新工科背景下智能制造人才图学思维培养的探索

智能制造新工科建设是新技术发展背景下高等教育围绕服务国家战略需求开展的实践探索与研究,如何在新需求下做好工程图学课程教学,满足当下学生诉求和社会需求,成为加强课程建设和发展的瓶颈。图学思维是工程图学课程对学生培养的核心素养,建立图学思维能力培养的教学体系,开展工程引导式教学,可成为新时代下工程图学课程教学改革新策略。

结合函授教育特点 建立模块授课模式

建立模块授课模式是对成人教育教学方法的一种探讨。由于成人教育有其自身的办学特色,因此研究其教学体系,改革固有的教学方式,提出结合成人教育特点的教学模式是十分有益的工作。函授教学中面授环节是师生交流的最佳场所,在教学内容的安排和授课形式上以"模块"的思想构筑课程的内容结构和授课方式,从而建立一种新的教学模式。虽然这种模式是在工程制图课程的教学实践中形成的,但是这种"模块"的思想也会对成人教育体系的研究产生影响。

在制图课教学中进行创造性教育的探索

转变教育思想、更新教育观念是进行教学改革的先导 ,而树立创造性教育观念是培养 2 1世纪人才的需要。我们在制图课教学中进行了创造性教育的实践探索。

注液式高速切削主轴动平衡装置设计及其性能研究

为有效抑制高速切削主轴的不平衡振动,提出了适用于该类主轴的注液式在线动平衡装置,并讨论了该装置的工作原理及平衡终端的结构特性。为了实现喷液量的精密控制,通过控制液压系统喷射管道的直径、液体压力等参数,使平衡液体处于层流运动状态。通过分析平衡终端内、外圈径向位移与转速的关系,验证了该装置在高速旋转下的安全性。在研究该装置的平衡能力及精度的基础上,通过合理设计液体容腔,实现了喷液量与平衡配重间的线性关联。此外,还提出了考虑初次试重预估的迭代矢量反馈平衡控制策略,从而满足了该装置用于高速平衡时的特殊需求。高速主轴动平衡实验的结果表明,在20 700r/min时,通过平衡操作可使主轴不平衡振动的幅值下降约78.8%,从而验证了该平衡装置及其平衡控制策略的有效性。

基于小波降噪和短时傅里叶变换的主轴突加不平衡非平稳信号分析

针对主轴运行过程中突加不平衡而产生的非平稳信号无法采用传统的傅里叶变换对信号进行分析处理的问题,提出一种采用小波降噪与短时傅里叶变换相结合对主轴振动特征信息进行准确提取的方法,该方法利用小波降噪技术对非平稳信号进行滤波处理,再对滤波处理后的信号进行重构,最后通过短时傅里叶变换精确获取主轴振动幅值,通过仿真和实验验证了该方法的有效性。

永磁同步电机抗惯量扰动自适应速度控制

为提高永磁同步电机(PMSM)速度伺服系统的控制性能,增强系统的抗惯量扰动能力,提出一种自适应滑模变结构速度控制方法。在PMSM双闭环调速系统中采用了滑模控制(SMC)的速度控制方法,并在SMC中引入积分滑模面以避免控制量中对加速度信号的要求,减小系统的稳态误差;此外,采用连续函数sigmoid(s)代替传统趋近律中的符号函数sgn(s),进一步提高系统的动态品质。针对负载变化导致PMSM控制系统转动惯量不同的问题,依据离散模型参考自适应系统(MRAS)理论对转动惯量进行实时估计,并将惯量辨识值更新到SMC控制中,实现自适应SMC速度控制。实验结果表明,所提出的自适应SMC控制方法的速度响应较快,相比常规SMC控制,速度响应时间从85 ms减少到54 ms,并且对惯量扰动具有较强的鲁棒性。该方法适用于一些特定的时变惯量的伺服控制场合,如印刷机械、纺织机械、电缆设备等。

应用动力学模型的高速主轴无试重动平衡方法

为解决高速主轴由于不平衡导致的振动问题,提出了一种基于动力学模型的高速主轴动平衡方法,其仅需在工作转速下采集振动响应数据,且无需停机试重.该方法通过对连续分布的不平衡量进行集中化处理,缩减不平衡响应与不平衡量之间的关系矩阵,可以在高速主轴的任意2个位置上实现双面平衡.研究结果表明,该方法能够准确地识别出等效集中的不平衡量,且所识别的由等效不平衡量引起的振动响应与原始振动响应基本一致.因此,添加配重后可使主轴各位置不平衡振动得到有效地抑制.

“三位一体、多元驱动”产学研模式的探索与实践

以省级重点实验室建设为基础,以产业研究院为载体,建立了以项目、竞赛、创业作为核心驱动力的"三位一体、多元驱动""产学研"模式,并从联盟职能、实验室建设、研究院组织架构、驱动机制等几个方面对该产学研"体系进行了具体阐述。实践证明,该产学研"模式能够有效地提高企业自主创新能力和产业核心竞争力,对深化产学研"合作和构建区域创新体系具有一定的借鉴和参考意义。

面向产业需求的省级重点实验室建设的实践探索

围绕总体规划、功能定位、发展目标、管理运行机制等方面阐述了陕西省智能机器人重点实验室的建设成效,实验室构建了基于"产业联盟-重点实验室-创新研究院"的产学研新模式,打造了以科技竞赛和项目合作为载体的产业公共服务平台,取得了显著成绩,推动了陕西省机器人产业发展,也为国内同类实验室的建设提供了借鉴参考。

