机械工程测试技术课程教学改革的实施与探索

机械工程测试技术是机械大类的主干课,该课程的特点是理论与实际应用紧密结合,该课程存在公式推导多、理论知识抽象、晦涩,传感器章节知识更新快等特点,影响了学生的学习效果。作者在授课中从几个方面进行了有益改革尝试,得到了一些自己的经验心得,与大家探讨交流。

基于竞赛的机械专业大学生创新能力培养

本文以"机械制造基础"课程为例探讨了竞赛与课程结合的教学模式,尝试了以竞赛为目标的任务式教学方法,旨在为我国理工专业探索一条较好的培养学生实践创新能力的路径。并通过对授课班级的教学实验,发现较好地提高了授课效果。

工程教育专业认证背景下工科院校大学生课外能力培养质量保障机制的研究

工程教育专业认证提供了全新的教育理念,为相关工作的开展指明了方向。只有建立有效的课外培养工作的质量保障机制,才能转变高校传统的思想观念,不断提高高校对课外培养认知,拓宽课外培养途径,创新课外并养方式,全面发挥课外培养在人才培养中的重要作用;且只有建立有效的课外培养工作的质量保障机制,才能真正地推动课外培养工作创特色、出成效、上水平。因此,构建课外能力培养质量保障机制是开展课外培养工作的内在要求,也是实现课外培养工作目标的根本保障。

考虑含HRD的光热电站和综合需求响应的综合能源系统低碳经济调度

在“双碳”的背景下,为进一步提升综合能源系统(Integrated Energy System, IES)的经济性和环境效益,文中提出一种在奖惩阶梯型碳交易机制下考虑含热回收装置(Heat Recycling Device, HRD)的光热电站和综合需求响应的IES系统低碳经济调度方法。首先,在源侧构建含热回收装置的光热电站与加装碳捕集的热电联产机组联合运行的IES架构,并分析电转气两阶段的运行原理,建立计及余热回收的电转气设备模型。其次,考虑到负荷侧电、热、气三种负荷的柔性特性,在负荷侧建立电热气综合需求响应模型。最后,引入奖惩阶梯型碳交易机制,进一步减小系统碳排放量,构建调度周期内以含购能成本、运维成本、碳交易成本等系统总运行成本最小为目标的综合能源系统低碳优化调度模型。通过算例分析结果表明,所提方法不仅能提高机组的运行潜力,而且有效降低了系统总运行成本与碳排放量。

锥形阶梯流管无阀压电泵仿真及实验

针对锥形流管无阀压电泵输出流量小、回流流量多等问题,结合锥形流管和溢流坝阶梯式结构的阻流作用,研制了一种锥形阶梯流管无阀压电泵。对锥形阶梯流管的流阻特性进行了理论分析,利用有限元软件对锥形阶梯流管无阀压电泵和锥形无阶梯无阀压电泵进行了流场仿真对比,制作了锥形阶梯流管无阀压电泵实验样机,测量不同频率和驱动电压下两种泵的流量。实验结果表明:当驱动电压峰峰值为180 V、驱动频率为18 Hz时,锥形无阶梯流管无阀压电泵流量最大为6.20 ml/min,锥形阶梯流管无阀压电泵输出流量最大为8.04 ml/min,与锥形无阶梯流管无阀压电泵相比泵最大输出流量提升了29%,验证了锥形阶梯流管无阀压电泵能有效抑制锥形流管中的回流现象,且相比于无阶梯流管无阀压电泵具有更好的输出流量。

考虑变掺氧富氧燃烧与利用LNG冷能的LAES的综合能源系统低碳经济调度

为促进风电消纳,减少火电机组的碳排放,解决综合能源系统(Integrated Energy System,IES)低碳经济运行问题,文中引入变掺氧富氧燃烧技术对燃气机组进行改造,并结合利用液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)冷能的液化空气储能(Liquid Air Energy Storage,LAES),提出了一种电热气冷IES低碳经济优化策略。首先,构建含变掺氧富氧燃烧燃气机组、利用LNG冷能的LAES、电转气(Power To Gas,P2G)设备、中央空调和溴化锂制冷机的IES架构,并建立各设备的数学模型;其次,引入阶梯式碳交易机制,建立了以系统运行成本最小为目标的电热气冷IES低碳经济调度模型;最后,采用MATLAB调用GUROBI求解器对多个场景进行求解,验证了文中提出的低碳经济优化调度策略可以提高系统的风电消纳、有效降低系统运行成本,实现碳减排。

