加强刀具技术研究 提高制造业竞争力--访国家杰出青年科学基金获得者,山东大学机械工程学院教授刘战强

您长期从事高速切削加工理论（特别是切屑形成机理）、刀具磨损、铣削稳定性、加工表面完整性等方面的研究,请介绍下您在这几方面开展了哪些创新性研究？取得了哪些研究成果？

高校创新创业教育改革探索与实践--以山东大学为例

创新创业教育是高等教育发展到当前阶段的时代命题和标志性特征,扎根中国大地办大学是我国高校推进"双一流"建设的要求所在,深化高校创新创业教育改革成为扎根中国大地办大学的有效途径。文章通过分析深化创新创业教育改革如何回答好"培养什么样的人、怎样培养人、为谁培养人"三个时代命题为切入点,分析高校创新创业教育工作经过二十余年的发展目前仍存在的问题和不足,并以山东大学在深化创新创业教育改革方面的探索和实践为例,提出构建高校创新创业育人体系的新思路。

微流控技术在机械工程-生命科学交叉领域的应用

以微流控技术为研究对象,介绍了微流控芯片的制备材料及工艺,阐述了微流控技术在生命科学交叉领域的应用,主要从生物检测、体外结构仿生制造及可控释放的药物载体制备三方面展开介绍;从芯片结构设计及制备、功能模块集成、过程调控等方面入手,探讨了所涉及的关键技术;展望了微流控技术在机械工程-生命科学交叉领域的应用前景。

单通道盲源分离算法及其在工程机械振源分析中的应用

研究一种新的单通道盲源分离方法,解决了传统盲源分离方法因传感器数量不足而无法有效分离源信号的问题,同时源信号幅值也得到了准确的恢复。首先利用集合经验模态分解方法将一维测量信号分解为具有不同尺度特征的本征模态函数,而后与原测量信号组成多个二维矩阵,通过稀疏分量算法得到各源信号的真实估计。利用仿真信号,与已有方法进行对比,验证了提出方法的有效性。将提出的方法应用在挖掘机动力源附近的振动分析中,成功分离出了多个振源信号。利用时频分析对源信号分别进行特征识别,并将分离结果用于振源的贡献度与声信号传递特性分析。得到各振源对于测试位置的贡献度排序,以及对于挖掘机噪声信号的传递规律,为挖掘机的减振降噪措施提供了可靠的依据。

培养“过控”专业大学生的工程技术素养的探讨

本文针对目前大学生缺乏工程技术素养的问题进行了探讨,指出在过程装备与控制工程专业课教学中,应该加强对学生经济性和市场观念、系统工程和优化观念、工程观念等项教育,并提出了培养这些观念的教育教学途径和策略。

培养机械专业卓越工程师的探讨

山东大学机械工程学院"机械设计制造及其自动化专业"为教育部首批实践"卓越工程师"培养的专业。本文介绍了初步的专业培养方案和思路。

工程机械司机室内噪声分析与降噪试验验证

推土机的驾驶室内噪声较大,需确定其噪声源并进行降噪处理。通过综合的测试分析技术对推土机驾驶室内、整车外进行振动噪声源识别是实施正确减振降噪措施的前提。对测试数据进行了频谱分析,结合机器工况和内部结构分布情况,确定了推土机驾驶室内振动噪声的主要频率特性及主要振动噪声源。同时根据噪声振动源对司机位置处噪声的影响,提出综合的减振降噪方案,并经过试验得到验证。经过减振降噪综合治理,司机位置耳旁噪声大大低于新国标限值,产品性能得到提升。

基于磁机械效应的铁磁材料漏磁检测数值模拟

为更准确地描述材料的非线性磁机械耦合效应,以非线性磁致伸缩应变方程、有效场理论和能量平衡方程等为基础提出新的磁弹性耦合模型与变刚度模型,分析了铁磁材料的磁机械效应和变刚度效应,并利用数值分析软件将非线性磁化模型的理论结果与仿真过程进行耦合。结果表明,仿真得到的缺陷泄漏场分布与已有研究结果一致,验证了所提出模型与仿真方法的可行性和准确性。分析了应力、缺陷尺寸和缺陷位置对表面磁场的影响,结果表明:在拉伸载荷作用下,试样表面法向磁场信号呈类S形曲线,切向信号呈类锥形曲线,其极值均随载荷增加先减小后增大;试样存在缺陷时,不同采集路径上获取的信号存在很大差异,缺陷边缘路径上的漏磁场峰值与缺陷长度呈负相关,而峰值距离和跨度却相反,在远离缺陷的采集路线上,漏磁场信号的峰值和跨度均与缺陷长度呈正相关。

