基于OBE理念的机械工程控制基础实践教学改革探索

在基于成果导向教育(Outcome-Based Education, OBE)理念的背景下,本文针对机械工程控制基础课程的实践教学环节建设开展了相关探索,旨在提高学生的实操能力、创新思维和工程素养。本文分析了机械工程控制基础课程的教学现状与存在问题,提出了一系列基于OBE理念的教学改革措施:首先基于成果导向明确预期学习成果;然后利用项目导向学习方法优化教学过程;最后建立多元化评价体系改革课程评估机制,确保教学成果与预期学习成果统一。通过这些改革措施,能有效提升机械工程控制基础课程的教学质量,培养了学生的综合素质和工程实践能力,适应了未来工程技术的发展需要。

工程实例在机械制图课程教学中的应用

传统机械制图授课中存在案例单一、陈旧、模型简化等问题,导致课程内容与机械行业前沿脱节。并且机械制图作为在第一学期开课的专业基础课,授课对象多为新生,缺乏专业知识,极大地制约了其应用能力的培养。在新工科的背景下,如何更好地培养应用型人才是一个重要的课题。本文提出将工程实例应用于机械制图教学,选取典型实例,将系统的制图知识融入到工程实例中。学生在实例中对制图知识将更好地理解和应用,同时也能极大的提升学生学习兴趣、专业知识、学习自信,还能挖掘丰富的课程思政案例,增强应用型人才的培养质量。

基于OBE教学理念的工程软件教学实践——以CAM技术软件为例

课程建设是工程教育认证中的直接支撑要素之一。工程教育认证标准要求以OBE理念开展教学。以CAM技术软件融入“数控加工技术”课程的教学为例,从课程目标、教学内容、教学实施和教学评价等方面,基于OBE理念对课程体系进行重构。通过本课程的教学改革与实践,使教学实践在达成课程目标的同时,达到工程教育认证的标准。

智能制造技术基础课程教改研究与实践

随着智能制造技术的迅猛发展,传统的基础课程教学模式已逐渐暴露出与现代工业自动化、智能化需求之间的不匹配。本文致力于深入探讨智能制造技术基础课程的教学改革思路与实践路径。通过系统地优化教学内容,使之更加贴近行业前沿与实际应用;同时,改进教学方法,引入三维模型、信息化、虚拟仿真等先进教学手段,以增强学生的学习体验和实践能力;此外,完善评价体系,建立多元化、个性化的考核机制,以全面评价学生的学习成果。本研究旨在为智能制造技术基础课程的教学改革提供坚实的理论支撑和实践指导,推动人才培养与行业需求的有效对接,为工业自动化的长远发展奠定坚实基础。

应用型本科机械类专业课程教学实践——以《矿山机械》课程为例

课程质量是人才培养质量最根本、最坚实的保障。教育教学改革的深化、教学改革成果的落实,最重要体现就是高质量的课程建设。以《矿山机械》课程为例,运用了以“学为中心”的教学理念,“以学生为中心”确立课程目标体系,“以学习目标为中心”组织教学内容,“以学生学习为中心”设计实施教学,“以学习效果为中心”构建课程评价体系,探索应用型本科专业课建设途径。

推广绿色农业种植技术助力乡村产业振兴

文章阐述了绿色农业种植技术的基本内容及其应用优势,提出了推广绿色农业种植技术赋能乡村产业振兴的措施建议,包括制定相关技术推广政策、增加技术推广经费、建立高素质的技术推广团队、建立农户与企业的长期合作关系、落实地区农业发展规划相关工作等,以期加大绿色农业种植技术推广力度,进而助推乡村振兴战略的实施。

机床滑动导轨表面修复技术研究

从机床滑动导轨表面修复技术入手,介绍激光熔覆和复印成型工艺,并总结了表面修复技术的优缺点。机床滑动导轨是机床不可或缺的零部件,工作性能直接影响加工精度。机床导轨在工作中不可避免会出现磨损,从而产生相关缺陷。导轨产生缺陷后,修复导轨的过程相对复杂,会增加维护成本。文章主要介绍采用激光熔覆和复印成型的方式修复导轨,不仅修复费用较为低廉,而且能够满足导轨的强度需求,延长导轨的使用寿命并探讨了机床滑动导轨表面修复技术,对工业生产具有一定的指导意义。

