机械创新设计课程教学大纲

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第一篇:机械创新设计课程教学大纲

《机械创新设计》课程教学大纲

课程名称:机械创新设计

英文名称:Machinery Innovation Design 课程代码:11113103

一、课程基本情况

1.学分: 2 学时: 32(理论学时: 28 实验学时: 4)2.课程类别:专业限定选修课

3.适用专业:机械设计制造及其自动化 4.适用对象:本科

5.先修课程: 机械原理 机械设计 机械制图 6.教材与参考书目

教 材:《机械创新设计》,高志 刘莹 编著,清华大学出版社,2009年。

二、课程介绍

机械创新设计的目的和任务是帮助学生建立创新设计的思想,从创新的理论出发,重点掌握机械创新设计中有效的创新方法,通过对机械设计中常用的表达方法进行详细介绍,以及创新设计的实例的引入,使学生对创新的方法有了更全面的了解.从而获得掌握机械创新设计问题的初步能力.此外通过创新失误的原因了解,提高从事创新设计的实践成功率.在教学中彩用多媒体辅助教学方法、实物教学等教学手段。本门课在专业教学计划中起到及其重要的作用,创新是人类文明进化,发展的动力,是科技进步、发展的动力,是人类社会发展的动国力,所以在大学中必须开设创新课程。

三、课程内容、学时分配及教学基本要求

第一章(单元)绪论(共2学时)

(一)教学内容: 第一节 创新的含义

知识要点:,创新的实用性和新颖性 第二节 创新的意义

知识要点:创新是一个民族发展的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力 第三节 创新与设计

知识要点:创新是设计的本质属性 第四节 创新学与创新教育

知识要点:创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视,创新实践不再是少数人的行为。

第五节 设计理论与教育

知识要点:设计是一种创造性的实践活动,设计水平的更是成为国家核心竞争的标志,于是,人们发现了多种设计理论和方法,并创立了各类学科体系。

第六节 本课和的教学内容和方法

知识要点:本门课程的教学内容是介绍创新机械设计的典型方法和生动的实例。教学重点:创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视,创新实践不再是少数人的行为的理解。

教学难点:设计是一种创造性的实践活动,设计水平的更是成为国家核心竞争的标志,于是,人们发现了多种设计理论和方法,并创立了各类学科体系的理解。

(二)教学基本要求:

1.基本知识、基本理论方面 “了解创新的含义”,“理解创新的意义”,“懂得创新与设计的关系”,“掌握创造学的基本理论”。

2.能力、技能培养方面 “了解创新活动是人类最复杂,最高级的实践活动”,“初步掌握创新与设计的关系”,“掌握创新性对设计理论及教育的基本要求”。

第二章(单元)机械创新设计的表达方法(共4学时)

(一)教学内容:

第一节 表达在设计中的作用、知识要点:机械设计表达的三大类型 第二节

黑箱表示法

知识要点:黑箱表示法只表达功能是什么,而不表达怎么办的问题。第三节 功能草图表示法

知识要点:这种表示法只需要表达针对关键问题的所采用的技术手段 第四节 机械设计表达实例(1)、知识要点:缝纫机的主要功能和辅助功能

第五节 机械设计表达实例(2)、知识要点:针式打印机主要功能和辅助功能 第六节 机械设计表达实例(3)知识要点:硬币计数包卷机的主要功能和辅助功能 教学重点:各实例的结构组成 教学难点:各设备的功能原理

(二)教学基本要求:

1.基本知识、基本理论方面要分层次写明“了解表达在设计在的作用”,“理解人大脑对信息存储和处理过程”,“懂得黑箱表达法指的是功能是什么,而不是怎么做”,“掌握黑箱表达法的物质守恒、能量守恒以及对环境的需求与影响”,“熟练掌握功能草图表达法”。

2.能力、技能培养方面要分层次写明“了解功能草图表达真正目地”,“初步掌握功能草图法的具体应用”,“掌握缝纫机、针式打印机、硬币计数包卷机设备的结构”,“熟练掌

握掌握缝纫机、针式打印机、硬币计数包卷机的原理及构思过程”。

第三章(单元)机械创新设计的选题(共2学时)

(一)教学内容:

第一节 提出问题比解决问题更重要 知识要点:提出问题在创新实践中的作用 第二节 社会需求是创新的动力

知识要点:正确的和捕捉社会需求是机械设计选题的基本的途径 第三节

科技进步对创新设计的作用

知识要点:科学技术的发展为机械创新提供了新的手段 第四节 生产发展对创新设计的作用

知识要点:生产的各环节只有相互配合,才能达到生产能力的平衡 第五节 根据遇到的“不方便”确定选份

知识要点:在生活中发现不方便,解决这种不方便 第六节 根据遇到的“意外”便确定选题

知识要点:根据遇到的“意外”便确定选题是一种成功率效高的创新方法 第七节 根据事物的关键弱点确定选题

知识要点:发现弱点,发挥自已优势,才能有趁对性的创新

教学重点:在生活,生产和各类实践活动中,善于观察问题,去解决问题是创新的关健 教学难点:怎样在生活中发现问题,发现不方便,发现需求

(二)教学基本要求:

