机械创新设计实验指导

机械创新设计实验指导（精选8篇）

篇1：机械创新设计实验指导

实验

一、平面机构组合及运动分析及仿真实验

平面机构在机械工程中具有广泛的应用，它是很多种机械（例如装载机、压力机、自卸汽车、医疗床等）的主体机构。所谓平面机构，是指构件在同一平面和相互平行的平面作相互非旋转运动的机构，如平面连杆机构、平面齿轮机构、平面凸轮机构和平面槽轮机构等。

由于生产上对机构运动形式、运动规律和机构性能等方面要求的多样性和复杂性，以及单一机构性能的局限性，以致仅仅采用某一种基本机构往往不能满足设计要求，因而常常需要进行机构的变异与组合。如在平面连杆机构设计中，可以对曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构等基本类型进行变异，从而获得许多新的平面连杆机构。此外，也可以在平面连杆机构、平面齿轮机构、平面凸轮机构和平面槽轮机构之间进行组合，以获得新的组合机构。

机构组合是机构创新设计最基本的途径之一。开设平面机构组合及性能分析实验，是培养学生机械创新意识与创新能力的有效措施。

一、实验目的

（1）利用各种给定的平面机构，根据提供的拼装题目（方案）进行搭接，获得一个完整的机械传动方案，加深对机构组成的理解；

（2）利用各种给定的平面机构，根据想像力进行机构搭接，获得新的组合机构或机械传动方案，进行机械创新设计的实际训练；

（3）在机构搭接或组合的基础上，进行机构性能的数字化分析，即对机构的运动参数（位移、速度、加速度、角位移、角速度和角加速度）进行测试，并做出仿真曲线进行分析比较，培养运动性能的数字化分析能力。

二、实验台结构与原理

本实验在PJC-B型平面机构组合及性能数字化分析实验台上进行。

实验台主要由实验台台桌、支架、配套的机构元件以及计算机测试系统组成。除此之外，还配备有一些标准零件和组装工具。

供实验用的配套的机构和机械元件有：

皮带传动、齿轮（曲柄），齿轮齿条机构、凸轮机构、槽轮机构、可调节连杆、电机与传感器。实验台采用适应高速动态参数测试的PCI数模采集卡进行数据采集，测试速度快、精度高、性能稳定。

计算机测试分析软件功能强大，可自动或人机结合进行测试分析、运动模拟、理论仿真、保存数据和提交实验报告模板。

通过对机械原理课程的学习可知，在原动件上依次连接自由度为零的杆组，可组成一系列新机构。原动件一般为绕主轴转动的构件或往复移动的构件。由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度数目相等，因此机构均由机架、原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副连接而成。在确定方案的基础上，实验台应用计算机程序可对构件的运动规律（位移、速度。加速度）进行数字化分析。

三、实验步骤

（1）认真阅读实验指导书，熟悉实验台的结构与使用方法。（2）初步确定要进行测试或拼接的机械设计方案。

（3）选取相关的构件和相关的紧固件在实验台支架上进行搭接，且用钢卷尺或游标卡尺配合角尺测量未给定的参数和各连杆给定的技术参数。

（4）开启电源开关。

（5）将调速器，调到最底位置，然后慢慢的增速。（6）开启计算机。（7）进入软件界面。

（8）单击“湖南宇航”进入测试界面。

（9）单击“搭接机构”下拉式菜单选取搭接形式。（10）单击曲柄实时测试“测试”。

（11）待曲柄测试完成后，再单击摇杆实时测试“测试（12）单击仿真，填入技术参数。（13）进行实验分析。（14）完成实验报告。

四、实验选题

1、曲柄滑块机构

实测：（1）曲柄的角速度

（2）滑块的线速度

（3）比较曲柄角位移、角速度、角加速度的周相角（4）比较滑块的线位移、线速度、线加速度的周相角

2、曲柄摇杆机构

实验的预期目的及设计方案

3、曲柄导杆机构

实验的预期目的及设计方案

实测（1）曲柄的角位移、角速度、角加速度

（2）导杆的角位移、角速度、角加速度

（3）比较曲柄角位移、角速度、角加速度的周相角（4）比较导杆的角位移、角速度、角加速度的周相角（5）分析曲柄角度1在0°、30°时导杆所对应的角位移、角速度、角加速度

（6）分析仿真与实测差距的原因

五、实验报告要求

1．实验名称

2．实验方案简图及构件主要尺寸

3．实测所得机构运动曲线图（位移、速度、加速度）4．实验结果的分析 5．实验收获和心得

实验

二、凸轮机构和槽轮机构的运动分析及仿真实验

一、实验目的

（1）利用给定的凸轮机构和槽轮机构零件，根据提供的拼装题目（方案）进行搭接，获得一个完整的机械传动方案，加深对机构组成的理解；

（2）在机构搭接或组合的基础上，进行机构性能的数字化分析，即对机构的运动参数（位移、速度、加速度、角位移、角速度和角加速度）进行测试，并做出仿真曲线进行分析比较，培养运动性能的数字化分析能力。

二．实验步骤

实验台原理步骤同实验一。

三、实验选题

1、凸轮机构

实测：（1）凸轮的角速度

（2）顶杆的线速度

（3）分析凸轮角度在0°、30°时，顶杆所对应的线位移、线速度、线加速度

（4）分析仿真与实测差距的原因 2．槽轮机构

实测（1）槽轮的角速度

（2）拨轮的角速度

（3）分析拨轮角度在0°、90°，槽轮所对应的角位移、角速度、角加速度

（4）分析仿真与实测差距的原因

四、实验报告要求

1．实验名称

2．实验方案简图及构件主要尺寸

3．实测所得机构运动曲线图（位移、速度、加速度）4．实验结果的分析 5．实验收获和心得

篇2：机械创新设计实验指导

机 械 创 新 设 计

实验指导书

机械教研室

2016年9月

目

录

实验一

典型机械系统创新设计-回转运动实现

实验二

实验三

实验四

实验五

典型机械系统创新设计-直线运动实现

典型机械系统创新设计-间歇运动实现

复杂机械系统拼接

复杂机械系统创新设计与拼接 FJCS-I型复杂机械系统创新设计及搭接实验台简介

FJCS-I型复杂机械系统创新设计及搭接实验台的功能主要是为了学生提供了手动拼装复杂机械系统的实训平台。让学生设计并拼接可实现不同运动要求的复杂机械系统。同时实验台在主要构件上设计了安装传感器的位置，并配备了检测系统和数据处理软件，学生可通过运动参数变化曲线，了解不同复杂机械系统的运动构件的运动规律和运动学我。