基于反推式绳轮机构的欠驱动三指节机械手结构设计与静力分析

基于连杆式和绳轮式欠驱动机构的特点,提出了一种反推式绳轮新机构。介绍了反推式绳轮机构的结构原理及运动特性,完成了用于物料袋抓取的新机构三指节机械手的结构设计。首先,基于平面力系平衡方法对三指节机械手进行静力学分析,采用Adams软件静力学仿真初步验证了静力学分析的准确性,并与连杆式及传统绳轮式结构进行对比仿真,验证了新机构力转换率高的特性;然后,对三指节机械手进行了简化建模、运动学包络抓取仿真和静力学抓取接触力仿真。结果表明,三指节机械手具备移动式包络抓取的能力;但当前设计存在接触力分布不均的缺点,需要进一步优化。

工程机械司机室内噪声信号盲源分离及特性分析

随着社会的发展,科技的进步和环保意识的观念增强,现代化工业生产不断进步发展,工程机械行业的发展已成为机械行业的第四大产业。因此,机械设备故障诊断技术的问题也越来越受到人们的关注。NVH(naise,vi-bration and harshness)的重要指标之一就是工程机械室内噪声,工程机械噪声的研究有利于增强我国机械产品在国际上的竞争力,有利于我国迈向机械制造强国,所以,室内噪声信号盲源的问题的研究有着十分重要的意义。

手术机械臂有限元分析及结构优化

为提高手术机器人机械臂的刚度,降低结构性颤动,本研究根据其结构特点构建仿真三维模型,并通过有限元分析软件Abaqus对机械臂进行静力学分析,评估其刚度与强度的可靠性;然后,对机械臂进行模态分析和谐响应分析,评估其动态响应;最后,对机械臂的结构进行拓扑优化设计。实验结果显示,优化后的机械臂质量、位移分别减少了6.26%和6.05%,应力降低了7.61%。结果表明,该设计有效提高了机械臂的刚度和动力性能。

浅谈人机工程学在石材机械设计中的应用

0引言 随着社会的发展、科技的进步,机械设计的要求也随之提高。过去的机械产品设计目的较为单一,只是以产品的功能、质量为衡量标准。而随着产品功能的不断完善与发展,人与机械的相互关系已经成为了机械设计师需要考虑的新问题。本文主要对于人机工程设计在石材行业中的应用进行阐述与分析。

复合扩管式锚索恒阻器的研发与试验研究

深部高应力、软弱围岩、强烈采动影响等条件下的巷道围岩频繁出现大变形,此类围岩大变形支护可控性普遍较差,常规锚索因其较低的延伸率无法适应巷道大变形而大量破断或锚固失效,导致巷道出现冒顶隐患。针对此类问题,研发了一种与常规锚索配合使用的复合扩管式恒阻器,其结构主要由止进端盖、扩径管、一体式托盘和锥式锁具组成,通过锥式锁具克服扩径管“扩胀—摩削”所产生的近似恒定的复合阻力,实现围岩大变形过程中的锚索支护阻力恒定,通过理论分析、数值模拟和静力拉伸试验等综合研究方法,系统分析和试验了复合扩管式恒阻器的力学特性和工作稳定性,掌握了该恒阻器扩径增量、锁具锥角对扩径管变形及恒阻器复合阻力的影响规律。试验结果表明:恒阻器复合阻力主要分为阻力快升段和近恒定阻力段2个过程,且近恒定阻力段作为主要阶段达到试验全程的85%~90%;锁具锥角、扩径增量直接影响了扩径管变形及恒阻器力学特性,锁具锥角小于20°时,扩径管变形均匀且恒阻器复合阻力发挥稳定,而扩径增量则决定了恒阻器复合阻力的大小,可通过调整扩径增量获取需要的锚索恒阻力;Ф17.8 mm锚索条件下,当锁具锥角为15°、扩径增量为5 mm时,恒阻器恒定阻力约为265.92 kN,Ф21.8 mm锚索条件下,当锁具锥角为15°,扩径增量为8 mm时,恒阻器恒定阻力约为424.15 kN,且工作状态稳定可靠,可较好的符合大变形巷道的恒阻支护要求。此外,该恒阻器还具有工作稳定性强、恒阻行程及阻力可调、结构简单、安装便捷等特点,是大变形巷道围岩控制技术的有效补充。

