新工科背景下融入TRIZ的大学生机械创新设计实训路径

在新工科背景下,培养学生面向工程问题的创新设计能力是机械专业人才培养的关键。文中以“CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)创新设计”项目式实践课程为依托,将TRIZ(Theroy of Inventive Problem Solvling)创新方法和设计流程引入到大学生机械创新设计实训教学环节中。学生通过对TRIZ理论的基本原理和设计流程的学习,以具体项目为依托,运用TRIZ理论开展项目问题分析,解决设计过程中存在的技术冲突与矛盾问题,使学生在创新设计过程中有章可循,为本科生机械创新设计能力的提升提供借鉴思路。

基于SAC算法的多源信息融合机械臂控制方法

融合多源传感器信息可实现机械臂的精准控制。提出了一种基于深度强化学习的多源信息融合控制方法,设计并搭建了可实现多源信息融合的机械臂控制实验平台,融合视觉、触觉、编码器3种模态信息,并选取学习效率较高的SAC算法实现机械臂自主精准控制。在实验平台上,开展了3个由易到难的机械臂运动控制任务,以验证所提多源信息融合机械臂控制方案的有效性。

高精度四足机器人轨迹跟踪的鲁棒Camshift算法

Camshift算法常用于提取轨迹和轨迹跟踪,但是存在背景噪声干扰大及曲线抖动剧烈的问题。本文提出鲁棒Camshift算法克服原有的背景噪声大等问题,采用KNN算法对背景进行分割,并采用卡尔曼滤波方法对信号进行前处理,消除曲线抖动剧烈的问题。随后本文对现有的四足机器人轨迹进行提取,并遵从实测步态数据的提取流程,将步态数据提取出来。并将鲁棒Camshift算法在线检测的实测步态数据与理论步态数据对比,验证了算法的可行性。

“互联网+”背景下的机械设计基础实验教学新模式

针对实验教学过程中存在的学生积极主动性不够、实践动手能力和创新能力有待加强的问题,在"互联网+"背景下,将新媒体平台和实验教学相结合,在机械设计基础实验教学过程中的若干环节应用各类新媒体技术。介绍了新媒体技术在丰富实验教学内容和环节、提供了解工程应用和前沿研究方向平台、辅助实验教学管理、与学生互动交流中的作用。实践表明,该模式获得了良好的实验教学效果。

基于阶梯式实验教学的机械创新设计能力培养

由于目前高校教学模式转型慢,课堂与实践脱节较大,忽视课堂与实践的融合,以至于课程内容对学生的创新实践活动的支撑作用没有发挥出来。虽然高校越来越重视实践教学,实践类课程数量有所增加,大多数高校都开设了创新性实验,但多数学生不能合理地选择创新性实验,以至于实践教学的延续性效果不佳。因此,针对机械类本科生创新设计能力的培养,文中提出了一种基于阶梯式实验教学的大学生机械创新设计能力的培养方法,并结合大学生学科竞赛,使学生的机械创新设计能力实现阶梯式进步。

“工程有限元与数值计算”实验教学模式探索与实践

文章针对"工程有限元与数值计算"课程内容抽象、知识点多等问题,对有限元实验教学进行了改革,确定了实验教学目标,构建了四层次实验教学体系,规定了以过程考核为核心的考评办法。该教学模式有利于培养学生运用有限元技术对机械结构设计进行分析并提高其可靠性的能力,有利于培养学生的工程实践能力。

基于CarSim的FSAE赛车传动系统主减速比选择策略

车辆动力学虚拟仿真在汽车设计中具有重要的意义,文章从传统汽车动力学理论出发,结合CarSim汽车动力学仿真软件,提出了一种大学生方程式汽车大赛(FSAE)传动系统主减速比的选择策略。综合大学生方程式大赛规则中各动态赛项目成绩的计算方法,制定了目标分数评价指标,并根据西安交通大学毅行方程式车队2019、2020赛季的实车实验,验证了该传动系统主减速比选择策略的优势。研究结果对FSAE参赛车队传动系统主减速比的设计提供了一定的指导作用。

一种用于多自由度非线性间隙值识别的改进恢复力曲线方法

在机械系统中,间隙无处不在,由间隙引起的接触非线性往往会严重影响系统的动态响应精度,从而降低系统的动力性能。如果能利用系统动态信息识别出间隙大小,就能为机械系统的间隙控制提供依据。针对多自由度含间隙非线性系统,提出一种结合传统恢复力曲线方法与矩阵行空间正交投影技术的间隙值辨识方法。通过激励力和响应加速度得到传统意义下的恢复力,将该恢复力投影到各非线性位置上,绘制投影恢复力关于对应位置位移的曲线,由曲线的拐点就可以准确地识别间隙值。经过仿真验证了该改进方法的可行性,并与其他方法进行对比显示了该方法的优越性。在设计的含间隙悬臂梁试验台上进行参数辨识试验,验证了该方法在真实试验条件下的有效性。

一种工程塑料在操纵机构中的应用

随着中轻卡市场的快速发展,用户对变速器选换挡性能的要求越来越高,轻量化、低摩擦、效率高已成为评价变速器的一种趋势,同时工程塑料作为新型材料,具有质量轻、低摩擦、耐磨性好、自润滑等功能,备受用户喜爱。一种工程塑料在操纵机构的应用是在现有结构上采用工程塑料来提高变速器选换挡性能以满足用户的需求,其结构的改进具有很大的创新性。

