改革开放以来中北大学工程图学教学的改革与实践

通过对国内外图学教育现状的分析,归纳了近10年来国内图学教育改革的几个重要方面,分析了英、美、日三国工程图学教育的特色。介绍了改革开放以来我校图学教学的改革与实践,总结了我校在教学思想、课程内容、课程体系、教学方法、教学手段和教材等方面中所做的工作和取得的成绩。

以新工科改革为导向的包装工程专业军品特色建设探索——以中北大学包装工程专业为例

随着传统专业新工科建设的不断深化,高校的包装工程专业需要根据自身特色进行改革。本文以工程教育专业认证的要求以及包装产业转型发展国家战略的提出为背景,在分析国内包装工程专业整体现状基础上,以中北大学为例对包装工程专业新工科改革建设进行探索。文中首先明确了专业建设和探索的目标是建立军品包装特色,并从培养模式、科研方向和人文精神等3个方面提出了专业改革的具体措施,把军用特种包装材料确立为专业的主导科研方向,实现专业的长久、稳定发展,为国内高校包装工程专业开展新工科教育教学改革提供了新思路。

浅析高校开展国情教育的必要性——以中北大学学生对社会主义建设辉煌成就认知程度的调查情况为样本

2009年4月,围绕中北大学在校学生开展了以"大学生对建国60年社会主义建设辉煌成就了解程度"为主题的问卷调查。通过对调查结果进行分析,表明目前中北大学大部分学生对建国60年来以及改革开放30年社会主义建设的辉煌成就比较了解,认识基本正确。不足之处是了解欠全面、认识程度有待进一步提高。因此,文章认为,结合当代大学生特点,在大学生中普遍开展国情教育是非常必要的,对大学生全方位开展国情教育应从课堂教育、社会实践、创新教育载体等几个方面实施。

关于高职院校机械工程专业金课的开发和探索

针对高职院校学生的学习特点,结合教育部提出的金课建设计划,以“机电设备故障诊断与维修”课程为金课开发课程,从金课开发目标、开发计划及实施的过程提出设计思路及理念,以“知识点触发式课堂、线上线下混合式教学”的教学模式进行教学模式的创新。在提高学生理论水平的同时,增强学生的实践操作能力,进而对教学效果进行反馈。

面向并行工程的机械产品参数化协同设计

针对传统设计中信息共享程度低、设计目标与结果不一致、重复劳动多的问题,在分析串行设计中存在诸多弊端的基础上,提出一种面向并行工程的参数化协同设计方法。在深入研究信息共享机制和网络空间、时序异构机理的基础上,构建基于PDM的分布式协同设计平台;结合桥式起重机结构型式固化程度高的特点,将参数化变型设计和协同设计有机地结合起来,开发面向并行工程的桥式起重机参数化协同设计系统。以端梁为设计对象,部署其参数提交、模型驱动更新、有限元分析校核与图纸优化调整等协同设计任务,研究结果表明该系统的可行性、实用性和有效性。

机械电子工程专业人才培养模式的改革与创新

针对机械电子工程办学模式及特点,结合就业岗位群工作范围和技术领域及人才知识、能力和素质结构分析,在借鉴德国高职教育教学经验的基础上,以社会人才市场现实与未来发展对人才的有效需求为导向、以职业岗位(群)能力需求为依据,确定了机械电子工程毕业生综合技术应用能力结构和应有的知识、能力、素质结构,形成了"四层两段一贯穿"的课程结构体系,构建了"相互平行、融合交叉的理论和实践教学体系",创建了"核心技术一体化"教学模式,对机械电子工程专业及人才培养模式进行了改革与创新。

机械产品参数化变型设计的工程图调优技术

针对模型参数化后自动生成的工程图视图布局较差、比例不合理、尺寸标注不整洁、线条繁杂、注释容易错位等缺点,根据企业给定的工程图模板及相应标准,研究了工程图模板创建与保存方法,视图遍历的方法,模型驱动后工程图视图布局、比例、特征尺寸、焊接符号、零件序号的调整方法。

