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机械工程概论论文范文第1篇
（浙江工业大学职业教育与技术学院浙江杭州3 1 0023）
摘要：机械工程及自动化（师范）专业的人才培养有别于机械工程及自动化专业的人才培养，机械制造技术模块在该专业的人才培养中起着举足轻重的作用。机械制造技术模块由多门理论课程和多个实践教学环节所组成，应正确处理好理论教学与实践教学之间的关系，使它们相互支撑、互为促进，形成一个有机的整体，才能保证机械制造技术模块的教学质量和教学效果。
关键词 ：机械工程及自动化（师范）专业；机械制造技术模块；教学方法；教学改革
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727( 2014) 02-0152-03
机械工程及自动化（师范）专业（简称机械师范专业）以培养中等机械职业学校教师为目标，所培养出来的学生除应具有机械工程及自动化专业所需的专业知识和能力外，还应具备理论课程教学和实践课程教学的能力。机械师范专业的知识和能力培养体系可分为五大模块：素质教育模块、机械设计模块、机械制造技术模块、机电检测与控制技术模块和教育学模块。由于中等机械职业学校人才培养目标是机械类操作型、技能型人才，所培养的毕业生主要从事机械加工、设备维护与维修等技能性工作，机械制造过程中的机械加工（包括冷、热加工）要求岗位从业人员具备较好的理论基础和操作技能。这样一来，对中等职业学校教师的专业知识和能力就提出了特殊要求，要求在五大知识和技能模块中对机械制造技术模块应有所侧重．所以．机械制造技术模块在机械师范人才培养中有着举足轻重的作用，必须十分重视这一模块。但目前机械师范专业人才的培养基本采用机械工程及自动化专业的培养模式，无非是多加了几门教育学课程和教学实践项目，机械加工操作技能培养没有得到应有的重视．另外，机械制造技术模块是一门实践性非常强的知识体系，没有足够的实践知识，很难在理论学习时达到完全理解和掌握，这已成为机械制造技术模块课程任课教师及机械专业学生的共识。虽然机械制造技术模块里也安排了金工实习、生产实习，但其质量和效果尚未得到有效保证。具体表现为理论教学时学生显得实践知识不够，不容易理解：实习时又觉得没有较好的理论指导，不知所以然。为此，我们对机械师范专业的机械制造技术模块课程进行系统改革，提出了金工实习、生产实习和理论教学的综合改革措施。
金工实习教学方式改革
金工实习改革的总体思路是：改变过去金工实习中单纯而枯燥的操作技能训练，做到操作训练与机械制造工艺知识的初步认识有机结合：改变过去金工实习仅仅是对机械加工的初步认识和对机械加工操作技能的初步掌握的较低要求，而是通过初级金工实习——理论学习——高级金工实习的三个教学环节，特别是高级金工实习环节，既可验证和巩固学生对机械制造技术模块知识的掌握，又可使学生获得较高的操作技能，从而实现机械加工工艺知识掌握和操作技能提高双丰收，也避免了只懂理论而不会操作或会操作而不懂工艺的现象出现。因此，机械师范专业的金工实习应做如下具体改革。
将金工实习分为两个阶段：第一阶段时间为3周，主要是传统的车工、铣工、刨工、磨工、铸工、锻工和焊工等实习，安排在第一学年进行，放在“工程材料及热处理”及“机械制造基础”课程之前。通过金工实习使学生初步认识机械加工，初步掌握机械加工操作技能，为后续机械专业课的学习，特别是“机械制造基础”、“机械制造工艺学”等课程的学习提供认识和实践支撑。为此，理论课教师可以根据以往在“机械制造基础”、“机械制造工艺学”等课程教学过程中的体会，对现行的金工实习提出配合理论教学的要求。特别是对“机械制造工艺学”课程的教学，需要金工实习的有力帮助。例如，金工实习训练应帮助学生了解工件的三种装夹方式，即直接找正法、画线找正法和夹具装夹法：通过金工实习训练，使学生对车刀的具体结构及五个几何角度的概念、作用及合理选择有初步的了解。
