“产、学、研、品、用”融合教学模式探索 --以西安工业大学卓越机械工程师班为例

该文针对机械类卓越工程创新人才解决复杂工程问题能力培养的现状,进行机械类卓越工程师班专业课程“产、学、研、品、用”融合协同教学模式探索研究并提出改进措施。从教学理念、教学资源、教学方法和评价机制等几个方面进行改革。构建以“能力导向式培养”和“品商”素养为核心的机械类卓越工程师班专业课程教学模式和考核制度,进而提升卓越工程创新人才的解决复杂工程问题能力和综合素养。

一种新型梁类机械零件夹具装置的设计与应用研究

为了开展基于声音信号对梁类机械零件损伤检测识别的实验,文章结合实际需求,设计了一种梁类机械零件的夹具装置,并结合应用实例,解释了该夹具装置的使用方法。该夹具装置对现有装置进行升级,设计了一种表面各具特点的夹紧块,使其能够快速适应不同横截面形状、不同大小机械零件的装夹,以实现高效、多功能、低成本的目的;同时采用丝杠螺母副,利用其结构简单、运动平稳的优点,实现机械零件的上下移动和装夹,为基于声音信号的结构损伤检测识别提供了有效的实验基础。

基于声音信号的结构损伤识别方法

随着对设备可靠性要求的提高,在生产过程中需要对关键设备的重要零部件在主要工序之后全部进行结构损伤检测,在服役过程中需要对关键设备重要零部件定期在线进行无损检测。为了克服现有的结构损伤检测方法的不足,满足工程实际的迫切需要,利用基于声音信号的结构损伤检测具有非接触测量、高效、可在线检测等优点,构建了一种基于声音信号的结构损伤识别模型。该模型的核心包括信号降噪、特征提取、基于距离评估的损伤敏感特征选择以及基于支持向量机的状态识别。将该模型应用于实验悬臂梁和铁路转辙机动作杆的裂纹损伤识别,结果表明,识别准确率均为100%,且识别过程仅需几秒,验证了该模型的有效性和可行性。

基于多小波包和邻域粗糙集的故障诊断模型

为了解决机械设备复合故障难以正确识别的问题,提出一种基于多小波包和邻域粗糙集的机械故障诊断模型。首先,采用多小波包对原始振动信号进行分解,分别提取原始信号和各分解频带信号的时域特征组成原始特征;然后,采用邻域粗糙集方法筛选出敏感特征作为多分类支持向量机的输入,实现机械设备不同状态的自动识别。模型应用结果表明相比于传统小波包,多小波包分解够提取到更丰富的故障信息和获得较高的识别精度;邻域粗糙集能够从大量的原始特征中选择出敏感特征,减小分类算法的复杂性,进一步提高分类准确率。该模型在复合故障的诊断方面具有显著优势。

基于多尺度排列熵和支持向量机的轴承故障诊断

针对轴承振动信号非线性、非平稳性和故障特征微弱性的特点,以及工程实际中难以获得大量故障样本的情况,提出了一种基于多尺度排列熵和支持向量机的轴承故障诊断新方法。该方法首先对轴承不同运行状态下的振动信号进行多尺度排列熵特征提取,然后通过距离评估技术从原始多尺度排列熵特征中选取敏感特征,最后将敏感特征输入到采用遗传算法优化的支持向量机中,实现对轴承不同运行状态的自动识别。对实验数据分析的结果表明,该方法可以精细地获取故障信息,从大量原始特征中选择出敏感特征,有效地实现滚动轴承故障状态的诊断。

不同老化状态黏弹夹层结构的模态分析

黏弹夹层结构被广泛应用于机械设备的减振、降噪等方面,但在长期储存、运输和使用过程中,黏弹性材料会出现老化现象,致使黏弹夹层结构的服役性能退化,从而影响整个机械设备的性能和使用安全。因此,研究黏弹夹层结构的老化状态识别方法是工程实际的迫切需要。设计了黏弹夹层结构的实验装置,通过黏弹性材料的热氧加速老化实验获得了不同老化程度的试样,通过黏弹性材料的力学性能测试试验获得了不同老化程度下的性能指标;采用三维建模—导入—前处理方法建立了黏弹夹层结构的有限元模型,使用输入黏弹性材料不同参数的方式达成了等效模型不同老化状态的目的,完成了不同老化下结构的模态分析,建立了老化状态变化和固有频率变化之间的对应关系;通过脉冲激励实验验证了有限元模型的有效性。研究结果表明,建立的黏弹夹层结构的有限元模型能够反映其老化状态特性及其变化,可为其老化状态识别提供理论基础和先验知识。

典型橡胶O形圈密封结构实验装置的设计与应用

为了开展橡胶O形圈密封结构的老化状态检测研究,结合工程实际,设计一种典型橡胶O形圈密封结构的实验装置,并结合应用实例,解释该实验装置的应用。该实验装置不仅方便开展自由条件和约束条件下的激励实验,而且方便实现橡胶O形圈压缩量、衬套沟槽形状和大小的不同;方便衬套和橡胶O形圈的更换,可以通过更换不同老化程度的橡胶O形圈模拟结构的不同老化状态;方便传感器的布置,可以通过空气增压模拟介质压力,可以保持衬套轴向位置的稳定而不会影响其相对缸筒组件的转动,为研究橡胶O形圈密封结构的老化状态检测奠定了实验基础。

