機械結構教學分析論文范文第1篇
摘要：在中職教育教學工作開展中，機械類課程教學工作的受重視程度不斷提升。應該了解到，機械技術屬于當前社會中較為熱門的技術，社會上對機械類人才的需求越來越大，所以現在很多職業院校均陸續開設了相應課程，進而去不斷提升中職生的綜合實踐能力，使學生可以在未來的崗位工作中有所作為。本文將立足于實際角度，對中職機械類課程教學現狀和具體改進措施予以詳細分析和闡述：
關鍵詞：中職院校;機械類;課程;教學;現狀;改進;分析;研究
在中職教學中，機械類課程實際上屬于一門實踐性學科，特別是在當前社會對機械技術應用程度不斷加深的背景下，機械類課程教學受到了社會各界廣泛關注。在具體教學過程中，很多教師開始認識到傳統教育理念的弊端，所以主動進行教學模式創新，實施現代化教學模式。譬如在教學期間引入實踐教育方案，促進生生合作，這些都是強化教學成效的重要渠道。并且，新媒體技術在中職生學習和生活中發揮著重大作用，其可以為中職機械類課程教學提供諸多便利。新時期背景下，中職機械類課程教學過程中，教師一定要認清現狀，之后在此基礎上制定出針對性的改進措施，如此才能不斷提升教學水平和教學效率，促進學生全面發展與進步。
一、中職機械類課程教學現狀分析
（一）課程內容涵蓋面過于寬泛
中職院校機械類相關教材，其所涵蓋的教學內容相對來說比較寬泛，知識點也很多，并且這些知識的理論性強且過于抽象化，此時教師難以做到面面俱到，如此便很難讓學生吃透相關知識點，進而嚴重影響教學效率的提升。
（二）學生學習動力不足
因為中職院校的學生，他們在小升初階段未能養成良好的學習習慣，并且這些孩子的語言表達能力和計算能力相對不足，再加上學生自身對職業教育存在誤解，所以就會導致其學習跟不上，并且也不愿意自主學習，久而久之就會產生厭學心理。
（三）師資水平較低
中職院校機械類課程教學若只是拘泥于教室內，將簡單的多媒體視為載體的話，那么教師所講授的毛坯加工和數控機床等知識就會顯得尤為空洞、抽象，再加上中職生感性認知能力不足，所以很難理解教師所講述的重要知識點。此時教師也沒有將中職生作為機械類課程教學的主體，所以就不能做到因材施教，長期下去就會嚴重降低教學質量，阻礙學生發展。
二、中職機械類課程教學改進措施分析
（一）實施一體化教學
第一，對實訓室多加利用。中職機械類課程教師，需要和自身發展情況和實訓室設備以及企業用人需求相互結合起來，和科室其他教師之間進行積極互動和交流，將《機械制造技術》教材作為參考，之后在此基礎上去明確機械課程教學任務和教學目標，打造理論實踐一體化的教學格局，如此才能有效提升中職生的實踐能力和綜合素養。譬如在進行車削加工教學的過程中，教師可帶領中職生進入實訓室，引導學生學習安全生產常識，期間既要強調著裝，還要強調具體作業流程，務必要讓中職生明確紀律的重要性。之后教師要帶領學生們去參觀普通機床和數控機床，引導學生們在參觀的過程中了解車床部件知識，然后要求學生進行實操演練。在此期間，教師要為學生們答疑解惑，讓學生掌握機床各類功能，如此便可有效提升教學質量和效率。需要特殊提到的一點是，在實操演練過后，教師要讓學生擺放好各類工具，清理實訓場地，助力學生形成“5S”學習理念，如此便可讓學生形成良好的職業修養，為他們日后的發展奠定基礎。
第二，實行校企合作模式。校企合作是搭建中職院校和用人單位一同培養人才的橋梁，中職院校將學生帶入到企業之中進行參觀和參與實訓活動，如此便可掌握企業的真實生產流程，亦可促進學校教學和企業生產實踐之間的有力融合，彌補傳統教學中的弊端和不足，全面提升中職生的綜合實踐能力。中職院校要積極開展校企合作模式，促進機械專業教師隊伍之間的交流合作，譬如在進行機械切削加工教學過程中，要把大量時間放在零件加工教學方面，之后要和企業產品相互聯系起來，帶領學生看懂圖紙、仔細分析任務卡，讓學生留意企業零件生產加工的全過程，如此便可改變往日滿堂灌的教學思路，讓學生掌握機械術語和加工分析等重要知識點，為中職生工作技能的提升夯實根基。
（二）加強信息化建設
第一，建立翻轉課堂。譬如在進行“刀具認識”的知識教學中，中職機械類課程教師要使用翻轉課堂進行教學。教學開始前，教師可將相關教學素材上傳至班級討論群，素材內容既要有刀具知識教學視頻和刀具角度理解的微課，還要有教學信息卡等關鍵資源，如此便可便于學生充分利用課余時間進行機械知識自學。課堂教學過程中，教師可將班內學生劃分為幾個組別，使用信息卡的方式要求學生進行小組競猜，學生們通過觀看群里的教學素材去進行反復學習，而后通過組間討論去完成題目解答。課后，教師要通過班級討論群這個平臺去檢驗全員的學習情況。在此期間，教師一定要切實把握好學生學習的時間，鼓勵全體學生參與其中，如此才能在最大限度上提升學生學習積極性和主動性，不斷提升機械類課程教學水平和教學效率。
第二，競猜式教學。旨在改變傳統機械課程教學中課堂氣氛沉悶的現狀，教師可在教學中引入競猜式的教學方法去點燃學生學習熱情。教師可在網絡上搜集大量的視頻資料和圖文素材，在課前對教學內容予以完善，之后針對性的在各個教學重點上引入類似于綜藝競猜的形式，讓中職生在課堂上比拼，還要鼓勵學生闡釋選題依據，如此便可達到活躍課堂氛圍的目的。譬如在進行刀具角度對切屑流向的判斷知識點教學時，教師要在課前準備好正負值不同的刃傾角，拍攝出切屑流向的變化過程，然后在課堂上向學生展示，讓學生對此進行判斷，最后宣布正確答案，進而加深學生們對該知識點的記憶程度。
結束語
新時期的中職機械類課程教學中，仍舊存在著諸多弊端和不足，當務之急就是要使用行之有效的方案予以改進，如此才能不斷提升中職機械類課程教學質量和教學效率，加強中職機械類專業學生的綜合能力和素養，使其在未來的工作崗位上有所作為，為國家和社會的發展做出應有的貢獻。
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基金項目：2019年廣西技工教育科研課題，技工學?！稊悼剀嚧簿幊膛c訓練》工學一體化教學模式的研究（項目編號：2019JGY55）。
作者簡介：胡維鈞（1978-），男，漢族，本科，講師，機械工程及其自動化專業，研究方向：數控編程技術。
機械結構教學分析論文范文第2篇
關鍵詞：機械結構;設計方法;設計原理;智能化
一、引言
從18世紀以來，機器逐步代替人力勞動，用于做功或轉換能量。做功的機器不僅大大提高了勞動生產率，而且很好地保證和提高了產品的質量。由于機器實現的能量轉換，人們發明了多種多樣的工作機械，提高了人類的生產水平，改善了自己的生活條件。機器的設計是由具體的機構物化為實體的產品，以提供用戶所要求的使用功能。因此，機械的結構設計是產品設計的重要一環，在機械設計課程中，機械結構設計也是非常重要的教學內容。在機械結構的設計中，應“勤于學習、善于思考、勇于探索、敏于創新”，以偉大的接納之胸懷學習前人成果，并以開拓的精神實現偉大的創造。機械結構的設計不是具體案例的機械堆砌，而是有其內在的知識基礎、設計的方法和物理原理。本文擬從機械結構的設計方法和設計原理兩個方面，討論機械結構設計的內在知識和結構創新的基本途徑，但本文不討論機械制造工藝性對機械結構的要求。
