機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的幾點(diǎn)思考

1、157科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)ScienceandTechnologyInnovationHerald創(chuàng)新教育2010NO.17ScienceandTechnologyInnovationHerald科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)1前言機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個(gè)國家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一對(duì)于一部機(jī)器而已一切零件都是它的局部零部件會(huì)收到全局的制約因此在機(jī)器中它們要么按照確定的位置相互聯(lián)結(jié)要么按照給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相互作用來共同完成機(jī)器的功能來發(fā)揮著各自的作用《機(jī)械設(shè)計(jì)

2、》是機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力起著十分重要的作用本文主要從機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法方面對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革做以初探。2引入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法提高學(xué)生知識(shí)層次學(xué)生在掌握傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的同時(shí)也讓學(xué)生了解一些現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中可以加入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的講解提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法解決實(shí)際問題的能力。機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法通常是相對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法而言的由于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方

3、法正在不斷發(fā)展變化人們對(duì)它的內(nèi)涵看法不一但對(duì)它的特征和發(fā)展方向可以從總體上改口味力求運(yùn)用現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)、應(yīng)用力學(xué)、微電子學(xué)、信息科學(xué)等法面的最新成果與手段來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、定量、并行等方面的轉(zhuǎn)化[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)工作本質(zhì)上就是一種創(chuàng)新性的活動(dòng)是對(duì)知識(shí)與信息等進(jìn)行創(chuàng)造性的運(yùn)作與處理的一種過程[2]。發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法實(shí)質(zhì)上就是不斷追求最機(jī)智、最恰當(dāng)而最迅速的滿足用戶要求、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、機(jī)械內(nèi)在要求等對(duì)機(jī)械構(gòu)成的全部約束條件。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法

4、發(fā)展迅速目前常見的有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)即CADComputerAidedDesign優(yōu)化設(shè)計(jì)即OptimizationDesign可靠性設(shè)計(jì)即ReliabilityDesign并行設(shè)計(jì)即ConcurrentDesign虛擬設(shè)計(jì)即VirtualDesign參數(shù)化設(shè)計(jì)即ParameterizationDesign智能設(shè)計(jì)即IntelligentDesign分形設(shè)計(jì)即FractalDesign等。以動(dòng)態(tài)代替靜態(tài)－以機(jī)器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算代替結(jié)構(gòu)靜力學(xué)

5、計(jì)算以實(shí)時(shí)在線檢測數(shù)據(jù)代替固定數(shù)據(jù)來作為評(píng)價(jià)依據(jù)等。以并行設(shè)計(jì)代替串行設(shè)計(jì)－并行設(shè)計(jì)(concurrentdesignorconcurrentengineering)是一種面向整個(gè)“產(chǎn)品生命周期”的一體化設(shè)計(jì)過程在設(shè)計(jì)階段就從總體上并行的綜合考量其整個(gè)“生命周期”中功能結(jié)構(gòu)、工藝規(guī)劃、可制造性、可裝配性、可測試性、可維修性、可靠性等多方面的要求和相互關(guān)系避免串行設(shè)計(jì)中可能發(fā)展的干涉和返工從而快速開發(fā)出質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉、低能耗的產(chǎn)品。以微觀代替

6、宏觀－以斷裂力學(xué)理論處理零件材料本身微觀裂紋擴(kuò)展引起的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象建立以損傷容限為設(shè)計(jì)判據(jù)的設(shè)計(jì)方法以及潤滑理論中的微納米摩擦學(xué)等。比如在給學(xué)生講解齒輪傳動(dòng)的同時(shí)可以穿插關(guān)于渦旋型線優(yōu)化設(shè)計(jì)的知識(shí)渦旋型線由Cruex發(fā)明而目前國內(nèi)外對(duì)渦旋型線設(shè)計(jì)理論的研究其出發(fā)點(diǎn)都是對(duì)于給定的型線數(shù)學(xué)模型在研究其嚙合特性和介質(zhì)壓縮機(jī)理的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)、修型和參數(shù)優(yōu)化以獲得性能良好的渦旋型線[3]。但由于受渦旋型線數(shù)學(xué)模型固有特性的限制不能對(duì)表征渦旋型

