机械工程研究回顾与展望

[摘 要]从综合化与专业化的角度描述机械工程整休发展脉络，回顾我国自80年代以来机械工程综合研究的发展历程，指出由借鉴融合转入交叉融合这一发展规律，介绍中国机械工程学会中综合研究对学科发展与工业进步的推动。

[关键词]机械工程；综合研究；展望

中图分类号：TG702 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0110-01

在国家的大力支持下，机械工程研究领域近年来取得了一系列突出进展和原创性成果，为我国机械工程和经济建设提供了大批新理论、新技术和新方法，在国内外产生了重要影响，有的领域已在国际学术界占有一席之地。虽然如此，我国机械工程科学在国际上总体还处于落后地位。未来制造业发展总趋势是全球化、信息化、绿色化、知识化和极端化。制造技术的发展总趋势是基于资源节约和环境保护基础上的数字网络化、高效精确化、智能集成化及制造极端化。

一、机械工程科学的定义和范围

机械工程科学是研究机械系统、设计及制造的理论的方法和技术的学科，包含机械学和制造科学两大领域。机械学是研究机械结构及系统性能及其设计理论与方法的科学，包含制造过程及机械系统所涉及的动力学、传动学、机构学、强度学、微机械学、设计学、仿生机械学、摩擦学及界面机械学等。[1]、

二、传统机械工程重要领域探讨

（一）摩擦学领域。上世纪90年代，清华大学在纳米摩擦学及其技术研究领域取得了重要进展。在计算机硬盘基片表面超精化学机械，提出了超精表面纳米粒子的行为机制，发现了化学与机械作用均衡规律，探索出硬盘基片超精表面新型CMP技术及先进的抛光工艺，使抛光后表面波纹度和粗糙度均低于0.1nm（纳米）。西南交通大学结合高速铁路中的轮轨问题进行研究，首次在试验中再现了轮轨波现象，从理论和试验上深入分析了轮轨波的形成机制。中国科学院兰州化学物理研究所将研发的纳米固体技术用于我国航空航天工程，发挥了重要作用。摩擦学成为我国机械工程学科在国际学术界最具影响的学科之一。

（二）机械传动学科领域。本世纪初，南京航空航天大学超声电机研究中心在新型超声电机运动机理、机电模型、驱动与控制技术等方面提出了系统的理论和设计方法，发明了几十种独具特色的行波、驻波超声电机以及驱动器。华中科技大学在高速超精密运动控制研究中，率先发现并阐明了气浮轴承气旋现象产生的机理。重庆大学发明了具有多曲面与直线圆弧凹槽有机组合的水橡胶合金轴承，该轴承节省了大量贵金属，在国内外船舶等传动系统中得到广泛应用。

（三）仿生机械和生物制造领域。吉林大学在仿生柔性动态减阻、仿生理论研究中取得了重要进展，创建和发展了机械仿生学科、发明了一系列地面机械减阻仿生技术，并成功地应用于农业机械和国防工程。西安交通大学在人工骨仿生制造研究中建立了骨组织的模型，提出了骨缺损的复合结构修复方法，采用快速成型法制造了人工骨的结构框架，并在动物骨缺损修补中获得成功。

（四）先进电子制造领域。不久前，中南大学提出了“极端制造”的理念。上海交通大学、清华大学等围绕硬盘驱动器和芯片制造中的关键科学问题开展了系统研究，提出了纳米量级划痕深度和长度可控的单颗磨粒磨削方法，建立了硅片自旋转磨削的砂轮临界切深模型；揭示了高加速度运动系统的宽频多模态复合运动特征，提出了高加速度、高精度、高可靠性精密驱动平台的设计理论与控制方法；阐明了超声键合界面原子快速扩散机理，发现了键合界面的“粘滑”运动特性，提出了变参数加载技术。

三、综合研究对机械工程学科发展的推动

随着综合研究广度的拓展，不断形成一些新的技术领域，在具有相当数量的研究人员与相当研究水准的条件下，便成立了相应的学术组织，以进一步推进该新领域的发展。

1995年4月以来，先进制造技术已成为中国机械工程学会总会的学术活动的中心，其学术气氛十分活跃。先进制造技术是生产工程分会、机械设计分会、机械工业自动化分会、材料分会、物料搬运分会、管理工程分会、工业工程分会共同携手的大综合、大交叉领域，广义上也可扩展至总会33个分会的大综合。由于学科间的不断借鉴、交叉、融合，其界限已逐渐淡化，技术与管理结合更加紧密，走向技术、经济、社会的大融合。先进制造技术内涵中的集成制造、敏捷制造、绿色制造、动态联盟、精密制造、快速成形、纳米技术、智能制造、并行工程、精节生产、再工程等是典型的综合研究，是多学科专家协同的成就，最能充分地反映了综合研究对机械工程发展的推动。

同时，我国工业发展的根本出路在于机械化，培养掌握现代化科学技术的机械工程人才是 振兴机械工业的当务之急。为适应市场经济体制的需求，为了工业现代化，应建设具有广泛意义的、被国内外认同的机械工程学科，要吸取国内外机械工程学科 建设的成功经验，为工业输送知识面宽、基础厚、素质高、适应性强、具有创新精神的工程技术人才，致力于机械制造企业现代化，为我国工业现代化做出贡献。

四、结束语

现代机械工程科学前沿有着显著特征：一方面，它与信息技术、 材料科学、生命科学和管理科学相交叉；另一方面，它在创造性地解决机械工程关键科学问题的过程中得到发展。随着国家级对这一学科的重视，机械工程科学领域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，尽快制定机械工程领域的长远发展规划。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。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年前后机械与制造领域总体上进入国际先进行列.