二、機械結構設計的方法
1.經驗設計。從現代科學誕生以來，機械科學與技術已有300年的歷史。機械的連接結構、傳動結構和支撐結構等已經積淀有汗牛充棟的實踐案例，但如何掌握這些案例的基本原理和設計方法，而不是記憶這些案例的具體結構設計，這是經驗設計中的關鍵。具體的產品設計，例如車床，其結構設計可以參考前人的設計圖紙，這對于提高設計效率，汲取前人經驗、避免犯前人的錯誤具有實際意義。通過借鑒前人的經驗，可以吸收他人的結構創新方法，同時也拓寬了自己的設計思路。隨著機械結構數據庫的出現和搜索方式的更新，對他人的相關結構設計的學習將更加方便。經驗知識是結構設計的寶貴財富，也是公司的知識資產。通過對國內外同類型專利知識的學習，也是一條提升自己結構設計能力的途徑。另一方面，要注意避免侵犯他人的知識產權。“古人傳下來的學問，就是裝在船里的貨物?，F在的新潮流、新趨勢，就是行船的風。”在學習他人的結構設計創新點的基礎上，設計者應有自己的革新與發明、自己的創造。
2.理論設計。機械結構設計的理論方法，討論的是機械結構設計的理性方法，具體的有：模塊化和組合化設計、復合化設計、分級結構設計、載荷均布性設計和變結構設計。隨著結構優化、結構可靠性和概率設計等方面的發展和具體應用，機械結構的理性設計方法也在不斷的推陳出新。
模塊化和組合化設計。一臺機器總體是由提供不同功能的結構單元有機的組合而成，因此模塊化的以及模塊之間的組合化就是早期的方法之一。在復雜的機電系統和設備中，模塊化和組合化的設計理念是有效的結構設計方法，同時也是機械制造的方法之一。例如，組合航空母艦的設計概念;我國的組合化機床的設計在上世紀70年代就已經取得了很大的成功。模塊化和組合化，一般是按功能單元、結構單元來劃分模塊，然后組合起來成為一臺機器。
復合化設計。復合化的基本特點就是將兩個或兩個以上的功能零件組合成一個部件或構件來設計，其功能可以是運動功能、承載功能等。例如，組合凸輪結構的設計就是將兩個凸輪設計成一個零件;一根連桿在組合結構中同時作為兩個或兩個以上機構的結構件。復合化方法可以降低機械的制造成本、減輕機器的重量、縮小機器的尺寸和降低產品的成本。
分級結構設計(層次化設計)。復雜的制造設備是由分級的機械結構組成，大功能層次的結構是由若干個分功能結構組成。層次化不僅是功能樹結構的要求，而且也是制造工藝對結構設計的要求。例如，床頭箱由多個輪系組成，而每個輪系又由次一層次的系統組成。復雜機電產品的設計，例如組合挖掘機的設計，集推土機和挖掘機的功能在一起，而共用一個動力系統，在執行系統處分開。層次化結構設計方法在構想分級結構階段，能夠幫助設計者厘清思路，從而找出結構設計的關鍵點，集中解決結構設計中的難點問題。
載荷均布性設計。由于機械結構設計的特點，希望載荷分布均勻，充分發揮材料的機械力學性能或者取得降低最大載荷的目的。例如，修形齒輪的設計、對數滾子的設計，為了取得接觸應力的均布，從而修形零件，實現結構的優化設計。行星齒輪減速器的設計也體現了載荷均布性的設計理念，從機構運動學來看只需一只行星齒輪;然而從受力平衡、承載能力和提高齒面的抗磨損來說，三只行星齒輪的結構設計更好。
變結構設計。機械結構的創新常常采用變結構的方法，變結構可以改變機械結構的功能，例如，非圓連接形式的成形連接、曲柄滑塊結構設計變為轉動導桿結構設計。變結構可以改變實現功能的形式，例如徑向柱塞泵和軸向柱塞泵的設計。變結構也可以降低機器的設計成本，例如利用死點的桌面支承設計。
3.模型試驗設計。相似模型試驗設計?；跈C器物理模型的相似，運用相似科學理論，對于大型的機器設備進行模型試驗設計。通過模型結構設計和試驗分析，獲取機械結構的可靠性、并預測機器的工作性能。模型相似的設計方法已在工程領域有廣泛的運用，例如大型水輪機組的結構設計。通過制造大型水輪機組的模型，測試試驗模型的工作性能以及其可靠性等指標，優化水輪機組的結構設計和工作能力。機械結構的設計方法不是一成不變的，而是隨著人們的發明和新的科學原理的發現，在日新月異地發展，不斷出現新的機械結構設計方法，同時對前人的機械結構設計進行革新。
三、機械結構設計的原理
機械結構的設計必然要依據技術科學的原理，例如：理論力學原理、材料力學原理、彈性力學原理、疲勞力學原理、流體力學原理、熱力學原理、摩擦學原理、聲學原理、智能原理和一切可能的新物理原理。這里討論以上各種原理在機械結構設計中的應用，以期總結機械結構設計的常用原理，討論機械結構設計的原理在今后結構創新設計中的可能性。
理論力學原理。理論力學是機構設計的基礎理論，對于機器的運動學和動力學分析，得到的結構必然反映到機械結構的設計中來。例如，軸承轉子系統動力學的設計，其動力學及其穩定性的設計，要求修改軸承的設計和軸的剛度設計。
材料力學原理。機械零件的強度和剛度設計是基于材料力學理論的，強度或剛度不足時，就需要修改零件的結構設計。例如，齒輪輪齒接觸強度和齒根彎曲疲勞強度的設計，當齒面接觸強度不足時就要求增大小齒輪的分度圓直徑;當齒根彎曲強度不夠時就要求增大齒輪的模數。
彈性力學原理。彈性力學分析是零件應力應變計算的基礎，例如滾動軸承中滾子修形的設計，基于彈性力學的接觸分析，確定滾子的修形曲線和修形量。在機械零件的結構優化設計中，常常用到彈性力學理論。
疲勞力學原理。機械零件上的機械載荷在工作過程中常常是變動的，例如汽車中的軸、軸承和齒輪上的載荷都是變化的，這種變化的載荷具有一定的統計特征。變載荷下軸和滾動軸承的疲勞壽命設計等工程內容，已經發展成機械零件的概率設計。為了更精確地設計機械零部件，疲勞力學在機械結構設計中會得到越來越多的應用。
流體力學原理。流體傳動和動靜壓軸承等的設計是依據流體力學原理的，流體力學也是機械結構創新的基本原理之一。例如靜壓導軌的設計、動壓潤滑滑動軸承的設計，要依據流體的質量守恒定律、平衡原理等，優化設計的結果要求修改導軌或軸承的結構型式和尺寸參數。
熱學原理。熱力學和傳熱學在機械零部件的設計中有很廣泛的應用，導軌的熱精度設計、齒輪和滾動軸承的膠合分析、隔熱結構設計等等。
摩擦學原理。耐磨或加快磨損是摩擦學設計的核心，例如圓錐銷的設計、組合螺母的設計，就是為了補償零件的磨損，使得零件在磨損后仍能實現其設計的功能。磨削和拋光制造工藝是利用零件磨損的加工方法。
聲學原理。在機械系統的噪聲分析和研究中，依據物理聲學的原理及其分析方法，得到噪聲的頻譜和功率譜等分析結果，以指導機械結構的設計，例如低噪聲滾動軸承的設計。今后，可以考慮利用機械噪聲來進行產品設計，例如聲爆彈的設計、信號中噪聲信息干擾的設計等。
智能原理。機械結構設計的原理將向智能化、生物化的方向發展。隨著智能技術的應用，機械結構具有靈敏的智能功能。測試技術、控制理論和信息論是機械結構智能設計的基礎。例如模糊智能控制的洗衣機和電冰箱的設計，控制單元具有模糊邏輯控制功能，實現對工作過程的智能控制，達到省電節能的目的。