7、線本質(zhì)特征的根本因素－渦旋型線的形函數(shù)本身進(jìn)行優(yōu)選以獲得性能最優(yōu)的渦旋型線。因此研究渦旋型線應(yīng)具有怎樣的函數(shù)特性該函數(shù)的數(shù)學(xué)模型如何表達(dá)該數(shù)學(xué)模型表征的幾何曲線具有怎樣的嚙合特性和介質(zhì)壓縮機(jī)理以及如何對(duì)該幾何曲線進(jìn)行形狀優(yōu)化等根本問題對(duì)于建立渦旋通用型線的完整理論并根據(jù)需要構(gòu)造出各種具有最佳性能的渦旋型線具有重大的理論意義和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值同時(shí)對(duì)以型腔容積變化為工作原理的機(jī)械和通過共軛曲線進(jìn)行傳動(dòng)的傳動(dòng)裝置的廓線理論研究的深入發(fā)展也具有重要

8、的推動(dòng)作用。3引入TRIZ創(chuàng)新理論提高學(xué)生創(chuàng)新能力江澤民同志曾講過:“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力”21世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代國際間的競爭將主要體現(xiàn)為以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為核心的綜合國力的競爭而以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為核心的綜合國力的關(guān)鍵是一個(gè)國家的科技創(chuàng)新能力[2]。而TRIZ理論是促進(jìn)創(chuàng)新能力提高的一種很好的理論和方法。TRIZ是俄文теориирешенияизобретательскихзадач的英文音譯TeoriyaResheni

9、yaIzobreatatelskikhZadatch的縮寫其英文全稱是TheoryoftheSolutionofInventiveProblems(發(fā)明問題解決理論)TRIZ是基于知識(shí)的、面向人的發(fā)明問題解決系統(tǒng)化方法學(xué)。TRIZ由一位俄國學(xué)者阿利赫舒列爾(G.S.Altshuller又譯根里奇阿奇舒勒)及他的同事于1946年最先提出最初是從二十萬份專利中取出符合要求的四萬份作為各種發(fā)明問題的最有效的解。他們從這些最有效的解中抽象出了T

10、RIZ解決發(fā)明問題的基本方法這些方法又可以普遍的適用于新出現(xiàn)的發(fā)明問題協(xié)助人們獲得這些發(fā)明問題的最有效的解?，F(xiàn)在國際上已經(jīng)對(duì)超過250萬項(xiàng)出色的專利進(jìn)行過研究并大大充實(shí)了TRIZ的理論和方法體系。有的公司根據(jù)TRIZ和專利的數(shù)據(jù)庫創(chuàng)造出計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新系統(tǒng)使發(fā)明創(chuàng)新的自動(dòng)化初現(xiàn)曙光。在上課是時(shí)候我都是鼓勵(lì)學(xué)生增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新的信念和信心。可以說每個(gè)學(xué)生都是一個(gè)發(fā)明家TRIZ更多的是一種思想或者方法引入TRIZ理論到《機(jī)械設(shè)計(jì)》的教學(xué)學(xué)生可以

11、通過大量的習(xí)題來掌握它或給學(xué)生布置一個(gè)關(guān)于TRIZ理論的小論文作業(yè)來提高學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。在《機(jī)械設(shè)計(jì)》的教學(xué)中通過引入新型創(chuàng)新方法提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣拓展學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法認(rèn)識(shí)的視野從而提高學(xué)生的綜合專業(yè)素養(yǎng)。4結(jié)論從機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中引入現(xiàn)代創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法在學(xué)生們掌握傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的同時(shí)也了解現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的發(fā)展同時(shí)引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維的發(fā)展從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為后續(xù)參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽打下

12、良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1]濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:中國高等教育出版社.[2]劉夫云.機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容改革初探.重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)2007.機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的幾點(diǎn)思考王立存徐元王旭東李軍黃勇剛(重慶工商大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院重慶400067)摘要:《機(jī)械設(shè)計(jì)》是機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力起著十分重要的作用它要求學(xué)生不僅要掌握扎實(shí)的理論知識(shí)還要具備將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去的能力。因此如何提高課堂教學(xué)

13、效果、培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力就顯得非常重要。本文主要從機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中引入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和創(chuàng)新設(shè)計(jì)概念對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革做以初探。關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì)教育教學(xué)改革創(chuàng)新設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中圖分類號(hào):G420文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674098X(2010)06(b)015701157科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)ScienceandTechnologyInnovationHerald創(chuàng)新教育2010NO.17ScienceandTechnology

