機械設計的原理
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機械設計的原理范文第1篇
關鍵詞：導盲 障礙物檢測 射頻識別
中圖分類號：TP249 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（c）-0065-03
在生活中，我們往往會忽視一樣我們的“心靈之窗”――眼睛，我們每人都會忽視它而不會保護它，但當你體會了盲人的生活，你就會知道眼睛是多么的重要。當我們蒙著眼睛去體會失去眼睛該怎么走路、日常工作時，才能真正體會盲人不能感知外界事物的痛苦。
作品的研究目標是為了方便盲人行走，使其感覺障礙物方位和感應路面情況的導盲裝置，辨別障礙方向的杠桿傳動機構以及辨別路面凹凸情況的擺動導桿機構可以使盲人學生在校園行動方便，不再因自己感覺不到障礙物而困擾。盲人朋友手持手柄即可以感觸到障礙物及路面凹凸情況。作品含有射頻識別裝置可以完成對路面導航標簽的識別，達到導航的目的。
1 設計方案
1.1 作品底部行動機構
行動機構是由辨別障礙方向的杠桿傳動部分以及辨別路面凹凸情況的擺動導桿機構構成。其中零部件為感觸桿、萬向輪、鉸鏈、軟鐵絲、彈簧。6個萬向輪與地面接觸，其中鉸鏈上的5個感觸桿用來接觸障礙物，連接件上的萬向輪通過導桿機構反饋地面凹凸情況。每兩個輪子之間的角度是45°，整體范圍為180°，鉸鏈與中間固定桿連接。
1.2 行動機構中辨別障礙方向的杠桿傳動部分
行動機構中辨別障礙物方向的杠桿傳動中，其中鉸鏈上的5個感觸桿用來接觸障礙物，這樣就構成了一個力偶機構。首先我們的鉸鏈和感觸桿L11，L21，L31，L41，L51的底端通過彈簧相連接，L11，L21，L31，L41，L51的頂端和軟鐵絲相連接，而軟鐵絲和球型鉸鏈相連接，這樣，就構成了一個簡單的力偶矩結構，形成一對方向相反的力偶。當帶有杠桿傳動部分的感觸桿碰到某個方位的障礙物，這個障礙物時會相應的給感觸桿一個力，然后桿L11的底端就會受到反作用力，方向指向靠近中間固定桿，由于兩個力偶的方向相反，L11桿的頂端就會受到一個遠離中間固定桿的力，這個力帶動軟鐵絲L12，繼而拉動手柄上的球型鉸鏈，手柄向障礙物相反的方向擺動，握著手柄的盲人同學就會感受到LII所在的方向碰到了障礙物。
當這個感觸桿L21碰到障礙物時會受到一個外力，然后桿L21的底端就會受到一個遠離中間固定桿的力，這個力帶動軟鐵絲L22，繼而向相應方向擺動，握著手柄的盲人同學就會感受到L2I所在的方向碰到了障礙物。同理L31，L41，L51等所在方向的應用也是如此如圖1所示。
這里的彈簧起到支持、回復原狀的作用，當路面無障礙物的時候，彈簧可以保持機構穩定，而遇到障礙物后，避開后則會恢復原狀。
1.3 作品底部辨別路面凹凸情況的擺動導桿部分
凹凸部分是利用擺動導桿機構，實現路面凹凸感知功能的。如說明圖，圖2所示，5個圓形萬向輪與鉸鏈相連，鉸鏈與萬向輪連接部分可以上下轉動，因此當發生路面的顛簸或者障礙物的阻擋情況時，萬向輪出現上下擺動，帶動導桿上下移動，繼而傳遞到手柄部分，盲人便可以通過手部的觸覺，感知路面的情況。在壓過凸起障礙物或者上坡時，萬向輪上翹，使導桿下移；在遇到坑陷或者下坡時，萬向輪下垂，使導桿上移。所以，使用者可以根據導桿的上下移動以及整體的受力情況，可以較為準確地推測出即將通過的相應路面的實際情況（圖3）。
1.4 上部手柄方向轉動
上部手柄部分包括球型鉸鏈，手柄。當杠桿傳動部分的感觸桿受到障礙物的作用力，帶動軟鐵絲，將力傳遞到手柄部分。具體流程是桿體通過球型鉸鏈與手柄相連，當受到某個方向的力的作用時，鐵絲拉動球型鉸鏈上端帶孔裝置，而孔的方向與下部5個萬向輪方向一一對應，位置上完全相反，這樣會使手柄轉動方向與障礙物的位置方向完全相反，方便身體感知。并且與導桿連接時，感受路面凹凸情況。例如左上方障礙物，手柄會向右下轉動。符合人體感受事物的方向特征，更直觀的感受障礙物方向，加之感受此處路段路面情況。
1.5 固定支架
如圖4，固定支架是由一個中間固定桿和連接件組成，其中萬向輪固定在連接件圓柱體部分中心。盲人校園通的支架起固定作品行動機構的作用，支架地面的萬向輪與行動機構的另外5個萬向輪組成一個平衡系統，使作品能夠在這個平衡力的作用下保持平衡并且靈活的使用。
1.6 射頻識別技術
射頻技術（RFID）可以完成對含有路面導航標簽建筑物的識別，從而達到導航的目的。我們通過射頻識別技術使無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，在作品行動機構部分里的萬向輪的連接件底部接入一個讀卡器（Reader），各個建筑、路標等地安置路面導航標簽即應答器（Transponder）。讀卡器識別導向信息接收解讀數據，做相應的處理后通過語音提示盲人目前位置，達到導航的目的。射頻識別的優勢是無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸，FID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。
1.7 超聲波避障技術
超聲波避障技術可以完成對路面懸空障礙物的識別，已達到避障目的。超聲波避障技術通過超聲波由壓電陶瓷超聲波傳感器發出后，遇到障礙物被反射回來，再被超聲波傳感器接收從而識別懸空處障礙物，并通過單片機系統做相應的處理后，語音提示盲人朋友，以幫助盲人躲避懸空處障礙物。
超聲波避障的優點是實現方法簡單技術成熟，受外界環境因素影響小、靈敏性強，相對于其他傳感器，探測距離更長，精度更高等優點。
1.8 語音技術
語音技術通過單片機系統、超聲波傳感器，射頻識別及語音模塊組成。射頻識別裝置接收信號后傳遞到單片機系統，單片機系統通過控制語音模塊進行語音導航提示，以幫助盲人朋友確定所在位置。其次是當超聲波傳感器發出超聲波，遇到障礙物被反射回來后，信號傳到單片機系統并通過單片機系統控制的語音模塊進行語音提示，以幫助盲人朋友辨別障礙物所在位置，達到幫助盲人導航及避障的目的。從而為盲人朋友的行走提供便利。
