职业本科院校“双师型”新教师成长研究——以工程机械行业职业院校为例

发展职业本科教育是促进技术技能人才培养的重要举措,是高等职业教育发展的趋势,终身学习是职业本科院校新入职教师个人成长的必修课。以工程机械行业职业院校为例,采用问卷形式从技能、知识、能力及教育观念四个维度对SKAE成长模型进行分析,可以推动工程机械行业职业院校紧跟行业进步与职业本科教育理念发展步伐,不断将新的知识、理念、技术纳入到新教师队伍培养体系中,实现新教师培养体系的逐步完善。转变身份,从适应到认知;扎实基础,从加速到熟练;持续升华,服务行业等路径可以明确职业本科院校“双师型”新教师成长方向有效助力新教师的成长。

数控连杆机构式机器人的平衡特性及优化

为了提升数控连杆机构式机器人的平衡特性,以一种数控连杆机构式机器人机构为研究对象,首先计算总质心坐标,采用倾覆力矩和惯性力作为机器人静态及动态平衡性评价指标;其次构建去除支链的传统机器人,将该机器人与数控连杆式机器人进行对比,对比结果表明,数控连杆机构式机器人的平均倾覆力矩比传统串联机器人减小了96.31%;在负载为10 kg的情况下,x方向和y方向的惯性力比传统机器人分别减少了20.76%、34.88%;为进一步提升机器人平衡性,以支链杆长为设计变量,总惯性力最小为目标函数,支链杆长之和为约束条件,运用遗传算法,求出其杆长最优解。优化结果表明,优化后的机器人总惯性力相比优化前减小21.67%,从而验证了杆件优化的有效性。

混联焊接机器人运动学分析及轨迹优化

随着机器人工业化及智能化的快速发展,焊接机器人在建筑、机械等领域中广泛应用,而机器人的运动性能和轨迹规划能力直接影响焊接的质量。针对该类问题,结合串联机构和并联机构的特点,设计了一种新型6自由度串并混联焊接机器人机构。运用标准D-H模型描述机器人相邻连杆之间的关系,应用Matlab Robotics工具箱对机器人建立运动学模型,验证了机器人连杆参数的正确性,并进一步计算了机器人的工作空间。同时,采用带抛物线过渡的梯形函数规划混联焊接机器人末端执行器,提出多目标轨迹优化方案,利用粒子群优化算法对时间参数进行优化,求解满足焊接机械臂末端定位精度的最优时间参数。仿真结果表明,优化后的轨迹提高了混联焊接机器人运行的稳定性及定位精度,为进一步开展机器人的振动分析和控制研究奠定了理论基础。

变位渐开线直齿圆柱齿轮传动过程接触应力分析

为了便于变位齿轮精确传动设计,基于Hertz公式,计算变位渐开线直齿圆柱齿轮传动的最大接触应力,分析最大接触应力出现的位置,推导最大接触应力和节点啮合时接触应力的比值函数(称为应力比),将变位齿轮最大接触应力的计算式表达为应力比与节点应力的乘积。分析变位齿轮传动中应力比随小齿轮齿数和传动比变化的规律。结果表明:小齿轮齿数Z_(1)大于17时,随着Z_(1)增大,应力比减小;小齿轮齿数Z_(1)小于17时,随着Z_(1)增大,应力比增大;Z_(1)等于17时应力比最大;而传动比u增大,应力比会增大。如果齿轮接触强度的设计准则为最大接触应力比节点接触应力大8%或以上,则需要按最大接触应力进行精确设计。提供了需要进行精确接触强度计算的齿数和传动比的数值范围。在实例分析中采用有限元方法验证了推导的应力比计算式的正确性。

变厚度旋转圆柱壳的自由振动研究

为了提高旋转圆柱壳结构的使用性能和工作效率,减轻其质量已成为有效方式之一,针对这一需求,旋转圆柱壳结构有设计为厚度沿轴向变化即变厚度的趋势。基于此,利用Chebyshev-Ritz方法,对厚度沿轴向有3种线性变化形式的变厚度旋转圆柱壳的自由振动进行研究。考虑科氏力与离心力的影响,基于Sanders壳理论,将圆柱壳的位移场近似展开为Chebyshev多项式与边界函数乘积的形式,计算变厚度旋转圆柱壳的动能与势能,再根据Ritz方法获得变厚度旋转圆柱壳的频率方程。在此基础上,将所得结果与已有文献中的结果进行比较,验证了建模方法的准确性,并对计算结果进行了收敛性研究。最后比较了不同厚度变化形式下旋转圆柱壳的自由振动,并讨论了转速、厚度变化参数、圆柱壳长径比等参数对变厚度旋转圆柱壳自由振动的影响。