新的物理原理應用。超導原理用于超導軸承和導軌的設計，可以提高電磁軸承和電磁導軌的性能。含有納米顆粒的潤滑劑的設計可以提高摩擦副的抗膠合能力。石墨稀等新的材料的制備也會為機械零部件的結構設計提供更多的選擇，其高剛度的特性也會在機械結構設計中得到應用。今后，生物化的結構與環境和人體具有更好的相容性，例如人工關節的磷酸鹽涂層結構設計，使得人工關節與人體肌肉組織具有相容性，使用壽命更長，也減輕了病人的痛苦。我們可以相信，在生物革命的浪潮中，機械結構設計的原理會極大的豐富，為智能化的機械結構設計提供新的原理。
本文從機械結構的設計方法和設計原理出發，分析了機械結構設計的基本知識和設計準則。毋庸置疑，機械結構的制造工藝性對機械結構設計有重要的決定性。筆者認為，今后的機械結構創新中仿生設計和智能化是發展的重要方向。
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作者簡介：汪久根，浙江大學機械工程學系教授、工學博士、博士生導師。
機械結構教學分析論文范文第3篇
摘 要：基于PLC 及觸摸屏的智能并聯電梯檢修培訓裝置是一款小型的并聯電梯模型，其控制方式主要是通過PLC進行控制。首先，作為一種小型的電梯教學模型，不僅結構完整，擁有八大系統，而且該模型設計了故障檢修系統，并能人為設置故障，以供教學。其次，該教學模型可以由兩種方式進行運行，第一種就是通過模型外側的呼梯盒進行上下運行，第二種就是通過觸摸屏進行調控，即人機交互。
關鍵詞：并聯電梯教學模型 PLC 故障檢修與設置 人機交互
隨著經濟的發展，我國的電梯行業也得到迅速發展。如今電梯已經成為我們日常生活中不可或缺的一種特種設備。電梯已經成為一種典型的、成功的高層運輸工具，與人們的日常生活密不可分。電梯雖然方便了我們的生活，但是電梯的安全事故卻頻頻發生，已經引起了社會的廣泛關注。同時，由于電梯行業的迅速發展，導致現在的電梯行業對人才的需求量的也逐年増加，但是擁有專業水平和高素質的的電梯專業學生卻十分缺乏。因此電梯教學模型就顯得尤為重要。
1 研究現狀
市場上雖然已經出現了許多基于PLC控制的電梯模型，但它們的功能并不是全面的。市場上流行的電梯模型一種是專門針對電梯的電氣控制方面進行的設計，但也只是包含其中一兩個方面，不能夠全部都實現。還有一種就是一些高校擁有大型的電梯實訓實驗室，雖然實物電梯能夠真實反映電梯的運行狀態，但是作為一種大型的實驗設備不僅占用實驗場地較大，花費大，而且對于教師進行電梯實訓教學時，拆裝環節也較復雜，也會存在很大的安全隱患。
2 總體設計方案
基于PLC及觸摸屏的智能并聯電梯檢修培訓裝置本質上是模仿真實電梯的結構，它是一款縮小版的并聯電梯模型。該教學模型可以由兩種方式進行運行，第一種就是通過模型外側的呼梯盒進行上下運行，第二種就是通過觸摸屏進行調控，即人機交互。同時，作為一種小型的電梯教學模型，不僅結構完整，而且該模型也設計了故障檢修系統，并能人為設置故障，以供教學。該模型主要由機械結構、控制系統兩部分組成。
2.1 機械部分
該教學模型的機械結構齊全，擁有實際電梯的基本功能。它主要包括控制柜、曳引機、井道（方管鋁合金）、外圍透明板材、導軌，轎廂、層轎門、觸摸屏、安全鉗、限速器、底輪等主要結構，如圖1所示。
具體機械結構安裝位置如下：底部用六個腳輪用螺栓固定在方形鋁型材底部，方便移動。井道由多根方形鋁合金型材連接而成，方便拆卸與安裝。八根導軌包括轎廂導軌和對重導軌分別豎向設置在井道內。兩個轎廂安裝在轎廂導軌上，因為是并聯電梯，故兩個電梯之間有一定的空隙，防止碰撞。層站分別設置在井道的前端。轎門、層門分別位于轎廂前端和井道前端?？紤]到是并聯電梯。故兩個對重分別位于轎廂后側。兩個安全鉗位于轎廂底部，保證電梯的完整性。兩個限速器位于轎廂左側; 曳引機位于井道最上端?？刂乒袷菃为毞胖?，用于控制這兩臺并聯電梯，而圖中未表示出來。井道四周采用透明的亞克力板，以便教學和學生觀察、實操。
2.2 控制部分
2.2.1 控制方式的發展
當前在電梯廠家中，他們主要采用的電梯控制方式有繼電器控制、PLC控制和微機控制這三種方式。該教學模型采用的是PLC控制，因為PLC控制系統具備智能化高，邏輯控制可靠度高，具有通訊功能，占體積小，功耗小等特點，而且該控制方式也受到許多電梯廠家的重視，PLC控制已經成為應用最多的控制形式。為何不采用另外兩種方式？首先，在繼電器控制系統中，它的控制點多，故障比較多，接線復雜，維護麻煩，控制周期長，修改麻煩，這導致了繼電器控制系統漸漸被市場淘汰。其次，微機控制系統雖然具有較好的控制能力和運算能為，但是也存在擾動性較差，不穩定，系統設計復雜、開發周期長，一旦要有變化修改比較麻煩等問題。
因此根據以上情況，提出基于PLC 及觸摸屏的智能并聯電梯檢修培訓裝置的開發，想做出一款更適合教學的電梯模型。
2.2.2 PLC控制器的系統配置
該并聯電梯檢修培訓裝置的控制系統是按照5層站并聯電梯進行設計。一般并聯電梯可以采用兩臺PLC控制，但是為了提高電梯的運行效率和節約成本，該模型直接采用一個PLC控制兩臺電梯。
通常情況下，為了算出所需的PLC輸入輸出點，要根據電梯的層站數、梯型、控制方式及具體控制要求等各個方面，才可以計算出PLC的輸入信號與輸出信號的數量。由于該模型是教學模型，可以選用的是三菱PLC。PLC控制系統進行I/O點數分配時一般要多考慮10%～15%的余量。根據以上要求，故該教學模型用了一臺FX2N-128MR的三菱PLC控制這兩臺5層站并聯電梯。
2.2.3 故障設計的運用
該并聯電梯檢修培訓裝置在滿足基本的教學要求的基礎上，與大型電梯有相同的功能之外，它還可以設置故障，模擬故障發生情況，可以有效地在故障診斷與檢修技能的訓練中發揮作用，既方便老師教學，也有利于增強學生的動手能力，此外在系統中加入了觸摸屏的應用，它不僅是人機交互操作終端，還是故障顯示終端。
一般情況下，從電梯安全的角度考慮，通常會把安全回路中所有的安全觸點串接在一起，即共同使用一個 PLC 的輸入端口。由于是教學模型，如果想要檢測每一種故障并加以提示，就必須把每個安全觸點分開，不能串聯，并且每個觸點獨立進行接線輸入。這是從電路圖上可以體現出故障設置，而在實際的教學中，為了方便設計故障，該模型會有一個故障設置小方盒，主要通過撥動開關設置故障，從而讓學生根據實際故障情況進行檢測并排除故障，這有利于提高學生的動手和實踐能力。
2.2.4 觸摸屏的運用
觸摸屏，顧名思義，就是可以通過“觸摸”方式對機械構件進行操控。而本模型就采用了觸摸屏對電梯進行控制，它主要有兩個作用，第一個是控制電梯模型樓層上下運行，第二個就是對發生故障的部分進行提示。
3 結語
本次設計的基于PLC 及觸摸屏的智能并聯電梯檢修培訓裝置擁有電梯絕大多數的部件和功能，同時也增加了故障設置以及觸摸屏的人機交互系統，故作為一款電梯教學模型，它能發揮良好的作用，不僅方便老師的上課教學，也能增強學生的動手實踐能力，更加貼合企業的用人標準，能讓使用者更加詳細地了解到電梯的各個結構、運作方式以及電梯故障的檢測與維修。