語音模塊優點是語音模塊能幫助盲人朋友在行走中擺托障礙物所帶來的困擾及黑暗世界給他們帶來的不便。
其次它是通過清楚明了的提示性語言為盲人朋友提供幫助，讓盲人朋友更加精確地辨別障礙物所處位置，以便能讓盲人朋友更好的避開障礙物。達到提示避障目的。
2 工作原理及性能分析
2.1 辨別障礙方向的杠桿傳動部分
障礙物時會受到一個外力，然后感觸桿L21的底端就會受到一個向里的力，而L21桿的頂端就會受到一個向外的力，這個外力就會拉動軟鐵絲L22，感觸桿拉動手柄，手柄就會向與障礙物相反的方向擺動動。
2.2 辨別路面凹凸情況的部分
利用擺動導桿機構，實現路面凹凸感知功能，每個萬向輪帶動導桿上下移動，在壓過凸起障礙物或者上坡時，萬向輪上翹，使導桿下移；在遇到坑陷或者下坡時，萬向輪下垂，使導桿上移。
2.3 上部手柄感知部分
上部手柄部分包括球型鉸鏈，手柄。當杠桿傳動部分受到障礙物的作用力，拉動軟鐵絲，將力傳遞到手柄部分。
2.4 射頻識別技術
利用射頻識別技術，在作品行動機構部分里的萬向輪的鉸鏈底部接入一個閱讀器（Reader），各個建筑、路標等地安置導向電子標簽即應答器（Transponder），利用射頻識別裝置，當路過貼有導向電子標簽時，讀卡器讀取導向信息，通過語音提示盲人所在位置，以及周邊道路和建筑物的信息，達到導航的目的。
2.5 超聲波避障技術
利用超聲波避障技術，在作品中安裝了超聲波傳感器，通過超聲波的回聲定位的特性確定懸空處是否有障礙物及障礙物所在位置，從而通過語音提示盲人朋友避開障礙物，達到避障目的。
3 創新點及應用
3.1 辨別障礙物方向
杠桿受到前進阻力，上下兩端形成一個方向相反的力偶，帶動軟鐵絲，使手柄向與障礙物方向相反方向擺動。
3.2 辨別路況信息
利用擺動導桿機構，實現路面凹凸感知功能，每個萬向輪帶動導桿上下移動，在壓過凸起障礙物或者上坡時，萬向輪上翹，使導桿下移；在遇到坑陷或者下坡時，萬向輪下垂，使導桿上移。
3.3 語音導航功能
射頻讀卡器，讀取路面導航標簽，進行語音提示導航。
4 結語
在國內外，沒有很好的儀器來幫助盲人，而且盲道周圍的狀況并不好，平時總能看到自行車停在盲道上，或者是樹枝垂落在盲道上空，可想而知，這樣的狀況是不能方便盲人行走的。而且對于沒有自理能力的盲人來說，導盲犬的價格也不是每一個盲人能夠承受的起的，在這樣的情況下，我們這樣一個新穎的設計必能給盲人帶來新的曙光，低廉的價格和實用性都是此設計的巧妙點。本作品為原創方案，我們設計的初衷是幫助盲人用最小的成本、最方便地行走在盲道上，減少他們的不便。在設計中，我們也人性化地考慮到了盲人行走的速度，這樣提示的時效性就更為明顯了本作品的價格對于盲人朋友可以接受，并且操作簡單，可以得到大量的推廣使用。并且我們認為經過我們進一步完善我們作品，此作品可以在社會上得到大量推廣占有一定的市場。
參考文獻
[1] 劉鴻文.材料力學[M].北京：高等教育出版社，2004.
[2] 徐錦康.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2004.
[3] 孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.
機械設計的原理范文第2篇
關鍵詞：卓越教育；機械原理；機械設計；精品課程；課程改革
作者簡介：張洪雙（1976-），男，吉林梅河口人，河海大學機電工程學院，講師；樓力律（1973-），男，浙江湖州人，河海大學機電工程學院，副教授。（江蘇 常州 213022）
基金項目：本文系2013年江蘇省高等教育教改研究立項課題（課題編號：2013JSJG121）、面向“卓越計劃“的機械設計課程教學改革研究和實踐（項目編號：XZX/13A001-25）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0067-03
我國提出的“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才。河海大學是首批卓越計劃的試點高校，同批的高校包括清華、北航、浙大、南大等重點高校，目前國內各高校在機械原理和設計課程上主要從課程的教學體系、課程內容、教學方法、課程的配套教材、課程的師資隊伍建設、教學管理等方面進行努力和嘗試，提高學生的創新意識和能力，提高學生的工程實踐能力。[1]國外和國內“卓越計劃”相近的工程教育模式為CDIO：[2]構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作（Operate）。該工程教育模式由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學自2000年起，經過四年的探索研究后提出的，是近年來國際工程教育改革的最新成果。
機械原理及機械設計是以高等數學、機械制圖、理論力學、普通物理、材料力學和工程材料等先修課程為基礎的，并為學習有關機械類專業課程奠定必要基礎的一門課程。通過課程的學習，學生需要掌握機構學和機械動力學的基本理論、基本知識和基本技能；初步具有擬定機械系統方案、分析和設計機構的能力；掌握通用機械零、部件的設計原理、方法和機械設計的一般規律，具有設計通用機械零件和簡單的機械裝置的能力；具有運用標準、規范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料的能力等。因此本課程具有從理論性課程過渡到結合工程實際的設計性課程，從基礎課程過渡到專業課程的承先啟后的橋梁作用。機械原理及設計課程理論性較強和實踐結合緊密，且各章節相對較獨立，內容多，因此在其教學過程中應注重貫徹少而精原則，不強調面面俱到，知識點要突出，適當增加寬廣度，注重機械發展的新概念和新方向。
