校企联合单片机专项训练提升职业能力的探索与实践——以贵阳学院机械工程学院为例

为缩短理论知识与工程应用的距离、提高学生技能与知识综合应用能力,从课程与工程应用之间的差距出发,开展校企联合实践训练方面的研究。分析单片机应用能力与职业能力的关系,探索校企联合单片机专项训练的组织实施途径,讨论单片机专项训练对提升职业能力的促进作用,旨在探讨校企联合单片机专项训练对于提升学生职业能力的效果。

“机械制图”课程理实一体化教学改革路径

针对“机械制图”课程理论教学与生产实践严重脱节的现状,课题组成员结合当代企业发展对人才专业技能的需求,讨论分析了现阶段课程理论教学中容易与生产实践脱节的部分及其原因,并尝试从教学内容、教学环节及教学评价体系这三个方面提出对该课程进行理实一体化教学改革的建议。通过教学内容的推陈出新、教学环节的优化设计、评价体系注重实践能力的考量,最大限度地使课程理论教学与社会生产实际接轨,培养学生的工程意识和综合素质能力,为向社会输送专业技能过硬的全面型人才提供保障。

强化实践内容的“机械原理”课程设计教学改革

为提高“机械原理”课程设计的质量,课题组成员结合当下行业发展趋势及贵阳学院“机械原理”课程设计现状,分析总结出贵阳学院现阶段“机械原理”课程设计在选题、设计过程、组织管理及评价考核方面存在的不足之处,并提出了对“机械原理”课程设计进行教学改革的一些思路和建议,即通过布置贴合实际课题的选题、设计过程增加制图实践内容、考核注重学生实践能力等手段,最大限度地使“机械原理”课程设计与社会生产实际接轨,培养学生的兴趣爱好、实践能力和工程意识,为向社会输送专业技能过硬的全面型人才创造条件。

新工科背景下“机械设计”课程教学改革

在新工科建设背景下,新型经济转型升级并不断蓬勃发展,同时也对新工科机械专业人才提出了新的培养要求。“机械设计”课程作为机械类专业的核心课程之一,在学生的培养中起着不可或缺的作用。基于此,课题组从新工科背景出发,分析了传统课程教学的不足之处,并针对教学内容、教学方式、实践体系与评价考核四个方面提出了改革建议。同时为专注学生的全面发展,对现有的课程进行了设计改革,通过优化教学内容和教学手段、衔接实践体系、开展探索性教学实践、开放理论与实践教学资源,培养了学生的创新思维,提升了学生的工程实践技能和职业素养,为其成为复合型专业人才打好坚实的基础。

机械基础实验教学体系构建及其数字化网络平台研究

【目的】“互联网+”时代,传统实验教学已不能完全满足新时代专业人才的培养需求,如何在原有的教学基础上设计适合线上教学的实验教学体系是高校需要思考的问题。【方法】课题组以机械基础实验教学为研究对象,基于新工科建设要求,融入工程教育专业认证和OBE理念,创新性地构建了新的机械基础实验教学体系,并基于VR和UE4引擎技术,搭建了集虚拟3D展示与交互于一体的软硬件结合、数字资源丰富的网络虚拟实验教学平台,探索了网络实验平台的功能实现及应用场景。【结果】该平台可作为线下相关课程学习的辅助和补充,促进高校“线上+线下”教学模式的开展,丰富现有教学方法,提升教学质量,有效推进和带动数字化实验教学体系的构建。

应用型本科智能制造工程专业实验教学平台设计

【目的】进入新时代,国家确定并倾力推进“制造强国战略”,加快建设制造强国,加快发展先进制造业,成为我国的国家战略。因此,各高等院校必须加快智能制造工程专业建设,构建系统科学的理论教学体系及完善实用的实验教学平台,为培养高素质复合型智能制造工程专业人才服务。【方法】以贵阳学院为例,遵循该校“突出实用、服务本地”的应用型本科办学指导思想,按照智能制造工程专业人才培养方案的能力要求,结合学校现有设备、场地、资金投入等情况,在充分调研论证的基础上,全面系统地设计了从基础能力、专业能力、综合能力到创新能力的渐进式能力培养过程,覆盖智能设计、智能加工、智能装配、智能检测、智能运维等智能制造全过程,支撑专业基础课、专业必修课、专业选修课等课程门类的软硬一体、虚实融合、多维度多层次的“1+4+9+N”的实验教学平台。【结果】该实验教学平台与理论教学体系紧密结合,使学生能够理论联系实际,渐进式、系统性地进行实验实践训练,实现了贵阳学院培养实践能力强、学科融合性突出的高素质应用型专门人才的要求,同时为其他应用型本科的智能制造工程专业实验体系构建及人才培养提供参考。

