多尺度直线位移测量实验系统的开发与应用——以“机械工程测试技术”课程为例

为促进国家级一流本科课程“机械工程测试技术”的建设,开发了一套多尺度直线位移测量实验系统,包括直线位移台、采集控制器、测量分析软件。直线位移台通过步进电机带动丝杠移动检测板改变被测位移,设计了专用的传感器安装支架,可安装多种位移传感器。设计了采集控制器,实现电机控制、数据采集、供电等功能。基于LabVIEW软件开发了位移测量分析软件,可以进行多种位移传感器的灵敏度分析和信号采集分析。该实验系统已用于实验教学,且教学效果良好,可以锻炼学生分析和解决复杂测试问题的能力。

西安交通大学先进制造技术研究进展

针对中国制造业的第三次浪潮,高端装备的制造技术要求在逐年提高,以飞机为代表的装备制造技术研究是提升我国冷、热加工水平的有效途径。分别从切削加工技术、成形加工技术、增材制造技术阐述了西安交通大学近些年来开展的研究工作,部分研究成果为飞机零部件的加工和制造提供了良好的解决方案,最后回顾了在前沿制造领域如生物制造和微纳制造所开展的研究工作。

全英文“机械表面工程概论”课程教学模式设计与实践

西安交通大学机械学院为了探索如何更好地应对新形势下的国际化高等教育挑战,在全英文“机械表面工程概论”课程中提出了一种全新概念的教学模式——ISG(Integrated Small Groups)。该模式深入融合国际及中国学生,强调跨文化合作与交流,以促进不同背景学生的学术合作和文化理解。ISG教学模式通过外籍学生与中国学生结组,以工程问题为导引,理论讲授和科研实践相结合的形式开展。教学中采用全英文授课,帮助学生克服文化及语言习惯差异,同时采用多样化的教学方法,帮助学生适应课程学习节奏。课程的ISG教学模式对于应对国际化高等教育挑战有着重要意义。

新工科背景下融入TRIZ的大学生机械创新设计实训路径

在新工科背景下,培养学生面向工程问题的创新设计能力是机械专业人才培养的关键。文中以“CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)创新设计”项目式实践课程为依托,将TRIZ(Theroy of Inventive Problem Solvling)创新方法和设计流程引入到大学生机械创新设计实训教学环节中。学生通过对TRIZ理论的基本原理和设计流程的学习,以具体项目为依托,运用TRIZ理论开展项目问题分析,解决设计过程中存在的技术冲突与矛盾问题,使学生在创新设计过程中有章可循,为本科生机械创新设计能力的提升提供借鉴思路。

机械工程控制基础的多层次实验教学体系改革

针对机械工程控制基础课程内容抽象,知识点多以及理论与实践脱节等问题,西安交通大学机械学院对机械工程控制实验教学体系进行了改革。确定了机械工程控制基础实验教学目标,构建了多层次的实验教学体系,建立了机械控制实验教学模式体系,形成以过程考核为核心的考评体系,从而让学生通过基础性实验了解阶次响应等基本概念,通过综合性实验锻炼学生将控制应用到工程系统中的能力,通过创新性实验培养学生独立搭建控制系统的实践能力。该体系培养了学生运用机械工程控制领域新技术新方法对复杂机械工程中的系统控制问题进行理论分析和实验研究的能力。

“机械工程实验”教学研究与实践

文章研究了"机械工程实验"课程的定位、教学内容体系以及教学组织模式,对提高"机械工程实验"课程的教学质量,规范其实验教学方法和组织模式具有指导作用。实验课程的教学实践和探索表明,"机械工程实验"是培养机械类学生实践能力和创新能力的重要教学环节,能够为学生今后从事工程设计和科研活动奠定良好的实验科学基础。

基于OBE理念的机械工程测试技术实验教学改革研究

基于OBE理念,改革机械工程测试技术课程实验教学模式。在实验内容上,构建四层次实验教学体系;在教学方法上,针对不同层次的实验项目设置符合能力培养的教学环节和教学方式,引入翻转课堂和线上线下混合式教学,并根据培养目标改革考核评价方式。改革后的实验教学,对于培养学生分析与解决复杂测试问题的能力和工程实践能力具有很好的促进作用。

