立德树人-技能培养融合的现代机械工程师专业实习路径探索

为提高机械专业实习的效果,该文在分析国内外实习教学模式、特点的基础上,针对当前实习方法的成功之处和局限性,结合同济大学机械专业的要求和特点,探索立德树人-技能培养融合的机械专业实习路径,并对所完成的机械专业实习过程予以说明。从整体看,融合思政过程的专业实践模式取得较为理想的效果,提高机械专业学生实践技能水平,培养学生奉献机械行业,热爱本专业的热情。

基于微分方程曲面求交跟踪法的包容式节点相贯区域建模研究

包容式节点是一种新型管状相贯式节点,其形态是一种典型的薄壁自由曲面结构。在进行曲面造型过程中会涉及曲面求交的问题,而曲面求交是计算机辅助几何设计(CAGD)领域中的关键技术之一。本文构建了包容式节点非均匀有理B样条(NURBS)曲面模型,将求包容式节点中的相贯线问题转化为NURBS曲面的求交问题。基于微分方程的跟踪算法原理,在分割法求得初始交点的基础上,采用微分方程追踪法求出所有交点,最后将所求得交点进行曲线拟合,交线包围区域即为包容式节点与腹杆相贯焊接区域。

机械振动实践课程思政探析

课程思政意在以专业课程为思政载体,实现专业课程与思想政治理论课的协同。课程思政不是一般思政课程,教学中应溶思政之“盐”于专业知识之“汤”,进行隐式思政。机械振动实践是同济大学机械与能源工程学院开设的一门面向研究生的专业学位课,强调知识传授与动手实践的有机结合。梳理这门课程的课程思政思路,设计课程思政案例,探索如何有效地将价值引领和立德树人融入机械振动的教学与实践,做到理论与实践并重、育才与立德并行。

基于EMD-SSSC分解的振动信号去势

提出一种基于经验模态分解和软筛分准则的振动信号去势方法EMD-SSSC(Empirical Mode Decomposition-Soft Sifting Stopping Criterion,EMD-SSSC),根据软筛分准则自适应控制筛分过程,改善本征模态函数的混叠问题,提高经验模态分解的精度与效率,从而有效去除振动信号的趋势项。通过解析函数和两自由度弹簧-质量-阻尼系统验证该方法的有效性和精度,并进一步将其应用于实际岸桥结构健康监测中加速度响应的去势。结果表明:采用EMD-SSSC方法可以准确剔除振动信号中的趋势项,去势精度远高于最小二乘法;所提出方法既可有效用于数值积分中因积分常数的存在而出现的趋势项,也可合理去除工程实际监测信号中的趋势项。

杂草算法收敛性分析及其在工程中的应用

针对从自然界中杂草的生长繁殖特性演化而来的新型智能优化算法———扩张性杂草进化算法,通过马尔可夫链,分析证明了它的全局收敛性.相比其他启发式算法,其最大优点是基于种群中优秀的个体有指导地进行搜索,且算法中子代个体按正态分布的方式分布于父代个体周围,在进化过程中通过动态调整此正态分布的标准差,使算法在早期与中期充分保持群落的多样性,较其他启发式算法更容易保证对解空间的全面搜索.而在算法的后期加强对优秀个体周围的局部搜索,从而保证算法能够稳健地收敛到全局最优解.典型的复杂机械优化设计算例结果表明,该算法在优化过程中能有效避开局部最优解,快速、有效地收敛到全局最优解.

基于知识的产品级参数化虚拟设计的可重用性研究

以抓斗设计为背景 ,着重讨论完整产品如何实现可重用的三维参数化虚拟设计 :首先自上而下完成总体设计 ,然后自下而上建立抓斗模型、建立装配和总装模型。在三维参数化设计中引入知识工程的基本原理 ,通过知识的应用实现完整产品虚拟设计的可重用性。通过面向对象的封装 ,虚拟产品的设计中包含了形状和尺寸约束以及相关设计知识 。

65t集装箱岸桥动力仿真建模及其在起升工况分析中的应用

以岸边集装箱起重机作为研究对象,通过对其起升工况进行仿真研究其动态特性,探索建立起重机动力学虚拟样机的方法,从动力学的角度研究起重机工作时的动力性能。仿真结果可供设计人员在估算起重机动载荷时参考。