國家提倡的精品課程建設是以一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等為特點的示范性課程。面向卓越工程師的機械原理及設計精品課程建設的目的是針對卓越教育的特點，從教學隊伍建設、教學內容和課程體系改革、先進的教學方法和手段、教材建設、理論與實踐結合、課程建設全面規劃等方面進行努力和發展，使卓越教育的機械原理課程教育教學在各方面符合國家示范性課程的要求。[3]
一、課程建設方法
根據精品課程建設的要求，并結合河海大學（以下簡稱“我校”）自身的發展和基礎條件，從以下幾個角度進行了相關工作：
1.面向工程應用的課程設置
機械原理及設計是機械類專業的一門重要的專業基礎課，在整個專業培養和課程體系中具有十分突出的地位，是從基礎課過渡到專業課、從理論性分析為主過渡到工程實踐為主的一門課程。該課程是學生接觸工程化的第一個實踐環節，因此如何深化工程化的概念對于機械原理的教學十分重要。
隨著各高校的擴招，年輕教師的數量越來越多，而且具有博、碩士學位的比例越來越高。目前各校新引入的年輕教師主要是從學校到學校，缺少工程經驗；企業導師具有豐富的工程實踐經驗，但在理論高度和課程教育上又有所欠缺，所以工程化教育的師資隊伍建設成為時展的需求。結合國家級“河海大學—寶菱重工卓越工程實踐中心”的建設，為增加年輕教師的工程實踐經歷，在學生進駐企業的同時，各專業指導教師需要全程陪同，參與到企業的實踐項目建設中。建立企業內實踐的各學習模塊，為各模塊配備校內教師和企業導師，采用雙導師制，企業導師負責實踐教育，校內教師負責理論教育，相互學習，既提高了校內教師的實踐能力，也為企業帶來了較新的理論分析方法。而為了提高課堂教學時課程中工程應用的比例，進一步借鑒了蚌埠學院的相關做法：[4]優先引進同時具有高學歷和工程實踐背景的師資人才，聘請企業內高級技術人員做校外兼職導師；集合學院乃至校區的力量，積極參與常州市及周邊地區的建設，增強校企聯合；鼓勵專利、產學研結合和技術服務，而不僅僅是理論研究和科技論文。
2.課程實施條件
在課程建設的具體實施過程中，主要從教師隊伍建設、教材規劃、教學條件保障等方面入手。
（1）主講教師：從機械原理及設計的教學人員構成來看，任課教師中有1名教授、1名副教授、3名講師，學歷均在碩士以上，年齡從35歲到50歲，結構合理、年富力強，形成了一個教師梯隊。課程的主講教師在本科教育教學、教改研究等方面具有十分豐富的經驗。為了提高教育教學效果，全體任課教師定期召開教學例會、集中備課、針對教學過程中出現的問題及時處理和分析，不斷總結經驗。
（2）教材規劃：理論課教學選用了由東南大學出版、吳克堅編著的《機械設計》教材。該書是教育部“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”的研究成果，是面向21世紀課程和普通高等教育“十五”國家級規劃教材。該教材以機械系統設計為主線，將機械原理和機械設計內容進行有效的整合。精品課程建設中，教材規劃參考天水師范學院的立體化教材建設方法。[5]立體化教材包括主教材、教師參考書、學習指導書、電子教案、CAI課件、網絡課程、試題庫等。該教材的建設與機械原理和機械設計的課程內容、改革體系相結合，電子教案和課件能夠及時反映教學改革的要求，網絡課程建設促進教學改革的嘗試，逐步提高機械原理及機械設計的教學水平。
（3）教學保障：卓越機械原理及機械設計的教育依托于本科教學平臺，能夠充分保障課程教學的教學要求。20多年來，學校不斷加大投資力度，完善建設，學院的教學設備先進、設施齊全。學院設有本科教學的機械基礎省級實驗教學示范中心、河海大學常州校區工程訓練中心、機械基礎省級實驗教學示范中心，其中省級實驗教學中心在2007年立項建設，2010年順利通過江蘇省驗收；專用與通用儀器和設備價值達2000余萬元；學院實驗室占地4000余平方米，擁有實驗設備儀器1200余臺套。目前實驗室開設的實驗課程主要包括：機構運動簡圖測繪、齒輪參數測量和范成、機構運動參數、螺栓連接、軸系零件組合、減速器拆裝和自行車拆裝等基礎實驗，以及機構運動拼接和機構組合實驗等多個創新型實驗環節。通過基礎實驗環節，學生能夠加深對課程內容的理解和把握；通過創新型實驗環節可以進一步提供學生的創新實踐能力。除了校內的實驗環節，還依托“河海大學—寶菱重工卓越工程實踐中心”，對企業內部的設備、設計、工藝和檢驗等環節進行跟蹤學習，讓學生深入到車間生產一線，切身體會和了解企業內生產流程，為更好地適應企業環境打下良好的基礎。
（4）網絡化教學：為了提供一個自主的學習平臺，提高教師對學生的教學管理能力，增強學生全方位的素質，完善了網絡化教學模式。[6]我校機械原理及機械設計的精品課程網站內容（圖1）主要包括課程簡介、教學管理、教師隊伍介紹、教學資源等。其中教學資源主要包括助學式課件、思考題、練習題、習題答案、課程重點及難點解析等。網站中設有留言信箱，方便同學對于課程的疑問和問題能夠及時與老師溝通、聯系。
3.課程評價體系
課程評價圍繞課程培養目標，不僅要評價學生掌握的知識與技能，而且還要評價學生課堂的表現、出勤率和學習過程。評價時以課程考試為主要的評價方式，并輔助以課堂表現和出勤率等，力求評價方式的多樣化。[6]單純的期末考試不能完全反映學生對課程的掌握程度，目前各高校大多都采用多種方式，如課后作業、報告、實驗、小測驗、考試等進行考核，表1所示為根據我校卓越教育的特點采用的評分標準和比例。多樣化的考核方式使學生必須注重平時的學習積累，不能通過突擊的方式完成課程考試，學生有了積極學習的壓力和動力，更能均衡地反映學生學習的實際水平和學習效果，符合正態分布。
表1 多樣化的考核方法
考核項目
作業 實驗 隨堂測驗 企業實踐 期末測試
20% 15% 20% 15% 30%
4.課程改革與創新
機械原理及設計課程具有較強的實踐性和可動性的特點。即課程研究的所有問題都來源于生產和生活中實際的機構與機器。因此學習方法要注意課程的特點，在學習過程中尤其應注意理論知識與實踐應用的相結合、機構運動簡圖與具體實物的結合、機構的靜態分析與動態分析相結合、形象思維與邏輯思維相結合，將理論分析內容和工程軟件的應用相結合。
