机械工程类国家重点实验室安全管理实践

由于机械工程类学科科学研究的多样性和科学实验的复杂性,实验安全在机械工程类国家重点实验室开展教学和科研活动中尤为重要。针对机械工程学科特点分析机械工程类国家重点实验室潜在的安全隐患,结合机械传动国家重点实验室安全管理过程中的实践经验,介绍了实验室安全管理的措施和实践经验,提出了机械工程类国家重点实验室安全管理方面的一些思路和方法,对加强机械工程类国家重点实验室安全管理工作具有较强的参考作用。

基于随机Petri网的民机审定试飞实施流程建模与分析

审定试飞是民用飞机获取型号合格证书的重要活动,具有高成本、高风险的特点。研究审定试飞的实施流程有利于推动试飞工作有序进行,进而缩短试飞周期及降低试飞成本。目前对试飞流程的研究局限于流程描述与定性分析,缺乏对试飞流程的形式化建模与性能分析,无法检验流程中的关键环节。为解决上述问题,文中研究了审定试飞3个阶段的实施流程,并利用随机Petri网构建了该流程的仿真模型;通过建立与该模型同构的马尔可夫链,对实施流程进行了性能分析,识别出了流程中耗时较多的关键环节,进而分析了关键环节的实施速率对流程平均运行时间的影响。最后通过一个案例验证了模型与方法的可行性。结果表明,制造符合性检查环节与试飞数据处理环节是流程中耗时较多的关键环节,应将其作为流程优化的重点,同时提升上述两个关键环节的实施速率相比提高单环节速率,成本更低且流程运行效率提升幅度更大。

高校实验室安全管理系统敏捷协同开发

高校实验室安全是师生有序开展教学科研活动的重要保障。随着高校“双一流”和“新工科”建设的开展,高校实验室教学科研安全日趋复杂,该文基于以上环境探索了高校实验室安全管理系统的敏捷协同开发模式,依托重庆大学机械传动国家重点实验室,基于“钉钉+氚云”平台开发了安全教育管理、安全巡检管理、实验场所管理和实验预约管理等模块,提升了实验室安全管理的技术水平,保障了科研实验的安全运行,对其他高校快速搭建开发实验室安全管理系统具有借鉴参考作用。

机械精度实验教学课程思政的探索与实践

结合机械精度设计实验课程本身的知识点,设计实验教学体系,并持续改进实验教学方法,不断优化教学内容,深入挖掘课程思政内涵,梳理课程思政元素,将社会主义核心价值观、实现中华民族伟大复兴的理想和责任与机械精度设计实验课程内容相融合,最终达成课程的思政目标定位。教学改革研究成果对工科类其他专业实验课程具有借鉴参考作用。

辐照环境下新型气动位置传感器压力响应特性研究

通用气动位置传感器敏感及转换元件涉及电子元器件,无法应用于辐照环境。针对辐照环境下位置传感器的应用问题,提出了一种新型气动位置传感器方案,通过监测对应部位内流场数值变化判断被测件是否达到预设位置。但该方案存在压力响应滞后的问题,导致被测件位置反馈出现滞后现象,因此准确预估滞后响应对传感器的位置补偿并提高位置检测精度至关重要。分析了气动位置传感器的内部流动,建立了压力响应预测模型,通过正交试验揭示了各工程变量对预测模型中系数和响应时间的敏感性,采用仿真对系数进行了进一步拟合。研究结果表明,建立的压力响应预测模型最大响应时间误差在0.01 s以内,当最大速度为100 mm/s时,重复定位误差在1 mm以内,预测模型能满足位置滞后量测量要求。

以解决复杂工程问题为核心的大学生科研训练项目实践

加强实践环节是培养大学生解决复杂工程问题最有效的途径。大学生科研训练项目是基于复杂工程问题和创新性人才培养实践模式,也是以实际科研问题、技术研发为核心的一种新型教学模式。以学生参与科研训练项目“曲柄滑块机构动平衡检测实验装置研制”实践过程为例,从曲柄滑块动平衡理论、实验台机械结构设计、测控系统软硬件开发、实验方法的设计及实验数据分析等方面,阐述了培养学生学习并整合相关知识的技能,提升学生解决复杂工程问题能力的教学过程。开发的检测实验装置也可用于机械原理相关实验课程教学。

