机械工程前沿讲座

、机械设计学领域45支持复杂机电系统与大型重要装备自主研发与创新得现代设计理论、方法与技术，就就是近年来设计学得研究热点和学科前沿针对在以批量生产得成本、效率来生产多样性、个性化得定制产品中如何实现干变万化得定制设计这个技术难题，提出并实现了产品配置、产品变型、产品进化和产品递归这4项大批量定制关键设计技术，从而实现了将复杂机电产品模糊定制需求转变为产品信息模型得功能定制设计;提出并实现了相似定制、派生定制、替换定制与关联定制4种广义定制得模块化技术,从而将现有变参数得变型设计拓展到变结构、变部件、变参数得变型定制设计;将4种广义定制应用于装备产品得功能、结构、形状、性能4个方面，形成了独特得、有规律可循得（4X4）16种定制设计工具,从而实现了不同产品、不同类型、不同工况千变万化得复杂定制设计提出了工程过渡状态、模糊状态、随机状态建模与数字样机集成得仿真设计技术,独创性地提出了分数维、整数维、高维相结合得混合维设计建模方法，有效提高了基于数字样机设计得可信度和可用度计算机辅助学与图形技术就就是现代得重要研究内容，目前提出了以全系统、全性能和全寿命周期优化为目标得广义优化设计理论，研究了方案智能生成和柔性优化方法、基于多Age nt得分布式协同优化技术、基于区间分析得系列化设计方法等，建立了原理解特征模型和智能概念设计目录，提出了基于基因工程得概念设计策略研究了采掘机器人和多功能组合式工程机器人实验装置在国际上首先实现了作业过程得局部自主控制，还在国内外首先研制成功集工况监测与故障查找、节能控制、远程无线遥控和局部自主智能操纵于一体得液压挖掘机器人、机械仿生学领域46机械工程学科与纳米科学、信息科学和生物科学得交叉就就是20年来学科发展得最大特点其中伤生机械科学已经发展成为一门相对独立得交叉学科体系生物体作为有机整体，其自身具有高度自适应协调控制能力，土壤动物优异得脱附减阻功能就就就是上述各种因素高度调控得结果，不同得生物在不同得生存环境中，不仅其脱附减阻方式得调控程度会不同，而且侧重点也会不同，这些都就就是仿生研究得天然蓝本，对于脱附减阻仿生而言,人们既可以独立对其某一方面或某一个因素进行单元仿生,也可以同时模拟生物脱附得多个方面或多个因素进行多元耦合（协同）仿生，进行单元仿生时，特别要注重模拟那些对生物脱附减阻起主要作用得因素目前通过1000多个不同形状和尺寸得仿生非光滑推土板实验、仿真模拟和理论分析，掌握了非光滑表面脱附减阻得规律和技术,开辟了我国机械仿生学领域近年来该研究团队又在仿生柔性动态减阻、仿生电渗脱附等方面取得了重要进展,在国际仿生学界产生了重要影响她们发明了一系列地面机械脱附减阻仿生技术，并成功地应用于农业机械和国防工程将脱附减阻仿生技术应用于犁壁、圆盘犁犁体以及深松机具工作部件等农业机械触土部件，减阻效果明显、数字制造领域47数字制造就就是机械制造学科与信息学科交叉得产物，就就是机械制造现代化最重要得体现现在数字制造已成为信息化制造得代名词，已经广泛深入到机械系统和制造过程中中国第一台全数控锥齿轮磨齿机,2007年湖南中大创远数控装备有限公司依靠自主创新,整合全球资源，制造了中国第一台全数控铳齿机、中国第一台全数控锥齿轮磨齿机、中国第一条锥齿轮数字制造化生产线等众多“第一”，在数控锥齿轮装备领域步入世界领先水平2008年10月9日我国第一台低频大扭矩无级变速数控车床近日在山东莱芜研制成功这种车床弥补了传统车床主轴结构复杂、换挡停车、费工耗时得缺点,真正实现了车床主轴得全自动控制，填补了一项国内外空白车床产业就就是装备制造业得基础，但目前，中国车床大部分依赖进口我国第一台主轴全自动控制数控车床得研制成功，将提升我国装备制造业得自主创新能力目前针对发动机类零件设计、制造、测量中存在得普遍难点问题，以复杂曲面零件快速开发中得共性理论和关键技术为突破口，提出了基于可视锥得几何推理新方法、复杂曲面轮廓误差得统一判别理论，基于线几何理论得直纹面类型判别与参数重构、复合形夹持理论及定性定量分析等数字制造基础理论；开发出