機械設計課程教學改革研究論文

時間:2022-11-18 03:02:00

導語:機械設計課程教學改革研究論文一文來源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點,若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師,歡迎參考。

機械設計課程教學改革研究論文

內(nèi)容摘要:課程是隨著社會的發(fā)展而演變的。機械專業(yè)是個古老的專業(yè),機械類專業(yè)的許多課程的教學內(nèi)容數(shù)十年來變化不大,作為機械類專業(yè)主干課程的“機械設計課程也是如此(現(xiàn)有的“機械設計”課程教學內(nèi)容大部分還停留在原來的技術設計階段,主要表現(xiàn)為零件的結構設計、強度與剛度設計等),有關創(chuàng)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(nèi)容;課程改革

隨著社會的發(fā)展和科技的進步,機械設計學科涌現(xiàn)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(xiàn)出來,時代也對高校的人才培養(yǎng)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(nèi)容進行改革。本文中主要從。個方面對“機械設計”課程教學內(nèi)容的改革提出作者自己的看法:一是從創(chuàng)新設計方面進行探討,二是從現(xiàn)代設計理念與設計方法方面進行一些初步探討。

1、創(chuàng)新設計

創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發(fā)達的不竭動力。21世紀是知識經(jīng)濟時代,國際間的競爭將主要體現(xiàn)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(chuàng)新能力??梢哉f,未來的國際競爭將主要表現(xiàn)為科技創(chuàng)新能力和科技創(chuàng)新人才的競爭。目前,我國的創(chuàng)新能力與發(fā)達國家相比還存在較大差距。據(jù)統(tǒng)計,科技創(chuàng)新對美國經(jīng)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(yǎng)創(chuàng)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(chuàng)新能力,已成為當前高等教育改革的核心。

創(chuàng)新來源于創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,人們探索培養(yǎng)和提高創(chuàng)新能力的努力從來就沒有停止過,并已經(jīng)取得了一些規(guī)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(xiàn)新的發(fā)明創(chuàng)造。在這一方面,TRIZ理論做出了卓越的貢獻。

2、現(xiàn)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(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的普遍提高,人們對產(chǎn)品的個性化追求越來越強烈。同時,由于計算機和網(wǎng)絡技術的發(fā)展,以及現(xiàn)代管理技術的發(fā)展和先進制造技術的應用,使得產(chǎn)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(chǎn)從理想轉變?yōu)楝F(xiàn)實。在市場需求的拉動和技術進步的推動共同作用下,傳統(tǒng)的制造業(yè)正面臨著一場極其深刻的重大變革。生產(chǎn)方式正由大批量生產(chǎn)向大批量定制生產(chǎn)轉變。大批量定制是指以接近大批量生產(chǎn)的成本和速度,提供定制的個性化產(chǎn)品和服務的生產(chǎn)模式。大批量定制生產(chǎn)方式兼顧了企業(yè)和客戶雙方的利益,近些年來得到了迅速的發(fā)展,正在成為21世紀制造業(yè)的主流生產(chǎn)方式。大批量定制生產(chǎn)方式對開發(fā)設計的要求也和傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不一樣:傳統(tǒng)的設計通常是面向單一產(chǎn)品的,是面向產(chǎn)品的開發(fā)設計過程的。而大批量定制的開發(fā)設計是面向整個產(chǎn)品族和產(chǎn)品全生命周期的。面向大批量定制的開發(fā)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(chǎn)品模塊化設計。模塊化設計是在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)技術和資源重用;有利于發(fā)展產(chǎn)品品種;有利于提高設計、生產(chǎn)效率,縮短交貨期;有利于提高產(chǎn)品的質量和可靠性;使產(chǎn)品具有良好的可維護性等。

2.1.2、產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品的基礎上,按市場需求進行結構重組,它的實現(xiàn)過程可以最大限度地重用企業(yè)已有的成熟產(chǎn)品資源,具有很強的靈活性和適應性,不但可以快速開發(fā)產(chǎn)品、響應市場,而且還可以極大地降低產(chǎn)品設計階段的成本,是一種適應于大規(guī)模客戶化定制生產(chǎn)模式的現(xiàn)代設計方法。變形設計有效地解決了大批量生產(chǎn)的低成本、短交貨期與定制生產(chǎn)的高成本、長生產(chǎn)周期的統(tǒng)一問題。

2.1.3、產(chǎn)品配置設計。產(chǎn)品配置設計是指根據(jù)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(chǎn)品設計過程。產(chǎn)品配置設計是聯(lián)系客戶個性化需求和企業(yè)生產(chǎn)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(huán)境污染、資源破壞和減少,可持續(xù)發(fā)展的呼聲越來越高。在這樣的背景下,提出了產(chǎn)品設計的新理念和新方法,如面向產(chǎn)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(chǎn)品整個生命周期內(nèi),著重考慮產(chǎn)品環(huán)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(huán)境目標要求的同時,保證產(chǎn)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(tǒng)設計在設計依據(jù)、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(tài)環(huán)境與保證產(chǎn)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(chǎn)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(fā)展經(jīng)濟的同時,如何節(jié)約資源、有效利用能源和保護環(huán)境這一主題而提出的新的設計概念和方法,被認為是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一,已成為現(xiàn)代設計技術的研究熱點和主要內(nèi)容。

2.2.2、產(chǎn)品全生命周期設計。所謂全生命周期設計,就是面向產(chǎn)品生命周期全過程的設計。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計主要考慮產(chǎn)品在使用期間的性能指標和可靠性等因素。而產(chǎn)品全生命周期設計要考慮從產(chǎn)品的社會需求分析、產(chǎn)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(chǎn)品報廢與回收、再生利用的全過程,全面優(yōu)化產(chǎn)品的功能性能、生產(chǎn)效率、品質質量、經(jīng)濟性、環(huán)保性和能源資源利用率等目標函數(shù),求得其最佳平衡點。產(chǎn)品全生命周期設計也已成為現(xiàn)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(fā)展,生產(chǎn)方式已發(fā)生重大改變,一些新的設計理念和設計方法不斷涌現(xiàn)?,F(xiàn)代設計理念和設計方法與傳統(tǒng)的設計理念和方法相比,發(fā)生了很大的變化。因此,很有必要對“機械設計”課程教學內(nèi)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(chuàng)新設計以及模塊化設計、產(chǎn)品變型設計、產(chǎn)品配置設計等內(nèi)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(chuàng)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(nèi)容進行相應的改革,有望取得令人滿意的效果。

參考文獻:

[1]藺國民,孫秦,李艷華等,機械產(chǎn)品綠色設計研究[J].機械設計與制造,2006(4)166-167。

[2]郭萬林,機械產(chǎn)品全生命周期設計[J].中國機械工程,2004,13(13)1153-1158。