機械原理及設計的課堂教學、教學方法與手段等方面力求創新改革，探索適合卓越計劃學生學習的課程體系和教學方式，培養學生的學習興趣、創新思維和獨立分析問題、解決問題的能力。
（1）教學內容的創新：針對卓越計劃教育中學生的理論學習時間壓縮而需要提高實際應用能力的學習特點和需求，在機械原理及機械設計課堂教學中的主要內容為：機械運動方案選型設計、機構運動分析與尺寸綜合、機械動力學分析和設計、常用零部件的選擇、常用機構選擇及設計、機械系統設計等。此外還要重視介紹學科發展的新動態、新方向、新內容，注重激勵學生的學習欲望，調動學生的積極性，讓學生了解更多更新的理論、技術與方法。實踐教學方面主要包括小項目和專題、實驗教學、課程設計、課外創新等。[7]近年來國家以及江蘇省組織了大學生創新訓練計劃、機械創新大賽等，在創新競賽的過程中提高了學生的創新意識，使學生得到了實踐鍛煉的機會，開闊了眼界。
（2）教學方法的創新：機械原理及設計教學方法配合教學內容的改革，加強與學生的互動，將以教師為主的‘灌輸式’教學向以啟發式、問題式、討論式教學為主的新的教學方法轉變，讓學生從被動學習轉變為主動學習，真正成為教學活動的主體。
鼓勵學生應用成熟的工程軟件進行相關課程內容的學習中。例如在原理部分章節中涉及到的圖形法采用AutoCAD軟件來分析和設計，既可以得到比手工繪圖精確得多的解，又可以鍛煉利用AutoCAD軟件繪圖的能力。在解析法中可以結合matlab軟件教學，既可以直接利用matlab編程的方法，具有豐富的庫函數、編程簡單、可視化功能強，又可以采用simulink和simMechanics進行機構的運動學和動力學分析。[8]如圖2所示，某曲柄搖桿機構中，各桿件長度分別為l1=120mm，l2=40mm，l3=70mm，l4=100mm，在曲柄運動角速度250rad/s，利用simulink分析得到桿件BC和CD的角速度曲線。零件的強度分析是機械設計中的一個重要內容，應用有限元軟件可以得到非常直觀的應力及位移圖形。[9]如圖3所示為應用ANSYS 13.0對某齒輪進行強度分析的應力和位移圖，其中齒輪模數mn為2mm，齒數z為24，螺旋角β為10°，材料45鋼，在輪齒上受到20Mpa的力。對于這類專業軟件有時學習起來比較困難，耗時間，可以采用一些其他三維造型軟件自帶的一些插件進行近似的分析，如Solidworks Simulation等，雖然結果上有一定的差異，但對于受力的整體變形趨勢的分析仍然有很大的參考價值。
（3）教學手段的創新：在教學手段上，著重培養學生對機械系統的整體認識，突出課程重點，有效分析課程難點，課堂教學過程能夠吸引學生的注意力，注重學生的參與，啟發學生的思考和聯想，加深學生對課程基礎理論的理解。培養學生主動應用課程所學內容，鍛煉其獨立解決工程實際問題的能力。教學方法得當，充分利用多媒體教學，激發學生學習興趣，提高教學效果。[10]多媒體課件中除了課程的文字性內容外，還要包括自制的動畫課件和機械相關的視頻信息，如企業內各種設備、工具和零部件及加工錄像等。此外，在機械原理及設計課程中有關結構分析、運動分析、常用零部件選型、強度分析和計算等方面的教學還應該注意多媒體和板書的綜合利用。
二、總結歸納
機械原理及設計課程在“卓越計劃”教育的課程體系中處于承上啟下的地位，因此加強卓越班級機械原理及設計的精品課程建設具有非常重要的意義和作用。在課程建設過程中，從面向工程化、保證課程實施、課程評價體系以及課程改革和創新等方面采取不同的措施和方法，可進一步提高卓越計劃的教育教學質量，提高學生的學習興趣和自主性，提高學生的實踐能力和創新能力，使學生能夠牢固掌握機械原理及設計中的相關基礎知識和內容，為機械類后續課程的學習打下良好基礎。
參考文獻：
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機械設計的原理范文第3篇
[關鍵詞]特色專業 機械原理 雙語課程 教學改革
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）10-0077-03
近年來，隨著我國高等教育由精英教育向大眾化教育的發展，人才培養質量與經濟社會發展不相適應的矛盾引起全社會的高度關注。以提高教學質量為核心的教學改革工程正全面展開，高等教育已逐步從數量滿足型向質量提高型轉變，專業人才培養也由原來的“趨同”向“特色”轉變。高等學校特色專業建設是優化專業結構，提高人才培養質量，辦出專業水平和特色的重要措施。[1]國內許多高校都在把特色專業建設作為求生存、求發展、提升競爭力的一項重要教學改革內容。[2]作為機械類專業的重要技術基礎課程之一，機械原理課程對本專業人才的培養具有重要的意義，國內部分高校已逐步開展機械原理雙語教學，并就教材建設、教學方法等做了有益的探討。[3-6]由于我國相當一部分高等院校的機械類專業具有特定的行業背景，所建設的機械類特色專業也具有鮮明的行業特色，在此背景下開設的機械原理雙語課程如何適應特色專業建設的要求是值得探討的課題。
長江大學機械設計制造及其自動化專業2010年獲批教育部高等學校特色專業建設點，并于2012年入選卓越工程師教育培養計劃。該專業的前身是江漢石油學院石油礦場機械專業，具有濃厚的石油行業背景。近年來，石油工業國際化合作越來越深入，為了促進學科發展， 辦出專業特色，本專業就機械原理雙語課程的教學進行了積極有效的改革。
一、教材及教學內容選取