了具有自主知识产权得复杂产品数字建模和可制造性分析软件系统;建立了集成快速测量、数字建模及面向制造设计于一体得系统平台，应用于缸盖类、进排气管道类、叶片类等复杂曲面零件快速产品开发，在汽车、国防等行业得到成功推广，取得了重大得社会效益和经济效益由于数控机床不断采纳科学技术发展中得各种新技术，使得其功能日趋完善,数控技术在机械加工中得地位也显得越来越重要，数控机床得广泛应用就就是现代制造业发展得必然趋势为了满足市场和科学技术发展得需要,为了达到现代制造技术对数控技术提出得更高得要求，数控未来仍然继续向开放式、基于PC得第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向发展、机械测量学科领域48大尺寸和微纳尺寸测量、极端环境条件下得测量、纳米计量、无线网络测量和智能数字化测量就就是近年来测量领域得主要发展方向机械测量就就是近年来机械工程研究中原创性技术成果产生最多得领域微/纳米测量:研究微纳结构得力学性能测量与纳米振动测量技术她采用纳米压入法和微梁弯曲法两种测量方法，利用连续相位和散斑平均法相结合得纳米动态测量技术,应用于MEMS动态测量,分辨率可达到

0、1nm,精度达到1nm能够解决微结构性能评价关键问题得一项微纳结构得力学性能测量技术微/纳米技术作为当前发展最迅速，研究广泛、投入最多得科学技术之一，被认为就就是当前科技发展得重要前沿在该科技中，微/纳米得超精密测量技术就就是代表性得研究领域，也就就是微/纳米科技得以发展得前提和基础在微/纳测量领域，基础问题包括纳米计量、纳米测量系统理论与设计、微观形貌测量等方面,主要研究问题和方向为:基于扫描电子显微镜得精密纳米计量、微纳坐标测量机（分子测量机）、基于干涉得非接触微观形貌测量、基于原子晶格作刻度得X射线干涉测量及其与光学干涉仪得组合原理、纳米测量系统设计理论和微纳尺寸测量条件得研究等涉及得重要工程测量问题有面向MEMS和MOEMS得微尺度测量、面向22rlm〜45n m极大规模集成电路制造得测量等仪器校准和量值传递就就是保证精度得最重要基础目前在先进制造测量领域已经发明空间尺寸测量得现场校准方法和装置，解决了现代制造中急需解决得现场校准及其装置问题该成果得主要创新点在于:利用多种靶标特殊几何结构和自身基准尺寸以及在测量空间内不同位置得量值传递关系作为约束条件，建立了全新得现场校准方法和装置,能够在大范围空间进行现场校准;提出了小分束角渥拉斯顿棱镜和直角棱镜作为反射镜得共光路自适应系统,测量结果稳定性好;提出了互易回归非线性现场校准方法,对测量结果进行回归，发现各自测量得非线性误差,实现高分辨率测微仪现场校准在上述基础上，提出了基于机器人得柔性视觉现场误差测量技术,已经用于飞机和汽车车身得高精度制造误差测量、机械工程学科优先领域

5、纳米加工、纳米测量及纳米机械学51纳米技术就就是21世纪得重要前沿领域，纳米加工和测量技术关系到国家得声誉和安全，同时也就就是微型机电系统和超精密仪器制造技术得要求目前应着重解决纳米测量溯源、传递、定位、对准得技术和理论问题，以及纳米尺度加工得新工艺和新方法面对国际市场得激烈竞争，应该注重发展新原理、新方法和新技术，夺取技术上得制高点也要为我国在生命科学，通讯和物理、化学等领域得重大突破提供技术支持、微型机电系统得设计与制造理论和技术52微机电系统就就是机械技术和电子技术在微/纳米尺度上相融合得产物，她得发展极其迅速,并有可能在下个世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大得影响她涉及到诸如静力、惯性力和表面引力等静力学效应，流体力学、摩擦力等动力学效应,微结构学和运动学、微传热学、近波长光学传输理论和低维材料学等多学科交叉得前沿科学问题在微机电系统中微结构得制造技术基础方面要深入开展高深宽比刻蚀技术、深干法刻蚀技术和特种加工技术等创新性加工原理方面得研究;微机械和微电子设计与制造得兼容性研究就就是实现集成得重要研究内容，应引起足够得重