摘要：机械创新设计能力的提高，对机械相关专业的学生而言至关重要，但学生和指导老师在此过程中往往无从下手。学生与老师应正确解读机械创新设计与传统意义上机械设计的区别，明确其意义和价值，学会从生活中寻求创新设计的灵感。与此同时，熟练掌握相关计算机辅助设计软件操作也是必要的前提条件。可通过指导老师积极引导学生，进行具体的针对性训练，以达到提高学生机械创新设计能力的目标。
关键词：机械；创新设计；灵感；能力提高
1 正确认识机械创新设计
1.1 正确解读机械创新设计概念
传统机械设计是针对指定的机械结构，校核计算后，确定设计参数，或对现有机构进行微小改动，以满足工程使用要求。机械创新设计（Mechanical Creative Design，MCD）强调自主发现问题，自主分析问题，以专业知识为基础，创造性地提出新的机械设计方案。相对于传统的机械设计，其问题的出发点更广，解决问题方式更加灵活多变，注重创新发散型思维，因而对机械设计者的创造性思维提出了更高的要求。
1.2 认识机械创新设计价值
一方面，机械创新设计训练可以增加学生对相关专业知识的理解与应用能力，对学生的发散性思维的形成有积极意义[2]。以即将进行的 2019 年全国机械工程大赛为例，其中一个比赛项目是 “双 8 字型无碳小车”，主要包括凸轮机构设计、偏心轮机构设计、曲柄滑块机构设计、转向机构设计等，这些都是机械原理的重点内容。大赛准备期间，参赛者需要对多种基于不同原理的设计方案进行选择，借助 MATLAB 软件确定机械结构件参数，精密加工零件，安装调试。参赛学生经过完整的机械产品设计过程，为未来成长为优秀机械工程师奠定了良好基础。长远角度来看，这也在很大程度上影响到国家的创新型人才资源储备，为我国由“中国制造”成功转型“中国创造”提供了更多的可能[3]。
另一方面，前期创新设计的产物经过后续的设计完善，多方合理性的评估，可以有市场，给机械产品设计者带来经济效益。在这个注重科技的时代，产品设计者可以选择自主申请专利，保护好这项技术，量化生产后投入市场，或进行专利技术转让。与此同时，这也是对个人创新设计能力的一项重要认可，调动设计者继续投身于机械创新设计的热情，利于更多优秀产品设计方案的出现。
2 提高机械创新设计能力的途径
2.1 机械创新设计对象的选择
机械创新设计更强调设计者的主观性，真正意义上的创新设计，不是通常意义上的对指定项目、设计者提出技术方案以及机械创新设计训练完成。如果是这样，训练始终都是训练，精心举办一次机械创新设计比赛，从大赛组委会选题到比赛结束颁奖，花费了相关人员的许多精力。大赛结束后却又是一段时间的松懈，学生不久进入企业，面对企业目前已有的技术装备和产品，只是惊叹于企业技术的先进性，无法发现技术的不足以及提出优秀的机械创新改进方案，更无法给企业带来产品的更新换代。究其原因，其实不难发现，提高机械创新设计能力，要求设计者能自主发现问题，随后才是解决问题，这是不断进行创新设计的活力源泉。
自主发现问题，成为机械创新设计的第一步。在初始训练阶段，主要来源是日常生活实际，因其有来源广泛和选择性大的特点。创新设计训练者可以更好地根据自己的专业认知程度选择适合自己的研究对象。自己给自己提出问题，其实本身就是一种对设计者机械创新设计能力的提高和突破。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如何在生活中发现问题，需要设计者勤于思考生活中现有机械产品的不足，敢于探究其可能的改进方面，而不是对现有的便捷产品沾沾自喜，为现有的技术束缚。如近年防水插座、磁悬浮轮胎的问世。举一个日常生活中的小例子：插座是习以为常的物品，对于老年人，三爪插头插入与拔出是比较费力的，由此诞生出设计省力插座的想法，这就是简单的机械创新设计问题提出的思路。所以在日常生活中带着创新设计的想法去发现问题，才能不断给设计者带来好的研究课题。
2.2 计算机辅助设计的运用
机械专业的学生对工程制图是再熟悉不过的，在大一基础阶段就受到系统的制图训练，打下了良好的手工制图基础，同时学习了 AutoCAD。但由于院校教学资源的局限性，教学软件版本不高，以经典的 07 版本为主，大部分学生仅限于简单绘制图形，对相应的功能和命令还不熟悉。不管是机械创新设计训练，还是工业生产实际过程中，CAD 二维图始终是表达设计方案的重要和主流手段。因此，CAD 图的绘制应将其看作是一项必要的专业技能，CAD 软件时刻都应成为机械设计者的手边工具。学生深入学习高软件版本（如 Auto-CAD2018 版的操作），掌握更方便的快捷键作图方式，在 CAD中学会由二维图进行三维建模，增加对机械图纸的直观性认知，对机械专业学生的专业素质的提高大有裨益。
对于计算机辅助设计，应采取更积极主动的态度去学习，紧跟技术发展前沿。目前使用较广泛的三维软件，如SolidWorks、UG、ProE 等。同时，伴随着计算机技术的成熟和工程师的实际使用需求的增加，每个软件功能并不是单一的，可以选择加载不同的应用功能模块，例如借助 SolidWorks里的 simulation 模块，可对设计产品进行有限元分析。对三维模型施加确定载荷后，计算机辅助计算出相应的产品应力、变形、固有频率等信息，方便设计者对产品设计方案进行评估。如机械专业中“加强筋”的概念，以悬臂梁不加与加“加强筋”情况分别进行有限元分析，此外专业的有限元分析软件有 ANSYS 等，因此熟练掌握与应用计算机辅助软件将为机械创新设计提供新的思维方向。
2.3 有效的资料收集整理
明确了待解决的问题，同时，设计者有扎实的机械原理知识基础与相应的计算机辅助软件应用技能，可能还是没有确切的设计方案，这时候，资料的收集整理就显得尤为重要。收集资料的途径有很多，推荐的几个较为快捷实用的网站，如中国知网、soopat 专利搜索网等。学会研究他人的创新设计方案，找出值得借鉴的点，可以进一步扩展机械创新设计思维。这里有一个很多人易走进的思维误区，即已有的设计方案新颖且实用性强，很难有比这更好的方案，因而设计者大都选择放弃。其实机械创新设计不只是大胆设计出从未有过的设计方案，更多的方面是对现有机械设计方案再次进行创新技术改进的过程。在原有基础上，伴随新的思维方式的加入，设计出更优秀的作品。因此对于机械设计方案而言没有终点，设计者不应轻易放弃瞬时的设计想法。
3 结束语
综上所述，高校应积极举办一些具有机械创新设计特点的有趣活动，引导学生组建创新设计团队，如苏州科技大学机械工程学院开展的慧鱼机器人特色项目。组织学生参与一些机械创新大赛，增加学生与同层次人的交流学习，也是很重要的环节。相信通过学生、老师和学校方面的共同努力，学生会在机械创新设计的道路上走的更远。
参考文献：
[1]刘晓彬.提高学生产品设计创新能力略谈[J].艺术科技，2013，26（4）：317.
[2]叶素娣.浅谈机械设计基础与学生创新思维的培养[J].芜湖职业技术学院学报，2008（1）：79-80.
[3]叶青.创新现代农机服务业模式推进南方农机化跨越发展[J].南方农机，2016，47（2）：34.
论文作者:刘建富
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/6