可重构性和解耦性轮腿式机械腿构型综合方法

基于螺旋理论和可重构机构运动分岔原理,综合出一组完全解耦的可重构轮腿式混联机械腿构型。根据机械腿轮、腿模式自由度需求,分析了机械腿轮腿变换机理,进而综合和筛选出5种主运动支链。基于轮腿变换机理,提出约束支链布局原理和方案,基于螺旋理论构造约束支链,根据主运动支链及约束支链几何条件,进行运动副轴线变换及运动副分解、组合,最终得到134种约束支链。基于并联机构运动解耦概念,导出驱动副选取条件,确定各约束支链上的驱动副位置。通过实例验证机械腿的可重构性和解耦性。研究结果表明:综合出的机械腿基于约束奇异实现轮腿模式切换,减少了构态变换所需的时间消耗,使模式切换更加高效;由于结构约束的存在,轮式运动时,无需锁死与腿模式运动相关的关节,减少了能量消耗及驱动控制难度。

面向数字孪生的机械臂抓取系统碰撞检测方法的研究

机械臂运行过程中,机械臂之间及机械臂与外部环境中的人和物易发生碰撞,造成财产损失或人员受伤甚至死亡。针对此,在对比分析目前主流的路径规划算法后,将卷积神经网络与RRT Connect算法进行融合,弥补了原始算法随机性强、算法执行效率慢等缺点;同时将数字孪生引入到碰撞检测过程中,建立起虚实系统之间的数据交互,实现对抓取系统的实时监测。最后,基于CoppeliaSim软件搭建了机械臂孪生仿真平台并开展了仿真实验。结果表明:提出的检测方法具有抓取精度高、稳定性强及可靠性高的优势。

基于自适应分数阶滑模的机械臂轨迹跟踪控制

针对机械臂轨迹控制过程中受建模误差、外部时变干扰等因素的影响,导致控制精度下降的问题,提出了一种自适应分数阶滑模控制方法。首先设计了一种新型的分段趋近律,并基于所提出的分数阶滑模面和自适应技术,设计了复合控制器,以保证有效应对系统扰动,快速趋近滑模面并削弱机械臂的抖振;其次证明了系统的闭环稳定性和有限时间收敛性;最后通过仿真实验验证了所提方法在机械臂轨迹跟踪中的快速性和精准性。

复杂机械装备的预测与健康管理专题

专题导语随着新设计理念和新技术的广泛应用,现代工业体系的复杂程度剧增,并且随着装备自动化、集成度和精度的不断提高,对复杂机械装备的可靠性和安全性也提出了更高要求。因此,复杂机械装备的预测与健康管理(PHM)对现代工业具有重要意义,它可以减少潜在的停机时间,提高生产率,使机器既安全又经济地运行。然而,机械装备往往具有复杂的操作条件和组件耦合效应,这给复杂机械装备的PHM技术应用带来了严峻的挑战。

大语言模型辅助大学物理教学实践

为了进一步响应工科高校复合型人才培养的新需求,针对现阶段大学物理教学过程中存在的问题,研究大语言模型在现代大学物理教育中的应用潜力。通过介绍大语言模型辅助大学物理教学的必要性与优势,从多个角度详细阐述大语言模型如何辅助大学物理教学实施,提出大语言模型辅助大学物理教学的实施方案,为培养新时代人才提供有力保障。

机械产品三维广义参数化设计关键技术的研究与应用

分析了目前三维参数化设计的现状,指出了其存在的不足。论述了机械产品三维广义参数化设计的内涵、设计步骤和关键技术。采用机械产品三维广义参数化设计技术,基于三维设计平台开发了桥式起重机桥架的三维参数化设计系统,并成功地应用于桥式起重机桥架的快速系列设计,使设计效率和图纸设计质量得到了显著提高,快速响应了个性化的市场需求。对其他行业机械产品的快速系列设计也具有重要的应用价值。

