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中职学生机械设计创新教育策略

期刊目录网职业教育论文发表2019-11-22 10:27关注(1)

  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。

中职学生机械设计创新教育策略

  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

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