1.实验台总体结构

该实验台安装平台主要由直流电机、传动部分（带或链）定轴轮系搭接元件、周转轮系搭接元件、平面连杆机构搭接元件、活动支座及安装平台组成。

2.主要技术参数 供电电源：220V/50Hz 直流电机2个，功率245W 电机转速可调0-200r/min 直线位移传感器1个：量程200mm 角位移传感器2个：脉冲数1000 外型尺寸：1750*980*880 实验台总质量300Kg 3.产品基本配置 安装平台1个

齿轮机构组件：齿轮1 :m=2 Z=18;齿轮2 :m=2 Z=42

齿轮3 :m=2 Z=50;

轴； 花键；中间轴

圆锥齿轮机构组件：m=2 Z=40平面连杆机构组件：连杆、曲柄、滑块、连杆连接件 各1个 带传动组件：皮带轮 直径60，100各一件

链传动组件：P=12.7

d=7.92 Z=17;P=12.7

d=7.92 Z=25 电动机一台

测试器件：直线位移传感器1个，角位移传感器1个；测试控制箱

通用配件：轴承座；传递轴；紧固标准件；装拆工具等

3.检测控制系统

实验台采用单片机与A/D转换集成相结合进行数据采集，处理分析及实现与PC机的通信，达到适时显示运动曲线的目的。

数据通过传感器与数据采集分析箱将机构的运动数据通过计算机串口送到电脑内进行处理，进行运动构件运动参数变化的实测曲线，为机构运动分析提供手段和检测。

本实验台有俩种方式：手动和软件 4.注意事项

1)开机前一定要仔细检查联接部分

2)开机前手动转动机构，检测曲柄是否可整转 3)机构在旋转过程中，不许用手触摸旋转部件

4)运动时间不宜过长，隔一段时间应停要下来检查机构联接是否松动

5)实验时必须注意安全，女生必须戴帽，将长发盘于帽中，操作者必须紧扣衣袖等。实验一

典型机械系统创新设计-回转运动实现

一、实验目的

1、认识典型机构，手动拼装简单机械系统

2、拼装带传动，通过带轮及带的安装调试，掌握对带传动张紧力的调节方法，了解张紧力对带传动的影响

3、理解带传动的打滑现象

4、拼装链传动，掌握链传动张紧的方法，观测主从动链轮的角速度，理解多边形效应对链传动的影响

5、通过齿轮传动的搭接，通过对齿轮传动的安装调试，掌握齿轮传动标准中心距的调节方法及中心距变动对齿轮啮合侧隙的影响。

二、实验原理

搭接方案：电机——带传动（链传动）——一级齿轮传动——二级齿轮传动（或锥齿轮或蜗轮蜗杆传动或行星轮系）

三、实验器材

FJCS-I型复杂机械系统创新设计及搭接实验台、相关模块、工具

四、实验步骤

1、认识各个机构，分析各个零件的安装及固定方式

2、安装带轮——带——带轮（或链传动）

3、选择轴，轴承座等，安装一级齿轮传动

4、安装二级轮系传动

5、安装角位移传感器在带轮、一级齿轮或二级齿轮上

6、手动拉动带或链，看拼接的传动是否能传动

7、接能开关，选择转速，依次选择静态测量和动态测量

8、拍传动图片，记录数据

9、实验完后，关闭电源，拆下构件，整理台面与工具箱。

五、实验小结

绘制所拼机构的机构运动简图，贴上图片，附上数据。简要说明在安装带传动和齿轮调试的心得体会。实验二

典型机械系统创新设计-直线运动实现

一、实验目的

1、认识典型机构，手动拼装简单机械系统。

2、通过齿轮传动的搭接，通过对齿轮传动的安装调试，掌握齿轮传动标准中心距的调节方法及中心距变动对齿轮啮合侧隙的影响。

3、通过对曲柄滑块机构的安装调试，掌握按层面连接齿轮——曲柄滑块机构的方法、层面错位对齿轮——曲柄滑块机构运动的影响。

4、通过曲柄滑块的运动测试分析，理解曲柄滑块机构和齿轮传动的区别，理解急回特性。

二、实验原理

搭接方案：电机——带传动——一级齿轮传动——二级齿轮传动——曲柄滑块机构（传感器）

三、实验器材

FJCS-I型复杂机械系统创新设计及搭接实验台、相关模块、工具

四、实验步骤

1、认识各个机构（尤其是曲柄滑块机构），分析各个零件的安装及固定方式

2、安装带轮——带——带轮

3、选择轴，轴承座等，安装一级齿轮传动

4、安装二级轮系传动，找好曲柄位置，安装连杆

5、安装曲柄滑块机构

6、安装直线位移传感器在滑块上（安装时注意各构之间的自由度要求，不能装卡住了）

7、手动拉动带或链，看拼接的传动是否能传动

8、接能开关，选择转速，依次选择静态测量和动态测量

9、拍传动图片，记录数据

10、实验完后，关闭电源，拆下构件，整理台面与工具箱。

五、实验小结

绘制所拼机构的机构运动简图，贴上图片，附上数据。简要说明在安装直线运动机构心得体会。

实验三

典型机械系统创新设计-间歇运动实现

一、实验目的

1、认识典型机构中的槽轮机构及棘轮棘爪机构，手动拼装简单机械系统。

2、通过齿轮传动的搭接，通过对齿轮传动的安装调试，掌握齿轮传动标准中心距的调节方法及中心距变动对齿轮啮合侧隙的影响。

3、通过对槽轮机构的安装调试，掌握连接拨盘及槽轮的方法。

4、通过对棘轮棘爪机构的安装调试，掌握连接棘轮棘爪的方法。

5、安装传感器，理解输出特性的间歇运动特性。

二、实验原理

搭接方案1：电机——带传动——一级齿轮传动（——二级齿轮传动）——槽轮机构（传感器）

搭接方案2：电机——带传动——一级齿轮传动（——二级齿轮传动）——棘轮棘爪机构（传感器）