基本知识、基本理论及能力培养方面“了解机械创新选题中提出问题比解决问题更重要”,“理解机械设计应用的社会需求性”,“懂得科学技术对创新设计的作用”,“掌握通过不同的意外所带来的选题技巧”。

第四章(单元)功能原理创新设计(共4学时)

(一)教学内容:

第一节 功能设计的意义 知识要点:功能设计的原理与方法 第二节 工艺功能设计方法

知识要点:工艺功能设计的原理与方法 第三节 综合技术功能设计方法

知识要点:综合技术功能设计的原理与方法 第四节 功能组合设计方法

知识要点:功能组合设计的原理与方法 第五节 设计目录方法

知识要点:对设计目录方法的理解 第六节 功能元素方法

知识要点:功能元素物理解法目录的掌握 第七节 发明问题解决理论

知识要点:发明问题解决技术系统中的冲突 第八节 公理化设计方法

知识要点:公理化设计方法科学化思维过程 教学重点:各种创新方法的理解 教学难点:各种创新方法的具体应用

(二)教学基本要求:

基本知识、基本理论及能力、技能培养方面使学生了解各种创新设计方法的基本理论,懂得利用这些创新设计方法解决生活中的各类问题。

第五章(单元)机构创新设计(共4学时)

(一)教学内容: 第一节 简单动作功能机构设计

知识要点:简单动作功能机构的特点和应用 第二节 机构组合创新设计方法

知识要点:把机构进行组合是机械设计的重要方法 第三节 机构变异设计

知识要点:机构变异原理及应 第四节 机构再生运动链方法

知识要点:机构再生运动链法的创新设计流程 教学重点:机构的特点及应用 教学难点:机构的特点及应用

(二)教学基本要求:

通过本章的学习使学生能了解熟悉常用的一些创造性机构组成及原理,并有效地尝试应用这些创造性机构,去进行创新实践。

第六章(单元)结构创新设计(共4学时)

(一)教学内容: 第一节 结构设计意义及结构变异设计方法

知识要点:对创新思维在机械设计中的重要应用 第二节 结构组合创新设计方法

知识要点:结构组合已有的技术要素及特点 第三节 引入新的结构因素

知识要点:被引入的结构及性能 第四节 引入新的逻辑方法及引入新的设计理念

知识要点:应用新的逻辑方法及引入新的设计理念去巧妙解决技术难题

教学重点:对各种结构及组合基本原理及技要点的掌握 第五节 教学难点:引入的新的结构因素,新的逻辑方法新的设计理念在现实生活中的应用

(二)教学基本要求:

充分发挥学生创新结构的设计能力,进行一些新的机构,组合的原理与方案构思与设计,从而达到开阔学生思维、培养学生的创新设计能力、掌握机械创新设计的一般规律和法则、提高学生的创新设计素质,特别是创新设计理念与创新能力的培养目的,以适应我国市场经济、全球科学技术发展特别是机械工程技术发展的需要。

第七章(单元)一般创新设计技法(共4学时)

(一)教学内容:

第一节 头脑风暴法

知识要点:头脑风暴法的应用及注意事项。

第二节 变异创新方法

知识要点:变异创新方法的特点及应用。第三节 组合创新方法

知识要点:组合创新方法的特点及应用。

第四节 机遇利用法

知识要点:机遇利用法的特点及应用。

第五节 技术移植法及逆向构思法

知识要点:技术移植法及逆向构思法的特点及应用。教学重点:各种创新技法的特点 教学难点:各种创新技法的应用

(二)教学基本要求:

熟悉掌握一般创新设计技法的程序、应用及注意事项。

通过本章的学习,使学生能熟悉常用的一些创新技法,并有效地尝试应用这些创新技法,去进行创新实践。

第八章(单元)创造力开发(共2学时)

(一)教学内容: 第一节 创造力的含义与特征

知识要点:创造力的含义与特征的理解 第二节 创造力的基本属性

知识要点:创造力的基本属性的理解 第三节 创造力开发的内容,途径,一般方法

知识要点:创造力开发的内容,途径,一般方法的掌握 第四节 影响创造开发的基本要素

知识要点:影响创造开发的基本要素的掌握

教学重点:创造力开发的内容,途径,一般方法 教学难点:影响创造开发的基本要素的理解

(二)教学基本要求:

通过本章的学习,使学生对机械创新设计建立感性的认识,激发创造的激情,探索创新设计之路,以期有所创造、有所发明。

第九章(单元)创新失误分析(共2学时)

(一)教学内容:

第一节 失误的经验是宝贵的财富 知识要点:失误产生与预防

第二节 脱离社会需求导致创新失误 知识要点:脱离社会需求所造成失误的分析 第三节 违背科学原理导致创新失误 知识要点:要充分认识科学原理的重要性 第四节 过期发明导致创新失误 知识要点:创新前展性的重要意义 第五节 不合时宜导致创新失误 知识要点:对不合时宜的创新的分析 第六节 思维方式与创新失误的关系

知识要点: 思维方式与创新失误的关系理论的掌握 教学重点:各种创新失误的分析及理解 教学难点:对各种创新失误的的预防

(二)教学基本要求:

通过对前人各种创新失误的总结和分析,使学生对创新失误的各种原因有一个全新的认识,同时,更深的了解可能造成失误的各种原因,有利于在今后的生活中减少失误,提高创新的成功率.四、课内实验环节及要求

慧鱼模型创新设计实验 , 空间机构创新设计实验(共4学时)

(1)认识了解机器的一般构成原理。

(2)了解所组装的机器模型的工作原理,以及在工业中的实际用途。(3)加深对机械传动、计算机控制和机电一体化装置的感性认识。(4)锻炼动手和协作能力,培养逻辑思维和开拓创新的意识。

五、考核办法

1.考核方式:(考查)2.考核形式:(开卷)

3.成绩核定:课程成绩=平时出勤(30%)+期末开卷考试(70%)

大纲制订人:王宇清

教学院长: 王世刚

院长(主任):曲波

第二篇:《机械优化设计》-课程教学大纲

《机械优化设计》-课程教学大纲修订

—、课程名称

机械优化设计

Mechanical Optimize Design

二、学分、学时

2学分,32学时

三、预修课程

高等数学、理论力学、数值分析、机械学、计算机科学等。

四、适用学科领域

机械设计及理论、森林工程、交通工程和控制理论与控制工程等。

五、课程主要内容、重点难点及学时分配

(一)教学基本要求:

通过实用机械优化设计的教学要使专业学生了解优化设计的基本思想,优化设计在机械中的作用及其发展概况。初步掌握建立数学模型的方法,熟练掌握优化方法。并具备一定的将机械工程问题转化为最优化问题并求解的应用能力。

(二)培养能力与素质:

本门课程的教学目的和任务是:通过实用机械优化设计的教学使学生掌握问题转化成最优化问题的方法。并且利用最优化的方法编制计算机程序,用计算机自动寻找 最佳的设计方案。机械优化设计是一种现代设计方法。在有条件的情况下,应在课余时间指导学生上机操作,提高学生独立工作的能力,掌握实例用于解决工程实际 问题。

(三)主要内容和重点、难点

本门课程的主要内容包括:机械优化设计的基本术语和数学模型,优化设计的基本概念和理论;无约束最优化方法,约束优化设计的直接法,约束优化设计人间接解法。

第一章机械优化设计的基本术语和数学模型

通过列举一些实际的优化设计问题,对机械优化设计的数学模型及用到的基本述评作一简要叙述。对主要名词术语进行定义和作必要的解释。使学生了解模型的形式和分类初步掌握数学模型建立的方法,了解设计的一般过程用其几何解释。1.1几个机械优化设计问题的示例 1.2机械优化设计的基本术语

1.3优化设计的数学模型及其分类 1.4优化设计方法

1.5优化设计的一般过程及其几何解释

第二章 优化设计的某些概念和理论

在讲述机械优化设计方法之前,首先讲述目标函数、约束函数的基本性质。目标函数达到约束最控制的条件及迭代法求解的一般原理和收敛条件等。使得学生掌握和使用优化设计方法。

2.1 目标函数与约束函数的某些基本性质 2.2约束函数的集合及其性质

2.3机械优化设计问题最优解及其极值条件 2.4机械优化设计问题的数值解法及收敛条件

第三章机械优化设计中几种常用的无约束最优化方法

在工程实际中,尽管所有设计问题几乎都是有约束的。但约束优化设计问题可以转化为无约束问题来求解。有些约束优化方法,也可以借助于无约束优化方法的策略思 想来构造。因此,本章着重讲授几种常用的一维搜索的最优化方法和多维的无约束最优化方法。要求学生掌握一维搜索中的黄金分割法、二次插值多维搜索中的 POWELL法。3.1 一维搜索的最优化方法

3.2 一维搜索的最优化方法和POWELL法 3.3 其它多变量的无约束优化方法 3.4 多变量无约束最优化方法小结

第四章约束优化设计的直接解法

在己经学习过无约束优化设计方法的基本上,本章主要讲授约束优化设计的直接解法。要求学生掌握复合形法。4.1约束随机方向搜索法 4.2约束优化设计的复合形法 4.3约束优化设计的直接搜索方法

第五章约束优化设计的间接解法

本章着重讲授约束优化设计间接解法,要求学生掌握惩罚函数法 5.1 约束优化设计间接解法的基本思想 5.2内点惩罚函数法 5.3外点惩罚函数法 5.4混合惩罚函数法