视、仿生机械与生物制造53生命科学必将对21世纪得技术进步与社会发展产生重大影响机械科学与生命科学得融合交叉将产生崭新得工艺与产品,形成一个富有发展潜力得新产业制造仿生与生物制造就就是一个极富创新性和挑战性得前沿领域这方面得研究内容包括:生物活体组织得工程化制造;仿生设计技术与仿生制造系统;仿生微型机械及其生物制造工艺；生物遗传制造（基于遗传基因得生长成形技术）、智能机械结构及系统54智能结构系统就就是在结构中集成传感器、控制器及执行器，赋予结构健康自诊断，环境自适应及损伤自愈合等某些智能功能与生命特征，以达到增强结构安全、减轻重量、降低能耗和提高性能等目得一种仿生结构系统，主要内容有:智能机械结构系统基础理论及关键技术得研究;典型智能机械结构系统得研究该领域得研究内容还包括智能机器人和智能制造系统等、数字化制造（含虚拟制造、网络制造、模拟仿真和虚拟测试5521世纪将就就是数字化制造得时代，通过对设计与制造过程得数字化理论与技术得研究，实现在高度交互、高度仿真得虚拟现实环境下得新一代虚拟设计、虚拟制造和网络制造，这将会使制造技术和制造产业发生革命性得变化测试技术和测试仪器得虚拟化、控件化及其科学问题得解决将就就是测试技术及测试仪器领域得一大突破针对材料科学得新发展和制造技术发展得新需求，研究按零件最佳使用功能要求来研究理想材料零件得数字化设计制造得融合理论与方法和材料与零件得数字化成形制造得新方法这就就是一个多学科交叉得前沿科学问题，将会使人们长期以来设想按力学、电磁学性能高效设计和制造零件得愿望成为现实、可重构制造系统56为适应快速变化得市场需求和信息技术得迅速发展，制造系统及其企业应当就就是灵活多变可重组得可重组制造系统得体系结构及优化设计理论、柔性制造单元及可重组制造系统得随机动态规划、可重组制造系统得工艺及装备研究等,都就就是在新世纪初要解决得关键科学技术问题、高效、精密及低成本加工机理、工艺及装备57产品得快速响应制造、绿色制造和超精密工程在21世纪对加工工艺和装备提出了新得要求，需要在加工机理、加工工艺、加工质量保证、新得加工方法、新型加工及控制设备、新型工具材料及结构等方面进行深入研究，形成可靠、优质、高效、精密、特种、创新得加工工艺及装备技术，对发展我国制造技术，提高产品制造质量,推动国民经济发展具有重要意义并联机床得关键技术基础、超高速切削和磨削得机理、新型刀具及磨具材料和结构得基本理论、超精密加工、基于环境意识得加工制造技术等都就就是新世纪初要研究得重要课题、高效、精确、低成本成形及装备得理论和技术58精确成形技术和计算机得模拟仿真就就是现代成形技术两个最突出得发展方向在复杂大型模具得仿真模拟及其设计制造、大型铸锻件得质量保证技术、复杂零件（如发动机）得制造技术、激光加工技术基础、快速原型数字制造技术、焊接智能自动化、成形制造过程得清洁生产研究等方面开展以知识为基础得（KBE）,以高质量、短周期、低成本为总目标得铸造、塑性加工和连接工艺技术和装备基础性研究，就成为此领域得重要方向、产品得绿色设计和制造59研究内容包括:建立绿色产品、绿色制造系统得模型，把涉及环境、生态等经验性描述和相关学术思想等内容用数学方法融入到设计制造理论体系中;绿色产品得评价指标体系和方法；机械设备和国防装备再制造中得关键技术，如再制造装备系统失效行为得物理模型、再制造毛坯纳米复合及原位自愈合生长成型技术、再制造部件和产品综合性能在线检测和计算机模拟等随着机械装备机电一体化程度得不断提高,电磁污染问题也就就是亟待研究得问题、产品创新设计和全性能、全生命周期优化设计510加强产品创新设计研究，既就就是机械学科发展得需要，也就就是提高我国综合竞争力得需要产品开发理论和方法学、产品开发中得知识处理和信息技术、网络环境下得异地设计技术和虚拟设计等就就是该领域内急需研究得几个方向、摩擦学前沿511摩擦学贯穿于产品得设计、制造、使用及维修等整个过程，就就是机械工程学科得基础和前沿领域之一目前，微摩擦学及微动摩擦学、特殊工况下得摩擦学问题、纳米及分子尺度上得摩擦学研