基于CAM技术的数控加工课程改革的研究

分析了CAM技术在现代制造业的优势地位及教学中融入CAM技术的教学特点,在实际教学中,主要采用Mastercam软件进行仿真教学,该软件可以仿真建模,然后通过工艺参数的输入进行刀路的模拟和优化,实现自动编程功能,软件兼有机床常用的车、铣、车铣复合及线切割等功能,可以实时模拟出真实加工制造场景,弥补设备的不足。教学中采用OBE教学理念,侧重虚拟实践和成果导向,鼓励学生掌握一技之长;教学模块中融入课程思政的内容,激发学生的学习兴趣及爱国热情,为培养新时代制造业应用型人才为目的而进行的课程改革的研究。

基于四配流轴向柱塞马达的制动能回收方法

针对大惯性回转机构在制动时,动能都以热能的方式损失的问题,提出一种四配流轴向柱塞马达和蓄能器结合的制动能回收方法。不同体积、初始压力的蓄能器对惯性负载的回转制动能的回收和再利用的效果不同,为寻求较合理的蓄能器参数以达到较高的能量回收效果,手动调整仿真参数较为繁琐,提出采用基于多核CPU的快速并行优化方法用于蓄能器参数优化。首先,大惯性负载的驱动机构采用四配流轴向柱塞马达,其能量系统回收模型在Simulation X搭建,进而导出成具有CVODE求解加速的可执行程序,脱离仿真软件平台,在Windows操作系统独立运行;然后,利用导出的可执行程序与VC++进行二次开发,以微粒群算法解决特定工况下蓄能器选型的问题,充分利用多核CPU实现并行优化以提高仿真速度。仿真结果表明,在特定负载下得到优化后的蓄能器的参数,蓄能器回收并释放的能量占惯性动能的24.5%,回收油液全部得到释放。采用基于多核CPU的并行优化方法,仿真效率提高了10倍以上,该方法对系列化液压产品的快速开发具有一定的借鉴价值。

Ti60合金热变形行为与应变补偿型本构模型

目的确定Ti60合金在高温下的应变行为,促进材料性能的优化和工程应用的发展。方法在变形温度为900、950、990、1020、1050℃,应变速率为0.001、0.01、0.1、1、5 s^(-1),最大变形量为60%条件下,利用Gleeble-3800热模拟实验机对Ti60试样进行不同应变速率的热压缩实验。结果Ti60合金的高温流变应力-应变规律如下:当温度一定时,随着应变速率的升高,峰值应力上升,当温度和应变速率一定时,随着应变的升高,应力表现为先上升后下降的趋势,而在1020℃、0.01 s^(-1)条件下,表现反常,这可能与第二相的动态析出有关。不同真应变下的变形激活能Q=838.9962019 kJ/mol,相应的本构方程相关系数n=2.889582,α=0.013182009,A=1.3357×10^(33),建立了Ti60合金热变形Arrhenius本构关系模型Z=εexp(838.996×10^(3))=1.3357×10^(3)[sinh(1.3182×10^(-2)σ_(p))]^(2.889582),用于预测和优化Ti60合金在高温条件下的峰值应力。采用应变补偿方法计算了五次多项式的各个系数和其他应变对应的应力。通过比较由模型计算得到的流变应力结果和实际热模拟实验数据,发现实验结果与计算结果一致,不仅验证了应变补偿方法的合理性,而且为数值模拟等相关研究提供了数据支撑。结论通过实验和模拟,对Ti60合金的高温变形行为有了更全面和更准确的认识。

