因此要針對產品的不同設計縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對機械結構變元創新設計的優化評測
機械結構在完成變元創新實踐之后。要根據目前的性能以及使用效果進行一個綜合的測評，首先要進行模糊測評，運用理論研究和一些理想化的模型設計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數學模型，根據先進的設計理念和規劃，對其進行變化創新設計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經驗和研究理念進行對其綜合評價的過程，并根據現有的先進思維對其進行構建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產品在經過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達到了指標，并且要將邏輯推理的思維運用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經選擇好了的方案，進行進一步地修改和完善，從而作用于產品的機械結構構建當中，服務于產品的整體功能。
3結束語
機械創新結構設計在目前產業的發展和建設當中占據著十分重要的比例，因此研究其具有不菲的價值，但是研究機械創新結構設計并非一件簡單的事情，對于設計者和研究者都提出了非常高的要求，不僅在專業知識方面要熟練甚至精通，還要有敏捷的分析能力和發現問題解決問題的能力，創新的思想和技術知識更是不用說，這也是前提之一。
作者：陸建榮 單位：南通廣播電視大學機械工程學院
1．我國機械創新設計和制造
一般情況下，創新設計先后經過抽象思維、邏輯思維、全面分析和最后決策四個環節。抽象思維主要是是通過設計人員充分發揮創新思維和智慧，提出新穎的有可能實施的想法，是創新設計必備過程。有了抽象思維過后再將想法具體化，考察其邏輯性和可行性，結合有關的科學理論知識、原理進行進一步的新穎的、可行的、具體化的機械設計。而全面分析則包含了創新設計過程中所涉及的所有可能性，綜合考慮技術的可行性、成本與性價比，最后設計出新的可以滿足人們生活和生產需要的機器或者其他產品。
1.1我國機械創新設計過程
機械創新設計的目的在于改善機械本身的功能、性能或者以更低的經濟成本制造滿足生產生活需求的機械。目前，我國技術專家認可的機械創新設計過程一般可分為四個部分，一是根據具體需求確定機械設計的基本原理，二是機械結構的優化和改進，三是機械尺寸設計和參數優化，四是機械運動性能及動力參數優化。機械創新設計與普通的機械設計并沒有實質性的差異，主要的區別在于機械創新性設計注重發揮人的主觀能動性和創新能力的突破，在充分的調動人的積極性的同時創造出更加符合使用者需求的機械工具。
1.2我國機械創新設計的特點
機械創新設計主要包括四個特點：一是多學科知識交叉運用，互相融合，互相滲透；二是機械創新設計中，數字并非主要思考因素，而是應該充分結合過往經驗和相關的理論知識，合理判斷和提出可行的新的設計方案；三是機械創新設計不僅需要理論知識和經驗，同時也十分注重靈感、想象力、創造力的作用，因此應該最大程度發揮四者的作用；四是凡是設計創造類等實踐活動都需要不斷重復、嘗試，從中吸取經驗，多級選擇最佳方案。在機械創新設計過程中，只有完全領略和充分展現以上四個特點，才能做出優秀的創新設計。
2.我國機械創新設計思維
機械創新設計思維對于機械創新設計來說意義重大，只有通過不斷的改革創新和開拓進取，勇于突破現有的固定模式和局限，采取新的方法、體制、設計才能使自身在飛速發展的時代中保持領先，走在時代的前沿。
2.1機械創新設計思維的涵義
創新設計思維就是指在原有的科學理論知識、原理以及過往的設計和經驗中設想出新穎的、更能滿足審美或者實用需求的設計方案。而對于機械設計人員來說，創新無疑是自身最優秀的競爭力，通過提高產品的性能、降低產品的成本以及縮短生產時間來提高機械設計的性價比。在機械創新設計過程中，首先應該有創造性思維，在前人的基礎上提出更加優化的觀念，并將這些優化的觀念付諸實踐，從而創造出新的不一樣的機械設計。創造性思維具有多維多向性的特點，強調聯想、靈感和感覺，并不是依靠固定的邏輯思維推理出來的，而是激發于機械創新設計人員的大腦。
2.2機械創造性思維的三大特征
2.2.1自由性
機械創造性思維最大的特征在于自由，創新是自由的，思想是自由的。機械創新設計人員可以在結合有關客觀科學理論的基礎上完全自由憑借自己的想象、靈感、直覺設計出新的機械，而不必有太多的思想束縛。在當今變化趕不上計劃的經濟時代，思維的自由符合現代社會發展的需要。而在機械設計工作中，要不斷地有新的進步的成果，就必須突破原有的事物，消除固定思維的束縛，自由地翱翔在創新設計的天空中，只有不斷突破和創新才能設計出更令人滿意的成果。
2.2.2多向性
每個人的思維方式都不一樣，具有多向性的特點。而在機械創造性思維中，同樣具有多向性的特點，設計人員可以從不同角度去觀察和判斷問題，并且設想出完全不同視角的方案。設計的美妙恰巧在于它的多樣性和多向性，沒有固定的設想方向，任意一個方向都可以是設計者們延伸的目標。多向性思維與創造力是相輔相成、密不可分的，一個機械產品的設計過程中一定有過多向性的設想，從中擇優進行實踐得出最后產品。因此，多向性思維是機械設計中十分重要的一點。
2.2.3獨創性
獨創性即設計出跟別人不一樣的產品，提出不一樣的理念，突破原有的固定模式，創造出新穎的進步的成果。獨創性是機械創新設計的目標，創新的目的在于獨創，擁有別人沒有的想法和成果。因此，在機械創新設計過程中，要學會從新的切入點思考問題，掌握不同的設計方法，敢于向原有的觀點提出新的看法，從而設計出具有獨創性、新穎的機械產品，更好滿足生活和生產的需求。
綜上所述，在機械創新設計的路途上還有很長一段路要走，在創新設計的過程中對于機械創造的創新思維非常重要，在遵行已有的設計基礎上，需要更長遠更有想象力的思維去推動機械創新設計的發展。
作者:石建單位:中國特種飛行器研究所
0引言
機械方案設計是一個創造性很強的活動，其思維過程是形象思維和抽象思維綜合作用的結果。目前計算機輔助設計（CAD）主要解決了在計算和繪圖等設計后續階段對設計者的支持。而對于極富創造性的早期方案設計階段的計算機支持至今沒有取得實質性的進展。即使是智能CAD系統，所采用的方法的理論基礎仍是基于傳統的人工智能的知識表示與推理方法，即邏輯思維為基礎，其中多以知識工程和專家系統的方法實現。這種CAD與AI的簡單組合，沒有也不可能從真正意義上實現方案設計自動化。創造性如何在方案設計過程中體現一直是困擾設計理論研究工作者的棘手問題，也一直沒有很好地解決，本文將就這一問題作一探討。
1機械方案設計的一般過程
一般認為，方案設計階段主要有兩個任務：首先是建立技術系統的功能結構。然后通過選擇相應于功能結構中的每個功能的功能載體，并組合這些被選擇的功能載體形成整個技術系統的設計方案。
通用設計理論認為，方案設計過程可表述為兩個映射過程（圖1）：即用戶需求域到功能域的映射以及功能域到結構域的映射。由需求域到功能域的映射過程最能體現設計者的創造能力，這一過程涉及到對設計思維規律以及創造性機理認識水平，涉及到自然語言到專業技術語言的轉化。盡管有些學者提出通過對設計要求進行層次分解來建立功能結構圖的討論，但一般還要通過人工干預進行。從功能到結構的映射，實際上是功能結構圖中的每一個分功能與能實現該分功能的結構進行匹配，一般情況下，總體功能往往包含著許多分功能。而每一功能可以由不同的結構來實現，因此存在組合、協調和評價篩選的問題。具體的機械方案設計過程如圖2所示。
（3）
當然能夠實現各子功能的子結構數并不相等，可以將能夠實現某一子功能的最多子結構數定為n，少于這個數的子功能元素項用零表示。圖2所描述的機械方設計的一般過程，看起來很簡單，但計算機實現有許多問題需要解決。如總功能如何分解為子功能、功能如何表達（因為從不同的角度提出的功能表達詞匯是不相同的）以及如何有效根據功能索引子結構等問題有待進一步探討和研究。
2基于機構結構類型變異綜合方法
自60年代圖論理論首次被應用于機構設計以來，它在機構分析與綜合方面的應用得到深入的研究。在圖論中，封閉的圖代表機構，頂點代表連桿，邊代表運動副。圖可以用矩陣（如鄰接矩陣和關聯矩陣）表示、分析和計算。1979年，Freudenstein和Maki提出“功能與結構分離”的方法用于機構綜合，隨后許多學者對這一方法進行研究和深化。該方法包括如下幾個環節：
2．1根據用戶的需求，提出機構創新設計任務與技術要求：
（1）拓撲結構要求
如運動性質（平面運動或空間運動）、基本回路數（或獨立環數目）、運動副類型及數目、構件類型及數目、主動副類型及其位置以及機架的構件類型及其位置；
（2）功能性要求
如輸出構件數目及其位置、每一輸出構件的任務（如軌跡生成、函數生成、導引以及其它要求、滿足對預定的速度及加速度要求、滿足對機構整體的動力學性能要求；
（3）約束條件
如運動精度、結構緊湊性、剛度、機械效益、軸銷作用反力以及制造、裝配、成本等方面的約束。
2．2結構類型綜合
通過結構類型綜合列出滿足設計任務要求的全部結構類型并以適當形式表示。
2．3優選結構類型
根據功能要求和約束條件，篩選出好的結構類型。
該方法目前研究局限在平面連桿機構的結構類型綜合，且一般集中在運動鏈同構識別、自由度識別方法以及平面運動鏈自動生成等理論方法研究階段。盡管有一些應用的研究報道，但都是針對簡單機構（如變沖程發動機活塞機構、車門開啟機構等）通過人工方式實現。計算機實現還有一些關鍵技術沒有很有效的方法，如運動鏈同構識別問題，主動副位置確定、機架位置的確定、桿組的自動劃分以及對運動鏈進行評價篩選等問題。
3集成功能推理及結構推理的方案創新設計過程模型
如果用人工智能語言描述，在上述第1小節中討論的機械方案設計的一般過程是基于功能推理方式，而第2小節中所討論的機構結構類型變異綜合方法是基于結構推理方式。這兩種方式有其內在的聯系，如何將這兩種方式有機地聯系在一起對于機械方案創新設計是一件很有意義的工作。功能推理主要解決功能到結構之間的映射，通過結構部件組合途徑形成機械方案。而結構推理是從結構部件的拓撲結構上通過機構演繹（機架變換，主動件位置變換以及運動副類型變換）途徑對機構進行變異創新，盡管目前結構推理局限在平面連桿機構結構類型綜合，但通過本文的研究，該方法可以擴展到一般剛體機械方案創新設計。有鑒于此，作者提出如圖3所示的集成功能推理和結構推理的機械方案創新設計過程模型。
該設計過程模型由以下主要步驟組成：
Step1：功能結構圖的建立。根據設計要求，建立功能結構圖。
Step2：根據建立的功能結構圖，尋找滿足各子功能要求的功能載體并組合成為原始機械方案。
Step3：將原始機械方案進行抽象化為表達機械方案連接信息的運動鏈表示。并記錄原始方案一些約束信息，如自由度數、桿數、原動件必須是幾副桿、輸出構件是否必須與機架相連等等。
Step4：運動鏈發散。列舉所有與抽象化表示的運動鏈具有相同自由度、桿副類型以及桿數的非同構運動鏈，并進行篩選。
Step5：機械方案元型集的生成。對篩選的運動鏈進行機架識別、原動件識別、桿組識別，形成用連桿和轉動副表達的機械方案元型。
Step6：候選方案集的生成。將以上生成的機械方案元型通過類型替代，形成候選方案集。
Step7：方案的評價決策。得到最優方案。
Step8：方案的尺度綜合。
4機械方案創新設計智能支持系統
根據以上的過程模型，我們開發了機械方案創新設計智能支持系統MCIDISS。系統的結構如圖4所示。該系統由五大模塊組成：
（1）基于實例功能推理的原始機械方案生成模塊：該模塊采用兩級實例推理的模型，完成從設計任務到功能結構圖的建立以及裝置提取與組合協調設計生成原始機械方案的
任務。
（2）基于結構推理的方案設計創新模塊：該模塊在上面模塊產生的原始機械方案的基礎上，通過抽象化表示，將原始機械方案表達為一般化運動鏈，從機械方案拓撲聯接上進行變異創新。
（3）評價決策模塊：該模塊主要任務是對各階段的設計解進行評價決策。系統主要采用模糊綜合評價決策方法。
（4）機構尺度綜合模塊：該模塊主要任務是對組成機械方案的機構參數進行綜合，以便從尺度上論證方案的可行性。
（5）運動分析及仿真模塊：該模塊是在完成機構尺度綜合后，對其進行運動分析和仿真，以便使設計者對所設計的方案有一個清晰直觀的認識。
5結束語
本文先簡要分析了機械方案設計一般過程和機構結構類型綜合的一般過程，在此基礎上，研究并提出了集成功能推理和結構推理的機械方案創新設計過程模型。基于所提出的過程模型，作者開發了機械方案創新設計智能支持原型系統MCIDISS。MCIDISS開發和運行表明，其具有合理的知識庫結構，運行情況穩定，用戶界面友好，推理控制策略靈活，因此具有很好的實用性和較高的開發效率。
摘要:機械創新設計是指在設計者充分發揮創造力的前提下，使用現有的科學技術對構思進行創新，從而設計出實用性、新穎性、創造性的機械產品。在機械創新設計中，創新設計主要包括兩方面，一是對機械產品的適用性、可靠性、經濟性、技術性等進行改進和完善;二是創造性地設計出滿足生活和生產新需求的新產品。
關鍵詞:現代設計方法;機械創新設計;研究
1現代設計的定義和方法
現代設計是把傳統的設計理論和設計方法作為基礎，把計算機的應用作為標志，是具有信息化時代特征的新型設計技術。目前，現代設計已經逐漸發展到產品規劃、產品制造、產品營銷、產品運行、產品回收等各個層面，除開傳統設計的理論和方法外，與設計相關連的技術和學科，特別是自動化的技術、制造工藝、材料知識、自然科學的知識、系統的管理技術等在現代設計中也是十分必要的內容。現代設計的方法是對把產品作為目標的知識的總稱，其涵蓋的內容和方法非常廣泛，主要包括可靠性的設計、優化的設計、有限元的設計、計算機的輔助設計、價值工程等。