5.5约束优化设计问题间接解法小结

第六章 实用机械的最优化设计

6.1杆件及连杆机构的最优化设计 6.2凸轮机构的最优化设计 6.3弹簧的最优化设计 6.4制动器的最优化设计

六、主要参考书目

孙靖民等主编.《机械优化设计》.机械工业出版社 R.L福克斯著.《机械优化设计》.科学出版社 何献忠,李萍等著.《机械优化设计》北京理工大学出版社

第三篇:机械创新设计教学大纲

一、课程信息 《机械创新设计》教学大纲(理论课程及实验课程适用)课程名称(中文):机械创新设计 课程名称(英文):Mechanical creative design 课程类别:专业方向课课程性质:选修 计划学时:32(其中课内学时:32,课外学时:0)计划学分:2 先修课程:画法几何及机械制图、机械原理、机械设计、机械制造基础、理论力学、材料力学、金属材料及热处理、机械产品设计学 选用教材:《创新思维与机械创新设计》,温兆麟编著,机械工业出版社,2012 年;

非 自编 开课院部:机电工程学院 适用专业:机械设计制造及其自动化课程负责人:

课程网站:

二、课程简介(中英文)《机械创新设计》系统地讲授了创新思维及其在机械创新中的应用,其目的是使学生建 立机械创新设计的合理知识结构,培养学生的创新意识和创新能力。本课程内容包括“克服思维定势、激发创新潜能”,“组合创新”,“类比创新”,“仿生创新”,“逆反创新”,“还原创新”,“系统思维创新”以及“专利基本知识”等 8 个部分内容,其中“组合创新”和“仿生创新”是教学重点。在讲授创新思维原理与方法的同时,本课程注重理论联系实际,对于每一种创新思维,都结合机械的实践,举例分析了它在机械设计中的应用。本课程的亮点是引 用了丰富的创新实例,举一反三,从而达到融会贯通的效果,并将德育融合在创新思维空间 中,引导学生培养高尚情操,融传授知识、培养能力、提高素质为一体。

“Mechanical creative design“ systematically presents innovative thinking and its application in mechanical innovation.The purpose is to enable students to establish a rational knowledge structure of mechanical creative design, and cultivate students' innovative consciousness and innovation ability.This course covers eight topics such as “overcoming the mindset, stimulating innovation potential“, “combinatorial innovation“, “analogy innovation“, “bionic innovation“, “reversible innovation“, “restore innovation “, “system thinking innovation“ and “basic knowledge of patent “, with “combinatorial innovation“ and “bionic innovation“ as the focus.In addition to instruction of innovative thinking principles and methods, this course also focuses on linking theory with practice.For each innovative thinking, its applications in mechanical design are analyzed combined with mechanical practices and examples.The highlight of this course is that abundant innovative examples are introduced so as to achieve the effect of mastery by drawing inferences.Besides, moral education is comprised in the creative thinking space to guide students to cultivate noble sentiment, thus to integrate knowledge imparting with ability training and quality improving as a whole.三、课程教学要求 序号 专业毕业要求 课程教学要求 关联程度 1 工程知识 建立机械创新设计的合理知识结构 H 2 问题分析 能够应用创新思维原理与方法对机械产品的创新性进行 分析 H 3 设计/开发解决方案 能够在机械产品设计中有意识地对创新思维原理与方法 加以运用。

M 4 研究 5 使用现代工具 6 工程与社会 7 环境和可持续发展 8 职业规范 培养学生的创新意识和创新精神 M 9 个人和团队 10 沟通 11 项目管理 12 终身学习通过创新思维原理与方法、典型创新案例的学习,激发 创新意识,掌握基本创新方法,为培养创新能力奠定基 础。

L 注:“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”“M”或“L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。