机械工程测试技术类课程教学计划研讨

针对机械工程测试技术的迅速发展及其课程教学的内在规律，通过讨论提出了一门必修的工程技术课"测试技术"和一门选修的专业课"微机自动检测与控制"的教学大纲提案。

工程摩擦学课程思政教学探索与创新

高校思政教育已从思政课程转变到课程思政。因此,对高校专业课教学有更高的要求。摩擦学是研究相对运动的相互作用表面的学科,工程摩擦学是研究生专业选修课。为充分发挥工程摩擦学课程思政功能与育人优势,达到实现立德树人目标的目的,深入挖掘提炼摩擦学知识体系中的摩擦学基本原理与思政建设深度融合。在教学过程中以摩擦学基本原理作为主线,科学合理地拓展课程内容,适时地将科学精神、奋斗精神、爱国精神和工匠精神等思政元素融入摩擦学知识传递给学生,将课程思政贯穿于教学的全过程,向学生传递家国情怀、责任担当、团队合作、诚信道德等价值理念,在接受摩擦学知识的同时得到正确的价值引领,努力将学生培养成担当民族复兴大任的时代新人。该文构建教学内容与思政元素紧密融合、深化内涵的教学模式,探索出适合工程摩擦学教学特点的课程思政教学模式新途径。

《中国机械工程》30年

《中国机械工程》是1990年正式成为中国机械工程学会会刊的,我从1998年起,有幸参与第二届编委会的工作。会刊从开始,就处于十分艰难的环境。其实所有的中文科技期刊都承受着这种艰难,不过会刊更甚,她既是一本科技期刊,又负有协助学会组织中国机械工程学术活动的职责,不仅仅满足于刊登学术论文。30年来,从开拓创业、一路进取,铸就“双高”品牌,到辛苦守业、沐风栉雨,重归领先队列,这是一段不平坦的发展道路,是全体同志团结奋斗的硕果,可喜可贺。

核主泵用机械密封摩擦学性能研究进展

核主泵是核电厂的核心元件,核主泵机械密封在其中起到防止介质泄漏的作用。当前,我国核主泵密封装置相关技术和产品受到国外垄断限制,核主泵摩擦副在运行状态下泄漏严重破坏核电系统的稳定运行和长周期服役,其摩擦学性能直接影响核主泵的运行性能。对于动压式核主泵机械密封,若没有处于完全液膜润滑状态,密封装置会出现异常磨损和泄漏率增大导致核主泵故障。针对核主泵摩擦副的液膜特性,从数学模型计算和软件仿真两方面分析。对温度场、速度场和应力场等进行分析,总结了密封环及副密封材料、端面热变形对摩擦学性能的影响,概述了端面形状的动压润滑机理及波度面、槽型结构和加工方法等因素对摩擦磨损的影响,为核主泵密封性能的提高和可靠运行提供理论基础。

面向机械零件三角网格模型自动配准中增强特征的分割方法

三角网格模型配准是工业自动化检测软件中的重要一环,其配准精度对检测机械零件的形位公差有重要影响。针对三角网格模型的自动配准精度低、鲁棒性差的问题,本文提出一种面向机械零件三角网格模型自动配准中增强特征的分割方法。首先,确定三角网格模型特征分割的K值,通过拉普拉斯矩阵确定种子点进行迭代初始化。其次,本文采用合适的区域形状代理和代价函数以加速该过程,并通过多源迭代聚类得到特征分割结果。最终,在三角网格模型特征分割结果的基础上进行基于奇异值分解法的粗配准,之后再根据EM-ICP进行精配准。与传统的特征描述子粗配准结合ICP精配准的方法进行对比,结果表明,本文方法的配准误差下降了25.2%,自动配准时间缩短了62.6%,有效地提高了三角网格模型自动配准的精度和效率。

工程教育视角下C-CDIO创新创业实践课程环设计

针对近年来高校“专创融合”教育改革中存在的问题,提出了一套工程知识、专业素养与创新创业能力相融合的C-CDIO(Circular-Conceive-Design-Implement-Operate)实践课程环新模式。基于工程教育认证毕业要求指标定义了以工程能力培养为目标的能力内环和以创新创业能力培养为目标的能力外环。以方程式赛车设计项目为教学案例介绍了具体教学环节设计、混合式实践教学方法改革等,并形成了一套任务驱动、动态跟踪的课程考核评价机制,实现了专业教育和创新创业能力培养的深度融合和动态考评。通过教学实践,有效支撑了课程目标的达成,为面向工程的双创人才教育改革提供借鉴。

碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究进展

化学机械抛光已经成为半导体制造中关键的工艺步骤之一,该技术是目前实现碳化硅晶片超精密加工的一种常用且有效的方法,可用于加工晶片表面,以获得高材料去除率、高表面质量和高表面平整性的晶片。然而,在碳化硅晶片化学机械抛光中,晶片表面材料去除非均匀性一直是一个具有挑战性的问题,减小晶片表面材料去除非均匀性对确保半导体器件的高性能和稳定性至关重要。本文介绍了碳化硅材料的性质及应用与化学机械抛光工艺,研究了不同碳化硅化学机械抛光技术的材料去除机理、不同化学机械抛光技术的发展状况和性能及优缺点,综述了碳化硅晶片化学机械抛光中材料去除非均匀性影响因素,如:抛光压力、抛光液(磨粒)和转速等因素,最后对未来碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究做出了展望。