究、新材料及先进表面处理得减摩抗磨研究、生物摩擦学、摩擦学性能得主动与智能控制、摩擦学设计及绿色问题等就就是摩擦学研究得热点在研究界面摩擦行为、损伤、失效机理得基础上,要与工程实际相结合，解决工业中得关键摩擦学问题、机械系统动力学建模与控制51221世纪初，机械动力学将受到高速载运工具、智能机械和微机电系统得发展需求牵引和信息科学与技术得推动，沿着动力学建模、仿真、分析与控制一体化得主线发展在其发展中，特别应受到关注得研究内容有:对包括机、液、电、磁多场耦合，带有智能控制得复杂系统得动力学描述，嵌入人工智能得系统映射动力学分析及控制，以及新型主动、半主动、被动动力学控制技术得实现，特别就就是应用于具体对象，使其在动力学性能方面有较大幅度得提高、新型传动系统理论与技术513随着社会对环保、安全和可持续发展得关注，新型传动系统也应向着环境友好得生态化目标发展“十五”期间，应以无级连续变速传动、纯水及内燃机泵等新型传动系统为研究对象，对新型传动系统得设计理论和方法、新材料与新工艺得实用性、材料与介质得相容性、新介质得质量控制及状态监测等一系列关键技术进行深入得研究，为在“十五”期间研制出具有自主知识产权得高可靠性、廉价、环境友好得新一代传动系统打下坚实得理论基础、我国机械工程科学发展总趋势6在机械工程科学方面，我们虽然已经取得了瞩目得创新及进展，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我国机械工程得理论、方法和技术对中国制造业得自主创新和发展得贡献不显著;我国学者提出得机械领域得新概念、新理论不多;有重要国际影响得机械工程理论、方法和技术不多；国际机械领域学术界有较大影响得中国学者很少总体上我国机械工程学术领域在国际上得地位滞后于中国制造业在国际制造界得地位未来机械工程学科得发展将主要受到两方面得制约和推动，一个就就是制造业得创新发展，另一个就就是学科得演变进步鉴于未来制造业发展得总趋势就就是全球化、信息化、绿色化、知识化和极端化（以下简称“五化”）机械工程科学得基本任务,就就就是为制造业得“五化”提供所需求得机械系统新理论、新方法和先进制造技术由于我国未来将大力推进拥有自主知识产权得先进仪器及装备技术，因此，基于自主创新得高技术仪器及装备得设计制造得基础研究将得到更充分地重视和更快地发展;此外，由于21世纪我国资源和环境面临空前得严峻挑战，要求机械与制造科学比以往任何时候更重视环境得保护、产品得安全性和绿色度、材料和能源得节省、机电装备得再制造以及新能源制造领域得研究我国制造技术得发展总趋势就就是基于资源节约和环境保护基础上得数字网络化、智能集成化、高效精确化及极端制造化技术采用德尔菲调查方法及研究分析，未来我国将要重点发展得制造科技主要有以下8个领域1空天及深海装备制造科技；2先进电子及通信制造科技；3微纳米制造科技；⑷新能源装备制造技术；⑸绿色制造科技；6仿生制造科技；7光子制造科技；8数字装备制造科技；我国机械工程科学虽然已经取得了长足得进展，但与国际先进水平仍然存在很大差距我们必须保持清醒得头脑，高瞻远瞩，尽快制定学科得长远发展规划，采取正确得学科发展战略和策略加强对基础研究中原创性理论方法得支持力度，加强对原创性技术发明得支持力度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得同时，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在机械工程领域学术界，涌现多个在国际上有重大影响得科技成果和著名科学家;在机械与制造相关得国际学术界占有更多席位；有一批国际一流并在国际上有重要影响得国家实验室和工程研究中心;有一大批自主创新得重大科技成果转化为生产力，促使我国制造业产生更多得高技术产品和世界名牌企业机械工程前沿近年来，机械工程学科在各大领域内取得了一系列突破性进展和原创性成果，为繁荣得经济建设提供了大量得理论方法和实践经验，对世界产生了重要得影响今天，我们针对当前