电动叉车动力传动系统优化设计

为了提高电动叉车的续航里程及动力性能,提出了加装两挡变速器的传动方案。首先,基于驱动电动机的外特性与效率特性提出了两挡传动系统参数匹配方法;其次,以某型电动叉车为研究对象,对其驱动系统进行了改进:在不改变驱动电动机各项参数的基础上,将传动系统由一挡改为两挡,并对主减速比及变速器的两挡减速比进行匹配;最后,利用ADVISOR软件对电动叉车进行了平衡重式叉车循环工况仿真分析。结果显示,在不改变驱动电动机各项参数的基础上加装两挡变速器,可提升整个电动叉车的动力性和经济性;车速由0加速到最高车速的时间缩短了0.4s,满载爬坡度提高了2.5%,2小时叉车等效工况循环的电池能耗降低了3.5%。

结合Lee滤波的NL-Means声呐图像滤波方法

声呐图像中存在的散斑噪声不仅极大地影响了图像质量,还对图像的后续分割、增强、边缘检测等增加了很多负面影响.针对这一问题,提出了结合Lee滤波的NL-Means算法:先用Lee滤波算法对声呐图像进行一次滤波,再用滤波后的图像计算NL-Means算法中的权重部分的权值,最后用NL-Means算法结合该权重进行滤波.改进的滤波方法避免了权重计算过程中由于噪声的影响而使导致权重偏小的问题,精确了NL-Means算法中的权重分配.实验证明,改进方法对声呐图像的散斑噪声不仅有更好的抑制效果,还提升了图像的质量.

DOST在声呐图像滤波中的应用

声呐图像的滤波作为图像预处理的首要环节极其重要。但声呐图像具有存在对比度低、灰度值范围小且有用信息不明显的缺陷,传统滤波方法在声呐图像滤波中不能得到良好的效果。故本文将DOST应用于声呐图像的滤波中。通过小波阈值方法确定阈值,再用硬阈值函数去除高频DOST系数,最后进行逆变换,得到滤波后的图像。文中还用多种评价指标对比了多种滤波方法,并用真实声呐图像进行了分析,证明了其的实用性。

基于改进Canny算子的声呐图像边缘检测

目标的识别与解译是声呐图像处理中的一项重要任务。受到海底混响噪声和复杂背景的干扰,声呐图像有对比度差、分辨率低、噪声严重的问题,给声呐图像的目标识别带来了显著的挑战。为此,本文提出了一种改进的Canny算子边缘检测方法。通过LEE滤波器去除噪声,其次用OTSU阈值法划分高低阈值,最后运用Laplacian算子检测离群点并将其去除。本文将该方法命名为Canny-Laplacian算子(C-L算子)。本文使用多种边缘检测方法与改进的方法对真实声呐图像进行了处理,并在连续性、完整性和准确性上进行了对比。本文使用多种评价指标进行定量分析,证明了本文方法在声呐图像的边缘检测上有更好的效果。

丘陵山地姿态调整轮式拖拉机运动控制研究

以丘陵山地姿态调整轮式拖拉机为研究对象,提出了一种基于改进遗传算法的运动控制方法,可根据地形条件实现对拖拉机的实时调平控制,提高其车身稳定性。首先,根据拖拉机机构间的运动关系,建立表征其轮心位置与车身姿态参数关系的运动学模型,并进行算例求解,验证了运动学模型的正确与准确性。然后,以提高拖拉机车身稳定性为控制目标,在运动学建模的基础上设计了一种基于改进遗传算法的运动控制方法。最后,对算法进行仿真验证,结果表明,使用算法进行运动控制可有效降低其车身姿态角,横向坡地最大侧倾角降低13.3°,纵向坡地最大俯仰角降低4.3°;在两种坡度兼有的路面上进行综合调整,其最大侧倾角和最大俯仰角分别降低13.8°和4°,极大提高了车身稳定性。同时将改进遗传算法与传统遗传算法进行对比,结果表明,改进遗传算法在响应时间和控制精度方面均优于传统遗传算法,其算法响应时间较传统遗传算法缩短63.93%,大幅提高了算法效率。

基于逆向工程的汽轮机叶片型面CAD建模方法的研究

探讨了基于逆向工程技术的汽轮机叶片型面CAD建模的一种方法。分析说明了应用逆向工程对汽轮机叶片建模的意义,简要地介绍了逆向工程数据采集方法及其分类,并对复杂曲线曲面的数学模型进行了详细的论述。阐述了逆向工程软件Imageware对叶片点云数据处理的具体方法和步骤,结合应用Pro/E软件完成叶片型面的造型,同时提出应用Pro/E软件对叶片型面进行优化的方法,在此基础上完成汽轮机叶片型面的数控加工。

