试析机械工程中新技术的研发应用

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【摘 要】随着我国科技的发展,机械工程研究取得了突破性的进展,为我国经济建设提供了新方法和新技术.制造工程的发展趋势是实现机械工程的高效精确化、数字网络化以及智能集成化,而且先进电子及通信制造、微纳米制造以及新能源装备制造使未来机械工程发展的重点领域,对于未来经济技术发展具有重要的意义

【关 键 词】机械工程研发应用发展策略

随着时代的发展与能源的耗费,21世纪人类社会面临资源枯竭、气候变暖、环境恶化、人口增加四个问题,面临着严峻挑战.我国要向“制造强国”的战略转变,要实现此战略转移,关键在于制造技术的不断发展,为了采取应对未来机械工程的发展,需要正确认识、预测工程面临这些挑战,并且加强制造科技创新能力,提升我国机械工程的不断发展[1].

1机械工程学科的定义与进展综述

1.1机械工程学科定义

机械工程学科包括机械学和制造科学两大领域,主要是研究机械系统的性能、设计及制造的理论和技术的科学.其中机械学是研究机械结构和系统性能的学科,包括制造过程中的机构学、设计学、动力学、传动学、摩擦学、仿生机械学以及微纳机械学等；制造科学是研究制造过程及其系统的科学,制造科学包括产品设计、成形制造、加工制造、测量及仪器、表面功能结构制造、微纳制造以及制造系统运作管理等科学.

1.2我国机械工程研究进展综述

机械工程研究推动世界制造技术发展的主要动力,我国的机械工程技术虽然起步较晚,但是在航空、家电、微电子、石化、工程机械等行业,机械工程自主创新以及取得了长足的发展,为我国机械工程发展提供了大批新理论、新技术和新方法,为促进我国经济发展提供了技术支持,下面将介绍我国机械工程重点领域的发展情况[2,3].

1.2.1机械动力学与传动学科发展

非线性动力学、复杂机电系统智能维护是当前机械动力学的前沿领域.闻邦椿率先提出振动利用工程的概念,采用动态设计方法,创建了振动利用工程学科.近年来,机械传动和控制的研究主要是高效、低能耗以及微型化.在相关的研究中,超声电机是较为典型的传动机械,它突破了传统电磁效应电机原理,具有结构简单、噪声低等优点.王家序等针对船舶推进系统的污染问题,提出了新型复合材料水润滑动密封轴承,节省了大量贵金属、减少了对河海水的污染,得到了广泛应用.

1.2.2仿生机械和生物制造领域发展

机械工程学科与纳米科学、生物科学的交叉近年来的研究热点,其中仿生机械学已经成为一门新学科.任露泉通过研究动物表面脱附减阻,采用仿真模拟和理论分析,开辟了我国机械仿生学领域,近年来根据该理论研制的机械已经应用于农业机械和国防工程.

1.2.3机械测量学科领域发展

近年来机械工程研究中,机械测量产生原创性成果最多的领域,关于极端环境条件、智能数字化以及尺寸的测量是测量领域的主要发展方向.叶声华等利用多种靶标特殊几何结构,制备了能够用于空间大尺寸测量的装置,测量结果稳定性好,现已用于飞机和汽车工业.张书练等正交偏振激光器为核心,研发了精密测量仪器.秦树人等提出了“智能虚拟控件”概念,并在此基础上研制获得可直接用于组建仪器产品的虚拟产品,该技术已经广泛用于教学测量分析中.

1.2.4加工制造与设计学科领域

加工制造学科的发展重点在于高效、高精度以及柔性数字智能自动化制造技术的研究.康仁科等针对天线罩电性能的特殊要求,构建相关的理论模型,实现了测量加工一体化的精密修磨技术.谭建荣提出并实现了产品配置等4项设计技术,从而实现了机电产品的功能设计.黄庆学等自主设计制造中厚板剪切装备,打破了国外产品的垄断局面.韩旭提出高精度数字化模型的建模方法,提出了应用于汽车零部件的结构优化设计技术.

1.2.5微纳制造与纳米加工领域

目前微型机械系统发展的主要趋势是工程性能优化、智能系统集成、批量低成本；而纳米加工主要研究是材料加工方法、尺度效应、纳米结构及系统的制造.在微纳系统设计制造方面,苑伟政等提出了MEMS集成设计工具,支持惯性、压力、光学、射频等器件的建模、仿真与分析,能够为机械、电子等不同工程背景设计人员提供多层次、多入口的任意流程设计.

纳米加工领域主要研究是纳米纳米梁、桥、探针、纳机电谐振器结构.董申等采用原子力显微镜机械耕犁加工方法,加工出多种复杂纳结构.周明等在飞秒激光生物分子纳米加工.中科院物理所成功研制出具有对称式机械结构的双探针扫描隧道显微镜探头,提高了STM系统的信噪比,并应用于实际.

2机械工程科学发展总趋势

我国的在机械工程科学虽然已经取得较大的进展,但是总体上还处于落后状态.未来机械工程学科将主要受到制造业的创新发展和学科的演变进步的推动与制约,因此我国机械工程新技术的发展,需要适应全球化、信息化、绿色化、知识化和极端化的总趋势发展,为制造业提供先进的制造技术.由于我国资源和环境将在未来面临空前的严峻挑战,因此机械工程新技术的发展需要重视环境的保护、材料和能源的节省以及新能源制造领域的研究[4].

3机械学发展展望

（1）机械工程学科中机构学是代表性学科之一,因为机构学研究注重机构学基础理论以及注重与制造的学科交叉,从而使机械工程理论与关键技术能够同时取得突破,制备开发出性能优良的设备,在机器人机构、工程机械、以及仿生机构等工程机构学大有用武之地.

（2）我国的机械设计理论与技术落后,导致中高端技术装备中自主产权的产品少,因此应该重点推动复杂系统总体设计、复杂机电系统的概念设计、设计支撑系统、基于网络的系统性能仿真虚拟设计等领域的理论、方法和技术的发展,提升机械设计的发展.

4结语

目前我国的机械工程科学还处于相对落后的阶段,具有较大的发展空间,为了促进我国机械工程新技术的发展,需要制定学科的长远发展规划,加强原创性理论研究以及新技术方法的支持力度,力争在2020年前后,使我国的机械与制造学科总体上进入国际先进行列,促使我国制造业产生更多的高技术产品和世界名牌企业.