黃金波，楊 萍

（湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲 412006）

0 引言

隨著科技的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人們的思維也跟隨著社會(huì)的發(fā)展而發(fā)生變化，抽象思維、邏輯思維、逆向思維等多種思維模式成為人們生活中常用的模式，其中創(chuàng)新思維是人類在發(fā)展過程中，通過對(duì)過去不斷總結(jié)、突破而形成的新思維，創(chuàng)新思維能夠推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，促進(jìn)各行各業(yè)的發(fā)展。創(chuàng)新是時(shí)代發(fā)展的動(dòng)力所在，是國家富強(qiáng)的基礎(chǔ)，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中融入創(chuàng)新元素對(duì)于機(jī)械制造的發(fā)展十分必要。

1 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的特征

機(jī)械制造指從事各種動(dòng)力機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、化工機(jī)械、紡織機(jī)械、機(jī)床、工具、儀器、儀表及其他機(jī)械設(shè)備等生產(chǎn)的工業(yè)部門，機(jī)械制造業(yè)為整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)裝備，其發(fā)展水平是國家工業(yè)化程度的主要標(biāo)志之一[1]。機(jī)械制造逐漸與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，以機(jī)械設(shè)計(jì)與制造為基礎(chǔ)，融入計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的交叉學(xué)科，主要任務(wù)是運(yùn)用先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)的理論與方法，解決現(xiàn)代工程領(lǐng)域中的復(fù)雜技術(shù)問題，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品智能化的設(shè)計(jì)與制造。

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有獨(dú)特性，創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中需要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證，使每個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都能夠得到優(yōu)化，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)該與傳統(tǒng)有明顯的優(yōu)化，因此機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有獨(dú)特性。

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有整體化特征，機(jī)械制造與機(jī)械設(shè)計(jì)涉及到自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、編程等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，在設(shè)計(jì)過程中，各個(gè)專業(yè)緊密相連，相互滲透，因此工作人員應(yīng)該對(duì)多個(gè)專業(yè)都比較熟悉，才能夠進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，所以機(jī)械化創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有整體化特征。

在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程中，需要引進(jìn)新技術(shù)，對(duì)新技術(shù)進(jìn)行了解，然后根據(jù)我國機(jī)械制造的需求進(jìn)行創(chuàng)新。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新的作用

2.1 創(chuàng)新元素在設(shè)計(jì)中的作用

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是指通過對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)品或者技術(shù)進(jìn)行研究，然后在此基礎(chǔ)上，發(fā)揮創(chuàng)新思維，設(shè)計(jì)出在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、使用水平等多個(gè)方面優(yōu)化的新產(chǎn)品。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的是為了讓新的產(chǎn)品服務(wù)社會(huì)，使人們的生活與工作水平不斷提高，因此創(chuàng)新元素在機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用分為2 個(gè)方面，一方面使能夠?qū)υ械臋C(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行改造，使其在人們的工作與生活中發(fā)揮出更大的價(jià)值；另一方面，通過現(xiàn)有的機(jī)械技術(shù)研究出新的設(shè)計(jì)。無論是新產(chǎn)品還是新設(shè)計(jì)，只要能夠在原有的基礎(chǔ)上降低成本、使用更加便捷或者更加環(huán)保等，都屬于創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。

2.2 創(chuàng)新元素在產(chǎn)品中的作用

機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，包括外部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、內(nèi)部零件的設(shè)計(jì)等多個(gè)方面，不同類型的客戶對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的需求不同，以鐘表為例，老年人對(duì)鐘表的需求是能以最方便的方式準(zhǔn)確看出時(shí)間，而兒童對(duì)鐘表的需求是多一些花哨的設(shè)計(jì)，吸引其對(duì)鐘表的好奇，所以創(chuàng)新元素在產(chǎn)品中也十分重要。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求也越來高，比如辦公設(shè)備，打印機(jī)、掃描儀等體積越來越小，這都是根據(jù)人們的需求，使機(jī)械產(chǎn)品不斷創(chuàng)新。

2.3 創(chuàng)新元素在制造中的作用

我國出版的《現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中提出，將創(chuàng)新元素融入到制造設(shè)計(jì)中，因此機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新并不只是理念，應(yīng)該與實(shí)際相結(jié)合，使創(chuàng)新思維在機(jī)械制造中能夠發(fā)揮出真正的價(jià)值。在制造過程中，創(chuàng)新是打破傳統(tǒng)，改善當(dāng)前存在缺陷的實(shí)際，使更多的新儀器設(shè)備改善人們的生活。

3 機(jī)械制造和機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新案例分析

機(jī)械制造與機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸與我們的生活相結(jié)合，我國很多高校對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新高度重視[2]，在一次機(jī)械設(shè)計(jì)活動(dòng)中，有同學(xué)以德國的慧魚創(chuàng)意組合模型為基礎(chǔ)，通過機(jī)械化設(shè)計(jì)等，制造出多種創(chuàng)意組合?；埕~創(chuàng)意組合模型主要有組合包、培訓(xùn)模型、工業(yè)模型三大系列，涵蓋了機(jī)械、電子、控制、氣動(dòng)、汽車技術(shù)、能源技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域和高新學(xué)科。本文針對(duì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以慧魚創(chuàng)意模型為技術(shù)，在設(shè)計(jì)方面進(jìn)行創(chuàng)新。首先需要準(zhǔn)備慧魚工業(yè)的模板、計(jì)算機(jī)、編程軟件等。

