机械科技制作培训讲座PPT.ppt
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1、机械科技制作培训,主讲:孙亮波 博士,副教授E-mail:M-Phone:13720397856,1,机械创新设计团队取得的成绩,1,2009年第三届全国计算机仿真大奖赛三等奖;2,2009年全国三维数字化创新设计大赛全国总决赛一等奖,并获优秀组织奖;3,2009年广西首届机械创新设计制造大赛一等奖;4,2009年第四届中南地区暨港澳特区机械创新设计制造大赛一等奖;5,2010年第四届全国机械创新大赛广西赛区获一等奖并排名第三,参加2010年10月全国总决赛获得二等奖;6,2011年第二届广西大学生创新设计大赛一等奖1个,二等奖1个;7,2011年第十二届挑战杯课外科技制作大赛广西赛区2个三等
2、奖;8,2011年第四届中南地区暨港澳特区机械创新设计制造大赛三等奖;9,2011年全国三维数字化创新设计大赛全国总决赛二等奖;10,2012年第五届全国机械创新设计大赛广西一等奖1项排名第一,(全国一等奖),二等奖1项;10,2012年中国-桂林创新创意文化节创意设计大赛;11,20120928期央视我爱发明节目合作播出专题片:斗牛战车;12,2013年光华-诺基亚基金创业大赛全国金奖;14,2013年湖北省工程训练综合能力竞赛二等奖;15,2013年湖北省挑战杯课外科技制作大赛二等奖。从05级开始,直接参与本团队各种竞赛的学生超过40人,近3年本专业优秀毕业生均出自本团队。,2,机械专业相
3、关竞赛介绍,全国机械创新设计大赛-全国大学生机械创新设计大赛于2007年、2008年和2010年连续三次获批为教育部和财政部联合资助的大学生竞赛项目,现已成为最具影响的全国大学生竞赛项目之一。全国大学生机械创新设计大赛的目的在于引导高等学校在教学中注重培养大学生的创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神;加强学生动手能力的培养和工程实践的训练,提高学生针对实际需求通过创新思维,进行机械设计和工艺制作等实际工作能力;吸引、鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动,为优秀人才脱颖而出创造条件。每届大赛均有确定的主题。,挑战杯课外科技制作大赛-“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛(以下简称“挑战杯竞赛”
4、)是由共青团中央、中国科协、教育部、全国学联和地方政府共同主办,国内著名大学、新闻媒体联合发起的一项具有导向性、示范性和群众性的全国竞赛活动。自1989年首届竞赛举办以来,“挑战杯”竞赛始终坚持“崇尚科学、追求真知、勤奋学习、锐意创新、迎接挑战”的宗旨,在促进青年创新人才成长、深化高校素质教育、推动经济社会发展等方面发挥了积极作用,在广大高校乃至社会上产生了广泛而良好的影响,被誉为当代大学生科技创新的“奥林匹克”盛会。,“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛,类似科技作品竞赛,可以是产品,也可以是研究论文或调研报告。创业计划竞赛起源于美国,又称商业计划竞赛,是风靡全球高校的重要赛事。它借用风
5、险投资的运作模式,要求参赛者组成优势互补的竞赛小组,提出一项具有市场前景的技术、产品或者服务,并围绕这一技术、产品或服务,以获得风险投资为目的,完成一份完整、具体、深入的创业计划。,全国三维数字化创新设计大赛-全国3D大赛以“推动3D技术普及、提升自主创新能力”为主题,以“以赛促教、以赛促训、以赛促用、以赛促新”为宗旨,以“学3D!用3D!我创造!我快乐!”为口号,旨在推动3D技术应用发展、引领3D新兴战略产业、促进创新人才培养、践行创新型国家建设;加速中国从“制造大国”到“创造大国”转变,更好地为经济发展方式转变和产业转型升级服务。全国3D大赛以“三维数字化”与“创新设计”为特色,分大学生组
