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。

为了推动煤矿井下机器人数字化与智能化的教学与研究,提供一个灵活、安全、经济的实验与教学环境,设计了一套基于履带式液压支架机器人的数字孪生教学实验系统。该系统由物理系统、虚拟监控系统和数字孪生增强现实(AR)监控系统三部分组成,各系统之间通过WI-FI通信。构建了数字孪生教学实验平台,实现对履带式液压支架机器人的模拟和仿真。通过综合实验,可以加强学生对数字孪生以及虚拟现实(VR)、AR与机器人结合的认识,使学生了解相关技术和设计方法,培养学生的自主创新能力。

为了研究调节阀内部的气液两相流变化规律,开发调节阀空化场可视化实验平台并研究其内部空化流分布特征。该调节阀入口压力为2.5~4.0 MPa,背压为1.0 MPa。通过空化场可视化实验表明:随入口压力增加,调节阀节流口处低压区域逐渐扩大,促进了空化区域的发展;调节阀空化特征具体表现为空化流中间段空泡数密度最大、环流道出口部分以及空化流尾流部分的空泡数密度相对较低,空穴气-液交界面尾部轮廓比较模糊,下游流道中偶尔会出现脱落的游离型空泡。该研究将数值仿真和可视化方法相结合应用于探究调节阀实际生产中的空化问题,为理论教学和工程实际应用提供了新思路。

拉瓦尔喷管气动特性是一维可压缩气动理论教学的重点和难点。为实现气流参数在喷管内部变化规律的可视化教学,开发了拉瓦尔喷管气动特性虚拟仿真实验项目。设计了一款出口马赫数为2.2拉瓦尔喷管,在验证数值仿真方法合理性、设计目标符合预期的基础上,对超声速喷管内部的气流参数沿流向发展规律和波涡干涉现象进行了研究。结果表明,虚拟仿真实验能够展示不同背压条件下的气体流动过程,与经典一维气动理论一致;并进一步揭示激波诱导边界层分离现象、声速线与正激波形成过程的内在机理。教学实践方面,开发了教学验证型与科研创新型两种应用模式,激发了学生的学习兴趣,为学生进行创新性实验提供了支撑,有效地促进了专业建设与教学改革。

车载电子产品中能够将影音整合在一起的产品将是未来发展的主要趋势,不仅能够帮助驾驶员更清晰地看清障碍物图像,也能够进行距离检测.在STM32单片机的硬件平台上开发了智能型汽车倒车影像和超声波测距系统,采用摄像头模块和超声波测距模块分别进行图像和距离信息的采集,并实时地传送给STM32单片机,单片机处理后,将障碍物图像显示在显示屏上,同时该装置能根据车辆倒车时与障碍物的距离进行不同声音的预警,其目的在于减少倒车的安全隐患,帮助驾驶员扫除视野死角和视线模糊的缺陷,有助于保证驾驶员的倒车安全性.

建成了一座低湍流度静声低速风洞，该风洞选用了蜂窝器、损失系数适当的多层阻尼网，以及优良的大收缩比（14.8）收缩段曲线等先进的低湍流度设计和风洞管壁外隔声处理、风洞管壁内消声处理以及减振处理等降噪设计方法.流场校测结果表明:实验段最大风速可达到75 m/s，常用风速下湍流度可达0.04%~0.05%，背景噪声低，风洞流场品质达到了设计要求.风洞建成后，可以开展模型测力、测压和流动显示实验，还可以利用该风洞从事CFD数值计算验证.

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。

以＂卓越工程师＂培养为目标,对＂液压与气压传动＂课程进行了课堂教学改革。在教学内容上,根据学生的认知规律,重组教学内容,从卓越人才规格定位的本质出发,进行教学内容的删减和补充,以企业需求和学生就业为导向,增加典型液压系统实例,开设液压传动综合实验;在教学方法和手段改革上,运用启发式教学方法,充实动画和视频素材,广泛联系工程实例,将课堂、现场和网络相结合进行立体化教学;在学法设计上,针对不同的授课内容,进行学生分析,注重每节课的导入,构建新型师生关系,注重课堂互动。教学改革经过了两轮的教学实践,受到了学生的欢迎和认可,取得了较好效果。

利用计算机辅助设计液压回路,应用PLC可编程序控制器控制液压系统运行,学生动手组装调试液压回路的实验方式,有利于学生全面理解和掌握液压传动与控制这一学科的内容,能锻炼学生应用计算机设计液压系统和装配调试液压系统的能力.

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。