第二阶段时间为3周，安排在第三学年学完机械制造技术模块理论课程之后。任务是对车、铣、刨、磨、钳工种的操作技能进一步提高和强化，验证工艺设计的正确性。方法是：第一周先对第一阶段进行复习，第二周开始根据所学知识，结合指导教师给出的具体要求，让学生自己设计出机械加工工艺规程，交指导教师检查认可后加工出实际零件．通过实际零件加工和检验，验证工艺的正确性和操作的正确性。安排这一阶段的目的是：一方面，检验和巩固学生所学工艺理论知识的掌握程度：另一方面，提高学生的操作技能，而且是高级操作技能。
理论课程教学方式改革
机械制造技术模块理论课程主要有“工程材料及热处理”、“机械制造基础”和“机械制造工艺学”。有些学校将“工程材料及热处理”、“机械制造基础”合为“机械制造基础”。目前，笔者所在学院机械师范专业仍然将“工程材料及热处理”、“机械制造基础”分成两门课来组织教学。“工程材料及热处理”的内容特点是以叙述为主，所以仍以传统教学方法为主。由于“机械制造基础”的内容均与实际操作紧密相联，传统教学方法很难取得较好的教学效果，为此专门购买了中央农业广播电视学校录制出版的“机械制造基础”课程声像光盘，光盘中的某些教学内容是现场录制或专门制作的CAI课件，内容很生动，讲解也很清楚。
机械制造技术模块理论课程改革的重点是“机械制造工艺学”课程。“机械制造工艺学”课程实践性非常强，给学生的感觉是抽象、难以理解。虽然机械制造模块里也安排了金工实习、生产实习等实践环节，但其质量和效果尚未得到足够的保证，使得理论教学非常困难，效果大打折扣。总体印象是理论教学时学生实践知识不够，听得云里雾里：实习时又觉得没有理论支持、不知所以然。理论与实践结合的紧密性和针对性不够，做不到互为支撑、互为促进。另外，根据认知理论，智力技能的获得必须通过“做”来实现。所以，学生要真正掌握机械加工工艺的设计能力，必须通过诸如课程设计等实践环节来保证。为此，我们对“机械制造工艺学”课程的理论教学提出如下几项改革措施。
金工实习为理论教学提供认识支撑改变过去金工实习中单纯而枯燥的操作技能训练，将实习中的操作训练与机械制造工艺知识掌握结合起来，使金工实习为“机械制造工艺学”课程的学习提供一定的感性认识基础。
生产实习与理论教学合一，实施现场教学、理实一体化教学生产实习不单独设立环节，与理论教学合为理实一体化教学，可由主讲教师负责统一实施。其目的是使生产实习更具目的性、针对性、指导性。生产实习为理论学习服务，理论学习指导生产实习，这既有助于理论知识的理解和掌握，也有助于提高生产实习的有效性和目的性．根据学生实践经验少而课程实践性强的特点，采用理论教学与现场教学并行的方式进行。课程中理论性强的部分在课堂上讲．实践性强的内容放在现场教学中讲。根据教学内容和教学进程，实施理论教学与现场教学穿插进行。具体各阶段的划分和要求如下：(1)第一阶段是机械制造过程认识实习，以现场教学为主。先粗略介绍机械产品的生产过程和机械加工工艺过程的基本概念，然后带领学生参观机械制造工厂，了解生产的整个过程、工艺过程和各种加工方法，感受企业生产气氛和企业文化。(2)第二阶段是机械制造工艺规程制定，以理论教学为主。在实习基础上总结概述生产过程、工艺过程的基本概念，然后学习机械加工工艺规程的制定。(3)第三阶段为机床夹具设计，以现场教学为主。现场介绍各类工件的装夹、各类夹的结构，然后回到课堂介绍定位原理、定位误差计算及机床夹具的设计过程、设计准则等理论知识。
以课程设计为载体，实施“教学做”一体化．确保培养学生的能力认知科学认为，智力技能的学习一般分为三个阶段：第一阶段，信息进入，与学生头脑中被激活的相关知识建立联系，从而出现新的意义构建：第二阶段，通过应用规则的变式练习，使规则的陈述性知识向程序性知识转化：第三阶段，程序性知识发展到高级阶段，规则完全支配人的行为，智力技能达到相对自动化。所以，机械加工工艺规程的制定、夹具的设计等知识的巩固和能力培养必须通过“做”来实现，如通过诸如课程设计等实践环节，使规则的陈述性知识向程序性知识转化．学生学完了工艺规程制定和夹具设计等理论教学内容后就可以安排课程设计。课程设计的题目可以来自于工厂实际，以便学生所设计的结果与企业实际进行比较，以验证学生设计的正确性或与实际应用的距离：也可以采用教师自拟的典型零件为实例，学生完成其工艺规程或夹具的设计，但必须通过金工实习后一阶段的实习，加工出实际零件或夹具，以验证设计的有效性和差距。