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機械結構教學分析論文范文第4篇
摘 要：文章從新工科建設背景下地方高校培養應用型人才支持地方經濟發展要求出發，針對民辦院校的特點，著重分析本課程對于機械設計專業的教學組織、實驗安排，考核評定等展開探討，加強和突出對學生學習過程的考核，培養學生自主學習中，獨立思考，在實操中綜合運用知識的工程素質。
關鍵詞：新工科;課程改革;混合教學;多元化評價體系
引言
新工科是在國家戰略發展走向新需求、國際競爭走向新形勢、立德樹人走向新要求的基礎上提出的符合我國工科教育的改革方向，其主要內容是：以立德樹人為引領，以應對新形勢為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越的工程人才[1]。教育部在2017年2月提出的新工科建設的“復旦共識”中指出：地方高校要對區域經濟發展和產業轉型升級發揮支撐作用。所以，地方應用型本科高?！詮V東理工學院為例，辦學目的不是培養科研人才，而是培養具有一定專業基礎，實踐應用能力強、創新意識好、團隊協作能力強，能適應珠三角地區域經濟發展的應用型人才[2]。
一、課程地位
互換性與技術測量課程是機械工程一級學科各專業的一門主要技術基礎課，它將機械設計和制造工藝系列課程緊密地聯系起來，成為架設在技術基礎課、專業課和實踐教學課之間的橋梁。其主要研究對象是如何進行幾何參數的精度設計，即如何通過有關的國家標準，合理解決產品使用要求與制造工藝之間的矛盾，以及如何運用質量控制方法和測量技術手段，保證有關的國家標準的貫徹執行，以確保產品質量。精度設計是從事產品設計、制造、測量等工程技術人員所必須具備的能力。
本課程是從“精度”與“誤差”兩個方面去分析研究機械零件及機構的幾何參數的。設計任何一臺機器，除了進行機械的運動設計;還需進行機械的結構設計;機械精度設計。所謂運動設計或稱為系統設計，是機器的總體設計和部件設計，它滿足機器運動學方面的要求，如機構、機器的軌跡、速度或加速度等;而結構設計或稱為參數設計，是機械的零件設計，它滿足機器或部件中零件強度，剛度方面的要求，如構件的長度或截面積，零件的直徑和壽命等;還需進行機械精度設計主要是保證機器或部件工作時的精度方面的要求，使產品功能與經濟效益能產生好的綜合效應。
二、教學現狀與不足
（一）理論教學
《互換性與技術測量》課程教學內容包括互換性設計和技術測量兩方面的內容，廣東理工學院開設這門課程的主要專業是機械設計專業、車輛工程專業以及機械電子專業，其中機械設計專業為必修課，而機械電子專業以及車輛工程專業為選修課。改革之前，本課程開設在《機械制圖》課程之后，必修課的教學時數為40學時，包含32學時的理論教學和8學時的課程實驗，選修課則為32學時，其中24學時理論教學和8學時實驗。理論課主要是學習互換性設計方面的內容，包括尺寸公差的設計、形位公差的設計以及表面粗糙度的選用，由于課時的限制，以及缺少配套的教學設施，學生的理論學習則是“聽課、記筆記、做作業”的被動式學習，學生的學習主動性較差，與實際的設計接觸得極少，而典型零件的公差設計也沒能進入課堂教學，整個教學效果并不理想。
（二）課程實驗
改革前就我校情況而言，《互換性與技術測量》的課程實驗主要是基于已有的設備而開設的，實驗課時為8學時。目前開設的實驗有：三針法測外螺紋單一中徑誤差;齒輪公法線變動誤差;表面粗糙度的檢測;合像水平儀測車床導軌直線度誤差。實驗過程包括儀器的使用、數據的檢測、數據的處理以及合格性的判斷。就本課程而言，互換性設計以及技術測量兩部分的內容對于工科機械類學生而言是同樣重要的，8學時的技術測量涵蓋的內容少，比如對于很多典型零件比如滾動軸承、鍵和圓錐體的公差檢測無法開展，且基于已有設備而開設實驗缺乏科學性，比如對于最基本的尺寸誤差以及形位誤差的檢測并沒能進行實踐。
（三）考核形式
之前互換性與技術測量課程考試還延續著應試教育的特征，即平時成績占30%（包括平時的出勤情況、平時作業以及實驗成績），期末考試卷面成績占70%?？荚嚨膬热葜饕抢碚撜n講授的部分，即尺寸公差、形位公差以及粗糙度幾個方面的內容。對于平時成績，學生只要缺課少，作業和實驗報告都交齊，基本上都能拿高分，但事實上學生抄作業的情況非常嚴重，實驗則是分組進行，同一個小組可用一樣的實驗報告，這些方面教師并不能了解各個學生實際的學習態度以及掌握情況。期末考試一般教師都會在考前劃分重點復習的內容，所以，學生基本上都能順利通過考試。這種考試形式是基于以教師為主的灌輸式教育，學生被動學習，跟現在提倡的高校教育應該嚴把質量關[3]是相違背的，不利于培養學習主動，思考獨立，具有很強的動手能力以及創新能力的學生，達不到地方高校工程質量的培養目標。
三、改革措施
（一）理論教學的改革
隨著現代教育技術的快速發展以及廣泛應用，大多數的高校都在研究一些新的教學方法來滿足學生的學習需求[4]。新工科建設的目標是形成以學生為中心的工程教育模式，改革教學方法和考核形式，推進信息技術和教學的深度融合[5]。廣東理工學院工業自動化系根據課程資源和教學要求，對資源進行整合以及對該課程的教學方法進行改革，建立了在線學習，課堂教學和案例導入三者結合的教學方式。這種靈活的教學形式拓寬了學生的學習環境，由單純的課內被動學習延展到課堂以外的自主學習。
1. 建立混合的教學模式
對于我校機械設計類學生而言，畢業生主要的就業方向是機械設計、機械加工以及零件的檢測。本課程與設計以及檢測息息相關，參考其它高校的課程實施，本課程開設的理論學時都在40學時以上[6]，面對課時量的不足，更具實踐意義光滑極限量規的設計以及典型零件的公差設計等教學任務完成起來極度困難。我?；贛OOC平臺建立了混合的教學模式。教師由一個課堂上的傳授者變成了新模式里面的引領者，學生也從以往的“要我學”變成“我要學”。通過課里課外的學習，教學進度和學習深度都有了明顯的提高。新的教學模式如圖1所示。
在混合教學模式中，教師可以通過平臺發布學習任務，在線答疑和分析學生的在線學習情況，而學生則可以通過班級的微信群了解本周的學習任務后，自主選擇完成觀看視頻和提交作業的時間和地點，還可以在線討論。通過課前的學習和討論，學生帶著疑問到課堂，而教師則可以通過平臺反饋的學習情況分析，更加了解課堂教學的重點和難點，從而讓課堂變得簡單且高效，從而實現用更少的課時量進行更多更廣的內容學習。
2. 以案例驅動教學
通過MOOC平臺，基礎的知識點學生通過教學視頻基本能掌握，比如說在尺寸精度設計這塊內容中，對于配合種類的判斷這個知識點，17級課前提交上來的學生作業中，只有8個學生（總人數245人）做錯，不到總數的10%，對于間隙或過盈量的計算則有56個學生做錯，而對于配合設計這個知識點，做對的只有不到30人，做錯的超過80%。從這些數據可以看出，學生對基礎知識的掌握完全可以通過預習達到，而對于知識的應用，很少同學能一步到位。典型的教學案例，比如對于鉆模的互換性設計如圖2。（1）固定鉆套外圓與鉆模本體孔為過盈配合，配合為H7/r6;（2）固定套內孔與鉆頭為間隙配合，固定鉆套內孔的名義尺寸為鉆頭直徑尺寸的最大值，偏差為F8;（3）固定襯套外圓與鉆模本體為過盈配合，配合為H7/r6;（4）固定襯套與快換鉆套外圓為間隙配合，配合為H7/g6。