從學習英文專業術語和表達方法的角度出發，機械原理雙語課程最好選用國外原版教材，目前較好的原版教材有《Design of Machinery》（Fifth Edition）、《Mechanism and Machine Theory》、《Mechanical Engineering Design》等。但上述教材的覆蓋面太寬，知識體系龐雜，不但囊括了國內機械原理教材的所有知識點，而且包含人機工程學、引擎動力學等內容，大大超過了國內普通高校對機械原理的教學要求，不符合國內機械原理的教學實際。因此在本專業開設機械原理雙語課程時，根據專業定位和人才培養目標，選用了福州大學葉仲和等編寫的《Mechanism and Machine Theory》作為教材，該教材主要教學內容與國內普遍使用的《機械原理》（西北工業大學）相近，部分章節順序作了適當調整。該教材難易適中，學生在預習、復習時困難不大，同時其結構體系與西工大的機械原理接近，便于教師從漢語教學向雙語教學過渡。
在教學過程中，我們發現該教材在機構的組成原理、運動分析及機構綜合方面的內容基本滿足教學需要，但對機器動力學及機構現代分析和綜合方法講解不夠深入，難以有效指導學生利用計算機技術解決工程問題；同時由于該教材面向通用機械專業，書中實例偏少且缺乏針對性，對學生創新能力的培養和將來面向石油行業就業的作用不大。為解決上述矛盾，我們在教學內容上做了適當調整，增加了國外原版教材《Design of Machinery》中第11章“Dynamic Force Analysis”的部分內容，并將該書中“Oil field pump”等與石油機械相關的實例引入課堂教學。此外我們還將教學與科研實際相結合，如以新研制的鉆機用多級行星變速器為例說明行星傳動的組成及設計要點，既做到理論聯系實際，又豐富了教學內容，還突出了本課程的石油機械特色。
二、教學方法改革
教學方法是教師和學生為了實現共同的教學目標，完成共同的教學任務，在教學過程中運用的方式與手段的總稱。我校機械原理雙語課程的教學目的是，使學生掌握機構學和機器動力學的基本理論，學會常用機構的分析和綜合方法，具有進行機構系統運動方案設計的初步能力，同時通過讀、聽、寫、說等方式，培養利用英語學習新知識和進行學術交流的基本能力。
為達到上述教學目的，在教學方法上應做到以下幾點：首先，應注重培養學生的主觀能動性。在教學中將以“教”為主轉變成“教”與“學”并重，在發揮教師主導作用的同時又充分體現學生的認知主體作用。在課堂上，我們注重給學生安排適當時間，讓學生提問題、進行小組討論、完成課堂作業等，使每個學生都參與到聽說讀寫環節，鞏固課堂教學成果。其次，注重將傳統的板書教學與現代化多媒體教學手段相結合。我們充分利用本特色專業的校外實習基地資源，通過拍攝照片、視頻和制作動畫等方式，積累了大量機構原理和應用方面的多媒體素材，并適當配以英文說明，將靜態的、抽象的機構模型轉變為形象的、動態的機構實例，不但能夠充分發揚多媒體教學形象直觀的優點，而且為將來到上述企業就業的同學預先提供了熟悉相關產品和設備的機會。同時，在授課過程中，將重要知識點和結論書寫在黑板上，可彌補多媒體教學呈現較快、不利于學生思考、記筆記和聽課不能同步的缺點。最后，在雙語教學中遵循循序漸進的原則。我校開設雙語課程的要求之一是課堂上英文比例不少于50%，但執行過程中我們發現，如果從第一節課起就嚴格執行此標準，不少學生會因不適應雙語教學環境、英語聽力不足等原因產生抵觸情緒。因此，我們采用由雙語交叉滲透教學到完全滲透教學的方式，前15-20個學時課程中，英語比例逐步由30%上升到50%，易于理解的部分用英文講解，重難點部分用漢語講解，允許學生提問和回答問題時兼用英語和漢語，逐步培養學生主動適應英語授課的意識。在后50-55個學時的課程中，則進一步增大英語的比重，力爭達到授課、討論、練習和考試的全英語化，只對少數難以理解的內容適當用漢語引導。
三、考核手段改進
在機械原理課程雙語教學中，科學合理的考核方式對檢驗教學質量起著重要作用。傳統考核方式主要依據考試成績和平時成績進行，其中考試成績占80%，平時成績（包括作業、考勤、課堂提問等）占20%，這種考核方式在一定程度上反映了學生對重要知識點的理解和掌握，但存在以下缺點：（1）考試題目以基本概念和公式為主，題型呆板，不能體現特色專業建設中對學生解決實際問題能力的培養要求。（2）考試成績所占比重太大，存在嚴重的“一卷定乾坤”現象。（3）考試內容單一，短時間內死記硬背也可應付，助長了部分學生的投機心理。因此，傳統的以考試為主的考核手段，難以全面反映機械原理雙語課程的教學效果，不利于雙語教學的發展。
鑒于此，對機械原理雙語課程的考核方法作了如下改進：（1）增加平時成績在考核結果中的比重，相應降低考試成績的比重，有效激發了學生的學習熱情，強化了持續學習的動力，提高了課堂互動效果，消除了期末突擊復習的種種弊端。（2）實行半開卷考試，增加應用型題目的比重。在半開卷考試中，學生可攜帶一頁書寫有與本課程相關內容的A4紙張進入考場。這樣可減少大量機械背誦的負擔，但一頁紙所記載的信息量是有限的。學生要想取得好成績，就必須認真理解課本內容，用心領會教師在課堂上加入的新知識，將重要知識點進行篩選、綜合和整理，濃縮于一張A4紙上。整個過程有利于提高學生的獨立思考能力和對知識進行分析、歸納、綜合的能力。增加應用型題目的比重則進一步側重于考核學生運用機構分析和綜合的理論知識解決實際工程問題的能力，有利于學生在平時的學習中認真觀察、思考，做到學以致用。（3）將機械原理實驗成績列入考核范圍。在以往機械原理教學中，實驗作為教學環節的一部分，但未納入考核范圍，致使少數學生敷衍應對。為此，我們將實驗成績以10%的權重納入考核范疇，使學生產生一定的壓力和動力，有利于培養學生的動手能力和創新能力。
四、課程設計改革