新型电动升沉补偿系统建模及联合仿真

针对传统大型液压式升沉补偿系统结构复杂、补偿精度差等不足,提出了一种新型的大型电动齿轮齿条式升沉补偿系统,根据其结构形式及工作原理,建立补偿系统力学-数学模型。根据升沉补偿中吊重绝对位移保持不变的控制要求,求解系统的运动方程,得到了电机输入转角与母船位移激励之间的关系。在ADAMS中建立了虚拟样机并进行动力学仿真,仿真结果验证了补偿系统及其设计参数的有效性。由于母船所受波浪的激扰信号是未知的,需引入反馈控制,在Simulink中搭建了带反馈的控制系统模型,并与ADAMS进行联合仿真,仿真结果表明:该电动升沉补偿系统通过PID控制,能有效实现升沉补偿功能,并具有补偿精度高的优点。

一种由整体到局部的机械结构分层优化模型

结合机械结构设计的一般过程,提出了一种"整体层-局部层"的两层的优化模型。首先在"整体层"对整个机械系统的总体设计方案进行优化,然后在"局部层"完成主要结构的优化。阐述了两层设计变量及目标函数划分方法,给出各层优化模型的一般表达式,在此基础上讨论了该分层模型的协调和收敛方法,最终得到完整的机械结构整体优化策略。文中以7500×103kg浮吊金属结构的整体优化为例,详细讨论了高维、多目标机械结构整体优化建模过程。结果表明笔者提出的分层优化模型可行、有效,可适用于大型复杂机械结构的整体优化问题。

基于AMESim与ADAMS的轮式装载机联合仿真

轮式装载机包含紧密耦合的液压系统和执行机构,很难在单一的软件平台中准确实现其动力学仿真。建立了装载机AMESim液压系统模型及ADAMS虚拟样机模型,利用上述两个软件进行联合仿真,使液压系统和机械系统可以实时交互作用。最后,将联合仿真结果与仅使用ADAMS进行的动力学仿真结果进行了比较,证明联合仿真结果是合理的。

气动人工肌肉驱动灵巧手的设计与研究

针对气动人工肌肉推广应用的问题,提出了一种轻小型气动人工肌肉的制作方案,并对其不同压力下的力学性能进行了试验和测试。试验结果表明,该气动人工肌肉具有高收缩率和大输出力的特性。基于该气动人工肌肉的运动特性,设计了一款欠驱动的多自由度灵巧手,并进行了多项抓取实验,验证了其多种状况下的工作能力。基于气动人工肌肉的灵巧手具有适应性强和抓取力大的特点,对气动人工肌肉的应用和机器人末端执行器的开发具有参考价值。

一种基于并联机构的运动补偿式抱桩器设计及仿真

海上风机的施工难点之一为桩柱的安装,其在安装过程中需经受海浪、海风和海床土壤条件等复杂多变的海洋环境影响,容易发生倾斜,影响施工进度。抱桩器可用于扶正导向桩柱,抱桩器的性能也是影响海上风电发展的因素之一。文中针对新形势下风电发展需求,利用并联机构,提出了一种基于Stewart构型的可进行运动补偿的抱桩器,详细介绍了其补偿抱桩的思路,结合海浪补偿原理、抱桩作业过程给出了一种配套的控制方法,以提高抱桩安装中所存在的精度以及效率问题,并通过ADAMS仿真予以验证其合理性,从而为之后的设计提供参考。

承受大吨位载荷的门框形立柱稳定性分析

以承受大吨位载荷的门框形立柱为例,详述了结合线弹性屈曲分析和非线性静力有限元分析技术计算结构稳定性的理论和方法。为了更符合工程实际,计算中还考虑了结构材料的非线性。该方法适用于多种大型有限元系统,可直接用于计算实际工程结构的稳定性问题。

大型岸边集装箱起重机海运柔性绑扎设计

以某65t/65m岸边集装箱起重机为对象,介绍使用钢绞线进行整机海运柔性绑扎的原理、关键结构和计算方法。该方法既可以充分利用高强度钢绞线的承载能力减少加固件重量,也可以利用其柔性,方便装拆。实际运用时利用有限元方法根据其整体结构特性计算得到合理的张紧的预应力。

包容式节点桁架多目标分层优化设计

针对包容式节点桁架优化设计变量多、优化问题规模大,采用单层混合优化策略计算量大且不易收敛的问题,提出基于子空间和耦合约束的分层协同优化策略,将设计空间分为三个子空间,分别是整体层、截面层和曲面形状优化层,上一层优化结果为下一层提供输入量,下一层为上一层提供耦合约束;对设计变量进行灵敏度分析,确定各个优化层的目标函数和约束条件.结果表明,该优化方法能够较好地处理具有层次关系的工程优化问题.