提高“机械制造工艺学”课重点和难点内容的教学效果“机械制造工艺学”中有许多概念，学生由于缺乏实践基础，初学时很难理解透彻和掌握。这些较难理解的概念有机械加工工序．调整法加工、工件装夹、基准、定位误差、误差复映等。教师首先应自己理解透彻，同时尽可能采用有效的方法帮助学生理解这些概念。例如，介绍机械加工工序时，就可以用包饺子的过程来类比：讲解调整法加工时，可以借用砂轮切割机切割多段等长线材或角钢为例，学生就感觉很直观，也很容易理解。
讲好“典型零件加工工艺”“典型零件加工工艺”是对前述机械加工工艺理论的综合运用，在“机械制造工艺学”课程学习中具有举足轻重的作用。另外，这一章介绍的是典型零件的加工，其加工工艺具有一定的普遍性和规律性。学好了典型零件的加工工艺，对一般零件的加工就有了借鉴的例子，甚至有了模板。所以，教师应讲好这一章内容，学生应学好这一章内容。典型零件主要指轴类零件、套类零件、箱体类零件和齿轮类零件。目前，教材介绍的几种典型零件的加工工艺过程都是用静态文字以表格的形式呈现，不直观、不生动，调动不起学生的学习兴趣，教学效果不佳。为此，我们采用实际加工过程录像或CAI课件，以“动”的形式加以呈现，再加以旁白，教学效果良好。
机械工程概论论文范文第2篇
关键词：概念设计理论；舞台机械设备；重要性
中国的文化市场正在逐渐形成，在舞台机械设备方面中进入中国市场的国外的企业越来越多。中国企业要想在这种激烈市场竞争中占据有利的地位，应该加强舞台机械设备方面的技术的创新能力，同时在保证质量的前提下降低设备在制造过程中的成本，以及完善在舞台机械设备方面的售后服务。在现代的设计中往往将一件商品的设计过程分为四个部分：产品前期规划、概念设计阶段、技术设计阶段和物品施工阶段，其中的概念的设计阶段是这四个阶段中的最重要的阶段。笔者通过这几年的工作实践，来分析概念设计的理论在舞台机械设备中应用的重要性问题。
一、概念设计的重要性
概念设计是产品设计中最重要的环节，概念设计中的任务是为商品寻找最优的工作原理方案，能够在很大程度上决定可产品的性能、创新性、速率等问题，在商品的成本的方面决定了商品的很大的成本，因此概念设计在舞台机械设计中具有非常重要的作用。在传统的对舞台机械设备的设计中，依据设计师的平时设计经验将设计中心放在了施工设计中的零部件的设计上，在概念的设计上没有运用科学地设计手段，在这样的设计流程下设计出来的商品很难再商品市场中占据有利的地位。在产品的概念的设计阶段，引进前进的概念的设计方法，能够有效地激发对产品的创造的能力，能够快速寻找出商品的设计方案，大大缩短设计的时间，减少商品的设计成本，使舞台机械设备能够在激烈的市场竞争中处于有利的地位。
二、概念设计的具体内容
概念设计的具体内容是根据产品的设计任务，来抽象化拟定概念设计的流程，之后寻求适合产品的最优的解决方案。用现代设计的方法中来分类，可以将舞台机械设计的概念的设计分为以下三类：
（一）产品创新设计
在舞台机械设备的工作原理等未知的情况下，通过概念设计的具体的要求来为舞台机械设备制定一份新的工作原理，在对产品进行科学的工作原理之后，通过运用现代的科学技术对这种新拟定的工作原理进行验证，看其在市场中是否具有可行性。概念设计的这个阶段是对产品的一种创新性的设计，创造出行的产品。
（二）产品适应性设计
在产品的质量方面为了满足舞台机械设备的使用的需求，在舞台机械设备工作原理不变的情况下，对舞台机械设备进行局部的变更或者创造不来一个新的部件。
（三）产品变形设计
这里产品的变形设计是指，在舞台机械设备的工作原理不变的情况下，对舞台机械设备的整体尺寸以及零部件的配置等，使其适应概念设计的要求。