三、实验器材

FJCS-I型复杂机械系统创新设计及搭接实验台、相关模块、工具

四、实验步骤

1、认识间歇运动机构，以及各个零件的安装及固定方式

2、安装带轮——带——带轮

3、选择轴，轴承座等，安装一级齿轮传动

4、安装二级轮系传动，找好曲柄位置，安装连杆（可选）

5、安装间歇运动机构

6、安装直线位移传感器在从动件上

7、手动拉动带或链，看拼接的传动是否能传动

8、接能开关，选择转速，依次选择静态测量和动态测量

9、拍传动图片，记录数据

10、实验完后，关闭电源，拆下构件，整理台面与工具箱。

五、实验小结

绘制所拼机构的机构运动简图，贴上图片，附上数据。简要说明在安装间歇运动机构及调试的心得。实验四

机械系统创新设计-复杂运动实现

一、实验目的

1、认识机构中的实验台上的回转运动、直线运动、间歇运动构件，手动拼装较复杂机械系统。

2、通过安装复杂运动机构，掌握机构在运动传递中的精度传递。

3、理解单一传动和复杂传动的不同点，比较相关方案的优缺点。

二、实验原理

搭接方案1：电机——带传动——一级齿轮传动——二级齿轮传动——圆锥齿轮传动——链传动

搭接方案2：电机——带传动——一级齿轮传动——二级齿轮传动——曲柄摇杆机构（传感器）

搭接方案3：电机——带传动——一级齿轮传动——圆锥齿轮传动——蜗轮蜗杆传动（传感器）

搭接方案4：电机——带传动——一级齿轮传动——圆锥齿轮传动——行星轮系（传感器）

三、实验器材

FJCS-I型复杂机械系统创新设计及搭接实验台、相关模块、工具

四、实验步骤

1、选择所要搭接的方案，认识运动机构，以及各个零件的安装及固定方式

2、安装带轮——带——带轮

3、选择轴，轴承座等，安装一级齿轮传动

4、安装之后的传动

5、安装传感器在输出部件上

6、手动拉动带或链，看拼接的传动是否能传动

7、接能开关，选择转速，依次选择静态测量和动态测量

8、拍传动图片，记录数据

9、实验完后，关闭电源，拆下构件，整理台面与工具箱。

五、实验小结

绘制所拼机构的机构运动简图，贴上图片，附上数据。简要说明在安装复杂传动（譬如行星轮系，蜗轮安装等）及调试的心得体会。实验五

机械系统创新设计-设计复杂运动机构

一、实验目的

1、认识机构中的实验台上的回转运动、直线运动、间歇运动构件、以及小变速器、差速器等；

2、设计自己想要搭接的复杂机械系统；

3、通过安装复杂运动机构，理解单一传动和复杂传动的不同点；

4、进一步了解机构传动系统的基本结构与设计要求；

5、根据自己的创意进行设计及搭接，提高机械创新意识。

二、实验原理

自行设计，至少在五级传动左右。

三、实验器材

FJCS-I型复杂机械系统创新设计及搭接实验台、相关模块、工具

四、实验步骤

1、设计所要搭接的方案，认识运动机构，以及各个零件的安装及固定方式

2、选择相关机构，进行搭接

3、安装传感器在输出部件上

4、手动拉动主动件，看拼接的传动是否能传动

5、接能开关，选择转速，依次选择静态测量和动态测量

6、拍传动图片，记录数据

7、实验完后，关闭电源，拆下构件，整理台面与工具箱。

五、实验小结

篇3：机械创新设计实验指导

1 目前机械专业创新能力现状

机械专业是我国工科院校的一个传统专业, 基本上所有工科院校都开设机械专业, 人才培养方案经过多年的实践也已经非常成熟和系统化, 能够针对不同的培养方向而有所不同, 目前很多高校非常注重学生创新能力的培养, 有很多具体的实施方案, 比如有很多高校专门建立创新训练项目, 同时鼓励学生参加机械创新设计大赛等方式来促进学生创新能力的提高, 老师们也投入了大量的精力, 以赛促学的方式也取得了比较好的效果, 参加过机械创新设计大赛的同学的综合素质有了飞跃性的提高。但是目前本科院校机械专业人才的创新能力却并没有得到突破性的发展, 通过对用人单位的走访调查, 存在的问题主要表现在以下几个方面:

一是学生动手能力不足。学生的动手能力普遍比较欠缺, 在以理论学习为主要学习内容的本科阶段, 理论课程所占的比例要比实践课大很多, 即便是机械设计课程设计这种实践课程, 注重的也是绘图和计算, 因此学生们的动手能力仍然缺乏锻炼, 这一点在学生们参加机械创新比赛的准备过程中体现的非常明显。

二是遇到问题没有深入研究的精神和劲头。学生们从小接受应试教育, 虽然在中学时期有物理实验、化学实验等实验课程, 但大多是一些验证性的实验, 并没有太多的创造性实验来给学生们做深入研究。因此学生们习惯了按实验步骤来做实验, 最终验证的也只是前人已经验证了千百遍的公式和数据, 并没有激发学生们创新的潜能。因此学生们在遇到问题时没有深入研究学习的劲头, 这是一种思维惯性。

三是发现问题后不知该如何解决。同学们普遍有这样的想法, 那就是发明和专利距离自己很远, 自己是没有能力来实现发明和创造的。有些有潜力的学生有思维的火花出现时, 也仅仅只是在脑海里闪了一下就破灭了, 并没有想尽一切办法让想法变成现实, 让这些灵感昙花一现的过去了。机械创新设计是指在充分发挥设计者创造性的前提下, 利用人类已有的相关科技成果进行创新构思, 从而设计出具有新颖性、创造性及实用性机构或机械产品的一种实践活动。机械创新能力通常包括创新基础、创新才能和创新意识。