通過以上案例的分析，一方面可以結合工程實際重點講述配合的選擇方法，另一方面可以選其中一兩個典型的配合進行間隙或過盈量的計算，這樣就能更有針對性地進行教學。其次，目前我校對本課程的必修教學人數維持在300人左右，每個班大約50人，可以對各班人數進行分組，在每個理論教學內容之后（比如尺寸公差設計），基礎作業在平臺上提交，課后作業則以分組的形式完成一個與之相關的實際設計題目，增強設計理論的理解與應用，以便更貼近我們的人才培養目標。
3. 更多地與其他科目聯系
《互換性與技術測量》是機械設計專業的基礎課，它的課程任務是完成精度設計，開設于《機械設計基礎》課程之前，我校的機械設計專業的學生在《機械設計基礎》課程學完之后會進行為期三周的課程設計，設計的內容包括減速器機構的選用，電機的選用以及零件的尺寸設計，在設計的過程中學生只按該課程的設計任務來進行，大部分學生未能進行精度設計。因為，基于培養學生綜合知識運用能力的培養目標，應該把機械設計的課程設計進行得更為綜合，培養學生設計出一款機構合理，性能穩定，可互換的現實中的產品。
（二）課程實驗的改革
1. 實驗項目適當增加
技術測量是本課程的另一個教學目的，機械加工廠里面零件的檢測所用到的就是技術測量相關的知識點，要求檢測人員非常清晰地知道被測要素、基準要素是什么，儀器如何選用，參數如何設置，數據如何處理，這都要求有很高的專業技術。對于常用的尺寸誤差以及形位誤差的檢測，對于應用型本科的畢業生必須要掌握，因此，在原有的四個實驗的基礎上適當增加尺寸誤差檢測項目、形位誤差檢測項目，如果能增加一兩個典型零件的公差項目檢測則教學效果會更理想。
2. 實驗組織以及配套的改革
目前我校的實驗組織的形式是分組，一組一套量具一個被測零件，而這些零件并無配套的零件圖，這就導致出現兩個問題，其一是同組的學生中往往會有的學生并不動手，實驗報告抄襲，其二是由于沒有零件圖，所以被測量的零件的技術要求無從得知，所以進行數據處理之后，并不能進行合格性的判斷?；谝陨蠁栴}以及我校的實際情況，由于每一屆都會進行機械設計的課程設計以及金工實訓，因此，可以要求學生在金工實訓的時候按機械設計課程設計出來的零件加工，零件圖紙打印出來，加工完成之后保存零件以及配套的圖紙，以便本課程進行技術測量的時候檢測，這就大大增加了各課程實施之間的聯系，同時足夠的零件可以讓同組的同學共用一套量具而分別測量不同的零件，杜絕抄襲的惡行。橫向的學習也能提高學生的綜合運用知識的能力。
（三）建立多元化成績評價體系
多元化的成績評價體系是基于本課程的混合教學模式建立起來的。新的教學模式下的理論教學分成了線上學習、面對面的課堂教學以及分組完成的實際項目，為了保障課堂教學和課程實驗的改革貫徹落實，降低期末理論考試的成績占比，提高過程性考核占比，突出學生的實際操作能力、知識運用能力的考核，要對學生進行多元化的基于大數據技術分析的，以便對學生成績做出更客觀的判斷[7]。新的成績評定方式如圖3。
在多元化評價體系中在線學習包括課程視頻學習，作業提交，章節考試以及在線互動等情況;課堂案例學習包括平時課堂表現、考勤、分組作業以及期末考試;課程實驗則包括實驗過程的操作以及實驗報告的填寫。在新的評價體系中，由傳統的期末考試占比70%到現在的30%，這就等于改變了以往考前臨時抱佛腳就能順利過關的現象。學生的線上學習占比的加入，為課堂教學加入了一股新的力量。以廣東理工學院工業自動化系互換性與技術測量課程為例，利用網絡平臺多元化成績評價體系應用于17級機械設計1、機設2、機設3、機設4、機電班五個教學班共245人的成績評價中。表1為17機設1班部分學生的線上成績評價情況。
從表中可以看出大部分學生都能課前完成教師指定的觀看課程視頻的任務，作業的提交和章節的測試也基本合格，這就為課堂的案例教學實施打下了基礎。同時，學生對自己成績起到了主導作用，學習的主動性明顯提高。由此可見，對學生成績進行量化作為期末總評的考核的評價指標是科學的。
四、結束語
本文從新工科建設背景下地方高校培養應用型本科人才支持地方經濟發展要求出發，分析我校對于本課程現有教學模式的不足，從理論教學組織，課程實驗開展以及考核評定方式幾個方面改革課程。從以前的教師灌輸到現在的學習之中運用，運用之中學習互相促進，把主動性還給學生，致力于培養理論知識過硬，實際操作和知識綜合運用強的高工程素質人才。
參考文獻：
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[7]李月峰.“移動互聯網+”時代混合式教學模式探討與實踐[J].中國教育信息化，2018（12）：50-52.
機械結構教學分析論文范文第5篇
有限元法 (finite element method) 是一種高效能、簡單易用的數學分析方法, 它是建立在積分表達式的基礎上的, 而且它還是大型復雜結構或多自由度體系分析的有力工具。有限元法最早的數學表達式是建立在變分法的基礎上。變分法在發展單元和在解決實際問題方面仍然非常重要, 在結構力學和應力分析領域里尤其如此。它可應用于以任何微分方程所描述的各類物理場中, 因此對于以物理學為基礎的機械機構的誤差分析十分有用。
有限元法運用離散的概念, 使整個問題由整體連續到分段連續, 由整體解析轉化為分段解析, 從而使數值與解析法互相結合, 互相滲透, 形成一種新的數值計算方法。也就是說, 把整個求算域離散成為有限個分段, 而每一個分段內運用變分法, 即利用與原問題中微分方程相等價的變分方程來進行推導, 從而使原問題的微分方程組退化到代數聯立方程組, 使問題歸結為解線性方程組, 由此得到數值答案。
步驟1:離散化域:這個部分包含將域分解為單元和節點。將待解區域進行簡化將其分割成有限個節點相連的單元。二維問題一般采用三角形單元或矩形單元, 三維空間可采用四面體或多面體等。
步驟2:單元分析:建立各個單元的節點位移和節點力之間的關系式。由于將單元的節點位移作為基本變量, 進行單元分析首先要為單元內部的位移確定一個近似表達式, 然后計算單元的應變、應力, 再建立單元中節點力與節點位移的關系式。
步驟3:整體分析:對于各個單元組成的整體進行分析, 建立節點與外部元素的關系, 再對有限個單元作分片插值求解各種力學、物理問題, 以解出所求位移。
有限元法由于其方法的有效性, 迅速被推廣于造船、機械、動力、建筑等工程部門。近年來, 有限元法隨著高速電子計算機的發展而得到迅速的發展, 幾乎所有工程問題上的許多分支都是有限元法的潛在使用范圍。
2 有限元法在機械結構誤差分析中的運用
2.1 機械結構設計過程中的誤差