6、、职业组与产业组三大组别,设立工业与工程方向(工业设计、机电工程结构设计、逆向设计、工程分析、工业仿真、模具设计、数据编程、数字建筑BIM等)、数字表现方向(工业设计、CG与数字艺术、影视动漫、游戏与虚拟现实、建筑与室内外表现等)。,全国工程训练综合能力竞赛-每两年一届,由大连理工大学工程训练中心负责全国总决赛。该赛事为4人团队设计并制作能完成走S行前行绕杆,以前行并绕杆数最多为优胜;后来又增加了走8字形绕杆,以连续绕8字形最多为优胜。近年增加了对设计方案和工艺文件制作合理性、机床实际加工操作等的考核。是一个对机械方案设计、机加工方案和实际动手加工能力等的综合考核,尤其是制作过程需要不断地对实
7、物进行调整和实验。,全国大学生创新训练项目-通过实施大学生创新创业训练计划,促进高等学校转变教育思想观念,改革人才培养模式,强化创新创业能力训练,提升大学生的综合素质,增强大学生的创新能力和在创新基础上的创业能力,培养适应创新型国家建设需要、适应各行各业发展需要的高素质人才。大学生创新创业训练计划内容包括创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目三类。创新训练项目是本科生个人或团队,在导师指导下,自主完成创新性实验方法的设计、实验条件的准备、实验的实施、数据处理与分析、报告撰写、成果(学术)交流等工作。,当然还有其他的一些相关竞赛,比如机器人足球赛、数学建模大赛、各级各类机械创新设计大赛等。,3
8、,参与科技制作,培养综合能力,综合能力:分析解决问题的能力,问题既可以是专业技术难题,也可以是其他诸如沟通、表述、加工制造等难题,问题包含了整个产品制作过程的所有环节的技术难点。内涵:专业知识能力、创新能力、动手能力、科技论文写作能力、专业表达能力、团队协作能力等。,专业知识能力:,解决任何技术难题,如产生一个好的创意,对机械系统进行数学建模、分析、计算、仿真与机械产品加工制作等都需要掌握一些专业知识理论。在机械科技制作中,一个好的作品或思路往往来源于对生活细微的观察与敏锐的思考,需要利用所学的专业知识理论联系实际进行吸收、消化、创新和再创造。,基础决定上层建筑。现在的学生从事产品创新设计,经
9、常出现“我有一个想法”,类似“我有一个梦想”,但是如何使梦想成真?一般情况下只想到用什么动力输入、得到什么功能即输出,却无法去打开中间的黑匣子即复杂的运动传递系统。学过机械原理的同学都知道,实现一个简单的动作不止有一种方法,一旦功能复杂一点的产品,其可实现的方案就呈几何级数增加,随着新技术、新材料、新工艺的不断涌现,有时候甚至不可穷尽其可能方案。也就是说没有最好的方案,只有更好的方案。但是如何从浩如烟海的方案中找到一个科学、合理的方案,并论证之,必须具备一定的专业基础知识。通过学好专业基础知识,熟练掌握一个简单功能的实现方法,就具备了从事复杂系统、多功能产品的组合设计能力。,在学习一门机械专业
10、理论课程时,由于实践环节相对较少,学生往往会有一些疑问:学这门课程有什么用?将来工作中什么情况下会用到它?仅仅通过语言解释很难让学生有深刻的理解和认识,通过参与科技制作,学生学习到怎样用专业知识去认识机械世界,如何去分析一个产品的优劣,已经学到了哪些专业知识,还需要学习和补充哪些专业知识等。(将毕业后的技术工作提前到学校进行,该培养模式是当前世界教育界的共识。)兴趣是最好的老师,学生从创作中体验到乐趣,更加激发其学习专业知识的积极性。当指导老师一步步引导学生走进知识的殿堂,接触的范围越来越宽广,学生获取更多专业知识的兴趣逐渐提高,能力也随之得到增强。,很多情况下,仅靠课堂知识的学习,是很难达到
11、完全解决一个产品在该方向所需的知识的要求的。这就要求我们同学在专业知识的获取上,要能够多渠道地获得技术资料并熟练掌握。比如机械系统的运动仿真,虽然我们已经学习了程序设计和机械原理课程,但是不参与课外科技制作的同学,难有实践应用的机会或是主动去应用所学的知识解决实际问题。而在实际应用中,需要解决的问题远超过课堂教学内容,“科学技术,应用为先”,只有通过理论与实践相结合,才能真正掌握知识的实际应用技巧。,创新能力:,创新能力是指个人提出新理论、新概念、新方法或发明新技术、新产品的能力。创新过程是一个学习、消化、融合、创造的过程,也是一个不断循环往复开拓性设计和思考的过程,需要有敏锐的洞察力和灵活的