颗粒阻尼在浮筏隔振系统中的减振特性研究

在船载和舰载机械设备的隔振工程实践中,浮筏系统作为一种高效被动振动控制措施得到广泛应用。为进一步提高浮筏隔振系统的减振效果,以一低内阻浮筏隔振系统为研究对象,采用子结构导纳法建立其动力学方程。设计由厚壁铝壳和不同粒径钢珠构成的颗粒阻尼器,将其安装于浮筏隔振系统的上平台或下平台。使用激振器对浮筏隔振系统进行扫频激励,通过对比安装有等质量的颗粒阻尼器和配重的隔振系统振级落差,定义颗粒阻尼器的替代损失和平均替代损失,通过该指标研究颗粒阻尼安装位置、粒径、填充率、表面粗糙度等对隔振性能的影响,并对颗粒阻尼器减振效果进行评估。研究表明,在浮筏隔振系统中颗粒阻尼器在较宽频段上都能起到良好减振效果,颗粒阻尼器平均替代损失大约能够达到4dB。

基于PD-滑模耦合算法的压电智能薄板颤振抑制

针对工件柔性主导的薄壁件铣削颤振问题,提出了一种基于PD–滑模耦合算法的压电智能薄板颤振抑制方法。首先设计了只需位移测量的主动控制算法,基于滑模控制理论处理系统参数不确定性和外部扰动,通过动态补偿器对未知切削状态进行在线近似和补偿;为解决传感误差和系统时滞问题,在滑模控制器中进一步耦合了时空依变PD控制模型,借助ABAQUS仿真拟合控制参数时变函数;最后设计了一套薄壁件主动控制装置,试验结果显示采用主动控制可有效抑制薄壁件铣削颤振,验证了控制方法的可行性。

基于BIM的PC构件排样优化设计

针对PC构件排样与上游装配式建筑设计模型的协同效用问题,进行了基于BIM的PC构件排样优化设计研究。分析了装配式BIM中PC构件的组成元素,完成PC构件信息的提取;结合改进蚁群算法与动态剩余矩形算法对PC构件排样进行优化,采用遗传变异策略与路径选择机制改进算法后期易陷入局部最优的不足,经过多次优化迭代得出最优排样。某PC构件企业的生产排样实例验证了基于BIM的PC构件排样优化方案可实现上游装配式建筑设计模型与PC构件排样的协同效用,提高了排样效率。

机、电、液传动控制课程的融合教学探索与实践

机、电、液传动控制课程在智能制造类专业人才培养中具有重要的地位,但目前该课程教学中仍然存在知识点分散、系统性不强、考核实验手段落后等问题。课题组提出,应整合现有机电与液气压传动控制教学资源,重建机、电、液传动控制课程的融合教学体系,并对课程教学内容和实验实践进行了具体设计,将教学内容分为若干教学项目,设计仿真实验,实施过程考核方式。初步实施和测评表明,新的教学体系和考核方式均取得了良好效果。

现代控制理论课程案例库建设与应用探讨

案例教学是促进理论与实践有机融合的重要途径,然而当前在现代控制理论教学中,实际应用案例严重缺乏,因此进行案例库建设以提升学生的实践能力非常重要。面向机械工程专业研究生实践能力培养,建立了应用现代控制理论解决机械工程学科多领域前沿科学问题的成果案例库,用于课堂教学、课下学习和科研借鉴。实践表明,案例库建设与应用有效提升了现代控制理论课程的教学效果。

医工交叉实践教学平台的研究与探索

为培养具有医工交叉融合知识背景的优秀大学生,提高大学生医工交叉知识的实践能力,并促进更多的在校大学生获得医工交叉知识的实训机会,探讨了我国大学生医工交叉融合教育中存在的问题和基于工程训练中心的医工交叉实训平台建设的意义,提出了基于工程训练中心的医工交叉实践教学平台建设的实施方案,结合山东大学的具体实施情况说明了文章提出的实施方案的效果。

计算思维课程以赛促教教学模式改革探索

“以赛促教”教学模式改革探索打破教师“填鸭式”传统教学模式,贯彻“以赛促教、以赛促学”理念,充分调动学生学习的积极性与主动性。以山东大学机械工程学院“C语言之星”程序设计大赛为具体案例,深入研究探讨计算思维课程“以赛促教”教学模式改革的内容与意义。