機械原理雙語理論課結束以后，學生將接受為期兩周的機械原理課程設計訓練。機械原理課程設計是使學生較全面系統地掌握和深化本課程的基本理論的方法，是培養學生初步具有機械運動方案設計和分析能力的重要教學環節，也是培養學生工程設計，特別是機構創新設計能力的重要實踐環節。在我校機械設計制造及其自動化特色專業建設中，提高學生的綜合設計與創新能力是基本建設任務之一。為此提出如下改革方法：（1）課程設計題目圍繞石油機械主線，彰顯石油特色。我們擬定了“游梁式抽油機連桿機構的分析與綜合”及“往復泵動力端傳動機構設計和分析”這兩大類題目，并根據實際設備給定不同的已知參數，做到了同班學生之間不重題，既有利于學生之間互相討論學習，又有效避免了抄襲現象。（2）鼓勵學生自報題目，培養創新氛圍。對于平時學習表現良好、有明確意愿參加機械創新設計大賽且已確定題目的學生，鼓勵其以創新設計大賽題目進行課程設計。（3）鼓勵學生采用英文撰寫課程設計報告，鞏固雙語教學效果。由于機械原理課程設計報告中大篇幅的文字論述較少，以公式推導和結論性敘述較多，所以對學生而言，難度并不大，在2周的時間內能夠完成。對于采用英文撰寫報告的學生，適當拔高其報告成績。這樣可有效激發學生進一步學習和鞏固機械原理課程中相關英文專業術語和表達方法的熱情。
五、教學效果
近年來我校機械原理雙語課程的教學改革收到了良好的效果。從歷年對學生發放的調查問卷來看，77.8%的學生表示完全接受全英文課件，92.6%的學生認可機械原理雙語課程的教學安排，93.5%的學生認為本課程緊密聯系實際，體現了石油特色。本課程的主講教師在學生的評教中得分均在90分（優秀）以上，說明絕大部分學生對機械原理雙語課程的改革持肯定態度。從近5年來我校學生課外科技活動成果來看，“后置三角擺架式長沖程抽油機”獲得“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎，“基于反饋原理的高樓緩降器”獲全國大學生機械創新設計大賽二等獎，“含油污水分離器”等20余項作品在省級競賽中獲獎，在此基礎上產生了“一種雙驢頭前置式異相曲柄長沖程節能抽油機”等11項國家專利，30余篇，不但其中大部分成果涉及石油裝備及設備，而且是學生在學習機械原理雙語課程之后創作產生的，充分體現了機械原理雙語課程在我校機械設計制造及其自動化特色專業中所起的重要作用。
六、結束語
通過機械原理雙語課程的教學改革，我校總體上摸索出了一套適應機械設計制造及其自動化特色專業建設要求、培養既懂專業又通英語、在石油機械方面具有明顯優勢的機械類高級工程技術人才的教改方案。由于目前雙語課程本身在國內存在的時間并不長，在理論和實踐方面尚存在一定爭議，所以給特色專業建設環境下的機械原理雙語課程提出三點建議：（1）大力培養具有良好專業素質和外語素質的教師，尤其要加強青年骨干教師的培養力度。（2）在教學中應始終將傳授專業知識放在第一位，外語知識放在第二位，不可本末倒置。（3）無論何時都不應忽視對學生創新能力的培養。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 張婕.高校特色專業建設：現實與前瞻[J].教育研究，2011，（5）.
[2] 楊治立，朱光俊，呂俊杰.冶金工程特色專業的建設與實踐[J].教育與職業，2009，（18）.
[3] 李琳，張鐵，李杞儀.機械原理雙語教學方法的探討[J].北京大學學報（哲學社會科學版），2007，（5）.
[4] 韓建友.機械原理雙語教學教材建設[J].北京大學學報（哲學社會科學版），2007，（5）.
機械設計的原理范文第4篇
關鍵詞：OBE；工程教育；《機械原理》課程設計
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）21-0057-02
為了推進工程教育改革，促進中國工程教育的國際互認，培養與國際接軌的中國工程師，由專門的職業或行業協會（聯合會）、專業學會針對高等教育機構開設了工程類專業實施專門性認證，工程教育認證強調工科專業人才培養質量達到行業提出的基本質量標準要求，是一種合格性評價[1，2]。工程教育專業認證強調的三個核心理念：產出導向（Outcome based education，簡稱OBE）、學生為中心、持續改進，這些理念代表了工程教育改革的方向，是一種先進的教育理念[3]。我國若要成為《華盛頓協議》正式簽約組織，就必須基于OBE理念，深化我國的工程教育改革和工程教育認證體制。
《機械原理》是機械類專業必修的一門重要的技術基礎課，它是研究機械的工作原理、構成原理、設計原理與方法的一門學科，而《機械原理》課程設計是緊隨《機械原理》課程之后的實踐性教學環節，是《機械原理》課程的延伸[4]。基于OBE工程教育認證的12條畢業能力要求及課程規劃，《機械原理》課程設計需培養的主要能力包括：1）掌握工程基礎理論知識并能將其應用于工程問題（畢業要求1）；2）具有分析和解釋數據，得到合理、有效結論的能力（畢業要求2）；3）具有綜合運用機械設計理論和技術手段設計復雜機械系統、部件和過程的能力（畢業要求3）。
本文基于OBE工程教育理念對《機械原理》課程設計課程能力的上述四條要求，結合近年實踐經驗，闡述我校《機械原理》課程設計改革模式，并為其《機械原理》課程設計改革提供參考。
一、機械傳動系統設計能力
《機械原理》內容包括兩部分，其一是對現有機構的學習，包括構型分析、運動學和動力學的學習；其二是針對具體任務，利用所學機構學知識，設計傳動方案。前者稱為分析，后者稱為型綜合，《機械原理》學習的最終目的，就是要達到型綜合的高度，《機械原理》課程設計正是鍛煉綜合能力的實踐教學。
遺憾的是，傳統的《機械原理》課程設計，體現不出OBE所要求的設計系統的能力，復雜機械系統更無從談起，因此，改革勢在必行。
基于OBE教學理念的課程設計改革使設計題目多樣化，調動學生設計的積極性而不限制其思維，并且課程設計只提出最終要求而不限制方法，為了讓學生在規定的時間內獨立完成設計任務，題目不宜太深太復雜，其原則為：題目具有綜合性，以運動方案設計為主；題目要覆蓋《機械原理》課程的主要內容；題目應結合生產實際，是學生在日常生活、生產實踐中所熟悉的；題目的設計結果應包括兩到三種基本機構，也允許選用其他常用機構或組合機構；題目要有一定的靈活性和創新性，有利于發揮學生的創造力。