2機械設計
機械設計是屬于綜合性較強的工程技術，其在社會生活和生產中有著無可替代的重要作用。例如:人類生活所需的各種用品和工具，工業生產中所需的各種儀器和設備等都和機械設計緊密相連。在機械設計中，主要把機械設計的過程分為以下四個階段:①產品規劃的階段;②方案設計的階段;③技術設計的階段;④制造和試驗的階段。
3機械創新設計的思路
機械的創新設計是設計者在對創造力充分發揮的前提下，使用現有的科學技術進行創造性的構思，從而設計出實用性、創造性、新穎性的產品。在機械創新設計中要著重解決的問題是對機械產品的創造模式、機理、方法、過程等進行探討，通過對機械產品的程式化、算法化、符號化、定量化來強化機械設計的質量、效率、可靠性。雖然機械創新設計要基于機械設計的傳統方法，但是機械創新設計更追求創造性，因為要加強機械產品的競爭力就必須強調設計的創新性。在機械創新設計中，雖然設計的投入只有產品總投入的5%，但是設計的決策在產品投入中占70%。由于在設計階段就要對產品的結構、性能、成本、質量、維護等因素進行確定，且創新設計不僅是關于產品使用周期的設計，還是關于用戶和市場的設計，因此只有通過機械設計的創新才能使機械產品具有更加良好的競爭力。機械的創新設計不僅繁雜、耗時、費腦力，還緊張、繁重、費體力，要有效地提升創新設計的效率，就要使用科學的設計工具和設計方法，而設計的自動化便是創新設計的理想目標。在機械的創新設計中，其科學性一方面可以讓設計者從系統的層面認識設計，從而有效地避免不良設計;另一方面可以實現設計工具的尋求愿望，因此機械創新設計不僅是設計工作的實際需求，更是機械設計中CAD技術的未來發展趨勢。
4現代設計創新的研究
機械創新設計是在設計者對創造力充分發揮的前提下，使用現有的科學技術創造性的構思，從而設計出實用性、創造性、新穎性的產品。機械的優化設計、計算機的輔助設計、有限元設計、系統設計、創新設計等形成了現代設計的系統方法庫，且現代設計對利于設計思想和設計方法的學科不斷吸收。專家系統、思維科學、人腦研究、人工智能等的發展使創新設計在機械設計中越來越重要，因為不僅專家系統、思維科學、人腦研究、人工智能等已經給創新設計奠定了理論基礎，而且創新設計的發展還能促進創造思維的機理解釋和科學技術的發展。在機械的創新設計中，創新設計的內容主要包括兩個方面:①完善機械產品的經濟性、技術性、適用性、可靠性;②設計和創造滿足生活和生產需求的新產品。在機械的創新設計中，其關鍵的優秀主要是對機械產品的創造模式、機理、方法進行探索，并對機械產品的創新設計進行定量化和程式化。
5現代設計未來的發展趨勢
現代設計是把分析軟件和工程設計作為基礎，把計算機作為工具，通過現代的設計理念進行設計的新型方法。ADAMS、PRO－E、SolidEdge、I－DEAS、UG、SolidWorks、NASTRAN、ADINA等都是現代設計中使用較多的分析軟件。現代設計的方法中，在使用分析軟件和計算機的同時，要遵循常規設計的內容，且在現代設計的方法強調中，不能忽視了常規設計的重要作用。現代設計的方法較多，且涉及學科較廣，虛擬的設計、優化的設計、計算機輔助的設計、可靠性的設計、并行的設計、有限元的設計等都是現代設計中經常使用的設計方法。由于現代設計方法的通用性較強，比如:在優化的設計方法中，其理論基礎不僅可以在機構的和零件的優化設計中使用，還能在建筑工程和電子工程等領域中使用，因此現代設計的發展較為快速。現代設計發展迅速的表現如下:1、機構的計算機輔助設計和計算機輔助設的并行發展。2、機械的優化化設計和優化設計。3、機械的可靠性設計和可靠性設計。4、設計過程更為數字化，既要對工程中確定性變量的數學建模和描述進行完善，還要對非確定性變量的數學建模和描述進行研究。5、設計過程更為智能化和自動化，不僅要對各種方法庫、數據庫、知識庫進行研究、健全、發展，還要對商品軟件的研發自學習、自適應、自編程，例如:對信息、數據、知識獲取和處理技術的研究。6、對多目標和不可微模型進行優化、對工程的不確定模型和動態的多變量進行優化等優化程序和優化方法的研究，并且優化程序和優化方法的研究已經發展到了對廣義工程系統領域的優化。7、對網絡的協同設計和并行設計的技術研究、方法研究、軟件研究。8、對仿真虛擬的試驗研究、對虛擬設計的研究、對快速形成仿真虛擬的研究，這種研究是把計算機的仿真作為研究基礎，集智能技術、人機工程、成形技術、多媒體技術、光電傳感的技術、并行工程、材料、計算機的圖形學等為一體的綜合性研究。9、對CAD技術應用、推廣、發展的研究，在CAD技術的研究中其關鍵內容是對功能性較強的商品軟件進行研發。10、對微型機電系統的應用技術、設計方法、設計理論進行研究，例如:智能計算、納米技術、微型機械的系統和微型機器人的系統的設計與計算。11、對關于生態設計的理論研究和方法研究，例如:對綠色的產品進行設計、對生產過程的清潔化進行設計、對產品的可回收進行設計等。12、對基礎的設計理論和共性的設計技術進行研究。
作者：高建 孫建廣 祝岳銘 單位：河北工業大學機械工程學院
摘要：隨著教育體制的不斷深化改革，職業技術學校的課堂教學發生了一系列的變化，更強調對學生實踐能力及創新能力的培養。作為職業技術學校一門具有極強實踐性的學科，機械制圖的教學對學生綜合能力的提高有著重要的作用。本文將著重就職業技術學校機械制圖教學對學生創新設計能力的培養進行深入分析，為廣大從事職業技術教育的教育工作者提供有效的參考與借鑒。
關鍵詞：機械制圖教學；創新設計能力；培養策略
職業技術院校致力于對學生實踐能力與創新設計能力的培養，機械制圖作為機電專業一門重要的專業基礎課程，對學生創新思維的發展有著重要的意義。它是集技術、圖片制作及設計等于一體的綜合型學科，不僅需要基本的制圖技術功底，而且需要廣泛的技術思想交流與思維創新。學生在學習機械制圖的過程中，難免會遇到各種難題，因此，在課堂教學中，一定要根據學生的實際特點，對其進行創新設計能力的培養。
1.機械制圖教學中存在的問題
1.1缺乏對學生創新能力的培養。機械制圖是高職教育中一門重要的課程，學校及教師對該課程教學給予了高度重視。然而，在實際教學過程中，還存在一些亟待解決的問題。首先受傳統教學思想的影響，在機械制圖教學過程中，教師往往比較注重對學生知識能力的培養，授課時按照課本的具體要求進行課堂講解，缺乏對學生創新設計能力的引導與激發。教師成為課堂的主導，學生處于被動地位，教師怎么教，學生就怎么學，這一方面不能夠調動學生學習的積極性與主動性，另一方面一味遵循課本，學生的創新設計能力得不到鍛煉，課堂教學效率低下。
1.2課程安排不合理。大多數學校將機械制圖課程都安排在剛入學階段，這種課程安排盡管體現了校方對該課程的重視，但是忽略了對學生實際情況的考慮。機械制圖理論課程具有一定的難度，專業性比較強，這對于剛進入職業院校的學生來說是巨大的挑戰，他們的學習基礎相對薄弱，對制圖方面的知識理解不夠，影響了整體學習效率。學生在學習過程中遇到大量的學習難題，學習壓力也比較大，會產生消極、懈怠的心理，不利于創新能力的培養。
1.3課程銜接不科學。目前，我國的高職院校機械制圖課程普遍存在課程銜接不夠等問題。機械制圖課程的學習與CAD課程有著密不可分的聯系，在制圖的過程中，要運用到大量的CAD制圖知識，然而在實際課程安排中，這兩門課程鏈接不夠緊密，這不僅不利于學生系統學習能力的培養，而且在一定程度上限制了學生創新設計能力的發展。
2.機械制圖教學對學生創新設計能力培養的有效策略
2.1培養學生的主動創新意識。學生是學習的主體，對學生創新設計能力的培養，首先要使學生能夠認識到機械制圖課程的重要性及創新意義，增強學生的自主創新意識。在機械制圖教學過程中，要充分尊重學生的個體差異，激發學生的好奇心。機械制圖這門學科的性質要求學生要具有創造性思維，能夠展現出與眾不同的科學的設計思路。教師要注重調動學生的參與積極性，可以采用問答法，給學生充分的思維想象的空間，善于引導學生，聽取學生不同的思想與看法，對于學生的回答，要多鼓勵、善引導，使學生敢于大膽表達自己的猜想，從而提高學生的自主創新意識。
2.2融入現代多媒體教學手段。當前，計算機信息技術的發展，為課堂教學注入了新的活力。現代多媒體技術在機械制圖教學中應用，能夠向學生展示最直觀的制圖效果，使學生可以很快領略到機械制圖的優秀與學習重點。在課堂教學中，教師可以在課前制作好課件，然后通過多媒體的形式展現給學生，對于一些抽象的、難以理解的知識，用圖片、視頻的方式更便于學生的接受與理解。需要注意的是，教師在這個過程中要起到引導作用，將傳統的教學方式與多媒體技術結合起來，避免學生在學習過程中沉浸于多媒體的新奇中，忽略了對知識的學習與思考。
2.3實體模型教學，培養學生思維想象力。機械制圖教學專業性比較強，而學生由于缺乏實際的社會實踐，理解起來比較困難，因此，可以充分借助實體模型，加深學生對知識的學習與理解。教師在對某一章節進行理論知識講解之后，可拿出實體模型讓學生觀察，將學到的知識與實體模型一一比較，這不僅能夠吸引學生的學習興趣，而且在對模型的觀察過程中，便于加深學生對知識的記憶，達到良好的學習效果。除此之外，經過長期的訓練，學生的空間想象能力能夠得到潛移默化的提高。當然，也可以讓學生自己動手制作模型，將學生分為幾個小組，完成模型的創作，這在一定程度上提高了學生的動手能力。
3.結語
機械制圖教學是職業技術學院人才培養的重要組成部分，在實施教學時，一定要根據學生的發展實際，采取科學、有效地策略，充分借助現階段的多媒體教學手段，激發學生的主動創造性，注重對學生創新設計能力的培養，提高學生的綜合實踐能力，為我國社會主義現代化建設提供必要的人才支持。
作者：周占紅 單位：新疆生產建設兵團第七師奎屯職業技術學校
1結構創新設計新方法—變元法
結構設計作為機械設計過程中至關重要的組成部分，所完成的工作是按照的機械原理進行機械圖紙的設計。變元法是由德國科學家發明的方法，主要應用于機械相關設備的結構圖紙的設計，其特點是具有創新性。本文針對變元法作出了一定的修改和完善，目的是讓這種方法更容易被應用和理解。變元法在機械行業及相關領域有較為廣泛的應用。我們在使用變元法的完成結構設計的過程中，是以完成這種產品的基本結構為前提，再進行其他新型設計思路的研發。變元法的含義主要包含兩個方面：一方面，機械結構方面，這方面的變元法主要包括七個種類；另一方面，針對這部分的變元進行改變，創新性的實現不同種類的結構設計。以下是對7個變元的闡述：
1.1數量變元
數量變元指的是研究機械設備的所有的零部件或構件的全部的外形、工作面以及生產的點、線、面等都看做是構成零部件的基本元素，對這些基本元素的數據進行修改，完成針對機械設備構件的優化的目標。例如：為了實現簡化的目的，在設計鑄件零件的外形時，多使用直線設計的外形輪廓。
1.2形狀變元
形狀變元指的是從機械的形狀方面對機械結構的外形和重要輪廓、加工表面以及所使用零部件的種類和尺寸進行優化調整，進而得出多種結構的創新設計，從而對整個機械進行優化調整。機械設計過程中這類因素的創新是把機械設備的運行原理轉化為設計圖紙的過程。例如，火力發電廠的冷渣機，為了能夠把高溫爐渣以最快的速度降低溫度，技術人員采用了形狀變元的方法對冷渣機進行優化設計，改變原有的單腔體為多腔體，提高了降低溫度速率這一難題。
1.3材料變元
零部件選取多種類型的材料一般會改變這種零件的尺寸，進而生產工藝也會相應的變化，以至于改變了整體機械的外形和構造。我們可以針對材料的改變而設計出多種類型的構造方案。
1.4位置變元
位置變元指的是按照機械設備的構造位置的改變，實現多種類型設計方案的形成。例如，在針對焊縫零部件的焊接方法時，選擇焊縫的位置非常重要，當我們選擇在中心軸附近時，避免了零件由于收縮造成的彎曲變形。
1.5聯接變元
聯接變元指的是在設計過程中應該注意元素的兩個方面：一方面，我們需要確定元素聯接方法的改變。例如，工作中常見的焊接、熱熔連接等；另一方面，我們需要研究針對任意一種聯接方式的不同類型的聯接結構的創新，進而得到不同類型的方案。例如，兒童玩具在設計過程中要盡量做到安全聯接，我們可以設計成卡扣聯接方式，這樣不容易出現小孩誤食螺絲的現象。
1.6尺寸變元
尺寸變元指的是高度、寬度、直線度、彎曲度等方面的內容。技術人員在針對這些元素進行創新設計時，一般側重于改變零件的尺寸。完成對機械系統構件完善的目的。例如，技術人員想提升粉碎機的物料目數，針對動力副在整體機構上的相對位置做出了改變，進而完成了粉碎目數的提升，效果是原來的2倍。
1.7工藝變元
設計和工藝的關系是相互銜接和相輔相成的。每種零部件的加工方法和制造工藝各不相同，各類零部件與設備的加工和制造質量、生產周期、成本和使用年限也千差萬別，進而制約著設備產品的構造。按照相應產品的工藝特性，結合使用以上7類變元，按照進行根據所設計機械產品的特點,靈活地運用上述7個變元,同時設計者依據所具備的知識、經驗,運用創造性思維方法,如類比、推理、歸納、模擬、想象、直覺及靈感等,可構思出很多種結構方案。
2精密儀器與精密機械結構創新的必要性
