機械創(chuàng)新設(shè)計論文優(yōu)選

1、培養(yǎng)機械創(chuàng)新能力的意義隨著科技的進(jìn)步時代的發(fā)展，現(xiàn)實社會對大學(xué)生能力的要求越來越高，特別是創(chuàng)新能 力。 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力是全面實施素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。 如何開發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生 的創(chuàng)新能力， 一直以來是教育改革的重大課題。 縱觀歷史全國各大院校始終沒有停止過對 教育改 革的探討， 都在試圖找到一條更適合本校發(fā)展的道路。 培養(yǎng)大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計能 力的重要意義 機械創(chuàng)新設(shè)計是指在充分發(fā)揮設(shè)計者創(chuàng)造性的前提下， 利用人類已有的相關(guān) 科技成果進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思， 從而設(shè)計出具有新穎性、 創(chuàng)造性 及實用性機構(gòu)或機械產(chǎn)品的一種 實踐活動。 在當(dāng)前激烈的國際競爭中， 培養(yǎng)大學(xué)生具有較強的機械創(chuàng)新能力，能夠促

2、進(jìn) 我國機械行業(yè)的發(fā)展， 逐漸使其處在國際發(fā)展水平的前列， 縮短我國與發(fā)達(dá)國家的差距。 另 外培養(yǎng)大學(xué)生具有創(chuàng)新能力，是高校教育的使命，體現(xiàn)了高校教育上升到一個新的發(fā)展水 平。機械創(chuàng)新中學(xué)生暴露出的主要問題1. 好高騖遠(yuǎn)。在備戰(zhàn)機械創(chuàng)新大賽的初期 , 學(xué)生普遍表 現(xiàn)出好高騖遠(yuǎn) , 對比賽的要求和難 度估計不足 , 提出了很多宏大的創(chuàng)新設(shè)計方案 , 即超出了自己知識和能力所限 , 又在學(xué) 校資金資助范圍之外 , 更是幾個人在短短的幾個月不可能完成的 。2. 能力不足。由于我國過去的教育觀念和體制 及專業(yè)設(shè)置和課程體系等多方面的原因 , 我 國大學(xué)生 的創(chuàng)新能較差 , 這主要表現(xiàn)在創(chuàng)新意識淡薄 ,

3、 缺乏創(chuàng)新思維 ; 只會記憶知識點 應(yīng)付考試 , 不會應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題 ; 知識面窄 , 對現(xiàn)代輔助設(shè)計軟件應(yīng)用不熟 練 , 科技論文寫作水平欠缺 ; 動手能力較差 , 不能自主進(jìn)行機械加工和電路制作。3. 虎頭蛇尾。大學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動 , 開始 熱情很高 ,報名踴躍 , 惟恐不能參加 , 但隨 著時間的推 移 , 問題的深入 , 學(xué)生容易出現(xiàn)畏難情緒和患得患失 的現(xiàn)象 , 缺乏堅強的毅 力和高度的責(zé)任感 。開始宏大 的構(gòu)思 , 遇到困難 , 就草草收場 , 能減則減 。4. 單打獨干。大學(xué)生科技創(chuàng)新團(tuán)隊組織松散 , 易集易散。由于團(tuán)隊負(fù)責(zé)人缺乏領(lǐng)導(dǎo)和組織 能力 , 團(tuán) 隊成員缺乏

4、奉獻(xiàn)精神 , 沒有協(xié)議的約束 , 很容易使團(tuán) 隊中途散伙或名存實亡。 最后設(shè)計任務(wù)完全落在項 目負(fù)責(zé)人身上 , 出現(xiàn)單打獨干現(xiàn)象。大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)途徑創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是集學(xué)校教育 、家庭教育、社會教育、終身教育于一體的教育體系共同作 用的結(jié) 果 3 , 學(xué)校教育 , 特別是大學(xué)階段的教育尤為重要 , 中小學(xué)教育重在基礎(chǔ)知識 的積累, 通用技能的獲得 , 學(xué)習(xí)和思維方法的培養(yǎng) ; 大學(xué)教育重在專業(yè)知識的積累 , 特殊 技能的獲得 , 創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。如何營造良 好的外部環(huán)境 , 創(chuàng)造具有時代性 、開放性、 超前性的內(nèi) 部條件 , 培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識 、鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力 , 發(fā)揮他們的創(chuàng)造力

5、 , 是目前我國高等教育的一個重要任務(wù)。（ 一 ） 重視學(xué)生個性發(fā)展 , 普及創(chuàng)新理念 創(chuàng)新理念不只是針對學(xué)生 , 更是針對學(xué)校、教師 和管理干部 。轉(zhuǎn)變觀念就是要樹立正確的學(xué)生觀 , 即 不能把學(xué)生看作消極的被管理對象 , 也不能把學(xué)生當(dāng) 作灌輸知識的容器 , 而是要把每一個學(xué)生都看作具有創(chuàng)造潛能的主體 、具 有豐富個性的主體。學(xué)校要重視學(xué)生的個性差異 , 注重學(xué)生的個性發(fā)展 。為此，應(yīng)該改革 傳統(tǒng)的教育教學(xué)管理體制 , 例如允許未畢業(yè)的學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)業(yè) , 為他們保留一定時間的 學(xué)籍 ; 鼓勵 學(xué)生參加各種科技創(chuàng)新競賽 , 激勵那些敢于創(chuàng)新的學(xué) 生脫穎而出等。（ 二 ） 構(gòu)建合理的課程體系

