基于课程思政及创新教学模式的课程建设探索与实践

为提高研究生教育质量,以“现代机械设计理论和方法”课程为例,进行了优质课程建设探索与实践。基于目前需主要解决的研究生教育实践问题,课程组深度开展教学改革实践,明确课程思政育人目标,进行课程思政教学设计,实现课程教学立德树人根本任务。创新多种教学模式和方法,构建全过程多元化课程评价体系,培养复合型创新人才。课程的建设思路经过课程组多年的教学探索与实践,取得了一定的成效。

基于LMI和扰动观测器的电动伺服系统RBF神经网络控制

为了提高电动伺服系统的加载力跟踪精度,基于线性矩阵不等式(LMI)设计扰动观测器和控制器。针对系统中的非线性因素,采用RBF神经网络逼近系统的数学模型;在建立系统跟踪目标模型的基础上,根据LMI设计扰动观测器对控制器进行多余力的补偿,利用李雅普诺夫函数证明扰动观测器和控制器的收敛;在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,分析扰动观测器和RBF神经网络在不同工况下对系统相应量的精准估计,且误差均满足所设定的性能指标,同时与PID控制相比较,证明所提控制策略的控制性能更优。

高过载脂润滑滚珠丝杠副流固耦合分析

润滑脂润滑对滚珠丝杠副的振动与冲击属于复杂的流固耦合过程。为描述润滑脂与滚珠丝杠间的相互影响,建立滚珠丝杠副与润滑脂的流-固耦合模型,采用耦合拉格朗日-欧拉算法,分析滚珠丝杠副在转速和轴向载荷作用下润滑脂流动和接触滚道的接触应力情况。结果表明:在考虑润滑条件下,滚珠丝杠滚道处的受力更加均匀,接触应力比未考虑润滑脂时减少了18%,这为航天用滚珠丝杠副的选型与设计提供一定的选择准则。

基于ESO的电动伺服系统RBF神经网络滑模控制

为了提高电动伺服系统的加载力跟踪精度,基于扩张观测器(ESO)和RBF神经网络,设计了一种自适应滑模控制器。ESO可以观测电动伺服系统的状态变量和外界扰动,解决实际工程应用中因对输出力直接微分造成的微分爆炸问题;利用RBF神经网络逼近系统存在的非线性不确定因素,将ESO观测到的状态变量、扰动项和RBF神经网络的估计值引入到滑模控制其中,实现对滑模控制的补偿,并通过构造李雅普诺夫函数对所提出的控制策略进行稳定性证明;在MATLAB/Simulink环境中搭建仿真模型,验证了ESO和RBF神经网络在不同工况下对系统相应量的精准估计,且误差均满足所设定的性能指标,同时与传统滑模控制进行了对比,所提出的控制策略能有效地解决传统滑模控制的抖振问题,加载力跟踪精度更高,鲁棒性能更优。

谐波齿轮传动共轭齿廓的计算机数值模拟研究

该文根据包络理论 ,建立了谐波齿轮传动共轭齿廓分析的通用数学模型。在已知柔轮齿廓的条件下 ,求得刚轮共轭齿廓的离散点 ,应用最小二乘法拟合刚轮的工作齿廓 ,并设计了啮合区段干涉检验法用于校验齿廓的重叠干涉 ,最后对所求的刚轮、柔轮工作齿廓进行计算机数值模拟与运动学仿真 ,以验证所求工作齿廓的合理性 。

谐波传动共轭齿廓的运动学仿真研究

根据包络理论 ,通过建立谐波齿轮传动共轭齿廓分析的通用数学模型 ,在已知柔轮齿廓的条件下可求得与之共轭的刚轮理论齿廓的离散点 ,通过最小二乘拟合的方法求得刚轮的工作齿廓 ,并通过啮合区段干涉检验法来校验齿廓的重叠干涉 ,最后通过计算机程序对所求的刚、柔轮工作齿廓进行运动学仿真以验证所求工作齿廓的合理性 ,还通过实例对程序进行了验证。本文的方法为探索谐波齿轮用新型工作齿廓提供了一条可行的途径 。

高频高载工况下滚珠丝杠副温升特性分析

针对航空航天环境下滚珠丝杠副经常工作于高频、高载工况中,存在摩擦温升过高导致润滑脂性能退化及热变形等问题,建立摩擦温升模型。讨论热变形对滚珠丝杠副结构参数的影响;结合热变形并引入惯性载荷,求解滚珠丝杠副发热量与对流换热系数;对稳态温度理论值进行求解;采用Workbench进行了温度仿真,得到不同频率、振幅与载荷条件下的滚珠丝杠副的稳态温度云图。理论计算结果表明:振幅对温升的影响最为显著,载荷对温升的影响大于频率对温升的影响。

UG二次开发工具的使用

通过对UG软件提供的各种二次开发工具进行的研究 ,分别提出了它们的使用方法、使用特点和相互关系 ,使得UG开发人员能够对这些工具有较全面的了解 ,提高UG软件二次开发的效率。

弹性滑键变速器中弹性滑键参数的优化设计

通过对一种新型的弹性滑键变速器变速换挡机构工作原理和工作情况的分析 ,推导了弹性滑键换挡力的计算公式及滑键不自锁的条件 ,提出了弹性滑键强度计算和失稳计算的公式 ,建立了弹性滑键参数优化设计数学模型 ,通过实例进行了优化计算 。

