機(jī)械工程科學(xué)進(jìn)展和前沿初探

趙巖

伴隨納米技術(shù)、智能技術(shù)、微細(xì)工程以及重大機(jī)械工程技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械工程學(xué)科的體系和內(nèi)容也將獲得快速擴(kuò)大、完善以及充實(shí)。并且伴隨我國(guó)工業(yè)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的完善，工業(yè)應(yīng)用開發(fā)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究之間、工程與科學(xué)技術(shù)之間互相依存、相互促進(jìn)的關(guān)系越來(lái)越明顯。隨著 21 世紀(jì)的到來(lái)，機(jī)械工程科學(xué)未來(lái)的發(fā)展方向勢(shì)必是數(shù)字化、集成化、綜合化、微型化、清潔化，其表現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)可歸結(jié)為以下五點(diǎn)：智能、柔性、交叉、精密、高效。

1 機(jī)械工程科學(xué)的進(jìn)展

1.1 機(jī)械工程科學(xué)在學(xué)術(shù)研究方面的進(jìn)展

建國(guó)之后，國(guó)內(nèi)的機(jī)械工程科學(xué)通過(guò)短短半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展取得的成是飛躍式的。從學(xué)術(shù)研究方面來(lái)看，大體理論成就包括以下幾個(gè)方面：電接觸可靠性、圓弧齒輪強(qiáng)度分析、空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)、計(jì)量型原子力顯微鏡、彈性流體潤(rùn)滑、機(jī)床震顫非線性和超塑擠壓變形規(guī)律等已經(jīng)躋身世界先進(jìn)水平。

1.2 機(jī)械工程科學(xué)在技術(shù)創(chuàng)新方面的進(jìn)展

近些年，依靠電子信息科學(xué)、管理科學(xué)和生命科學(xué)與機(jī)械工程科學(xué)的結(jié)合，讓原來(lái)的機(jī)械工程科學(xué)有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。以下幾項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新都已經(jīng)獲得國(guó)際上的認(rèn)可，有些則得到了相關(guān)的發(fā)明獎(jiǎng)項(xiàng)，比如說(shuō)：高溫材料力學(xué)性能測(cè)試裝置、超精密加工表面微觀形貌在位檢測(cè)儀、SiC 陶瓷刀具、等角速度萬(wàn)向聯(lián)軸器、高溫密柵云紋法、稀土化合物摩擦學(xué)特性、型 MIG 焊接電弧控制法、微機(jī)化現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀和磁盤精密沙袋研拋機(jī)理等。另外，多方面的新學(xué)科研究方向也已經(jīng)形成，比如說(shuō)：智能機(jī)械系統(tǒng)和智能結(jié)構(gòu)、快速成形制造、仿生制造、制造模式和制造系統(tǒng)、仿生機(jī)械和微型機(jī)電系統(tǒng)等方面。

1.3 機(jī)械工程科學(xué)在工程醫(yī)用方面的進(jìn)展

部分技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造使我國(guó)不少科學(xué)家獲得諾貝爾獎(jiǎng)，由于這些研究已經(jīng)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，也給我國(guó)的制造業(yè)創(chuàng)造了數(shù)量眾多的科學(xué)財(cái)富和社會(huì)財(cái)富，直接提升人民的生活水平。具體研究如下：鍛壓設(shè)備數(shù)控技術(shù)、飛機(jī)安全可靠性研究、光纖干涉絕對(duì)測(cè)量、機(jī)器人離線編程系統(tǒng)。

面對(duì)以上機(jī)械工程科學(xué)取得的驚人成就，可以說(shuō)我國(guó)在建國(guó)后的機(jī)械工程科學(xué)方面取得了喜人的成就。

2 現(xiàn)代工程科學(xué)前沿的初步探討

2.1 機(jī)械工程科學(xué)的特征

有別于一般的基礎(chǔ)科學(xué)前沿，工程科學(xué)前沿有著以下幾個(gè)方面的重要特征：首先，有明確的應(yīng)用保障，不可能出現(xiàn)做完研究之后拿出的成品卻只是用來(lái)觀賞的現(xiàn)象。其次，涵蓋實(shí)際工程中遇到的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。最后一方面，技術(shù)成果有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，由于研究方向以及研究目的的存在，必然使科技進(jìn)步，或許包括節(jié)能，或許提高功效，總之技術(shù)在進(jìn)步。自從我國(guó)加入世貿(mào)組織之后，國(guó)內(nèi)的機(jī)械裝備、汽車和儀表儀器等制造企業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這就需要國(guó)內(nèi)的企業(yè)積極參與研發(fā)，產(chǎn)品的質(zhì)量、創(chuàng)新、交貨期、成本、售后包括適應(yīng)工作環(huán)境的能力都必須引起足夠重視。