基于NREC和HyperMill的半开式叶轮五轴加工对比

HyperMill软件有叶轮专用加工模块,可以较系统地对叶轮模型的工艺过程和刀路进行规划; NREC软件集设计与制造于一体,全程基于叶轮数据进行工艺划分和路径规划。根据半开式叶轮的几何特征总结NREC和HyperMill的工艺流程,分别基于NREC和HyperMill对半开式叶轮进行五轴开粗程序编制和仿真分析,得出NREC根据流道宽度变化将周向刀路自适应分成两层加工的加工策略,有助于提高加工效率。

面向云制造的制造设备开放共享平台模型研究

全国高校机械学科购置的大量的机床制造设备满足科研和教学需要后,形成了大量空闲的制造能力。为提高设备利用率和投资效益,在对制造需求的信息表达与组织以及制造设备的制造能力进行描述的基础上,建立拥有两层体系架构的归一化模型,搭建面向云制造的制造设备开放共享平台,并从归一化模型在云制造平台中的易用性角度出发,提出了基于知识工程的用户界面策略。最后的实例证实了模型及平台的可用性。

多股螺旋弹簧加工参数优化方法研究

多股螺旋弹簧(简称多股簧)加工参数对其成品质量耦合作用机理研究尚不完善,导致多股簧加工合格率低、推广难度大,为此提出一种优选多股簧工艺参数的实验方法。基于二分法获取满足多股簧刚度要求的拧索螺距;采取实验设计方法设计了芯轴直径、弹簧螺距和钢丝张力3个工艺参数的优化实验,通过信噪比均值分析得到最优多股簧加工参数组,并通过钻杆复位多股簧实际生产对该方法进行了验证。研究结果表明:优选多股簧工艺参数的实验方法切实可行,可以减少多股簧制造加工参数获取时间,节约多股簧工艺研究成本,为我国武器装备质量的提升提供参考。

选区激光熔化铜合金纳米力学性能实验研究

针对选区激光熔化铜合金成形微观力学性能,采用正交实验设计方法,研究了不同工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描间距)对成形样件纳米压痕硬度的影响.通过方差分析,得出了不同工艺参数对其纳米硬度影响程度,从而为选区激光熔化成形工艺提高零件表面微观力学性能提供理论指导.

三向切削力实验装置研制

三向切削力测量对理解机械制造、金属切削原理以及机床设计有着重要的指导意义。针对目前市场上切削力测量装置成本高,安装操作复杂以及功能单一等缺点,研发了一种新型三向切削力测量装置,采用应变片测量切削引起的微小变形,通过精心布置的应变片贴片方案将三向切削力引起的力变形转化为电压或电流信号。经过三向电校准和机械校准后,确保三向测力传感器的输出与载荷之间的响应系数相对恒定。开发切削力实验软件,可以提供单因素切削力实验、正交切削力实验以及自由切削力实验研究。该装置已经在国内许多高校中得到了具体应用。

特殊环境下精密齿轮传动基础数据测试平台研制

研制了特殊环境下精密齿轮传动基础数据测试平台,该平台适用于输入功率在30 kW以下、输入额定扭矩小于191 N·m、最高输入转速4 500 r/min的齿轮传动装置,可用于半消声可靠性试验环境和热真空可靠性试验环境等特殊环境的传动精度实验、传动效率实验、启动力矩实验、扭转刚度与回差实验以及其他传动实验,并能够自由组合实现平行轴或相交轴传动系统的测试。通过对谐波减速器进行不同温度环境下的传动刚度及回差的测试,验证了该平台具有较高的测试精度。

基于X射线应力仪的大型仪器设备购置论证案例分析

大型精密仪器设备在高校科研工作中发挥着重要的基础作用,而购置论证工作是大型精密仪器设备采购的基础。以购置X射线应力分析仪设备论证实践为例,研究如何合理、规范、高效地进行大型精密仪器设备的购置论证工作。案例中的申购理由充分体现学科特色;选购的仪器设备满足实际需求并具有良好的前瞻性;从理论比对、数据采集及影响X射线应力仪检测的关键因素等方面进行调研,比较不同厂商产品设计原理、性能、质量和服务;通过实地考察和试验验证寻求满足科研使用要求的产品;同时从安全环保角度出发,分析设备安全等安全环保隐患及应对措施;最后,认真拟定设备主要功能及技术指标,慎重设置星号条款,实现X射线应力分析仪设备的选型和申购。