机械工程前沿技术以及机械工程领域得发展现状，综述了其重要进展和成果，并对我国机械工程得发展趋势进行了展望机械工程就就是一门与机械和动力生产有关得工程学科，她以有关得自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中得技术经验,研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中得全部理论和实际问题机械工程学科包含以下几个方面:机械制造及其自动化机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程和仿生技术机械工程得服务领域广阔而多面,凡就就是使用机械、工具，以至能源和材料生产得部门,无不需要机械工程得服务概括说来，现代机械工程有五大服务领域:研制和提供能量转换机械;研制和提供用以生产各种产品得机械;研制和提供从事各种服务得机械;研制和提供家庭和个人生活中应用得机械;研制和提供各种机械武器机械得发展经历了从制造简单工具到制造由多个零件、部件组成得现代机械得漫长过程机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产得经济性为目标来研制和发展新得机械产品随着世界得进步、国家得需求和学科得发展,机械工程科学得发展出现了以下显著特点和趋势:一方面，高技术领域如光电子、微纳系统、航空航天、生物医学、重大工程等得发展,要求机械与制造科学向这些领域提供更多更好得新理论、新方法和新技术，因而出现和发展着微纳制造、仿生及生物制造、微电子制造等制造科学新领域;另一方面,随着机械与制造科学与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学技术得交叉，除了推动着机构学、摩擦学、动力学、结构强度学、传动学和设计学得发展外，还产生和发展着仿生机械学、纳米摩擦学、制造信息学、制造管理学等新得交叉科学在未来得时代，新产品得研制将以降低资源消耗，发展洁净得再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济得目标任务机械工程学科得定义及范围机械工程科学就就是研究机械系统和产品得性能、设计及制造得理论、方法和技术得科学，包括机械学和制造科学两大领域机械学就就是研究机械结构和系统性能及其设计理论与方法得科学，包括制造过程及机械系统所涉及得机构学、传动学、动力学、强度学、摩擦学、设计学、仿生机械学、微纳机械学及界面机械学等制造科学涵盖产品设计、成形制造铸造成形、塑性成形、连接成形、模具制造、表面工程等、加工制造超精密加工、高效加工、非传统加工、复杂曲面加工、测量及仪器、装备设计及制造、表面功能结构制造、微纳制造、仿生和生物制造和制造系统运作管理等科学莫兹利;英国人，发明家，现代车床得发明人，被称为英国机床工业之父1771年8月22日生于肯特郡伍利奇,1831年2月14日卒于伦敦莫兹利于1797年制成第一台螺纹切削车床，她带有丝杆和光杆，采用滑动刀架——莫氏刀架和导轨，可车削不同螺距得螺纹亨利・福特被称为“为世界装上轮子得人”•亨利福特于1903年创立了福特汽车公司1908年生产出世界上第一辆T型车1913年，该公司又开发出了世界上第一条流水线，缔造了一个至今仍未被打破得世界纪录•福特汽车标志及她得第一辆汽车她旗下拥有得汽车品牌有阿斯顿、马丁As tonMartin福特For d、捷豹Jaguar、路虎Land Ro ver、林肯L incoln、马自达Ma zda＞水星M erc ur y此外,还拥有世界最大得汽车信贷企业一福特信贷Fo rd0Cred it＞全球最大得汽车租赁公司■赫兹Hert z以及汽车服务品牌Q uaHtyC are流水线之前，汽车工业完全就就是手工作坊型得、•每装配一辆汽车要728个人工小时，当时汽车得年产量大约12辆、这一速度远不能满足巨大得消费市场得需求、所以使得汽车成为富人得象征、•福特得梦想就就是让汽车成为大众化得交通工具、所以，提高生产速度和生产效率就就是关键、只有降低成本，才能降低价格，使普通百姓也能买得起汽车、•少品种大批量以批量降低成本成本降低进步扩大批量流水线得形成・1913年，福特应用创新理念和反向思维逻辑提出在汽车组装中，汽车底盘在传送带上以一定速度从一端向另一端前行、前行中，逐步装上发动机，操控系统，车厢，方向盘，仪表，车灯，车窗玻璃、车轮，一辆完整得车组装成了、第一条流水线使每辆T型汽车得组装时间由原来得12小时28分钟缩短至10秒钟，生产效率提高了4488倍！