机械科技制作与综合能力培养-孙亮波20141222

1、机械科技制作 与 综合能力(nngl)培养主讲(zhjing)：孙亮波 博士，副教授E-MAIL: SUNLB1979163.COMM-PHONE:五十八页讲座(jingzu)内容：1，学科竞赛的重要意义2，机械类学科竞赛简介3，机械科技作品制作流程4，综合能力培养5，学生大学四年规划6，教师如何参与(cny)和实施7，大赛注意事项共五十八页1，机械创新设计团队取得(qd)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(yuxi)组织奖；3， 2009年广西首届机械创新设计制造大赛一等奖；4

2、， 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；11，2012

3、0928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。共五十八页共五十八页致每一个梦想成功的机械学子-我们为什么要参与(cny)机械科技制作？1，从长远看，参与机械科技制作，将今后进入社会和企业从事的产品研发环节提前到大学(dxu)阶段进行，积累相关经验，有助于早日成才。2，与理论学习相辅相成，有助于提高学习兴趣和学习效率。3，改变对大学阶段学习的观念，获得

4、的荣誉证书将有助于找到理想工作。共五十八页2，机械专业相关(xinggun)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(godngxuxio)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

5、的主题。共五十八页 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”）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(dxu)、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。共五十八页 “挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛，类似科

6、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(wn chng)一份完整、具体、深入的创业计划。共五十八页 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

7、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(shz)化”与“创新设计”为特色，分大学生组、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(shz)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）。共五十八页 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

8、，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(yuq)是制作过程需要不断地对实物进行调整和实验。共五十八页 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(jhu)，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(jhu)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

9、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。共五十八页 当然还有其他的一些相关(xinggun)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。共五十八页3，机械科技制作(zhzu)流程共五十八页 具体(jt)产品研发流程共五十八页4，参与科技制作，培养(piyng)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(zhzu)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

10、作能力、专业表达能力、团队协作能力等。共五十八页专业知识能力(nngl) 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(zhngw)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。共五十八页“我有一个梦想(mngxing)”-如何使梦想成真？ 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

11、。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。共五十八页 在学习一门机械专业理论课程时，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(y jing)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

12、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。共五十八页 很多情况下，仅靠课堂知识的学习，是很难达到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。 “科学技术，应用(yngyng)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。共五十八页创新能力： 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(jsh)、新

13、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思路。共五十八页创新(chungxn)设计方法:发散与收敛（拉链缝合术与洗衣机的工作原理）逻辑与非逻辑（鲁班(l bn)发明锯子和各类锁具研发）定向与非定向（救援变形金刚和破冰船）动态与有序（战场指挥与减速器设计）直觉与灵感（笛卡尔坐标系和元素周期表）共五十八页机械创新设计方法主要有:智力激励法（基于已有的技术(jsh)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(shxin)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共五十八

14、页仿生创新法（从生物的运动机理、生活(shnghu)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(zoxng)的机器狗共五十八页反求设计创新法（比如根据运动轨迹(guj)要求，利用优化设计方法设计能实现该轨迹(guj)的机构，比如能实现多点精确轨迹(guj)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(shxin)能量转化为电能的划船节能健身器共五十八页功能设计创新法（多个单一功能，揉合到一个(y )产品中）利用动滑轮、定滑轮、限位开关、钢丝绳驱动(q dn)背部按摩轮，

15、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共五十八页 移置技术创新设计法（比如将其他领域(ln y)的技术引入本专业领域(ln y)、或将已成熟的先进技术作为产品的一部分等）等。共五十八页残疾人手动助力车共五十八页成长(chngzhng)自行车共五十八页环保(hunbo)铅笔制造机共五十八页机器(j q)豹共五十八页机器人手共五十八页螺旋(luxun)笔芯共五十八页瓶塞板凳(bndng)共五十八页跷跷板滑板共五十八页行人(xngrn)发电瓷砖共五十八页折叠(zhdi)旅行鞋共五十八页酷跑双轮车共五十八页 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

16、进、或是几个创新点组合成一个产品是可行的，所以(suy)机械创新设计与制作是“广阔空间，大有可为”。 共五十八页如何提炼机械创新作品： 1）善于发现生活中的机械产品，研究分析其不足之处，加以改进，或根据生活中缺乏某类功能的产品而进行原创设计，要满足实际生产(shngchn)生活需要，体现科技创造幸福新生活的原则； 2）广泛涉猎互联网资源或创新设计作品集，从他人的作品中找到灵感，消化吸收后再创新，要体现新产品的新功能、新技术、实用性； 3）对现有产品落后的功能舍弃，将多个功能揉合进一个产品，要注意多功能揉合后系统动力传递系统的干涉、协调设计。共五十八页创新：产品新颖(xnyng) 功能新颖 技术

17、实现手段新颖 一个机械作品是否优秀、是否有市场(shchng)，关键在于创新点。机构的设计是否新颖、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(shchng)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。共五十八页动手(dng shu)能力： 主要指运用机加工知识（如机械制造(j xi zh zo)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。共五十八页 在机械科技制作中