乏燃料组件提升翻转机结构设计及动力学分析

为实现乏燃料组件提升和翻转动作同步进行,本文设计了基于双导轨提升翻转同步机构的提升翻转机,并在结构中设置安全防坠单元,保证紧急情况下乏燃料组件的安全性。为进一步保证乏燃料组件在提升、下降正常工况和钢丝绳断裂异常工况下的结构安全问题,以双导轨提升翻转同步机构为研究对象进行了动力学仿真分析,使用ADAMS软件分析其多体机械系统关键部件的运动规律与运行中复杂的受力特性,获得了不同工况下设备运行全程的速度及加速度特性曲线。结果表明:双导轨提升翻转同步机构工作时乏燃料组件所受的冲击力小于10 kN,翻转提升过程中翻转料仓的速度波动小于10%,仿真结果验证了系统设计的合理性和可行性。

基于AutoCAD图形平台的工业气动打标系统的开发

基于AutoCAD图形平台的工业气动打标系统利用ObjectARX开发技术,使打标机控制软件与AutoCAD无缝结合;利用PC并口实现I/O操作;利用CPU时间戳实现高精度计时控制,保证PC机上打标系统的稳定高效运行;采用多轴半步偏差插补算法,实现了对步进电动机的精确控制,提高了控制精度。整套系统投入实际应用,已形成产业化,其性能得到了市场的验证。

多品种小批量成批成套生产滚动计划的生成方法

针对多品种小批量环境下成批成套生产的特点,将加工对象按实际使用率情况分成关键重要零部件和非关键重要零部件两类。根据知识工程的原理,由关键重要零部件的关键工序元知识生成其生产滚动计划;对于非关键重要零部件按照其特性利用'A、B、C分类计划排配法'生成其生产滚动计划。解决了多品种小批量企业产品的成批成套生产问题。

电动机定子自动叠片机结构设计及控制系统研究

设计了一种电动机定子自动叠片机。实现了定子硅钢片叠加的机械化和自动化,提高了硅钢片叠加的效率和精确度。利用Solidworks对叠片机进行了仿真分析。整个系统采用了PC+PLC主从式控制结构,实现了叠片与备料过程的同步控制,提高了系统的安全准确性,反馈及时性和易操作性。新机器的开发与研制,将大幅度提高电动机定子的生产效率和产品合格率。

旋流片对喷嘴流场特性影响的数值研究

以水为流体介质,建立了旋流喷嘴的计算流体动力学模型。通过调整旋流喷嘴旋流片的螺旋升角和通流面积等结构参数,对喷嘴雾化的压力、速度场进行计算,推导了喷嘴的雾化角,从而研究旋流片对喷嘴流场特性的影响。将数值模拟的结果与试验结果进行对比,两者基本吻合。验证了数值计算方法的正确性,对旋流喷嘴的设计具有指导意义。

填料密封预紧应力与磨损量和泄漏量的映射模型

核电因其辐射性,对相关设备密封要求高。填料密封是广泛用于核电机械中孔轴配合之间的动密封方式。填料密封的预紧力越大,密封效果越好,但磨损速度也会增大,使用寿命随之降低。因此通过研究预紧力与密封介质泄漏率和密封材料磨损率之间的关系,建立不同预紧应力对密封介质泄漏和密封材料磨损的映射关系模型,基于实验数据对该模型关键参数进行识别,得到磨损量和泄漏量的最终模型,通过实验对修正模型的准确性进行了验证。

螺纹硬态旋风铣削轴承钢GCr15切屑形貌及特性试验研究

为了揭示螺纹硬态旋风铣削的材料去除和切屑微观锯齿成形机理,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和纳米压痕法硬度测试等对淬硬轴承钢GCr15的旋风铣削切屑的锯齿形貌几何特征、显微结构和纳米硬度进行试验研究,观测并分析其在切屑上的分布及变化规律,并讨论锯齿节在切削力、热作用下的形成机理。研究结果表明:旋风铣削切屑微观锯齿高度、齿距、锯齿化程度、倾斜角和变形系数在长度方向上存在波动;显微结构和纳米硬度在宏观切屑长度上和微观锯齿上分布不均匀;绝热剪切带和第二变形区的材料经历了剧烈的剪切变形和二次淬火,其硬度高于内部基体和未加工工件表面的硬度。这解释了锯齿特征波动的原因,说明单次切削过程中力、热条件的不稳定性。