江志明

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

關鍵詞：機械工程;摩擦學;機械動力學;綠色制造

一、機械工程概述

所謂的機械工程主要指的是是研究機械系統(tǒng)、機械產品性能、機械設計和機械制造理論、方法與技術的一門綜合性學科，它主要包含有機械學和機械制造學兩個領域。

1.機械學

機械學是研究機械結構、系統(tǒng)性能、設計理念、設計方法的一門學科，它包含了機構學、傳動學、動力學、強度學、摩擦學、設計學以及界面機械學等多門學科，是由這眾多學科組成的邊緣性交叉學科。

2.制造科學

制造學主要指的是以研究制造過程、制造體系、制造設備為一體的科學，是一項涵蓋了產品結構設計、成型制造、加工生產、測量儀器以及生產制造為一體的綜合性學科。

二、機械工程研究現(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)造人類財富、促進人類社會發(fā)展、推動人類文明進步的主要手段。目前，隨著全球經濟一體化發(fā)展趨勢的加快，機械制造產業(yè)之間的競爭不斷加劇，這也使得機械制造業(yè)以及附屬產業(yè)在發(fā)展中面臨著嚴重挑戰(zhàn)。經過研究總結得出，目前機械工程領域的研究成果主要可以從以下方面入手分析：

1.摩擦學領域的研究成果

在目前的機械工程生產中，以納米摩擦學以及其與技術的應用尤為廣泛，這也標志著我國機械工程在摩擦學研究中取得了舉世矚目的成績。在計算機硬盤基片表面超精化學機械拋光技術的研究中，提出了超精表面納米粒子新技術，這為化學與機械作用的均衡規(guī)律研究奠定了基礎。截至目前，摩擦學已成為我國機械工程領域中最具有影響力的學科之一，是未來一段時期內研究工作開展主導目標。

2.機器人機構學領域

機器人在新世紀已成為一個屢見不鮮的話題，是機械生產制造領域研究的一項核心課題。在目前的工作中，需要我們正確的認識機器人的優(yōu)劣勢、預測未來機器人發(fā)展前景，從而有針對性的對機器人進行研究。在目前的機械工程領域中，并聯(lián)機器人機構學已成為上個世紀以來最具代表性的學科，是我國學者和研究人員深入研究的工作要點，更是一個國際上具備著重大影響力的研究領域。

3.機械動力學領域

非線性動力學、復雜機電系統(tǒng)的故障預示和智能維護是機械動力學的前沿研究領域。我國有關專家和學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、時變產生系統(tǒng)的安全域侵蝕理論、非線性轉子系統(tǒng)的穩(wěn)定性量化分析方法，提出了轉子系統(tǒng)非線性故障診斷的系列方法和技術，解決了國內十幾個發(fā)電機組的振動疑難問題。

三、機械工程科學發(fā)展總趨勢

在機械工程科學方面，雖然已經取得了矚目的創(chuàng)新及進展，但必須清醒地認識到，我國機械工程科學總體上還處于落后狀態(tài)。主要體現(xiàn)在：中國機械工程的理論、方法和技術對中國制造業(yè)的自主創(chuàng)新和發(fā)展的貢獻不顯著;中國學者提出的機械領域的新概念、新理論不多;有重要國際影響的機械工程理論、方法和技術不多;國際機械領域學術界有較大影響的中國學者很少?？傮w上中國機械工程學術領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。未來機械工程學科的發(fā)展將主要受到兩方面的制約和推動，一個是制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，另一個是學科的演變進步。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”）。機械工程科學的基本任務，就是為制造業(yè)的“五化”提供所需求的機械系統(tǒng)新理論、新方法和先進制造技術。

1.微納米制造科技

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

2.新能源裝備制造技術

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)和使用將大大促進該領域制造技術的發(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、基于新能源的經濟型汽車發(fā)動機及車輛設計與制造技術研究將得到更大重視和關注。

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，是一項戰(zhàn)略性制造理念、制造模式和制造技術。綠色可持續(xù)性制造包含無污染無廢棄物制造、綠色產品的設計與制造、廢舊機電產品的再制造、節(jié)能節(jié)材制造以及新能源裝備制造五個方面。耗能耗材多、污染環(huán)境的機電產品和生產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)材和無污染機電產品及其生產過程將得到更大發(fā)展。電動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，將會實現(xiàn)車輛業(yè)改朝換代的大革命。由于廢棄產品的海增，再制造業(yè)將得到迅速發(fā)展。

4.仿生制造科技

由于生物制造技術的發(fā)展，仿生人或動物器官開始用于臨床;仿生機械、機器人更普遍地進入人們的生活。仿人器官制造技術、仿生機電系統(tǒng)，如仿飛禽類飛機、仿動物機器人、智能機器人制造技術將有大的發(fā)展，與此相關的仿生機械學及仿生制造科學的深入研究是此項領域得以突破的關鍵。

5.光子制造科技

研究表明，未來以激光為基礎的光子學將超越電子學。激光由于所具有的準確性、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，被譽為“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、光化學加工、光電加工技術。其中強激光、飛秒皮秒激光加工、微納尺度光子制造技術及科學是該領域的重點發(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雜機械系統(tǒng)。機械裝備是機械制造工程和產業(yè)得以實現(xiàn)的工具和依賴，是我國由制造大國走向制造強國的重要標志。涉及相關工程重要需求和學科交叉的關鍵裝備及儀器設計理論與方法、創(chuàng)新制造工藝技術以及基于網(wǎng)絡的智能數(shù)字化控制理論是需要重點突破的科技問題。

四、結束語

綜上，我國機械工程的發(fā)展為我國的經濟建設提供了大量的創(chuàng)新理論和創(chuàng)新技術，但是我國的機械工程由于發(fā)展起步的較慢，總體上還比較落后，不能全面的促進制造業(yè)的進步和經濟的長足發(fā)展。在繼續(xù)保持和發(fā)揚摩擦學、機器人機構學等在國際學術界占有一席之地的同時，力爭在 2020 年前后機械與制造學科總體上進入國際先進行列。

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