缩小教育数字鸿沟实现全面教育数字化转型——美国《2024年国家教育技术计划》解读及启示

当前,数字鸿沟已经成为各国推动教育数字化转型的关键瓶颈问题。2024年初,美国发布《缩小数字访问、设计与使用鸿沟的行动倡议——2024年国家教育技术计划》,聚焦美国社会如何缩小教育数字鸿沟,从教育数字资源获取、数字化教育教学设计以及如何使用数字化技术三个方面,阐述美国未来五年的行动规划和指南。该计划重点提出,为应对教育领域中的三种数字鸿沟,应提前绘制三种画像。一是学习者画像,了解未来学习者在大学、职场和社会生活中成功所需的技能和特质。二是教师画像,了解教师需要具备哪些知识和能力,以帮助学生在课堂上培养这些技能。三是学习环境画像,了解为实现系统地帮助教师和学习者发展,如何设计和建设数字基础设施。基于该计划的解读与分析,提出对我国的三点启示:一是加快发展新质生产力,提高全民数字素养和技能;二是全面构建“师—生—环境—区域”融合图谱,提高教育数据治理水平;三是创新人机协同模式,赋能高阶思维发展。

基于自动化技术的机床电气控制系统改造的设计分析

现代工业发展对工作设备的要求较高,包括机床在内,这为其电气控制系统改造、自动化技术的应用提供了空间。以基于自动化技术的机床电气控制系统改造优势为切入点,分析其设计思路、设计实现方法,包括通信系统、感知系统、决策系统等,并结合模拟实验对上述内容进行论证。最后就自动化技术下机床电气控制系统改造进行展望,服务后续有关工作。

职业教育数字化改造建设研究

机床夹具设计课程是机械制造及自动化专业重要的专业课程。为了提高该课程的教学质量,本文着重从采用数字化教育平台、采用虚拟仿真教学、增加课程设计、改变教学方案四个方面对机床夹具设计课程教学进行数字化改造。通过对该课程的教学改革可调动学生的学习主动性,提高课程的教学效果。

基于机器视觉的铣刀磨损测量

针对铣刀磨损人工检测效率不高、稳定性差、检测成本高等缺点,本文提出了一种基于机器视觉技术的铣刀磨损量测量方法。使用工业COMS相机从铣刀端面自动化采集铣刀的图片,应用灰度化、中值滤波、自适应阈值分割等形态学处理方法预处理图像。根据铣刀特征提取其轮廓,使用基于霍夫变换的直线检测、圆检测方法筛选提取铣刀最大磨损区域,经分析,刀刃的最大磨损量为磨损区域最大内切圆直径长度。结果表明,该方法能实现对铣刀刃面磨损快速测量,测量误差较小,满足实际应用需求。

基于PLC的专机进给系统改造应用

购买数量众多的全新数控机床需要花费大量资金,因此把普通机床改造为数控机床成为一条提高数控化率的有效途径。本文提供一种专用机床的进给系统改造方案,将原有的液压系统进给改造成“伺服电机+减速机”的控制方式,并配合机床电箱改造,增加可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)进行控制,实现老旧设备的再利用,从而达到节省支出成本、提高加工效率的目的。以专机的电箱和进给系统改造为例,介绍专机改造方法,包括进给系统的机械结构改造和电气改造设计,并验证了改造结果。

基于时间抽象状态机的AADL模型验证

提出了一种基于时间抽象状态机(timed abstract state machine,简称TASM)的AADL(architecture analysis and design language)模型验证方法.分别给出了AADL子集和TASM的抽象语法,并基于语义函数和类ML的元语言形式定义转换规则.在此基础上,基于AADL开源建模环境OSATE(open source AADL tool environment)设计并实现了AADL模型验证与分析工具AADL2TASM,并基于航天器导航、制导与控制系统(guidance,navigation and control)进行了实例性验证.

遗传算法在电力变压器和电机全局优化设计中的应用研究

根据遗传算法的基本理论，并结合电力变压器、电机优化设计的特点，对传统遗传算法的遗传操作提出了改进措施，研制了能够较好地解决混合离散变量优化的遗传算法．算例表明，该方法能有效地求得全局极小声、或近似全局极小点．

新型并联机床曲面加工的运动控制与后置处理算法

以6自由度6PM2混联数控机床为研究对象,阐述了其独特结构及特性,指出了混联机床数控加工后置处理中的两个关键问题——刀位数据转换和运动控制算法。给出了后置处理中刀位数据的转换方法和过程,提出了一种基于并联结构和串联结构的新型并联机床即混联机床的运动控制算法。

盾构刀盘施工现场优化改造技术

盾构的类型确定后,刀盘结构形式与掘进地质的适应性是关系到盾构能否顺利掘进的重要因素之一,根据地质条件确定后的刀盘结构形式在施工现场不容易进行很大改变。本研究根据盾构施工地区地质环境及施工现场情况验证,针对原刀盘在施工中的不足之处,提出优化改造方案,随后,在满足刀盘结构强度与刚度验算的条件下,对刀盘的局部进行现场改造。结果证明,刀盘的现场改造能够进一步提高刀盘对地质的适应性,同时提高盾构施工的效率。

