摘要：以机械设计制造及其自动化专业为例,提出基于创新实践教学的卓越工程师教育体系。以创新创业及实践能力培养为重点,改革现有课程体系,不断完善课内外一体化教学体系,构建因材施教的"做中学"、"探中学"和"导师制"人才培养模式,加强"双师型"师资队伍建设,加强国际交流,拓展国际视野。将创新实践能力培养贯穿于人才培养的各个环节,实现理论课程体系、实践教学体系和课外培养体系的同步发展,使理论教学、实践教学、创新教学环环紧扣,不断提高大学生的综合素质和工程创新实践能力,有效保证卓越工程师教育目标的实现。

摘要：针对面向无动力输入的自由流体在半圆形截面微流道中单向流动的问题,设计并制备了具有百微米级大尺寸仿猪笼草口缘区结构的开放式半圆管型微流道。分析液体单向铺展性机理,设计基本的大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管表面;使用光固化成型方法的数字光处理3D打印设备制备工件,实验分析大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管型微流道的液体单向铺展性,计算极差表征各结构参数对单向铺展性的影响。结果表明:大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管型微流道在椭圆半长轴570μm,空腔楔角30°,微流道宽度320μm,结构体长360μm,拉伸长度200μm,曲率2时具有较强的单向铺展性;各因素对铺展系数的影响程度由大到小分别为拉伸长度、结构体长、空腔楔角、椭圆半长轴、微流道宽度和曲率。研究结果为大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管型微流道的参数设计提供基础指导,也验证了采用常规3D打印技术制备具有单向铺展性的微流道的可行性。

摘要：几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同一平面不同位置进行两次圆轨迹,辨识出4项平动轴关键线性误差;针对五轴机床的转台和摆动轴,设计基于球杆仪的多条空间测试轨迹,完整求解出旋转轴12项几何误差。实验结果显示,所提方法获得转角定位误差与激光干涉仪法最大误差为0.001 8°,利用检测结果进行机床空间误差补偿,测试轨迹偏差由16μm降至4μm,为补偿前的25%,验证了方法的有效性。提出的五轴机床几何误差检测方法方便、便捷,适用于工业现场。

摘要：目的 提出一种相对于传统拓扑优化方法能有效降低应力集中,并进一步提高断骨愈合效果的接骨板拓扑优化设计方法。方法 依据接骨板在断骨-接骨板系统中的载荷约束条件,采用改进的基于传力路径的拓扑优化方法对接骨板结构进行优化设计。随后采用基于偏应变的骨再生模拟模型,对胫骨骨干横向骨折情况进行骨再生模拟,依据骨再生过程数据对优化接骨板的受力状态、固定稳定性及愈合性能进行评估。结果 使用基于传力路径优化方法的优化接骨板在体积分数f=0.55、0.65时,接骨板最大应力分别为55.68、42.23 MPa,相较于传统拓扑优化方法优化接骨板分别降低32.96%、29.95%;骨愈合过程后骨痂平均弹性模量分别为1 439.47、1 355.71 MPa,相较于传统接骨板分别提升145.86%、131.06%。结论 提出的改进基于传力路径的拓扑优化方法,可以用于接骨板结构优化设计,优化后接骨板相比传统拓扑优化方法优化接骨板受力更加均匀,使用安全性更高,骨愈合性能相较传统接骨板有明显提升。研究结果为骨折内固定植入物的优化设计提供了一种新思路和方法。

摘要：为了改善和优化眼镜镜片的加工流程,避免镜片尖边加工过程中刀轴矢量变化剧烈、影响工件表面的加工质量,提出了一种基于UG NX的五轴数控加工路径。利用智能镜框扫描仪对镜框边缘进行扫描,获得镜框凹槽点云数据文件,编写相应程序对符合眼镜片加工标准的OMA文件中的球坐标数据进行坐标及格式转换等处理。基于NURBS曲线拟合算法,实现刀路轨迹的连续性并保证拟合曲线的精度。设计和建立一种控制刀轴矢量平滑变化的刀轴驱动约束方法,依靠曲线驱动刀轴及镜片曲面法向量约束刀轴使刀头平滑进给,并将刀轨文件经过后处理转换为NC文件。最后,对加工后的镜片进行误差测量,结果表明,通过点云数据拟合刀路曲线的方法提高了加工面的精确度和光滑性,有效缩减了加工流程,提高了加工效率。