四、课程教学内容 章节 名称 主要内容 重难点关键词 学时 类型 1.创新的基本特征 理论讲授 1.创新与社会进步 2.创新人才的关键特 一 绪论 2.创新的特征与基本原理 征 2 3.创新教育与人才培养 3.创新意识 4.创造力 二 克服思维定势、激发创新潜能 1.创新思维的障碍:思维定势 2.培养创新习惯,激发创新潜能 1.思维定势 2.培养创新习惯 3.开发创新潜能 2 理论讲授 三 组合创新 1.组合创新的主要方式和一般规律 2.组合创新理论在机械创新设计中的应用 3.并联机构应用的领域及其构型研究 1.组合创新 2.组合要素、组合的内容、组合的手段 3.组合的主要方式 4.组合的一般规律 5.串联式机构组合、并联式机构组合、复合式机构组合、叠加式机构组合 5 2 理论讲授 课堂讨论 四 类比创新 1.类比创新原理与步骤 2.类比创新的主要方法 3.类比创新的事例 4.类比创新在机械创新设计中的应用 1.类比创新的主要方法 2.直接类比、象征类 比、因果类比、综摄类比 2 2 理论讲授 课堂讨论 五 仿生创新 1.仿生创新原理 2.仿生创新的分类 3.仿生机械 1.仿植物创新、仿动物创新、仿人创新 2.形态仿生、结构仿生、功能仿生 3.仿生机械手、仿生步行机械、仿生爬行机 器、仿生游动机器、仿生飞行器 5 2 理论讲授 课堂讨论 六 逆反创新 1.逆向思维及其分类 2.逆反创新的本质及其应用 3.逆反创新在机械创新设计中的应用 1.反向探求/顺序、位置颠倒/ 巧用缺点/ 补集式思维 2.机构的死点、主动件与从动件的互换 2 理论讲授 七 还原创新 1.还原创新原理 2.还原创新在机械创新设计中的应用 1.还原创新 2.反求工程 3.起重机械的还原创新 2 理论讲授 八 系统思维创新 1.系统思维方法 2.系统思维创新在机械创新设计中的应用 1.系统思维创新的原则 2.广义机械系统 3.设计的全面性、设计的系统性、设计的综合最优化 4 理论讲授 九 专利的形成与申请 1.专利的基本知识 2.申请专利的步骤 3.专利申请实例 1.专利申请的原因 2.专利的类型与属性 3.专利信息的利用 4.申请文件 2 理论讲授 五、考核要求及成绩评定 序号 成绩类别 考核方式 考核要求 权重()备注 1 期末成绩 课程报告 课外完成 60 百分制,60 分为及格 2 平时成绩 课堂讨论 分组进行 30 根据主题制作 PPT 讲解,讲解内容整理成文档提交;

依据讲解情况和文档质量给小组打分,组长以小组得分为平均分给组员打分。百分制,60 分为及格。平时表现 出勤情况 听课情况 10 3 次未参加课程则无法获得学分 注:此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。

六、学生学习建议 (一)学习方法建议 1.学习创新思维原理与方法,应注重理论联系实际,结合机械的实践,分析它在机械设 计中的应用,并结合丰富的创新实例,举一反三,达到融会贯通的效果。

2.创新能力可以通过学习、教育、训练、实践、激励等培养,应注意学习创新的基本知 识,注重应用和实践,有意识地运用创新的技法,通过创新的活动,创造性地解决生活和社 会中存在的各类问题。

(二)学生课外阅读参考资料 《机械创新设计》第 2 版,张春林主编,2008 年;

机械工业出版社 《创新设计:TRIZ 发明问题解决理论》,檀润华,2002;

机械工业出版社 《机械创新设计》,罗邵新,2008 年;

机械工业出版社 《机械创新设计》,高志等编著,2009 年;

清华大学出版社 《机械创新设计》,杨家军,2008 年;

科学出版社 七、课程改革与建设(选填)制订人签字:

 教研室主任签字:

 院部负责人签字:

 修订时间:

2017 年 月 日

第四篇:机械创新设计课程论文

机械创新设计课程论文

姓名:任华 班级:工业设计142 学号:20140203022

2LED台灯产品背景及发展现状

产品背景

LED的出现给我国台灯行业注入了新的能量,它极大地丰富了台灯的功能,具有广阔的发展前景。人们对物质生活的水平不断提出更高的要求。现在市场上大批量的生产产品已经满足不了人们个性化的需求。人们希望所购买的商品能满足物质功能外还能体现购买者的兴趣爱好,个人品味等。传统的台灯产品已无人问津,台灯行业要想改变现状,就得结合个性化需求,对台灯的结构和功能进行优化。

现有台灯市场的调研分析台灯的分类。目前市场上的台灯按功能分为:阅读、装饰。按风格分为:现代、中式、欧式等。按材质的类别:分为铝合金台灯、玻璃台灯、水晶台灯、实木台灯、陶瓷台灯等。台灯的光学要求。台灯最主要的功能就是照明,因此在使用过程中对于人的眼睛的影响至关重要。台灯的光源分为三大类:白炽灯、卤钨灯和荧光灯。无论哪种光源,在光学性能上均要求:①遮光性;②照度要求;③照度均匀度要求。只有确保这三点基本的光学性能要求,才能减缓眼睛的疲劳,才能称得上台灯。调研结果。了解台灯的种类、材料、市场需求等情况,从中分析市场的变化趋势,市场上的台灯种类繁多,销售量也不尽相同,主要区别于材料和创意。台灯行业的国内外现状