从以上三个有关舞台机械设备概念设计的阶段可以看出，在舞台机械设计中概念设计具有重要的作用。在概念设计的核心在与对产品的总功能的分解，在对总共能分解为对个小功能之后，在得到设备的工作原理之后对这些小设备进行相关的细分和评估。评估的方法可以通过查找文献、进行模型设计等方法得来，也可以通^设计目录，因为设计目录是设计实验和设计经验的总和，可以通过运用计算机设备进行科学地辅助的设计。对于设计目录来说它承载了产品设计过程中的设计信息，将产品设计过程中的各个设计阶段的设计信息通过一定的编排和整理进行分类，然后作为信息进行存储。其中目录可以分为对象目录，对象目录是不针对具体的目录信息进行存储；解法目录是针对在产品设计中针对产品的具体的解法的信息，它可以详细了解产品在各个设计阶段总的解法的具体的信息，可以推动在舞台机械设备中的概念设计的有效进行。
三、总结
综上所述，可以看出概念设计在舞台机械设备设计中的运用具有重要的作用，概念设计可以推动舞台机械设备在设计过程中的创新性，是舞台机械设备在激烈的市场竞争中处于有利的地位。
机械工程概论论文范文第3篇
关键词： 机械控制工程基础 记忆导图 MATLAB
控制论的观点和思维方法向机械工程专业渗透，给机械工程这个古老的专业注入了新的活力。《机械控制工程基础》作为机械工程专业的一门专业基础课，课程的教学内容逐渐扩展，开始从纯粹的经典控制理论教学扩展到包括现代控制和数字控制的基本知识等内容。
在现代科学技术的发展中，信息论、控制论与系统论这“三论”起着极为重要的作用，而“机械控制工程基础”同这“三论”所涉及的三个学科紧密相连，甚至可以说，“机械控制工程基础”就是这“三论”在机械工程中的典型体现。“机械控制工程基础”作为数理基础课程与专业课程之间的一道桥梁，是以上“三论”在机械工程技术中的具体应用和体现。它不仅是一门重要的学科，而且是一门重要的方法论，在机械类高素质人才的培养中发挥着越来越大的作用。
《机械控制工程基础》是建立在经典控制理论基础上，结合机械工程的控制理论应用。课程内容比较抽象难懂，尤其是课程中的许多章节的内容，需要通过复杂的计算和作图才能理解有关概念和原理，教学质量难以提高。
鉴于此，为进一步增强《机械控制工程基础》的教学效果，我除了精心设计、准备教案，采用启发式教育，进行课堂练习与讨论外，还从以下几个方面做出了努力。
1.上好绪论课，激发学生学习欲望
“兴趣是最好的老师”。由此可见学习兴趣的培养在教学中的作用之大。实践也证明：当学生对某一知识产生兴趣时，他们就会积极主动地探究，学习效果尤佳。为此，在上绪论时，要举大量的控制实例，从古代的沙斗计时，到近代的蒸汽机，再到现代的导弹飞船。从日常的抽水马桶，到人员交往的察言观色，无一不体现控制的思想和作用。列举大量的事例，一般能较好地激发学生学习的兴趣。
2.运用记忆导图，加深学生记忆与理解
在记忆学中有一个加强记忆的办法，就是将复杂的知识形成一个图形，亦即所谓的记忆导图，这将有助于人们对事情的理解和记忆。为此特将机械控制工程基础的相关知识制成了图1所示的记忆导图。
在机械控制工程基础课程中，主要就是围绕着输入、系统模型和输出这三要素来讲的。在绪论中就要说明这一点，让学生有一个总体印象。然后分开来一点点地讲，在讲局部时也要不时插入图1这个记忆图。这种从总体到局部，再从局部到总体的方法，非常有助于学生建立控制的整体概念。
3.采用MATLAB这一成熟的工程软件，建立概念的直观形象
MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。利用MATLAB产品的开放式结构，还可以非常容易地对MATLAB的功能进行扩充。
控制系统工具箱是MATLAB软件包中专门针对控制系统工程设计的函数和工具的集合，主要用于反馈控制系统的分析、设计和仿真，所涉及的领域涵盖经典控制理论和现代控制理论的大部分内容，包括根轨迹、极点设置和线性二次最优控制器设计等。控制系统工具箱既可适用于连续时间系统，又适用于离散时间系统，并且可以实现不同模型之间的相互转换。用户还能够轻松地绘制系统的时域或频域响应和开环系统的根轨迹图。MATLAB自身提供的开放式环境，可以让用户通过M文件建立自己的控制模型和控制算法。