6、 , 增設(shè)創(chuàng)新通識課程學(xué)校要調(diào)整課程體系 , 完善教學(xué)計劃 , 壓縮 課內(nèi)學(xué)時 , 增加課外學(xué)時 , 給學(xué)生更多獨立思考的時間和空間 , 以便激活大學(xué)生的創(chuàng)新 思維; 創(chuàng)造能力來源于 寬厚的基礎(chǔ)知識和良好的素質(zhì) , 僅僅掌握單一的專業(yè)知識是不夠 的 。因此 , 加強大學(xué)生基礎(chǔ)教育的內(nèi)容更新和外延拓展及構(gòu)建合理的課程體系就顯得非常 重要。大學(xué)教育中要注重文、 理滲透 , 可以對文科學(xué)生 開設(shè)部分自然科學(xué)課程 , 對理科學(xué) 生適當(dāng)加強人文學(xué)科課程的教育 , 使文理學(xué)科之間相互滲透 ; 實行大學(xué)科、大專業(yè)教育 , 使課程之間互相滲透 , 打破明顯的課程界限 , 設(shè)置一些跨學(xué)科 、跨專業(yè)的課程 , 使

7、學(xué)生知 識 結(jié)構(gòu)既博又專 , 且能夠觸類旁通 , 以便在未來的工作 中具備創(chuàng)新的能力 。要增加選修 課的比重 , 允許學(xué)生跨系 、跨專業(yè)選修課程 , 使學(xué)生依托一個專業(yè) , 著眼于 綜合性較強 的跨學(xué)科訓(xùn)練。開設(shè)一系列專門的創(chuàng)新通識課程 , 從思維科學(xué)或心理學(xué)、方法論的角度來 探 討創(chuàng)造性思維的問題 , 如強化動因的群體激智創(chuàng)新創(chuàng)造法、擴展思路的廣角發(fā)散創(chuàng)新創(chuàng) 造法 、把握機遇的直覺靈感創(chuàng)新創(chuàng)造法、重視分析的思維推理創(chuàng)新創(chuàng)造法、探索規(guī)律的現(xiàn) 代科學(xué)創(chuàng)造法 。給學(xué)生介紹一 些最基本的科研和創(chuàng)新方法 , 諸如如何選題 , 如何搜集、 分析、整理資料 , 如何提煉論點 （觀點）, 如何撰寫研究報告和

8、學(xué)術(shù)論文 , 如果申請專利等等。（ 三 ） 改進(jìn)教學(xué)方法 、轉(zhuǎn)變培養(yǎng)模式 教師要不斷改革課堂教學(xué) , 變傳統(tǒng)的灌輸式、 填 鴨式 教學(xué)為啟發(fā)式 、互動式、引申式教學(xué) , 充分調(diào)動學(xué)生思維問題的積極性 , 對學(xué)生提出的 問題要善于引 導(dǎo)、啟發(fā) , 以此激活大學(xué)生的創(chuàng)新思維。千方百計 、想方設(shè)法地去調(diào)動和 激發(fā)學(xué)生對科研創(chuàng)新的興趣。 讓 學(xué)生感受、 理解知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程 , 培養(yǎng)學(xué)生的 科 學(xué)精神和創(chuàng)新思維習(xí)慣。 積極創(chuàng)造條件 , 讓學(xué)生積 極參與教學(xué)過程。 傳統(tǒng)的考試方式重視 的是對已有 知識的傳授和記憶 , 這樣的考試方式顯然不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng) , 這就 要求我們改革傳統(tǒng)的考試方式。

9、 新的考試模式不僅要考查學(xué)生對知識的掌握 , 更 要考查學(xué) 生創(chuàng)造性地分析問題 、解決問題的能力 , 以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力 。在考試 方式上 , 進(jìn)行適量的開卷考試。 考試時允許學(xué)生帶課本、 筆記 等資料 , 允許學(xué)生發(fā)表不同 的意見 , 對那些有創(chuàng)造性 見解的答卷要給予鼓勵 , 力爭把學(xué)生的精力引導(dǎo)到對 問題的分 析和解決上來 。有些課程也可以用綜合性 大作業(yè)和專題小論文的方式取代傳統(tǒng)的閉卷考 試方 式, 放寬考試時間限制 , 以便于學(xué)生們搜集資料 , 對有 關(guān)問題做較為深入地探討和 研究。在考試內(nèi)容方面 , 要安排一些沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)答案的探討性問題 , 需要學(xué) 生經(jīng)過充分 而深入

10、地思考才能夠做出解答 ; 或是安排 一些綜合性較強的問題 , 需要學(xué)生運用所學(xué)理論 知識經(jīng)過反復(fù)、 仔細(xì)地分析思考才能做出回答 。這有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造能 力 , 并對他們起到一 種重要的導(dǎo)向作用。（ 四 ） 營造創(chuàng)新氛圍 , 培植創(chuàng)新市場創(chuàng)新型人才的培養(yǎng) , 文化環(huán)境的熏陶非常重要。 一方面 , 大學(xué)生應(yīng)該主動營建自己的創(chuàng)新團(tuán)體 , 如各 種創(chuàng)新競賽團(tuán)隊、大學(xué)生科技創(chuàng)新協(xié)會、大 學(xué)生創(chuàng)業(yè) 團(tuán)隊等; 另一方面 , 大學(xué)生要積極利用好大學(xué)里的各 種軟、硬件方面的資源 , 如 圖書館、實驗室等, 這些場所通常是培育和激發(fā)創(chuàng)新靈感的絕佳環(huán)境 ; 同時 , 大學(xué)生還應(yīng) 該主動走出校門 ,