齿啮输出谐波传动柔轮变形的研究

该文根据板壳理论推导了齿啮式谐波传动柔轮中面的变形方程，得到了波发生器作用下柔轮的波发生器端与齿啮输出端之间的变形关系曲线，据此设计的谐波齿轮齿啮参数既不会产生齿廓干涉又不会使传动侧隙过大。并用实例验证了所建立的数学模型的正确性。研究的结果对齿啮式输出谐波传动的啮合参数设计提供了理论依据。

基于遗传算法的少齿差行星齿轮传动参数优化设计

采用遗传算法模拟生物自然进化过程来搜索少齿差传动参数的最优解。通过优化后的少齿差传动装置具有较小的体积和较好的传动性能。并通过与传统优化方法的比较,说明遗传算法在这里是切实可行的。

室外区域充满运行机器人导航定位的一种策略

该文根据在室外非结构化环境中实现区域充满运行的一类移动机器人的工作特点,提出了利用组合定位系统和数字地图匹配算法对机器人进行导航定位的一种策略。利用基于环境特征位置探测和数字地图信息匹配相结合对定位误差进行修正的方法来提高机器人导航定位精度。该方法克服了传统导航定位方法存在累积误差和系统复杂、成本高等缺点。经实验验证:该文提出的定位系统和误差修正的方法能满足移动机器人区域充满运行的定位精度要求。

基于ADAMS/MATLAB的桥式起重机起升动载荷的联合仿真

本文利用ADAMS软件建立了起升机构的模型,MATLAB软件建立了定子调压调速时的电机调速仿真图,然后进行联合仿真,得到钢丝绳拉力随时间变化规律。再将其与实验数据作比较,证明这种方案是可行的,为起重机的设计提供了一定的依据。

径向球塞式液压无级变速器的工作原理及运动学分析

分析了径向球塞式液压无级变速器的结构及工作原理,并根据其结构特点,建立了变速器转子和球塞的运动学数学模型,对球塞的绝对运动、相对运动和牵连运动进行了分析,为液压无级变速器的参数设计和受力分析打下了基础.

基于遗传算法的新型弹性滑键变速器参数的优化设计

通过对弹性滑键变速器工作原理和工作情况的分析,提出了以变速器最小体积和最小换档操作力为主要设计目标的弹性滑键变速器参数优化设计的数学模型,并采用遗传算法通过实例对变速器参数进行了优化计算,并同常规设计结果进行了比较.

户外小型智能移动机器人运动轨迹跟踪控制

该文根据户外小型智能移动机器人的应用特点研究了轨迹跟踪控制。基于机器人的动力学模型 ,利用后退方法的思想 ,设计了全局收敛的稳定可靠的跟踪控制律 ,提高了移动机器人在不确定性环境中工作的鲁棒性 ,比基于运动学模型设计的控制律更加适宜于工程应用。经仿真计算 ,验证了该控制方法的正确性 。

基于谐波传动啮合仿真的齿形干涉研究

根据谐波齿轮传动基本理论,建立谐波传动局部啮合仿真的计算模型。已知原始曲线采用四力作用式模型计算得出,柔轮齿形曲线采用渐开线曲线,根据包络法计算出刚轮齿廓,并求解柔轮齿廓的运动轨迹。在此基础上,完成谐波传动全图和局部啮合仿真,并对谐波传动的特性进行论证。最后通过局部啮合图形对谐波传动过程进行干涉研究。结果表明:谐波传动采用不等移距变位,可以很好地控制轮齿啮合侧隙和啮合深度。柔轮变位系数越大,侧隙越大;柔轮径向变形量与模数比越大,侧隙越小。

基于ADAMS的六连杆冲压机构的仿真优化设计

为提高机构的工作效率和获得较好的使用性能,针对六连杆冲压机构进行优化设计。通过对六连杆冲压机构工作原理和工作情况的分析,确定设计变量,建立目标函数和约束条件,提出了以该机构在工作段最小压力角为主要设计目标的六连杆参数优化设计的数学模型,采用机械系统仿真软件ADAMS对该机构进行运动仿真,并对参数进行了优化计算,得到了机械效率较高的冲压机构。

基于ANSYS的起重机吊钩优化设计

以有限元分析软件ANSYS为主要工作平台,建立了桥式起重机起重吊钩的三维模型,根据实际工况对其约束与载荷作了有效的处理,并对其强度进行了有限元分析,得到了吊钩应力和位移的分布规律,揭示了吊钩工作的危险截面。并在有限元分析的基础上,在保证吊钩安全的前提下,对吊钩的厚度进行了优化,将优化前后的结果进行了比较。优化后吊钩的尺寸更加合理,并达到了减轻吊钩重量的目的。分析和优化结果对起重机吊钩的结构设计提供了科学合理的参考依据。

高负荷滚珠丝杠副弹塑性变形与失效的理论与试验研究

为探索高负荷下滚珠丝杠副的失效机理,根据精密滚珠丝杠副在高负载工作条件下滚珠与滚道面接触变形的特点,建立了精密滚珠丝杠副的接触变形弹塑性线性强化分析模型。依据Hertz接触理论,提出了高负载情况下滚珠与滚道面接触弹塑性变形的计算方法,并据此分析了丝杠副滚道面接触处的弹塑性变形。通过对高负载条件下滚道面摩擦和金属材料塑性流动特点的分析,得出了高负载情况下滚珠丝杠副可能的失效形式和失效破坏机理。最后通过试验验证了理论计算和分析的合理性。为深入开展高承载条件下滚珠丝杠副的失效机理及设计理论研究提供了理论和试验基础。