橡胶O形圈密封结构老化状态的随机振动分析

为研究橡胶密封结构老化状态的无损、在线、定量检测方法,基于有限元法建立橡胶O形圈密封结构的有限元模型,使用输入材料参数的方式达到了等效模型不同老化状态的目的,通过模态分析总结固有频率与老化状态间的变化规律,采用脉冲激励试验证明有限元模型的正确性。随后,基于模态分析完成了压缩率为14.3%的随机振动分析,总结了响应功率谱与老化状态间的变化规律。研究结果表明:建立的有限元模型能揭示结构老化状态响应特性的变化情况,为研究其老化状态的无损、在线、定量检测方法提供了先验性知识。

油液监测技术中磨粒图像处理的研究进展

对油液监测技术中的磨粒图像特点深入分析,在此基础上,总结磨粒图像处理的方法,包括磨粒图像的模糊图像恢复、图像去噪、图像分割、磨粒特征提取。分别阐述了这4种方法在处理磨粒图像时能够达到的实验结果、遇到的一些问题及解决方案,得出在模糊图像恢复和图像去噪的基础上可以更好地完成图像分割,进一步可更好地完成磨粒特征提取,概述了运用这4种方法在机械磨损状态监测中可帮助了解机器的磨损状态、磨损程度、磨损部位、磨损类型等。结合目前的工作进展,总结磨粒图像处理技术的发展进程,提出磨粒图像处理技术仍然是状态监测中一项具有挑战的课题,并对磨粒图像处理技术的各个方向提出相应的展望。

Y211型封隔器胶筒及卡瓦的有限元分析

为提高油田采油时油层分层用封隔器的密封可靠性,运用有限元分析研究不同因素对Y211型封隔器的密封元件胶筒与卡瓦的变形位移及受力情况的影响。结果表明:胶筒最大接触应力与变形量随载荷的增加而增大,上胶筒所受应力与变形量最大,每个胶筒的最大应力和变形量都出现在其与金属材料零件接触的端面附近;卡瓦的位移量和所受应力随载荷的增加而增大,在锥体下移的过程中卡瓦各齿间的位移和受力各不相同,由上往下依次减小,即最大量出现在最顶部齿上。

橡胶O形圈密封结构老化状态的模态分析

为避免机械装置因橡胶O形圈老化而导致的失效与故障问题,研究橡胶密封结构老化状态的无损、在线、定量检测方法是工程实际的迫切需要。基于ANSYS软件建立了橡胶O形圈密封结构的有限元模型,使用输入不同参数的方法达到了等效模型不同老化状态的目的,完成了压缩率为20%情况下的橡胶O形圈密封结构老化状态模态分析,建立了老化状态和固有频率之间的变化关系。研究结果表明:建立的有限元模型能够反映橡胶O形圈密封结构老化状态特性的变化情况,为研究橡胶密封结构老化状态的无损、在线、定量检测方法提供了先验性知识。

典型黏弹夹层结构实验装置的设计与应用

为了开展黏弹夹层结构的老化状态性能研究,结合实际需求,设计了一种典型黏弹夹层结构的实验装置,并结合应用实例,解释了该实验装置的应用。该实验装置不仅可以实现自由条件和约束条件下的激励实验和模态分析,而且方便实现夹层结构接触面形状、黏弹性材料层数的不同,可以模拟含有双层或单层黏弹性材料的球面、平面或锥面夹层结构,方便更换黏弹性材料,可以通过更换不同老化天数的黏弹性材料模拟夹层结构的不同老化状态,具有预紧力调整和检测功能,方便径向传感器的布置,为研究黏弹夹层结构的老化状态性能提供了有效的实验基础。

黏弹性材料的加速老化与力学性能测试试验研究

针对黏弹夹层结构试验装置中的黏弹性材料特性及其受压作用情形,采用自选黏弹性材料制备了夹层试样、拉伸与压缩试样。采用烘箱.通过高温和氧化2个主要老化因素进行了热氧加速老化试验.获得了不同老化程度的黏弹性材料试样。采用拉伸和压缩试样.进行了黏弹性材料的拉伸和压缩力学性能测试试验,获得了不同老化程度下的拉伸模量和压缩模量性能指标.为黏弹夹层结构的老化状态性能研究提供了有效的试验基础和理论依据。

不同磨削参数下高温合金磨削温度场的数值模拟及试验研究

磨削加工产生的温度场会根据自身分布特性对试件造成不同程度烧伤。提出改进的平面磨削热量分配理论模型并结合ABAQUS建立磨削温度场有限元模型,基于热成像法提出一种研究试件表面温度场分布的方法,并对仿真结果进行了验证,利用表面形貌对加工质量进行了分析。结果表明:仿真结果和实际加工过程的温度相对应,且靠近工件中心1 cm范围内都是高温区域;磨削高温所影响的深度大约只存在于温度影响深度的前1/3。

基于GWO-TVF-EMD方法的行星齿轮箱齿面剥落故障诊断

针对时变滤波经验模态分解(TVF-EMD)方法的不足之处,将样本熵作为适应度函数,采用灰狼优化(GWO)算法对带宽阈值和B样条阶数核心参数进行寻优,得到最优组合解,对不同的故障冲击试验振动信号进行分解。对本征模态函数(IMF)分量选取过程进行优化,采用多个加权指标对所有IMF分量进行计算,最终选取最优IMF分量,再通过包络谱分析提取出行星轮齿面剥落故障特征。在行星齿轮箱故障试验中,利用方均根法对剥落故障进行初步识别,根据GWO-TVF-EMD法分解得到各剥落故障信号最优IMF分量,使用包络谱分析明显判断出行星齿轮的故障频率。该方法能够提取3种不同程度齿面剥落故障的细节特征,理论值与实际值的相对误差为1.68%。