11、參加社會調(diào)研 , 讓理論和實踐相結(jié)合 , 在社會實踐中發(fā)現(xiàn)問題 、思考問 題 、解決 問題 , 并在實際活動中及時反饋 , 形成最后的成果 。 充分利用第二課堂 , 定 期舉辦各種學(xué)術(shù)講座、 學(xué)術(shù)沙龍和大學(xué)生科技報告會 , 出版大學(xué)生論文集 , 鼓勵學(xué)生積極 參加學(xué)術(shù)活動 , 對于不同領(lǐng)域的知識有一個大體的涉獵 , 進(jìn)行不同學(xué)科之間的交流 , 從而 學(xué)習(xí)他人如何創(chuàng)造性地解決問題的思維和方法 , 以強化創(chuàng)新意 識 ; 鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新 , 可以讓他們參加教師的科研 課題, 也可以由學(xué)生自擬題目 ,并選派教師指導(dǎo) , 并對學(xué)生的 科研課題進(jìn)行定期檢查和鑒定 , 這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新毅力和責(zé)任心

12、, 拓展學(xué)生的視野 , 有效發(fā)揮他們的創(chuàng)造才能。 創(chuàng)新 , 不僅僅局限于實驗室里 , 更需要將創(chuàng)新成 果推向市場。 任何創(chuàng)新成果 , 只有不斷向市場轉(zhuǎn)化 , 得到市場的認(rèn)可 , 才是有價值的創(chuàng)新成果 。當(dāng)前 大學(xué)生創(chuàng)新成果的市場化率 , 還不足已有研究成果的 10 %,除了大學(xué)生自己需要把握好創(chuàng) 新活動的研 究方向 , 使其更加貼近市場需求外 , 還需要學(xué)校和企業(yè)的共同努力。一方面 , 學(xué)校要創(chuàng)造條件將大學(xué)生的創(chuàng)新成果主動推向市場 , 爭取得到市場的認(rèn)可 ; 另一 方面 ,作為市場主體之一的企業(yè)也要積極關(guān)注大學(xué)生 的創(chuàng)新成果 , 對其予以扶持并提出寶貴的 研究意見 , 兩方面的結(jié)合將會有力地推

13、動大學(xué)生創(chuàng)新成果的市場化 , 促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新素 質(zhì)的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高 。（ 五 ） 建設(shè)創(chuàng)新必需的硬件環(huán)境 , 組建創(chuàng)新指導(dǎo)教師團(tuán)隊 學(xué)校要為大學(xué)生營造創(chuàng)新必需的 硬件環(huán)境 , 為大學(xué)生創(chuàng)新提供物質(zhì)技術(shù)支持 , 包括開放基礎(chǔ)研究性實驗室 、各種功能的專 業(yè)性實驗室。要將各實驗室的實驗內(nèi)容 、功能在網(wǎng)上宣傳 , 讓學(xué)生了解其使用程序。學(xué)校 要有必需的技能訓(xùn)練中心 、加工中心 , 讓學(xué)生能夠自己動手實現(xiàn)其創(chuàng)新構(gòu)思。 學(xué)校還應(yīng)該 為大學(xué)生 創(chuàng)新提供研究資金支持等。 配備高水平的 、相對穩(wěn)定的創(chuàng)新指導(dǎo)教師團(tuán)隊 , 是 大學(xué)生創(chuàng)新活動成敗的關(guān)鍵 。要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才 , 學(xué)校教師隊伍要有創(chuàng)新的意識 、

14、創(chuàng)新 的精神以及創(chuàng)新的行動和實踐 。世界各國著名大學(xué)的共同經(jīng)驗證明 , 高素質(zhì)的師資隊伍是 決定一所大學(xué)核心競爭力的關(guān) 鍵所在。從一定意義上說 , 現(xiàn)在中國大學(xué)與世界一流 大學(xué)的 差距 , 主要是教師隊伍水平的差距 。教師的創(chuàng)新激情 、學(xué)術(shù)水平 、治學(xué)態(tài)度直接影響 學(xué)生的創(chuàng) 新活動 。指導(dǎo)教師團(tuán)隊的專業(yè)背景應(yīng)該盡量涵蓋創(chuàng) 新必需的技術(shù)領(lǐng)域 , 知識具 有互補性 , 能為學(xué)生創(chuàng)新活動提高全面的技術(shù)支持。（ 六 ） 提供創(chuàng)新政策保障 , 建立相應(yīng)激勵措施創(chuàng)新 , 需要一個良好的政策環(huán)境 , 使更多的 學(xué)生 愿意創(chuàng)新 、樂于創(chuàng)新 。創(chuàng)新的政策環(huán)境包括設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新基金 、創(chuàng)新實踐學(xué)分 、 創(chuàng)新成果表