在設計題目確定后，需對已選題目提出三種運動方案，并經反復論證，確定一種最佳運動方案進行設計和分析。這種自由選題的模式可大大提高同學的興趣。設計方案由學生獨立提出，經獨立地分析、比較后確定最佳方案，以發揮其主觀性、創造力，使學生受到一次真實的設計訓練，進而提升其機械傳動系統設計能力。
此外，改革后的課程設計，學生們可以自由組合，每個小組自由選擇設計題目，小組成員分工協作，共同完成設計任務。從選題、論證、設計到最后提交設計成果，共同討論、研究，各自發揮自己的長處，不僅培養了創新意識和創新能力，也使他們體會到團隊合作的作用。這也符合OBE培養大綱中工程畢業生個人能力和人際團隊能力培養的要求。
二、工程基礎理論知識應用能力
傳統的《機械原理》課程設計中，方案確定之后，其相關運動參數也隨之給定，每個學生需要做的就是繪制機構運動簡圖，利用圖解法和解析法對所選機構的位移、速度、加速度及力進行分析，并繪制機構運動線圖和作誤差分析，最后編寫課程設計說明書。從本質上來說，這樣的設計僅能算一次作業，效果并不理想。盡管學生都能按部就班地完成設計任務，但卻調動不了學生的設計興趣，對工程基礎理論知識的應用缺乏深刻理解，談不上對學生的畢業能力的培養。
基于OBE教學理念的課程設計改革使設計題目多樣化，只提出最終要求而不限制方法，學生可以充分地利用所學的理論知識去解決實際的問題。考慮到《機械原理》課程設計時間較短，教師在《機械原理》課程教學中，需提前做出安排，如現代工具的使用、軟件的學習、各種方法的比較、綜合性作業安排等。
任務的不確定性導致解決方法的多樣性。學生需要根據所選擇任務，基于所學的機構學知識，甚至查閱相關文獻去設計解決方案，當多個設計方案確定后，需要比較各方案的優缺點，必然會深入了解每個所設計的傳動方案，最終方案確定后，需對其進行結構、運動學和動力學分析，因有了方案設計的深刻理解，設計的目的已非常清楚，在相應分析時，對方法的選擇和掌握自然水到渠成，加深了對所學理論知識的認識，明確了理論知識的實際應用，從而不至感覺學無所用。
三、分析和解釋數據能力
在我國的工程教育認證中，第二條畢業要求學生能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結論[5]。傳統課程設計整個傳動方案為教師所指定，分析方法固定，無需學生深入了解，只需按部就班完成畫圖和分析即可，可見，傳統課程設計在第二條畢業能力要求上基本沒起到培養作用。
改革后的課程設計，從設計任務到設計方案的確定，均需要學生根據具體情況進行分析，然后根據所學知識，自己設計傳動方案，并需要通過多方案的比較而得出可行方案。在方案確定后，詳細設計傳動系統時，需要根據實際任務確定各參數，最后對機構進行分析，并對數據進行誤差分析。為了更真實地讓學生理解數據的意義和正確性，要求學生對所設計的傳動方案進行全部或者部分的搭接實驗，通過搭接實物并測量參數，再與理論分析數據進行對比，找出誤差存在原因，從而得出相應結論。
四、考核方式的改進
評估學習產出是OBE教育模式中十分重要的環節，如何合理地對各項能力進行客觀評價，對課程的改革及持續改進有非常重要的作用，與課程設計所培養能力相對應，《機械原理》課程設計成績分為四部分：選題成績、平時成績、設計成績及答辯成績。各部分成績分值及考核依據如下。
選題成績占總成績的30%。主要考查設計機械傳動系統方案能力。每個團隊均需通過PPT形式，結合參考文獻查閱或調研情況，對自己團隊的設計任務進行說明，根據所定任務設計兩到三種機械傳動方案，每個方案中必須包含兩至三種典型傳動機構，并且必須包含四桿以上連桿機構。根據傳動方案是否合理、考慮是否周全、有無創新點、是否實用進行綜合考核。
平時成績占總成績的10%，主要依據設計階段的出勤情況和態度評定，這是設計正常進行的基本保證，也是初步對畢業要求9中個人與團隊能力的培養。
設計成績占總成績的40%，主要評估工程基礎理論知識應用能力與分析和解釋數據能力，根據所選擇分析方法、數據分析的正確性、模型建立、運動仿真、簡圖繪制等進行評價。
答辯成績占總成績的20%，各組將集中設計階段的工作及成果以PPT形式作匯報，主要介紹組員分工及完成情況，組員自評分，搭接視頻等，并回答提問，據此評判答辯成績。
通過此類考核方式，對畢業生的能力9（個人與團隊）和10（溝通，包括撰寫報告和陳述發言、清晰表達或回應指令）也起到初步培養的效果。
此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式對教師的教學投入提出很高要求。例如：教師需要投入較多的精力和心血研究繁瑣的教學目標分解和教學方法選擇，要求其自身具有扎實的專業理論知識、較廣博的基礎知識面、較強的動手能力及計算機應用能力。對設計中可能出現的各種方案及其特點要有充分認識，能夠正確引導學生，使他們經過認真思考和分析比較后，可以選擇一個適當的方案。這樣才能適應當前實踐教學改革和發展的需要，從而有效引導學生積極思考，培養他們的創新能力。
五、結束語
經過近兩年的實踐，發現根據OBE教學理念改革后的《機械原理》課程設計，為學生機械傳動系統設計能力、工程基礎理論知識應用能力、分析問題和解決問題的能力以及團隊合作和工程實踐能力的鍛煉和提高提供了很好的平臺，并確實取得了較好的效果。然而，OBE工程教學模式是一個系統的工程，無論是在設計內容，還是在設計方法和評估方式上，還有很多需要完善之處，需要進一步的改革和探索，持續改進，以更好地培養學生相應的畢業能力，實現培養與國際接軌的中國工程師的目標。
參考文獻：
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[2]余天佐，劉少雪.從外部評估轉向自我改進―美國工程教育專業認證標準EC2000的變革及啟示[J].高等工程教育研究，2014，（6）：28-34.
[3]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式――汕頭大學的實踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.