国内现状我国台灯的普及率很高,但由于存在体积大,依赖固定电源而无法断电使用等缺陷,为我国的台灯行业提供了很大的发展空间。目前,国内市场上的台灯种类样式繁多,按灯泡的类别分为:白炽灯、节能灯、LED灯;LED台灯是以发光二极管为光源的台灯,具有体积小、耗电低、使用寿命长、无毒环保、安全可靠等诸多优点,使得LED灯具从室外装饰,景观照明,逐渐发展到家用照明。可是目前市面上的很多LED照明产品由于受到使用的材料、制造工业及成本等因素的制约,并没有很好地展现它的优点。虽然台灯市场发展空间大,但是目前我国台灯产业发展仍存在诸多问题。通过大量的市场分析,价格较高的台灯大多来自国外,而国内的台灯价格普遍偏低,而个别高价格的国内台灯不是因为设计的独特而是因为材料的昂贵或工艺的特点。现今,市场对于台灯的要求主要体现在:一是追求个性化;二是功能的多样性及环保性。因此台灯已不再是简单的照明工具,而是逐步向组合化、装饰化、高效节能化发展。国外现状。欧洲各国的灯具设计一直引领世界潮流,如意大利的台灯设计除着重体现产品的内在品质外,还注重人和产品之间产生情感上的共鸣。荷兰的飞利浦很早就重视“以人为本”的原则。亚洲的松下和东芝等企业在照明产品的研发上也都位居世界前列。台灯产业发展趋势我国台灯产业近几年呈现快速增长的趋势,国内生产LED照明灯具的企业就有5000余家,由于LED照明产业的核心技术主要掌握在欧美等国家,国内企业主要生产低端产品,所以产品的附加值低,企业利润上不去。在生产过程中,能源消耗大、产品出场率低、环境污染严重、管理水平落后等,使得国内很多台灯企业纷纷倒闭。在此背景下,一些企业纷纷加快科技创新步伐,改进生产技术,有效提升了其台灯生产效率和质量。调研机构数据表明,自2010 年以来,国内的LED台灯销量平均增幅达35%。而海外市场达80%的家庭普及率,如图2所示,LED照明市场呈逐年上升趋势。此外,中国台灯产业发展研究报告首次提出“新型台灯产业”和“替代品产业”的概念,并以此为基础,界定了其具体的内涵,建立评价体系和量化指标体系。另外,行业协会还站在一个全新的视角推演和预测了我国台灯也的发展进程。展望未来,我们可以看到,LED灯具正在以其灵活便捷的优势赢得市场的认可和青睐。因此,局部照明产品的开发和应用必将成为市场的未来发展趋势,企业也将生产出更多个性化照明产品,以适应用户的实际需求。设计思路:LED灯的使用现在越来越广,台灯的灯现在大多用的也是LED灯了。但大多数的台灯的灯光照射方向是固定的,这限制了台灯的使用场景。也有台灯使用了柔性材料,能调节照射方向的台灯,从打开百叶窗,阳光照射到房间中受到启发,百叶窗结构也可以使用在台灯,百叶窗的角度可以从0度调节到180度,这样可以随意控制灯光的方向,又具有艺术感,要是再加上使用木质材料,又能体现品质感和自然感。

原理方案设计:如果将灯锁死在一个四面封闭的方盒中,那灯光的照射强度应该是比较高的,但这样灯光照射不出来,也就没有任何意义,如果将方盒的一面做成百叶窗式的结构,百叶窗关闭的时候,灯光只能从缝隙中射出来一点,当百叶窗渐渐地打开,灯光也就慢慢地照射出来了,从一开始的倾斜向下到中间的水平照射,再到最后的倾斜向上照射,灯光的照射方向就这样被巧妙地控制住了,又具有形式感和艺术感。当然单单就一个方盒,那灯光的照射范围也是有限的,所以要将方盒提升一定的高度,就像台灯那样,既有能发光的头部,又有连接部分和底座。

关键技术:LED节能技术 LED防眩光技术 百叶窗调节控制

材料:LED灯部分:玻璃 金属有机化合物 氮化物 塑料 导电材料

百叶窗部分:线 薄竹片 不锈钢 台灯外壳:木材

应用前景:百叶窗式LED灯用百叶窗的形式来控制灯光的方向,相比之前的调节灯罩方向的更具有创新性,更具有艺术感。可以用作床头灯,学生护眼灯等等。假设这样一个场景,学生小A回到家先要完成作业,将台灯的百叶窗调成45度左右,让光线照到书上,在完成作业后,小A要用台灯照到书架上找书,可以将百叶窗调成接近于水平方向,让灯光能垂直照到墙上。模型效果图

虽然工业设计没有涉及很深很难的机械结构,但是对于工业设计来说,机械结构也是非常重要的,掌握了解机械结构的应用场景和方法,对于设计来说,就能扩大设计的可能性,加深设计的深度和细节,也能让我们对所设计的东西的可行性能做出一定的判断。

创新的作用体现在我们生活中的方方面面,大到人类文明进步、人类科学的发展、现代科学体系、技术和经济发展、综合国力,小到我们的日常生活,一个创新的点子往往能给我们带来太多的便利。世界各国之间在政治、经济、军事和科学技术方面的剧烈竞争。实质上是人才的竞争,而人才竞争的关键是人才创造力的竞争。然而,渗透人们生活点点滴滴的东西,总是与机械有千丝万缕的联系,因此,如何培养和提高大学生的创新能力,特别是对机械类学生来说,更应该把培养学生的创新思维和动手能力摆在重要位置。