機械結構在設計過程中首先要考慮力學 (包括靜力學、動力學和運動力學) , 其次要考慮結構學, 幾何學, 有時還要考慮到材料學。結構設計的目的是為了實現某種功能。為了達到這一目的, 在設計過程中就需要分清主次變量, 忽略很多次要變量。通過有限元法可以將變量按照重要性進行分類, 并設定參數 (參數的大小反映了變量的重要程度和對誤差的影響大小) , 并通過方程來反映設計過程中的變量對誤差的影響程度。造成機械結構設計誤差的原因有很多, 例如設計工具的誤差所造成的機械結構的誤差;設計者的專業程度所造成的誤差, 繁瑣的設計工序所造成的誤差等等。
2.2 機械結構制造過程中的誤差
機械結構在制造過程中首先要考慮制造方法, 其次要考慮制造流程, 有時還要考慮到制造工具。而結構制造的目的是為了在現實中制造出某種機械結構, 產生實際作用, 把設計變成現實。為了達到這一目的, 在制造過程中也需要分清主次變量, 忽略很多次要變量。通過有限元法可以將變量按照重要性進行分類, 并設定參數 (參數的大小反映了變量的重要程度和對誤差的影響大小) , 并通過方程來反映設計過程中的變量對誤差的影響程度。造成機械結構制造誤差的原因有很多, 例如制造工具的誤差所造成的機械結構的誤差;制造者的熟練程度所造成的誤差;繁瑣的制造工序所造成的誤差等等。
2.3 機械結構運轉過程中的誤差
機械結構在運轉過程中首先要考慮機械結構所處的外界環境, 其次要考慮摩擦損耗, 有時還要考慮到材料老化。結構運轉的目的是為了讓某種功能更加準確、更加持久的輸出。為了達到這一目的, 在運轉過程中就需要分清主次變量, 忽略很多次要變量。通過有限元法可以將變量按照重要性進行分類, 并設定參數 (參數的大小反映了變量的重要程度和對誤差的影響大小) 并通過方程來反映設計過程中的變量對誤差的影響程度。形成機械結構運轉誤差的原因有很多, 例如周圍環境的突然變化所造成的機械結構的誤差等。
誤差是普遍存在的, 在機械結構中也是如此, 無論是設計, 制造, 還是運轉環節都會存在誤差。誤差是實際值和理論值的差值, 雖然不可能完全消除, 但是可以通過減少誤差, 使得機械結構趨于完善。具體的使用過程如下:找出誤差和影響誤差大小的變量。任何與機械結構產生聯系的事物都有可能對機械結構造成誤差, 但不是每個因素都要考慮, 都要當作變量。只有那些對最后結果起決定性作用的因素才可以當作變量。設計方程, 將誤差設為y, 各變量設為x1, x2, x3..., xN (N為變量的個數) 變量對應的參數設為a, b, c, d...可得方程y=a×x1+b×x2+c×x3+...聯立, 解方程。將觀察測到的變量值和誤差帶入設計好的方程中, 有N個變量, 就得有N組觀測值, 就要聯立N個方程。通過方程聯立成方程組, 解方程組, 得出參數a, b, c, ...的值。參數值 (也稱權重) , 就是對應變量對誤差的影響程度。分析結果, 得出結論, 通過比較各參數的權重的大小, 即可得出該變量對誤差的影響程度。
2.4 優點及局限性對比
有限元法在機械結構誤差分析中的優點:有限元法具有理解簡單, 操作方便的優點。而且隨著信息技術, 特別是計算機處理技術的發展, 有限元法在機械結構的誤差分析中的作用越來越大。在軟件方面, 有限元法也有著得天獨厚的優勢, 不但有些大型分析軟件如Matlab、Mathmatica、SPSS (世界著名的幾款數學分析軟件) , 可以順利實現, 甚至有些微型軟件 (如LINDO, 一種數學分析軟件, 只有幾兆大小) , 也可以實現。
雖然有限元法在分析機械誤差方面有很多優點, 但是仍有一定的局限性。最突出的局限性有兩點:第一, 在機械結構中, 影響其發生變化的因素是很難確定的, 因而在使用有限元法時, 變量 (影響因素) 很難被全部找出, 有些重要因素的忽略, 就會導致最終分析結果的不完整甚至是錯誤。第二, 在選取變量時, 對簡單的機械結構, 幾十個變量就可以使用有限元法解決問題;但是對于一些復雜機構, 例如汽車底盤、飛機引擎甚至是大型電機組等高、精、尖的機械結構來說, 變量數以百計, 采用有限元法運行十分復雜, 對計算機和其他設備的要求也就相對的提高。
3 結語
有限元法作為一種成熟的分析方法, 本身具有精度高, 原理簡單, 便于操作的優點, 因而被越來越多的用于機械結構的誤差分析當中, 以提高結構的精確度和穩定性。隨著一大批數學應用軟件和高速計算機的發明, 有限元法的用途會被逐漸拓廣的。
摘要：隨著社會和經濟的不斷發展, 機械結構所派上的用場越來越多, 作用也越來越大。機械結構不可避免的會存在誤差, 而減少誤差則是提高機械結構穩定性的關鍵。傳統的誤差分析方法已經不能完全勝任于現有的誤差分析任務。在倡導創新、改革和充分尊重個體差異的今天, 有限元法在機械結構誤差分析中的運用, 逐漸引起重視。本文對有限元法在機械結構誤差分析中的運用, 進行淺談。
關鍵詞：有限元法,機械結構,誤差分析,應用
參考文獻
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機械結構教學分析論文范文第6篇
書名：《論創新設計》
編著者：路甬祥著
出版單位：中國科學技術出版社
當今時代，信息網絡與制造服務融合創新，全球制造正面臨新變革?！吨袊圃?025》明確了建設制造強國的目標。今年“科技三會”上，習總書記吹響了建設世界科技強國的進軍號，開始了向中國創造跨越的新長征。
設計是對于創新的設想與計劃，是引領中國創造的先導和關鍵環節。在引領創造人類文明進步的進程中，設計也從農耕時代的設計1.0，工業時代的設計2.0，進化到知識網絡時代的設計3.0。把握新機遇、應對新挑戰，認知設計的價值和競爭力要素，提升創新設計能力，對于引領推動自主創新，加快實現中國創造至關重要。
今天，我謹以“創新設計引領中國創造”這個主題，再談幾點認識與各位分享。
一、機遇與挑戰
進入新世紀，信息網絡、新材料、新能源、智能制造、生物健康等技術與產業醞釀新突破、新變革，知識網絡文明已現端倪。我國已成為全球制造大國、第二大經濟體，但中國經濟與制造仍大而不強。發展方式粗放，資源環境代價巨大，自主創新能力薄弱，主要依靠OEM和加工貿易，總體還處于全球產業鏈、價值鏈的低中端。未來十年是我國發展轉型升級的關鍵時期。世界新科技產業革命與我國建設科技與制造強國形成新的歷史交匯，既是難得的發展新機遇，也將面臨新挑戰。由于歷史原因，我們失去了前兩次科技與產業革命的機會，今天我們已從新的起點再出發。依靠科技原創突破前沿核心技術，依靠創新設計引領自主集成創新，支持經濟提質增效、產業轉型升級，加快實現向中國創造轉變。我們比任何時候都更有信心、有能力、有條件把握新機遇、迎接新挑戰、實現新目標。
人們更加關注人與自然協調發展，追求全生命周期綠色低碳設計制造和運行服務；依托網絡和大數據，實現整體系統和全社會綠色化發展。我國已有220種以上大宗工業品產銷量列全球首位。但單位GDP（國內生產總值）物耗能耗和排放遠高于發達國家，落后產能嚴重過剩。去落后產能、優化產業結構，節能減排、提質增效任務艱巨，實現綠色低碳、可持續發展挑戰嚴峻。綠色設計制造將從產品供應側、生產工藝源頭和發展循環經濟和再制造等，引領促進綠色低碳發展，創新機會與空間巨大。
