机械类毕业设计指导

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我写的一篇关于指导毕业设计的文章,贴出来或许对即将做毕业设计的机械类学生有点帮助,此文即将由正式刊物发表,这里先让<明经通道>的朋友先睹为快.

用符合机械产品的设计规律来指导机械类学生的毕业设计

 

 

毕业设计是加强和完善本科学习阶段的最后一个环节, 是学生在校期间对所学知识的一次全面检验、总结和提高, 是高等学校应届毕业生在毕业前接受课题任务, 在教师指导下独立进行科学研究或工程实践, 获得工程师基本训练并取得成果的过程^[1]。做好毕业设计工作, 对于提高本科教学质量, 培养学生分析问题、解决问题的能力，增强学生在就业市场的竞争力等诸多方面具有重要意义。高等工科院校学生毕业设计多以工程设计为主，工程设计是依据开发、研制方案的要求，以科学技术原理为指导，运用科学知识和实践经验，进行构思，使开发、研制方案物化的过程。如何在毕业设计过程中，使学生获得工程训练，达到提高能力的目的，我们依据机械产品的设计规律，让学生真正体会设计机械产品的整个环节，从中学会综合利用所学知识，提高其分析问题、解决问题的能力。对于机械类的毕业设计，其题目大多是产品设计类，下面就毕业设计的选题、指导、培养学生能力等方面的一些做法谈出来，与同行共勉。

1 科学选题是做好毕业设计的前提

选题质量是影响毕业设计质量的重要因素，精心挑选毕业设计题目，是搞好毕业设计的第一步^[2] 。选题对毕业设计是具有战略意义的一环。爱因斯坦说:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”。因此，指导教师首先要重视选题的重要性, 课题应有一定的深度、广度, 使得学生通过综合应用所学的基础理论和专业知识, 能在规定的时间内得到充分的锻炼, 知识面过窄的题目不宜选用。题目要尽可能反映当代科技发展水平, 让学生了解、把握国内外在该研究领域的最新成果和发展动态；尽可能联系工程实际、生产和科学研究, 结合实际的题目有利于调动师生双方的积极性, 要大力倡导“真题真做”, 反对“假题假做”。同时也要强化学生的责任感, 锻炼学生解决实际问题的能力。如近几年我所选择的一些毕业设计的题目“液压激振装置的设计及性能仿真”、“生物质压缩成型设备的设计”、“模具型腔磁性研磨光整加工机的设计”等都是紧贴当代科技发展水平，为解决工程实际问题而提出的。由于题目紧贴工程问题，有针对性，学生就会有创作的欲望和解决问题后的成就感。

近几年我们采用毕业设计选题上的双向选择与开放模式相结合的机制，把所有选题交给做毕业设计的全体学生, 通过指导老师介绍, 同学之间相互比较, 最后由同学自由选择自己的毕业设计选题。同时让学生结合当前自主择业的机会, 针对自己的就业方向, 结合专业知识, 认真调研提出合适的毕业设计题目, 然后向院系申报毕业设计题目，院系组织专家组对题目进行评审,聘请合适的教师进行指导, 学生也可在就业单位聘请导师,实行双导师指导。这一方面有益于调动学生的积极性，调动企业的积极性，同时对指导教师提出了更高的要求，要求教师必须了解工程实际，有针对性地提出解决问题的方法。

2 按照产品设计制造过程的规律指导毕业设计

毕业生开始搞毕业设计时，处于盲从的状态，无所适从，无从下手。让学生在走向工作岗位前，确实体验一下工程问题，培养其独立分析问题、解决问题的能力，培养其面对问题敏锐的观察力，就显得非常重要。如何让学生在这些方面得到锻炼呢？首先必须按照工程问题解决的步骤和方法进行，针对机械设计类题目，就必须紧贴工程实际，按照机械产品设计制造规律指导毕业设计。

教师在指导毕业设计时, 不仅要引导学生熟悉问题的求解过程, 如何应用已学的知识来解决问题, 更重要的是引导学生如何发现问题、提出问题、分析问题。教师对学生的指导, 关键在于“授之以渔”, 教给学生一种分析问题的方法。机械产品设计有其特定的规律，在毕业设计的指导过程中，按照产品开发设计的规律去指导，有利于激发学生的主观能动性，培养学生的动手能力。

产品研究与开发的全过程是以客户需求为驱动，以功能和性能优化为基本内容，对应于产品开发的概念设计、详细设计阶段。在不同的阶段采用不同的指导方法，让学生在过程中体会产品开发的探索乐趣与取得进步的成就感。

2.1 客户需求分析阶段的指导

客户需求是产品开发最基本的输入信息，是企业进行产品开发的依据和源头，也是企业正确制定产品开发战略的基础。在学生接受题目的初期，应该首先让学生明确为什么要做这个题目，这个题目要解决的工程问题的核心是什么，然后指出查找资料的方向，让学生通过查阅文献，了解该问题涉及的研究领域的现状，发展方向，找出解决该问题的可能方案。因此，这个阶段主要要让学生学会获得相关资料的方法，培养其获得知识的能力。