2 影响大学生创新能力的因素及对策

通过对学生的走访和了解, 发现机械专业大学生具有很多优秀的特质, 比如:勤奋好学, 做事踏实认真, 专业知识扎实、逻辑思维能力强等等, 这是因为机械专业的专业课多且难, 学生们需要用大量的时间来学习功课, 经过长期的、系统的专业课学习使同学们积累下了良好的学习习惯。但同时, 也发现机械专业学生们创新能力不足, 分析其原因, 主要有以下四点:其一, 惯性思维。在学习《机械设计》、《机械原理》这些核心专业课时, 老师都会举一些生活中的实例来帮助同学们理解各种机构, 了解机构的应用。比如在讲到连杆机构时, 会提到缝纫机的结构, 实例讲解确实能够帮助同学们理解抽象的机构, 在初学时效果非常好, 但这无形中给同学们形成了一种条件反射, 有时候容易形成思维定势。惯性思维是对创新活动非常有害的, 常常会让学生们多走弯路。因此需要引导学生在进行创新活动时努力克服思维定势, 凌驾于所学过的专业知识之上来进行思考。其二, 缺乏科学的创新方法的指导。对于学生来说, 一开始接触创新设计时肯定是没有目的的, 他们没有实际经验做支撑, 只能在学过的专业知识和见过的机构的基础上做改进和升华, 缺乏科学创新方法的指导。创新活动是一项艰苦的、长期的工作, 需要一个教学体系作支撑, 如果在实际操作时, 缺乏科学创新方法的指导, 最终会导致创新活动具有很大的盲目性。学生在进行创新活动时, 大多是以题目出发, 拟定各种方案, 最终选择一种最可行的方案。这可称之为“试错法”, 这种方法很常见, 但是需要走很多弯路, 很浪费时间, 效率比较低。这就需要指导老师引导学生多进行创新方法的学习, 比如在进行创新活动之前先对之前经典的案例进行分析, 并且可以进行理论性的指导, 比如加入《现代设计方法》、《创新案例》等课程的讲授。其三, 知识面不够宽。学生们虽然进行了专业课的学习, 但在具体进行创新活动时, 就出现了知识不够用的现象。比如在进行机械创新设计大赛时, 就需要学生了解金属材料、加工工艺、热处理、装配等一系列的知识, 还需要学生熟练掌握CAD、Pro/E等绘图软件, 如果理论知识面不够宽, 那么设计就只能停留在图纸上, 无法成为真正的作品。其四, 搜集资料和检索文献的能力不足。学生们有了创新的想法, 这当然是好现象, 但是闭门造车是不可取的, 因为创新活动是一个集思广益的过程, 需要大家集体来讨论, 对比各种方案的可行性。在出现不能解决的问题时还需要查阅资料和文献, 这时就反映出学生们这方面能力的严重不足了, 没有搜集资料和检索文献的能力, 就不能了解当今国内外研究的现状, 也许大家冥思苦想的很久的方案, 是前人很早就解决了的问题。

3 指导机械创新大赛有感

全国大学生机械创新设计大赛是由教育部高等教育司举办的一项全国大学生重要科技竞赛活动, 也是由教育部和财政部资助的全国大学生九大赛事之一。

机械创新大赛能够全面地培养学生的创新能力。机械创新大赛要经历选题、调研、提出方案确定技术途径、实物制作、总结、答辩等阶段, 从中受到提出问题、检索资料、分析解决问题的各种途径及关键要素、实验验证、撰写说明书, 接受答辩等基本训练, 从而培养学生具有优良的思维品质, 勇于实践、勇于探索和开拓的精神, 这是其他教学环节不能替代的。本届机械创新设计大赛, 本校也组织学生参赛, 并取得了良好的成绩。在指导比赛过程中有以下几点心得:一是学生普遍兴趣浓厚。学生们都有着浓厚的兴趣, 在大赛确定比赛题目之后, 很多同学踊跃报名, 也都提交了很多有意思的想法, 这说明同学们在日常学习和生活中很细致的在观察, 并时刻在思考问题, 这是好现象, 因为很多发明创造都来源于生活。我们应该鼓励同学们的积极性, 通过参加比赛的方式来促进学生们的创新思维发展, 而不是仅仅为了参加比赛而比赛。二是注意指导方法, 多引导、激发学生思维。有了学生们的动力, 还需要注意在日常教学中多引导学生进行创新思考, 激发学生的创新思维。创新, 是一项细致而系统的工作, 并不是有一个想法就够了, 因此, 需要用科学的指导方法来引导学生, 避免让学生走弯路。有时候因为考虑问题的不全面, 所有方案需要从头再来, 耗费精力不说, 效率也非常低下。指导老师在整个过程中主要起到的作用是引导, 也就是用引导的方式启发学生去思考, 重点在“启发”, 而不是“灌输”, 大学生处在精力最旺盛的阶段, 创新思维能力应该是最旺盛的时候, 指导老师只需要通过引导激发出学生的灵感。那么科学的创新方法就显得至关重要了, 指导老师经验丰富, 从理论高度来指导学生创新的方法、技巧和策略, 有时候能让学生有醍醐灌顶的感受, 使得创新活动能够更有效率的顺利进行。三是需要良好的文字和语言表达能力。在比赛中, 需要学生具有良好的文字和语言表达能力, 参赛前, 需要撰写产品设计说明书, 设计制作比赛讲解时的PPT, 参赛中, 需要对专家讲解作品并且回答专家所提出的技术性问题, 这都是对学生的考验。有不少参赛队在比赛过程中由于答辩成绩不高而没有得到好的名次。这对学生是一次全面的考验, 要求学生不仅要拿出好的作品, 还需要用得体的语言将创新设计思路和创新点表达出来, 另外, 还要接受专家组的提问, 完成答辩过程。在一个团队中, 往往是同学们分工合作, 由表达能力最好的同学来完成作品的讲解和答辩, 但同时也对每一位同学都提出了要求, 那就是作为一名设计人员, 光是能设计出好的产品是不够的, 还需要通过完美的语言表达将它陈述出来, 告诉大家你的设计思路以及作品的优点。这对同学们以后走上工作岗位也是有启示作用的, 作为工科学生, 将来留给社会大众的印象不再是一味埋头苦干, 而是各方面素质全面发展的。四是提高逻辑思维能力。在确定产品设计方案时, 由于各种不确定因素太多, 一个团队会出现很多想法, 多个设计方案, 比如有人选择用凸轮机构, 有人习惯用连杆机构, 这就可能会造成设计的混乱, 因此需要提高同学们逻辑思维的能力, 将各种方案进行全面的考虑和计算, 最后将各种设计方案综合比较, 选择最优方案。五是考虑要全面。机械创新设计大赛需要用到多方面的知识, 比如在设计之初, 要考虑使用什么材料, 包括材料的精度、寿命等, 在确定设计方案之后需要进行运动仿真, 检验是否存在尺寸的干涉, 然后在绘制图纸时要考虑到加工工艺的可行性, 有些结构加工难度大, 就必须要更换, 并且在绘制图纸时要考虑加工精度, 熟悉加工工艺, 考虑加工的成本问题, 最后还需要绘制装配图纸。参加过机械创新设计大赛的学生, 制图和识图水平明显提升, 同时还涉及到力学、机械设计、金属材料、公差等课程, 对学生专业课学习的效果是一次很好的检验, 同时也提升了学生们的创新能力。通过指导机械创新设计大赛, 发现了影响学生创新能力的决定性因素, 同时也有了今后教学改革的方向, 今后在教学中需要多增加对学生创新能力的训练, 这样才能达到培养应用型创新人才的目标, 学生在毕业后进入工作岗位才能更加适应企业的需要, 有更广大的发展前景。