萬物互聯、實時傳感、VR/AR、AI、3D打印等技術創新和應用日新月異。全球多樣化、個性化需求快速發展。為用戶創造更好的體驗、更高的價值，已成為提升制造服務競爭力的“焦點”和“痛點”。企業主導的工廠化、自動化、大批量制造，已向用戶主導的個性化、定制式規模制造服務轉變。網絡協同智能成為設計制造服務的新特點、新方式。中國制造正迎來自主設計創新，促進帶動向中國智造和中國創造跨越的新機遇，但也必須面對發達國家重振制造新優勢和新興發展中國家低成本制造的雙重挑戰。
當代設計制造服務創新，更需學科交叉融合、跨界知識融合，創新方法多樣融合，終端一云端/軟一硬件深度融合，開放合作融匯全球資源。開放融合成為新常態。能源運載、空間海洋、高端制造、醫療健康、民生服務、安全國防、電商金融等科技與新興產業領域，成為自主設計制造服務協同創新的主戰場、新高地。新中國成立以來，我們建立了完整的科技、教育和產業體系。改革開放三十多年，又融入了世界科技產業經濟創新發展大環境。中國已成為全球科技、人才、制造和網絡大國，但也仍存在信息數據分隔壟斷，產學研用協同創新體制障礙，觀念文化和制度創新等挑戰。
信息數據已成為最具價值、可近零成本分享的創新資源。云計算、云服務、云平臺等成為設計眾創、制造服務的新生態。合作共贏成為新共識，共創分享成為經濟發展新形態。我國網絡電商、“互聯網+”發展快速，市場需求和產業大數據資源居全球前列，超級計算能力領冠全球。實施“一帶一路”戰略，設計建設基礎設施，帶動優勢產能轉移，促進經濟共同繁榮，創新機會空前、合作領域廣泛。但企業數字化、信息化、網絡化水平低，操作系統、工具與控制軟件、先進算法等方面自主創新能力薄弱。在網絡經濟和數據產業全球競爭合作中，必須應對發達國家力圖從云端掌控主導網絡數據資源和信息安全的新挑戰。
二、創新設計的價值
創新設計提升制造服務品質，贏得用戶信賴，獲得市場競爭優勢，創造價值。奔馳公司秉承為用戶提供安全可靠、舒適滿意的高品質乘用車的設計理念和嚴格精湛的制造工藝，贏得了全球信譽，造就了高端品質的百年經典和市場價值。華為公司創新設計，突破芯片、算法、軟件等核心技術，匯聚萊卡等全球高端資源，致力為客戶提供更高品質、更加好用的智能手機，國內市場占比超越三星、蘋果，國際市場份額也快速上升直追冠亞軍。
為用戶創造新體驗和新價值成創新設計競爭力的核心價值。寶馬公司設計追求基于高質量、高性能、高技術的強勁動力和出眾的駕駛體驗，倍受高端客戶的青睞，贏得了競爭優勢和價值。OPPO、VIVO公司優化設計，致力為細分市場用戶創造更好的攝影、音樂個性化體驗以及快充5分鐘通話兩小時等功能，受到青年用戶的喜愛，在競爭激烈的國內市場，今年前三季度銷售已居前位，并分別奪得全球智能手機出貨量的第四、第五位。
創新設計新工藝、新裝備，可實現大幅提質增效，乃至引發產業變革。奧地利Voest Alpine公司設計發明吹氧煉鋼工藝與轉爐裝備，將熔煉過程從8～10小時縮短到10分鐘，并可實現負能耗冶煉。設計創造浮法平板玻璃生產工藝與裝備，引發了平板玻璃制造品質效率的革命。江蘇恒通光電公司在引進消化吸收基礎上，自主設計研發光棒一光纖一光纜核心技術、先進工藝裝備，形成完整的產業鏈，成為世界頂級光纖、光纜生產供應商。
好設計可以創造新需求.開拓新市場、創造產業新生態。鄭州新大方公司創新設計機電液一體化大型專用運載施工設備，打破國外壟斷，填補國內空白，開拓了國際國內高鐵、橋梁、船舶、風電等專用工程裝備的新市場。谷歌、百度不但是全球最強大的搜索引擎，而且不斷設計推出導航地圖、百科全書、語言處理、圖像識別等新應用，構建了知識服務產業共創分享的新平臺和新生態。
綠色設計引領促進資源高效、清潔和循環利用，體現了創新設計的生態環境價值。設計創新環境友好材料、產品、制造工藝、清潔可再生能源、低碳交通物流等，將從源頭促進人與自然協調可持續發展，從供給側引領綠色低碳生產生活方式。如：通過優化建筑選址和功能布局，選用綠色材料，采用太陽能、地源和空氣熱泵、智能通風、采光和能源管理，廢水和有機棄物循環利用等綠色智能設計，可實現能源自持的零能耗建筑。
設計為企業創造品牌和文化價值。意大利和法國的服裝和飾品設計，不但創造了諸多世界著名品牌企業，還引領了全球時尚消費文化。
創新設計經營服務方式，將創造競爭新優勢，重塑市場新格局。青島紅領公司設計引入數字化、網絡化、智能化制造服務新業態，適應個性化、定制式需求，在服裝市場產能嚴重過剩的大環境中，銷售和贏利持續逆勢大幅上揚，成為服裝業轉型發展的典范。
設計引領推動社會文明進步，開拓創造更美好的未來。英國因設計創造蒸汽機、工作機器、火車輪船，引領以機械化為標志的近代工業文明。德國、美國等設計電機電器、內燃機、汽車飛機等，引領以電氣化、自動化為標志的現代工業文明。美國設計發明了計算機、半導體、集成電路、數控機床，引領人類電子化、數字化、信息化文明進程。信息網絡-物理計算環境、大數據、VR/AR（虛擬現實/增強現實）、3D打印等為創新設計創造了新環境，注入了新動力，將設計創造智能產品、智能制造、網絡智慧經營服務新業態，引領知識網絡文明。
為客戶、企業創造價值，保護生態環境，引領推動文明進步，開拓創造更美好的未來，是創新設計的永恒追求。
三、創新設計競爭力要素
知識技術、創新環境、體制機制、價值理念、創意創造、創新人才是創新設計競爭力要素。
知識技術是創新設計競爭力的基礎和核心。醫學核磁共振成像（MRI）是基于人體組織中氫原子核在磁場中受到射頻電磁脈沖激勵發生核磁共振一弛豫的科學知識，并應用高靈敏線圈接收共振一弛豫信號和圖像重建計算技術，設計研制的高端層析診斷設備。舉世矚目的AIphaGo軟件設計基于圍棋知識信息大數據、人工智能和超算技術等。谷歌無人駕駛汽車控制系統設計也是依靠雷達、激光和聲頻等實時傳感系統、交通知識和地理信息大數據和智能計算與衛星導航控制實現的。
創新環境是培育設計競爭力的沃土。開放公平的市場環境，平等自由、民主法治、多樣包容的創新社會環境，是培育創意創造、創新設計的雨露陽光。歐洲文藝復興時期，思想解放、自由民主的社會氛圍，促進了科技與藝術的繁榮，杰出藝術創作、建筑設計與技術創新大量涌現。而腐敗落后的封建統治和長期閉關鎖國，壓抑束縛了中華民族的設計創造活力。
新中國成立以來，堅持獨立自主發展道路，改革開放以來，確立發展社會主義市場經濟，依法保護物權和知識產權，融入全球市場競爭合作，實施創新驅動發展戰略，推進“一帶一路”建設等，為創新設計創造了前所未有的大環境。萬物互聯、實時傳感、大數據、云計算等發展迅猛，全球知識信息加速擴增匯聚，為創新設計制造服務造就了全新信息網絡一物理計算環境。我國互聯網、物聯網、交通物流、無線寬帶基礎設施居世界前列，網絡電商、數字中國、智能制造、智慧城市快速發展，超級計算能力領跑全球，移動終端用戶超過10.6億，政府倡導大眾創業、萬眾創新，形成了眾創共享、提升創新設計競爭力的好環境。