18、，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(ylio)的，有时甚至需要多次返工。但是正是因为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。共五十八页 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(jnjn)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。共五十八页说明书或论文写作(xizu)思路一般

19、为:1）提出问题-研究内容的相关综述，最好(zu ho)有近3年国外、国内的相关研究工作，并评述这些已经完成的工作所使用的研究方法、达到的研究效果、研究的不足或需要继续深入研究的地方，以佐证你的研究是有科学和实用价值的。2）分析问题-基于先进的专业知识和理论，提出你的解决思路。3）解决问题-详细地论述具体实现方法，如数学模型建立、计算分析、结果分析归纳等，要使得看到论文的人能根据提供的数据复现你的研究成果。4）总结或结论-在实用的角度是否为市场提供了一种新的产品、是否增加了新的功能、理论方面有什么突破等。共五十八页 不管是项目申请，还是参与竞赛，都要经历陈述答辩的环节。该环节对于(duy)竞赛

20、获奖、项目申请审批的重要性，占到整个竞赛或项目的5成左右，可以说，作品的复杂性、先进性是基础，陈述答辩是关键。这里一定要注意赛事要求、陈述场合、时间等因素。专业(zhuny)表达能力：共五十八页 在短短的3-5分钟，让所有专家评委，尤其是专业或研究方向有所偏颇的专家，了解一个(y )复杂的产品的新颖性、独创性、团队所做的工作，是很有难度，也是需要技巧的。共五十八页 回答专家评委的问题，是一个最难把握的环节。回答的好，可以锦上添花，回答的差，整体效果大打折扣。 尽管答辩前团队都会做好各种提问的准备，并预备好合理的回答，但是在实际答辩过程中往往“防不胜防”。因此要做好充足的准备，比如答辩学生必须具

21、备(jbi)一定的专业知识储备；教师辅导团队熟悉整个设计、制造加工过程的技术难点；邀请同学和老师参加模拟答辩，提出各种专业的、业余而刁钻的问题，老师根据学生的回答再给予指导补充等。 共五十八页 一定要注意答辩的技巧，做到有理有据、谦恭自信。不排除有的专家故意刁难，或是问一些与本作品(zupn)关联度不大的问题，能回答自然好，不好回答要立即打住，老实承认自己在这方面的缺乏，避免钻进死胡同，在一个不是问题的问题上耗费时间，从而影响到其他保持“中立”态度的评委。要善于“引导”评委询问自己熟悉的内容或是做的比较好的方面，这样容易出彩，博得大多数评委的赞赏。 陈述、答辩中要声音洪亮、逻辑缜密，相信一点：

22、产品是自己设计和加工制造的，任何问题都难不倒我！共五十八页 总之，做任何事情，立足自身产品，搞清楚每一个技术环节及其相关专业知识，不留漏洞；同时(tngsh)要设身处地从对方角度考虑问题，想对方所想，坚决摒弃以我为主的思想。共五十八页团队协作(xizu)能力 任何成绩的取得都是集体智慧的结晶，一个好的团队是善于充分挖掘(wju)每个成员的优点和潜力，“术业有专攻”，这句话对于同属机械专业的学生团队来讲也是适合的。共五十八页 科技制作从项目申请、方案论证，再到实物制作、报告演示甚至竞赛答辩，各个环节都需要不同方面和宽广的知识，如资料收集、数学模型分析、论文写作、材料采购、机械加工、安装调试、视频

23、制作、海报设计、讲解答辩等，仅靠一个人的能力是难以全部实现的。这就需要一个团队多容纳多才多艺的同学，如前所述，如果一个团队个个都埋头苦干，都是闷罐子，不善于表达，这不是一个好的团队。团队成员分工协作、相互补充、集体研讨，共同(gngtng)出色地完成机械产品的科技制作。同时在制作过程中多向指导老师和同学学习，努力提高自己的综合能力。共五十八页5，大学四年规划(guhu)自学的重要性 参考大多数高校(goxio)机械专业培养计划，对于有志于参与科技制作的学生：大一应主要学习高等数学、机械制造基础课程，同时利用课余时间深化学习PRO/E，UG等产品造型和虚拟数控加工软件；大二则学习机械原理、工程力学课程，同时课余时间学习MATLAB数学计算分析软件，ADAMS机构动力学仿真软件，VC或VB等编程语言，并结合具体机械产品实例进行适当难度的机械优化设计研究；大三主要学习数控技术、机械设计课程，加强数控加工工艺和产品加工技能练习。共五十八页 当然，本科学生的时间和精力是有限的，作为一个团队需要具备机械科技制作的所有方面知识，但是个体可根据爱好进行有选择地学习，力争做到理论(lln)基础扎实，个别技术突出。 同时，对于参与科技制作的时机，主要根据学生学习课程的进度来定（个别优秀的学生可适当提前），大一学生在团队中起辅助作用，可参