多尺度织构参数对往复式液压摩擦副摩擦特性的影响规律研究

摩擦副的摩擦磨损是限制机械设备服役性能的主要原因,织构化处理是当前提升摩擦副接触面摩擦特性的有效方法,但当前的织构化研究缺乏液压工况下织构参数的设计体系。针对此问题,采用仿真和试验方法,对往复运动形式下的织构化表面润滑、摩擦特性进行正交化分析。使用极差分析方法,以仿真组动压承载力与试验组磨损量为评价标准,得到各参数对织构化表面摩擦特性的影响权重为:直径>深度>面密度>形状,最优织构参数为外接圆直径700μm、形状三角形、深度300μm、面密度8%。建立了液压工况下的织构最优参数设计体系,为织构化处理在液压摩擦副的实际应用奠定了基础。

基于恒压蓄能器非对称缸能量回收及强度校核

针对非对称缸工作装置在下降过程中存在较大的节流损耗问题,采用普通的蓄能器进行回收可以减小系统发热,但是当蓄能器内外压差小时,能量充放效果差,影响作业性能。因此,提出采用恒压蓄能器对非对称缸能量回收系统进行回收与利用,并对所提出的恒压蓄能器隔膜进行强度校核。首先,在Simulation X液压仿真软件中,搭建非对称泵驱动的非对称缸工作装置进行基于恒压蓄能器的能量回收系统仿真;然后,采用基于粒子群算法的并行优化设计方法,对影响回收效率的恒压蓄能器参数进行参数匹配,以提高能量回收效率;最后,对所提出的恒压蓄能器的隔膜进行强度校核与可行性分析。仿真研究结果表明:采用优化后的恒压蓄能器参数进行能量回收的方案,充放压力效果恒定,系统能量回收率达到18.9%。同时所提出的新隔膜方案满足设计强度要求,可为后续的恒压蓄能器的试制提供参考依据。

本质安全型超声波测距换能器电路设计

文章针对传统防水型收发一体式超声波换能器的驱动电路难以实现本质安全,不适用于矿井环境使用的问题,通过分析换能器的基本工作原理与等效电路,选用了并联阻抗匹配电路,增加其驱动效率,设计了基于高速光耦的超声波驱动电路及基于电荷放大器的回波信号放大电路,在满足换能器驱动及检测功能的同时,实现了其本质安全型电路设计的要求,拓宽了超声波测距传感器的适用范围。

基于多核并行数字孪生的叉车稳定性预警方法及试验

为提高叉车安全性和智能化水平,提出一种基于多核并行数字孪生的叉车稳定性预警方法。首先,利用开源飞控的高精度惯性导航传感器,评估司机操作习惯和路面平整度,并以此驱动数字孪生体运行;其次,利用优化算法迭代计算满足稳定性条件的极限作业参数,即最高载重量和最快行驶速度等;然后,提出采用开源C语言编译的求解器和多核中央处理器(CPU)并行2种加速策略,以缩短寻优迭代时间;最后,以某型叉车为试验对象,验证飞控系统测量的准确性,分析数字孪生稳定性预警方法的实时性。结果表明:飞控系统具有较高的监测精度,理论计算值与采集值基本一致,全球定位系统(GPS)经纬度偏差约1 m;数字孪生程序具有较快的预测速度,运用开源C语言编译求解器的数字孪生体相比Simulation X3.8平台仿真速度提升3倍,并行数字孪生方法相比仿真平台运行效率提升20倍。

换热器管接头胀接和焊接施工顺序的探讨

随着换热器换热管和管板连接胀焊并用的设计越来越多,在管接头施工工艺顺序的选择上,需根据具体工况选择先焊后胀还是先胀后焊。然而,制造厂在制定管接头施工工艺时,无具体理论支撑,习惯依据经验,对所有换热器统一选择固定不变的胀焊施工顺序,导致部分换热器在服役过程中出现管接头泄漏。文章通过多年生产经验的积累,对两种施工顺序的优缺点进行分析,同时总结后焊对先胀的影响和后胀对先焊的影响,得出两种施工顺序的适用场合,为制定合理的管接头施工工艺提供依据。