所谓的“创新”简单地理解不就是“创造新的东西嘛”,我将其分为两类:革新和改进。革新和改进都可以创造新型东西,都能给人们带来人们想要的某些效果。我想首先从“创新的起始点”谈起,创新其实并不神圣,它来源于生活,多数的创新是建立在解决目前处理问题存在的缺陷上面的。以前处于温饱的中国人民,在解决了温饱问题之后开始考虑怎样更好地解决衣食住行问题、更舒服地生活了,这就是创新的源泉。为了更方便地洗衣服,洗衣机随之诞生,将以前的人工搓洗,直接装换为旋转式柔和的衣物间自身相互摩擦,接着又有不断的改进,于是市场上出现了各式各样的洗衣机;为了方便人们缝补衣服,缝纫机也就被发明出来了,并且不再墨守成规地用单线缝补,进而更高效更牢固的缝补衣物。还有不胜枚举的例子供我们参考,一个新的具有时代意义的机械产品被生产出来,首先肯定是突破常规的,而所谓的突破,其实质上探究新的工作原理,这样的突破才是飞跃性的突破为便于区别,我将其定义为“革新”。在我看来,很多时候人们创新的想法往往被扼杀在摇篮里,由于专业知识和阅历的局限性,我们太容易否定自己的各种想法了,其实可能只要我们去深究,即使现在不能实现东西,谁能保证以后也没法实现呢,就如同50年代的人能预想到现在人手一台电脑的现象嘛。然而,我又不得不承认,那种具有时代意义的机械产品的诞生,并不常见,我们司空见惯的还是在原有理论基础上面的改进,但是,真正的创新其实应该具有革新一样意义,其真正鼓励人们去做的其实是用不同的方法去更好地解决相同的问题,简单的换位思考有时候会得到意想不到的效果,所以,创新从思维做起、从点子做起,无论从你所掌握的知识能否实现,先要敢想。

我们的生活离不开机械,各种机械产品让我们的生活变得越来越便利,然而,实际生活中其实还存在着很多让人们不满的地方,需要我们去完善,去用非常规的方法解决,进而完成真正意义上的革新。

第五篇:机械电子工程专业设计课程教学大纲

《机械电子工程专业课程设计》指导书

学时/学分: 3周 /

3适用对象:机械工程及自动化专业

课程类型:学科专业必修课

先修课程:电工电子技术、微机原理与接口技术、测试技术、液压传动、机电传动控制、PLC控制

技术、机电一体化系统设计

机电控制方向课程设计/ Mechatronic Speciality Project

先修课程:1.机械设计;2.控制技术(1)(2)(3)3.检测技术;4.控制理论基础;

5.伺服动力元件及系统推荐修读学期:6课程简介:本课程是机械与动力工程学院机电控制专业方向本科学生的一门必修专业课,其主要任务是使学生通过一级倒立摆机电控制系统的设计,综合运用机械设计、伺服动力驱动、检测技术、控制理论、计算机软硬件等方面的知识,培养机电系统的分析与设计能力,初步掌握机电系统的设计过程和方法。本课程着重培养学生灵活运用各种理论基础和专业知识的能力,为培养机电控制系统的综合设计能力打下良好基础。It’s a compulsory course for the mechanical electronic undergraduates of in the School of Mechanical and Power Engineering.It focuses on the designing of mechanism, servo power driving, sensing and control system of inverse pendulum with the fires order, the familiarizing of the design procedure and design methods for the mechatronic system.The course emphasizes the training of the abilities of synthetic designing mechatronic control system.一、教学目的通过课程设计培养学生综合运用所学知识和技能、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节,专业课程设计是建立在专业基础课和专业方向课的基础上的,是学生根据所学课程进行的工程基本训练,课程设计的目的在于:

1、培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识,独立进行机电控制系统(产品)的初步设计工作,并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。

2、培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料,运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力,提高计算、绘图等基本技能。

3、培养学生掌握机电产品设计的一般程序和方法,进行工程师基本素质的训练。

4、树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。

二、教学内容及基本要求:

设计内容为机电控制系统(典型机电产品)设计,其主要内容包括:1)机械传动结构设计;2)电气测控系统;

课程设计题目如下:

1. 机电传动单向数控平台设计;

2. 液压油缸的压力和速度控制;

课程设计的基本要求:

1)方案设计:根据课程设计任务的要求,在搜集、归纳、分析资料的基础上,明确系统的主要功能,确定实现系统主要功能的原理方案,并对各种方案进行分析和评价,进行方案选优。

2)总体设计:针对具体的原理方案,通过对动力和总体参数的选择和计算,进行总体设计,最后给出机械系统的控制原理图或主要部件图(A2一张)。

3)根据控制功能要求,完成电气控制设计,给处电气控制电路原理图(A3图一张)。

4)课程设计的成果最后集中表现在课程设计说明书和所绘制的设计图纸上,每个学生应独立完成课程设计说明书一份,字数为5000字以上,设计图纸不少于两张。

5)用计算机绘图或手工绘图,打印说明书。

6)设计选题分组进行,每位同学采用不同方案(或参数)独立完成;