我在充分应用MATLAB的计算功能、绘图功能之外，还应用Simulink的仿真功能来破解一些抽象的知识点。比如在讲解闭环控制系统的工作是依据偏差工作，最后消除偏差。但学生对此总感觉困惑。这主要是因为信号流向如电一样，真实存在，但看不见。此时Simulink中的虚拟示波器就发挥作用了。如图2所示的典型负反馈系统，其输入信号、偏差信号和输出信号均用一个示波器显示出来。用此示波器来展现输入信号、偏差信号和输出信号这三种信号变化，学生就很容易看懂负反馈的原理。
4.结语
在机械控制工程基础的教学中，除了要精心设计、准备教案，采用启发式教育，进行课堂练习与讨论外，还要积极引入一些新的理论及方法，从而更好地提升教学效率和质量。
致谢：感谢江西省教育厅对机械控制工程基础课程的教学改革的支持（教改课题编号JXJG-09-5-32）。
参考文献：
［1］杨叔子，杨克冲等.机械工程控制工程基础.武汉：华中科技大学出版社，2005.
［2］Kenneth L.Higbee著.董凌锋译.聪明记忆王.天津：天津教育出版社，2009.
［3］Vera F.Birkenbihl著.刘勇强，曾岩译.记忆导图.北京：东方出版社，2010.
机械工程概论论文范文第4篇
机械设计制造及其自动化专业就业前景我国经济融入世界经济的步伐加快，调整产业结构的国策，使我国迅速成为世界加工制造大国。随着外资企业的大量涌入，我国已成为加工制造业的重要基地之一。需要大量的机械设计制造及其自动化专业的应用型高级工程技术人才，尤其是既能利用计算机进行机械产品的辅助设计，又能应用数控技术进行制造的人才非常紧缺，有着广阔的就业前景。
毕业生主要到工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面的工作。由于机械行业的重要性和庞大规模，需要一支庞大的专业人才队伍。今后一段时间内，机械类人才仍会有较大需求。具有开发能力的数控人才将成为各企业争夺的目标，机械设计制造与加工专业人才近年供需比也很高。从机械行业发展来看，印刷机械、数控机床、发电设备、工程机械等重头产品前景仍看好。除了这些传统工业领域，该行业将进一步向机光电一体化发展，向光加工、环保这样的新兴领域拓展。
近年来随着我国装备制造业的高速发展，汽车制造、高速铁路、大电站及输变电建设、城市轨道交通建设等也将大量需要该专业的毕业生。
机械设计制造及其自动化专业主要课程
专业基础课：高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学物理实验、普通化学及实验、工程图学、理论力学、材料力学、电路基础、机械原理、机械设计、机械设计基础、机械零件、电子技术、互换性与技术测量、工程材料、金属工艺学、测试与传感技术、制造技术基础、液压与气动技术、机电传动控制、机械工程综合实验、微机原理与结构技术、CAD/CAM、单片机原理及应用。
专业课：机械制造工艺学、机械系统设计、机电控制系统分析与设计、机械制造装备设计、数控技术及应用。
专业选修课：机械动力学、软件工程、网络技术、多媒体技术及应用、数据库原理及应用、机械创新设计、工业机器人基础、机械故障诊断学、文献检索、专业外语、有限元方法、机械优化设计、工艺过程自动化、先进制造技术、特种加工、成组技术与CAPP、智能机械概论、微小机械概论、虚拟样机技术、市场营销学、在线检测与控制、实用控制系统设计、数控机床与编程。
机械设计制造及其自动化专业培养要求在高中文化知识的基础上，掌握本专业所必需的基础知识、基本原理和较熟练的专业实践技能，学生毕业时要求掌握的知识和具有的能力为：
(1) 从事机械设计与制造加工工艺规程的编制与实施工作;
(2) 从事机械、电气、液压、气压等控制设备的维护维修工作;
(3) 从事工艺工装的设计、制造工作;
(4) 从事数控机床、加工中心等高智能设备的编程及操作工作;
(5) 从事机械CAD/CAM技术的应用工作;
(6) 从事机械设计与制造的现场技术管理工作;