2.2 機(jī)械工程科學(xué)的重要前沿

目前的科學(xué)界百花齊放，主流學(xué)科包括生命科學(xué)、管理科學(xué)、納米科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)以及制造科學(xué)，這些學(xué)科的交叉發(fā)展形成的制造信息學(xué)、仿生制造和仿生機(jī)械學(xué)、納米制造和納米機(jī)械學(xué)、可重構(gòu)制造系統(tǒng)和制造管理科學(xué)等都是當(dāng)今機(jī)械工程科學(xué)的前沿。

但是，不能被混亂的交叉迷惑雙眼，要學(xué)會(huì)甄別什么可以做、什么不可以做。也就是說(shuō)在可交叉領(lǐng)域多放精力，不可交叉領(lǐng)域盡可能少放甚至不放精力。這樣才能合理利用有限的生命，合理利用有限的資源。

2.3 機(jī)械科學(xué)某些領(lǐng)域的前沿動(dòng)態(tài)

從最近幾年來(lái)看，申報(bào)的基金項(xiàng)目大部分并沒有達(dá)到理想的目標(biāo)。比如說(shuō)：并聯(lián)軸機(jī)床研究，國(guó)內(nèi)外都有不少，但是多數(shù)人做的是無(wú)用功，屬于重復(fù)研究;動(dòng)力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)和傳動(dòng)領(lǐng)域的情況更加糟糕，從未見到突破性的成果，研究資金都如石沉大海;另外一個(gè)項(xiàng)目“虛擬制造”，僅僅完成初階段工作;設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的三維數(shù)值模擬已經(jīng)有了不少的成果，但是在物理模擬方面卻從來(lái)沒有得到應(yīng)有的重視?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)的研究與國(guó)際上的研究有差距拉大的趨勢(shì)，所以某些領(lǐng)域應(yīng)引起研究人員的足夠重視，投入更多的精力、財(cái)力、物力，從而縮短與世界的差距。在國(guó)家規(guī)定的為數(shù)眾多的重點(diǎn)項(xiàng)目里，多數(shù)都是通過(guò)國(guó)家遴選的優(yōu)先領(lǐng)域，基本上代表了國(guó)家的資助方向，其中共同具備以下五大特點(diǎn)：先導(dǎo)性、前瞻性、交叉性、應(yīng)用性和基礎(chǔ)性。此外，機(jī)械工程科學(xué)還先后針對(duì)測(cè)試、超聲機(jī)電、零件精密軋制等多個(gè)領(lǐng)域召開了研討會(huì)。

3 機(jī)械工程科學(xué)優(yōu)先領(lǐng)域的初步構(gòu)想

首先應(yīng)選擇對(duì)我國(guó)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展能夠產(chǎn)生重要影響的方向，而且目前我國(guó)已經(jīng)有了科研成果的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)努力有望觸及世界先進(jìn)行列。之后就是我國(guó)尚不能穩(wěn)定大量生產(chǎn)的亞微米制造技術(shù)，還有處于極小規(guī)模試探階段的納米技術(shù)。所以綜上所述，應(yīng)優(yōu)先資助的領(lǐng)域應(yīng)包括：①機(jī)械系統(tǒng)、產(chǎn)品性能及設(shè)計(jì)理念和方法;②制造單元與制造系統(tǒng)。只有優(yōu)先資助才能引起足夠的重視，重視上來(lái)了，才能快速的產(chǎn)生理論上的創(chuàng)新以及可以應(yīng)用的技術(shù)成果。

4 結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)即將到來(lái)的機(jī)械工程科學(xué)的快速發(fā)展，微型機(jī)電系統(tǒng)、儀器設(shè)備、智能自動(dòng)化、高效柔性制造技術(shù)日益成熟，也將越來(lái)越受到重視，也必將被市場(chǎng)所認(rèn)同。這其中的重構(gòu)制造系統(tǒng)更加適合我國(guó)已有的制造模式，不論是理論還是技術(shù);另一方面，在摩擦學(xué)、仿生制造、機(jī)構(gòu)學(xué)和仿生機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域里，我國(guó)也必將躋身世界先進(jìn)行列;在制造科學(xué)技術(shù)的支持下，制造業(yè)將全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。綜上所述，機(jī)械工程科學(xué)的發(fā)展必將能夠極大的改變?nèi)祟惖纳钏揭约吧a(chǎn)方式。

參考文獻(xiàn)：

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