15、彰和免試讀研等。 設(shè)立創(chuàng)新研究基金的目的就是對那些具有創(chuàng) 新性 、科學(xué)性、 實用性、可行性的大學(xué)生研究項目予以 一定的資金保障 , 使學(xué)生不會因為資金問題而不去 參 與創(chuàng)新實踐 。設(shè)立創(chuàng)新實踐學(xué)分的目的就是對參與創(chuàng)新實踐活動的學(xué)生予以一定的學(xué) 分認(rèn)可 , 鼓勵學(xué)生 將自己的業(yè)余時間用于創(chuàng)新 , 不僅有參與創(chuàng)新實踐的 收獲, 還能得到 學(xué)分的認(rèn)可 , 使更多的學(xué)生愿意把業(yè)余時間花在創(chuàng)新實踐上 。建立競爭激勵機制 , 舉辦各種形式的競賽活動，對在創(chuàng)新方面成績突出的學(xué)生進(jìn)行表彰和獎勵，對獲得國家級或?。ú浚┘墑?chuàng)新成果的學(xué)生，以及在校內(nèi)外創(chuàng)新實踐活動中做出成績的學(xué) 生，可申請免修與之相關(guān)的課程學(xué)分、課

16、程設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計（論文）,可以免試推薦研究生等。機械產(chǎn)品的使用壽命優(yōu)點優(yōu)秀的設(shè)計是延長機械使用壽命的首要環(huán)節(jié)。我國的大型施工項目中的主要土石方 工程用機械設(shè)備主要是采用以上發(fā)達(dá)國家進(jìn)口產(chǎn)品，這些設(shè)備外觀新穎、操作舒適、性 能先進(jìn)、經(jīng)久耐用。他們根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計的座椅、 操縱臺、環(huán)保型的低噪聲發(fā)動機, 超前的流線型機身和駕駛舒適感，具有良好的機械性能和人性化設(shè)計，深受機駕人員的 歡迎。如果機械維修性好，易于維修，能夠采用“低成本的快速修理”，可使機件經(jīng)常處 于良好的技術(shù)狀態(tài)。這樣設(shè)計的施工機械，在工作過程中，一旦出現(xiàn)了故障，由于可以 低成本快速修理，無需更換新部件總成，這實際上就延長了機械的使

17、用壽命、提高了機 械完好率、降低了機械的使用成本。1. 3采用新材料制造的施工機械，可以有效地延長機械的使用壽命。近年來，材料科學(xué)技術(shù) 發(fā)展日新月夜，突飛猛進(jìn)。大量高強度，抗磨損，抗振動和抗沖擊的新材料、納米技術(shù) 材料、先進(jìn)的電子元件技術(shù)不斷出現(xiàn)，設(shè)計機器時應(yīng)根據(jù)機械性能與工況選用相適應(yīng)的 新材料，從材料性能質(zhì)量上保證其使用壽命。機械產(chǎn)品的可靠性隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，機械產(chǎn)品日趨復(fù)雜化、大型化、高參數(shù)化，使產(chǎn)品發(fā) 生故障的機會增多，因而，可靠性作為產(chǎn)品質(zhì)量的主要指標(biāo)，愈來愈受到工程界的重視。機械可靠性，是指機械產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件、規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。機械的可靠性是機械設(shè)計的

18、主要目的之一，有效地增強產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本、減輕整機質(zhì) 量、提高可靠性和作業(yè)效率是可靠性設(shè)計的主要目標(biāo)。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品性 能參數(shù)日益提高，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，使用場所更加廣泛，產(chǎn)品的性能和可靠性問題也就越來 越突出。機械可靠性設(shè)計的基本任務(wù)是在故障物理學(xué)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合可靠性試驗以及 故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，提供實際計算的數(shù)學(xué)力學(xué)模型和方法及實踐?？萍佳芯咳藛T和工程設(shè)計人員積極投入到可靠性工程的研究與實踐之中，取得了可喜 的成果。張義民 1 結(jié)合現(xiàn)代數(shù)學(xué)力學(xué)理論，系統(tǒng)地闡明機械可靠性設(shè)計、機械動態(tài)可靠性 設(shè)計、機械可靠性優(yōu)化設(shè)計、機械可靠性靈敏度設(shè)計、機械可靠性穩(wěn)健設(shè)計等可靠性設(shè)計

19、理論與方法內(nèi)涵與遞進(jìn)。陳靜等 2 闡述了機械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計及可靠性的相關(guān)理論，介紹了 可靠性優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了機械行業(yè)相關(guān)的軟件應(yīng)用情況。喻天翔等 3 對當(dāng)前機械可靠性的特點和爭議進(jìn)行介紹，從 Bayesian理論、FMECA和疲勞可靠性試驗三 個方面總結(jié)了機械可靠性試驗技術(shù)相關(guān)的重要理論問題及其發(fā)展，并闡述了可靠性增長試 驗、加速試驗和微機械可靠性試驗技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展，總結(jié)了機械可靠性試驗技術(shù)研究存 在的問題及其發(fā)展趨勢。1 可靠性設(shè)計1.1 可靠性設(shè)計傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法認(rèn)為零件的強度和應(yīng)力都是單值，只要計算出的安全系數(shù)大于規(guī) 定的安全系數(shù)，就認(rèn)為零件是安全的，因而設(shè)計過程中忽

20、略了各設(shè)計參數(shù)的隨機性?？煽?性設(shè)計將零件的應(yīng)力和強度作為隨機變量，認(rèn)為應(yīng)力受到各種環(huán)境因素（溫度、腐蝕、粒子輻射等） 的影響，具有一定的分布規(guī)律；強度受材料的性能、工藝環(huán)節(jié)的波動和加工精度等 的影響，也是具有一定的分布規(guī)律?？煽啃栽O(shè)計認(rèn)為所設(shè)計的任一機械存在著一定的失效 可能性，設(shè)計時根據(jù)需要預(yù)先控制的失效概率或可靠度， 考慮各參數(shù)的隨機性及分布規(guī)律， 以反映出零部件的實際工作狀況。產(chǎn)品的可靠性表示產(chǎn)品在規(guī)定使用條件和使用期限內(nèi)，保持其正常技術(shù)性能完成規(guī)定 功能的能力?？煽啃栽O(shè)計的一個目標(biāo)是計算可靠度，可靠度是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī) 定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。其表達(dá)式為：式中fx(X

