新工科背景下机械类实践课程教学CIPP模式评价体系构建

为实现新工科背景下机械类实践课程教学改革,在分析了机械类实践课程教学改革必要性的基础上,引入CIPP评价模式。CIPP评价模式是高等教育实践教学评价的一种新工具。通过构建针对新工科背景下机械类实践课程的多维度评价体系,进一步提高学生对工程类实践课程的认知,实现学校多维度教授、学生全方面认知。

搬运机械臂液压系统计算和元件选型研究

【目的】液压传动技术具有易于控制、使用方便、系统设计优化、配置参数高、工作效能高等优势,对搬运机械臂液压系统进行计算和元件优化选型研究具有重要的现实意义。【方法】课题组采用模块化设计理念,在相关最优参数的控制指标下完成了一种搬运机械臂液压系统的计算和元件选型设计。在以往传统液压传动装置的基础上,利用液压传动的理论及实践成果,综合考虑负载机械臂的热处理特性,确定了搬运机械臂液压缸的主要参数、液压泵的规格和电机的驱动功率等,最后对机械臂液压系统进行了压力损失和温升的验算。【结果】搬运机械臂液压系统的总压力损失符合系统的假定设定,元件选型在安全许可范围内,规格符合设计要求。【结论】通过液压系统的计算和元件选型,可以很好地满足工业实体化设计中轻便、移动灵活、结构简便等要求,减轻重体力作业人员的劳动强度,实现自动化电气控制,机、电、液一体化生产。

气动软体执行器设计、制造与控制研究

设计了一种用于抓取的气动软体执行器。通过有限元分析对其变形行为进行了仿真,并在实验中证明了通过变化气压可以使气动软体执行器产生不同的位移,满足不同的作业需求。同时提出了一种利用3D打印模具硅胶成型的方式,以便制造出不同的气动软体执行器。

家用多功能移动加湿机器人加湿模式模拟试验研究

文中拟采用模块化设计理念,完成一种家用多功能移动加湿机器人的设计。该设计主要偏向于主体结构的设计、优化及创新思想的提出。引入逆向设计的思想,对已知模型进行三维数据的设计。对较成熟的扫地机器人产品、加湿器进行外观结构重新设计及优化,力求优化产品模型。通过模拟试验对不同加湿模式的加湿效果进行对比和分析。试验结果分析表明,在相同面积的区域,选择不同加湿模式都能达到人体健康湿度,而且移动式加湿模式对室内湿度的均衡效果更显著。该模块化家用移动加湿机器人的设计极大地扩展了家用智能电器的使用范围,提高了家用智能电器的使用效率。所提出的基于模块化可重构思想的家用智能电器设计理念,对未来智能家用服务机器人产品的设计具有重要的借鉴意义。

筒形件姿态的非接触无靶标自动综合测量及求解

在筒形件自动化对接过程中,需对其姿态进行无靶标精密测量和调整。本文采用激光轮廓传感器对被测件进行扫描获得点云数据,推导得出点云数据的直线拟合公式,并进行了姿态拟合求解。基于蒙特卡洛数值模拟,对筒形件的轴线拟合法和母线拟合法进行比较,并根据两种方法各自的优缺点,提出采用轴线拟合法求解俯仰角、母线拟合法求解偏转角的综合测量求解方法,显著提高了姿态测量精度。此外,探讨了截取椭圆个数、每个椭圆上的轮廓点数与姿态求解精度之间的关系,为在满足测量精度的同时兼顾测量效率提供了参考依据。最后,利用原理样机和激光跟踪仪进行了测量实验。实验结果显示,轴线姿态角测量的绝对精度优于0.02°,标准差低于0.01°,由此证明了本文方法的有效性和准确性。