14、InnovationHerald科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)1前言機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個(gè)國家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一對(duì)于一部機(jī)器而已一切零件都是它的局部零部件會(huì)收到全局的制約因此在機(jī)器中它們要么按照確定的位置相互聯(lián)結(jié)要么按照給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相互作用來共同完成機(jī)器的功能來發(fā)揮著各自的作用《機(jī)械設(shè)計(jì)》是機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力起著十分重要的作用本文主要從機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法方面對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)

15、改革做以初探。2引入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法提高學(xué)生知識(shí)層次學(xué)生在掌握傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的同時(shí)也讓學(xué)生了解一些現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中可以加入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的講解提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法解決實(shí)際問題的能力。機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法通常是相對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法而言的由于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法正在不斷發(fā)展變化人們對(duì)它的內(nèi)涵看法不一但對(duì)它的特征和發(fā)展方向可以從總體上改口味力求運(yùn)用現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)、應(yīng)用力學(xué)、微電子學(xué)、信息科學(xué)等法面的最新成果與手段來實(shí)

16、現(xiàn)動(dòng)態(tài)、定量、并行等方面的轉(zhuǎn)化[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)工作本質(zhì)上就是一種創(chuàng)新性的活動(dòng)是對(duì)知識(shí)與信息等進(jìn)行創(chuàng)造性的運(yùn)作與處理的一種過程[2]。發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法實(shí)質(zhì)上就是不斷追求最機(jī)智、最恰當(dāng)而最迅速的滿足用戶要求、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、機(jī)械內(nèi)在要求等對(duì)機(jī)械構(gòu)成的全部約束條件。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法發(fā)展迅速目前常見的有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)即CADComputerAidedDesign優(yōu)化設(shè)計(jì)即OptimizationDesign可靠性設(shè)計(jì)即Reliabili

17、tyDesign并行設(shè)計(jì)即ConcurrentDesign虛擬設(shè)計(jì)即VirtualDesign參數(shù)化設(shè)計(jì)即ParameterizationDesign智能設(shè)計(jì)即IntelligentDesign分形設(shè)計(jì)即FractalDesign等。以動(dòng)態(tài)代替靜態(tài)－以機(jī)器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算代替結(jié)構(gòu)靜力學(xué)計(jì)算以實(shí)時(shí)在線檢測數(shù)據(jù)代替固定數(shù)據(jù)來作為評(píng)價(jià)依據(jù)等。以并行設(shè)計(jì)代替串行設(shè)計(jì)－并行設(shè)計(jì)(concurrentdesignorconcurrentenginee

18、ring)是一種面向整個(gè)“產(chǎn)品生命周期”的一體化設(shè)計(jì)過程在設(shè)計(jì)階段就從總體上并行的綜合考量其整個(gè)“生命周期”中功能結(jié)構(gòu)、工藝規(guī)劃、可制造性、可裝配性、可測試性、可維修性、可靠性等多方面的要求和相互關(guān)系避免串行設(shè)計(jì)中可能發(fā)展的干涉和返工從而快速開發(fā)出質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉、低能耗的產(chǎn)品。以微觀代替宏觀－以斷裂力學(xué)理論處理零件材料本身微觀裂紋擴(kuò)展引起的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象建立以損傷容限為設(shè)計(jì)判據(jù)的設(shè)計(jì)方法以及潤滑理論中的微納米摩擦學(xué)等。比如在給學(xué)生講解齒輪傳

19、動(dòng)的同時(shí)可以穿插關(guān)于渦旋型線優(yōu)化設(shè)計(jì)的知識(shí)渦旋型線由Cruex發(fā)明而目前國內(nèi)外對(duì)渦旋型線設(shè)計(jì)理論的研究其出發(fā)點(diǎn)都是對(duì)于給定的型線數(shù)學(xué)模型在研究其嚙合特性和介質(zhì)壓縮機(jī)理的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)、修型和參數(shù)優(yōu)化以獲得性能良好的渦旋型線[3]。但由于受渦旋型線數(shù)學(xué)模型固有特性的限制不能對(duì)表征渦旋型線本質(zhì)特征的根本因素－渦旋型線的形函數(shù)本身進(jìn)行優(yōu)選以獲得性能最優(yōu)的渦旋型線。因此研究渦旋型線應(yīng)具有怎樣的函數(shù)特性該函數(shù)的數(shù)學(xué)模型如何表達(dá)該數(shù)學(xué)模型表征的幾何