12、思路。,机械创新设计方法主要有:智力激励法(基于已有的技术实现路线,启发自己能否找到更好的实现方法,比如汽车人的设计),,能实现人形行走、汽车构态下遥控奔驰,并可两种构态可逆变形的汽车人大黄蜂,仿生创新法(从生物的运动机理、生活习性等中间归纳总结出新机构、新算法等,比如仿袋鼠跳跃机器人、机器狗、遗传算法、蚁群算法),每条腿均是一个六杆机构,模仿腿部行走动作,结合小狗外观造型的机器狗,反求设计创新法(比如根据运动轨迹要求,利用优化设计方法设计能实现该轨迹的机构,比如能实现多点精确轨迹复演的4杆机构反求优化设计),设计四杆机构模拟划船动作,多级增速实现能量转化为电能的划船节能健身器,功能设计创新法
13、(多个单一功能,揉合到一个产品中),利用动滑轮、定滑轮、限位开关、钢丝绳驱动背部按摩轮,倾斜的表面带凸点的腰部按摩盘,实现背部和腰部多处按摩功能的多功能按摩椅,移置技术创新设计法(比如将其他领域的技术引入本专业领域、或将已成熟的先进技术作为产品的一部分等)等。,残疾人手动助力车,成长自行车,环保铅笔制造机,机器豹,机器人手,螺旋笔芯,瓶塞板凳,跷跷板滑板,行人发电瓷砖,折叠旅行鞋,酷跑双轮车,机械类产品在生产生活中几乎随处可见,对一两处关键部位进行技术改进、或是几个创新点组合成一个产品是可行的,所以机械创新设计与制作是“广阔空间,大有可为”。一个机械作品是否优秀、是否有市场,关键在于创新点。机
14、构的设计是否新颖、巧妙,结构是否简单、执行可靠,产品的使用是否舒适、便利,与市场同类产品相比,是否功能多样、性价比更高等,这些都是创新点的具体体现。,动手能力:,主要指运用机加工知识(如机械制造基础熟悉各类加工工艺、机械制图规范标准制图、机械设计各类零件的设计、数控加工熟悉各类机床及可加工工艺等)和现有设备条件制作出实物模型,它将设计思想变成现实,动手能力强调主观性、能动性、创造性,要求有耐心和坚韧的毅力,能吃苦耐劳。,在机械科技制作中,学生要经历选材、购置、试加工、装配与调试等环节,由于一般制作的是单件产品和试制品,整个加工过程对于学生而言难度是无可预料的,有时甚至需要多次返工。但是正是因为
15、经历了这样一个艰难的过程,学生的动手能力和解决问题的能力才会得到大大的提高。,目前大学教育非常重视动手能力的培养,各所大学均建有工程训练中心,很多文科专业学生也被要求进行金工实习。对于机械专业学生,尤其是志在参与科技制作的同学,不能仅仅满足于在工程训练中心进行实习时,到各个工种走一遭。而是应设计一个较复杂的产品,思考其在各个加工机床上的工艺路线、加工方法等。,科技论文写作与专业表述:,用专业的语言和文字打动、说服评委和专家,对于初步掌握专业知识的学生来说是比较难做到的,科技论文写作、报告和沟通要求具有宽广的知识面和对所研究内容的深入理解,同时还应具有良好的口头表达能力和慎密的思维能力、合理的随
16、机应变能力。,当前的大学阶段学习偏重专业知识学习,而对科技论文写作能力培养主要放置在研究生阶段。但是通过参与科技制作培养,阅读大量相关的科研论文,并撰写调研报告和研究论文,本科阶段学生也可以具有较好的科技论文写作和报告能力。,不论是参与各类学科竞赛的说明书,还是大学生创新训练项目等的申报书,都需要回答或撰写一下的内容:项目实施的内容和目的、本项目的国内外研究现状、本项目的关键技术及解决途径、本项目的特色或创新点等。,首先是确定做什么样的产品,市场调查与专利检索,突出创新点与实用价值,强调进行技术可行性论证。其次是技术实现手段分析与确定,文献查阅已有的研究成果和研究方法,强调技术的先进性、简易性
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