當今社會是科技高速發展的時代，測量設備和機械構造的設計理念和方式都進行著完善和提升。如何讓青年人可以快速的適應企業對適應性和才能的要求，成為我們大家亟待思考的問題。因此，在進行實習設計的課程教學過程中，引入前沿的、適應企業需求的人才培養方法和相應的實習方式和裝備變成了必須考慮的問題。所有的測量設備或控制裝置都具有相應的適應所在系統需求的系統或構造，那么在測量設備、控制裝置確定的機械結構設計需求的基礎上，如何使用先進的設計思路和多種類型的機械構造構件進行優化整合，建造適應系統需求的高端機械構件，是我們當前工程設計的重要方法。根據企業對人員的需求，按照建造機械系統和構造的整個階段，依據以往的經驗，側重對機械設計的基礎內容、方式、理念的研究；注重對系統構造的探索；注重研究、分析問題的方式方法和創新水平的提升。建立一整套面向企業所需求的能夠操作精密設備和高科技儀器人才的培養方式非常重要。
3結構方案的評價與優化
為了得到最優化的方案，我們針對所有的方案都進行了全面的分析研究，按照模糊綜合評價的方法實現所有方案的評判。首先選定的評判指標是在構造方案的性能標準、經濟效益、可實現性、保養維修以及技術性能等方面進行選取。通過這種全面的評價方式在所有方案中選擇出最適合的方案。其次是在完成上述評價之后，針對整個系統中主要的零件和構件建立模型，通過對數學模型的的計算完成模型的優化設計。在建立數學模型的過程中，完善數學模型以達到盡量復合機構的運動特征，這樣的數學模型得到的數據結果能夠為機械結構的研究分析和產品優化提供更為真實準確度數據，最終實現產品結構的最佳結構設計。數學模型可以表達機械構造中的各類變元，但是也有一些變化是不能夠或者較難描述。當我們在優化設計中過度的依靠數學模型的數據，那么我們就被模型所局限而不能實現真正意義上的完善合理的優化設計，同時也很難被應用在實踐當中。另外，我們還應該針對機械結構中的主要零件或者構件進行可靠性和有限元方面的研究分析，針對機械系統中的轉動件和力矩分析，來實現從多角度為機械設備結構進行全方位的優化分析，來實現優化設計的創新研究。
作者：董立占 單位：黑龍江農業職業技術學院
一、教學內容的設置
自動機械是指自動化程度較高的機械系統，其教學內容與“機械系統設計”類似。要培養創新能力，必須先具備堅實的基礎理論和設計方法，因此我們根據自動機械與一般的機械系統相比，有自動化程度高、結構復雜等特點，在教學內容上以自動機械的四大結構組成部分，即驅動系統、傳動系統、執行機構和控制系統為主要內容展開，著重共性問題，力求照顧到系統性和完整性，深入闡述了自動機械設計中普遍性的理論問題，重點分析自動機械中普遍應用的機構、裝置的設計原理和方法以及現代控制技術，注重機械設計與現代機械設計理論和方法相結合，同時列舉了大量實例，力求做到理論聯系實際，突出專業特色和現代科學技術發展水平。課程內容不僅體現傳統的機械及其設計方法，還體現了現代自動機械及其制造技術的新進展和現代設計方法的新應用，注重教學內容的更新。我們主要參考了崔久浩的“自動機械設計”一書，編輯出版了“自動機械設計”教材，在基本內容上比一般的“機械系統設計”教材更全面和豐富。在教學中，力求把發明創新意識貫穿于整個教學過程。教學過程中除了上述主要內容外，充分利用多媒體教學手段，通過大量的自動機械和機構的工作視頻和照片提高教學效率，創造視覺的新感受，增強感性認識，激發學生的學習興趣和熱情，同時有效提高了教學效果和學生的知識面。在教學過程中，注重自動機械各組成部份的基本工作原理、結構特點和設計方法，淡化理論模型和推導。利用啟發式、提問式、反問式等方法，激發學生的創造性和想象力，提高綜合應用所學知識進行機械設計、探索新知識、新技術、開發新的機械產品的能力和水平。推薦并組織學生觀看中央電視臺的“我愛發明”節目，提高發明創造的興趣，學習發明創造的一般思路和方法。支持鼓勵學生參與教師發明專利的申請工作。增加課堂討論環節，設計能激發學生發明創新意識的討論題。例如：原理方案設計時，每組提出至少3種機器，每種機器采用兩種以上的原理實現其功能。總體設計時，以小型代步工具為例，不限定條件，發揮學生的創造性，分組提出方案并討論其特點和可行性。在講述執行機構有關內容時，讓學生提出分解用機器代替手工操作的動作，并提出可能實現這些動作的機構或組合機構并加以比較。在講間歇機構和供料機構時，提示學生生活中可能應用的場合并讓學生注意觀察后，討論為什么在此場合會應用此機構，是否可用其他機構代替，如果能用其他機構代替，就有可能創新發明新的裝置或機器。另外，鼓勵學生參加山東省機電產品創新大賽等各類校、省、全國創新大賽，并可在討論課中做專題討論論證方案，指導學生充分發揮想象力和創造性開發新的機械產品。在歷年“山東省大學生機電產品創新設計競賽”中獲得了多個一等獎，在其他創新競賽中也屢創佳績。
二、考試考核方式的多樣化
考試考核目標是使學生在掌握基本理論、基本知識和基本技能的基礎上，增強職業素養與專業技能，提高分析問題及解決問題的能力，成為具有較強創新意識和實踐能力的高技能人才。考試考核以有利于學生運用知識能力、實際工作能力和創新能力的培養，有利于學生學習方法的改變為指導思想，使教學工作的重點落實到學生創新能力的培養和自身素質的提高上。為了激勵學生學習興趣和創新性，筆者設計了以下考試考核方式。
1.大作業。分組整理討論課中的討論結果以及新的創新想法方案形成大作業，內容可是完整機械，也可是關鍵機構、部件；時間可從課程開始到最后筆試之前，期間還可通過郵件、QQ和微信以及校優秀課程網等及時得到教師的指導。
2.答辯式。建立具有綜合性、適宜答辯的試題庫，成立答辯小組，答辯小組由至少3位教師組成，可包括助課研究生。考核時每個學生按順序先后隨機抽取題目，準備10分鐘。準備時可翻閱參考資料以及和同學討論，此時學生參與討論的積極性非常高，不僅有利于抽到考題的學生掌握該知識，也使參與討論的學生學習掌握了考題中的知識點，每個學生表面上是考核自己抽到的有限的考題，實際上在整個考核過程中，參與了幾乎全部學生的考題準備，從而將考試變成了學生積極主動的學習、交流、鞏固所學內容的過程，學生不再是應付考試，厭煩、害怕考試，同時也鍛煉了學生綜合利用所學知識、收集資料、口頭表達的能力以及答辯和應變能力等，有利于將來找工作時的面試，這使得學生的收益是全方位的。
3.筆試。筆試在課程結束后，時間由學校統一安排，主要考核基本概念和理論。創新發明必須在掌握扎實的機械設計基本概念和理論基礎上，因此，掌握這些概念非常重要。例如自動機械生產率的概念、評價工作性能的指標等。
三、緊密結合實際應用的課程設計
課程設計是自動機械設計課程的一個重要教學環節，是培養學生獨立運用所學知識、綜合分析和解決工程實際問題能力的重要教學步驟，為學生將來從事工程技術工作和畢業設計打下良好的基礎。在此教學環節中，學生可將所學的自動機械設計知識應用于設計中，這是有效的練兵和檢驗，同時還可以提高、鞏固教學效果的環節。因此，我們要緊密結合實際應用進一步加強培養學生的機械創新能力，使學生在課堂教學環節中的創新性想法得以進一步實現，距實際應用更進一步。注重培養大學生的創新設計能力、綜合設計能力與團隊協作精神。
1.課程設計內容。在自動機械的四大結構組成部分，即驅動系統、傳動系統、執行機構和控制系統中，驅動系統通常為選型設計，包括在總體設計的內容中，不單獨作為課程設計題目，控制系統涉及電氣電子液壓、計算機等相關的學科知識較深，在課程設計中我們將這部分作為選做內容。因此，課程設計的主要內容包括傳動系統、執行機構和總體設計三種。比較復雜的機械3個人一組，自由組合，每人主要負責一部分內容，其中總體設計的學生由小組成員推薦選舉產生并擔任組長，除了自己承擔的內容外還要負責協調3個人的方案應能滿足整機的任務書要求，完整一致。各種題目的具體內容如下是。（1）自動機械總體方案設計。①根據給定機械的工作要求，確定實現功能要求的原理方案。②根據原理方案確定工藝方案。③確定工作循環時間，擬定機械的工作循環圖。④確定采用的動力形式、總體布置、總體結構來設計機架。（2）執行機構設計。①參與原理方案和工藝過程的設計。分析確定工藝操作動作、順序、運動形式和運動規律。②擬定機構的選型與組合方案，提出多個方案分析并選擇最佳的。③機構的設計計算，主要構件的運動分析、仿真等。④機構的結構設計，畫機構簡圖，包括運動軌跡、極限位置圖。（3）自動機械傳動系統設計。①參與原理方案和工藝過程的設計。分析工藝操作動作、各機構運動形式和運動規律選擇動力機。②確定傳動機構方案和采用的傳動形式，分析傳動效率和傳動精度，提出多個方案并分析選擇最佳的。③傳動比分配、設計計算，主要零件的強度校核。④傳動系統結構設計，畫傳動系統結構圖。
2.課程設計題目。筆者精心設計了多于學生人數的課程設計題目和相應的任務書，制定了課程設計大綱和指導書。學生選題具有靈活性，可從給定的題目中選題，也鼓勵自選題目。學生自選題目要經過論證方可作為課程設計題目并有一定的加分，同時要與教師的科研以及各種創新競賽題目緊密結合，有效激發學生的學習興趣和參與的積極性、主動性。山東省大學生機電產品創新設計競賽每年暑期進行，而自動機械課程設計正好是每學年的第二學期，可以說這個學期是學生申請準備方案、進行結構設計的階段。采取提前選題的方法可以使學生在上課期間有目的的聽課，有充分的時間醞釀設計方案，使自動機械課程設計教學環節不局限于培養方案中設置的1周時間，有效地提高了課程設計的質量和效果，有些題目最后還申請了發明專利。“用于大粒種子的精密排種器”、“家用瓜子去皮機”、“頂尖可收集式仿形棉花打頂機”等項目就獲得了山東省大學生機電產品創新設計競賽的一等獎。
四、結語
“自動機械設計”是一門實踐性較強的專業課，對培養學生機械創新能力起著重要作用。因此，筆者在整個教學環節中，始終貫穿創新意識，調動鼓勵學生學習的積極性、主動性，開發創新思維，并取得了良好的教學效果。
作者：宋井玲 夏連明 孫霞 單位：山東理工大學
1機械產品概念設計行為機理研究
機械產品創新的優秀在于構思產品的創新概念。產品概念設計決定性地影響后續的產品詳細設計、產品生產開發、產品市場開發以及企業經營戰略目標的實現。一旦概念設計被確定，產品設計的60%～70%也就確定了。因而，產品概念設計成為設計過程中最重要、最復雜，最不確定的設計階段。機械產品概念設計是一個創造性問題求解過程，其主要特征是初始狀態定義不良。只有弄清楚設計者在創新設計過程中到底是如何進行認知操作的，才能更好的理解創新設計過程，并為該過程建立有效的支持工具。因此，通過結合工程領域的概念設計過程與認知心理學領域的創造性過程，建立面向產品創新的概念設計認知過程模型，該模型的主要作用在于揭示創新設計過程本質，確定影響設計結果的設計資源和設計行為，幫助設計者更好的使用來自于設計領域及認知領域的的創造性工具、方法及技術。以認知科學為基礎，機械產品創新設計為對象，實現人機智能協同設計為目的，研究機械產品概念設計行為機理。首先分析影響創新設計的關鍵因素，并對這些因素進行歸類分析，確定可以通過外部資源得以促進的可控因素；其次，對創造性概念設計過程中的關鍵認知行為、信息傳遞、信息操作及認知回路進行分析，并基于此建立有利于創新實現的一般設計過程，為建立計算機輔助設計系統的概念平臺奠定基礎。
2人機智能協同的內在機理研究
利用計算機技術、信息技術及智能技術實現概念設計行為機理研究結果的具體方法，從而建立人機智能協同的模式。首先，根據信息加工理論，分析從刺激的選擇和注意，到對刺激意義的理解，工作記憶對信息的存儲并進行加工處理，長時記憶的形成和使用，對創新設計的影響，確定人機智能協同應遵循的原則；其次，為影響創新設計的可控因素尋找利用機器智能實現的方法；最后，研究利用計算機技術實現創新認知規律的方法。
3計算機輔助機械產品創新設計原型系統研究
計算機輔助機械產品創新設計系統是認知科學、信息技術、設計理論與方法的會聚平臺，也是創新設計的工作平臺。該系統主要由知識庫系統、信息檢索系統、概念設計空間及創造性思維方法等部分構成，其關鍵作用是在產品的概念設計階段、方案設計階段為設計者提供有用的工具，并實現與設計者之間的智能交互，從而提高設計者的創新設計能力。在本研究方案中，原型系統的邏輯體系結構共分為三層：界面層、應用程序服務器層、資源層。
4結束語
概念設計是產品設計過程中最富有創造性的階段，產品概念設計的質量和效率決定了產品的性能、質量和市場競爭力，人機協同的研究不以追求全自動化為目標，而代之以人機分工與合作的最佳化，其目的是為了開發實用的、支持設計人員進行產品創新的概念設計系統，從而提高我國企業的產品自主創新能力和快速產品開發能力。筆者在研究了概念設計的創新特點和創新層次的基礎上，提出了概念設計認知機理方案、人機智能協同內在機理方案、概念設計創新策略方案、計算機輔助機械產品創新設計原型系統研究方案，對創新概念設計的研究具有一定的推動作用。
作者：廖瞞志 陳琪 伍倪燕 單位：宜賓職業技術學院
1機械結構設計創新設計的重要性
隨著社會經濟的不斷發展，我們機械制造技術發展也極為迅速，而且，機械制造是我國重大生產行業之一，對推動我國經濟發展有著極大的作用[1]。但是，我國作為一個機械制造大國，在機械結構設計上卻欠缺太多，很多機械制造都是模仿其他發達國家的機械設計工藝來進行生產的，雖然一些機械結構設計也發生了改變，而從本質上卻依然沒有太大的變動，缺乏自主創新設計，一直引用技術會造成我國的機械結構設計會隨著發達國家的后面走，無法將其真正的超越，而且，很多機械企業認為創建機械研發中心較為奢侈，這樣的思想很難為我國的經濟發展、科技發展帶來更大的推動作用。我國作為一個經濟大國、機械制造大國，不能僅將目光停留在機械的生產制造中，更應將目光放在機械結構設計的創新上，同時要保證機械設計創新不能過于死板，單純的按照其他機械設計進行修修改改的很難從實質進行改變，需要從機械結構、系統等全方位進行創新，同時，還要注重機械結構設計創新人才的培養，這才是機械結構設計創新發展的根本，而且，通過不斷的對機械結構設計的創新，對促進我國經濟發展、科技發展有著極大的作用，更有利于早日超過西方一些發達國家的機械科技水平，從而成為世界機械結構設計創新的“領跑人”。