机械产品三维参数化变型设计研究与应用

分析了目前机械产品三维参数化变型设计的现状,指出了其存在的不足。提出了模块划分、设计计算、参数化变型设计、有限元分析、工程图自动调整的机械产品闭环设计步骤。论述了机械产品三维参数化变型设计的内涵和关键技术。基于主流三维CAD软件平台,开发企业级基础组件,提供专用产品及零部件模块的三维参数化变型设计软件。

机械结构参数化三级优化设计方法研究与实现

针对传统设计方法的设计结果安全系数过高、结构材料浪费严重的问题,在深入研究优化设计方法的基础上,根据现有优化设计方法的不足,提出机械结构的参数化三级优化设计方法。通过建立统一数据管理机制,将优化设计与参数化设计技术相结合,在基于变密度法的拓扑优化设计与单元生死技术的基础上,以结构最大柔度为优化目标,体积和平衡条件为约束条件,小密度单元为杀死单元,实现了参数化的连续体结构拓扑优化;研究了基于拓扑优化结果数据的参数化CAD模型生成技术,通过建立关键点实现了拓扑优化结果CAD模型的自动生成;在此基础上,研究了形状优化设计和尺寸优化设计与参数化设计技术相结合的优化方法;通过优化结果数据提取,快速进行优化结果模型的生成,实现了机械结构的快速参数化三级优化,避免了现有结构优化设计过程中手动进行模型修改更新操作复杂、浪费时间的弊端;最后,以某型号汽车转向器支架为例,验证了该方法的有效性。

面向并行工程的产品变型设计系统研究

针对传统产品设计中一直沿用串行设计模式,知识重用率低、开发周期长、成本高等问题,研究了面向并行工程的产品变型设计技术。建立了以产品为核心的并行设计模式,构建客户端/服务器/工作站的网络体系结构的协同工作环境,应用PDM系统集成管理所有有关产品的信息及相关过程信息,对产品开发过程进行重组及集成产品开发团队,实现了多用户快速并行设计。以桥式起重机为例建立了面向并行工程的产品变型设计系统,结果表明,达到了费效比最优的联合设计。

由三维参数化模型生成工程图的自动调整技术

针对由三维参数化模型自动生成的工程图中视图布局较差,比例不合理,尺寸标注不整洁,线条繁杂,注释错误等缺点,根据企业给定的工程图模板及相应标准,研究了工程图模板创建与保存方法、三维模型驱动后工程图视图布局、比例、特征尺寸、焊接符号、零件序号的调整方法,以及部件图明细表的自动生成与调整方法。

基于虚拟样机的机械设计方法

随着计算机技术的迅猛发展,虚拟样机技术正成为机械设计的发展趋势,以蠕动泵为例介绍了虚拟样机技术在机械设计中的一些典型应用,它包括了建模、仿真、有限元分析、优化、联合仿真等环节,相对于传统的机械设计方法而言,它提供了全新的机械设计思路。

三维环境下的工程图自适应优化技术

工程图纸是企业生产的重要依据,对三维环境下的工程图纸进行优化以符合企业的要求很有必要。论文利用模型与图纸的关联性,给出了以模型模板和工程图模板为基础的自适应优化原理。提出了模板定制的原则,并给出了模板普通定制与特殊定制的方法,为后续优化奠定基础。详细论述了实现自适应优化的几个关键技术,包括视图定位,比例匹配,尺寸定位与明细栏优化,获得了大型复杂装配体工程图良好的优化效果。

基于参数化模板的工程图自动生成与优化调整技术

针对机械产品零部件参数化驱动后,工程图的自动生成方法及其生成工程图视图质量差等,研究了基于参数化模板的智能化、快速化三维转二维工程图自动生成及其优化调整技术。实现了参数化驱动后工程图的自动生成与自动进行视图布局、视图比例以及标注位置等的优化调整,从而实现智能化快速出图,保证了设计的正确性,提高了设计效率和质量。