自动挖掘机的挖掘阻力函数研究

对挖掘机的挖掘阻力函数研究是实现自动挖掘的关键步骤,基于经典土壤-铲斗模型提出一种自动挖掘机的挖掘阻力模型,给出了自动挖掘切入、切削、切出三阶段全过程的挖掘阻力函数表达式及各项系数的详细计算过程。对现行铲斗形状模型做了适当修改,使其更符合实际形状。以某条挖掘轨迹和淤泥质黏土为例,计算得到该工况下的理论挖掘阻力变化曲线,与利用Ls-Prepost软件仿真得到的结果相对比,二者形态相近,最大误差小于10.2%,表明该阻力模型适合作为挖掘机动态性能分析的激励函数,对自动挖掘机的动态性能研究具有较好的参考价值。

基于模糊AGA-KPCA的MIMU传感器故障诊断方法

传感器输出数据的可靠性是保障其发挥作用的前提。鉴于主元分析(PCA)处理非线性问题能力的不足,提出了一种基于核主元分析(KPCA)的非线性微惯性测量单元(MIMU)传感器故障诊断方法。通过构建KPCA模型预测误差和传感器变量贡献量变化值实现故障监测与定位,为了减少参数选择的盲目性和建模工作量,利用模糊推理改进的自适应遗传算法(AGA)对KPCA核函数参数进行自动优选。仿真结果表明,所提出的方法对MIMU传感器具有良好的故障监测与识别能力,相比于常规KPCA,故障监测的平均准确率提高了18.44%,证明了方法的有效性和优势。

二维边值问题有限元离散系统病态问题的病因抑制方法

讨论二维Poisson方程边值问题离散系统的病态问题,针对三角剖分和和四角剖分,基于Lagrange形函数形成有限元离散系统的病态问题,提出病因抑制方法;给出该系统的病态结构、病态因子、去病因子;利用病态因子估计离散系统的条件数;利用去病因子为最优预条件子,精准抑制病态发作,该预条件子的使用,几乎不增加求解的计算量,预处理后离散系统保持正定对称,条件数关于离散系统规模一致有界。

基于Rényi熵的不确定可靠性及其功能优化算法模型研究

产品研发过程中功能优化是一个复杂系统,往往存在大量随机且不确定性因素。不确定可靠性是解决这类问题的一个重要数学工具。引入人工智能机器学习中Rényi熵,构建基于Rényi熵的不确定可靠性产品功能优化模型及自动化计算方法。通过产品功能需求分析、认知集合转换、Rényi熵可信度分配与合成等过程,自动化迭代计算出优选功能组合。以应急救援产品为例,计算结果表明,产品功能优化算法模型能够有效抑制不确定性因素扰动,获取最优解组合,提高产品设计效率及准确性。

一种新型可控机构式机器人机构振动特性

可控机构式机器人将驱动电机和减速器安装在机架或机架附近,使机构运动惯量显著减小,改善了机器人机构的动态性能。为了研究这种新型的机器人机构的动态性能.避免其发生异常振动,本文以一种所研制的机器人机构为研究对象,对其弹性动力学进行了建模,并对其振动特性进行了研究。首先对该机器人机构进行运动学分析,然后基于有限单元法建立其弹性动力学模型,在此基础上运用多尺度法求解系统动力学响应,并对机构在自激惯性力作用下的振动机理进行分析,研究其非线性振动特性及主共振、组合共振的条件。结果表明,在自激惯性力作用下,机器人机构的驱动电机角速度近似于系统的某阶固有圆频率时,系统将发生主共振现象;而当多个驱动电机的角速度与系统的固有圆频率达到特定条件时,可能发生组合共振现象。发生共振时系统动态响应的幅值增大,为了避免可控机构式机器人在运行过程中发生共振,应注意使驱动电机的角速度远离机器人机构的共振条件.

连杆机构式机器人的动态性能优化

连杆机构式机器人通过减少随机构运动的驱动电机和减速器,使机器人机构动态性能得到较大改善。但这种新型机器人机构的动态性能研究还不够充分,故主要研究了机构参数对其动态性能的影响和参数优化对机构动态性能的提高。以一种连杆机构式机器人为研究对象,在其刚体动力学和弹性动力学模型的基础上,计算其驱动力矩和固有频率,分析结构参数变化对其影响。为改善机构动力学性能,采用粒子群算法对该机器人机构进行参数优化。优化后,大臂驱动力矩峰值从1550 N·m下降到858 N·m;小臂驱动力矩峰值从328 N·m下降到206 N·m;第一阶固有频率从13.167 Hz提高到18.048 Hz。结果表明,驱动力矩峰值明显下降,第一阶固有频率明显提高,连杆机构式机器人机构的两个性能指标都得到明显改善。