问题

做机械设计,是不是真的要将《机械设计》《机械原理》《材料力学》这些课本上的习题都会做?

回答
嘿,说到机械设计,不少人可能会想到那些厚重的课本——《机械设计》、《机械原理》、《材料力学》……然后脑子里立刻浮现出里边那些密密麻麻的公式和一道道让人抓狂的习题。那么,问题来了,作为一名未来的机械设计师,是不是真的就得把这些课本上的习题全都刷得明明白白,每一道都会做才算合格呢?

这事儿吧,得辩证地看。

首先,我们要明确这些课本和习题的重要性。

《机械原理》 就像是机械世界的“语言和语法”。它教会我们各种运动是如何产生的,如何传递,如何约束。比如,你想要让一个齿轮带动另一个齿轮转动,或者设计一个复杂的连杆机构实现特定的运动轨迹,这些都离不开《机械原理》里的知识。课本上的习题,通常会让你去分析不同机构的运动特性、计算传动比、设计简单的机械传动方案。做这些习题,能帮助你建立起对机械运动规律的直观认识,理解那些抽象的理论是如何在现实中工作的。
《材料力学》 则是机械世界的“骨骼和强度”。它告诉你材料在受力时会发生什么变化,会承受多大的应力,会不会断裂。设计一台机器,你得知道它的零件会不会因为承受的力而变形或者损坏。习题会让你计算杆件的应力、变形,梁的弯曲,轴的扭转等等。这些都是最基础的强度和刚度分析。熟练掌握这些,是确保机械安全可靠的前提。
《机械设计》 则是在前两者的基础上,教你如何“构建”一个完整的机械。它涉及如何选择合适的零件(比如轴、齿轮、轴承、联轴器),如何进行强度和刚度校核(把你从《材料力学》学到的应用起来),以及如何考虑润滑、密封、装配等等实际问题。课本上的习题通常会让你设计一个具体的零件,比如一个轴,或者一个齿轮副,需要综合运用前面学到的知识。

那么,习题到底要不要“都会做”?

我的看法是:“都会做”是一种理想状态,但更重要的是理解“为什么”和“怎么做”,以及具备“举一反三”的能力。

1. 理解是根本,死记硬背无益。
你可能真的能背下某个公式,然后套进去得出答案,但如果不知道这个公式是怎么推导出来的,它适用的前提是什么,那么你遇到稍微变形一点的问题就束手无策了。
做习题的目的,是为了让你把书本上的概念、原理、公式转化为解决实际问题的工具。当你真正理解了“受力分析”是如何进行的,为什么需要考虑应力集中,为什么不同材料有不同的许用应力,你就能自己分析新问题。

2. “都会做”的侧重点不同。
基础性、典型的习题要熟练掌握。 比如,计算等截面直杆的轴向受力变形,简单梁的弯曲应力分布,标准齿轮的啮合计算,这些都是机械设计中最基本、最核心的内容。如果你连这些都做不好,那就像医生不认识人体基本结构一样。这些题目是帮你建立计算思维和建模能力的基础。
复杂、综合性的习题,重在思路和方法。 很多课后习题是高度抽象和简化的,现实中的机械设计要复杂得多。遇到特别难的题目,与其钻牛角尖到深夜,不如先搞清楚它考察的是哪个知识点,它让你运用哪些方法。即使你最终没有完全算出结果,但如果思路是对的,知道如何入手,就已经很有价值了。

3. 效率和目标:并非所有习题都等价。
你有没有发现,有些习题其实是同一类问题的变种?有些题目又特别耗时,但对你能力的提升却不那么显著?
在学习初期,多做一些能帮你巩固基础的习题是很有必要的。随着你理解的深入,可以有选择性地做题,把时间花在那些更能锻炼你分析能力、解决复杂问题能力的题目上。
可以参考老师的讲解,同学的讨论,甚至一些解析,重点是理解解题过程,而不是简单地抄袭答案。

4. 能力比“做完”更重要。
机械设计不是考试,它是一门实践性很强的工程学科。在实际工作中,你不会遇到和课本习题一模一样的场景。你需要面对的是充满不确定性、复杂因素交织的实际问题。
真正的能力体现在:当拿到一个设计任务,你能从零开始,分析需求,确定方案,选择合适的材料和零部件,进行强度、刚度、可靠性等方面的计算和校核,并能考虑制造、装配、维护等诸多因素。
这种能力,不是靠机械地做完几百道习题就能获得的,而是通过对原理的深刻理解,以及对计算方法的熟练运用,再加上不断地实践和经验积累。

那么,作为一名学生,我应该怎么做呢?

打牢基础: 课本上的例题一定要吃透。例题通常是作者精心设计的,能够集中体现某个知识点的核心。
精选习题: 老师布置的习题肯定是要做的,这是最直接的检验。除此之外,可以挑选一些代表性的、不同类型的习题来做,覆盖各个知识点。
关注解题思路: 做题时,尤其是遇到难题,先别急着下笔。思考一下:这个问题可以用什么原理来解决?需要哪些数据?可以用什么方法来建模?
善于总结: 做完一道题,尤其是做对了或者做错了,都要回顾一下。错在哪儿?对在哪儿?这道题的解题方法有什么普遍意义?
多和同学老师交流: 遇到不懂的,不要自己闷着。讨论和请教是最高效的学习方式之一。
理论联系实际: 尝试把课本上的知识和我们生活中看到的机械装置联系起来。一个门上的合页,一个自行车的链条,它们背后都蕴含着《机械原理》的知识。

所以,总而言之:

你不需要把《机械设计》、《机械原理》、《材料力学》里的每一道习题都做到“完全会做”那种程度,尤其是那些特别偏、特别难,或者重复性太高的题目。

但是,你必须深刻理解课本上的核心概念和原理,并且要能够熟练地运用这些原理去解决典型问题,特别是那些基础性和综合性强的习题。 最终的目标是,通过做题,你能够培养出独立分析问题、解决问题的能力,而不仅仅是“会做几道题”。

当你能够自信地说:“我理解了这些基本原理,我能用它们来分析和解决大部分工程问题,即使遇到新问题,我也知道该如何入手和寻找解决方案”,那时候,你才算是真正掌握了这些基础课。至于那些“做题量”,那只是实现这个目标的一个过程和手段而已。

网友意见

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好问题,其实这是所有机械专业学生和新入行者的困惑。

并将成为很多人很长时期的一个困惑。

其实要理解这个事情,我们需要弄清楚三个概念,只有清楚了这三个概念,我们才能真正知道自己现在拥有的是什么?什么东西是自己欠缺的,并如何去补充这些缺陷。

1)机械设计能力

2)机械制图能力

3)CAD绘图能力

我们一定要对上述三个能力有一个很清晰的定义。

1)机械设计能力,是指你能够具备独立的设计一个产品的能力,你是一个新生事物的创造者,这样的能力要求你对产品的功能,产品的技术参数、产品的结构处理,产品的工艺要求,产品的装配调试,甚至产品的售后都需要有足够的理解,只有具备了这样的综合能力,你才能真正做好一个产品设计。

2)机械制图能力,关于这种能力,你必须熟悉机械行业的国家标准,熟悉在机械制图过程中需要的各种元素的具体要求,并能够根据这样的规范来合理的表达自己的设计图纸,这就是所谓的机械制图能力,机械制图能力不等于机械设计能力,机械制图能力只是机械设计能力的一部分,机械制图能力好,最多也就做一个绘图员,但是远远达不到一个机械设计工程师的要求,机械制图能力是机械设计能力的一个必要条件而已。

3)CAD绘图能力,这个能力更低层次,它就是一个制图工具,它的作用等同于(铅笔+直尺+白纸)组合,对于一个好的机械设计工程师而已,就算没有计算机的辅助,只要给我们一支笔,一张纸,一把直尺,我们依然可以把产品设计好。

当然CAD绘图可以极大的提升我们设计的效率和质量,这是不争的事实,但是这也是源于工具的改良带来的结果,但是这和设计能力是两回事,所以不要以为自己会用一个CAD软件就懂得了设计,其实这就像你得到了一把绝世好刀,但是并不代表你就练成了绝世武功,对于高手而言,摘叶飞花都是杀人的武器,画图也是一样。

你现在的现状是,具有一定的CAD绘图能力,也就是说你只是掌握了一个行业通用的工具,但是你却缺少前面两项很重要的认知。

首先当然是你的机械制图基础知识,这个基础是从事这个行业的钥匙,甚至是一种语言,只有掌握了这个语言,你才能和这个行业的专业人士进行正常而顺畅的沟通与交流,否则你是很难在这个行业真正牛逼的做下去,这也就是所谓的隔行如隔山的原因。

当然要掌握这个基础,对你来说并不是一个很困难的事情,因为你毕竟也是科班出身,也许你对很多知识只是因为时间流逝而产生的淡忘,但是基本的认知和框架还是完整的,所以这个部分可以在工作中去查漏补缺,以工作的方式推动自己的专业认知,这是最低成本的,也是最高效的。

但是机械设计能力,就不是那么好获得了,因为这完全是需要有项目经历才能完成的自我提升。如果单纯的从理论上或者书本上去谈设计能力的话,这无异于去请教一个太监,如何才能在洞房花烛夜获得“性福”一样滑稽。

对于机械专业的设计能力而言,用一句老话来形容再贴切不过了“纸上得来终觉浅,预知此事要躬”,只有切实的项目设计经历,才能真正形成你的设计能力,除此之外别无它法,如果总有人拿那些所谓的设计理论来忽悠你的话,请离他远一点,小心雷劈他的时候,连累到你。

关于机械设计能力,我个人认为其实这来源于两个方面,首先是你的天赋,因为机械设计岗位确实是存在一定的天赋要求的,特别是设计效率和质量上,天赋占据了很大的比例,所以你成长的速度跟你的天赋有一定的关系,这个条件只能是你自己去评估。

第二是你的项目经历,所谓的项目经历就是你的设计量,尤其是你独立自主的设计量,如果能够良好的保持一定量的设计经历,其实一个人的成长是很快的,特别是有一定基础的企业或平台,这些基础会极大的为你赋能,那些前辈们积累的东西都是你最直接的设计来源,从这个角度而言,你是 在利用别人的天赋,站在别人的肩膀上去成就自己,所以一定要用好这个资源,这会让你有事半功倍的效果,例如抄图,读图都是很重要的设计能力的训练方式,如果项目的设计量不够的情况下,我建议就尽量抄图或读图,从前人的图纸中去培养自己的设计原则和理念,并内化为自己的设计思路,从而最终形成自己的设计能力。

根据你的描述,你现在是想通过去补充机械制图的理论认知来获得实战型的机械设计能力,这完全是梯子靠错了墙,是不可能获得真正的设计能力的,最多就是把自己的基础知识在复习一遍而已,当然这也有用,但是和设计能力完全是两码事。

所以,接下来要如何去做,你应该心中有数了吧,去做项目吧,仅此一途,别无它法。

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是的,只有这样你才能知道那些课本的东西,真的没用。

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