摘要：对机械专业学生的创新能力现状进行了调查, 并对影响机械专业大学生创新能力的因素进行了分析, 然后给出了对策。最后, 以指导机械创新设计大赛为例, 提出提高学生创新能力的培养方法和教学改革方向。

关键词：创新能力,机械创新大赛,对策

参考文献

[1]王平, 刘德仿.机械创新设计教育的研究与探讨[J].中国科教创新导刊, 2007, (16) .

[2]周亚焱, 程友斌.机械创新设计大赛中指导教师的“导”之探讨[J].中国电力教育, 2009, (22) .

[3]周海, 王黛萍.应用型本科人才的机械创新设计能力培养探索[J].机械设计与制造, 2010, (10) .

[4]申屠留芳, 桂艳.在机械基础课程中应用三维设计技术提升学生自主创新能力[J].教育教学论坛, 2011, (27) .

篇4：机械创新设计实验指导

关键词：机械设计基础 课程设计 指导

中图分类号：Ｇ728．8文献标识码：Ａ文章编号：1673－1875（2007）02－082－02

《机械设计基础》课程设计是在该课程学习的结束阶段，对学生进行的一次以《机械设计基础》课程知识为基本内容的实践训练。课程设计的目的是培养学生从事机械设计工作的能力，灵活运用《机械设计基础》及相关课程知识的能力和独立分析、解决工程实际问题的能力，为毕业设计和学生今后独立工作打下良好的基础。由于这一工作要求学生有较好的基础知识和多方面的能力，所以在完成这一教学环节时，学生感到困难，无从下手，这就给我们指导老师提出一个课题：如何指导学生做好《机械设计基础》课程设计，确保质量，提高收效呢？

一、《机械设计基础》课程设计中学生常存在的问题

通过对几届学生进行设计的观察可以发现，学生在设计中往往出现以下一些问题：

（一）把课程设计等同于做习题，缺少创新性。设计过程是一个边分析、边论证、边计算的过程，许多方面比如一些参数的选择、加工工艺的选取等，需要学生自己确定，显然是与做习题是不同的，但是有些学生习惯于用习题的思路、方法来对待设计，既不对具体问题加以具体分析，又不对设计结果加以论证、校核，致使整个设计纸上谈兵，脱离实际，严重时出现错误。如：有的学生在设计齿轮减速箱的齿轮过程中，对齿轮材料的选择只按照书上的设计过程计算一遍，没有对设计过程中的一些具体环节（如：是开式传动还是闭式传动，是低速级还是高速级）仔细考虑，不是所选材料的力学性能不满足使用要求就是所选材料的经济性能不满足要求。

（二）只考虑结构要求，不进行综合分析。《机械设计基础》课程设计是一次综合的技术运用过程，一份好的设计方案应满足结构性能、使用性能和经济性能的要求，但是有些学生在设计中只以结构性能要求为惟一要求，缺少对零件的加工性能以及经济性要求的分析，以及加工设备的正确选择加以探索。虽然结构设计满足要求，但是算不上好的设计，没有达到设计的目的。

（三）团队精神和协同合作意识不强。设计是一项复杂的工作，有时一个设计课题需要多个人共同研究来完成，为了节约时间，提高效率，设计过程中，就要既讲分工又讲合作，分工是为了加快速度，合作是为了集思广益，增加设计的可行性，这方面学生表现出的主要不足有：（1）不会合作；（2）不愿意合作；（3）合作成为抄袭他人成果的借口。

（四）准备工作不充分，只想一蹴而就。要搞好《机械设计基础》课程设计，学生必须做好充分的准备工作，再动手设计，设计准备包括：（1）读懂设计任务书；（2）搜集资料；（3）制定个人设计进度计划。但是有些学生忽视这一环节，设计不查阅资料，遇到问题按自己的理解去进行设计；设计没有计划性，没有一个整体安排，缺少完整的构思，造成设计东拼西凑，设计结束了，感觉什么收获也没有。