新工科视域下“工程有限元与数值计算”双语课程体系探索与实践

在新工科视域下,培养具有国际化视野的创新交叉型工科人才成为课程的重要目标。面向新工科人才的培养需求,“工程有限元与数值计算”课程的双语建设势在必行。西安交通大学持续开展课程双语建设,在分析教学难点的基础上,通过课程目标修订、教学内容改进及考核体系的完善,充分结合翻转课堂、教研融合型实验、前沿牵引的PBL项目式教学改革,提升了双语教学效果。提出的双语课程体系可作为工科专业课程双语改革的参考。

面向工程教育专业认证的工程光学综合实验教学改革与实践

依据《工程教育认证标准》,结合工程光学实验课程现状及问题分析,对工程光学综合实验进行了教学改革与实践,构建了以学生为中心、以学习产出为导向的实验教学体系。采用线上与线下结合的教学方式,融入工程情境,从横向知识广度与纵向知识深度丰富和拓展了实验内容,加深学生对实验内容的理解并完成实验。通过实验教学情境的设计,拓展了学生知识面。建立合理有效的考核及反馈机制,使学生完成学习反馈与改进;课程目标达成度用于分析持续改进的教学方案。实践证明,工程光学综合实验教学改革满足工程教育专业认证要求,提高了学生的自主学习能力、解决工程问题的能力和创新能力。

机械装配工艺文本的实体关系抽取方法研究

机械装配过程常常需要人工阅读并理解大量装配工艺文本,从而耗费大量时间,并且由于装配工艺文本书写人员和装配人员能力的差异,可能会导致装配人员错误理解装配文本,产生零部件错装、漏装等问题;机械装配矩阵以矩阵形式存储零部件的装配实体关系,可以直接、有效表达装配关系,不仅易于工人理解装配关系,也便于计算机识别,可以显著提高装配效率。自然语言处理作为研究计算机理解人类语言的工具,在根据装配文本生成装配矩阵的任务中可以起到关键的作用;文章采用自然语言处理的方法,对装配文本进行断句、分词、词性标注等文本预处理操作,采用机械装配名词语料库辅助以提高对装配零件的分词、词性标注时的准确率;用语法依存关系分析和语法模板匹配两种方法生成每个句子的主语、谓语、宾语三元组,其中采用机械装配名词语料库进行匹配,以判断其中的装配零部件名;之后提取出主语及宾语都为装配零件的三元组作为一个装配关系,对其进行去除冗余词、实体对齐等后处理操作;最后根据零部件数量组成一个空矩阵,将装配关系填入接触矩阵,并根据零部件类型判断生成装配关系的接触-连接矩阵。

基于SAC算法的多源信息融合机械臂控制方法

融合多源传感器信息可实现机械臂的精准控制。提出了一种基于深度强化学习的多源信息融合控制方法,设计并搭建了可实现多源信息融合的机械臂控制实验平台,融合视觉、触觉、编码器3种模态信息,并选取学习效率较高的SAC算法实现机械臂自主精准控制。在实验平台上,开展了3个由易到难的机械臂运动控制任务,以验证所提多源信息融合机械臂控制方案的有效性。

基于CMIE与参数优化KELM的旋转机械故障诊断策略

针对多尺度排列熵忽略信号幅值信息以及粗粒化处理存在不足,造成旋转机械故障识别准确率不稳定和不可靠等缺陷,提出了一种基于复合多尺度增长熵(CMIE)和算术优化算法(AOA)优化核极限学习机(KELM)的旋转机械故障诊断策略(方法)。首先,引入增长熵代替排列熵,进行了故障特征提取,同时采用复合粗粒化处理进行了信号的多尺度分析,提出了复合多尺度增长熵指标,将其用于提取旋转机械振动信号的非线性故障特征;随后,利用AOA对KELM的核心参数进行了自适应优化,建立了网络结构最优的分类模型;最后,将故障特征输入至AOA-KELM分类器,进行了训练和测试,根据分类器的输出标签完成了样本的故障识别任务;利用旋转机械故障数据集对所提策略的性能进行了实验和分析。研究结果表明:CMIE方法可以有效地识别旋转机械的故障类型和故障程度,两种数据集的识别精度均达到了99.2%,在特征提取效率和识别精度方面均优于比较方法;AOA-KELM模型的识别准确率和识别效率优于遗传算法优化核极限学习机、粒子群算法优化极限学习机、网格算法优化核极限学习机和灰狼算法优化核极限学习机。

融入PDCA循环模式的3D打印与逆向工程技术实践教学改革

在工程训练实践课程体系中新建3D打印与逆向工程技术课程,将3D打印技术、三维设计技术、三维扫描技术、逆向工程技术相互交叉结合,在整个授课过程中不仅融合了创新设计的内容,还融入PDCA循环模式,增强学生的兴趣,提升了教学质量。