2機械結構設計中的創新設計
機械結構設計中的創新設計，應切實的走上創新道路，按照科學理論的推理，對其進行科學的設想、勇敢去實踐，這樣才能實現對機械結構設計的創新目的。變元法是機械結構設計創新設計的重要方法之一，而且，變元法的應用范圍也極為廣泛，能夠給設計人員帶來一定的創新思路，主要是對產品的關鍵點進行考慮，再對各個關鍵點的設計進行論證和調整，從而實現對機械結構設計方案的調整，去除以往機械結構設計的老套方案，提升機械結構設計效果，達到對結構設計的創新目的，具體分析如下。
2.1尺寸的變元
機械結構設計中涉及到的零部件較多，而且，各項零部件結構的形狀有著很大的差異性，每個機械結構尺寸、形狀等參數都會根據機械使用的情況進行相應的設定，從而實現機械運行的相應功能[2]。利用變元法對機械結構各個零部件尺寸進行變元設計，實現對形狀、尺寸等參數進行優化的目的，不斷的提升機械的運行效果。另外，在尺寸變元的基礎上，可以對機械結構形態、尺寸等進行創新，主要結合機械市場的發展形勢、機械的使用趨勢等來實現對機械結構的創新目的。
2.2材料的變元
機械結構設計中應用到的材料種類極為繁多，各部分結構都會結合使用情況的不同采取不同的原材料制成，而且每個零部件材料加工的方式也有所不同，同樣材料在加工不同零件的情況下也可能出現不同的加工方式，而最終的目的是要通過合理的加工方式來將材料的最佳效能發揮出來，這樣才能有效的提高機械的使用效率[3]。變元法中所提到的材料變元，主要根據對材料的變元方式來實現對機械結構設計的創新和研究。例如，在對一種材料進行加工的過程中，如果想得到理想的剛性材料的作用，需要將這類剛性材料應用到相應的部件，也可以說，對機械結構的設計，需要根據材料的性能來進行相應的調整。因此說，在對機械結構設計創新的過程中，必須注重材料的性能發揮，這樣才能更好的完成機械結構的創新設計。
2.3工藝的變元
加工工藝技術對機械結構設計的創新有著極大的作用，機械的任何結構在完成理想設計之前，都必須有著可靠的加工工藝作為支持，這樣才能有效的提高機械結構創新的效果[4]。變元法中所提到的工藝變元主要是根據工藝技術選擇的不同，來實現對各個元器件產生相應的作用，從而實現對機械整個結構產生作用。工藝手段與結構尺寸、材料性能等變元有著很大的差異性，工藝手段選取和使用的合理性，直接影響到機械結構的質量和性能，因此，機械結構創新設計必須對工藝手段進行創新設計，利用新穎的工藝手段來確保機械結構設計的創新性。
3結語
綜上所述，隨著社會經濟的不斷發展，機械行業的發展也極為迅速，但是，我國作為一個機械制造大國，在機械結構創新設計領域做的并不好，總是去模仿一些發達國家的機械設計，不利于我國經濟的快速發展，因此，應加強對機械結構設計的創新，才能對我國經濟發展起到推進的作用。通過本文對機械結構設計中的創新設計分析，作者結合自身多年的工作經驗，以及自身對機械結構創新設計的了解，主要從機械結構創新設計的尺寸的變元、材料的變元、工藝的變元等幾方面內容進行分析，希望通過本文的分析，對提高我國機械結構創新設計效率給予一定的啟發。
作者：孫艷芬 單位：江蘇省常州機電職業技術學院
工具箱的上蓋和箱底是采用焊接的方式和箱內部框架連接固定在一起的。最后，工具箱底部的4個萬向腳輪和固定支撐是通過焊接的方式固定連接在箱底上的，萬向腳輪的作用是可以任意方向移動工具箱，而固定支撐則可以根據需要將其固定在現有位置上，防止接觸過程中的工具箱移動。工具箱具體設計分析將工具箱整體分為4層，第1層可以放置部分輕型物品；第2層放置加力杠、扳手等物品；第3層放置中心鉆、頂尖等重型物品；第4層則可以放置操作人員的手套、工作服等日常用品。在底部安裝4個代步輪子，便于工具箱的移動。（1）上箱門的改進設計。工具箱的上箱門，也可代替第一層的蓋子，并且在上箱門的表面應設計凹槽，方便上箱門的開關（充當手柄使用）。另外，在上箱門的背面兩邊，也可安裝一個彈性壓條，用于固定機械加工中所需觀察的圖紙，這樣就方便機床操作人員隨時觀察圖紙數據，進行合理調整。（2）前箱門的改進設計。機械加工機床工具箱主要由上箱門、前箱門以及箱體3個部分組成。箱體主要分為4層，除了第1層之外，其余3層都可以分成3個小部分。每一個部分都可以用作不同物品的放置，例如：工件、工具、日用品（手套、工作服）等。一般來說，前箱門采用折頁門的形式，這樣方便操作者隨時取用、放置工件、量具等。安全是前箱門主要的優點，當操作人員拿出工具后，箱門不會自動打開，人員在附近走動也不會觸碰到箱門，這樣對人身也是一種保護［2］。
工具箱實際案例。1）框架的設計與建模成型。針對以上闡述，我們設計一個實際的工具箱，以便大家能更加直觀地了解到工具箱的構造：工具箱整體框架的高度定為0.9m，總寬度0.35m，總長0.4m。框架總體分為4個層次，從上至下，第1層的高度為0.15m；第2層到第4層各為0.25m。根據工具箱技術設計規范，需要采用砂輪對焊縫處進行打磨，之后再用砂紙打磨表面，將一層膩子刮在表面上，再在表面上均勻地涂抹防銹漆。具體框架樣式如。2）底板設計與建模成型。為工具箱中每一層的底板，尺寸要求：長0.4m，寬0.35m，厚0.005m。根據工具箱技術設計要求，應先刮一層膩子在層底表面，再均勻地涂抹防銹漆。（4）萬向腳輪的尺寸與選擇。由于萬向腳輪屬于標準件，可以在市場上購買到。萬向腳輪是車輪安裝在具有偏心距的支架上，該支架能自由地繞鉛垂幾何軸線轉動。工業腳輪具體見WP13B-50×20，GB/T14688。材料的選擇及零件間的配合（1）材料的選擇。根據力學的要求以及實際設計中遇到的情況，最終選擇45鋼來制作工具箱的兩扇門，工具箱的箱蓋、內部框架、箱底、固定支撐等均采用Q235。（2）零件間的配合連接。箱底層和萬向腳輪可以進行固定支撐之間的配合調整。這3個零件需要通過焊接的方式連接在一起，框架與箱底層、層板和框架之間、框架與層擋板之間也是采用焊接方式。在頂層板、內門、外門以及箱底層之間都需要留出一定的間隙，用做門的旋轉和打開。
現在采用的是推拉門；從工具箱腳來看，原來采用的是固定腿，現在使用的是4個代步輪；從層板來看，原先平板是方形，現在采用的是凹槽狀板。工具箱設計的完成，不僅可保障機床操作人員的人身安全，避免以往設計中工件、器具掉落對人員的傷害；另外，新型工具箱可方便地隨意移動，大幅提升了工具箱的使用效率，從而更好地為提升了為機械加工機床服務的效率，逐漸地轉變為直接經濟效益。總之，為了更好地滿足機械機床加工的要求，新型工具箱就要考慮到以下幾方面技術：（1）工具箱主要由上箱門、前箱門、箱體這3個部分組成；（2）整體分成4層，每一層分為3個小部分，以便工具位置的明確；（3）安裝腳輪不僅可固定擺放，也可隨意移動箱體。如此的改進設計，不僅可避免以往的工具箱設計為機械加工機床操作帶來的不便，也能維護人身安全，更好地為機械加工服務。
作者：胡軍 單位：常德煙草機械有限責任公司
摘要：大學生創新理念對大學生機械設計能力的培養越來越重要，因此，如何培養大學生的創新能力成為教育關注的熱點，加強對大學生創新能力的培養，已經成為我國高等院校的重要課題，此外，大學生的機械設計創新大賽也在一方面體現著各高校學生的創新能力。從創新設計理念的概念著手，分析我國當代大學生在創新設計上面的不足，創新設計理念對機械設計的重要性以及如何培養大學生的創新能力，簡單探討創新設計理念對大學生機械能力培養的作用。
關鍵詞：機械設計能力；創新設計理念；大學生
h隨著大數據時代的到來，我國需要緊緊跟隨世界發展速度，建設創新型國家，從制造大國轉變為創造大國，由此導致我國的創新型人才極度缺乏。如今，培養具有實踐能力和創新精神的人才是我國教育改革的重要任務，也是教育改革的一大方向。現在我國的各大高校正探究人才培養的有效措施，不斷加大對人才培養的資金支持和教學設施改進。積極培養初創型人才，培養具有創新能力和創新意識的高技術人才，是我國教育的重要任務目標之一。
一、創新設計理念
概述和機械大賽的作用創新設計是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的科研成果進行創新構思，設計出具有新穎性、創造性、科學性以及實用成果性的一種實踐活動。在機械設計能力中如果將創新理念與其相互結合，將會把藝術、社會、技術、文化等融在設計之中，從而創造出實用性的新產品。為了培養大學生的創新意識、實踐能力和合作精神，強化學生綜合能力的培養和基礎知識，在2000年開始，全國大學生機械大賽就開始舉辦，在各大高校中，機械創新受到廣大教師領導的重視。教育部部長早就指出創新是發展的根本，沒有創新就沒有發展；設計決定著產品的功能、壽命；機械決定著一個國家工業的發展程度[1]。學生通過參加大賽一方面提高學生的創新設計能力，一方面增強學生的創新意識，讓學生將理論轉化為實際經驗。為國家培養創新型人才，使創新的理念成為學術界的潮流，將比賽中創新的理念和理論知識用到生活中，激發大學生創新潛能，提高大學生的實際動手能力。
二、大學生創新設計的不足
1.高校的師資力量不足
教育的改革是在教師，學生創新能力的培養也是在教師，因此，教師教學水平的高低會直接影響到學生的創新能力。培養學生的創新意識，需要教師不能單調古板，反而要有著強大的創新激情，嚴謹的學習態度和雄厚的學術功底。但是即使有這樣的教學資源，學生的創新意識仍然不足，一方面是由于指導學生進行機械設計仍然有一定的難度，另一方面就是我們的創新教學仍處于開始階段，沒有什么經驗可以借鑒。機械創新設計大賽的實踐能力很強，學生要在短時間里拿出作品是有一定的難度，而且青年教師的經驗缺乏，沒有專業的專家指導很難實現機械設計的創新。
2.學生的知識儲備不夠，創新意識也十分薄弱
在中國傳統的教育制度所培養的學生只會考試、死讀書。不會臨機應變，獨立自主的學習；在這樣的教學之下，學生學習的主動性和積極性不高而其思考能力也十分有限，嚴重地限制了創新型人才發展，試問這樣如何讓學生有自己的創新理念？尤其是我國大學的應試化教育更是阻礙學生發展，使學生在大學學習期間學到知識有限，思想十分僵硬。在機械設計大賽的參與中，大部分為高中生，并沒有系統地學習專業課，基礎課也只是剛剛學完，學生也不能靈活地將所學到的知識運用到實踐中去。因此，在學生參加機械設計大賽的時候，雖然積極性很高，但隨著機械的加工制作，學生并不能靠自己的能力來解決困難，這時候學生就會出現厭惡的情緒，放棄參加比賽的機會。而且，高中生的責任感并不是很強，真正參加到最后比賽中的學生少之又少。
三、創新設計理念對機械設計的重要性
在機械設計中，如果單純地依靠課本上原先的設計材料，無法將機械制造的理論和實踐發揮到最大用處，因此，在機械設計中創新理念是機械設計的優秀，一個設計產品，如果僅依靠模仿其他人，是無法實現其原本的價值，只有將自己的創新理念與自己的機械設計相互融合，創造出屬于自己的產品，才能在一定程度上反映自己是一名合格的創新型人才，由此可見，創新理念在機械設計中是十分重要的[2]。相對而言，創新的機械設計產品也在一定程度上幫助自己促進全腦的開發，因為人是通過感覺系統來感知外界信息的，如果在設計的過程中有不同的信息由大腦中不同的通道進入人體的反射神經中，那么大量的信息就會刺激腦細胞生長，使人腦得到良好的塑造；另外我們所接收的信息分為直接信息和間接信息，直接信息是我們通過自己的大腦根據實際經驗總結出來的對大自然的認知，而間接信息就屬于外界告知或者他人總結出來寫在書本上的，例如我們課本的學習和老師的授課都屬于間接信息。在大腦接收間接信息和直接信息的過程中，大腦會將這兩種信息有機結合，幫助促進大腦的發展。就像我們在進行機械設計的過程中，利用書本的知識和自己對知識的理解來對產品進行創新一樣。總而言之，通過參加機械設計大賽，通過自己動手制作加工產品的過程，會在一定程度上培養大學生自主創新的能力。
四、如何培養大學生創新能力
1.積極參加創新活動
積極參加全國或者高校組織的創新設計活動，培養自己的創新理念。或者在各大高校內由學生自己組織創新活動，讓學生自己去大膽地嘗試、創新，讓學生自己在活動中積極發散思維，激發學生的創新能力，培養學生的創新人格。至于沒有機會參加機械大賽的同學可以到比賽座位觀看比賽，一方面增長自己的機械設計見識；另一方面可以吸取參賽隊員的經驗和創新設計。通過總結來增強自己的創新能力。
2.建立合理制度
學校領導要重視創新活動的組織，讓學校中更多的學生一起參與機械設計的活動中來，并且為活動提供良好的比賽氛圍，建立合理的獎勵機制。這樣有助于調動學生創新的積極性。例如，在機械設計大賽中的一些學生獲獎之后給予一定的獎勵或者加分。建立類似的激勵政策有利于鼓勵學生創新，另一方面也為培養創新型人才作出了一定的貢獻[3]。
3.重視學生的個性發展，系統教學
由于對創新的了解不強，但對本專業的知識比較了解，因此，學校對初次參加機械大賽的學生開設了許多與創新相關的選修專業課，甚至允許學生跨專業、跨系來學習各種課程，便于學生進行綜合性極強的學科訓練。另外還為提高學生的創造性思維，開設了許多的心理學、思維科學、通識教育等科目。還將各種提高自身創新能力的方法在課堂上一一展現出來，例如，探索規律的現代科學創造法、重視分析的思維創新法、擴展思路的發散思維法、強化動因的群體機制創新創造法。不僅僅學生需要創新理念，學校、教師也需要學習。轉變教學觀念，教授學生正確的學生觀。要把學生當做有豐富個性、創造潛能的主體，而不是看做一個被學校管理的對象和灌輸知識的機器。通過制定適當的教學目標，經常參加機械創新設計類的賽事，將學生的個性和創新能力充分發揮出來。
4.建立專業場地學校