2.2产品概念设计阶段的指导

产品概念设计过程是由分析顾客需求到形成产品概念一系列有序的、可组织的、有目标的设计活动。它表现为由模糊到清楚、由抽象到具体的不断进化的过程。产品概念是指产品的总体系统特征、功能、性能、结构、形状的描述和实现，是企业开拓市场、赢得竞争的有效手段。产品概念是实施产品后续开发过程的技术基础。

在这个阶段，要让学生逐步明确工程问题的解决途径，提出解决问题的方案，通过对方案的优化、选择，得到较为理想的方案。在此阶段，切忌囫囵吞枣式地一下子把最后的方案给学生，这样只是指导教师带着学生在自己完全熟悉的领域转了一圈而已，这种越俎代庖式过于具体的指导是无法培养学生创新能力的。要采用引导式的指导方针，首先把工程问题分解成一些具体的传动，让学生通过分析需求，首先提出机构运动传递图，然后再选择可能的传动方式，分析各种传动的优缺点、选择传动方式的组合等。首先让学生提出方案，再一块分析可能存在的问题并进行讨论，在潜移默化中，让学生掌握分析问题、解决问题的技巧和方法，提高其分析问题、解决问题的能力。最后得到一个比较合理的方案，并形成一个比较清晰的解决工程问题的思路，包括系统特征、功能、性能、结构和尺寸形状的描述等。

在指导过程中，要把一些先进制造技术的理念贯穿其中。如在确定传动方式时，既要考虑到各种传动的优缺点，还应该考虑设备可能的运行环境、从节约能源的角度分析方案、完善方案、在其中就要把诸如绿色设计的概念、面向环境的设计等概念向学生介绍，让先进制造技术的理念贯穿其设计整个过程，使学生学会用先进制造技术的理念，寻求正确答案的方法。

2.3产品详细设计阶段的指导

针对概念设计提出的目标，详细设计阶段的主要任务一是以产品功能为目标，以功能优化和性能优化为内容，确定产品的具体设计方案（包括机构、系统和结构的优选和确认等）；二是运用先进的设计方法对选定的设计方案进行结构细节设计，即以产品功能和性能为目标，通过各种优化手段，确定各零部件的尺寸、公差、材质、技术要求，明确零部件之间的装配关系，完成全部的生产图纸和技术文件等各项工作。

产品设计过程中信息的最主要特点就是从无到有，是一个由定性到定量的过程，即从最初定性的用户需求描述开始到最终获得一个实际的、详尽的、定量的、满足用户需求的产品设计描述过程，这一过程也是产品创新的过程。^[3-5]在这个阶段，主要就装配关系的确定，零件尺寸的确定、公差的选择、材料的选择、热处理的选择、技术要求等方面进行比较具体的指导，但此具体并不能具体到某个公差应该如何选择的地步，还应该是在原则的指导范围内，让学生自己根据所学的知识，结合一些选择原则，自己选择。如果出现一些选择错误，首先应该做的是和学生探讨这样选可能出现的问题，指出可能的、正确的方向，让学生重新选择。分析学生的设计时，要从装配关系、配合，运动过程的协调等方面进行分析，如通过面向装配的设计（DFA）的分析，看其设计的装配性、可拆卸性如何；通过面向维修的设计（DFS）的分析，是否把需要经常更换零部件的地方放在维修人员比较容易到达的地方等。通过这些分析，使学生的设计逐步完善。

3 循序渐进地指导，在过程中培养能力

能力只能在活动中培养，在掌握和运用知识、技能的过程中形成。^[6]毕业设计指导过程中，要注意一般指导、具体指导、讨论、提问式指导等相结合，既不能太具体，也不能放任自流、不闻不问。

根据产品的设计制造规律，在不同的阶段采用不同的指导方式，根据不同的题目采用不同的指导方式，根据学生的不同情况采用不同的指导方式，这样才能真正达到提高能力、因材施教的目的。“要想知道梨子的滋味，就得亲口尝尝梨子”。在毕业设计指导过程中，让学生更多体会过程，而不是直接给出正确答案。过程比结果更重要。

4 结论

这些年我们注意在毕业设计中按照机械产品设计制造规律指导毕业设计，取得了比较显著的效果。所带毕业生走向工作岗位后，普遍受到用人单位的认可，很快可以独立承担任务，独当一面。如04届某毕业生，到单位半年就提前转正，成为单位的技术骨干。03届某毕业生的论文在核心期刊发表。06届某毕业生的毕业设计获得校特优毕业设计（全校10名）。每年都有学生的毕业设计入选学校毕业设计优秀论文。

1. 选题质量是影响毕业设计质量的重要因素，精心挑选毕业设计题目，是搞好毕业设计的前提。学生的毕业设计题目源于工程实际或与指导教师的科研课题紧密结合，能让学生体验到毕业设计将来要付诸实际，不得马虎。这样可以激发学生创新设计的热情、做事的严谨及自主学习的主动性，得到实际的工程训练，培养学生创新意识和工程意识。

2.按照产品设计制造规律指导毕业设计，是提高毕业生能力的有效手段。在毕业设计的不同阶段，采用不同的指导方式，让学生在工程问题的解决过程中，逐步实现自己的目标，逐步培养其获得知识的能力、分析问题解决问题的能力、综合利用所学知识的能力等。

3.循序渐进地指导，在过程中培养能力。能力只能在活动中培养，在掌握和运用知识、技能的过程中形成。过程比结果更重要。