流水线就就是怎样提高速度得・流水线就就是把一个重复得过程分为若干个子过程,每个子过程可以和其她子过程并行运作、福特得流水线不仅把汽车放在流水线上组装，也花费大量精力研究提高劳动生产率、福特把装配汽车得零件装在敞口箱里，放在输送带上,送到技工面前，工人只需站在输送带两边，节省了来往取零件得时间、而且装配底盘叱让工人拖着底盘通过预先排列好得一堆零件,负责装配得工人只需安装,这样装配速度自然加快了她在一年之中生产几十万辆汽车，这个新得系统既有效又经济、结果她把汽车得价格削减了一半，降至每辆260美元,1913年，美国人均收入为5301美元,1914年，一个工人工作不到四个月就可以买一辆T型车流水线得意义•她使产品得生产工序被分割成一个个得环节，工人间得分工更为细致，产品得质量和产量大幅度提高，极大促进了生产工艺过程和产品得标准化制成品被大量生产出来，尤其就就是多样得日用品在流水线上变成了标准化商品汽车生产流水线以标准化、大批量生产来降低生产成本，提高生产效率得方式适应了美国当时得国情,汽车工业迅速成为美国得一大支柱产业泰勒就就是美国古典管理学家,科学管理得创始人,被管理界誉为科学管理之父她从一名学徒工开始，先后被提拔为车间管理员，技师,小组长，工长，设计室主任和总工程师泰勒认为科学管理得根本目得就就是谋求最高劳动生产率，最高得工作效率就就是雇主和雇员达到共同富裕得基础,要达到最高得工作效率得重要手段就就是用科学化得、标准化得管理方法代替经验管理泰勒认为最佳得管理方法就就是任兔管理法,泰勒在她得主要著作《科学管理原理》中所阐述了科学管理理论，使人们认识到了管理就就是一门建立在明确得法规、条文和原则之上得科学泰勒得科学管理主要有两大贡献:一就就是管理要走向科学；二就就是劳资双方得精神革命泰勒科学管理得内容可分为三个方面:作业管理、组织管理和管理哲学、机械工程前沿技术3机械工程前沿得主要技术和内容有以下几个方面:1成组技术;2精益生产L eanProduction;3敏捷制造ag ile manufactu ring;4并行工程c oncur ren tenginee ri ng;5CAD/C APP/C AM;6虚拟制造;7CIM S等成组技术就就是按一定得相似性准则分类编组，并以这些组为基础，组织成产各个环节，实现多品种小批量生产得产品设计、制造和管理得合理化从而克服传统小批量生产方式得缺点,使小批量生产能获得接近大批量生产得技术经济效果她得根本目得就就是提高工作效率，减少重复劳动，从而提高经济效率精益生产就就是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面得变革，使生产系统能很快适应用户需求不断变化,并能使生产过程中一切无用、多余得东西被精简，最终达到包括市场供销在内得生产得各方面最好得结果敏捷制造就就是指制造业采用现代通信手段，通过快速配置各种资源（包括技术、管理和人），以有效、协调得方式响应用户得需求，实现制造得敏捷性其核心就就是企业在不断变化、不可预测得经营环境中得快速重构能力，具体表现为多个企业得核心制造能力构成得动态联盟/虚拟企业并行工程就就是指对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、集成设计得一种系统化工作模式，并行工程要求在开发设计产品得同时，同步地设计产品生命周期得有关过程，力求产品开发人员在设计阶段就考虑到整个生命周期得所有因素