機械設計的原理范文第5篇
鞋類造型設計主要涉及到特征部件造型、鞋跟造型以及輔助部件造型設計三方面，而這三方面都直接或間接受到楦體造型的制約，因此，統一與變化原理在鞋類造型設計中的應用，主要考慮這三方面與楦體造型的統一、變化關系。1特征部件造型與楦體造型的統一與變化鞋類的特征部件主要是指能體現鞋類款式特征的部件，如耳式鞋的鞋耳部件、淺口鞋的口門部件、舌式鞋的鞋舌部件，以及能體現前幫楦體頭式的前幫部件如鞋蓋部件、包頭部件等。在進行這些部件的造型設計時，主要把握大統一下小變化的原則。楦體的頭式是指跖趾關節部位之前的楦體的幾何形態，一般有方、圓、尖、歪、扁、高等多種，他們都具有各自獨特的基調，這對鞋類特征部件形態設計主要是部件輪廓線條的設計具有制約作用，具體表現有如下一些規律：（1）方頭這種楦體的頭式其基調是方和直，在進行特征部件輪廓處理時，部件輪廓線條應該直一些較好，如包頭線、口門輪廓線、前幫圍蓋輪廓、鞋耳輪廓等等均應該在把握統一直的情況下進行一些局部變化。（2）圓頭這種楦體的頭式其基調是圓弧，在進行特征部件輪廓處理時，部件輪廓線條應該以圓弧線條為基礎，對于較寬大的圓弧頭式，由于他的跖趾部位楦面比較平坦，所以這種情況下的特點部件輪廓線條，可以采用較直的形態。如包頭線、口門輪廓線、前幫圍蓋輪廓、鞋耳輪廓等等均應該在把握統一圓弧或直弧的情況下進行一些局部變化（3）尖頭這種楦體的頭式其基調是圓、直都有，在進行特征部件輪廓處理時，部件輪廓線條應該縱向直一些，橫向圓弧一些較好，盡可能與頭式“尖”保持統一。如口門輪廓線、前幫圍蓋輪廓、鞋耳輪廓等等均應該在把握統一尖的情況下進行一些局部變化。（4）扁頭這種楦體的頭式其基調是扁薄，基調中的圓弧程度很少，在進行特征部件輪廓處理時，部件輪廓線條應該直、方一些較好。如口門輪廓線、前幫圍蓋輪廓均應該在把握統一直且方的情況下進行一些局部變化。（5）高頭這種楦體的頭式其基調是高而且圓，在進行特征部件輪廓處理時，部件輪廓線條應該圓弧一些較好，如包頭線、口門輪廓線、前幫圍蓋輪廓均應該在把握統圓弧一直的情況下進行一些局部變化。如圖2所示。另外，楦體造型有肥、瘦之分的，對于瘦型楦體鞋幫特征部件應該安排少一些較好，線條盡可能彎曲一些，這樣會給人一種豐滿的感覺；對于肥型楦體鞋幫特征部件應該安排多一些較好，線條盡可能直一些，并且把部件安排的靠后一些，這樣會給人產生一種瘦的感覺。2鞋跟造型與楦體頭式造型的統一與變化由于楦體造型在整個鞋類造型設計中處于支配地位，而鞋跟造型處于配合地位，因此，鞋跟的造型設計應與楦體造型在保持統一的前提下獲得變化，主要規律有以下三點：（1）跟柱造型較纖細、跟面造型較小的鞋跟適合安排在小型頭勢如尖頭、小圓頭、小方頭的低腰滿幫楦體或高腰楦體。（2）跟柱造型較粗、跟面造型較大的鞋跟適合安排在頭勢較大的如方頭、大圓頭、歪頭等滿幫低腰楦體或高腰楦體上。（3）一旦楦體后翹高低于30mm的話，此時忌諱搭配跟柱較細、跟面較小的錐型鞋跟。3輔助部件與特征部件的統一與變化輔助部件主要是指與特征部件一道構成鞋類款式的小部件，如中幫的裝飾件、橫條和后幫的后包跟、后筋條等部件。這些部件的設計主要把握在與特征部件保持統一的前提下獲取較大的變化，通常是在輪廓相似的情況獲得細部裝飾性變化。
2統一與變化原理在鞋類色彩設計中的應用
統一與變化原理在鞋類色彩設計中的應用，從搭配原理和搭配方法上（鞋類色彩設計的依據）分析，不外乎存在兩種應用，具體規律如下：1統一原理在鞋類色彩設計中的應用統一原理在鞋類色彩設計中的應用是通過在統一的前提下進行小變化實現的，變化的目的是為了統一顯得和諧，常見方式規律如下：（1）統一融和法這種色彩搭配規律主要運用整體統一的原理，顯得和諧融和。如整鞋采用白色給人一種冰清玉潔、神圣而純潔的感覺。（2）深淺襯托法這種色彩搭配主要運用整體兩種色彩統一的前提下獲得變化的原理。（3）賓主呼應法這種色彩搭配主要運用多種色彩統一前提下的變化對比原理，他是在鞋類的某些部位之間的色彩都含有同一種色素，形成內在統一的聯系。例如，鞋蓋、鞋耳、鞋口三部件的滾邊用同一種色彩的材料。（4）點綴顯耀法這種色彩搭配方法是在整體統一的前提下局部細微變化的原理，他常常在統一色調中或素靜的冷色調中，點綴暖色調。2變化原理在色彩設計中的應用變化原理在色彩設計中的應用是通過在變化的前提下實現某種對比，變化的目的是為了生動、活潑，常見方式規律如下：（1）緩沖淡化法在對比較為強烈的色彩搭配中運用緩沖淡化的方法使整個鞋類融和協調，常運用在運動鞋、童鞋中，采用黑、白、灰、金、銀色進行強烈對比的緩沖淡化。（2）塊面拼接法在對比較為強烈的色彩搭配中運用塊面分割或采用幾何形狀明顯的紋理材料達到調和的效果，如運動鞋中色彩搭配常采用此類方法。
3統一與變化原理在系列鞋設計中的應用
系列鞋是指在突破單雙鞋表現主題的基礎上，通過一組鞋的形體來表現設計主題。因此，這一組鞋形體之間存在著統一與變化原理，這種原理是在統一系列鞋類設計主題的前提下，達到各種鞋款在設計統一原理的基礎上進行其他設計要素的變化。其規律主要有以下一些：1楦體系列的統一與變化楦體系列的統一與變化主要通過以下兩種規律實現：（1）楦體型號系列。通過改變楦體型號來實現即改變楦體肥瘦來實現。（2）楦體頭式系列。通過改變楦體頭式的形狀來實現。2跟底系列的統一與變化底跟系列的統一與變化主要是通過以下兩種規律來實現的：（1）底型系列化。通過改變外底色彩、材料、工藝以及底板花紋來實現。（2）跟型系列化。通過改變鞋跟造型、材料、工藝以及裝飾來實現。3部件系列的統一與變化部件系列的統一與變化主要是通過以下規律來實現的：（1）部件輪廓系列化。通過部件輪廓造型的系列變形來實現。（2）部件工藝系列化。通過部件組合工藝、裝飾工藝的系列變化來實現。（3）部件材質系列化。通過部件的材料搭配系列變化來實現。4色彩系列的統一與變化色彩部件系列的統一與變化主要是通過以下規律來實現的：（1）單色系列化。通過改變某種色彩的明暗、飽和度來實現，如黃色系列化可以是：谷黃、土黃、金黃等等。（2）多色系列化。通過改變某種或某些色彩的明暗、飽和度和搭配順序來實現。
4結論
