機(jī)械工程研究進(jìn)展探討

江志明

摘要：我國機(jī)械工程科學(xué)雖然已經(jīng)取得了長足的進(jìn)展，但與國際先進(jìn)水平仍然存在很大差距。我們必須保持清醒的頭腦，高瞻遠(yuǎn)矚，制定學(xué)科的長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃，采取正確的學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略和策略。加強(qiáng)對基礎(chǔ)研究中原創(chuàng)性理論方法的支持力度，加強(qiáng)對原創(chuàng)性技術(shù)發(fā)明的支持力度。本文從機(jī)械工程的概念入手，分析了機(jī)械工程研究的現(xiàn)狀，然后闡述了機(jī)械工程科學(xué)發(fā)展總趨勢。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程;摩擦學(xué);機(jī)械動(dòng)力學(xué);綠色制造

一、機(jī)械工程概述

所謂的機(jī)械工程主要指的是是研究機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)械產(chǎn)品性能、機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造理論、方法與技術(shù)的一門綜合性學(xué)科，它主要包含有機(jī)械學(xué)和機(jī)械制造學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域。

1.機(jī)械學(xué)

機(jī)械學(xué)是研究機(jī)械結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)性能、設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法的一門學(xué)科，它包含了機(jī)構(gòu)學(xué)、傳動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、強(qiáng)度學(xué)、摩擦學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)以及界面機(jī)械學(xué)等多門學(xué)科，是由這眾多學(xué)科組成的邊緣性交叉學(xué)科。

2.制造科學(xué)

制造學(xué)主要指的是以研究制造過程、制造體系、制造設(shè)備為一體的科學(xué)，是一項(xiàng)涵蓋了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、成型制造、加工生產(chǎn)、測量儀器以及生產(chǎn)制造為一體的綜合性學(xué)科。

二、機(jī)械工程研究現(xiàn)狀分析

在現(xiàn)代化社會發(fā)展中，制造業(yè)有著不可替代的重要意義，是創(chuàng)造人類財(cái)富、促進(jìn)人類社會發(fā)展、推動(dòng)人類文明進(jìn)步的主要手段。目前，隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展趨勢的加快，機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)之間的競爭不斷加劇，這也使得機(jī)械制造業(yè)以及附屬產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中面臨著嚴(yán)重挑戰(zhàn)。經(jīng)過研究總結(jié)得出，目前機(jī)械工程領(lǐng)域的研究成果主要可以從以下方面入手分析：

1.摩擦學(xué)領(lǐng)域的研究成果

在目前的機(jī)械工程生產(chǎn)中，以納米摩擦學(xué)以及其與技術(shù)的應(yīng)用尤為廣泛，這也標(biāo)志著我國機(jī)械工程在摩擦學(xué)研究中取得了舉世矚目的成績。在計(jì)算機(jī)硬盤基片表面超精化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)的研究中，提出了超精表面納米粒子新技術(shù)，這為化學(xué)與機(jī)械作用的均衡規(guī)律研究奠定了基礎(chǔ)。截至目前，摩擦學(xué)已成為我國機(jī)械工程領(lǐng)域中最具有影響力的學(xué)科之一，是未來一段時(shí)期內(nèi)研究工作開展主導(dǎo)目標(biāo)。

2.機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域

機(jī)器人在新世紀(jì)已成為一個(gè)屢見不鮮的話題，是機(jī)械生產(chǎn)制造領(lǐng)域研究的一項(xiàng)核心課題。在目前的工作中，需要我們正確的認(rèn)識機(jī)器人的優(yōu)劣勢、預(yù)測未來機(jī)器人發(fā)展前景，從而有針對性的對機(jī)器人進(jìn)行研究。在目前的機(jī)械工程領(lǐng)域中，并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)已成為上個(gè)世紀(jì)以來最具代表性的學(xué)科，是我國學(xué)者和研究人員深入研究的工作要點(diǎn)，更是一個(gè)國際上具備著重大影響力的研究領(lǐng)域。

3.機(jī)械動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域

非線性動(dòng)力學(xué)、復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的故障預(yù)示和智能維護(hù)是機(jī)械動(dòng)力學(xué)的前沿研究領(lǐng)域。我國有關(guān)專家和學(xué)者在高維非線性系統(tǒng)的分又研究中，提出了約束分叉理論、時(shí)變產(chǎn)生系統(tǒng)的安全域侵蝕理論、非線性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性量化分析方法，提出了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性故障診斷的系列方法和技術(shù)，解決了國內(nèi)十幾個(gè)發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)疑難問題。

三、機(jī)械工程科學(xué)發(fā)展總趨勢

在機(jī)械工程科學(xué)方面，雖然已經(jīng)取得了矚目的創(chuàng)新及進(jìn)展，但必須清醒地認(rèn)識到，我國機(jī)械工程科學(xué)總體上還處于落后狀態(tài)。主要體現(xiàn)在：中國機(jī)械工程的理論、方法和技術(shù)對中國制造業(yè)的自主創(chuàng)新和發(fā)展的貢獻(xiàn)不顯著;中國學(xué)者提出的機(jī)械領(lǐng)域的新概念、新理論不多;有重要國際影響的機(jī)械工程理論、方法和技術(shù)不多;國際機(jī)械領(lǐng)域?qū)W術(shù)界有較大影響的中國學(xué)者很少?？傮w上中國機(jī)械工程學(xué)術(shù)領(lǐng)域在國際上的地位滯后于中國制造業(yè)在國際制造界的地位。未來機(jī)械工程學(xué)科的發(fā)展將主要受到兩方面的制約和推動(dòng)，一個(gè)是制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，另一個(gè)是學(xué)科的演變進(jìn)步。鑒于未來制造業(yè)發(fā)展的總趨勢是全球化、信息化、綠色化、知識化和極端化 （ 以下簡稱“五化”）。機(jī)械工程科學(xué)的基本任務(wù)，就是為制造業(yè)的“五化”提供所需求的機(jī)械系統(tǒng)新理論、新方法和先進(jìn)制造技術(shù)。