二、指导教师的任务和重要性

那么学生课程设计中产生这些问题的原因又是什么呢？我认为这里既有学生综合运用知识能力不够的原因，又有教师在对学生进行能力培养、能力训练方面做得不够的原因；既有学生初次接触设计工作，对设计缺少感性认识、创新意识的原因，又有教师在设计各环节上指导把握不力的原因，而教师的指导，是对设计的好坏起着直接的制约作用的。通过多年的指导实践，我认为要想指导好《机械设计基础》课程设计，必须把握好以下四个环节。

（一）课题贴切 任务明确 课题选择是搞好《机械设计基础》课程设计的基础。课题选择合理可以使后续设计进展顺利，同时又可以收到良好的效果。《机械设计基础》的主要任务是：传动类型的选择和结构设计。《机械设计基础》课程中讲授的齿轮传动、带传动、链传动等均可以选为设计课题，但为了达到效果，选题应遵循以下原则：（1）满足教学要求原则。选题应达到专业培养目标和教学大纲的要求，在此前提下，课题可有多种形式，可以是虚拟题，也可以是结合生产实际的题目，可以一人完成一个课题的设计内容，也可以同一课题多人平等完成。但应注意使每一个学生都熟悉设计的全过程并完成一定的设计任务，这样使学生获得较全面的训练机会。（2）切合实际原则。选题应符合本校或本地区的实际情况，要使学生在本校或本地区能够查阅到有关的资料，同时选题也要符合学生的实际，题目不宜过大，难度要适中，任务量要保证大多数学生在规定的时间内经过努力可以完成。

（二）认真动员 制定计划 《机械设计基础》课程设计是五年制高职机电一体化专业学生首次接触设计任务，学生往往会感到束手无策，为此设计前的动员是必不可少的。动员工作要使学生了解此课程设计的目的、性质、任务和基本要求，对设计思路要多启发和诱导，对设计步骤和方法的介绍要简化；对设计工作态度要提出严格要求，对学生的设计思路和思想少设定框框，必要时可以对设计中可能出现的问题先向学生提出，以减少学生在设计过程中少走弯路。

课程设计是一个系统工程，要制定好个人工作计划。在教师的指导下，明确各阶段应完成的任务，切不可前松后紧，马虎了事。

（三）过程指导 严肃认真 过程指导是《机械设计基础》课程设计中最主要的指导部分，花费的时间最长，涉及的内容最多，可以采用以下方法做好过程指导工作。（1）分段检查。就是将整个设计过程分为若干阶段，学生每完成一个阶段的设计任务就应将草稿交指导老师处检查，教师应将学生的设计情况做好记录，对学生设计中出现的错误给予及时指出，这样，一方面教师能及时了解学生设计的进度，另一方面学生能及时知道所完成的设计部分有无方向性的错误，以免前功尽弃。如，将设计工作可分为制定设计任务书；搜集和查阅资料；设计方案的比较、论证及确定；设计计算和绘制图纸；编写设计说明书。每个阶段指导老师都应认真检查，并做好记载。（2）个别指导。即教师深入学生设计工作场所进行现场指导，但应以学生和学生提出问题为主，教师在回答问题时以启发式为主，指出解决问题的方向，引导学生自我解决问题。过程指导中，教师要抓好以下几个关键问题：（1）检查学生设计方案选取是否满足使用性能和结构上合理的要求；（2）检查学生设计参数确定是否符合国家标准，加工工艺性是否满足要求，是否便于维修且使用安全可靠；（3）检查学生能否运用已学知识对设计过程中加工工艺参数、结构参数进行比较、筛选，能否对已经确定的方案进行分析、论证其优缺点，针对不足之处提出可供改进的设想、措施；（4）检查学生设计说明书编制是否规范和完整；（5）检查学生设计图纸绘制是否符合国家制图标准。这五方面的检查，如果发现问题应及时纠正，这样才使设计达到一定水平，收到真正的效果。

（四）成绩评定 严格标准 《机械设计基础》课程设计的成绩是在学生完成了设计任务规定的内容后，再经过答辩，综合评定出来的，主要从以下几方面考虑：学生平时工作态度，设计说明书编写和计算的质量，设计图纸部分的质量，答辩中回答问题的水平等。具体分数根据各部分工作在整个设计过程中的权重确定，逐项考核。对完成设计工作好的学生，指导教师应该提出表扬，设计资料交学校有关部门建档。对设计中存在欠缺的，答辩过程中或设计工作总结时，指导教师应指出存在问题，并帮助学生提出改进方案，真正使学生的设计能力通过《机械设计基础》课程设计得到锻炼和提高。

总之，《机械设计基础》课程设计的指导工作是一项较为复杂的工作，它要求指导教师不仅要精通《机械设计基础》课程的内容，还要精通《机械工程制图》、《机械制造基础》、《金属材料及热处理》、《计算机绘图》等方面的知识，但是只要我们在指导工作中不断的探索和总结，《机械设计基础》课程设计这项工作是可以圆满完成的。

参考文献：

［1］曾宗福主编．机械设计基础［Ｍ］．南京：江苏科学技术出版社，2006．2

［2］曾宗福主编．机械设计基础学习与实验指导书［Ｍ］．南京：江苏科学技术出版社，2006．2

［3］曲中谦主编．机械设计基础［Ｍ］．南京：江苏科学技术出版社，1991．1

篇5：机械设计实验报告

一、实验目的1．初步了解《机械设计》课程所研究的各种常用零件的结构、类型、特点及应用。

2．了解各种标准零件的结构形式及相关的国家标准。

3．了解各种传动的特点及应用。

4．了解各种常用的润滑剂及相关的国家标准。

5．增强对各种零部的结构及机器的感性认识。

二、实验方法

通过对实验指导书的学习及机械零件模型的展示，实验教学人员的介绍，答疑及同学的观察去认识机器常用的基本零件，使理论与实际对应起来，从而增强同学对机械零件的感性认识。并通过展示的机械设备、机器模型等，使学生们清楚知道机器的基本组成要素—机械零件。

