機械設計課程教學改革研究論文

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內容摘要：課程是隨著社會的發展而演變的。機械專業是個古老的專業，機械類專業的許多課程的教學內容數十年來變化不大，作為機械類專業主干課程的“機械設計”課程也是如此(現有的“機械設計”課程教學內容大部分還停留在原來的技術設計階段，主要表現為零件的結構設計、強度與剛度設計等)，有關創新設計、新的設計理念以及設計方法的論述很少。

關鍵詞：機械設計；教學內容；課程改革

隨著社會的發展和科技的進步，機械設計學科涌現出了許多新的前沿知識，一些新的設計理念與設計方法也不斷涌現出來，時代也對高校的人才培養提出了新的更高的要求。為適應時展和科技進步的要求，需要對“機械設計”課程教學內容進行改革。本文中主要從。個方面對“機械設計”課程教學內容的改革提出作者自己的看法：一是從創新設計方面進行探討，二是從現代設計理念與設計方法方面進行一些初步探討。

1、創新設計

創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力。21世紀是知識經濟時代，國際間的競爭將主要體現為綜合國力的競爭，而綜合國力的關鍵是一個國家的科技創新能力?？梢哉f，未來的國際競爭將主要表現為科技創新能力和科技創新人才的競爭。目前，我國的創新能力與發達國家相比還存在較大差距。據統計，科技創新對美國經濟增長的貢獻率達到了80%，而我國尚不足30%。高等學校是培養創新人才的基地和搖籃，肩負著重要的歷史使命。如何提高大學生特別是工科大學生的創新能力，已成為當前高等教育改革的核心。

創新來源于創新思維和創新能力，人們探索培養和提高創新能力的努力從來就沒有停止過，并已經取得了一些規律可循的。人們只要遵循一定的科學方法和法則，就能比較迅速地實現新的發明創造。在這一方面，TRIZ理論做出了卓越的貢獻。

2、現代設計理念與方法

2.1、大批量定制技術及其設計方法。隨著經濟的發展和人們生活水平的普遍提高，人們對產品的個性化追求越來越強烈。同時，由于計算機和網絡技術的發展，以及現代管理技術的發展和先進制造技術的應用，使得產品設計和制造過程高度柔性化，按照客戶的個性化需求進行定制生產從理想轉變為現實。在市場需求的拉動和技術進步的推動共同作用下，傳統的制造業正面臨著一場極其深刻的重大變革。生產方式正由大批量生產向大批量定制生產轉變。大批量定制是指以接近大批量生產的成本和速度，提供定制的個性化產品和服務的生產模式。大批量定制生產方式兼顧了企業和客戶雙方的利益，近些年來得到了迅速的發展，正在成為21世紀制造業的主流生產方式。大批量定制生產方式對開發設計的要求也和傳統生產方式不一樣：傳統的設計通常是面向單一產品的，是面向產品的開發設計過程的。而大批量定制的開發設計是面向整個產品族和產品全生命周期的。面向大批量定制的開發設計技術需要充分考慮到零部件以及工藝過程、工藝裝備的可重用性，盡可能減少零部件以及工藝過程、工藝裝備的種類。

2.1.1產品模塊化設計。模塊化設計是在對一定范圍內的不同功能或相同功能不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品，滿足市場不同需求的設計方法。模塊化設計技術是成功實施大批量定制的前提。采用模塊化設計有利于簡化設計，實現技術和資源重用；有利于發展產品品種；有利于提高設計、生產效率，縮短交貨期；有利于提高產品的質量和可靠性；使產品具有良好的可維護性等。

2.1.2、產品變型設計。變型設計是指設計者通過提取已存在的設計方案或設計計劃，然后在其基礎上作相應的修改，以產生一個與原設計相似的新設計方案的設計方法。變形設計是在原有平臺產品的基礎上，按市場需求進行結構重組，它的實現過程可以最大限度地重用企業已有的成熟產品資源，具有很強的靈活性和適應性，不但可以快速開發產品、響應市場，而且還可以極大地降低產品設計階段的成本，是一種適應于大規?？蛻艋ㄖ粕a模式的現代設計方法。變形設計有效地解決了大批量生產的低成本、短交貨期與定制生產的高成本、長生產周期的統一問題。

2.1.3、產品配置設計。產品配置設計是指根據預定義的零部件集以及它們之間的相互關系，通過合理的組合，形成滿足客戶個性化需求的產品設計過程。產品配置設計是聯系客戶個性化需求和企業生產的橋梁，是大批量定制的核心支撐技術，對大批量定制的成功實施有著重要的影響和意義。

2.2、新的設計理念與方法。面對全球日益加劇的環境污染、資源破壞和減少，可持續發展的呼聲越來越高。在這樣的背景下，提出了產品設計的新理念和新方法，如面向產品全生命周期的設計和綠色設計理念與方法。下面分別加以簡要介紹。

2.2.1、綠色設計。綠色設計是在產品整個生命周期內，著重考慮產品環境屬性（可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性等），并將其作為設計目標，在滿足環境目標要求的同時，保證產品應有的功能、使用壽命、質量等的一種設計方法。

綠色設計與傳統設計在設計依據、設計人員、設計工藝和技術、設計目的等方面都有很大的不同。綠色設計要求設計人員在設計構思階段就要把降低能耗、易于拆卸、再生利用和保護生態環境與保證產品性能、質量、壽命、成本等要求列為同等的目標，并保證在生產過程中能夠順利實施。

綠色設計是20世紀90年代初期圍繞在發展經濟的同時，如何節約資源、有效利用能源和保護環境這一主題而提出的新的設計概念和方法，被認為是實現可持續發展的有效途徑之一，已成為現代設計技術的研究熱點和主要內容。

2.2.2、產品全生命周期設計。所謂全生命周期設計，就是面向產品生命周期全過程的設計。傳統的產品設計主要考慮產品在使用期間的性能指標和可靠性等因素。而產品全生命周期設計要考慮從產品的社會需求分析、產品概念的形成、知識及技術資源的調研、成本價格分析、詳細機械設計、制造、裝配、使用壽命、安全保障與維修計劃，直至產品報廢與回收、再生利用的全過程，全面優化產品的功能性能、生產效率、品質質量、經濟性、環保性和能源資源利用率等目標函數，求得其最佳平衡點。產品全生命周期設計也已成為現代設計技術的研究熱點。

由以上可以看出，隨著時代的進步和科技的發展，生產方式已發生重大改變，一些新的設計理念和設計方法不斷涌現?，F代設計理念和設計方法與傳統的設計理念和方法相比，發生了很大的變化。因此，很有必要對“機械設計”課程教學內容進行改革，增加反映時代需求的新的設計理念和設計方法。

3、結束語

本文中探討的創新設計以及模塊化設計、產品變型設計、產品配置設計等內容在某高校的“機械設計”課程教學中得到了應用，取得了較好的效果。學生們普遍反映創新設計能力得到了訓練和提高，同時對最新的設計理念與方法有了初步了解，開闊了思路，轉變了設計觀念，有利于適應時代的要求。作者相信，如果高校對“機械設計”課程教學內容進行相應的改革，有望取得令人滿意的效果。

參考文獻：

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