为了推动学生技术创新能力的提高,提出将TRIZ理论这一系统性的创新方法学与机械类专业毕业设计进行紧耦合的创新教育模式。将TRIZ理论应用至立题阶段、开题阶段、实施阶段、中期检查阶段、答辩评阅阶段全流程,引导教师与学生开展题目拟定、研究目标与研究内容确定、技术方案制定与实践、反馈与评价等活动,并给出了具体的实施案例。该模式能够将机械类专业学科知识与创新实践教育有机融合,普及了技术创新方法,推动学生进行创新活动的深层次探索。

针对机械类课程思政元素挖掘困难,且与专业知识融合不足的问题,提出采用TRIZ理论建立课程思政元素的有效挖掘与融合策略。以“智能制造工程专业导论”为对象,依据TRIZ理论体系当中的九屏幕法及技术系统进化法则从空间、时间维度上多方位、多角度分析课程内容,体系化地开发思政资源,然后应用矛盾矩阵和发明原理构建持续性路径与柔性教学环境,将课程思政元素与专业知识充分融合。理论分析与教学实践表明,基于TRIZ理论的课程思政建设形成了丰富的内容资源,提升了学生的获得感,为创建机械类课程育人体系提供了一种新的范式。

针对某钢厂使用进口德国的叶片式摆动液压马达结构安全性问题,通过Pro/E软件建立马达的三维模型导入有限元软件ANSYS Workbench中,采用软件中的瞬态动力学结构分析模块对马达接触状态与冲击载荷进行分析,得出理论上马达的应力分布、整体位移分布及速度加速度随时间变化情况,其结果表明马达的强度和抗变形、抗冲击能力能够满足生产要求。然后通过马达的实际压力油作用下的相关零件变形试验对比,初步确认马达实际变形和理论分析基本一致,这也表明在ANSYS Workbench中建立的叶片式摆动液压马达模型是基本准确、可信的。

依据非圆齿轮的制造过程提出了一种利用包络图形绘制以及图像平滑技术实现液压马达三维参数化建模的方法。以4-6型液压马达为例,在UG NX软件平台中生成了太阳轮、内齿圈三维模型。将太阳轮、内齿圈、行星轮装配后形成非圆齿轮行星轮系,在动态仿真过程中非圆齿轮行星轮系运行平稳,轮齿之间无干涉,太阳轮、内齿圈与行星轮之间的密闭腔容积周期变化,与液压马达实际工况相符。结果表明,基于虚拟制造过程的设计方法得到的非圆齿轮行星轮系的精确模型是可行的,可快速实现系列化、变异化设计,为液压马达的设计工作带来极大的便利。

提出一种基于目标传动比函数进行非圆齿轮数字化设计的方法。利用微分几何方法推算主动轮与从动轮节曲线上的离散点集,通过三次样条插值拟合得到节曲线的轮廓;根据范成加工原理获取刀具的包络图,提取齿廓曲线后赋予一定的齿宽得到非圆齿轮的三维模型;将主动轮与从动轮模型装配后进行运动仿真;在传动过程中进行动态干涉检查,并比较从动轮角速度响应曲线的理论值与仿真值,验证模型的正确性。结果表明:利用所提方法进行非圆齿轮的设计是可行的,能够促进后续分析、制造等工作的开展。

变位齿轮是齿轮泵的核心元件,根据变位齿轮的加工原理,利用PRO/E软件平台进行了参数化建模,并通过仿真分析得出的变位齿轮机构的运动规律校验了模型的有效性,为齿轮泵的优化设计及后期的加工制造提供了必要的参考。