基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的機(jī)械專業(yè)研究生創(chuàng)新訓(xùn)練的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

張珂

摘要：本著提高研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標(biāo)，介紹以項(xiàng)目為主體的研究生創(chuàng)新訓(xùn)練設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目中自主應(yīng)用機(jī)械工程專業(yè)知識(shí)，分析和解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造思維，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程技能，為其以后的科研工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全面提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量和綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目驅(qū)動(dòng) 研究生培養(yǎng) 機(jī)械類 實(shí)踐與創(chuàng)新 能力培養(yǎng)

一、研究生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的篩選

為了加強(qiáng)研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)的培養(yǎng)，根據(jù)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)規(guī)劃，以研究生創(chuàng)新項(xiàng)目制的形式向我校全體機(jī)械工程學(xué)科的研究生招標(biāo)申報(bào)。每個(gè)項(xiàng)目組設(shè)置研究生負(fù)責(zé)人一名，并配備一名導(dǎo)師，小組由2～3名研究生組成。申報(bào)書匯總后，共計(jì)25個(gè)項(xiàng)目申報(bào)。學(xué)院組成由學(xué)科教授領(lǐng)銜的答辯小組，對(duì)申報(bào)項(xiàng)目的研究生小組進(jìn)行答辯評(píng)審，每個(gè)小組制作PPT由一名代表參加答辯。經(jīng)過學(xué)院答辯小組根據(jù)各小組的答辯情況，評(píng)分排序。根據(jù)評(píng)審排序情況，成果實(shí)物優(yōu)先的原則，確定入圍本項(xiàng)目。入圍項(xiàng)目的各小組有學(xué)院給予5000-8000元的項(xiàng)目資助，用于項(xiàng)目所需。入圍各項(xiàng)目的情況如下：（1）項(xiàng)目一：家用釀酒器；（2）項(xiàng)目二：煤餅壓平機(jī)的設(shè)計(jì)；（3）項(xiàng)目三：新型搪瓷用鋼抗鱗爆性能檢測(cè)方法及設(shè)備的研發(fā)；（4）項(xiàng)目四：脊柱微創(chuàng)手術(shù)并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（5）項(xiàng)目五：盲操作區(qū)域鋼筋綁扎設(shè)備研發(fā)；（6）項(xiàng)目六：汽車內(nèi)飾蓋板沖壓成型模擬及優(yōu)化

二、項(xiàng)目實(shí)施的設(shè)計(jì)思路

1.研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃按“總體設(shè)計(jì)，分項(xiàng)實(shí)施”的原則，實(shí)行項(xiàng)目負(fù)責(zé)制，采取“項(xiàng)目管理”的辦法組織實(shí)施。

2.建立研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃實(shí)施管理機(jī)構(gòu)，由6名項(xiàng)目研究生負(fù)責(zé)人組成管理小組，自行管理項(xiàng)目運(yùn)行。

3.配備專項(xiàng)負(fù)責(zé)教師制定研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目的資金使用管理辦法及各分項(xiàng)目的組織實(shí)施辦法。

4.各小組定期組織學(xué)術(shù)沙龍，研討問題。

5.組織學(xué)科教授對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行中期檢查答辯和結(jié)題答辯評(píng)審，注重項(xiàng)目過程管理和指導(dǎo)。

三、各訓(xùn)練項(xiàng)目的實(shí)施情況

1.項(xiàng)目一：家用釀酒器的設(shè)計(jì)研發(fā)旨在解決家庭對(duì)各種果酒的需求。運(yùn)用這臺(tái)家用釀酒器，用戶可以自己制作自己想要的水果酒類。采用新鮮的水果加上工藝配方，生產(chǎn)出純天然的水果酒。非常健康及方便，不存在任何添加劑，做到即釀即喝。

此次設(shè)計(jì)的基本思路是：（1）根據(jù)家庭的需要，將釀酒器的釀酒量控制在2.5L～3.5L（大概4～5瓶）；（2）使釀酒器的外觀優(yōu)美，刺激客戶的購(gòu)買欲望；（3）設(shè)計(jì)的釀酒器要加工起來方便，結(jié)構(gòu)緊湊，盡可能減少設(shè)計(jì)上的不協(xié)調(diào)；（4）保證釀酒器工作時(shí)所需要的工藝溫度；（5）根據(jù)內(nèi)膽的外形尺寸來確定散熱片的尺寸。

2.項(xiàng)目二：設(shè)計(jì)了一種新型煤餅壓平機(jī)，該煤餅壓平機(jī)具有一個(gè)置于被壓煤粉上端的前處理裝置及壓平裝置，壓平裝置通過擋板與平臺(tái)相連接，平臺(tái)通過導(dǎo)柱以及緩沖件與平板連接，緩沖件中間裝有彈簧，可以通過上端螺母來調(diào)節(jié)平板與平臺(tái)之間的高度，平板通過電機(jī)固定板與減速電機(jī)連接，減速電機(jī)啟動(dòng)之后帶動(dòng)齒輪在齒條上移動(dòng)，進(jìn)而將力傳遞到整個(gè)裝置，當(dāng)整個(gè)裝置運(yùn)動(dòng)的過程中完成煤粉壓平的工作。

3.項(xiàng)目三：項(xiàng)目主要是針對(duì)已有搪瓷用鋼抗鱗爆性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中存在的不足之處進(jìn)行改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)裝置操作簡(jiǎn)便、快捷，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確、可靠。搪瓷用鋼抗鱗爆性能的新型檢測(cè)方法，利用硫代硫酸鈉代替現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中用的氧化砷和氯化汞劇毒試劑，解決了環(huán)保問題；相關(guān)設(shè)備的研發(fā)，設(shè)計(jì)了夾具以解決因受力不均勻造成的密封性能不好的問題，使得試驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確、可靠，為企業(yè)提供較準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

