为解决传统实验教学过程中学生高阶能力培养不足的问题,设计了基于液压挖掘机的综合探究性实验。利用虚拟现实技术建立了液压挖掘机的虚拟样机,采用Multi-system 5060手持式液压测试仪、压力传感器、流量传感器等对挖掘机动作过程中的压力、流量、发动机转速进行实测。根据实测数据分析了执行元件的动作性能、压力冲击特性、压力损失特性等,完成了相关实验资源的建设,为引导学生设计及分析液压系统提供了理论和实测依据。在此基础上提出了实验实施方案,将实验分解为设备工况调研分析、回路设计、系统设计、实操优化4个环节,引导学生以小组协作的方式探究并解决真实的工程问题。

对等截面悬臂梁受静载荷和自由落体冲击作用两种情况下的受力状态进行了理论分析;同时对组合式材料力学多功能实验台进行升级改造。通过加装支座、伸缩杆、滑轮以及落锤等工装,使其实现自由落体冲击实验的功能,利用XH5699动态信号测试分析系统对等截面悬臂梁进行静态的和自由落体冲击下的实验。最后,利用ANSYS软件对等截面悬臂梁进行了静动态的有限元分析。结果对比表明静载荷作用下理论、实验和ANSYS模拟结果基本一致,误差约1%;动载荷作用下实验和ANSYS模拟所得结果误差约5%。可见在相似情况下,ANSYS模拟结果可以近似分析悬臂梁受力状态。

为探究大功率调速型液力偶合器流场内部流动规律,建立了偶合器内/外特性同步测试试验台,利用粒子图像测速(PIV)技术对偶合器内流场进行测量,分析流场在不同工况条件下、不同流道区域的速度及涡量场分布,建立内外特性的关联关系。结果表明额定工况时,偶合器内流场流动平稳,随着转速比的降低,流动逐渐趋于紊乱;过渡工况时,流场出现环流转换的趋势,对应于外特性力矩出现大幅度跌落;制动工况时,流场速度方向变化最为剧烈,涡轮入口处液流不断冲击涡轮叶片压力面,使吸力面附近逐渐出现大面积的低速区,最终在速度梯度较大的涡轮入口流道中部靠近吸力面处形成多处漩涡。

秉承"绿色、安全、创新、健康、共享"的设计理念,针对目前市场上主流的手动与电动颈椎牵引椅存在不能根据使用者个体差异提供最佳牵引力、牵引时间等问题,开发了一款由液压系统控制颈椎牵引过程自动化的共享型自动颈椎牵引椅。根据用户身体特质自动设定最佳颈椎牵引参数,提高对使用者的牵引效果,拓展设备的应用范围。通过Matlab软件对液压控制系统进行仿真,结果表明,液压控制系统对压力阶跃信号的响应灵敏、超调量小,能满足系统对快速性和稳定性的要求。

为了使机械电子工程专业的学生掌握专业知识和技能,自主研发了以可编程逻辑控制器（PLC）为控制核心,可进行上位机控制,实现手动或全自动一体化多功能机电控制综合实验台。该实验台是在光电开关检测到输送机上的物块时,用气爪夹取,在蜗轮蜗杆减速器和伺服电动机的带动下,旋转180°将物块放到储物盒中,并用组成十字滑台的两个步进电动机调整其位置,使物块投放到对应位置。

基于伪全息原理设计并制作了一种立体影像展示机,可实现平面图像的立体展示效果。该展示机包括光学成像系统、机械运动系统和动力控制系统,具备成像、360°旋转、上下升降,以及收合等功能。该装置成像逼真、立体感强、原理及操作简单、成本低廉,可应用于需要展示立体模型的小班教学、产品发布与展示、会议报告及实验展示、博物馆等场合。

与传统压力机相比,伺服压力机不仅有结构简单、维护容易、低能耗等优点,还能够完成复杂的加工工艺,提高生产效率。基于多连杆机构,设计了一种100k N伺服压力机实验平台。首先确定压力机机构的具体尺寸,通过建模在Adams中进行运动学和动力学仿真。然后根据仿真结果,摘取关键点数据,对伺服电动机以及减速机进行计算选型并确定传动方式。再确定各个部件的连接方式,同时对机身进行结构设计,利用Soildworks建立整体的三维模型。最后,利用Ansys Workbench对机身,曲轴,以及连杆进行有限元仿真,对其结构强度进行校核,保证整体运行过程中的安全性与稳定性。

＂液压与气压传动＂是一门实践性很强的机械类专业的专业基础课程,为进一步培养学生的创新精神与实践能力,设计性实验成为该课程实验教学改革的重点内容。首先,从实验的基本要素入手,明确了＂液压与气压传动＂课程的实验目的和要求;然后,针对传统实验体系的不足,分析了该课程增设设计性实验的重要性;最后,以液压传动电磁换向回路设计实验为例,重点从实验准备、实际实验操作、实验报告填写、实验成绩评定等方面介绍了设计性实验的教学实施过程。实践表明：＂液压与气压传动＂课程合理增设设计性实验并正确实施,能充分调动学生在实践中学习的积极性和主动性,有利于培养学生工程意识,提高学生动手能力和创新能力,这将使他们终生受益。

针对传统液压教学存在的问题，以培养学生工程实践能力为目标，开展了液压与气压传动课程教学改革与实践。构建立体化的教学资源，引入FluidSIM仿真系统，推进基于典型液压元件的现场实践教学，增加学生动手操作和实践机会，拉近课堂和现实的距离。实施模块化液压项目教学，独创性地将课程整体分化为典型液压元件的拆装测绘及造型、液压回路的设计仿真讲解及调试、液压系统实例讲解仿真及调试、气动系统实例讲解仿真及调试4个项目任务，贯穿课程教学全过程，使学生自觉地充分利用课内外时间参与项目工作。完善液压项目教学考核评价方法，实行组内评价、组间互评、教师考核“三位一体”的评价方法，激发学生学习兴趣，强化学生实践能力、团队意识和创新精神。

通过静态理论分析确定了全液压制动充液阀的关键性能参数,并结合结构参数建立了双回路蓄能器充液阀的AMESim仿真模型。通过模型的动态仿真,研究分析了蓄能器充液阀的充液压力、流量、频率等指标对动态特性的影响,并依此提出了充液阀系列化生产的关键影响参数及相关的技术建议。仿真与实验结果对比分析表明:AMESim仿真模型准确可信,双回路蓄能器充液阀性能良好,能够满足全液压制动系统的工作要求。