21、)為基本隨機參數(shù)向量X (Xi,X2, Xn)T的聯(lián)合概率密度；g(X)為狀態(tài)函數(shù)，可 表示零件的不同狀態(tài)：g(X)0為安全狀態(tài)，g(X)0為失效狀態(tài)，g (X)=0為極限狀態(tài)方程?，F(xiàn)代生產(chǎn)的經(jīng)驗表明，在設(shè)計、制造和使用產(chǎn)品的三個階段中，設(shè)計決定了產(chǎn)品的可 靠性水平，即產(chǎn)品的固有可靠性，而制造和使用是保證產(chǎn)品可機械可靠性分析與設(shè)計的方 法很多，總體上可以歸納成兩類，即數(shù)學(xué)模型法與物理原因法。數(shù)學(xué)模型法是指可靠性遵 從由某種試驗數(shù)據(jù)獲得的概率統(tǒng)計規(guī)律，而物理原因法是指考慮失效的物理原因的方法。1.2 動態(tài)可靠性設(shè)計經(jīng)典的可靠性設(shè)計理論不能考慮結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動力學(xué)行為，為了彌補這種缺失必須開展 動態(tài)可

22、靠性的研究。動態(tài)可靠性是指產(chǎn)品在運動或振動狀況下的可靠性，“動態(tài)”強調(diào)結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)中所包含的動態(tài)特性 (如：振動頻率、輸出響應(yīng)、能量傳遞等 ) ，由于機械產(chǎn)品的特 性及參數(shù) (如：強度、應(yīng)力、物理變量、幾何尺寸等 ) 具有固有的隨機性，同時機械產(chǎn)品運 行是也是典型的動態(tài)過程，載荷、工況、應(yīng)力等運行環(huán)境及參數(shù)也都是隨時間變化的量， 因而必須將其處理為隨機過程。不考慮動態(tài)特性將難以得到產(chǎn)品準(zhǔn)確的失效數(shù)據(jù)和可靠性 信息，這必然使可靠性的研究從靜態(tài)可靠性向動態(tài)可靠性轉(zhuǎn)變。另外，多數(shù)機械產(chǎn)品的特 性數(shù)值隨時間而逐漸變化，如：因疲勞、磨損、腐蝕等造成的機械強度降低等，使產(chǎn)品的 可靠性表現(xiàn)出了漸變的特征?？梢?/p>

23、將機械動力學(xué)與機械可靠性有機地結(jié)合起來，研究動態(tài) 可靠性設(shè)計的基礎(chǔ)理論與方法具有重要意義。2 可靠性優(yōu)化設(shè)計機械優(yōu)化設(shè)計是隨著電子計算機的廣泛使用而迅速發(fā)展起來的一門學(xué)科，在現(xiàn)代機械設(shè)計 中占有重要的地位。機械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計的目的是以最少的材料，最低的造價，最簡單的工 藝，實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)靠性指標(biāo)的實現(xiàn)?？煽啃栽囼灁?shù)據(jù)是可靠性設(shè)計的基礎(chǔ)，但是試驗不能 提高產(chǎn)品的可靠性，只有設(shè)計才能決定產(chǎn)品的固有可靠性。機械產(chǎn)品與可靠性的關(guān)系框圖 見圖 1。的最優(yōu)性能，包括強度、剛度、穩(wěn)定性等目標(biāo)。當(dāng)然設(shè)計時既要考慮各種載荷的隨機 性，又要考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)的隨機性，以及二者對產(chǎn)品性能的影響。機械優(yōu)化設(shè)計追求最合理 的利用

24、材料的性能，使各個部件或零件的幾何參數(shù)得到最好的協(xié)調(diào)，使設(shè)計者從眾多的設(shè) 計方案中獲得較為完善的或最為合適的最優(yōu)設(shè)計方案。優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的3 個要素是目標(biāo)函數(shù)、約束條件和設(shè)計變量。雖然目前可靠性設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計在理論和方法上都達(dá)到了一定的水平，但是無論單方 面進(jìn)行可靠性設(shè)計還是優(yōu)化設(shè)計，都不可能發(fā)揮可靠性設(shè)計與優(yōu)化設(shè)計的巨大潛力。一方 面是因為可靠性設(shè)計有時并不等于優(yōu)化設(shè)計，例如機械產(chǎn)品在經(jīng)過可靠性設(shè)計后，并不能 保證它的工作性能或參數(shù)就一定處于最佳狀態(tài)；另一方面是因為優(yōu)化設(shè)計并不一定包含可 靠性設(shè)計，例如機械產(chǎn)品在沒有考慮可靠性的狀態(tài)下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計后，并不能保證它在規(guī) 定的條件下和規(guī)定的時間