一方面要支持學生進行創新設計，另一方面要積極撥款，主動建立創新基地，購買創新需要的活動設備和儀器，同時還有有相關的管理人員對這些場地和設施進行監督管理，防止學生因使用錯誤而導致受傷，或者學生的故意破壞等意外事故。保證這些基地和設備在合適的時間開放，使學生充分利用空閑時間，有針對性地培養自己的創新意識。提高學生參與機械設計活動的自覺性、積極性、主動性。
五、結語
由上文可知，我國在創新人才培養上面還存在著許多欠缺，要想提高大學生的機械設計能力就需要我國在創新設計理念培養上面繼續改進，培養大學生的創新意識、實踐能力和合作精神，積極參加全國舉辦的大學生機械創新大賽，在比賽中獲得靈感，在比賽中尋找自己的不足，大學生要重視創新理念的自身培養，學生之間相互交流，相互合作。積極閱讀課外書籍，培養自己的創新意識才有助于增強自己的機械設計能力。
作者：陳璜 單位：集美大學
一、考試考核方式的多樣化
1.答辯式。建立具有綜合性、適宜答辯的試題庫，成立答辯小組，答辯小組由至少3位教師組成，可包括助課研究生。考核時每個學生按順序先后隨機抽取題目，準備10分鐘。準備時可翻閱參考資料以及和同學討論，此時學生參與討論的積極性非常高，不僅有利于抽到考題的學生掌握該知識，也使參與討論的學生學習掌握了考題中的知識點，每個學生表面上是考核自己抽到的有限的考題，實際上在整個考核過程中，參與了幾乎全部學生的考題準備，從而將考試變成了學生積極主動的學習、交流、鞏固所學內容的過程，學生不再是應付考試，厭煩、害怕考試，同時也鍛煉了學生綜合利用所學知識、收集資料、口頭表達的能力以及答辯和應變能力等，有利于將來找工作時的面試，這使得學生的收益是全方位的。
2.筆試。筆試在課程結束后，時間由學校統一安排，主要考核基本概念和理論。創新發明必須在掌握扎實的機械設計基本概念和理論基礎上，因此，掌握這些概念非常重要。例如自動機械生產率的概念、評價工作性能的指標等。
二、緊密結合實際應用的課程設計
課程設計是自動機械設計課程的一個重要教學環節，是培養學生獨立運用所學知識、綜合分析和解決工程實際問題能力的重要教學步驟，為學生將來從事工程技術工作和畢業設計打下良好的基礎。在此教學環節中，學生可將所學的自動機械設計知識應用于設計中，這是有效的練兵和檢驗，同時還可以提高、鞏固教學效果的環節。因此，我們要緊密結合實際應用進一步加強培養學生的機械創新能力，使學生在課堂教學環節中的創新性想法得以進一步實現，距實際應用更進一步。注重培養大學生的創新設計能力、綜合設計能力與團隊協作精神。
1.課程設計內容。在自動機械的四大結構組成部分，即驅動系統、傳動系統、執行機構和控制系統中，驅動系統通常為選型設計，包括在總體設計的內容中，不單獨作為課程設計題目，控制系統涉及電氣電子液壓、計算機等相關的學科知識較深，在課程設計中我們將這部分作為選做內容。因此，課程設計的主要內容包括傳動系統、執行機構和總體設計三種。比較復雜的機械3個人一組，自由組合，每人主要負責一部分內容，其中總體設計的學生由小組成員推薦選舉產生并擔任組長，除了自己承擔的內容外還要負責協調3個人的方案應能滿足整機的任務書要求，完整一致。各種題目的具體內容如下是。（1）自動機械總體方案設計。①根據給定機械的工作要求，確定實現功能要求的原理方案。②根據原理方案確定工藝方案。③確定工作循環時間，擬定機械的工作循環圖。④確定采用的動力形式、總體布置、總體結構來設計機架。（2）執行機構設計。①參與原理方案和工藝過程的設計。分析確定工藝操作動作、順序、運動形式和運動規律。②擬定機構的選型與組合方案，提出多個方案分析并選擇最佳的。③機構的設計計算，主要構件的運動分析、仿真等。④機構的結構設計，畫機構簡圖，包括運動軌跡、極限位置圖。（3）自動機械傳動系統設計。①參與原理方案和工藝過程的設計。分析工藝操作動作、各機構運動形式和運動規律選擇動力機。②確定傳動機構方案和采用的傳動形式，分析傳動效率和傳動精度，提出多個方案并分析選擇最佳的。③傳動比分配、設計計算，主要零件的強度校核。④傳動系統結構設計，畫傳動系統結構圖。
2.課程設計題目。筆者精心設計了多于學生人數的課程設計題目和相應的任務書，制定了課程設計大綱和指導書。學生選題具有靈活性，可從給定的題目中選題，也鼓勵自選題目。學生自選題目要經過論證方可作為課程設計題目并有一定的加分，同時要與教師的科研以及各種創新競賽題目緊密結合，有效激發學生的學習興趣和參與的積極性、主動性。山東省大學生機電產品創新設計競賽每年暑期進行，而自動機械課程設計正好是每學年的第二學期，可以說這個學期是學生申請準備方案、進行結構設計的階段。采取提前選題的方法可以使學生在上課期間有目的的聽課，有充分的時間醞釀設計方案，使自動機械課程設計教學環節不局限于培養方案中設置的1周時間，有效地提高了課程設計的質量和效果，有些題目最后還申請了發明專利。“用于大粒種子的精密排種器”“、家用瓜子去皮機”、“頂尖可收集式仿形棉花打頂機”等項目就獲得了山東省大學生機電產品創新設計競賽的一等獎。
三、結語
“自動機械設計”是一門實踐性較強的專業課，對培養學生機械創新能力起著重要作用。因此，筆者在整個教學環節中，始終貫穿創新意識，調動鼓勵學生學習的積極性、主動性，開發創新思維，并取得了良好的教學效果。
作者：宋井玲 夏連明 孫霞 單位：山東理工大學 農業工程與食品科學學院
全國大學生機械創新設計大賽是經教育部高等教育司批準的面向大學生的群眾性科技活動。大賽的目的在于引導高等學校在教學中注重培養大學生的創新設計意識、綜合設計能力與團隊協作精神；加強學生動手能力的培養和工程實踐的訓練，提高學生針對實際需求通過創新思維，進行機械設計和工藝制作等實際工作能力；吸引、鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技活動，為優秀人才脫穎而出創造條件。特別是對積極探索機械基礎課程教學改革、全面提高課程教學質量和大學生綜合素質具有非常重要的作用。大賽自2004年舉辦以來，在激發學生的學習興趣、培養創新意識、鍛煉學生動手能力和提高教學質量等方面取得了豐碩的成果，因此，很多高校已經將大賽作為創新教育中的一個實踐教學環節，并嘗試將大賽融入到機械專業教學體系中來[1-2]。
江西理工大學應用科學學院是一所三本性質的獨立學院，經過多年的辦學實踐，培養“應用型”和“創新型”人才已成為學院培養目標[3-4]。依托學科開展多種科技競賽活動進行創新人才和應用人才的培養是一種行之有效的辦法[5]。我院于2008年首次參加了第三屆機械創新設計大賽，作品“全自動計量售飯機”獲得江西省賽區一等獎，這是江西賽區唯一獨立學院獲獎作品。改進后的第二代作品代表江西賽區參加全國大賽，榮獲二等獎。該作品已申請專利，并有一些企業對此作品很感興趣，計劃進行市場開發。在首次參加比賽就取得較好成績的基礎上，我們積極備戰，2010年攜3項作品參加了全國第四屆機械創新設計大賽江西賽區選拔賽，作品“機械手式機井救援機”獲江西省一等獎，“土壤滅火器”獲三等獎，“球型抗風暴救生艇”獲優勝獎。“機械手式機井救援機”作為江西省選送項目參加全國比賽，并獲二等獎。成績的取得，來源于學生、教師、學校各方面的努力和堅持。在參賽過程中，我們分析問題，總結經驗，制定出一套行之有效的操作模式。
一、以賽促學，調動學生學習積極性，激勵學生創新欲望
獨立學院的學生整體素質與重點高校相比有較大的差距，與省屬本科院校相比也有一定的差距。學生的學習興趣不高，厭學情緒較大，部分學習較主動的學生也容易被大環境同化。在課堂教學過程中，學生總是處于被動狀態，很難發揮主觀能動性，學習興趣提不起來。為了更好將大賽融入到學生的學習生活中，以賽促學，我們進行了如下舉措：
（一）成立機械創新協會當今大學生對學習興趣不濃厚，但對社團活動卻情有獨鐘。在機械創新設計大賽組織實施過程中，學院利用學生心理作用于2008年成立了機械創新協會，吸引了一批對機械創新有興趣的學生，在課余時間以科研興趣小組為單位開展課外實踐活動，包括創新課題討論、校外實習基地參觀、小產品制作、基本加工技能培訓、學術報告等。實踐活動中，教師以創新理念引導學生，為學生提供了足夠的思維發展空間，放手讓學生大膽嘗試，充分培養學生的創新思維能力、自學能力和動手能力。學生通過課外實踐活動，加強了團隊合作意識，拓寬了機械創新基礎知識面。
（二）建立專用實驗室固定的實驗場所是順利開展課外實踐活動的基本保障。江西理工大學應用科學學院在實驗樓建立專門實驗室供學生使用。此實驗室由機械創新協會管理，配備專門指導教師和常用加工工具如老虎鉗、扳手、電鋸、小型鉆床等，并與學院實訓中心建立聯系，利用實訓中心現有設備進行機械零部件加工并完成創新小產品的制作。這樣學生可以充分利用課余時間，有計劃地開展實踐活動，避免了受常規實踐教學的干擾，提高了學生參與課外實踐活動的自覺性和主動性。
（三）定期開展學術報告和專業講座針對機械愛好者定期開設系列講座如：機械設計與創新能力培養、機械制造技術現狀與發展趨勢、傳感檢測技術在機電產品中的應用、單片機技術應用現狀與發展趨勢等，涉及設計方法、先進制造技術、測試技術、控制理論等專業技術方面知識。通過啟發式、討論式等多種方式，調動學生的積極性，引導學生思考，激發學生的創造性思維。還有一類報告是由學生自己主持的，由已畢業返校的校友和參加過往屆比賽的學生講述自己的經驗，并對學弟學妹提出期望和告誡。系列講座和學術報告的開設，拓寬了學生的基礎，擴大了學生的知識面，培養了學生的創新思維，激勵了學生的創新欲望。
二、以賽促教，加強教師隊伍建設
教師是培養學生的關鍵，優秀的指導教師不僅應有較高的理論水平，更需具備較強的動手能力和豐富的實踐經驗。江西理工大學應用科學學院是2001年組建的獨立學院，師資隊伍結構不太合理，年輕教師居多，這些教師大多是畢業后直接進入學校參加教學和管理工作，動手能力和實踐經驗都有欠缺。機械創新設計比賽周期很長，從項目創意、立項、方案設計、具體零部件設計、加工制作、試驗調試到參賽答辯準備等工作，需要指導教師長時間關注指導項目，并對指導教師的綜合能力提出較高的要求。針對以上問題，學院在教師培養和提高教師綜合素質方面做了很多工作。
（一）加強教師培訓江西理工大學歷來重視對青年教師的培訓工作，通過多種途徑來提高教師的水平。針對機械創新設計大賽，安排《機械設計》《機械加工工藝》《機電傳動控制》《液壓傳動》等課程教師參加了教育部高等教育司舉辦的高校教師網絡培訓，通過學習先進教學理念和教學技法，借鑒其他院校的教學經驗來改變教學觀念，提高教學水平。鑒于青年教師實踐經驗欠缺、動手能力較差等因素，每年利用寒暑假時間，聯系實習單位，送教師到工廠和企業進行實地培訓，專門針對加工工藝、數控加工等專業操作進行培訓。另外，還與本地的多家機械加工企業建立校企合作，定期派教師到生產一線去進行實踐，并在合作單位與工人師傅共同指導完成《機械加工工藝課程設計》等實踐環節。
（二）豐富課堂教學內容，創新實驗教學現如今大學教育還是以課堂教學為主的教育模式，因此課堂教學水平的高低反映了學校的建設水平。江西理工大學應用科學學院針對機械創新設計大賽，豐富《機械原理》《機械設計》等基礎課程的教學內容[6-7]。利用校內實訓基地、功能實驗室和機械創新設計大賽，形成有較強工程背景的教學環境，使直觀式教學、現場式教學方式的采用如魚得水。在這樣的教學環境下，通過一系列以機械產品為對象的實訓項目，以及采用大量的源于生活、源于生產一線的案例，使教學內容注入更多的工程因素，達到基本知識、基本理論與工程實際緊密結合的目的。為了培養學生的創新設計能力，在課程建設中對實驗室進行擴充，在原有傳統機械零件模型和機構模型基礎上，進行機構創新、軸系創新、機械系統創意組合和慧魚創新設備的購進，在試驗內容上，增加機構創意設計、組合式軸系結構設計、機械傳動綜合實驗等。
（三）建立教師工人相結合指導模式鑒于教師、學生動手能力較差，參賽模型或實物制作過程比較困難這一問題，結合江西理工大學實際情況，制定了教師工人相結合的指導模式。學院的目標是培養應用型人才，因此在實習環境的投入上比較大。學院有完整的金工實習工廠，其中包含了機加工的全部工種：鉗、車、焊、熱處理和數控機床加工，并配備經驗豐富的生產工人進行實習指導。利用學院現有優勢，在參賽初期的選題和方案設計階段由教師指導完成，在模型或樣機的加工制作階段，由教師和工人共同指導，學生具體操作完成零部件的加工和參賽樣機的裝配。
三、以賽促改，制定科學的教學計劃
機械創新設計大賽每兩年一次，不利于學校教學計劃的安排，難以保證每屆學生都有機會參加；比賽籌備時間太長，從題目的公布到參加地區預賽要一年多時間，容易與正常的課程教學相沖突；大賽沒有納入教學計劃，作品的設計、制作場地易與教學相沖突；大賽對學生知識面要求很廣，涉及的課程多，包括力學系列課程、機械設計基礎系列課程、電工電子、計算機控制、程序設計系列課程、機械加工工藝等，學生在低年級沒有掌握好大賽需要的一些基本知識和技能，為了完成比賽任務臨時抱佛腳，卻又耽誤了新課程的學習，高年級學生又忙于考研和找工作沒有充足的時間參加大賽。針對這一問題，楊叔子院士在《再論機械創新大賽很重要》的報告中已經提出“：這一大賽不是可有可無，建議納入個性化教學計劃，并從體制上加以保證。”鑒于此問題，江西理工大學應用科學學院進行了系列教學改革。