三、实验内容

（一）螺纹联接

螺纹联接是利用螺纹零件工作的，主要用作紧固零件。基本要求是保证联接强度及联接可靠性，同学们应了解如下内容：

1．螺纹的种类； 2．螺纹联接的基本类型；

3．螺纹联接的防松；4．提高螺纹联接强度的措施。

在掌握上述内容，通过参观螺纹联接模型，同学应区分出：①什么是普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿螺纹；②能认识什么是普通螺纹、双头螺纹、螺钉及紧定螺钉联接；③能认识摩擦防松与机械防松的零件；④了解联接螺栓的光杆部分做得比较细的原因是什么等问题。

（二）标准联接零件

标准联接零件一般是由专业企业按国标（GB）成批生产，供应市场的零件。这类零件的结构形式和尺寸都已标准化，设计时可根据有关标准选用。通过实验学生们要能区分螺栓与螺钉；能了解各种标准化零件的结构特点，使用情况；了解各类零件有那些标准代号，以提高学生们对标准化意识。

1．螺栓； 2．螺钉；3．螺母；4．垫圈；5．挡圈。

（三）键、花键及销联接

1．键联接；2．花键联接；3．销联接

以上几种联接，通过展柜的参观同学们要仔细观察其结构，使用场合，并能分清和认识以上各类零件。

（四）机械传动

机械传动有螺旋传动、带传动、链传动、齿传动及蜗杆传动等。各种传动都有不同的特点和使用范围，这些传动知识同学们在学习“机械设计”课程中都有

要详细讲授。在这里主要通过实物观察，增加同学们对各种机械传动知识的感性认识，为今后理论学习及课程设计打下良好基础。

1．螺旋传动；2.带传动； 3.链传动； 4.齿轮传动； 5.蜗杆传动。(五)轴系零、部件

1.轴承；2．轴(六)弹簧

(七)润滑剂及密封

实验二轴承装置设计和分析

一、实验目的了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，以及润滑和密封方式。

二、实验设备及工具

1． 组合式轴系结构设计分析实验箱 2． 测量及绘图工具

300mm钢板尺、游标卡尺、铅笔、三角板等。

三、实验内容及要求

1．依据指导教师给每组指定实验内容（圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系或蜗杆轴系）观察组装后的轴系结构，绘制轴系部件的装配草图。

2．测量轴系的主要装配尺寸，分析并测绘轴系零件，绘制主要零件的结构草图。

四、实验步骤

1．明确实验内容，理解设计要求；

2．复习有关轴承组合设计的内容与方法；3．构思轴承装置设计方案

1）根据齿轮类型选择滚动轴承型号；

2）确定支承轴向固定方式（两端固定：一端固定、一端游动）；

3）根据齿轮圆周速度（高、中、低）确定轴承润滑方式（脂润滑、油润滑）；

4）选择端盖形式（凸缘式、嵌入式）并考虑透盖处密封方式（毡圈、皮碗、油沟）；5）考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题；4．组装轴系部件

根据轴承装置设计方案，从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件，检查所设计组装的轴系结构是否正确。

5．绘制轴承装置结构草图。

6．测量零件结构尺寸（支座不用测量），并作好记录。7．将所有零件放人实验箱内的规定位置，交还所借工具

8．根据结构草图及测量数据，在3号图纸上用1：l比例绘制轴系结构装配图，要求装配关系表达正确，注明必要尺寸（如支承跨距、齿轮直径与宽度、主要配合尺寸），填写标题栏和明细表。

9．写出实验报告。

实验三轴系结构设计和分析

一、实验目的1．熟悉并掌握轴与轴上零件的结构形状及功用、工艺要求和装配关系；2．熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法；

3．熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计基本方法

二、实验设备及工具

1． 组合式轴系结构设计分析实验箱

实验箱提供了可组成减速器圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系和蜗杆轴系三类轴系结构模型的成套零件（详见实验中的设备介绍）。

2．测量及绘图工具

300mm钢板尺、游标卡尺、铅笔、三角板等。

三、实验内容及要求

1．依据指导教师给每组指定实验内容（圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系或蜗杆轴系）观察组装后的轴系结构，绘制轴系部件的装配草图。

2．测量轴系的主要装配尺寸，分析并测绘轴系零件，绘制主要零件的结构草图。3．每人编写实验报告一份。

四、实验步骤

1．明确实验内容，理解设计要求；2．复习有关轴的结构设计内容与方法；

3．对轴系部件进行拆解，观察和分析轴系各零件的结构，对其主要的结构尺寸进行测量（支座不用测量）。

篇6：机械设计实验

实验一：机械组成及典型机械认知（开放实验2学时）实验二：减速器拆装与测量 16-17周开放 11#3050

实验三：发动机结构分析（必做实验4学时）李金明老师***

实验四：典型机械系统结构分析（必做实验4学时）3楼12月初 姚峰 *** 姚峰老师

滑动轴承 王进礼老师11#3083

篇7：机械创新设计实验指导

时间：1班：2013.9.15；2班：2013.9.22，地点：机械设计实验室。

一、实验目的1.初步了解《机械设计》课程所研究的各种常用零件的结构、类型、特点、应用及实际失效形式；

2.了解各种标准件的结构形式及相关的国家标准；

3.了解各种传动及相关零部件的特点及应用；

4.增强对各种零部件的结构及机器的感性认识。

二、实验设备

机械设计陈列柜，共10柜。

三、实验内容

具体列写出10个陈列柜的内容。

例如：第7柜 轴及轴系零部件

轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。按承受载荷的不同，可分为转轴、心轴和传动轴三类；按轴线形状不同，可分为曲轴和直轴两大类，直轴又可分为光轴和阶梯轴。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不易装配及定位；阶梯轴正好与光轴相反。所以光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则常用于转轴；此外，还有一种钢丝软轴(挠性轴)，它可以把回转运动灵活地传到不开敞的空间位置。