4.項(xiàng)目四：項(xiàng)目旨在解決由于脊柱微創(chuàng)手術(shù)環(huán)境的特殊性，對(duì)醫(yī)生的技術(shù)熟練度要求很高，并且由于手術(shù)中長(zhǎng)時(shí)間曝光在射線下會(huì)對(duì)醫(yī)生造成一定的傷害。開發(fā)一種能替代醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)操作的高精度機(jī)械手。從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制算法設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為并聯(lián)平臺(tái)機(jī)械機(jī)構(gòu)具有6個(gè)自由度，主要構(gòu)件包括上平臺(tái)（機(jī)器人末端） 、基座、胡克鉸（12個(gè)）、6對(duì)直線運(yùn)動(dòng)單元（圓柱副）。分析影響并聯(lián)機(jī)器人末端執(zhí)行器位姿精度的影響因素，量化運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)參數(shù)偏差對(duì)平臺(tái)末端執(zhí)行器的位置誤差和姿態(tài)誤差的影響，然后對(duì)機(jī)器人末端執(zhí)行器的位姿誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

5.項(xiàng)目五：項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容是在盲區(qū)進(jìn)行鋼筋綁扎的設(shè)備。解決在工人手工無法操作或視野受阻的情況下，無法順利將鋼筋綁扎完成的問題。項(xiàng)目研究的難點(diǎn)在于盲區(qū)視野受阻，空間狹小，從而存在鋼絲綁扎過程中需要繞大圈，當(dāng)綁扎一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)鋼絲還未繞緊鋼筋，鋼絲已經(jīng)斷開以及綁扎完成之后如何將繞勾退出等問題難點(diǎn)。

6.項(xiàng)目六：采用有限元分析軟件對(duì)某汽車座椅外側(cè)板進(jìn)行沖壓模擬分析，根據(jù)初始設(shè)計(jì)對(duì)加工進(jìn)行模擬發(fā)現(xiàn)零件存在開裂風(fēng)險(xiǎn)并提出解決方案，對(duì)方案進(jìn)行分析計(jì)算驗(yàn)證了該改進(jìn)方案的正確性，拉延過程開裂風(fēng)險(xiǎn)得到解決。同時(shí)，針對(duì)該座椅外側(cè)板成型過程中壓邊力、沖壓速度、板料厚度、摩擦系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行正交試驗(yàn)，以零件最大減薄率和最大增厚率為目標(biāo)，獲取到了最優(yōu)的成型方案，大幅提高了工件品質(zhì)，在實(shí)際試模中驗(yàn)證方案的可行性。

四、項(xiàng)目實(shí)踐效果和收獲

由于項(xiàng)目均來源于實(shí)際問題進(jìn)，能夠較好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)項(xiàng)目完成時(shí)，給予學(xué)生很大的自信心的提升。同時(shí)，由于在完成實(shí)際項(xiàng)目的過程中，研究生不僅要完成項(xiàng)目工作，同時(shí)還需要與導(dǎo)師、與項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之間進(jìn)行溝通交流，對(duì)其所完成的項(xiàng)目部分負(fù)責(zé)，鍛煉了學(xué)生的思維邏輯能力，創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)精神。在本次項(xiàng)目實(shí)施中，計(jì)撰寫發(fā)明專利5項(xiàng)，撰寫學(xué)術(shù)論文4篇。

通過項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施，學(xué)院在基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的研究生創(chuàng)新培養(yǎng)方面也獲得了一些有益的經(jīng)驗(yàn)和啟示：

（1）有效建立實(shí)施研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃的運(yùn)行管理機(jī)制。第一，研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃按“總體設(shè)計(jì)，分項(xiàng)實(shí)施”的原則，實(shí)行項(xiàng)目負(fù)責(zé)制，采取“項(xiàng)目管理”的辦法組織實(shí)施。第二，建立研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃組織實(shí)施機(jī)構(gòu)。第三，制定研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃實(shí)施管理辦法及各分項(xiàng)目的組織實(shí)施管理辦法。（2）打造“雙師型”教師隊(duì)伍。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育需要一支創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論與實(shí)踐兼?zhèn)涞摹半p師型”教師隊(duì)伍。在課題中鍛煉學(xué)校的專業(yè)教師。（3）搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)生實(shí)踐平臺(tái)，構(gòu)建與實(shí)施研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃。開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育第二課堂拓展活動(dòng)，通過多種途徑開發(fā)教學(xué)資源，拓展學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，可通過建立校外實(shí)踐基地、論壇講座、創(chuàng)業(yè)社團(tuán)活動(dòng)等來實(shí)現(xiàn)。整合第二課堂教學(xué)資源，打造研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃。將學(xué)生課外科技活動(dòng)、學(xué)科競(jìng)賽、講座、社團(tuán)活動(dòng)、社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)、職業(yè)技能培訓(xùn)等第二課堂活動(dòng)整合形成“研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”。

（4）明顯提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和自主科研的主動(dòng)性，較好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)研究興趣。

（5）明顯提高了研究生的獨(dú)立工作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

五、結(jié)束語

在實(shí)施的過程中，激發(fā)了學(xué)生的興趣，激勵(lì)在項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)問題并積極地去解決問題，不斷提高研究生的理論和實(shí)踐技能。有助于培養(yǎng)研究生的分析解決問題能力、科研能力和創(chuàng)新能力，提升研究生的科研綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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