关于图学课程改革与实践的研究

基于我校正在进行的机械基础系列课程教学改革与实践的研究，就图学课程的改革提出了一些看法，强调优化课程设置，加强学生创新能力的培养。最后，给出了新的课程体系框架。

一种任意比率电子齿轮分频器的实现方法

针对滚齿机数控系统电子齿轮箱的设计要求,提出了一种根据现场可编程门阵列和Bresenham算法的任意比率电子齿轮分频器的实现方法。该方法的实现原理是将计算机图形学上描绘由两点所决定的直线的算法应用到电子齿轮的脉冲频率分频上,采用硬件描述语言来实现电子齿轮分频。该方法对Bresenham算法进行了改进,将累计误差值和溢出斜率修改为整数,使算法只涉及整数的加减运算,因此更快捷、更可靠。软件仿真和实验结果表明,所提出的电子齿轮分频方法可使分频过程更为简便,不仅减少了硬件资源耗费,而且算法具有较强的实用性。

图学教育中学生创造性思维的培养和评价

对图学教育中学生创造性思维的培养和评价提出了一些看法。根据工程图学创新教育的发展趋势，提出了“以机械设计为主线”的机械基础系列课程改革思路和图学教育改革方案，强调优化课程设置，加强学生创新能力培养。

关于图学课程改革与实践的研究

基于西安交通大学正在进行的机械基础系列课程教学改革与实践的研究 ,就图学课程的改革 ,强调优化课程设置 ,加强学生创新能力的培养提出了一些看法 。

四混合“工程制图”来华留学生教学实践

随着我国综合实力和高等教育影响力的提升,来华留学生数量的逐步增加成为国内高等学校的发展趋势。“工程制图”作为各高校工科类专业的基础课,如何开展留学生的“工程制图”教学成为难题。各高校纷纷开始尝试双语、英语、混合式等教学模式,但来华留学生存在地域离散广、基础差异大、母语分散等特点,通过语言或单点改革很难有大的教学效果提升。四混合“工程制图”教学通过线上线下、小班教学、中英结合、教辅结合的探索,目标在于提升“工程制图”课程的留学生教学效果。

智能制造背景下专业类实验室建设与人才培养

分析了智能制造专业人才培养的问题和需求,提出了一种面向智能制造领域的"能力优先、多元支撑、项目驱动、产业协同"的多要素多元化培养体系,并从培养目标、实践平台建设、实践环节改革、校企协同育人等几个方面对该培养体系进行了具体阐述。实践证明,该培养模式可显著提高学生的专业技术水平和创新实践能力,对其他专业的创新型工程科技人才培养具有一定的借鉴和参考意义。

多轴数控加工开放实验方法的创新探索

鉴于多轴加工技术在制造业中的重要地位,通过维修、改造和利用现有科研设备,将多轴加工实验以开放性实验形式引入学生教学实践。构建了三层次的数控技术实验教学体系,进行学生创新实验探索,引导学生分析对比多种加工方法,不断提高学生科研创新能力,进一步促进实验教学和实验管理水平的提高。

以轮廓为对象的体态特征情绪分类与预测

采用摄像机对人体行为进行采集,基于OpenCV库对人体行为进行特征提取,在已有学者研究的基础上,拓展所采集低层运动特征,引入PAD情绪量表对个体进行评估.采用中国民族音乐作为情绪诱发素材,对10名受试者进行正、中、负性情绪诱发,受试者通过外显行为将自身情绪自然表达出来;通过PAD情绪量表评估每段诱发素材的情绪状态,视频采集该情绪状态下受试者的行为;采用轮廓法提取视频中个体行为的体态特征,主要包括个体轮廓相对面积及变化特征;结合情绪量表的评估结果,采用支持向量机对个体体态特征所蕴含的情绪进行分类学习,实现体态特征的情绪预测.结果实现了体态特征的情绪分类,且以正、负性情绪为类别进行体态特征分类的情绪预测准确率达到76.92%.

生化分析仪人机界面可用性因素结构模型研究

本文在分析可用性定义及Jacob Nielsen、ISO9241-11、Shackle、SUMI等建立的可用性因素结构模型的基础上,结合生化分析仪的应用环境、专业性及问卷调查提取的可用性一级、二级因素,建立了适合生化分析仪人机界面的可用性因素结构模型,并对模型中的可用性因素进行了权重考量。最后,以校企合作医疗项目的人机界面设计应用为例,来验证上述模型。该模型不但有助减轻医疗设备研发人员及医护操作人员的脑力负荷,还提高了其工作效率和工作质量。

全英文“纳米表面工程与摩擦学”课程教学体系设计与实践

为顺应国际化教育需求,西安交通大学机械工程学院持续8年开设全英文纳米"表面工程与摩擦学"课程。课程针对留学生知识体系存在差异性、课程内容涉及多个学科、教学范围既广又深的难点,借助思源学习空间等网络教学工具开展线上、线下混合教学,课下提供工程案例视频启发学生思考,课堂上通过问题驱动学生学习,并在课程开设过程中引入实验教学帮助学生理解摩擦学知识,形成了工程问题导引、线上线下结合、问题式驱动的教学特色,为国际化教学提供参考。