三、课程设计时间安排及设计过程的相关环节

课程设计共3周,各阶段的任务和时间安排建议如下:

1.查阅资料及系统方案选择设计(5天)

根据课程设计任务的要求在搜集、归纳、分析资料的基础上,将设计要求具体实施,确定系统设计方案,并完成初步计算,具体步骤如下:

1)根据设计要求,尽可能的多构想一些原理方案,并通过技术、性能与经济合理型比较,寻求可行的设计方案;

2)对可行的设计方案进行分析计算或实验验证,考查所提原理方案能否满足设计要求,并确定最终设计方案;

2.机械系统图和电气控制原理的设计阶段(5天)

1)根据所选设计方案,通过较详细的分析计算,完成机械传动系统及主要部件的结构设计画出的图纸;

2)根据系统检测控制要求,完成电气控制部件的选型与控制电路图的设计;

3.课程设计说明书的编写(3天)

根据系统方案设计的分析、计算内容,写出设计说明,要求其内容密切结合设计课题,重点突出,用自己的语言认真书写,文字通顺流畅,要防止不加分析地长篇引用教科书,抄袭其它著作中的阐述。

说明书的具体内容由学生根据课题内容进行编写,—般应包括下列内容:

封面:(见附录)

目录:(章节)

内容(参考):

1设计任务

1.1设计任务介绍及意义

1.2设计任务明细

2总体方案设计

2.1 设计的基本依据

2.2 可行性方案的比较

2.3 总体方案的确定

3机械传动系统设计

3.1机械传动装置的组成及原理

3.2主要部件的结构设计计算

4电气控制系统设计

4.1 控制系统的基本组成4.2 电器元件的选型计算

4.3 电气控制电路的设计

4.4 控制程序的设计及说明结论

参考书目

4.设计总结与答辩(2天)

学生在规定的时间内完成设计任务后,对设计方案的选择依据、设计内容的分析计算、主要设

计成果以及设计中存在的问题进行总结,然后申请答辩。

四、课程设计成绩的评定及考核方式

课程设计的最终成绩,是根据平时设计情况及答辩进行综合评价,评价内容为:

1、学生的出勤情况

2、学生的设计态度

3、设计方案的情况

4、图面质量

5、设计说明书论述质量

成绩的评定:平时占20%、设计完成质量及答辩占80%;最终成绩按优、良、中、及格和不及格五级评定。

五、设计题目说明

1机电传动单向数控平台设计;

1.1 电机驱动方式:步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机、同步电机;

1.2 机械传动方式:螺旋丝杆、滚珠丝杆、同步皮带、链传动等;

1.3 电气控制方式:单片微机控制、PLC控制;

1.4 功能控制要求:速度控制、位置控制;

1.5 主要设计参数:

单向工作行程——800、500、300 mm;

移动负载质量——100、50 kg;

负载移动阻力——50、100 N;

移动速度控制——0.2、0.5 m/s;

控制精度要求:速度/位置均为1/1000

机械图包括:电机—(减速器)--传动部件—负载---(包括它们的安装底座+联轴器+支承部件+导向装置);

包括以上部件的选型设计;

电气部件选型设计;流程图+程序

2气压传动两维运动机械手;

2.1 执行元件:气动气缸;

2.2 运动方式:直角坐标、圆柱坐标;

2.3 控制方式:单片微机控制、PLC控制;

2.4 控制要求:速度控制、位置控制;

2.5 主要设计参数:

气缸工作行程——400、300 mm;

移动负载质量——100、50 kg;

移动速度控制——0.2、0.5 m/s;

3液压油缸的压力和速度控制;

3.1 执行元件:液压油缸;

3.2 传动方式:电液比例控制;

3.3 控制方式:单片微机控制、PLC控制;

3.4 控制要求:速度控制、推力控制;

3.5 主要设计参数:

油缸工作行程——600、800 mm;

额定工作油压——6.5MPa;

移动负载质量——1000、2000 kg;

负载移动阻力——5000、10000 N;

移动速度控制——0.2、0.5 m/s;

控制精度要求:力/速度/位置均为1/100

机械图包括:电机—(减速器)--泵—阀块---(包括它们的油箱+联轴器+电液控制元件); 包括以上部件的选型设计;

电气部件选型设计;流程图+程序

主要参考书:

1. 机械原理与机械设计; 6. PLC控制技术;

2. 微机原理与接口技术; 7. 机电一体化系统设计;

3. 测试技术; 8. 机电控制及自动化;

4. 机电传动控制; 9. 机械设计手册;

5. 液压与气压传动; 10. 机电一体化技术手册;

机械工程及自动化系

2010年12月24日

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