(7) 从事机电产品的销售和服务工作。
(8) 钳工、车工或电工的初级技能;
(9) 编制、实施机械设计与制造工艺规程的基本能力;
(10) 使用、保养、维修、管理机电设备的基本能力;
(11) 选用、设计制造、调试工艺工装的基本能力;
(12) 操作数控机床、加工中心等高智能设备的基本能力;
(13) 行机械设计与制造生产现场技术管理的初步能力;
(14) 应用机械CAD/CAM的基本能力;
机械工程概论论文范文第5篇
摘要:指出创新实践在社会发展中的重要性,系统分析了创新设计方法学的发展历程,并针对机械产品创新设计,总结了其研究概况 在此基础上,分析了创新设计研究中有待于解决的关键问题及其发展趋势
关键词:创新设计;设计方法;产品设计
创新设计是现代产品设计理论的重要内容之一 随着知识经济时代的到来,社会的进步与经济的发展更加依赖于人类的创新实践活动 开展创新设计的研究对于建设创新型国家有重要意义
1创新的内涵
20世纪初,全球社会生产力的发展中只有5%是依靠技术创新取得的,而现在发达国家中的40%是依靠技术创新取得的
美籍奥裔经济学家熊彼特(JosephA.Schumpeter)于1912年在其著作《经济发展理论》中将“创新”作为一个经济学概念首次提出
熊彼特认为创新是发明的第一次商品化,也就是说,把发明引入生产体系并为商业化生产服务的过程就是创新,它意味着建立新的生产函数或供应函数,是在生产体系中引进一种生产要素和生产条件的新的组合
而发明实际上就是一个产品创新的过程,其关键是设计的创新,设计创新是实现产品创新的根本基础 因此,创新设计的重要性就显而易见了
创新设计是一种创造性的智力活动,是设计者充分发挥自己的创造力,利用人类已有的科学技术成果,进行创新构思,应用新技术 新原理 新方法进行产品分析和设计的过程
2创新方法的发展
创新是一个及其复杂的过程,人类对创新本质的认识与研究还远远达不到科学的层次 但是众多创新学者,经数十年的研究发现,科学技术的发明创造有一定的规律可循,他们大多是以原则 诀窍 思路形式指导人们克服心理和思维的障碍,改善思维的灵活性的过程
自20世纪30年代至80年代,世界上出现了300多种创新技法,10多种创造原理 这些创新技法,各自从不同的角度 在一定程度上突破了制约创新的相关因素的限制
所谓创新技法就是在创造心理 创造性思维方法和认识规律基础上的技巧 这些创新技法不存在科学的逻辑关系,大多数目前在理论上处于“初生期”,还远远未达到纯粹的科学水平
从思维的角度,创新是人类驾驭形象思维与逻辑思维 发散思维与收敛思维的过程
经过数十年的发展,在掌握已有创新技法的基础上,结合认知科学 人工智能 设计方法学 科学技术哲学等前沿学科,创新设计方法已成为一门独立且有待于开发的新的设计技术和方法
创新设计方法的发展历程如图1所示
最初的创新研究侧重于人的创造性思维,总结出一些具有指导意义的规律,形成各种创新技法,如:头脑风暴法 联想法 类比法 侧向思考 仿生法等
后来,创新方法的研究开始注重以知识(专利)为基础,通过对专利的分析与研究,总结创造活动所遵循的创新原理,该阶段的典型创新方法是TRIZ理论
随着计算机技术的发展,创新方法的研究也出现新的趋势,在现阶段,各种成熟的创新设计方法开始集成化研究与应用,并与计算机(包括网络)技术相结合,形成计算机辅助创新(CAI:ComputerAidedInnovation)技术,如:QFD 可靠性设计 网络协同创新技术 有限元分析等各种成熟的技术和方法开始融入到创新设计过程中
3机械产品创新设计的研究
机械产品创新设计的研究对于提高机械产品的设计水平 提高产品的竞争力有着重大的意义,受到世界各个国家的普遍重视
机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力,利用人类己有的相关科学技术成果(含理论 方法 技术原理等),进行创新构思,应用新技术 新原理 新方法进行产品的分析和设计,设计出具有新颖性 创造性及实用性的机构或机械产品(装置)的一种实践活动