25、內(nèi)，完成規(guī)定的功能，甚至發(fā)生故障和事故，造成損失。另外， 由于機械產(chǎn)品有眾多的設(shè)計參數(shù)，要同時確定多個設(shè)計參數(shù)，單純的可靠性設(shè)計方法就顯 得無能為力了。所以應(yīng)該進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計的研究， 使機械產(chǎn)品既保證具有可靠性要求， 又保證具有最佳的工作性能和參數(shù)?？煽啃詢?yōu)化設(shè)計方法是在常規(guī)優(yōu)化設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合可靠性設(shè)計理論發(fā)展起來 的一種有效的優(yōu)化設(shè)計方法。它將可靠性分析理論與數(shù)學(xué)規(guī)劃方法有機地結(jié)合在一起，也 就是說在優(yōu)化設(shè)計中將設(shè)計參數(shù)作為隨機變量， 以產(chǎn)品的可靠度作為目標(biāo)函數(shù)或約束條件， 運用最優(yōu)化方法得到在概率意義下的最佳設(shè)計的一種數(shù)值計算方法。由于它彌補了單一可 靠性設(shè)計或優(yōu)化設(shè)計的不足，

26、使設(shè)計不僅符合工況運行要求，而且得出最優(yōu)的設(shè)計參數(shù)， 因而更具有工程實用價值?？煽啃詢?yōu)化設(shè)計，一般包含三方面的內(nèi)容：質(zhì)量、成本、可靠 度，把產(chǎn)品的總體可靠度作為性能約束的優(yōu)化， 將會產(chǎn)生與合理安全性相協(xié)調(diào)的平衡設(shè)計， 也就是在給定結(jié)構(gòu)布局和給定產(chǎn)品質(zhì)量或成本之下，使產(chǎn)品有最大的可靠度。相對于常規(guī)的優(yōu)化設(shè)計， 可靠性優(yōu)化設(shè)計的特點在于將可靠性設(shè)計引入優(yōu)化設(shè)計當(dāng)中。 將可靠性設(shè)計理論與優(yōu)化技術(shù)結(jié)合起來通常有兩種方法：（1）要求結(jié)構(gòu)或零部件在滿足一定性能的條件下，使其可靠度達(dá)到最大。（2）在結(jié)構(gòu)或零部件達(dá)到最佳性能指標(biāo)時， 要求它的工作可靠度不低于某一規(guī)定水平。3 機械可靠性試驗技術(shù)可靠性試驗是對產(chǎn)

27、品的可靠性進(jìn)行調(diào)查、分析和評價的一種手段。其目的是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品 在設(shè)計、材料和工藝方面的各種缺陷，為改善產(chǎn)品的戰(zhàn)備完好性，提高任務(wù)成功率，減少 維修費用及保障費用提供信息，確認(rèn)是否符合可靠性定量要求?？煽啃栽囼灴煞譃楣こ淘?驗和統(tǒng)計試驗兩大類，工程試驗的目的在于暴露產(chǎn)品的可靠性缺陷，并采取糾正措施加以 排除。這種試驗由承制方進(jìn)行，以研制樣機為受試產(chǎn)品，包括環(huán)境應(yīng)力篩選試驗及可靠性 增長試驗。環(huán)境應(yīng)力篩選是施加環(huán)境應(yīng)力到產(chǎn)品，以發(fā)現(xiàn)和排除不良零件、元器件、工藝 缺陷等潛在缺陷為目的試驗方法。可靠性增長試驗是為了暴露產(chǎn)品的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，并 證明改進(jìn)措施能防止可靠性薄弱環(huán)節(jié)再現(xiàn)而進(jìn)行的一系列可靠性試驗

28、方法。4 結(jié) 論可靠性優(yōu)化設(shè)計是在常規(guī)優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合可靠性設(shè)計理論發(fā)展起來的一種有 效的優(yōu)化設(shè)計方法。本文在總結(jié)現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對機械可靠性優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行綜述，系統(tǒng) 闡述了機械可靠性、可靠性設(shè)計、可靠性優(yōu)化設(shè)計及可靠性試驗的理論及方法。人機工程學(xué)隨著時代的進(jìn)步、科技的發(fā)展，人機工程學(xué)的理論 研究日益成熟，但如今人機工程學(xué) 理論在實際設(shè)計生 產(chǎn)過程中的應(yīng)用還是以個案的改進(jìn)為主。此外，產(chǎn)品 造型一直是設(shè)計 中一個十分棘手的向題， 造型設(shè)計實 踐中常常走入為了變化而變化的設(shè)計誤區(qū)， 造成形態(tài) 蒼白而缺乏內(nèi)涵的設(shè)計局面，這些狀況體現(xiàn)了設(shè)計者 缺乏對產(chǎn)品設(shè)計本質(zhì)的認(rèn)識與思考； 對于產(chǎn)品而言，究 其

29、根本，產(chǎn)品是工具，它是為人服務(wù)，產(chǎn)品的價值體現(xiàn) 在產(chǎn)品與人的 結(jié)合關(guān)系以及所帶來的效用上， 因此人 與產(chǎn)品的關(guān)系及針對兩者之間關(guān)系的認(rèn)知研究才是 產(chǎn) 品造型設(shè)計中人機工程知識應(yīng)用研究的核心。1 人機工程學(xué)知識1.1 人機工程學(xué) 是一門技術(shù)科學(xué)、人體科學(xué)以及社會科學(xué)相交叉的綜合性新興邊緣學(xué)科， 它與產(chǎn)品造型設(shè)計關(guān)系密切，是產(chǎn)品設(shè)計工作者和社會科學(xué)工作者共同研究的課題。目前 國內(nèi)外對人機工程學(xué)的解釋有多種，但在 研究對象、手段及目的方面是基本一致的：即主 要研 究如何根據(jù)人的生理、 心理特點及要求來設(shè)計、 布置機器設(shè)備、 儀表（包括勞動工具） 等，設(shè)計、安排工作場所及工作環(huán)境，使人的勞動更合理，使