體制機制是創新設計競爭力的重要因素。開放合作，政產學研用金協同創新，是凝聚提升創新設計競爭力的有效體制機制。中國高鐵、北斗導航、載人航天、大運20、特高壓輸電、長征五號等無一不是自主創新設計、發揮制度優勢、開放合作、協同創新的成果。安卓系統、滴滴打車、Facebook、微信等開放共享平臺設計，都是匯聚網絡資源和眾創動力的最好實例。
創意創造是創新設計競爭力的關鍵要素。創意創造可以創造開拓新市場，重塑產業新格局，引領發展新方向。喬布斯以獨特的創新思維和移動網絡智能終端的新創意，領導蘋果公司設計創造iphone等系列產品，顛覆了已有市場格局，開創引領了智能移動終端的市場和發展走向。國內大疆的創始人汪滔前瞻創意設定消費類攝影無人機目標，領導大疆自主創新設計集成高性能攝影平臺、飛控軟件、高性能直流電機和動力電池，并依托無線傳輸、模塊結構、網絡營銷等，創業10年成為全球最具創新活力的科技創新企業，占世界消費級無人機市場份額的70%，今年3月推出Phantom4后，市場份額更上升至90%。
價值理念是創新設計競爭力的靈魂和根基。比爾.蓋茨因率先認識到操作系統和應用軟件的價值，領導微軟設計研發Windows、Office、lE瀏覽器等，一舉引領個人電腦產業發展，改變了人們的生活與工作方式。馬云在創建阿里巴巴之初，便樹立了為廣大用戶提供可靠便捷電商平臺的價值理念，不僅設計創造了第三方支付工具支付寶，更設計創建了阿里巴巴信用體系，共創客戶信用大數據，鑄就了阿里巴巴和螞蟻金服等成功的基石，改變了億萬人的生活。
人才是創新設計競爭力的第一要素。牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦、香農、維納等的科學貢獻和瓦特、西門子、貝爾、愛迪生、奧托、迪塞爾、本茨、萊特兄弟等人的設計創新和發明，引領推動了英德美等成為科技與工業強國。錢三強、錢學森、趙九章等為我國“兩彈一星”做出了杰出貢獻。改革開放以來，華為、BAT、聯想、海爾、比亞迪、大疆、大華等世界矚目的中國企業崛起，彰顯了中國創新創業人才的智慧和才干。例如，華為公司以對事業的夢想追求、嚴謹科學的管理制度、獨特的績效分享制度和企業文化、高強度的研發投入，吸引凝聚人才，形成超強協同創新執行力，創立不到30年，便超越愛立信、阿爾卡特、朗訊、諾基亞、西門子等，成為受人尊敬的全球通信設備制造服務領軍企業。深圳、杭州、北京中關村等也因創造吸引集聚創新人才的好環境，而崛起成為最具活力的創新創業城市和園區。歷史雄辯地證明：人才強，則民族強、國家強、地區興、企業興。
四、提升創新設計能力
提升創新設計能力，關鍵在于更新理念、優化環境、強化基礎、改革教育、培育文化，加快提升中國設計的國際競爭力、可持續發展能力和引領全球的能力。
更新理念。必須充分認識創新設計對產品、工藝、經營服務的引領作用，將創新設計作為提升自主創新能力，加快從跟蹤模仿到并跑引領，建設世界科技與制造強國的重要抓手和關鍵環節。必須以新發展理念為指導，認識把握知識網絡時代設計3.0的新特征，“綠色低碳、網絡智能、開放融合、共創分享”，引導中國設計面向世界、面向未來，走向高品質、走向中高端。必須尊重設計規律，把握創新設計能力要素，解放思想、求真務實，引領推動加快實現由中國制造向中國創造、中國速度向中國質量、中國產品向中國品牌轉變。
優化環境。在創新設計已納入《中國制造2025》的基礎上，制訂制造業創新設計發展行動綱要，進一步明晰提升創新設計能力，引領推動制造強國建設，加快向中國創造轉變的發展目標、重大舉措和路線圖。完善政策法規環境，落實首臺套、首批次創新設計產品的稅收減免，設計企業等同高科技企業優惠稅率，設計服務進出口實行零關稅。加強執法監督，切實保護知識產權，為創新設計提供有效政策激勵和法治保障。以市場為導向，改革創新資源配置機制、權益分享制度、設計評價制度。發揮中國工程院、中國機械工程學會、行業協會、設計協會、創新設計產業聯盟等專業組織的引導促進作用，優化以企業為主體、產學研用金協同、軍民深度融合的創新環境。通過紅星獎、龍騰獎、中國好設計案例等評選推介，建設設計小鎮、設計創業園區、中外設計園，舉辦設計展會、設計競賽、設計論壇等。優化激勵大眾創業、萬眾創新的設計大環境，建設世界一流開放共享、高效安全的信息網絡.物理計算環境。
強化基礎。在持續增加對基礎前沿研發投入，為自主創新積累知識與技術基礎的同時，國家、地方與企業應加強對創新設計的投入。建立創新設計基金，加大對設計創新創業的支持力度。著力培養引進設計人才，注重提升人才質量、優化知識、能力和團隊結構，強化創新設計人力資本基礎。建設認定一批國家、區域、行業創新設計研究院、創新設計園區、面向中小企業的創新設計技術服務中心等，強化以市場為導向的創新設計基礎技術支撐體系與產業集聚平臺。要著力提升先進設計理論、工具和嵌入軟件、計算方法和大數據平臺的自主創新、應用普及和資源共享水平，強化數字化、網絡化、智能化、綠色化設計技術基礎。積極主動參與制訂和采信國際先進工業標準，加快提升中國設計的質量、安全和綠色化、國際化水平。
改革設計教育。理念創意是創新設計之靈魂。設計教育首要任務是引導確立先進科學理念和價值觀，培育創新創業精神和工匠精神。培育設計創造的興趣和自信心，激發人的想象力、創造力，遠比灌輸知識更重要。引導認知新趨勢、求索新知識、創造新技術、追求新夢想遠比傳授學習技藝更重要。已有設計理論是前人對設計創新規律的理解和歸納。創新設計源于實踐，源于對市場和社會需求理解和前瞻。在教授設計理論的同時，更應與設計案例研討分析、參與設計創新實踐緊密結合。設計3.0更需要跨界融合科學技術、經濟社會、人文藝術、生態環境等新知識，需要分析理解大數據的數學方法和計算能力，更需要培育吸引凝聚跨界人才，設計構建共創分享平臺網絡和機制的能力。創新設計需要全球視野，融匯國際先進設計理念、知識、技術與文化，必須眾籌全球創新設計資源，創造國際化的教育環境。
建設設計文化。設計文化決定創新設計的特質和品格。在工業化、現代化的進程中，各工業國家形成了各具特色的設計文化。美國重視基礎前沿研發投入，重視提升STEM（科學、技術、工程、數學）能力，尊重鼓勵自由探索、創新創造，形成了創新引領的設計文化；德國是后起的制造強國，在全球市場競爭中，依靠富有特色的自然科學、數學、工程與職業教育、先進的工業標準，形成了優質誠信的德國設計制造文化；法國、意大利文化藝術底蘊深厚，孕育了優雅華麗的設計文化特質；國情傳統使日本形成了精致實用的設計文化。實現向制造強國跨越，必須培育建設具有中國特色、符合時代要求，尊重創新創造、追求精益求精，格守誠信合作、祟尚共創分享的先進設計文化。
感謝各位對創新設計的關注！讓創新設計引領促進經濟提質增效、轉型升級，推動實現中國創造！讓綠色設計引領促進綠色制造、綠色消費，實現綠色可持續發展！祝賀北京綠色設計促進會成立！祝2016中國創新設計大會圓滿成功！
《論創新設計》一書收錄了自2009年6月至2017年1月期間路甬祥院士在創新設計方面發表的報告、講話、文章、書信、序言和接受媒體的采訪，共計60余篇，反映了中國工程院“創新設計發展戰略研究”等系列咨詢研究的主要成果，是路甬祥院士系統闡述創新設計理論思想的重要文集。