机械工程研究进展探讨

江志明

摘要：我国机械工程科学虽然已经取得了长足的进展，但与国际先进水平仍然存在很大差距。我们必须保持清醒的头脑，高瞻远瞩，制定学科的长远发展规划，采取正确的学科发展战略和策略。加强对基础研究中原创性理论方法的支持力度，加强对原创性技术发明的支持力度。本文从机械工程的概念入手，分析了机械工程研究的现状，然后阐述了机械工程科学发展总趋势。

关键词：机械工程;摩擦学;机械动力学;绿色制造

一、机械工程概述

所谓的机械工程主要指的是是研究机械系统、机械产品性能、机械设计和机械制造理论、方法与技术的一门综合性学科，它主要包含有机械学和机械制造学两个领域。

1.机械学

机械学是研究机械结构、系统性能、设计理念、设计方法的一门学科，它包含了机构学、传动学、动力学、强度学、摩擦学、设计学以及界面机械学等多门学科，是由这众多学科组成的边缘性交叉学科。

2.制造科学

制造学主要指的是以研究制造过程、制造体系、制造设备为一体的科学，是一项涵盖了产品结构设计、成型制造、加工生产、测量仪器以及生产制造为一体的综合性学科。

二、机械工程研究现状分析

在现代化社会发展中，制造业有着不可替代的重要意义，是创造人类财富、促进人类社会发展、推动人类文明进步的主要手段。目前，随着全球经济一体化发展趋势的加快，机械制造产业之间的竞争不断加剧，这也使得机械制造业以及附属产业在发展中面临着严重挑战。经过研究总结得出，目前机械工程领域的研究成果主要可以从以下方面入手分析：

1.摩擦学领域的研究成果

在目前的机械工程生产中，以纳米摩擦学以及其与技术的应用尤为广泛，这也标志着我国机械工程在摩擦学研究中取得了举世瞩目的成绩。在计算机硬盘基片表面超精化学机械抛光技术的研究中，提出了超精表面纳米粒子新技术，这为化学与机械作用的均衡规律研究奠定了基础。截至目前，摩擦学已成为我国机械工程领域中最具有影响力的学科之一，是未来一段时期内研究工作开展主导目标。

2.机器人机构学领域

机器人在新世纪已成为一个屡见不鲜的话题，是机械生产制造领域研究的一项核心课题。在目前的工作中，需要我们正确的认识机器人的优劣势、预测未来机器人发展前景，从而有针对性的对机器人进行研究。在目前的机械工程领域中，并联机器人机构学已成为上个世纪以来最具代表性的学科，是我国学者和研究人员深入研究的工作要点，更是一个国际上具备着重大影响力的研究领域。

3.机械动力学领域

非线性动力学、复杂机电系统的故障预示和智能维护是机械动力学的前沿研究领域。我国有关专家和学者在高维非线性系统的分又研究中，提出了约束分叉理论、时变产生系统的安全域侵蚀理论、非线性转子系统的稳定性量化分析方法，提出了转子系统非线性故障诊断的系列方法和技术，解决了国内十几个发电机组的振动疑难问题。

三、机械工程科学发展总趋势

在机械工程科学方面，虽然已经取得了瞩目的创新及进展，但必须清醒地认识到，我国机械工程科学总体上还处于落后状态。主要体现在：中国机械工程的理论、方法和技术对中国制造业的自主创新和发展的贡献不显著;中国学者提出的机械领域的新概念、新理论不多;有重要国际影响的机械工程理论、方法和技术不多;国际机械领域学术界有较大影响的中国学者很少。总体上中国机械工程学术领域在国际上的地位滞后于中国制造业在国际制造界的地位。未来机械工程学科的发展将主要受到两方面的制约和推动，一个是制造业的创新发展，另一个是学科的演变进步。鉴于未来制造业发展的总趋势是全球化、信息化、绿色化、知识化和极端化 （ 以下简称“五化”）。机械工程科学的基本任务，就是为制造业的“五化”提供所需求的机械系统新理论、新方法和先进制造技术。

1.微纳米制造科技

从将纳米尺度器件发展到纳米尺度产品的批量纳米制造将是今后 20 年纳米制造领域的最大变化。纳米机械学、纳米尺度和精度器件的设计、制造、测量及装配科学技术;具有批量生产工艺的“自下而上”的生长型和“自上而下”的去除型以及前两者相结合的混合型制造技术将得到很大发展。

2.新能源装备制造技术

由于一次能源將逐步枯竭，核能、深海能源、再生能源及清洁能源的研发和使用将大大促进该领域制造技术的发展。核能工艺及装备、深海能源探测及采掘工艺及装备、新能源和再生能源的装备制造、基于新能源的经济型汽车发动机及车辆设计与制造技术研究将得到更大重视和关注。

3.绿色制造科技

基于资源节约和环境友好的绿色可持续性制造，是一项战略性制造理念、制造模式和制造技术。绿色可持续性制造包含无污染无废弃物制造、绿色产品的设计与制造、废旧机电产品的再制造、节能节材制造以及新能源装备制造五个方面。耗能耗材多、污染环境的机电产品和生产过程将会受到市场和法规的制约而逐渐减少或消亡，相反，新能源、节能节材和无污染机电产品及其生产过程将得到更大发展。电动汽车和燃料电池汽车如果能突破电池材料和低成本制造两大瓶颈，将会实现车辆业改朝换代的大革命。由于废弃产品的海增，再制造业将得到迅速发展。

4.仿生制造科技

由于生物制造技术的发展，仿生人或动物器官开始用于临床;仿生机械、机器人更普遍地进入人们的生活。仿人器官制造技术、仿生机电系统，如仿飞禽类飞机、仿动物机器人、智能机器人制造技术将有大的发展，与此相关的仿生机械学及仿生制造科学的深入研究是此项领域得以突破的关键。

5.光子制造科技

研究表明，未来以激光为基础的光子学将超越电子学。激光由于所具有的准确性、高能量密度和可传输变换等其他任何能源无法比拟的突出优点，被誉为“未来制造系统的共同加工手段”，包括光子加工制造、激光加工、光化学加工、光电加工技术。其中强激光、飞秒皮秒激光加工、微纳尺度光子制造技术及科学是该领域的重点发展方向。

6.数字装备制造科技

数字化制造装备包括极大极小尺度、高效率、高精度的智能数字化加工装备以及各类精密仪器和复杂机械系统。机械装备是机械制造工程和产业得以实现的工具和依赖，是我国由制造大国走向制造强国的重要标志。涉及相关工程重要需求和学科交叉的关键装备及仪器设计理论与方法、创新制造工艺技术以及基于网络的智能数字化控制理论是需要重点突破的科技问题。

四、结束语

综上，我国机械工程的发展为我国的经济建设提供了大量的创新理论和创新技术，但是我国的机械工程由于发展起步的较慢，总体上还比较落后，不能全面的促进制造业的进步和经济的长足发展。在继续保持和发扬摩擦学、机器人机构学等在国际学术界占有一席之地的同时，力争在 2020 年前后机械与制造学科总体上进入国际先进行列。

参考文献：

[1]李树臣.我国机械工程领域研究进展与展望[J].黑龙江科技信息. 2013（20） .

[2]谢黎明，靳岚，沈浩，沙成梅.机械设计制造及其自动化专业实验教学改革[J].实验室研究与探索. 2009（04） .

[3]李会强，胡忠举，刘衍琼.地方高校机械工程领域工程硕士培养模式探讨[J].中国电力教育. 2013（20） .