（一）優化課程體系針對機械創新設計大賽我們已完成省教改課題“培養高素質應用型機械專業人才的綜合課程設計改革”（課題編號：JXJG-06-84-1）和校級教改課題“以創新設計大賽為切入點的《機械原理》教學改革”的研究工作。通過兩課題的研究在原有教學計劃基礎上，針對機械創新設計大賽和綜合課程設計改革[8]，將機械專業09級教學計劃中的機械原理課程設計、機械設計課程設計和專業課程設計分別改為機械創新設計（一）、（二）、（三），使之成為連續的實踐教學環節，并在課題的設置上，增加創新專題，培養學生的創新意識。在課程設置上，增加了《機械創新設計》選修課程，開設互動式和討論式教學環節，通過參與課堂教學提高學生學習興趣、培養學生創新思維、掌握創新方法。在10級教學計劃中增加了為期一周的《機械創新實訓》實踐環節，該實訓是基于慧魚創意組合模型和機構創新組合平臺開展的，意在培養學生的創新意識和動手能力。
（二）提供政策保障、建立激勵措施學院教學改革的重點是放在實踐教學改革方面，因此在實驗室建設和開展課題研究上給予大力支持。江西理工大學立足學院實際，專門成立了由分管科研的副院長任組長，由教務辦公室主任、各系教學主任組成的大學生科技創新領導小組，對不同渠道、不同學科、不同類型、不同級別的賽事，進行策劃、組織和管理，統一協調參賽學生、指導教師、方案評審、作品制作、組織參賽、動員宣傳等各項工作，有計劃有組織地開展學生課外科技創新活動，參與各類科技競賽。學校投資140萬，正在籌建機械創新實驗室、機器人實驗室和液壓測控試驗系統（含機械手等設備）。另外學院每年對大賽設立專項資金支持，保證大賽順利進行，對參賽老師和學生給予充分的支持和一定的獎勵。
四、結語
“以賽促學、以賽促教、以賽促改”是各院校開展各項學科競賽的初衷。江西理工大學應用科學學院通過參加機械創新設計大賽，促進了教學改革，完成多項教改課題的研究，提高了指導教師的理論水平和創新能力。就學生而言通過參加比賽提高了學習興趣，培養了創新意識，增強了專業綜合知識應用能力、工程實踐能力和就業競爭實力。通過參加機械創新設計大賽，顯示了我院的組織能力和科研能力，宣傳了學校辦學特色與成果，提高了學校的知名度和影響力。
1前言
在人類社會不斷向前發展的進程中，始終都是由社會生產力的增長為推動力，促進社會發展。要知道創新是一個民族進步的靈魂．是國家興旺發達的不竭動力。一個沒有創新能力的民族，是不能再立足于競爭激烈的世界之林的。我們作為國家未來的希望，國家發展的主心骨。高中生更應該在努力學習科學文化知識的同時，加強對機械方面的創新設計能力。結合日常生活，發現機械創新之美。
2機械創新設計的特點
作為一名熱愛機械創新設計的高中生，在課余時間我已經進行和多次的機械創新設計的嘗試工作。我發現機械創新設計具有一些獨特的特性。例如:進行機械創新設計需要設計者進行反復驗證，多次篩選，并且在每一個設計環節內都會有特定的優化設計的方案，各個環節之間的聯系也比較緊密，從整體看，可以發現機械設計工作還具有系統化整體化的特點。同時，在進行機械創新設計工作中，能感受到多門學科的交叉和滲透，這就需要設計者能夠掌握多種類型的知識，合理運用創造性與發散思維，基于復雜的學科知識進行思考和判斷，從創新設計的復雜性特點出發，進行設計。另外，我們高中生在嘗試機械創新設計時，前期可以先引用或參考外國先進創意產品進行設計，這不是單單進行簡單的模仿或改造，而是了解機械創新設計特點的第一步。
3創新設計方法
(1)在進行創新設計時，最常使用的一種創新方法就是模仿生物進行機械設備的創新設計，這種方法是進行對自然界生物機能分析類比、總結特性，并將自然生物的特點融合進行新機械設備中。目前，我們看到已經出現了模仿人類手臂的機械抓手、模仿蜥蜴等爬行動物的海底機器人等等，這些都是設計者仿照自然生物特點進行設計的機械設備。而對于高中生來說，進行的機械創新設計也可以從這一角度進行思考，細心的對日常生活環境和大自然中的生物特性進行觀察，獲得設計靈感。(2)參考外國先進創意產品進行設計，也是很有效的一種設計方法。這主要要求設計者先選擇合適的國外的科技成果或先進產品，經過一段時期的分解研究并全部將設計優點進行消化吸收后，再進行改進強化工作，并在技術或產品中加入自己的想法，開發產品新的使用用途，從而設計出全新的機械設備。(3)“移置技術法”創新設計方法，顧名思義這一方法就是要將一個領域中的先進技術應用到另一個領域中，進行設計工作。例如，納米技術作為一種先進科學技術，本是一種物理領域的材料，但是在經過研發之后，可以應用在機器創造、服裝設計等領域，并且生產出了非常多的納米機器、納米服裝。所以，高中生進行機械創新設計也可以從這一角度出發。
4創新設計思維
機械創造設計者必先要有新穎性的思維，也就是創新思維，這是設計者可以進行創新設計的根本原因。作為高中生，自身接受教育的程度和社會實踐都比不上專業的機械設計人員高，所以所具有的設計思維的整體深度、廣度和系統性也會存在很大的差異。所以與專業機械創新設計人員不同，高中生需要具有的創新思維，只需要將書本以及課堂中學到的知識進行整合，并添加一定的想象力，將設計思路進行開闊，擴展可以聯想到的最大范圍，滿足機械創新設計的要求。同時，除創新思維外，我們高中生也要重視創新過程中的靈感思維，這一思維是指在設計過程中經過長時間并艱苦的思考后，突然產生思想火花，從而推動創新瓶頸期的結束，解決設計中未能解決的問題的思維活動。一般情況下，靈感的出現會受到一定因素的影響，可以是突然看到家里微波爐的加熱過程，又或者注意到了教室中的全自動噴水黑板擦擦拭黑板的印記，從而受到啟發。這是我們是潛在創造力的升華，是創新設計從量變到質變的思維過程。在進行機械設計時，要有意識地激發自身創新設計思維，進行創新素質的培養，促進自己厚積薄發地涌動出創新的靈感。
5提高機械創新設計水平的策略
5．1結合學校相關課程進行創新意識。提高機械創新設計水平，要注意培養自己日常生活中的創新意識，尤其是在學校學習的過程中。課程教學時傳授知識的過程，在這一期間培養其自己對創新知識的敏感度以及對知識的聯系意識。在相關課程教學過程中，對老師講解知識時，所結合的專業知識以及該領域內科技前沿的創新成果進行記錄，并在課后進行查閱，并對老師教學過程中組織的小組討論環節，積極發言與同組的同學交換想法，大膽的說出自己的新思想、新方法，在同學們不同的思維中激發創新靈感的出現。并且對老師所舉出的每一項設計案例，持求異存疑的逆向思維，必要時可以申請實驗室進行驗證。對書本上的知識，進行實際應用，時刻保持創新意識，促進創新能力的提高。5．2多接觸現代化先進的設計方法與手段。隨著計算機技術的發展和現代化儀器的不斷出現，機械設計的方法和手段更新速度越來越快，所以，我們不能僅僅局限于課堂學習中所接觸的創新設計知識，要自發的緊跟機械科技發展的腳步。可以使用家中的電腦定期查閱網頁、訂閱有關機械科技設計創新雜志進行了解最為先進的設計方法和手段。5．3加強機械創新設計實踐。對于我們高中生，課業壓力重，可以進行機械創新設計實際的機會和時間少之又少，但是可以發現學校和少年宮等組織會定期舉辦一些科技創新實踐活動，可以借助這一活動，磨煉自己的創新技法。例如:科技制作競賽、機械創新設計大獎賽、機器人大獎等比賽都可以積極參與。
6結語
在21世紀，我國將會面臨更多的挑戰以及更多競爭，為了強化機械領域的競爭力以及增強自身的機械創新設計水平，我們需要積極地去認真地學習機械創新設計，并且要虛心學習國內外有關的先進的設計方法，制定安全合理的機械設備的設計方案。另外，為保證設計出的機械設備的安全性，我們必須始終以高標準嚴要求進行設計工作，提高機械創新設計的可靠性、實用性。讓我們高中生設計的機械設備也能走向市場，并能在生活和相關生產領域進行應用。這不僅是對自身能力的肯定，更能提高日常生活質量或者應用行業的生產先進性。
作者:閆棟宇 單位:石家莊第二中學高三六班
從2004年到2016年，全國大學生機械創新設計大賽成功舉辦了7屆。此項賽事是經教育部高等教育司批準，由教育部高等學校機械學科教學指導委員會主辦的，面向廣大在校大學生的群眾性科技活動。大賽每兩年一屆，已成為常態化賽事，每屆大賽都吸引了廣大學生踴躍參加，通過競賽，學生的綜合設計能力與協同合作精神得到提升，機械創新設計、制作等實踐能力也得到很大程度的提升。機械創新設計大賽充分展示了我國大學生機械創新設計的成果，同時也展示了我國高校機械學科的教學改革成果。筆者曾指導學生參加第五屆、第六屆、第七屆連續三屆的全國大學生機械創新設計大賽，總結了籌備及參與大賽的工作經驗，在此擬結合這些工作經驗對改善機械創新設計大賽、促進創新教育發展進行探討。
一、機械創新設計大賽的目的與內涵
（一）機械創新設計大賽的目的。全國大學生機械創新設計大賽的目的，在于引導高校在課堂教學過程中注重培養大學生的創新設計意識、綜合設計能力和團隊協作精神；鼓勵大學生走出課堂，積極參與課外拓展課程，加強自身動手能力和工程實踐訓練，通過機械設計和工藝制作等課外科技活動，提升自身的創新思維，成為對社會有用的創新型人才。（二）機械創新設計大賽的內涵。機械創新設計大賽有其深刻的內涵，主要表現在以下幾方面：重視人文關懷，陶冶創新精神、鍛煉實踐能力，結合生產實際、踐行開放辦學。2004年9月的第一屆大賽無固定主題，但從2006年10月的第二屆到2016年10月的第七屆均設定了相應的大賽主題，如第二屆以“健康與愛心”為主題，第三屆以“綠色與環境”為主題，第七屆以“服務社會—高效、便利、個性化”為主題。從這些大賽主題中可以看到機械創新設計大賽重視人文關懷的內涵。創新無處不在。創新通常分為兩種：一種是構成事物原有元素的重新組合；另一種就是在原有元素上加入新的元素。每屆參賽的作品都必須與大賽的主題和內容相符，而且要求作品在功能、設計、結構、工藝制作、性價比、實用性等多方面具有創新性。這就對當代大學生創新精神、實踐能力等方面提出了更高的要求，也體現了機械設計大賽這方面的內涵。結合生產實際、踐行開放式辦學，這是機械創新設計大賽的另一層內涵。設計是制作的依據，制作是設計的體現。每一個參賽作品，從構思、設計、出圖、工藝到制作，整個過程必須依托生產實際，設計出來的作品可能很美觀，可是如果沒有考慮加工工藝，就無法通過機械加工來完成制作，這就是理論脫離實際。機械創新設計大賽是一項體現綜合設計能力的科技活動，其要求加強校企合作，加強校內外實訓基地建設，踐行開放式辦學，給學生提供技能展示的平臺，讓學生更多地投入實踐訓練中去。
二、機械創新設計大賽存在的問題剖析
（一）競賽與日常教學活動難以兼顧。按照往屆大賽賽程，機械創新設計大賽每兩年舉辦一次，基本是偶數年5月份區賽，7月份國賽，但是高校教學計劃是以年為單位編制班級，所以不能保證每屆的學生都有機會參加競賽。特別是高職院校，很多高職院校是采用“2.5+0.5”的教學模式，奇數年份入校的學生，一年級時沒條件參賽，二年級時又不舉辦比賽，到三年級第二個學期又在校外進行頂崗實習。并且競賽沒有納入教學計劃，學生只能利用課余時間籌備比賽，作品從設計到制作易與教學計劃沖突，參賽作品參差不齊，難以保證質量，這就與大賽的宗旨背道而馳了。（二）學生自主創新的作品難以甄別。由于比賽時間的倉促，學生設計水平的局限，難免存在部分作品抄襲剽竊現象。從往屆的競賽作品來看，有些作品全部或部分技術已被他人申請專利保護，或市面上已有相同商品銷售。另有一些作品遠遠達不到現有應用的同類產品的技術水平。相當數量院校的作品設計比較簡陋，制作粗糙，難免有消極應賽之嫌。競賽的評委來自各院校或某些企業，他們只是某個領域的專家，對不同領域的科研狀況和科技水平往往不夠了解，他們在甄別作品的創新性、自主完成方面存在困難。（三）競賽未能做到公平與公正。機械創新設計大賽是教育主管部門和各高校關注的重要賽事，要保持其旺盛生命力，就必須做到公平、公正、公開。縱觀往屆大賽，仍存在一些不公平、不公正的方面，例如，競賽組委和評委組成結構的代表性不足，基本上集中在少數的重點工科院校，有些評委本人還是指導老師，指導一個或多個團隊的作品，評委之間賽前允許交流和討論，這樣的競賽難以保證公平與公正性。評委不應該是參賽代表隊的指導老師，也不能為參賽代表隊的領隊，只有對這些事項進行規范，競賽才會向良性發展。
三、改進機械創新設計大賽，促進高校創新教育發展
（一）把競賽納入教學計劃和教學大綱中，加強創新教育。知識只有創造性地運用才談得上有力量。創新教育在于激發學生的創造精神和創新能力，啟發學生創造性地學知識，并創造性地運用知識。只有引導學生在學習上發揮創造性，摒棄以往消極地存儲知識，被動地接受知識的觀念，才能達到德智體美全面發展的教育目標。學生要發揮創造性，除在課堂上學習理論知識外，還要加強課外的動手操作能力。機械創新設計大賽給學生提供了良好的課外實踐平臺，參加競賽的學生在老師的指導下能夠激發創造力，盡情發揮自己的才能。機械創新設計大賽的宗旨是“以賽促教，以賽促學”，所以，建議在保證學校的日常教學情況下，把競賽納入教學計劃和教學大綱中，加強對學生的創新教育。（二）結合競賽特點建立智創團隊，充分發揮學生創新潛能。團隊協作是歷屆機械創新設計大賽的特點，有一個良好的創新團隊才能創造出優秀的作品。根據筆者多次參加該項大賽的經驗，團隊成員必須具備勤學好問、肯鉆研、能吃苦、表達能力好、動手能力強等素質。所以，結合競賽特點建立智創團隊，建設智創工作室，以老帶新，養成團結協作、共同創造的良好習慣，顯得十分重要。智創團隊中的學生可以利用課余時間發揮潛能，進行一些創新性的設計制作，一方面增強對本學科知識點的學習興趣，另一方面通過競賽拓寬視野，為今后步入社會積累經驗。此外，為了充分發揮智創團隊的創造力，各高校還可以考慮建立智創團隊工作室。目前，不少高校仍缺乏適合創新人才培養的良好環境，很多學校的實訓基地參差不齊，對機械創新設計大賽不夠重視，有的可能連好一點的加工作品的工作場所都沒有。為了保證參賽作品的質量，高校可以考慮建立智創團隊工作室，讓學生課余時間能在工作室里設計與制作作品，充分發揮創新潛能。（三）規范競賽相關事項，促使學生樹立創新意識。只有對大賽的相關事項進行規范，嚴格做到公平、公正，才能真正調動學生的參賽積極性，促使學生樹立創新意識。首先，要杜絕大賽抄襲現象。據了解，在機械創新設計大賽中，有些院校為了完成比賽任務，隨意拿個作品或在網絡上抄襲一個作品充數參賽，這樣既占用了競賽名額，也占用了比賽場地，更不利于學生創新意識的樹立。對此，應嚴格對作品進行把關，杜絕大賽抄襲現象。要明確競賽主題，明確競賽主題就明確了競賽方向，參加競賽的學生作品就必須與主題相符，這樣能夠一定程度上杜絕學生對其他作品的抄襲。其次，要對大賽的評委進行嚴格甄選，即對評委進行綜合性考核，保證評委們所擅長專業涵蓋各領域，對不同領域的科研狀況和科技水平有足夠的了解，這樣才能很好地甄別作品的創新性以及是否為學生自主完成。此外，要避免裁判既是指導員又是裁判，只有這樣，才能建立公平、公正的評判機制。（四）完善參賽獎勵制度，鼓勵學生自主創新。每屆機械創新設計大賽都會涌現出不少的優秀作品，這些作品中有的還是受法律保護的專利作品，這充分說明在帶隊老師的指導下，學生的潛能是無限的，只要能提供良好的創作環境和競賽環境，學生是能設計和制作出優秀作品的。但是，再大的潛力也是需要激勵的，有了相應的激勵，學生才能將自身潛能最大限度地挖掘出來。當前，在參賽激勵方面，每個學校有所不同，有的學校獎勵力度很大，有的學校獎勵力度很小，這樣就難免出現消極備賽的情況。為鼓勵學生積極參賽，充分發揮自主創新潛能，各高校應完善參賽獎勵制度，鼓勵學生自主創新。例如，可以在物質上給予獎勵金等獎勵，也可以在精神上給予個人榮譽等獎勵。