30、機器設(shè)備、儀表、工具等便 于操作，從而達(dá)到改善勞動條件、減少能量消耗、減輕疲勞、降低事故發(fā)生率和提高工作 效率的目的。簡而言之，人機工程學(xué)就是研究人與機器設(shè) 備之間的相互關(guān)系及其合理配合， 使之更適合人的生理、心理特點，進(jìn)而使勞動環(huán)境更安全舒適，使人機系 統(tǒng)的工作效率達(dá) 到最佳化的一門學(xué)科 1 。 1.2 造型設(shè)計中人機工程學(xué)知識研究的內(nèi)容 在當(dāng)今的產(chǎn)品造 型設(shè)計與開發(fā)中，產(chǎn)品的宜人性、創(chuàng)新性、適用性等因素越來越受到設(shè)計方與使用。人機工程學(xué)知識在產(chǎn)品設(shè)計過程中的應(yīng)用地位也得到提高。其一，人機工程知識的研究是使產(chǎn)品功能得到最佳發(fā)揮的基礎(chǔ)條件，如果沒有人、機 之間的科學(xué)配套，產(chǎn)品的合理使用無從談起

31、，產(chǎn)品的造型語言也不能體現(xiàn)產(chǎn)品所具備的使 用細(xì)節(jié)；其二，人機工程知識的研究探索實踐了關(guān)于人的科學(xué)，其中對人的活動、生產(chǎn)、生活 的研究已經(jīng)成為新產(chǎn)品 開發(fā)的重要推動力。在產(chǎn)品造型設(shè)計過程中的人機 系統(tǒng)設(shè)計主要 研究內(nèi)容有 4 個方面。1）人與產(chǎn)品造型的關(guān)系因素研究。 人作為設(shè)計的主體對象是產(chǎn)品設(shè)計中人機研究的重 點，也是人機研究的基礎(chǔ)；人的自然屬性（如人體形態(tài)特征參數(shù)、人的感知特性、人的反 應(yīng)特性以及人在操作產(chǎn)品過程中 的心理特征等）與人的社會屬性（如人的社會行為、 價 值 觀念、人文環(huán)境、社會背景文化等）都是影響人與產(chǎn)品造型的重要關(guān)系因素。2 ）人機的系統(tǒng)關(guān)系因素研究。人機的系統(tǒng)關(guān)系優(yōu)化是為了

32、創(chuàng)造最優(yōu)的人機配合，優(yōu) 化的尺度關(guān)系、舒適的環(huán)境關(guān)系、可辨識的界面關(guān)系都是充分發(fā)揮人、機各自的特點，相 互配合、協(xié)調(diào)工作的重要因素， 兩者之間的系統(tǒng)設(shè)計問題也是人和產(chǎn)品有機交流的 重要 前提。3）產(chǎn)品的人機環(huán)境因素研究。產(chǎn)品的造型設(shè)計 要符合產(chǎn)品的使用環(huán)境，產(chǎn)品的內(nèi)部 環(huán)境也要對人的 健康與效率負(fù)責(zé)， 重視細(xì)節(jié)的微觀內(nèi)部環(huán)境與重視系統(tǒng)關(guān)系的宏觀外部環(huán) 境構(gòu)成了產(chǎn)品人機環(huán)境因素的主體。4）產(chǎn)品的人機安全性因素研究。產(chǎn)品的安全性 因素可分為 2 個方面，對使用者來講 不僅需要高效的 操作，更需要將事故危險性減小到最低限度，這就需 要有相應(yīng)的防護(hù)、 保險、余量、防失誤、事故控制、求援 方法等等安全性

33、的設(shè)計因素；此外，產(chǎn)品的人機安 全 也需要反映到延長產(chǎn)品的操作壽命與降低操作者的使用破壞性等因素。2 設(shè)計的認(rèn)知在產(chǎn)品設(shè)計的人機工程學(xué)研究中需要對人機環(huán)境這 3 個因素進(jìn)行分 析，見圖 1，三者相互依存、相互制約；但是，因為各自研究方法和研究思想不同，也所 屬不同的研究領(lǐng)域，因此要實現(xiàn)人機環(huán)境的優(yōu)化組合，難度是相當(dāng)大的。此外，雖然 許多設(shè)計工作者已經(jīng)有組織地對人機環(huán)境三者之間的關(guān)系進(jìn)行實驗研究， 并積累了大量有關(guān)數(shù)據(jù)， 但是對這些數(shù) 據(jù)的綜合運用仍是憑經(jīng)驗進(jìn)行， 因而這種人機研究與應(yīng)用的方 式難以取得人機環(huán)境匹配的最佳效 果。因此，如何將產(chǎn)品造型設(shè)計中人機工程的知識 內(nèi) 容應(yīng)用到產(chǎn)品造型設(shè)計中