一般来说,创新设计包括全新设计和适应型创新设计两类
需要指出的是,创新设计和概念设计并不是同一个概念,概念设计的核心是进行设计创新,而创新设计并不尽限于概念设计阶段 在产品设计的各个阶段均有创新设计的问题,但是最主要的是在概念设计阶段进行创新
国内外学者针对机械产品创新设计,分别从设计的本质 设计的过程以及设计的方法等不同方面,做了大量的研究工作
创新设计理论和方法的研究现状见表1
4机械产品创新设计存在的问题及展望
通过上述文献的研究可以看出,尽管人们从不同角度对创新设计进行了数十年的研究,取得了一些成果,但是产品创新设计过程中还有一些问题仍没有解决,成为今后研究的重点
(1)创新设计本质过程的研究这实际上也是对设计的创新本质的认识 尽管人们从思维方法 设计手段等多方面对创新问题进行探索,现在对创新的实质过程仍没有一个统一的 深层次的认识,无法形成一个完整的理论去指导创新实践 在这方面我们仍需要做大量的工作
(2)创新设计中知识的表达与应用首先,产品创新过程涉及多学科 多种技术,如何将设计知识组织管理,满足设计主体对知识的需求是今后的研究重点 其次,为创新设计过程建立科学的产品模型,结合现代CAD技术,支持创新方案的快速表达,对于提高设计效率有重要意义
(3)设计理论研究与设计工具开发存在严重脱节人们对于设计理论及创新问题进行了大量研究,但是理论研究与设计工具,特别是产品的结构设计工具存在严重的脱节 一方面某些机械结构设计理论和方法的研究较少考虑计算机实现的问题;另一方面设计工具开发时,又没有适合计算机进行的结构设计自动化和智能化理论 需要深入研究机械产品设计中功——构映射的本质规律
(4)创新设计过程的集成化技术研究创新设计过程的集成化技术的重点在于概念设计的集成化实现,主要是指产品的原理方案创新与结构方案创新的集成 现有的设计理论或设计工具多是从不同的角度,考虑某阶段的创新实现问题,如:TechOptimizer可以辅助实现产品原理方案的创新,但需要其他CAD系统完成结构的设计工作;一些大型的CAD/CAE/CAM商品化软件,如:UG Pro/E等均开发出了支持概念设计的工业设计模块或草图设计模块,但是这些模块基本上仍是计算机辅助绘图的工具,几乎不支持原理方案的创新 缺乏统一的创新设计理论指导创新设计过程,是造成原理方案创新与结构方案创新的集成度低的主要原因
参考文献
[1]孙林夫.现代产品设计技术及其发展[J].中国制造业信息化,2003,32(1):37~40.
[2]约瑟夫.熊彼特.经济发展理论[M].北京:商务印书馆.1990.
[3]沈惠平.机械创新设计及其研究[J].机械科学与技术,1997,16(5):791~795.
[4]张武城.创造创新方略[M].北京:机械工业出版社,2005.
[5]刘莹,艾红.创新设计思维与技法[M].北京:机械工业出版社,2004.
[6]高常青,黄克正,王国峰.由TRIZ理论的通用解求问题的特殊解[J].中国机械工程,2006,17(1):84~88.
[7]邹慧君,张青,郭为忠.广义概念设计的普遍性 内涵及理论基础的探索[J].机械设计与研究,2004,20(3):10~14.
[8]约翰逊PC(陆国贤等译).机械设计综合一创造性设计与最优化[M].北京:机械工业出版社,1987.
[9]檀润华.创新设计-TRIZ:发明问题解决理论[M].北京:机械工业出版社.2002年2月第1版.
[10]I.Rivin.UseoftheTheoryofInventiveProblemSolving(TRIZ)inDesignCurriculum[J].TRIZJournal,triz-,February,1998.
[11]G.S.Altshuller.Andsuddenlytheinventorappeared[M].TechnicalInnovationCenter,INC,Worcester,1996.
[12]牛占文,徐燕申,林岳.实现产品创新的关键技术—计算机辅助创新技术,机械工程学报,2000,36(l):11~14.