火力发电厂燃煤输送系统碎煤机械的运行与维护

结合目前我国火力发电厂燃煤输送系统的实际,分析了破碎的力学原理,说明了燃煤输送系统中破碎机械的工作过程,阐明了破碎机械设备关键零部件的养护及设备的正确运行与维护方法。

传统教学法与多媒体教学法优势互补研究——在机械制图教学中的应用

多媒体教学法是集文字、声音、图像、动画等教学信息于一体的新型教学手段,它有着传统教学方法无可比拟的优点,被越来越多的应用于大学本科《机械制图》课教学中,但多媒体教学法的应用也有许多不尽人意之处。作者基于近几年的教改经验,分析了多媒体教学法与传统教学法在机械制图课程教学中的利弊得失,探讨如何将这两种教学法有机的结合起来,充分发挥各自的特长,合理安排教学形式,有效地提高学生的学习能力,从而达到提高教学质量的目的。

基于反求工程的动物腿骨三维实体重建与分析

本文着重介绍了反求工程技术在动物腿骨三维实体重建过程中的应用。实验借助非接触式三维激光扫描仪获得动物腿骨头的离散化三维点云数据,对采集后的点云进行型面优化、点云光顺、拟合骨头曲面并对重建模型与原始点云进行偏差分析。

基于ADAMS的五自由度机械手的设计及运动学仿真

针对飞灰测碳仪智能执行机构存在的问题,提出了一种五自由度机械手,并对其进行结构设计,根据D-H法建立了机械手的运动学方程。基于虚拟样机技术运用MSC.ADAMS对机械手进行运动学仿真,对仿真结果进行分析得出如下结论:本机械手可以达到使用要求,可以解决现有机构清灰效率低的问题并得出了各个关节的参数变化,为机械手的设计和控制提供重要的理论依据。

以提升实践与创新能力为目标的机械专业人才培养模式

针对高等教育对人才培养的总体要求以及学生在实践与创新能力方面存在的不足,文章在深入剖析原因的基础上,从人才培养方案、理论教学模式、实践教学环节以及课外培养方式等四个层面,构建了贯穿四年本科教学、旨在强化实践与创新能力培养的机械专业人才培养体系。教学实践表明,学生的工程意识、工程实践能力以及创新设计能力得到全面提升,人才培养质量得到广泛赞誉与认可。

轻型液压平动搬运机械手研制

设计了轻型平动搬运机械手的手部、腕部以及伸缩臂的机械结构,并选用液压驱动控制方式控制机械手的旋转和抓放动作。在液压传动机构中,机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸,手腕回转采用回转油缸,立柱的转动采用齿轮齿条油缸,机械手的升降采用升降油缸,夹持器的夹持采用夹持油缸。同时,对机械手的力学性能进行了分析,结果表明本机械手可以实现空间抓放物体,动作灵活多样,结构紧凑,重量轻,效率高。

火电厂燃煤输送系统机械设备的安全维护

结合目前我国火力发电厂燃煤输送系统的实际情况,介绍了典型燃煤输送系统运行的工艺过程,研究了燃煤输送系统中各主要机械设备的组成及特点,总结了设备的正确维护方法。

基于NNTR-SMOTE与GA-XGBoost的变压器故障诊断方法研究

针对变压器故障诊断中故障样本数量少且分布不均衡导致诊断率低的问题,提出了一种基于最近邻三角区域合成少数类过采样(NNTR-SMOTE)与利用遗传算法(GA)优化极端梯度提升(XGBoost)模型的变压器故障诊断方法。首先,将采集到的变压器故障样本数据进行标准化处理,使用NNTR-SMOTE方法得到平衡数据;其次,采用无编码比值法构造油中溶解气体的特征,得到特征数据集并对特征数据集采用多维尺度分析(MDS)方法进行特征融合;最后,利用GA对XGBoost模型的参数进行优化,构建变压器故障诊断模型。试验结果表明:基于NNTR-SMOTE与GA-XGBoost的变压器故障诊断方法诊断准确率达95.97%,不仅解决了诊断模型对多数类的偏向问题,还将模型的诊断精度进一步提高,适用于变压器非均衡数据集的多分类故障诊断。