試析機械工程中新技術的研發(fā)應用

李華偉

(泉州信息職業(yè)技術學院,福建泉州 362000)

試析機械工程中新技術的研發(fā)應用

李華偉

(泉州信息職業(yè)技術學院,福建泉州 362000)

隨著我國科技的發(fā)展,機械工程研究取得了突破性的進展,為我國經濟建設提供了新方法和新技術。制造工程的發(fā)展趨勢是實現(xiàn)機械工程的高效精確化、數(shù)字網絡化以及智能集成化,而且先進電子及通信制造、微納米制造以及新能源裝備制造使未來機械工程發(fā)展的重點領域,對于未來經濟技術發(fā)展具有重要的意義

機械工程 研發(fā)應用 發(fā)展策略

隨著時代的發(fā)展與能源的耗費，21世紀人類社會面臨資源枯竭、氣候變暖、環(huán)境惡化、人口增加四個問題，面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。我國要向“制造強國”的戰(zhàn)略轉變，要實現(xiàn)此戰(zhàn)略轉移，關鍵在于制造技術的不斷發(fā)展，為了采取應對未來機械工程的發(fā)展，需要正確認識、預測工程面臨這些挑戰(zhàn)，并且加強制造科技創(chuàng)新能力，提升我國機械工程的不斷發(fā)展[1]。

1 機械工程學科的定義與進展綜述

1.1 機械工程學科定義

機械工程學科包括機械學和制造科學兩大領域，主要是研究機械系統(tǒng)的性能、設計及制造的理論和技術的科學。其中機械學是研究機械結構和系統(tǒng)性能的學科，包括制造過程中的機構學、設計學、動力學、傳動學、摩擦學、仿生機械學以及微納機械學等；制造科學是研究制造過程及其系統(tǒng)的科學，制造科學包括產品設計、成形制造、加工制造、測量及儀器、表面功能結構制造、微納制造以及制造系統(tǒng)運作管理等科學。

1.2 我國機械工程研究進展綜述

機械工程研究推動世界制造技術發(fā)展的主要動力，我國的機械工程技術雖然起步較晚，但是在航空、家電、微電子、石化、工程機械等行業(yè)，機械工程自主創(chuàng)新以及取得了長足的發(fā)展，為我國機械工程發(fā)展提供了大批新理論、新技術和新方法，為促進我國經濟發(fā)展提供了技術支持，下面將介紹我國機械工程重點領域的發(fā)展情況[2，3]。

1.2.1 機械動力學與傳動學科發(fā)展

非線性動力學、復雜機電系統(tǒng)智能維護是當前機械動力學的前沿領域。聞邦椿率先提出振動利用工程的概念，采用動態(tài)設計方法，創(chuàng)建了振動利用工程學科。近年來，機械傳動和控制的研究主要是高效、低能耗以及微型化。在相關的研究中，超聲電機是較為典型的傳動機械，它突破了傳統(tǒng)電磁效應電機原理，具有結構簡單、噪聲低等優(yōu)點。王家序等針對船舶推進系統(tǒng)的污染問題，提出了新型復合材料水潤滑動密封軸承，節(jié)省了大量貴金屬、減少了對河海水的污染，得到了廣泛應用。

1.2.2 仿生機械和生物制造領域發(fā)展

機械工程學科與納米科學、生物科學的交叉近年來的研究熱點，其中仿生機械學已經成為一門新學科。任露泉通過研究動物表面脫附減阻，采用仿真模擬和理論分析，開辟了我國機械仿生學領域，近年來根據(jù)該理論研制的機械已經應用于農業(yè)機械和國防工程。

1.2.3 機械測量學科領域發(fā)展

近年來機械工程研究中，機械測量產生原創(chuàng)性成果最多的領域，關于極端環(huán)境條件、智能數(shù)字化以及尺寸的測量是測量領域的主要發(fā)展方向。葉聲華等利用多種靶標特殊幾何結構，制備了能夠用于空間大尺寸測量的裝置，測量結果穩(wěn)定性好，現(xiàn)已用于飛機和汽車工業(yè)。張書練等正交偏振激光器為核心，研發(fā)了精密測量儀器。秦樹人等提出了“智能虛擬控件”概念，并在此基礎上研制獲得可直接用于組建儀器產品的虛擬產品，該技術已經廣泛用于教學測量分析中。