基于FMEA和FTA的智能型制动器的失效分析

制动器作为各种机构的制动安全装置,起着至关重要的作用.首先建立了智能型制动器的故障树模型,明确了智能型制动器存在的各种失效模式及各失效模式间的层次关系,在此基础上对各个失效模式的影响进行了FMEA(Failure Mode and Effects Analysis)分析,明确了各失效模式的风险指数,对主要风险问题进行了有针对性的解决,从而提高了新研发的智能型制动器的可靠性.

基于高级体系结构的大型岸桥结构设计系统研究

提出了一种基于高级体系结构(HLA)的岸桥结构设计方法,构建了基于HLA的岸桥设计系统框架,并对基于HLA的系统框架的联邦成员的发布/订购及协调机制作为开发的关键问题进行了讨论.通过统一交互信息与软件接口、定义交互机制,完成了HLA信息交互框架的搭建、联邦成员间的通信与协调,实现了异构的软件之间以及设计人员之间的信息交换与互操作.最后,形成了基于HLA的大型岸桥结构设计系统并用于实际工程设计.

垂直螺旋输送机临界转速的仿真研究

为确定实际模型的临界转速,采用EDEM、RecurDyn和ADAMS.2建立螺旋直径为400 mm、升程为330 mm的双螺旋垂直螺旋输送机和单个颗粒的仿真模型;通过仿真确定临界转速的区间,根据二分法不断缩小临界转速的区间,直至得到临界转速终止仿真;在EDEM中建立输送高度为0.3 m、填充率分别为20%、40%、60%和80%的颗粒群仿真模型,采用相同的方法完成仿真。结果表明:仿真结果验证了粒子与螺旋面、罩壳内壁之间的接触力类型,得到单个颗粒时螺旋的临界转速约为70 r/min;4种填充率下的临界转速分别为75、81、91、100 r/min;单质点法求解的理论临界转速为82 r/min,与单个颗粒、输送高度为0.3 m、填充率为20%和40%的颗粒群仿真结果接近,而小于输送高度为0.3 m、填充率为60%和80%的颗粒群仿真临界转速。说明单质点理论只适用于小填充率的垂直螺旋输送机模型。

ARMG吊具辅助钢丝绳牵引式主动防摇方法

为提升自动化码头中自动化轨道式集装箱龙门起重机(ARMG)在无人驾驶起吊搬运工作中对吊重的防摇效果,提出一种采用吊具辅助钢丝绳作牵引的主动防摇方法,通过辅助钢丝绳对吊具施加牵引力抑制吊具的摆动,消耗其摆动动能,从而减小吊具偏摆幅值,将其摆动幅度控制在安全范围内,实现防摇目标.建立主动防摇系统动力学模型,利用功能等效原理将通过辅助钢丝绳施加的牵引力等效为系统中吊具的阻尼,通过求取满足防摇要求的阻尼获得实际所需的牵引力.对不同小车运行方案以及不同典型垂荡高度下的主动防摇过程进行仿真,获得吊具对应的摆动响应以及通过辅助钢丝绳施加的牵引力大小,仿真结果验证了提出防摇策略的有效性以及等效阻尼计算的正确性.以上海振华重工集团生产的某型ARMG为实验对象,在典型垂荡高度下进行试验,试验结果验证了提出的主动防摇方法的可行性及其在实际起吊工作中的实用性.

门座起重机臂架系统动态特性的有限元分析

采用Ｉ－ＤＥＡＳ软件将门座起重机的臂架系统作为整体模型进行了有限元动态特性分析，计算出了臂架系统的前几阶低阶固有频率，并给出了相应的振型图．