基于金属变形的织构化表面二次润滑研究

织构化表面具有显著地提升接触面动压润滑特性,降低接触面摩擦磨损的作用。液压元件织构化表面由于实际应用中受到工作压力的影响,其基底材料会产生形变,该形变量会影响到表面织构结构,同时由于织构的碎屑收集作用,使得织构内部结构产生变化。因此,对织构化表面在液压工况下的形变与碎屑收集引起的变化进行综合分析,结合二次润滑理论,对织构化表面在液压元件接触面中的作用机理进行研究。研究分析了织构化表面在液压工况下织构的留存性能及动压润滑效应稳定性的保持,验证了织构在实际应用中的可行性,介绍了综合形变与动压润滑效应的关系,将二者在工作时间上进行匹配,并对织构“二次润滑”的来源与作用机理进行了揭示。

径向充磁磁性液体密封性能

针对大轴径大间隙工况下磁性液体密封耐压力减弱问题,设计了一种径向充磁磁性液体密封结构。采用有限元数值仿真的方法研究了该磁性液体密封结构的磁场和密封间隙中的磁通密度分布特征。讨论了内部永磁体结构尺寸对密封耐压性能的影响,并确定其结构尺寸。分析了经典磁性液体密封结构与径向充磁新型磁性液体密封结构的密封耐压力随密封间隙和转轴转速的变化规律。结果表明:相比经典磁性液体密封结构,径向充磁密封结构的理论静密封耐压力平均提高约57.4%;随着密封间隙的增大,径向充磁密封结构密封效果提升越加显著,密封失效极限转速逐渐减小。

基于B样条曲线的无碳小车轨迹及结构设计

针对第七届全国大学生工程训练综合能力竞赛中S环形赛道的无碳小车设计要求,文中提出了一种利用小车运动轨迹逆向生成转向系统参数的设计方法。采用凸轮和正切机构构成小车转向机构,选取适当的6阶B样条曲线生成小车前轮的运动轨迹,依照小车结构的数学模型选取合适参数,采用微分计算方式生成转向机构凸轮轮廓。经过正向运动仿真和实物制作验证了该方法的准确性,该设计思想具有设计调试的简便性及对不同赛道具有普适性的特点。

WC-10Co4Cr含量对Ni基涂层磨损和腐蚀性能的影响

通过超音速火焰喷涂(AC-HVAF)在稀土镁合金表面制备WC-10Co-4Cr与Ni粉质量比为0∶10、1.5∶8.5、3∶7、4.5∶5.5的WC-Co-Cr-Ni涂层。分析了涂层的组织结构,研究了摩擦载荷、磨损速率对磨损性能的影响及涂层在盐溶液中的抗腐蚀性能。结果表明:4种涂层的组织均匀致密,当加入WC时形成了明显的层状结构。WC的质量分数为15%时涂层内部的缺陷稍有增加。WC含量增加时,涂层内部的缺陷减少,层状结构更明显。WC的质量分数为45%时,耐磨性最佳。WC的质量分数为15%的涂层磨损量较大。涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的微量缺陷影响其耐蚀性。WC质量分数为45%的涂层在腐蚀过程中表面易形成氧化物钝化膜,可提高涂层耐蚀性。

大截面内纵高筋薄壁方管的辊拔模具磨损研究

基于Archard磨损模型,用Deform有限元对大截面内纵高筋薄壁方管辊拔模具的磨损行为进行仿真模拟,分析和讨论不同参数对辊轮模具的温度分布场、应力分布场及磨损的影响。结果表明:随模具初始温度增加,辊轮模具温度逐渐增加,辊轮承受的法向应力逐渐减小;随辊拔变形速度增加,辊轮模具温度逐渐降低,辊轮承受的法向应力逐渐增加;随辊轮模具与金属坯料间的摩擦因数增加,辊轮模具温度和辊轮承受的法向应力都逐渐增加。此外,辊轮模具的磨损与辊拔系数密切相关,辊拔系数增加,辊轮模具的磨损增加;辊轮对应的内筋变形区的磨损大于管壁变形区域。综上所述,较优成形工艺参数:模具初始温度为200℃,辊拔变形速度为3 mm/s,辊轮模具与金属坯料的摩擦因数大于0.1。在该参数下预计可生产方管产品968000件。