机械类毕业设计评价体系优化分析

通常本科毕业设计评价体系主要由指导教师评阅成绩、交叉评阅成绩和毕业答辩成绩三部分构成,由于指导教师评阅成绩的评判标准难以统一,导致不同教师给出的指导教师评阅成绩相差较大,容易影响学生毕业设计总成绩的客观性。课题组在数据分析的基础上,提出了针对以上问题的本科毕业设计评价体系优化方案,通过对机械类专业的毕业设计评价体系进行分析,提出了指导教师评阅成绩的优化方法,优化后的指导教师评阅成绩和交叉评阅与答辩综合成绩之间的差距总体来说变小了,有效提高了毕业设计总成绩的客观公平性,对于其他专业毕业设计考核体系的优化具有一定的指导意义。

机械类毕业设计评分体系研究

传统机械类专业的毕业设计指导模式存在指导教师的考核制度与评分规则不够严谨和统一,学生对毕业设计(论文)的专注度低、重视程度不足等问题。基于此,课题组综合分析了贵阳学院近四年机械类本科毕业设计(论文)情况,以团队指导的方式对毕业设计(论文)的考核制度及评分体系做出了优化与调整。结果表明,优化后的毕业设计评分体系不仅降低了教师在毕业设计(论文)评分中的主观性,而且增强了教师之间的团队合作和学生对毕业设计的积极性,提高了机械类专业毕业设计(论文)的质量。

多维变量感性工学模型构建及其性能评估

针对传统1维变量感性工学模型实际应用价值不高的问题,提出了多维变量感性工学模型构建方法。构建产品多维造型特征空间和情感意象认知空间,再判定多维造型特征空间主特征,并对主特征进行参数化处理,运用多元回归分析多维造型特征空间与感性设计空间映射函数关系并构建产品的形、色、音、质及相关关系元件的多维变量感性工学模型。以数控机床造型设计为例对模型构建方法进行应用,并通过验证实验和对比实验对其性能进行评估,验证实验用于评估其有效性,对比实验用于评估其优越性。实验结果表明,多维变量感性工学模型具有更高的模型拟合度,更符合人们的实际认知,性能更佳,因此能更好地指导产品情感设计。

基于潜在语义分析和感性工学的用户需求匹配

为了更加精确地满足用户需求并提高设计精度,结合潜在语义分析(LSA)和感性工学(KE),提出基于潜在语义分析和感性工学(LSA-KE)的用户需求匹配方法.通过构建RKE模型,获得感性词汇对和设计元素权重;使用RKE模型构建LSA-KE语义空间和计算设计方案的感性值,通过用户调查获得用户需求感性值;使用感性工学和LSA-KE语义空间匹配用户需求和设计方案,并与匹配结果进行对比.以机床造型设计为案例对该方法进行描述,结果表明该方法能明显提高用户匹配精度.

基于层次聚类的定制产品模块划分方法研究

为了进一步提高复杂定制化产品的生产、装配和维护效率,研究了产品模块化设计方法,文章提出了一种基于零件功能和结构相关的凝聚层次聚类模块划分方法。首先综合分析了产品中任意零件间的功能和结构相关关系,采用凝聚层次聚类算法灵活地对不同零件进行聚类,得到多种划分方案。然后引入信息熵理论,以产品生命周期中设计、装配、维护、更新升级和循环利用等各阶段复杂度为优化目标,构建产品模块划分数学评价模型,从多个划分结果中选出最优方案。最后以条烟立式分拣机模块划分为例,论证上述方法的合理性和可行性。

基于AHP和QFD的分拣设备质量评估方法研究

为进一步提高个性化定制的自动分拣设备用户满意度,提出一种基于AHP(层次分析法)和QFD(质量功能展开)的自动分拣设备质量评估方法。以P公司自动分拣设备定制为例,应用AHP确定各项用户需求权重,结合与用户需求相对应的质量特性,运用QFD工具构建质量屋,根据质量屋数据对P公司和K公司自动分拣设备进行对比分析,最后得出P公司自动分拣设备质量改进方向。

基于多元线性回归的多维感性工学模型构建

针对现有一维感性工学模型不能真实反应用户对产品的情感意象,提出了基于多元线性回归的多维感性工学模型构建方法,首先构建产品多维造型特征空间和情感意象认知空间,然后判定多维造型特征空间主特征,接着对主特征进行量化处理,最后运用多元回归分析多维造型特征空间与感性设计空间映射函数关系并构建产品的形、色、音、质及相关关系元件的多维感性工学模型。以某型号数控机床为例,应用模型构建方法构建其多维感性工学模型,结果表明该方法能有效构建产品多维感性工学模型。

基于感性工学和交互式遗传的产品配色设计方法

目的为降低产品配色对设计经验等专业知识的依赖性,设计满足用户感性需求的配色方案。方法提出结合感性工学和交互式遗传的产品配色设计方法。首先,使用融合和模糊处理方法,从源二维图像提取色彩配置方案,构成色彩方案库。然后,使用感性工学方法构建意象词汇和单个色彩的映射模型,从而获得色彩的意象贡献值。在此基础上,构建以色彩意象贡献因子和用户交互评价值为依据的适应度函数,以色彩调和度评价为约束条件,设置初始条件,使用交互式遗传算法进行配色方案的推进及优化,直至获得满足用户感性需求的配色方案。并以某企业某款数控机床产品的配色设计为例,对此方法进行了验证。结论结果表明,该方法能有效地获得使用户满意的产品配色方案。通过结合感性工学,可获得满足用户感性需求的产品配色设计方案,同时拓展了感性工学方法的应用范围,并且遗传进化操作简单,降低了配色设计对于专业知识的依赖。