總之，創新教育的優秀在于創新能力的培養，而全國大學生機械創新設計大賽能夠從意識、思維、個性等方面培養學生的創新能力，是培養學生創新能力的有效途徑。因此，改進機械創新設計大賽，并將之與高校創新教育緊密結合起來，有利于促進高校創新教育的發展。
作者:江健 方小菊 單位:廣西職業技術學院
摘要：大學生創新理念對大學生機械設計能力的培養越來越重要，因此，如何培養大學生的創新能力成為教育關注的熱點，加強對大學生創新能力的培養，已經成為我國高等院校的重要課題，此外，大學生的機械設計創新大賽也在一方面體現著各高校學生的創新能力。從創新設計理念的概念著手，分析我國當代大學生在創新設計上面的不足，創新設計理念對機械設計的重要性以及如何培養大學生的創新能力，簡單探討創新設計理念對大學生機械能力培養的作用。
關鍵詞：機械設計能力；創新設計理念；大學生
隨著大數據時代的到來，我國需要緊緊跟隨世界發展速度，建設創新型國家，從制造大國轉變為創造大國，由此導致我國的創新型人才極度缺乏。如今，培養具有實踐能力和創新精神的人才是我國教育改革的重要任務，也是教育改革的一大方向。現在我國的各大高校正探究人才培養的有效措施，不斷加大對人才培養的資金支持和教學設施改進。積極培養初創型人才，培養具有創新能力和創新意識的高技術人才，是我國教育的重要任務目標之一。
一、創新設計理念概述和機械大賽的作用
創新設計是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的科研成果進行創新構思，設計出具有新穎性、創造性、科學性以及實用成果性的一種實踐活動。在機械設計能力中如果將創新理念與其相互結合，將會把藝術、社會、技術、文化等融在設計之中，從而創造出實用性的新產品。為了培養大學生的創新意識、實踐能力和合作精神，強化學生綜合能力的培養和基礎知識，在2000年開始，全國大學生機械大賽就開始舉辦，在各大高校中，機械創新受到廣大教師領導的重視。教育部部長早就指出創新是發展的根本，沒有創新就沒有發展；設計決定著產品的功能、壽命；機械決定著一個國家工業的發展程度[1]。學生通過參加大賽一方面提高學生的創新設計能力，一方面增強學生的創新意識，讓學生將理論轉化為實際經驗。為國家培養創新型人才，使創新的理念成為學術界的潮流，將比賽中創新的理念和理論知識用到生活中，激發大學生創新潛能，提高大學生的實際動手能力。
二、大學生創新設計的不足
1.高校的師資力量不足。教育的改革是在教師，學生創新能力的培養也是在教師，因此，教師教學水平的高低會直接影響到學生的創新能力。培養學生的創新意識，需要教師不能單調古板，反而要有著強大的創新激情，嚴謹的學習態度和雄厚的學術功底。但是即使有這樣的教學資源，學生的創新意識仍然不足，一方面是由于指導學生進行機械設計仍然有一定的難度，另一方面就是我們的創新教學仍處于開始階段，沒有什么經驗可以借鑒。機械創新設計大賽的實踐能力很強，學生要在短時間里拿出作品是有一定的難度，而且青年教師的經驗缺乏，沒有專業的專家指導很難實現機械設計的創新。2.學生的知識儲備不夠，創新意識也十分薄弱。在中國傳統的教育制度所培養的學生只會考試、死讀書。不會臨機應變，獨立自主的學習；在這樣的教學之下，學生學習的主動性和積極性不高而其思考能力也十分有限，嚴重地限制了創新型人才發展，試問這樣如何讓學生有自己的創新理念？尤其是我國大學的應試化教育更是阻礙學生發展，使學生在大學學習期間學到知識有限，思想十分僵硬。在機械設計大賽的參與中，大部分為高中生，并沒有系統地學習專業課，基礎課也只是剛剛學完，學生也不能靈活地將所學到的知識運用到實踐中去。因此，在學生參加機械設計大賽的時候，雖然積極性很高，但隨著機械的加工制作，學生并不能靠自己的能力來解決困難，這時候學生就會出現厭惡的情緒，放棄參加比賽的機會。而且，高中生的責任感并不是很強，真正參加到最后比賽中的學生少之又少。
三、創新設計理念對機械設計的重要性
在機械設計中，如果單純地依靠課本上原先的設計材料，無法將機械制造的理論和實踐發揮到最大用處，因此，在機械設計中創新理念是機械設計的優秀，一個設計產品，如果僅依靠模仿其他人，是無法實現其原本的價值，只有將自己的創新理念與自己的機械設計相互融合，創造出屬于自己的產品，才能在一定程度上反映自己是一名合格的創新型人才，由此可見，創新理念在機械設計中是十分重要的[2]。相對而言，創新的機械設計產品也在一定程度上幫助自己促進全腦的開發，因為人是通過感覺系統來感知外界信息的，如果在設計的過程中有不同的信息由大腦中不同的通道進入人體的反射神經中，那么大量的信息就會刺激腦細胞生長，使人腦得到良好的塑造；另外我們所接收的信息分為直接信息和間接信息，直接信息是我們通過自己的大腦根據實際經驗總結出來的對大自然的認知，而間接信息就屬于外界告知或者他人總結出來寫在書本上的，例如我們課本的學習和老師的授課都屬于間接信息。在大腦接收間接信息和直接信息的過程中，大腦會將這兩種信息有機結合，幫助促進大腦的發展。就像我們在進行機械設計的過程中，利用書本的知識和自己對知識的理解來對產品進行創新一樣。總而言之，通過參加機械設計大賽，通過自己動手制作加工產品的過程，會在一定程度上培養大學生自主創新的能力。
四、如何培養大學生創新能力
1.積極參加創新活動。積極參加全國或者高校組織的創新設計活動，培養自己的創新理念。或者在各大高校內由學生自己組織創新活動，讓學生自己去大膽地嘗試、創新，讓學生自己在活動中積極發散思維，激發學生的創新能力，培養學生的創新人格。至于沒有機會參加機械大賽的同學可以到比賽座位觀看比賽，一方面增長自己的機械設計見識；另一方面可以吸取參賽隊員的經驗和創新設計。通過總結來增強自己的創新能力。2.建立合理制度。學校領導要重視創新活動的組織，讓學校中更多的學生一起參與機械設計的活動中來，并且為活動提供良好的比賽氛圍，建立合理的獎勵機制。這樣有助于調動學生創新的積極性。例如，在機械設計大賽中的一些學生獲獎之后給予一定的獎勵或者加分。建立類似的激勵政策有利于鼓勵學生創新，另一方面也為培養創新型人才作出了一定的貢獻[3]。3.重視學生的個性發展，系統教學。由于對創新的了解不強，但對本專業的知識比較了解，因此，學校對初次參加機械大賽的學生開設了許多與創新相關的選修專業課，甚至允許學生跨專業、跨系來學習各種課程，便于學生進行綜合性極強的學科訓練。另外還為提高學生的創造性思維，開設了許多的心理學、思維科學、通識教育等科目。還將各種提高自身創新能力的方法在課堂上一一展現出來，例如，探索規律的現代科學創造法、重視分析的思維創新法、擴展思路的發散思維法、強化動因的群體機制創新創造法。不僅僅學生需要創新理念，學校、教師也需要學習。轉變教學觀念，教授學生正確的學生觀。要把學生當做有豐富個性、創造潛能的主體，而不是看做一個被學校管理的對象和灌輸知識的機器。通過制定適當的教學目標，經常參加機械創新設計類的賽事，將學生的個性和創新能力充分發揮出來。4.建立專業場地。學校一方面要支持學生進行創新設計，另一方面要積極撥款，主動建立創新基地，購買創新需要的活動設備和儀器，同時還有有相關的管理人員對這些場地和設施進行監督管理，防止學生因使用錯誤而導致受傷，或者學生的故意破壞等意外事故。保證這些基地和設備在合適的時間開放，使學生充分利用空閑時間，有針對性地培養自己的創新意識。提高學生參與機械設計活動的自覺性、積極性、主動性。
五、結語
由上文可知，我國在創新人才培養上面還存在著許多欠缺，要想提高大學生的機械設計能力就需要我國在創新設計理念培養上面繼續改進，培養大學生的創新意識、實踐能力和合作精神，積極參加全國舉辦的大學生機械創新大賽，在比賽中獲得靈感，在比賽中尋找自己的不足，大學生要重視創新理念的自身培養，學生之間相互交流，相互合作。積極閱讀課外書籍，培養自己的創新意識才有助于增強自己的機械設計能力。
作者:陳璜 單位:集美大學誠毅學院
系統生命周期工程教育的目的是培養具有熟練技術基礎和廣泛專業能力的學生，在過去幾十年里，大學之外的社會一直在要求工程教育者改進工作以更好地滿足以上目標。[1]但是20世紀中期以來，我國的工程教育日漸脫離和輕視工程實踐，工程教育的教師越來越多的由工程科學家擔任，他們其中多數人從來沒有做過工程師，他們思考、工作、教學都是在其所熟知的工程研究環境中。工程研究固然是一個很重要的領域，但問題是，它實際上逐漸取代工程實踐環境而變成了工程教育環境。這樣，我們就不知不覺地開始把我們的學生培養成為工程研究者，而不是工程師。據麥肯錫季刊的一項分析報告指出，在中國160萬名青年工程師中，只有16萬能勝任跨國公司的工作，能達到跨國公司用人標準的合格畢業生比例不到工科畢業生的10%，與印度的25%、馬來西亞的35%、波蘭的50%、比利時的80%以及其他發達國家差距甚大。據瑞士洛桑國際管理開發研究院（IMD）公布的國際競爭力排名可知，我國整體實力排名由2005年的第31位大幅上升到了2006年的第19位，但在同一排名榜上，我國培養的可獲得資格的工程師數量卻連年忝居末座。[2]因此，中國的工程教育迫切需要進行深層次改革，以適應全球經濟快速發展的需要。
一、國際工程教育大潮中的CDIO
全世界對工程教育的改革都很迫切，無論是發達國家還是發展中國家。在過去的10年里，美國的企業界人士開始致力于縮小當前工程教育中的理論和實際操作能力之間的差距，對工程教育提出了新的目標和要求。四所前沿的工程大學（美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典林克平大學、瑞典皇家技術學院）從2000年起組成跨國研究項目組合，經過4年探索，他們合作開發了一個新型的工程教育模型，稱為CDIO。其名字的靈感來源于產品/系統的生命周期過程。該生命周期可分為四個階段：構思、設計、實施、操作。它是“做中學”原則和“基于項目的教育和學習”的集中體現。它以工程項目（包括產品、生產流程和系統）從研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動實踐、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO的理念不僅繼承和發展了歐美20多年來的工程教育改革理念，更重要的是提出了系統的能力培養、全面的實施指導、完整的實施過程和嚴格的結果檢驗的12條標準，具有很強的可操作性。[3]CDIO標準是直接參照工業界的需求（如波音公司的素質要求和ABET的EC2000標準）制定的，因而能完全滿足產業對工程人才質量的要求。迄今已有幾十所著名大學加入CDIO國際組織，麻省理工學院已有兩屆CDIO學生在畢業后得到工業界的好評。一些公司甚至專門為CDIO畢業生制定了高于其他教育模式畢業生15%的工資標準。
二、機械創新設計大賽中的“做中學”模式