20、曲線具有怎樣的嚙合特性和介質(zhì)壓縮機(jī)理以及如何對(duì)該幾何曲線進(jìn)行形狀優(yōu)化等根本問題對(duì)于建立渦旋通用型線的完整理論并根據(jù)需要構(gòu)造出各種具有最佳性能的渦旋型線具有重大的理論意義和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值同時(shí)對(duì)以型腔容積變化為工作原理的機(jī)械和通過共軛曲線進(jìn)行傳動(dòng)的傳動(dòng)裝置的廓線理論研究的深入發(fā)展也具有重要的推動(dòng)作用。3引入TRIZ創(chuàng)新理論提高學(xué)生創(chuàng)新能力江澤民同志曾講過:“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力”21世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代國際間的競爭將

21、主要體現(xiàn)為以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為核心的綜合國力的競爭而以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為核心的綜合國力的關(guān)鍵是一個(gè)國家的科技創(chuàng)新能力[2]。而TRIZ理論是促進(jìn)創(chuàng)新能力提高的一種很好的理論和方法。TRIZ是俄文теориирешенияизобретательскихзадач的英文音譯TeoriyaResheniyaIzobreatatelskikhZadatch的縮寫其英文全稱是TheoryoftheSolutionofInventiveProblems(發(fā)明問題

22、解決理論)TRIZ是基于知識(shí)的、面向人的發(fā)明問題解決系統(tǒng)化方法學(xué)。TRIZ由一位俄國學(xué)者阿利赫舒列爾(G.S.Altshuller又譯根里奇阿奇舒勒)及他的同事于1946年最先提出最初是從二十萬份專利中取出符合要求的四萬份作為各種發(fā)明問題的最有效的解。他們從這些最有效的解中抽象出了TRIZ解決發(fā)明問題的基本方法這些方法又可以普遍的適用于新出現(xiàn)的發(fā)明問題協(xié)助人們獲得這些發(fā)明問題的最有效的解?，F(xiàn)在國際上已經(jīng)對(duì)超過250萬項(xiàng)出色的專利進(jìn)行過研

23、究并大大充實(shí)了TRIZ的理論和方法體系。有的公司根據(jù)TRIZ和專利的數(shù)據(jù)庫創(chuàng)造出計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新系統(tǒng)使發(fā)明創(chuàng)新的自動(dòng)化初現(xiàn)曙光。在上課是時(shí)候我都是鼓勵(lì)學(xué)生增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新的信念和信心?？梢哉f每個(gè)學(xué)生都是一個(gè)發(fā)明家TRIZ更多的是一種思想或者方法引入TRIZ理論到《機(jī)械設(shè)計(jì)》的教學(xué)學(xué)生可以通過大量的習(xí)題來掌握它或給學(xué)生布置一個(gè)關(guān)于TRIZ理論的小論文作業(yè)來提高學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。在《機(jī)械設(shè)計(jì)》的教學(xué)中通過引入新型創(chuàng)新方法提高學(xué)生學(xué)習(xí)

24、的興趣拓展學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法認(rèn)識(shí)的視野從而提高學(xué)生的綜合專業(yè)素養(yǎng)。4結(jié)論從機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中引入現(xiàn)代創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法在學(xué)生們掌握傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的同時(shí)也了解現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的發(fā)展同時(shí)引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維的發(fā)展從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為后續(xù)參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽打下良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1]濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:中國高等教育出版社.[2]劉夫云.機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容改革初探.重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)2007.機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改

25、革引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的幾點(diǎn)思考王立存徐元王旭東李軍黃勇剛(重慶工商大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院重慶400067)摘要:《機(jī)械設(shè)計(jì)》是機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力起著十分重要的作用它要求學(xué)生不僅要掌握扎實(shí)的理論知識(shí)還要具備將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去的能力。因此如何提高課堂教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力就顯得非常重要。本文主要從機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中引入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和創(chuàng)新設(shè)計(jì)概念對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革做以初探。關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)