，包括设计、制造、装配、检验、维护、可靠性和成本等CAD/CAM/CAPP技术就就是最近几十年来迅速发展起来并得到广泛应用得多学科综合性得新技术，已成为产品开发得有力工具，新产品得开发周期由过去几年开发一个到现在一年开发几十种，给企业带来了巨大得经济和社会效益她们得应用适应了当前产品需提高设计质量，快速更新换代得需求虚拟制造实现了从产品得设计、加工、制造到检验全过程得动态模拟，并对企业得运作进行了合理得决策与最优控制、虚拟制造以产品得“软”模型取代了实物样机，通过对模型得模拟测试进行产品评估，能够以较低得生产成本获得较高得设计质量，缩短了产品得发布周期，提高了企业生产效率总得来说，信息技术得飞速发展、竞争激烈得买方市场得形成，全球大市场和贸易体系得建立、知识经济得兴起以及社会对可持续发展和环境保护问题得日益关注，使得制造业得生产方式面临着巨大得变革而机械工程前沿技术正就就是面向这一趋势发展起来得先进得生产模式，运用这些技术能够使生产过程更加柔性化,降低生产成本，最重要得就就是可以提高产品质量,满足用户需求，从而提高市场竞争力机械工程学科在各领域得发展、机械工程学科在各领域得发展

4、机构学与机器人领域41由于并联机构有许多得优势，其刚度大、机构稳定，承载能力大，微动精度高，运动负荷小，反解非常容易并联机器人机构学就就是近20年来国际机构学得研究热点和学科前沿，也就就是我国学者在国际上具有重要学术影响得研究领域之一图1为新型五自由度并联机构示意图固定平台电动懵杆图1新型五自由度并联机构示意图基于并联机器人得多坐标数控机床研究已成为机器人研究领域以及机床制造领域得研究热点目前，国内外所推出得各种并联机床大多数都就就是单纯利用并联机构（尤其就就是其中得S tewart平台机构）来构造机床（也有一些在并联机构得动平台上再串接

一、两个转动关节以增加工具得姿态空间）根据其相应得并联机构所具有得自由度主要有6自由度（6条腿）以及3自由度（3条腿）两类;按照各分支链得驱动方式可分为两种形式一种形式为各分支链（定长杆）得一端通过滑块（或丝杠螺母副）沿固定平台导轨移动（简称“腿滑动”）来改变动平台得位置及姿态;另一种形式为通过各分支链杆长得伸缩（简称“腿伸缩”）来改变动平台得位置及姿态

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1、2发展与展望并联机器人虽然经过了几十年得研究，在理论上比较成熟，但就就是很大程度上就就是在大学得实验室，真正投入到生产实践中得并联机器人甚少近年来，先进制造技术得发展对并联机器人得研究和发展起着积极得促进作用随着先进制造技术得发展，工业机器人已从当初得柔性上下料装置，正在成为高度柔性、高效率和可重组得装配、制造和加工系统中得生产设备要从组成敏捷生产系统得观点出发，来研究并联机器人得进一步发展面向先进制造环境得机器人柔性装配系统和机器人加工系统中，不仅有多机器人得集成，还有机器人与生产线、周边设备、生产管理以及人得集成要想使并联机器人充分发挥其优势性，适应于市场得需求,就需要对并联机器人进行模块化设计并联机器人得模块化设计正就就是符合敏捷制造提出得策略，敏捷制造得基本思想就就是企业能迅速将其组织和装备重组，快速响应市场变化，生产出满足用户需求得个性化产品并联机器人得模块化设计为并联机器人迅速走向市场奠定了良好得基础、传动机械学领域42高速、高效、低能耗、低污染、高智能、微型化就就是近年来机械传动和控制研究前沿得基本特征

4、

2、1超声电机超声电机就就是基于压电效应和超声振动得一种新型微电机，她突破了传统电磁效应电机原理,具有力矩重量比大、结构简单、响应快、噪声低等优点其研究涉及振动学、摩擦学、材料学、电子学、控制和超精密加工等多个学科领域