1.微納米制造科技

從將納米尺度器件發(fā)展到納米尺度產(chǎn)品的批量納米制造將是今后 20 年納米制造領(lǐng)域的最大變化。納米機(jī)械學(xué)、納米尺度和精度器件的設(shè)計(jì)、制造、測量及裝配科學(xué)技術(shù);具有批量生產(chǎn)工藝的“自下而上”的生長型和“自上而下”的去除型以及前兩者相結(jié)合的混合型制造技術(shù)將得到很大發(fā)展。

2.新能源裝備制造技術(shù)

由于一次能源將逐步枯竭，核能、深海能源、再生能源及清潔能源的研發(fā)和使用將大大促進(jìn)該領(lǐng)域制造技術(shù)的發(fā)展。核能工藝及裝備、深海能源探測及采掘工藝及裝備、新能源和再生能源的裝備制造、基于新能源的經(jīng)濟(jì)型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及車輛設(shè)計(jì)與制造技術(shù)研究將得到更大重視和關(guān)注。

3.綠色制造科技

基于資源節(jié)約和環(huán)境友好的綠色可持續(xù)性制造，是一項(xiàng)戰(zhàn)略性制造理念、制造模式和制造技術(shù)。綠色可持續(xù)性制造包含無污染無廢棄物制造、綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造、廢舊機(jī)電產(chǎn)品的再制造、節(jié)能節(jié)材制造以及新能源裝備制造五個(gè)方面。耗能耗材多、污染環(huán)境的機(jī)電產(chǎn)品和生產(chǎn)過程將會受到市場和法規(guī)的制約而逐漸減少或消亡，相反，新能源、節(jié)能節(jié)材和無污染機(jī)電產(chǎn)品及其生產(chǎn)過程將得到更大發(fā)展。電動(dòng)汽車和燃料電池汽車如果能突破電池材料和低成本制造兩大瓶頸，將會實(shí)現(xiàn)車輛業(yè)改朝換代的大革命。由于廢棄產(chǎn)品的海增，再制造業(yè)將得到迅速發(fā)展。

4.仿生制造科技

由于生物制造技術(shù)的發(fā)展，仿生人或動(dòng)物器官開始用于臨床;仿生機(jī)械、機(jī)器人更普遍地進(jìn)入人們的生活。仿人器官制造技術(shù)、仿生機(jī)電系統(tǒng)，如仿飛禽類飛機(jī)、仿動(dòng)物機(jī)器人、智能機(jī)器人制造技術(shù)將有大的發(fā)展，與此相關(guān)的仿生機(jī)械學(xué)及仿生制造科學(xué)的深入研究是此項(xiàng)領(lǐng)域得以突破的關(guān)鍵。

5.光子制造科技

研究表明，未來以激光為基礎(chǔ)的光子學(xué)將超越電子學(xué)。激光由于所具有的準(zhǔn)確性、高能量密度和可傳輸變換等其他任何能源無法比擬的突出優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“未來制造系統(tǒng)的共同加工手段”，包括光子加工制造、激光加工、光化學(xué)加工、光電加工技術(shù)。其中強(qiáng)激光、飛秒皮秒激光加工、微納尺度光子制造技術(shù)及科學(xué)是該領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向。

6.數(shù)字裝備制造科技

數(shù)字化制造裝備包括極大極小尺度、高效率、高精度的智能數(shù)字化加工裝備以及各類精密儀器和復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)械裝備是機(jī)械制造工程和產(chǎn)業(yè)得以實(shí)現(xiàn)的工具和依賴，是我國由制造大國走向制造強(qiáng)國的重要標(biāo)志。涉及相關(guān)工程重要需求和學(xué)科交叉的關(guān)鍵裝備及儀器設(shè)計(jì)理論與方法、創(chuàng)新制造工藝技術(shù)以及基于網(wǎng)絡(luò)的智能數(shù)字化控制理論是需要重點(diǎn)突破的科技問題。

四、結(jié)束語

綜上，我國機(jī)械工程的發(fā)展為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了大量的創(chuàng)新理論和創(chuàng)新技術(shù)，但是我國的機(jī)械工程由于發(fā)展起步的較慢，總體上還比較落后，不能全面的促進(jìn)制造業(yè)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的長足發(fā)展。在繼續(xù)保持和發(fā)揚(yáng)摩擦學(xué)、機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)等在國際學(xué)術(shù)界占有一席之地的同時(shí)，力爭在 2020 年前后機(jī)械與制造學(xué)科總體上進(jìn)入國際先進(jìn)行列。

參考文獻(xiàn)：

[1]李樹臣.我國機(jī)械工程領(lǐng)域研究進(jìn)展與展望[J].黑龍江科技信息. 2013（20） .

[2]謝黎明，靳嵐，沈浩，沙成梅.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2009（04） .

[3]李會強(qiáng)，胡忠舉，劉衍瓊.地方高校機(jī)械工程領(lǐng)域工程碩士培養(yǎng)模式探討[J].中國電力教育. 2013（20） .