轴看似简单，但轴的知识，内容都比较丰富，完全掌握是很不容易。只有通过理论学习及实践知识的积累(多看、多观察)逐步掌握。

陈列了多种轴系结构组成实物（剖开），并配有相关的结构特点说明。

四、实验步骤

1.按照机械设计陈列柜所展示的零部件顺序，由浅入深、由简单到复杂进行参观认知，听取讲解员的简要讲解；

篇8：机械创新设计实验指导

机械设计是机械类学生一门重要的技术基础课[1], 而机械设计课程设计又是继机械设计课程结束后的一项重要的实践教学环节, 同时是第一次对学生进行全面的设计训练。它在培养学生核心技能方面, 占有重要的地位。机械设计课程设计可以说是引导学生进入机械设计领域的环节, 通过对通用机械 (或其他简单机械) 的传动装置的设计, 培养学生正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力, 特别是总体设计和零部件设计的能力, 达到理论联系实践的初步能力[2]。本文结合我院三本学生的特点, 对机械设计课程设计指导方法进行了一些有益的研究与实践。

二、我院机械设计课程设计的背景

我院建校前几年由于师资力量有限, 主要依赖兼职教师指导课程设计, 这些兼职老师大多来自一本院校, 他们时间有限, 指导方法基本沿袭一本院校的指导方法, 每天集中一两个小时在教室集中指导, 而三本学院的学生依耐性强, 老师走后基本是放鸭子, 因此抄袭现象特别严重。此外, 在教学指导过程中也存在一系列问题, 比如必须掌握的知识点、知识群、关键内容都没有明确, 指导过程因老师而异, 随意性较大, 标准不统一。因此, 进一步规范课程设计的内容、指导方法、达到的目标、必须掌握的知识点和知识群, 显然是提高实践教学质量的重要内容和措施。后来随着一些青年教师的引进, 我们对机械设计课程设计的题目、应该完成的内容及进度要求、考核方法等进行了一系列的研究与实践, 使学生达到掌握知识点的目的。

三、针对机械设计课程设计题目、指导方法, 进度安排及考核方法进行改革

(一) 设计题目的改革

以前兼职老师给的课程设计题目是多样化的, 鉴于我院学生的基本条件, 我们把课程设计的题目统一标准化了, 传动方案也已经给定, 目的是让学生熟悉课程设计的一般方法, 掌握应该掌握的知识点, 并对机械设计的理论课的知识加以巩固, 并不要求他们创新设计。其设计题目、初始条件和传动方案如下:设计题目:带式运输机的传动装置;初始条件:带式运输机可运送谷物、型砂、碎矿石、煤等。两班制工作, 连续单向转动, 有轻微振动, 输送带的速度允许误差为±5%, 使用期限为10年。卷筒与输送带间传动效率96%, 减速器批量生产。传动方案及原始数据如图1和表1。

要求学生每人按学号顺序依次选一组数据进行设计计算。

(二) 指导方法改革

在课程设计之前, 负责人对指导机械设计课程设计的老师集中在一起开个小会, 对学生必须掌握的知识点、知识群、关键内容都明确要求, 要求指导老师每天的上午和下午至少在教室两个小时, 这样学生有问题就能及时找到老师解决问题。还有学生课程设计进行到第一阶段, 尤其是课程设计的设计计算初步完成时候, 要求指导老师对学生的计算数据进行初步的检查, 并要在草稿本上签字, 才可进行下一阶段的工作。这样就避免后面学生在画草图时候发现错误, 又要反过来重新计算浪费大量的时间, 并且可以避免了个别学生抄袭的现象。

(三) 进度安排改革

以前兼职老师指导课程设计时候, 一次把课程设计要求完成的内容一个半天讲完, 这样内容太多, 学生根本记不清楚。我们根据三本学生的特点, 将机械设计课程设计分为六个阶段。每个阶段集中讲解一次, 学生按进度要求完成该完成的任务。第一阶段, 主要是动员和设计计算。学生在这一阶段应该完成的内容包括:选择电动机;计算总传动比和分配传动比;传动装置的运动和动力参数计算;传动件计算;初算轴的最细处直径;选择联轴器 (型号、孔径、孔长等) ;初选滚动轴承及其相关参数, 轴承盖是否干涉等。要求学生按上述步骤严格进行, 不要颠倒。第二阶段是草图绘制。设计计算完毕后, 我们会带学生到实验室做一个减速器拆装实验, 主要是对减速器有个感性的认识。然后在集中讲解, 其内容包括:减速器的结构;减速器的润滑;设计装配图的准备;减速器铸造箱体的结构尺寸;减速器装配草图设计;轴和键的强度校核, 滚动轴承的寿命计算。第三阶段是正式绘制装配图, 在完成减速器装配草图后, 校核轴、键强度及滚动轴承寿命无任何问题时, 在此基础上继续完成装配图。要求注意两个方面的设计:轴系零件的结构设计;减速器箱体及附件的结构设计。第四阶段是装配图的检查。给学生主要讲解的内容包括:检查装配草图;标注主要尺寸与配合;编写减速器的技术特性;编写技术要求;零件编号;编制零件明细表及标题栏。第五阶段是零件图的绘制。零件工作图是零件制造、检验和制定工艺规程的技术文件, 应包括图形、尺寸及其极限偏差、表面粗糙度、形位公差、技术要求等。零件图从装配图上测绘下来, 形状应与装配图一致。第六阶段是编写说明书。说明书的编写我们也把格式基本给学生, 学生按照步骤把草稿整理成册就可以了。机械设计课程设计总共安排了三周的时间, 周末时间不计, 具体的进度安排我们设计了一个表, 如表2。

(四) 考核方法进行改革

课程设计结束后, 我们会现场答辩, 在答辩时候, 会先给个预成绩, 这个成绩非常重要, 因为通过答辩, 可以看出学生对课程设计掌握的情况, 是否有抄袭, 一问就基本可以得到答案。最后结合学生交上来的课程设计说明书、装配图、零件图给每个学生单独评定优、良、中、及格和不及格的成绩等级。

四、结束语

通过对机械设计课程设计题目、指导方法、进度安排、考核方法等改革与实践, 学生课程设计的质量明显体高, 从学生课程设计的总结体会看到, 每个学生都收获颇多。不仅对《机械设计》课程的内容有了更深入了理解, 也为今后的学习和工作奠定了基础。

参考文献

[1]彭文生, 李志明, 黄华梁.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 2002.