淺談機(jī)械創(chuàng)新能力發(fā)展

[摘 要]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會對于大學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力要求越來越高。因此，加強(qiáng)機(jī)械工程類大學(xué)生創(chuàng)新精神和能力已經(jīng)成為高等院校工科專業(yè)教學(xué)改革和學(xué)科建設(shè)的迫切而主要任務(wù)。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械設(shè)計(jì) 創(chuàng)新能力發(fā)展

針對問題分析，在教學(xué)工作中對創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)改革進(jìn)行深入思考，結(jié)合實(shí)際情況提出了幾點(diǎn)解決方案，并在教學(xué)實(shí)踐中逐步實(shí)施。

加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識培訓(xùn)激發(fā)創(chuàng)新思維。在基礎(chǔ)理論知識教學(xué)過程中把重點(diǎn)放在理論聯(lián)系實(shí)際方面的講授，結(jié)合機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)新思維、新方法和新成就等多種方式將理論知識與應(yīng)用技術(shù)結(jié)合起來，在吸引學(xué)生興趣的同時(shí)也加深了學(xué)生對基礎(chǔ)知識及其應(yīng)用的理解，并積極引導(dǎo)他們在此基礎(chǔ)上進(jìn)行再思考再創(chuàng)新，為下一步機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另一方面，開設(shè)文獻(xiàn)查閱課程，培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)綜述能力，通過查閱專業(yè)書籍、學(xué)術(shù)期刊、專利、企業(yè)產(chǎn)品手冊和網(wǎng)絡(luò)查詢等多種方式，了解國內(nèi)外對相關(guān)技術(shù)的研究進(jìn)展和市場需求。

虛擬樣機(jī)與物理樣機(jī)研究并重。虛擬樣機(jī)技術(shù)集成和綜合了可運(yùn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的環(huán)境：包括各種仿真工具、分析工具、控制工具、設(shè)備和組織協(xié)同工作的方法等[10]，可以改善從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到動態(tài)仿真再到整機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的各個(gè)階段。利用虛擬樣機(jī)技術(shù)可以建立零件的模型，進(jìn)行虛擬裝配，并檢查零部件的裝配間隙和干涉，應(yīng)用分析軟件對樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動仿真并對關(guān)鍵部件進(jìn)行校核、計(jì)算。及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯誤，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，可以方便地更改模型，從而提高設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、縮短設(shè)計(jì)周期、降低生產(chǎn)成本。在教學(xué)過程中提倡以機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)需求為主導(dǎo)進(jìn)行技術(shù)學(xué)習(xí)的思想，虛擬樣機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)應(yīng)該結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)原理與機(jī)械設(shè)計(jì)的具體要求。課程注重對虛擬建模、虛擬裝備、運(yùn)動仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)等各個(gè)階段進(jìn)行綜合培訓(xùn)，同時(shí)在課程的不同階段安排相應(yīng)的設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)任務(wù)，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)這些操作技能的基礎(chǔ)上增加對其在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中具體應(yīng)用的思考。在虛擬樣機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上要同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生對物理樣機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培訓(xùn)，從加工圖紙繪制、非標(biāo)件加工、標(biāo)準(zhǔn)件選購到樣機(jī)的裝配和調(diào)試都讓學(xué)生親自動手參與，并且根據(jù)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的技術(shù)要求和使用要求進(jìn)行試驗(yàn)。樣機(jī)試驗(yàn)也是一門科學(xué)，根據(jù)培養(yǎng)進(jìn)度應(yīng)適時(shí)開設(shè)《試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析》課程，詳細(xì)介紹機(jī)械設(shè)計(jì)中常用的正交試驗(yàn)、單因素試驗(yàn)、對比試驗(yàn)等科學(xué)的試驗(yàn)方法以及方差分析、t檢驗(yàn)等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法和數(shù)據(jù)結(jié)果分析方法。通過合理的試驗(yàn)和科學(xué)的數(shù)據(jù)分析可以進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)，修改樣機(jī)結(jié)構(gòu)，對虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和修正，直至產(chǎn)品定型。

指導(dǎo)學(xué)生申請或參與相關(guān)項(xiàng)目。在具備了基礎(chǔ)理論知識和基本的設(shè)計(jì)技能的基礎(chǔ)上，吸引部分優(yōu)秀學(xué)生參與到教師主持的相關(guān)科研項(xiàng)目，從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作做起，逐步了解和熟悉項(xiàng)目的論證、設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程，以提高學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力。在此基礎(chǔ)上再指導(dǎo)學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)申請校級、市級或者自治區(qū)級的大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目，從項(xiàng)目的可行性分析、立項(xiàng)、方案設(shè)計(jì)到具體的技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)都由學(xué)生親自參與。在項(xiàng)目執(zhí)行過程中注重對學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，首先，要通過市場調(diào)研和查閱文獻(xiàn)提出設(shè)計(jì)任務(wù)并通過可行性分析明確設(shè)計(jì)的功能目標(biāo)；然后，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)討論，根據(jù)成員的基礎(chǔ)理論知識并發(fā)揮創(chuàng)造思維確定總體設(shè)計(jì)方案；下面進(jìn)行團(tuán)隊(duì)分工，依據(jù)個(gè)人所掌握的不同的創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)和方法進(jìn)行虛擬樣機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，做出三維模型并進(jìn)行仿真分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，與此同時(shí)不斷對總體方案進(jìn)行修正；接著，團(tuán)隊(duì)合作完成物理樣機(jī)加工、裝配、調(diào)試和試驗(yàn)改進(jìn)工作；最后，完成整個(gè)機(jī)械創(chuàng)新過程。

校企聯(lián)合培養(yǎng)引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際。經(jīng)過參與項(xiàng)目鍛煉后，學(xué)生對整個(gè)設(shè)計(jì)流程有了切身體會，同時(shí)對所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識也有了更加深刻的理解，具備了進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本能力和基本素質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)積極聯(lián)系相關(guān)企事業(yè)單位為學(xué)生安排實(shí)習(xí)機(jī)會，進(jìn)行校企聯(lián)合培養(yǎng)，讓學(xué)生到工廠一線去了解企業(yè)和社會對創(chuàng)新設(shè)計(jì)知識和能力的實(shí)際需求，并進(jìn)一步了解企業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程。這樣有利于引導(dǎo)學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中將理論與實(shí)際結(jié)合，也使得高校對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與社會需求接軌，有利于培養(yǎng)真正符合社會需求的具有創(chuàng)新能力的機(jī)械人才。

培養(yǎng)大學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力是高等院校工科專業(yè)的主要任務(wù)之一。本文結(jié)合實(shí)際教學(xué)過程中對大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程存在的問題的探討和分析，通過對教學(xué)改革的思考提出了理論聯(lián)系實(shí)際、物理樣機(jī)與虛擬樣機(jī)并重等四點(diǎn)解決方案，還需要通過不斷地教學(xué)實(shí)踐對方案進(jìn)行補(bǔ)充和驗(yàn)證。期望通過這些行之有效的措施，能切實(shí)提高大學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力。