1.2.4 加工制造與設計學科領域

加工制造學科的發(fā)展重點在于高效、高精度以及柔性數(shù)字智能自動化制造技術的研究?？等士频柔槍μ炀€罩電性能的特殊要求，構建相關的理論模型，實現(xiàn)了測量加工一體化的精密修磨技術。譚建榮提出并實現(xiàn)了產品配置等4項設計技術，從而實現(xiàn)了機電產品的功能定制設計。黃慶學等自主設計制造中厚板剪切裝備，打破了國外產品的壟斷局面。韓旭提出高精度數(shù)字化模型的建模方法，提出了應用于汽車零部件的結構優(yōu)化設計技術。

1.2.5 微納制造與納米加工領域

目前微型機械系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢是工程性能優(yōu)化、智能系統(tǒng)集成、批量低成本；而納米加工主要研究是材料加工方法、尺度效應、納米結構及系統(tǒng)的制造。在微納系統(tǒng)設計制造方面，苑偉政等提出了MEMS集成設計工具，支持慣性、壓力、光學、射頻等器件的建模、仿真與分析，能夠為機械、電子等不同工程背景設計人員提供多層次、多入口的任意流程設計。

納米加工領域主要研究是納米納米梁、橋、探針、納機電諧振器結構。董申等采用原子力顯微鏡機械耕犁加工方法，加工出多種復雜納結構。周明等在飛秒激光生物分子納米加工。中科院物理所成功研制出具有對稱式機械結構的雙探針掃描隧道顯微鏡探頭，提高了STM系統(tǒng)的信噪比，并應用于實際。

2 機械工程科學發(fā)展總趨勢

我國的在機械工程科學雖然已經取得較大的進展，但是總體上還處于落后狀態(tài)。未來機械工程學科將主要受到制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展和學科的演變進步的推動與制約，因此我國機械工程新技術的發(fā)展，需要適應全球化、信息化、綠色化、知識化和極端化的總趨勢發(fā)展，為制造業(yè)提供先進的制造技術。由于我國資源和環(huán)境將在未來面臨空前的嚴峻挑戰(zhàn)，因此機械工程新技術的發(fā)展需要重視環(huán)境的保護、材料和能源的節(jié)省以及新能源制造領域的研究[4]。

3 機械學發(fā)展展望

(1)機械工程學科中機構學是代表性學科之一，因為機構學研究注重機構學基礎理論以及注重與制造的學科交叉，從而使機械工程理論與關鍵技術能夠同時取得突破，制備開發(fā)出性能優(yōu)良的設備，在機器人機構、工程機械、以及仿生機構等工程機構學大有用武之地。

(2)我國的機械設計理論與技術落后，導致中高端技術裝備中自主產權的產品少，因此應該重點推動復雜系統(tǒng)總體設計、復雜機電系統(tǒng)的概念設計、設計支撐系統(tǒng)、基于網絡的系統(tǒng)性能仿真虛擬設計等領域的理論、方法和技術的發(fā)展，提升機械設計的發(fā)展。

4 結語

目前我國的機械工程科學還處于相對落后的階段，具有較大的發(fā)展空間，為了促進我國機械工程新技術的發(fā)展，需要制定學科的長遠發(fā)展規(guī)劃，加強原創(chuàng)性理論研究以及新技術方法的支持力度，力爭在2020年前后，使我國的機械與制造學科總體上進入國際先進行列，促使我國制造業(yè)產生更多的高技術產品和世界名牌企業(yè)。

[1]中國科學技術協(xié)會．2008—2009機械工程(機械制造)學科發(fā)展報告[M]．北京:中國科技出版社,2009．

[2]趙弘,張仕民,曾鳴.機械工程研究生國際化培養(yǎng)課程設置探討[J].中國校外教育,2012(7).

[3]劉義,薛玉君.機械工程研究生“有限單元法”課程教學探討[J].中國電力教育,2012(6).