基于多传感器测量的航天器舱段自动对接位姿调整方法

针对航天器舱段对接通常采用的手工操作方式效率低、精度差和可靠性难以保证的问题,研发了一种基于多传感器测量的舱段自动对接装置,其中舱体位姿的测量和调整是保证对接质量和效率的关键因素。提出了一种基于激光轮廓传感器和CCD图像传感器等多传感器协同测量的舱段六自由度位姿估计和调整方法。首先,采用激光轮廓传感器对舱体进行扫描,获取位姿三维点云信息,并采用改进的最小二乘法对被测舱段位姿进行求解;然后,通过CCD图像传感器获取舱段对接孔位置,通过圆拟合计算角度偏差,求解和拟合的结果将反馈至控制系统进行调姿和对接。采用Gocator 2350激光轮廓传感器及大恒MER-1810-21U3C工业相机进行舱体测量和对接实验,结果表明,舱体位姿调整精度和效率均达到对接要求。该方法结合了激光轮廓传感器的可靠性和机器视觉的灵活性,有效提高了自动对接系统的效率、稳定性和一致性,足以满足未来军用以及民用的需求。

基于在线调姿的航天器舱段自动对接系统设计

为解决中小型航天器舱段结构尺寸多样造成的自动化对接效率低、精度差等问题,提出了一种基于在线调姿的自动对接系统。该系统采用多自由度、可适应性调姿托架设计及多传感器数字化在线测量技术,通过调姿运动学分析,优化了航天器舱段对接流程,有效提高了航天器舱段对接的精度和效率。搭建了一台航天器舱段装配原理样机,并进行舱段自动对接试验,结果表明:该系统能够实现舱段部件的快速、精准调姿和对接。

导弹舱段六自由度并联调姿托架设计及运动学分析

针对导弹舱段对接主要依靠手工作业的现状,设计一种六自由度并联调姿托架,可完成舱段偏航、俯仰、自转全姿态位置调整,实现舱段自动化、高效率对接。首先建立调姿托架的三维模型并对其结构进行介绍;其次对模型进行运动学理论分析,得到了自由度、运动学方程及其正反解,并利用ADAMS软件对调姿托架进行运动学仿真,获得自由度计算结果以及相关位姿曲线,验证了理论分析结果;最后对研制的调姿托架进行了实验验证,结果证明了调姿平台设计的合理性。

螺栓连接结合面影响因素及压强分布规律研究

螺栓连接结构的连接强度与螺栓连接结合面之间的压强分布密切相关。为改善螺栓连接结构的实际接触状态,对螺栓连接结合面压强分布的影响因素和分布规律进行了系统研究。基于有限元分析技术,创建单螺栓结合面系列仿真模型,获取结合面压强沿螺栓孔的径向分布曲线,以此来分析螺栓连接结合面压强分布规律。分析结果表明:预紧力仅改变结合面压强大小,但不改变其分布趋势和螺栓有效影响半径;螺栓公称直径增大可改善结合面的应力集中,同时增大螺栓的有效影响半径;被连接件厚度对结合面压强大小及螺栓有效影响半径的影响都较为显著。

基于OBE-CDIO的《机械制造装备设计》课程教学改革

针对《机械制造装备设计》课程引入OBE和CDIO目标化教学理念,CDIO在现代教学理念中代表课程目标构思(Conceive)、课程设计(Design)、课程实施(Implement)和课程运行(Operate)四个主要构成部分。主要体现在以项目产品从产出构思到运用到实践的具体生命周期,在智能制造业态中的体现就是将机械工程业态过程科学和机械工程业态工程实践整合为一体,参照OBE和CDIO为主要目标体系,将《机械制造装备设计》课程理论融合到实践当中,基于理论学习培养学生智能化系统工程的理解和应用能力。课程教学改革有利于提高学生的自主学习兴趣、专业实践能力以及职业素养,更好地满足现代化智慧机械工程专业用人需求。

基于模块化可重构设计理念的移动加湿机器人设计与强度分析

多功能模块化可拓展服务机器人是家用服务机器人产业未来发展的一个重要方向,具有广阔的市场前景。基于模块化可重构设计理念,完成了一种家用多功能移动加湿机器人的总体方案设计,并对其多样化的工作模式进行了详细介绍。此外,基于有限元分析软件ANSYS Workbench,分别对清洁模块的上壳体和加湿模块的盛水容器进行了强度分析,验证了设计的合理性。本研究有利于智能家居领域的发展以及让不同领域的专用功能机器人进行多样化融合,具有重要的研究价值和广阔的市场应用前景,对未来智能家用服务机器人产品的设计具有重要的借鉴意义。