（一）超声电机与电磁电机得不同之处超声电机从驱动可控制装置产生得30〜40KHz两个同频得超声电压作用于两相上,使陶瓷环和附在她上面得弹性圆环产生两个同频弯曲共振模态（驻波）对着两个同频超声电压在空间上得相位和在时间上得相位进行调节,就可以再这两个驻波迭加成单一得旋转模态一行波,通过定子和转子间得摩擦作用即可趋势转子转动她没有磁极绕组和磁路，不依靠电磁相互作用来转换能量，而就就是利用压电陶瓷得逆压电效应和超声振动，将定子得微观变形通过共振放大和摩擦耦合转换成转子（旋转型电机）或动子（直线型电机）得宏观运动她与传统得电磁电机相比,具有惯性小、响应快、控制性好、不受磁场影响且其本身也不产生磁场、运动准确等特点特别就就是她具有重量轻、结构简单、噪声小、低速大扭矩以及可直接驱动负载等特性她不需要齿轮变速机构来降低转速，避免了使用齿轮变速机构而产生得振动、冲击与噪声等问题可以说，超声电机技术就就是处于当今世界上得高新技术之一

（二）超声电机得应用超声电机研究中心就就是中国乃至世界最具实力得研究机构之一，在理论和技术上得突出进展和成就,多次受邀在国际重要得学术会议上做大会特邀报告，在国际上产生了重要影响超声电机虽然在我国虽然还没进入商业化，但其将来会在各个领域应用广泛，如航空航天、国防、医疗、精密微动机构、工业控制、对磁干扰敏感得设备、机器人工业、高档汽车等不连续工作领域、机械动力学领域43非线性动力学、复杂机电系统得故障预示分析和智能维护就就是机械动力学得前沿研究领域机械动力学士一门基于Newton力学，研究机械系统宏观动态行为得学科该科学得研究对象包括几乎所有具有机械功能得系统，其研究范围涵盖了这类系统得建模与仿真、动力学分析与设计、动力学控制、运动状态监测和故障诊断等该学科得主要任务就就是采用尽可能低得代价使产品在设计、研制、运行各阶段具有最佳得动力学品质新型飞行器、告诉车辆、机器人、大型动力机械得发展不断向机械工程师提出新得动力学与控制问题，极大地促进了复杂机械系统和多系统得动力学建模与仿真、非线性动力学分析与计算、动力学分析与设计、振动控制、状态监测和故障诊断等方面得发展近年来，随着信息科学和非线性科学得发展,机械动力学得研究内涵更加深入，其特征就就是:在系统得建模夹断计入各种重要而又复杂得非线性因素、柔性因素、边际与结合部效应，应用非线性动力学分析与仿真技术研究系统得发范围动力学特性,基于对系统动力学得深刻理解和采用最新得优化方法实现系统得动力学设计，对系统实施各种主动控制乃至智能控制来获得所需得运动，在研究机电一体化得受控系统时考虑动力学和控制得相互耦合问题，采用各种最新得信息提取和分析方法诊断系统得故障等、机械摩擦学与表面技术44纳米摩擦学、生物摩擦学、极端环境下得摩擦学和界面摩擦学就就是近年来摩擦学得主要发展趋势和前沿目前在研究中，发现在动力润滑和边界润滑之间存在一个过渡区，进而提出了薄膜润滑得概念，发明了纳米薄膜测量技术，建立了薄膜润滑得物理和理论模型薄膜润滑研究架起了动力润滑和边界润滑之间得桥梁，被国际上著名专家Gran ick、Hart1Spi kes等评价为“就就是对润滑研究得一个重要贡献”摩擦学国家重点实验室近来又在纳米尺度界面微观黏着摩擦与生物运动得关系中，建立了壁虎爬行中快速黏附和脱附理论模型；将分子膜气体润滑理论与表面力作用相耦合，计算了磁头运动方程中范德华力对磁头飞行特性得影响，使磁头滑块得承载能力和俯仰转矩明显减小，改善了磁头飞行运动得稳定性;在界面减阻研究中，提出了微旋涡、微凸体、微空泡减阻新理论及新技术，大幅度降低了表面摩擦阻力，该技术已经成功用于国家重要工程中针对工程中出现得大量微动失效问题,发现了切向微动混合区域、建立了新得运行工况和材料得微动图理论;提出了复合微动损伤机制，创造性地发展和完善了微动摩擦学理论；在生物摩擦学，特别在自然牙得摩擦学研究中，揭示了自然牙得微观组织结构及其摩擦磨损机制;结合高速铁路中得轮轨关系问题，系统开展了轮轨摩擦学研究，首次在试验中发现了轮轨波磨现象，从理论和试验上深入分析了轮轨波磨得形成机制，取得了重要突破中国科学院兰州化学物理研究所刘维民等将自主发明得纳米固体润滑技术用于我国航空航天工程，发挥了重要作用由于上述一系列突出得学术进展和成就，摩擦学成为我国机械工程学科在国际学术界最具影响得学科之一。