摘要：针对永磁同步电机转速环中存在的参数变化和外部负载扰动的问题,为了提高调速系统的响应速度和抗干扰能力,提出了一种基于分数阶扩展滑模扰动观测器(FOESMDO)的转速环新型无模型递归非奇异终端滑模控制(MFRNTSMC)方法。首先,构建基于传统数学模型的永磁同步电机新型超局部模型。其次,结合新型超局部模型和递归非奇异终端滑模控制理论,设计位于转速环的无模型递归非奇异终端滑模控制器。并且设计一种分数阶扩展滑模扰动观测器,该观测器在精确补偿系统未知部分的同时还提升了转速环控制器的抗干扰能力。最后,通过仿真和实验对比,验证所提的滑模控制方法的优越性。

摘要：渐进多焦点镜片子午线光焦度分布设计直接影响镜片像散分布,是优化设计的核心之一。提出了一种基于累积分布函数的子午线光焦度分布方法;针对渐进通道宽度过窄的问题,对子午线光焦度分布下的不同轮廓线求解对应的矢高进行加权叠加,同时推导新的子午线光焦度分布函数以降低子午线光焦度变化率;仿真及加工了3片镜片。研究结果表明:采用累积分布函数能够设计出满足光学性能要求的渐进镜片;使用矢高叠加扩展了渐进通道的宽度,保持了像散梯度的平滑过渡,且将最大像散分布在镜片鼻翼两侧;新的子午线光焦度分布函数在拓宽渐进通道宽度下会存在像散梯度变化堆积问题,所以需要将光焦度分布和面型等因素结合考虑,并进行优化。本研究方法为渐进多焦点镜片的子午线光焦度优化设计提供了新的理论。

摘要：浸没式电池冷却是将电池直接浸泡于冷却液中,相比常规间接式液冷、风冷和相变冷却,具有结构简单、降温迅速、均温性能好等优势。对目前浸没式电池冷却的相关技术进行了统计、归纳和总结,包括浸没液采选、冷却系统结构设计、热安全等,并结合上述工作对浸没式电池冷却系统的技术应用进行分析。结果表明:浸没式冷却可快速降低电池温度,能够有效提升电池组的温度均一性;但该技术对电池模组的密封性要求较高,漏液以及腐蚀等难题有待解决。

摘要：针对弱刚度、复杂形状的零件在切削夹紧过程中难夹持、易变形的问题,提出了基于磁流变液(MRF)的变刚度柔性辅助支承方法,以获得理想的加工质量。利用磁流变效应的快速、可逆及可控等特性,通过结构设计和磁路仿真,研制了用于薄壁曲面零件加工的磁流变自适应柔性辅助支承装置;建立了以加工形变最小为目标函数的优化模型,对该装置支承单元的数量和位置分布进行优化设计;搭建了铣削试验平台,通过对铣削信号进行测试分析,验证布局优化和励磁电流对加工质量的影响。结果表明,布局优化后的磁流变辅助支承装置随着电流的增加,可以有效地提高系统刚度,减小切削振动响应,改善加工质量。

摘要：以卷积神经网络为代表的深度学习方法为机械故障诊断大数据分析与处理提供有效工具,但其底层逻辑和物理内涵等“黑盒”问题破解是发展可信、安全、可靠人工智能及机械故障智能诊断方法的一个重要研究方向。提升多小波框架是一个天然多通道卷积过程,基于多小波基函数内积匹配思想可有效提取隐藏于背景噪声下多种故障特征。因此,将提升多小波理论引入卷积神经网络,提出基于多元提升核神经网络的机械故障诊断方法并探讨其底层多通道卷积下故障特征提取机理。首先,该网络以提升多小波框架为底层构架设计自适应提升多小波层,并在提升多小波理论数学约束下构造兼备重要信号处理特性的多元提升核,通过单参数训练高效精准完成多故障特征匹配提取。其次,通过仿真试验研究该网络基于内积匹配原理的物理内涵,探讨训练过程中多元提升核波形演化规律并研究其多通道卷积运行机理、网络映射关联含义等特征提取可解释性问题。最后,试验验证表明该方法对同工况类间差异小、多工况类内差异大特性下行星齿轮箱故障识别表现出优异诊断准确性、稳定性和抗噪性,工程应用表明该方法对高精密天线指向机构微弱和复合故障识别也具备精确诊断能力。