摘 要 机械设计学是机械设计类专业方向的一门重要的专业必修课程，对于启发学生的创新思维、激发创新潜能意义重大。精选若干案例组织教学，从功能原理设计、实用化设计、商品化设计等论述机械设计学课程的教与学。
关键词 案例教学 功能原理设计 商品化设计 创新设计
中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.10.040
Teaching Research of Machine Design Science Based on Cases
LI Keqin
（School of Mechanical Engineering， Hubei University of Technology， Wuhan， Hubei 430068）
Abstract Machine design science is an important major course of machine design and automation specialty. This course enlightens student"s innovation design thought and potential， improves their practice ability. Many cases are selected. Teaching and methodology is discussed， included function principle design， practical design and commodity design.
Key words case-based teaching; function principle design; commodity design; innovation design
21世纪的世界，国际间的经济竞争日益激烈突出，主要的表现为世界市场的商品竞争。每一个国家的生存与发展都不可能离开这个全球市场。市场竞争的生命力源自产品的创新。任何先进的高科技成果要想转化为有竞争力的商品，这其中设计起着至关重要的决定作用。
然而，设计与科学研究又有很大的区别。设计区别于科学研究的本质是更加需要人们的创造力，创造出世界上还没有的东西，实现人们的构思，实现人们希望实现的的功能的产品;设计的结果是创造一个更好的新世界，永不停歇。
1 功能原理设计之教学实践
“功能”是机器的灵魂。①功能原理设计的重点在于提出有创新的构思，是对后续的产品设计起着决定性作用的工作，使机器的品质发生根本性和革命性的变化。
好的功能原理设计既应该有创新构思，同时，又应周全考虑其市场的竞争潜力，脱离国际国内市场需求的盲目创新是死路一条、没有任何意义的。
“综合”是功能原理设计的良策。“综合”是不可能有现存的、任何约定方法的;即：不可能只需按某种“方法”去做，就可以寻找到好的解法;功能原理设计的问题往往是有多解的问题，既不可能只有唯一解，也不可能绝对无解。这是如何教与如何学的难点所在。
广义功能原理设计的思想引入学习中。千百年来人们洗衣都是靠手工搓，擦板擦、刷子刷，更原始的方法是用棒打或脚踩。洗衣的目的是解决附着在衣物表面的污垢脱落问题。为了分离污垢和衣物物料，可以设计多种功能原理来实现，搅拌式洗衣机就是常见的解决方案：即在洗衣筒中心装上一竖直的立轴，在其轴上部靠筒底处安置摆动翼，由传动机构带动，使它周期地正反向转动，使水流和皂液能与衣物不断相互摩擦、碰撞冲击、翻搅等，这样就能达到洗涤的目的。人们总希望洗衣机的功能越全越好，后来又出现了集洗涤、漂洗和脱水功能于一身的全自动洗衣机。近年来，洗衣机家族越来越庞大，种类越来越多，新出现的洗衣机有：冷沸腾洗衣机（绿色环保，不需要洗涤剂）、烘干洗衣机、电磁洗衣机、气流洗衣机、仿生搓板式洗衣机、模糊逻辑洗衣机等。这些都是广义功能原理的设计成果。
在打印机的打字功能发展的历史上，原来的纯机械式打字机由于受惯性作用的约束而难以提高打字速度，一开始人们只从纯机械的角度来解决问题，于是出现了字球式打字功能原理和菊花瓣式字盘打字功能原理的打字机;这两种纯机械式的打字功能原理在提高打字速度方面的潜力是很有限的。其后出现了针式打印功能原理的打字机，这种针式打印功能原理引进了电磁对针的控制，基本还是纯机械的，但是它却是作为一种纯机械向广义物理效应过渡的类型，因为它打破了字头打印方式的局限而采用了点阵方式，这就为随后的喷墨打印和激光打印开辟了成功的途径。喷墨打印和激光打印则是典型的广义物理效应的应用。打印机的发展历史很好地证明了广义功能原理以及广义设计学思想的成功运用。
2 案例教学实践
案例教学法②起源于美国。案例教学有助于培养和发展学生主动参与课堂讨论，颇具绩效。
在机械设计过程中，实用化设计是在功能原理的基础上，将原理方案进行结构化、转化为实体，使原理构思一步一步地转化为有实用价值的实体机械产品，达到实用的目的要求。对于机械产品来说，工作原理确定后，首先要进行工艺动作构思和分解，初步拟定各执行构件大动作和各动作的相互协调关系，即进行机械运动方案设计和机械简图设计。
总体布局的原则主要有：（1）有利于功能的实现;（2）结构紧凑;（3）动力传递路线力求简短、直接、提高传动效率;（4）各零、部件的位置安排布局应该方便拆卸、装配、调整、维修等，提供高度可靠的安全保护。
总体布局此时引入案例教学恰到好处。如轮式装载机、开式压力机的案例。轮式装载机（见图1）的总体布局为水平方向，工作头在前部、发动机在后部、中间是司机室，布局非常合理，有利于提高作业稳定性、有利于作业准确、有利于安全生产。而开式压力机（见图2）则为垂直上下的总体布局形式，该机的动力布置在上部，下部有机身和工作台，便于操作，整机的稳定性好，方便冲压成型作业。