2006年初北京石油化工學院在組織第三屆首都高校機械創新設計大賽時，大多數師生根本沒有聽說過CDIO，因為要參賽而且想拿出成功的作品參賽，教師帶領學生“在做中摸索、在做中學習、在做中提高”。第三屆首都機械創新設計大賽的主題是“健康與愛心”，大賽要求從這一主題出發，由學生設計、制作、提交相關機械產品的樣機進行比賽。機械創新設計大賽的設計遠不只是圖紙上的設計，還包括從調研到構思、設計、制造、裝配、調試、使用，乃至改進設計這樣又一輪的實踐活動。這是一套完整的實踐活動，是一套出真知、出創新、出成果的實踐活動。[4]2006年是我們學生包括部分教師第一次親臨一種全新機械產品開發和制作全過程的體驗，開頭真是無從下手，產品都不知如何確定，更不用說設計與制作了。在教師的指導下，考慮到我國需助殘、康復、健身的人群現狀，學生們開展了廣泛的市場調研，深入到大興康復醫院、海淀康復機構等觀察采訪，結合不同的康復人群的需要，擬訂了“多功能電動輪椅”、“人性化擔架和康復助力拐”等產品的選題組成產品開發小組。開發小組的分組以學生自愿組合為基礎，并考慮了專業和男女同學的合理搭配，以便于最大限度發揮每個人的特長。過02級學生馬強、機電02級學生龔月圓和機電02級學生楊雄在進行“多功能電動輪椅”的功能設計構思時，為突出“多功能”的特點，對各種機構進行了深入的研究和學習，最后運用機構學原理設計了靠背、桌面和遮陽翻轉機構，設計思路新穎，結構精巧簡單，將簡單的靠背根據殘疾人需要，經機構變換可巧妙變化成書桌或遮陽機構（該成果已獲得實用新型專利授權）。楊雄同學在調試電動輪椅時，面對項目中驅動與控制問題，在請教自動化專業教師的基礎上，自學掌握了控制工程原理、制定了合理的啟動方案，并且利用網絡查詢小型步進電機及其驅動器的價格，為了節省開支，跑遍了大興的各機電產品市場（包括舊貨市場），不但購買到可用于該項目的小電機和驅動器，還學到了一些實用的技術、方法。在實際制作中，學生們虛心請教工程教育中心的師傅，改進原設計中的不足，自己動手加工零件，組裝出所設計的產品，圓滿完成設計制作任務。過03級學生姚明、鐘云青在設計制作“人性化擔架”作品時，出于最大限度保護傷殘病人的愿望，巧妙運用四桿機構原理設計了可自由開合式擔架，為準確規劃擔架的運動軌跡，并自學了WorkingModel機構設計分析軟件，從理論上保證了機構尺寸的精確性，為進一步的設計制作奠定了良好的基礎（該成果已獲得實用新型專利授權）。每一個作品的后期制作，都是考驗學生團隊能否團結協作、有無鍥而不舍精神的關口。內行都知道，設計工作量為一，那么制造工作量就為十，這表明，后天的制作量是十分大的。學生們頂著酷暑紛紛自己動手，有的到廢舊市場尋找原材料，有的到工廠進行加工、組裝、調試，反復修改，以求制造操作上易于實現。這真正體現了“做中學、學中做”相互結合、相得益彰。在以往單純理論教學中，學生只是知識的接受者，而不是知識的主動索取者，學習沒有明確目的，知識—教師—學生是一種直線單向式關系。而在機械創新設計大賽的實施過程中，圍繞課題的實踐，學生獲取知識的欲望被激發，學生能夠有目的地自學或在教師的指導下用知識解決實際問題，學生真正懂得了“學”與“用”的關系。同樣教師通過實際課題的錘煉增長了工程實踐能力，因此這是一種互動的三角雙向式關系。
三、CDIO理念的運用
2008年初我們在準備第四屆首都高校機械創新設計大賽時，已經在CDIO的實踐中嘗到了甜頭，已經真正能將CDIO應用于大賽的規劃和組織。在這一過程中我們更加強調產品生命周期開發和使用作為知識和能力培養的載體及環境，更加強調的是知識和能力之間的關聯，而不是具體內容。因此依據此次大賽的主題“綠色與環境”———“環境機械、環保機械和廚衛機械”，我們首先在校內成立大學生課外科技活動小組（URT小組），以項目的形式為組織、以多年級多學科共同合作為要求、以運用知識解決問題為目標來實施產品全生命周期的工程實踐，通過讓參與的學生明白他們在構建的并非其特定產品的設計模式，“構思-設計-實施-操作”這四個詞可表達更廣泛的工程師行為，不論是網絡工程師、機械工程師、建筑工程師或生產工程師，都要遵循。此次大賽的組織更加開放，多個URT小組都是學生自行管理和實施。組長安排討論構思、組長分配任務，對于不懂或需用到的知識，組長聽從教師的建議，分別安排同組學生選修相關課程或向教師請教。實際上，在有限的學制中，任何工程教育專業都不可能將今后工作中所需的知識完全教給學生，而只能按照項目訓練的方式組織知識，教給學生在“做中學”，在基于項目的反復學習訓練中，獲得能力，提高工程素質。學生在此實踐訓練過程中學到知識，但更重要的是獲得自學能力、解決問題能力和創新能力，進而提高其走入社會的自信心，這才是他們終身取之不盡用之不竭的寶貴財富。第四屆首都高校機械創新設計大賽學生設計開發制作完成了戶外折疊式玻璃清潔器、節能型高壓汽霧清潔車、超聲節水洗碗機和手動式戶外清潔車等六件作品，項目執行過程中各小組多名學生有計劃選修了機械創新設計、PRO/E三維設計、產品創意設計實踐等具有創新設計理念和介紹先進設計工具手段的課程。所有設計開發制作的產品更注重學科上的綜合性，學生的不少作品充分融合了機械、電子、光學、控制、材料等多學科知識。參加制作的學生來自不同的院系與專業，各人根據自己的專業與特長，分工合作，彼此協調，體現了良好的團隊精神。2010年、2012年、2014年我們又先后組織學生參加了第五屆、第六屆、第七屆首都高校機械創新設計大賽。假設前幾屆參加的學生只是學生群體當中學有余力、主動性強、成績優秀的佼佼者，從2010年起我們把參加大賽作為學生評定機械設計課程成績、機械課程設計課程成績的一項必要內容，學生的成績一部分參考學生在參加大賽中的表現，逐漸摒棄了那種一次期末考試成績確定學生課程結業成績的做法，而且獲得一等獎、二等獎的學生還可以申報創新學分。這一系列措施極大激發了學生參加大賽的積極性和主動性，尤其是那些平時愛玩、學習成績不理想、自信心不足的學生，他們覺得這種學習、動手、實踐不再枯燥，還可以依據自己興趣，在“玩中學、做中學”。2010-2014年參加大賽的學生逐年增加，在校內形成了品牌、形成了傳統，學生們都知道，一、二年級都要到學姐、學哥的大賽項目小組“打打醬油”、學習學習，三、四年級就要成為主力隊員，用產品說話了。通過機械創新設計大賽的組織和實施，不但培養鍛煉了一批具有自學與組織能力、勇于實踐善于創新、樂于動手與協作的工程技術人才，而且加強了教師的CDIO技能，使學生在真正學到鍛煉工程技能的同時，教師在此過程中也彌補了工程經驗不足的缺憾，為將來的實踐教學打下了基礎。正如總理曾經講過“做中學才是真正的學，做中教才是真正的教”。“問渠哪得清如許？為有源頭活水來。”創新之水來自實踐之源。作為新時期的教育工作者，我們只有不斷為學生提供實踐之源，我們的學生才能成為社會需要之材，才能成為國家興旺之材。
作者:蔡曉君 劉湘晨 竇艷濤 單位:北京石油化工學院機械工程學院
摘要：在現代機械包裝加工中，采用創新設計的方法，提升包裝整體效果，有利于提高產品的綜合性能。在創新設計活動中，設計人員應該對產品的內容和特性進行分析，并要根據公司的產品設計要求進行設計要素的合理搭配，從而提升包裝設計質量。應用創新性的設計思路進行機械包裝研發，重點要使產品的包裝設計滿足產品的定位需求，才能夠提升產品的市場占有率。本文從現代機械包裝的工作特點進行分析，提出幾點有利于包裝設計創新的可行性建議。
關鍵詞：創新設計；現代包裝；機械加工；應用探討
1創新設計在現代包裝機械中的重要內涵分析
在現代機械包裝加工中，設計人員應該根據不同的形態語義，選擇不同的包裝設計方案，用產品保障來突出產品的使用特性與風格特色。在包裝設計的過程中，設計人員應做好產品包裝體的插畫設計、標志設計和展示設計等工作。我國小型高檔消費品在包裝設計方面一般采用散裝、獨立式包裝或者塑料盒包裝，設計風格的控制方面比較封閉，缺乏透視感。通過市場實地考察，我們以針對女性消費的產品包裝設計為例，存在大量使用厚黑設計元素的現象。商家在針對女性消費群體的包裝設計時為了批量生產、節約包裝成本，往往使用灰黑色為主的暗色包裝色調，顯得膚淺、突兀和雷同，并沒有很好地表達自身品牌的獨特文化定位和價值，對于自身品牌的塑造也是很不利的。為了提升產品對消費者的吸引力，不僅要提升產品質量，在產品設計中還應考慮到社會心理學的內容。考慮外包裝在設計中顏色的選用對于產品的影響，避免過多使用黑色、深灰色、黑白相間、紫褐色相間的設計風格，以免引起消費者心理上的不適。盡量選用淺黃色、藍白色的設計方式，增強產品包裝的醒目效果，還能提升產品包裝設計的品位。
2創新設計在現代包裝機械中的應用探討
2.1常見的矩形包裝設計在機械加工中的應用
在現代包裝中以矩形為造型的設計風格最為常見。這種包裝風格形態比較規整，水平線棱角分明體現出產品的均衡、安定和平和。并且機械包裝的垂直線體現出支撐、公正和穩定，對于一些家電類日用品采用矩形為造型進行設計，能夠為產品增光添彩。家電類日用品質量穩定產品耐用，是包裝設計重點考慮要素。采用直線造型的設計風格，賦予了切紙機高強度、高剛度的感覺，有利于提升消費者對產品的信賴感。并且矩形包裝結構符合集合力學特點，整體包裝設計比較穩定，結構堅固合理，其造型簡約易處理，利用廠家使用各種尺寸的切紙機進行生產制造。以矩形為造型原態的產品包裝設計具有強而有力的穩定感。在創新設計中，設計師還應注意包裝盒的表面設計等比例的線條，將矩形包裝設計中穩定但笨重的感覺削弱，給人一種精密分層和多級穩定的厚重之感。其中，生活中常見的產品包裝設計為紙盒內塑包裝樣式。在包裝工藝改進中，包裝的標準化設計將會減少生產線上工具更換的次數，由原來的不同產品包裝技工需要多個改進，到改進包裝之后，一個工具就能夠用于多個產品包裝的生產需要之中。
2.2現代包裝設計的材料使用分析
現代機械包裝中常用的材料為硬質紙殼，根據FQZX系列切紙機的外形特點，選擇合適的切削加工方案，有利于提升包裝加工的整體質量。在機械包裝創新設計中，設計人員可以認真采集和分析裁紙機的加速度和位移變化信息，設計出合理的運動學方程。根據裁紙機的運動狀態選擇包裝方案，滿足切紙機的運動選擇要求。在機械包裝中，設計師應該對上盤效率較低的產品包裝類型進行重新設計。在新的設計方案中，可以使用抽空器降低塑料袋的包裝容積，對于一些質量較輕但是體積較大的產品進行壓縮處理。在減少包裝容積的同時，減少紙盒的使用數量，使用形狀相同大小不變的紙盒，其內容物裝載獨立包裝的數量增加，紙盒購買的成本減少，紙盒消耗紙板的總量也會減少。切紙機的主要結構為推紙器、裁刀和壓紙器等，為了達到良好的外包裝切削效果，應該合理控制進紙的運動速度，并且在刀條切削加工過程中，始終保持壓紙器工作狀態穩定，防止紙張出現散落和褶皺的現象。
2.3包裝設計的經典元素應用分析
現代機械化包裝中，以矩形“切”角為圓形的設計風格比較常見，在產品外包裝的創新設計中，為了增強產品整體形態中生動、明快的設計節奏特點，可以采用包裝邊框折線設計的方法，增強產品包裝設計的“動勢”。產品包裝對折區域中的折線對于加工機械的性能提出了更高的要求，必須要使用高硬度、低薄度的刀具對包裝盒的邊角位置進行切削加工。在現代包裝類產品的切削設計中，為了增強產品設計體的動感，擺脫傳統造型設計中死板、生硬和厚重的機械感，可以采用弧線形的設計風格，顯著提升產品包裝設計的精美程度。但是，在產品包裝設計過程中，設計師還應該考慮到產品的具體功能和材料的特性。包括包裝材料的抗壓能力，以及內容物是否能夠倒置或者顛簸。選擇合理的包裝設計工藝，在包裝箱內鋪墊一定厚度的軟質塑料塊，使創新設計的包裝品能夠滿足新的使用環境的需要。在現代包裝設計中，弧線的應用具有一定的科技感和時代特征，以弧線為產品包裝設計的風格比較多件。但是，弧線形的設計在上盤搬運的過程中存在一定難度，容易發生溜滑現象。如果弧線形的設計元素應用過多，將會造成內容物可盛裝的含量降低，顯著增加制造工藝的復雜程度和成本。盲目應用弧線形的設計還會使產品整體審美效果下降，同時可能會降低穩定性，損壞產品的結構框架。
2.4產品設計功能性訴求的保障分析
在現代包裝設計中，采用疊加型的混合設計風格，有利于提升產品的設計功能性訴求。在設計中將控制面板進行隔離，創造出多個區域獨立的空間，使得產品包裝的功能區域劃分更加明確。這種設計風格適合用于門幅寬度較小、機身高度不高的中小型切紙機。在疊加型的產品包裝設計活動中，技術人員應該對傳統外包裝的風格進行分析，并且將傳統設計中的經典風格進行組合疊加，放大產品設計新風格的新穎程度，擺脫產品包裝設計的古板陳舊之感。結合當今時代快節奏生活的特征，對產品現代包裝進行疊加型外殼包裝處理，體現出新型包裝的防震動、便攜式、防擠壓、美觀性、防滲漏等基本功能。在產品創新包裝設計中，注意使用“中國風”的文化符號，有利于提升產品檔次，迅速打開市場。以茶葉包裝為例，我國擁有悠久歷史的古典文化，將中國傳統的文化與綿長歷史的茶文化相結合，可以實現創新設計方面的創新，還能體現出茶葉包裝設計中的美觀性。同時，在設計過程中，還要注意模仿我國同行業的茶葉設計方法，吸收其成功的包裝設計經驗。例如碧螺春將紫砂壺等陶土符號融入到精裝禮盒的設計過程中，具有較強的美感，可以激發客戶購買和飲用的欲望。
3創新設計的適應性改革對于現代機械加工中包裝活動的影響
在創新設計中，采用包裝標準化設計的方式，需要技術人員借鑒歐美國家的標準化設計技術，在包裝風格調試上，進行產品包裝的適應性改革。生產工具更換次數將會逐步減少，上貨盤效率能夠提高10%以上，包裝購買價和紙板材料的消耗量將會逐步降低。我們以零售業中的包裝設計分類單位創新和托盤數量設計創新入手，對提高現代包裝機械加工的工作效率進行探究。將紙盒內塑料盤包裝的分類單位增加數量，并且將每個盒子的底下托盤數量減少，通過改變盤子的數量和紙盒大小的方式，實現節約紙板與減少塑料消耗品的目的。采用增加機械包裝中分類單位的方式，上托盤的效率明顯提高了，在機械加工中的包裝操作步驟減少，產品包裝中的內托盤子和外包裝盒的消耗量降低了，而產品創新設計之后產品包裝的成本也逐步降低。我們以小食品業的包裝設計為例進行分析，其中，小食品包裝通常采用大包裝硬紙殼內部塑料袋包裝的方式進行食品的保險和防磕摔處理。在創新設計中，我們可以采用改變紙盒形狀的方式來體現產品的定位和訴求，改變外包裝之和的形狀，但是內容物的體積不發生改變。小食品整體內包裝中的盒子格擋板材數量減少，增高機械包裝的貨盤的高度。在小食品包裝設計上進行創新之后，上貨的整體工作效率大幅度提升。經過創新性設計的處理之后，盒子購買的總數量減少，盒子的消耗紙板數量減少，并且包裝物的形狀更加多樣。
4結語
根據產品內含物品的特點，選擇合適的包裝材料。常見的包裝材料有紙張、塑料、金屬材料等。在包裝中選擇合適的材料能夠提升產品形象，在產品的創新設計中，技術人員應該根據產品類型對包裝風格進行改進，減少機械包裝對于供給的不利影響。在機械產品的包裝設計中，技術人員還應該考慮到大批量機械加工生產的需要，在設計中既應該體現出新意，還應該體現簡潔、大方的特點。
作者:劉嘉 單位:太原工業學院機械工程系