用于连续体的间隙非线性参数辨识方法

间隙在机械系统中是不可避免的,由间隙引起的接触非线性会严重影响系统的动态响应,使其偏离理想状态,进而降低机械系统的性能和使用寿命。若能利用系统的动态信息识别出间隙非线性参数,就能为机械系统的间隙控制提供依据。针对含间隙连续体系统,提出一种改进的恢复力-位移曲线和条件逆向路径法相结合的间隙非线性参数辨识方法。将哈密尔顿原理推导得到的微分方程简化为空间缩减模型,在获取系统输入和输出的基础上,使用改进的恢复力-位移曲线方法识别连续体系统的间隙值,再利用条件逆向路径法识别间隙接触刚度。整个识别过程在Matlab软件中进行仿真,并在设计的含间隙悬臂梁试验台上进行了参数辨识试验,仿真和试验结果均显示了较高的识别精度,验证了该方法的有效性。

一种机械系统非线性类别辨识方法

针对含刚度非线性连续体系统非线性类别辨识问题,提出了一种基于瞬时频率峰值检测的机械系统非线性类别辨识方法。该方法首先根据被测系统结构特点,分别建立含间隙、立方刚度等5种机械系统常见的刚度非线性系统简化模型;通过研究各模型自由衰减振动瞬时频率分布特点,建立不同非线性模型瞬时频率曲线库;结合图形匹配算法,匹配被测系统实测瞬时频率与曲线库曲线,以匹配结果作为辨识指标,实现非线性类别辨识。将基于瞬时频率检测的非线性类别辨识方法应用于含间隙非线性悬臂梁系统,仿真分析与实验计算表明:被测系统瞬时频率曲线与间隙非线性曲线库匹配较好,匹配值明显小于与其他非线性曲线库匹配结果,验证了该非线性类别辨识方法的有效性。

“互联网+”环境下开放创新型实验室安全管理探索

高校实验室安全管理是保障实践教学、科研工作顺利进行,确保师生人身安全的重要基础性工作。针对开放创新型实验室在实践教学和安全管理中存在的问题,西安交通大学机械基础实验教学国家级示范中心从管理模式、安全制度建设等方面进行了探索和实践。利用新媒体平台辅助实验室安全管理,形成了“互联网+”实验室安全管理新方法,并取得了一定的成效,为创新型实验室安全管理提供了新的思路。

“新工科”综合性实验教学“微”管理研究

该文以"微"见大,以西安交通大学机械设计基础实验教学为抓手,针对"机械设计基础"综合实验改革中遇到的新问题,开展了"新工科"综合性实验教学信息化管理探索。将微信"微程序"引入到实验教学信息化管理中,围绕实验室安全"微"教育、实验室"微"记录、实验教学"微"管理、实验教学"微"在线四大方向,提出并设计了一套面向新工科综合性实验教学管理方法,并在西安交通大学机械设计基础实验室开展了实践探索。

机械类教学实验室安全管理方案的探索与实施

为了给学生提供安全开放的实验环境,针对所承担的机械类项目实践课程,西安交通大学机械设计基础实验室采用划分实验室安全等级、增强学生安全意识、建立学生档案和实验室门禁、建立危险设备档案及使用登记、监督与警示等措施,既实现了实验室的安全管理,还为学生提供了弹性的学习时间。自2018年起,实验室开始实行这套安全管理方案,期间共承担实践类项目约70余项,确保了实验室和师生人身的安全。实验室安全管理是一项长期工作,应与时俱进、因地制宜,才能为教学和科研提供有力的安全保障和高效的服务。

串联模糊PID控制的四旋翼无人机控制系统设计

针对四旋翼无人机飞行过程中遇到信号干扰时姿态控制性能变差的问题,设计了基于串联模糊自整定PID控制器。系统采用串级PID控制算法,在内环角速度控制器中加入了模糊自整定PID参数控制器,提高了系统稳定性和抗干扰能力。在无人机飞行控制实验过程中响应速度快,振荡幅度小,缩短了系统稳定的调整时间。在该实验系统的基础上开设了本科生开放创新实验——四旋翼无人机控制系统设计,有效提高了学生专业知识运用能力和创新能力。

CDIO项目实践教学引导方法

教学引导是实践教学活动中的一个重要环节,为了保证学生顺利完成创新实践活动的任务和质量,将CDIO项目的开发过程划分为五个节点,并在每个节点设置项目任务。在引导学生完成项目任务的过程中,将项目教学法、任务驱动法和探究式树形搜索引导法引入教学活动过程中,按照学生的认知规律进行学习方法的引导,形成"分阶段、递进式"的项目驱动探究式教学引导方法。用该方法对CDIO项目实践进行指导,取得了明显教学效果,同时也为实践教学改革提供了一种可参考的思路。

一种基于塔式自行车停放装置的设计与研究

我国城市公共自行车停放装置占地面积大、空间利用率低,在停车需求量大的区域难以实现自行车的有序停放。本文设计了一种立体塔式自行车停放装置,能最大程度提高自行车停放的空间利用率,节省空间。该装置能够自动完成自行车的存取过程,将自行车有序的存放在塔式圆柱立体空间内。本文详细介绍了一种基于塔式自行车停放装置的结构和工作原理,与传统自行车停车方式比较,该停车装置可提高50%以上空间利用率。

一种新结构法兰盘的开发

本文针对市场对变速器匹配缓速器、取力器的要求,方便用户拆装缓速器、取力器,在保证法兰盘强度的基础上,通过改变法兰盘结构基础上,让出缓速器、取力器的拆卸空间,方便客户加装缓速器或取力器。

一种轻卡变速器分离卡滞故障分析与改进

变速箱是轻卡重要的传动部件,起到分离 /切断动力,改变传动比的作用。文章分析了一种分离卡滞的故障,并提出一种解决方案,以此来降低分离卡滞故障率,提高整车舒适性、安全性。