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最近更新:徐業良(2004-09-07)﹔推薦:徐業良(2004-09-07)
附註:本文為年元智大學機械系大三機械設計課程教材前言。

前言

這本教材是專為大學或專科學校機械科系的「機械設計」基礎課程而編寫,適合上下學期、六學分的課程。我自1992年返國即任教於元智大學機械系,一直負責系上大學與研究所機械設計相關課程,在這幾年教學的經驗中,個人覺得﹙相信許多開授機械設計課程的教授也會同意﹚機械設計是一門相當難教的課程,主要的原因是實際從事機械設計時,設計者所要包涵的知識範圍實在太廣了,機械設計的課程中到底應該包括哪些內容,本身就是一個相當值得研究的問題,一本適合的機械設計教科書,也並不容易找到。

國內大專院校機械設計課程,多半採用原文教科書,或翻譯自原文書的中文教材,而個人感覺這些“傳統”的機械設計教科書比較偏重在機械元件原理和分析,可能比較適合用在「機械元件原理」方面的課程,許多機械設計上經常用到的方法和工具,反而比較沒有強調。而且不少教科書內容相當深入,材料之豐富甚至已經類似機械設計工具書了,面對過度豐富的細節,學生反而比較難以完全接受、吸收。在我作為學生、老師的經驗中,常發現有同學上完整年機械設計課程,學到了許多機械元件計算分析的公式,但是仍然對機械設計的程序缺乏整體的概念,面對一個機械設計的計畫,不知從何處開始、如何進行。事實上設計工程師的“設計能力”,基本上取決於其知識與所能使用之設計工具的廣度,如果缺乏相關的領域知識,不可能產生在此領域中的設計概念,而無法廣泛掌握設計工具,也就很難有效率的解決設計過程中動態產生的問題。

基於這樣的想法,本教材的編寫側重廣度而不強調深度,重視應用而不強調理論,希望在為同學們建立一個「機械設計工具箱」,使機械科系的同學在機械設計這一門課中,能夠接觸到各類不同的設計方法與設計工具,並獲得正確的基本觀念,以便日後從事機械設計工作時,了解有哪些設計方法與工具可以使用,能夠正確地使用這些設計工具,並且也能有足夠的能力能夠自行深入探索。本教材一開始便以一個設計案例出發,逐步詳細描述在這個設計案例中的整體思考過程、所進行的設計活動、以及所使用的設計工具,希望藉此設計案例對機械設計過程與所需要的知識提供一個整體性的概念。本教材在一般機械元件原理介紹外,加入了設計方法、機構設計、機電整合設計、創意設計、設計的製造性、氣油壓系統、結構設計、有限元素分析、機械振動、最佳化設計、幾何模型建構等內容,一共十二個單元,期能提供更完整的機械設計課程內容。

此外我深深感受實際從事機械設計時的許多重要元素,例如設計方法、設計經驗、創造力、團隊合作,實在是課堂上很難“教”的,同學們必須在實際的設計經驗中自行學習、體驗,一般課程“講課-作業-考試”的方式,恐怕並不見得適合機械設計課程。本教材每個單元中不斷出現的「實作計畫」,便是為此目的而設計。這些實作計畫有的是單一單元小型的實作計畫,有的是幾個單元連續式的實作計畫,適合作為整學期之設計實作計畫。這些實作計畫的目的不在真正設計出一個有用的實品,也並不在於讓同學們到實習工廠中練習實作的技巧,而是在每一個設計工具介紹完畢後,讓同學有實際利用這個設計工具的機會,而許多實作計畫也都刻意不做明確的細節說明,希望給同學獨立思考的機會和創意發揮的空間,並且從設計的經驗中學習設計的程序與方法,體會到創造的喜悅、和與他人合作的經驗。

本教材的投影片完全以英文編寫,一方面是為了配合元智大學「專業科目英語教學的政策」,一方面也希望彌補同學使用中文教科書可能對專業英語詞彙的不足。