在設(shè)計(jì)過程中，該組同學(xué)采用了電池供電的形式，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，然后通過減速器進(jìn)行變速，再通過轉(zhuǎn)矩進(jìn)行輸出，三輪車就能夠前進(jìn)，開關(guān)上可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反的控制，使三輪車實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或者后退的操作。旋轉(zhuǎn)木馬是將電源連接之后，通過中心軸的原理使中心軸帶動(dòng)4 個(gè)方向的小馬進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在高校中通過機(jī)械設(shè)計(jì)活動(dòng)提高學(xué)生的實(shí)踐能力，使其了解機(jī)械創(chuàng)新的樂趣，在未來的發(fā)展中能夠在機(jī)械方面有更多的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[3]。

在我們工作生活中，機(jī)械制造業(yè)存在很多問題，比如內(nèi)燃機(jī)是一種動(dòng)力機(jī)械，通過燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。

傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)一般由凸輪組成，工作的過程中，溶溝回轉(zhuǎn)動(dòng)作使動(dòng)桿往復(fù)動(dòng)作，當(dāng)活塞進(jìn)行2 次往復(fù)動(dòng)作后，凸輪旋轉(zhuǎn)360°，達(dá)到動(dòng)力的需求，但回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性很難控制。在制造業(yè)對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)了這一問題，因此設(shè)計(jì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行改造，添加多個(gè)氣缸，使內(nèi)燃機(jī)變成了多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，氣缸能夠?qū)ν馆喌倪\(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，也能夠改變凸輪的轉(zhuǎn)速，改造后的內(nèi)燃機(jī)在船只、建筑機(jī)械設(shè)備中都得到了良好的應(yīng)用。經(jīng)過創(chuàng)新設(shè)計(jì)的內(nèi)燃機(jī)體積比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)更小，在使用的過程中，噪聲也比較小，使生產(chǎn)與工作過程得到優(yōu)化，由此可見，合理應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)可以輔助提升創(chuàng)新設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量[4]。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 智能化發(fā)展

智能化是21 世紀(jì)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是當(dāng)前制造業(yè)追求的方向。智能化能使機(jī)械設(shè)備具有判斷能力、思維邏輯以及面對(duì)問題時(shí)的決策能力。當(dāng)機(jī)械運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時(shí)，智能化設(shè)備能根據(jù)算法得出最佳的處理方式，然后進(jìn)行靈活的處理[5]。機(jī)械化應(yīng)用屬于模仿人類的部分智能行為，雖然不能與人類相比較，但是對(duì)于工業(yè)發(fā)展而言，低級(jí)的智能就能促進(jìn)工業(yè)發(fā)展。智能化主要體現(xiàn)在控制技術(shù)方面，是機(jī)械設(shè)備在應(yīng)用的過程一種方式的體現(xiàn)。制造行業(yè)智能化發(fā)展主要是集人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、動(dòng)力學(xué)技術(shù)等于一體，通過對(duì)人類思維等的模仿，使機(jī)械設(shè)備的操作更加精準(zhǔn)。機(jī)械技術(shù)的智能化發(fā)展使機(jī)械設(shè)備、機(jī)械創(chuàng)意等有了更廣闊的發(fā)展空間，在未來的發(fā)展中，智能化趨勢(shì)會(huì)更加明顯。

4.2 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展逐漸改變了人們的生活方式，在未來的發(fā)展中，機(jī)械制造與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合會(huì)更加深入?；ヂ?lián)網(wǎng)還能改變機(jī)械產(chǎn)品的銷售模式，打破地區(qū)限制，使機(jī)械產(chǎn)品能夠服務(wù)更多的人群。通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，也能使各地的機(jī)械設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)有效溝通，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展，為機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供更多的可能。中國制造2025 是我國提出的第一個(gè)10 年行動(dòng)綱領(lǐng)，，我國機(jī)械制造行業(yè)還在延用傳統(tǒng)的“師徒制”，使很多工作者的創(chuàng)意與想法被傳統(tǒng)的觀念禁錮，但在互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，人們可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，甚至有再線的課程，使機(jī)械制造與機(jī)械設(shè)計(jì)被更多人熟知。因此，在未來的發(fā)展中，機(jī)械制造和機(jī)械設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系會(huì)越來越緊密。

4.3 節(jié)能化發(fā)展

隨著生活水平的提高，人們對(duì)于環(huán)境問題越來越重視，保護(hù)環(huán)境意識(shí)也越來越強(qiáng)烈。我國大力提倡可持續(xù)發(fā)展的基本方針，綠色、節(jié)能、低碳、環(huán)保概念是我國社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)。制作業(yè)設(shè)備的發(fā)展也需要具有節(jié)能化特點(diǎn)，這樣才能可持續(xù)的發(fā)展。在未來的發(fā)展中，機(jī)械制造技術(shù)也會(huì)與綠色環(huán)保技術(shù)相結(jié)合，在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，采用環(huán)保材料，使機(jī)械產(chǎn)品在滿足人們需求的同時(shí)也能夠滿足環(huán)境發(fā)展的需求。比如當(dāng)前物流行業(yè)采用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行分揀貨，提高工作效率，是機(jī)械發(fā)展的一種體現(xiàn)，比如內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)在很多領(lǐng)域也有應(yīng)用，但改良后的設(shè)計(jì)，在節(jié)能、使用等多個(gè)方面都優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制更加順暢。

5 結(jié)語

目前，我國機(jī)械制造方面與西方發(fā)達(dá)國家相比較，仍然存在一定的差距，在機(jī)械設(shè)計(jì)方面也比較落后，因此我國機(jī)械制造行業(yè)在發(fā)展過程中，主要以引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)為主，在管理與研究體系方面仍然存在不足，要想從根本上提高我國機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展水平，就需要完善機(jī)械制造的研究系統(tǒng)，融入創(chuàng)新元素，在引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，融入創(chuàng)新元素，開發(fā)出創(chuàng)新產(chǎn)品，使我國制造行業(yè)能夠帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并助推其他產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。