中职学生机械设计创新教育策略

发布时间：2022-10-03 10:55 热度：

　　本文对机械设计的本质进行了阐述，对引导学生在中职机械产品创新设计时进行了较全面分析，提出在关注设计本质的同时，要考虑设计选择，多寻求文献，数据库支撑，学会利用数据分析处理设计问题的策略，以供参考。

　　关键词：机械设计;创新;策略

　　机械工程设计是机械工程整体领域的一部分。机械工程的出现很大程度上重新定义了人类生活方式。机械化设备，从拖拉机和耕耘机到各种工业机械，在20世纪初期引起了农业生产力的爆炸。机械工程一直在本世纪加速发展，机械设计创新教育依然值得探究。

　　1让学生学会探究机械设计的本质问题

　　关于机械设计的信息很多。机械设计问题通常从某种问题陈述开始。我们在做什么，做或改善什么?为什么要做这个?通常它起初会“模糊”，例如：“改善发动机的燃料消耗”或“提高效率，降低成本”。我们可以通过增加约束词完善定义来解决问题，经济学永远是一个重要因素，例如可定义为“改善燃料消耗，但不要减少电力，成本不能增加2%。任何潜在的解决方案都应包括经济分析和时间分析，因为时间也是金钱，可制造性则是另一个重要因素。例如，您可以设计引擎修改以节省能源(比如更换当前的引擎，使用更“高科技”的引擎)，但是如果需要进行修改所需的能量(如制造新发动机)，那么就不仅仅是预期的修改节省能源那么简单了，因为这个修改需要大量的时间支撑。能源是另一个重要因素，效率可能是也可能不是重要因素。在发电厂中，效率至关重要，提高效率是值得的，我们希望煤炭转电能提供更大的利用率。在这种情况下，一个微小的设计，累积累加可能产生很大的资源利用率，每一个利用都是省钱，逐步的增加会生成更多价值!而对于风力涡轮机而言，因为风是免费的，但安装和维护成本较高，而效率并不重要。效率虽低，成本较低的系统可能会是最好的选择[1]。

　　2让学生学会关注机械设计中的选择问题

　　阻抗匹配是初始设计中经常忽略的概念。需要匹配负载为了有效运行，运行负载的电源，这是阻抗匹配。例如买一台5千瓦的发电机来运行只需要1.5W的随身听是没有意义的，相反，可以购买一个小功率的小型太阳能电池板，则再也不需要电池。再例如减速器的传动比i问题，你需要考虑如何实现驱动电机到执行机构的传输传动比i问题，那么减速器传动比i必须实现转速匹配、转矩匹配、惯量匹配问题。电机有额定转速，我们总是希望它工作在额定转速下，但我们的执行机构却有自己的运动速度，这就需要减速器i来完成速度的匹配，满足执行机构的要求，通过各种齿轮齿条、蜗轮蜗杆、链轮带轮等来实现。与转速匹配相似，运动需要力，反映在电机上就是转矩，转矩有额定转矩，同样需要去匹配，需要的转矩要和电机的额定转矩相互匹配。电机具有转动惯量J，这是电机一个很重要的参数，很多情况下我们发现根据公式转速，扭矩都吻合，但我们选的电机依然会有问题，这时候我们则需要关注一下这个转动惯量了[2-3]。

　　3让学生学会寻找文献查找数据库

　　在面对新问题时，尽可能多地学习是有意义的，文献搜索也是如此。文献搜索可以查看，他人之前已经遇到过的此类问题，而且完成程序，从而确定自己是否需要重新设计。通过数据库查找也可以获得更多的设计方式和相关数据支撑。例如，如果您要设计改进输送机系统，可以从以下方面着手：1)测量要移动的物品的重量和数量;2)计算基于物体运动系统所需的能量，如动能势能;3)检查当前的系统电源要;4)查找机械设计手册并获取其系统的功率/扭矩/速度数据;5)测量输送机的卸载和加载功率消耗系统，以了解其效率。

　　4让学生学会数据分析及设计评估

　　进行故障模式和效果分析很重要，可以防止组件故障对人员、财产或环境造成损害。这有助于评估潜在的风险及各种故障模式，并可以改进设计，设计“故障安全”模式方式。在任何大型项目中总会有未知或被忽视的方面，实施验证设计评估是任何解决方案中的重要步骤。测试应从数据收集开始，应尽可能测试装配体在“在线”实施之前，如在现有系统中进行小的改动并测量它们的效果;中间组件可以在生产后立即进行测试。这样做能提前发现设计中可能存在的缺陷，可以在真正实施之前进行修改，而一旦成形成品，在运行过程中更难以修复它们，同时也会导致维修成本的提高。最后，在调试新系统时，需要提供相关数据证明您所设计的功能正常，并且可以解决相关实际问题[4]。

　　5结语

　　为适应机械创新设计技术的社会需求，对机械类学生应加强创新设计教育，在传授机械设计知识的同时，应多方面培养学生的创新素质，以适应国家对机械创新设计人才的需要。

　　参考文献：

　　[1]姚小玲，张雅婷.美国斯坦福大学创新创业教育生态系统探究[J].山西大学学报(哲学社会科学版)，2018，41(5)：122-127.

　　[2]胡金焱.创新创业教育：理念、制度与平台[J].中国高教研究，2018(7)：7-11.

　　[3]吴鹏，徐韬滔.创新创业教育和专业教育耦合性研究[J].传播力研究，2018，2(32)：189-190.

　　[4]张乔.创新创业教育与专业教育有效融合路径初探[J].教育现代化，2018，5(16)：32-33.

　　作者：祝青 单位：泰兴中等专业学校