34、成為人機研究的瓶頸。 產(chǎn)品造型設(shè)計活動是對目標(biāo)對象所進(jìn)行 的造型信息處理的過程， 針對人機工程學(xué)知識而言， 這是從初始的 人機知識抽象的設(shè)計 概念提煉具體的造型與結(jié) 構(gòu)的過程， 人機設(shè)計信息是不斷發(fā)展變化的， 如何有效地描述 和處理設(shè)計對象及其相關(guān)信息是產(chǎn)品造型 設(shè)計的基本問題， 這也就是人機工程學(xué)知識的設(shè) 計認(rèn) 知所需要解決的問題。2.1 產(chǎn)品信息的交流系統(tǒng)產(chǎn)品的最終造型是產(chǎn)品設(shè)計過程中各類信息的 載體，使用者 正是直接的通過造型符號來閱讀產(chǎn)品設(shè) 計中的各種信息。 因此，從設(shè)計的表達(dá)上看造型設(shè) 計 的符號是對設(shè)計對象的描述， 從含義上看造型設(shè)計中的符號也承載了設(shè)計對象的相關(guān)屬性信息。基于人機

35、知識的產(chǎn)品信息交流系統(tǒng)模型見圖 2，人機工程學(xué)知識的信息符號與設(shè) 計對象的對應(yīng)關(guān)系組成了產(chǎn)品。信息交流系統(tǒng)模型； 設(shè)計對象的造型符號在所承載信 息的支持下， 代表設(shè)計對象在各 個設(shè)計階段進(jìn)行產(chǎn)品 信息建模，是符號模型的基本構(gòu)成元素。產(chǎn)品設(shè)計過 程中，設(shè)計對 象在實例對象的支持下從設(shè)計概念轉(zhuǎn)化 為實體結(jié)構(gòu)， 設(shè)計對象符號根據(jù)其所攜帶信息的完 備 程度描述了設(shè)計對象的概念狀態(tài)、實體狀態(tài)以及其他 中間狀態(tài)；其中，對應(yīng)于概念狀 態(tài)的是定性信息描述， 對應(yīng)于實體狀態(tài)的是定量信息描述；這些狀態(tài)的綜合 構(gòu)成了產(chǎn)品 信息的交流系統(tǒng)。在設(shè)計過程結(jié)束后，設(shè)計對象轉(zhuǎn)化為新的實例對象，而相應(yīng)的信息完備 設(shè)計 對象符號

36、也轉(zhuǎn)化為常量符號。2.2 產(chǎn)品設(shè)計知識的隱性擴展通過產(chǎn)品設(shè)計， 設(shè)計師將產(chǎn)品的信息賦予產(chǎn)品， 通過造 型符號與具體的產(chǎn)品使用將相應(yīng)的價值傳達(dá) 給使用者。 因此，產(chǎn)品造型設(shè)計中的設(shè)計認(rèn)知 過程模 型可以描述為設(shè)計師知識信息設(shè)計符號產(chǎn)品媒介認(rèn)知符號產(chǎn)品的使用 過程；在此過程中設(shè)計師將各種設(shè)計知識通過設(shè)計編碼成為設(shè)計符號，這些符號體現(xiàn)了企 業(yè)、品牌以及產(chǎn)品等多個角度信息并以產(chǎn)品造型為媒介傳達(dá)給使用者，然后使用者在對產(chǎn) 品 信息解碼的過程中得到其本身對產(chǎn)品各種信息的理 解。 產(chǎn)品設(shè)計知識的擴展可以分為 隱性和顯性 2 種，在此，設(shè)計認(rèn)知產(chǎn)品設(shè)計知識的隱性擴展與產(chǎn)品設(shè)計過程（產(chǎn)品設(shè)計知識的顯性擴展） 是

37、相對應(yīng)的， 設(shè)計認(rèn)知即設(shè)計符號的演變過程是產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)與 前 提。產(chǎn)品設(shè)計的宗旨就在于將所期望的以實用功能為主的文化價值如實地傳達(dá)給最廣大的 消費者群體， 所以不僅應(yīng)利用工業(yè)工程系統(tǒng)在信文的大批量復(fù)制 中抑制噪聲， 并且能使收 信人通過感官感知正確的信息重建。這正是對設(shè)計認(rèn)知過程的明確描述，這要求設(shè)計師的 造型符號構(gòu)成必須是一種有目的構(gòu)成， 其 中符號構(gòu)成的規(guī)則必須以該產(chǎn)品的使用群體為基3 人機工程學(xué)知識的設(shè)計認(rèn)知在產(chǎn)品造型設(shè)計中的應(yīng)用方法 從設(shè)計的認(rèn)知過程， 可以 看出設(shè)計人員通過認(rèn)知活動來進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，是在受到外界設(shè)計環(huán)境和內(nèi)部認(rèn)知行為的 交互影響下進(jìn)行的，因此需要通過相應(yīng)的設(shè)計方法、設(shè)計流程控制和評價等一系列的認(rèn)知 操 作使認(rèn)知活動高效、合理的服務(wù)產(chǎn)品設(shè)計，從而解決設(shè)計的問題。3.1 設(shè)計認(rèn)知效率提高的方法 從設(shè)計認(rèn)知的工效角度來看，產(chǎn)品使用過程中的人機 系統(tǒng)是使用者的認(rèn)知過程，這就要求在設(shè)計中針對人的認(rèn)知特性來改善人機界面的信息， 從而加強信 息交互效率和可用性。設(shè)計認(rèn)知的效率是衡量認(rèn)知 系統(tǒng)信息處理的質(zhì)量和速 度的綜合性指標(biāo) 4 。為了通過設(shè)計者的合理編碼從而提高使用者的認(rèn)知效率，是設(shè)計認(rèn) 知需要解決的主要問題，具體來