基于TOPSIS和灰色关联分析的产品设计方案评价

为从各备选方案中选择出最能满足用户感性需求的产品设计方案,提出基于逼近理想解排序(TOPSIS)法和灰色关联分析的产品设计方案评价选择方法。使用TOPSIS法对备选方案与用户需求的各感性维度匹配度进行分析,使用灰色关联分析对备选方案与用户需求各感性维度之间的相关性进行分析。首先分别计算各备选方案到正理想解和负理想解的Euclid距离;然后分别计算各备选方案与正理想解和负理想解的灰色关联度;最后构建新的关于Euclid距离与灰色关联度的相对贴近度,相对贴近度的大小反映了各备选方案与用户需求匹配程度。最后以某数控机床设计方案选择为例,验证了该方法的有效性。

基于因子分析和聚类分析的情感维度提取

为从大量用户情感维度(感性词对)中提取少量具有代表性情感维度(感性词对),文章提出结合因子分析(factor analysis,FA)和聚类分析(cluster analysis,CA)的情感维度提取方法。首先通过语义差分(semantic differential,SD)实验获取用户对少量具有代表性样品的情感认知;然后使用FA对SD结果进行分析,获得初始情感维度的潜在因子及因子载荷矩阵;最后根据FA结果进行聚类分析,对初始情感维度到每个聚类几何中心的距离进行排序,距离最近的感性词对即为所提取的情感维度。以数控机床造型设计为研究案例,对该方法进行描述,结果表明,该方法能有效提取情感维度,并保留了初始情感维度的整体结构。

双叶轮作用下流体速度场特性有限元分析

基于计算流体动力学(CFD)方法,利用Fluent分析软件对双叶轮作用下流体的速度场特性进行分析,研究了叶轮间距、相应叶片夹角以及叶片数量等因素变化时速度云图、矢量图和曲线图的分布规律。结果表明:随着双叶轮轴距增加,流体的湍流效果逐步减弱,尤其是轴距大于叶片半径R的3倍时,流体的混合性能主要取决于单叶片自身的搅拌效果。相应叶片夹角α一定时,流体距离搅拌中心越近,流体流动性越强;随着叶片夹角α增加,叶片间湍流效果减弱。叶片数一定时,叶片周边区域的流动速度明显高于其他区域;叶片数增加,叶片周围流体流动性能增加,且带动其他区域实现混流。研究结果对流体速度分布机理研究和双叶轮的结构优化具有一定的参考意义。

基于语义关联度的产品可拓实例推理方法研究

针对产品设计过程中的设计方案收敛问题,提出基于产品语义关联度的产品可拓实例推理方法。从产品语义学角度,结合可拓基元的知识表达模型,分析产品设计过程中知识的表征方法及方案收敛过程模式。通过构建语义关联度函数,提出面向产品族收敛的优度评价方法,并根据语义相关网及局部关联度评价,实现产品的可拓实例推理。以某机床概念设计为应用实例,为产品设计中的实例推理问题提供方法参考。

基于增量式迭代变换的蜡染图形渐变算法

针对蜡染图形创新,提出一种基于增量式迭代变换法的图形渐变方法,即在不受特征点集对应的约束下,实现两个平面图形之间自然、平滑渐变。该方法采用迭代渐变的思想,对图形进行矢量预处理,并分别在源矢量图形和目标矢量图形上采样一组几何特征点,通过等分弧长对应的规则把两个图形进行权重归中,对采样的节点求全局最小二乘进行特征匹配与映射,再通过增量式迭代变换法得到一系列渐变中间图形。计算机仿真结果表明,此算法能够较好地实现非特征对应的图形渐变,达到过渡自然、平滑的目的。

液-固-固三相流搅拌槽内流动特性研究

采用计算流体动力学方法,通过欧拉多相流模型对螺杆-挡板搅拌槽内的某液-固-固三相流进行速度场、密度场和各相体积分数分布进行研究。结果表明,在原始的螺杆-挡板式搅拌桨作用下,多相流整体流动性和湍流特性均不太明显,近壁区易形成高密度聚集现象。增设辅助螺杆桨后,湍流现象明显增强,促进了各区域流体的混合对流;近壁区各相体积分数偏离设定值较小,偏差为±5%;中间区域各相体积分数相对稳定,且与设定数值更接近,偏差为±2%,整体而言,混合均匀化效果更好,有效避免了搅拌死角。研究结果对多相流流动特性分析和搅拌装置优化设计具有一定的参考意义和理论价值。