弧线齿面齿轮的几何设计和数控加工

研究了弧线齿面齿轮的齿面展成原理,给出了内半径、外半径的求解方法,以及弧线齿面齿轮在普通多轴联动数控机床上的加工实现。基于假想齿轮的概念,推导弧线齿面齿轮的齿面方程;依据面齿轮内径处根切,外径处齿顶变尖条件,确定弧线齿面齿轮的齿宽界限值;以坐标变换为工具,建立了弧线齿面齿轮在数控机床上的加工方法,确定了各运动轴的多项式表达式,以方便数控编程。通过算例,分析产形齿轮齿数、刀盘半径、刀倾角等加工参数对弧线齿面齿轮齿宽的影响;根据运动轴多项式,建立面齿轮的三维实体模型,验证在数控机床加工的可行性。

超声调制电加工振动系统工具优化设计及试验

用有限元方法分析超声调制电加工振动系统,探讨有、无负载时振动工具的动力学特性,通过ANSYS分析结果与理论计算值的比较,表明用有限元方法分析超声特性有较高精度;用ANSYS参数化方法设计、优化超声振动工具设计,通过振动系统的振动特性测试,验证了振动系统设计的合理性;通过微结构超声复合电解加工试验,证明超声调制电解方式加工难加工材料、异型面的技术优势。

机夹刀具的设计变换与加工变换

推导出了由设计得到的刀片槽底面的法线矢量转换为加工刀片槽所需的机床安装调整参数的数学模型。

直流逆变式氩弧焊机的电源设计

概述了直流逆变式氩弧焊机的电源设计,介绍了其中频变压器的设计计算。

用于同步电机无刷励磁的旋转变压器的设计与分析

提出了将旋转变压器运用到同步电机无刷励磁的方案,对旋转变压器的特点进行了研究,分析了旋转变压器的磁路和电路,给出了旋转变压器的设计方法。

采煤机液压调高系统的改造设计

通过对采煤机液压调高系统工作过程的分析,找出了采煤机滚筒下降过程中产生回液脉冲现象的原因,提出了在采煤机液压调高系统中增加单向节流阀的改造设计方案,并对其应用及收益进行预测。

检测仪手柄平移式双色注塑模具设计

针对某检测仪手柄双色注塑的需要,设计了一种动模平行移动式热流道双色注塑模具,模具型腔布局采用两型芯与三型腔相配合的布局方式,即通过两个并列式型芯的移动实现与三个并列式型腔中的相邻两个进行组合,不断变换型腔进行注塑达到双色注塑的目的;为配合模具的注塑需要,在传统的单炮筒卧式注塑机结构基础上加装了立式注塑炮筒,改造成两个炮筒相互垂直的新型注塑机,注塑机的改造成本较低,具备单色、双色注塑功能,有较强的创新性和实际应用价值;相比于传统的旋转式双色注塑成型方法,该双色成型方法节省了一副模具的设计制造成本,模具结构新颖,创新性强,工程应用价值高。

普通机床数控化改造研究

对普通机床进行数控化改造是中小型机械加工企业技术革新的重要途径,介绍了普通机床数控化改造的总体方案设计,并以CA6140型车床为例阐述数控改造的总体方案,机械部分改造,数控系统设计等内容,对普通机床的数控改造具有实际的指导作用。

修井机底座改造设计计算及结构应力测试

由于修井机底座的底部为四圈封闭的框架结构,在修井作业时无法避让抽油机基础,必须拆除基础后才能进行大修作业。为免去拆除基础的工作量和费用,根据现场需要对ZT135修井机底座进行了改造设计计算及结构应力测试。底座属于空间钢结构,在设计上采用安全系数法。根据安全系数计算出材料的许用应力。通过应用有限元分析软件对改造后的结构进行仿真分析,根据计算结果调整各构件的尺寸及相关结构,使结构的最大应力小于许用应力,满足结构强度要求。采用应力测试的方法对改造设计后的底座承载能力进行测试,确定改造后结构是安全的,说明对修井机底座的改造设计是可行的。

通电加热铣削原理及试验验证

提出了一种通电加热铣削方法,介绍了其基本原理与实验装置。通过试验及分析用小波变换处理采集到的振动信号来证明这种方法能够大幅降低切削过程的振动,提高刀具寿命,降低表面粗糙度,并且成本低、实验装置简单实用。提出了一种基于通电加热的新型高温硬度测量方法,用该方法分析淬火钢在高温下的硬度变化情况,发现常温57HRC的淬火T10A工具钢在300℃左右,硬度就急剧降低至30HRC,这也证明了加热切削的有效性。

实用数控火焰切割机研制

提出了一种利用通用的机床数控系统改造成火焰切割机数控系统的方法，采用此系统研制出了一种功能实用、价格低廉的数控火焰切割机，它可自动高质量、高精度地切割工厂最常用的长方形、三角形和圆弧形板，从而可以大大推动数控切割技术的推广应用。该研究对于数控火焰切割机厂家降低数控火焰切割机成本和已有光电跟踪切割机等设备的厂家进行技术改造具有较好的参考价值。