機(jī)械工程學(xué)科前沿課件

機(jī)械工程學(xué)科前沿

Frontiersofmechanicalengineering主講人：肖漢斌機(jī)械工程學(xué)科前沿

Frontiersofmechani1主要內(nèi)容機(jī)械工程學(xué)科前沿港口機(jī)械方面的研究前沿主要內(nèi)容機(jī)械工程學(xué)科前沿2機(jī)械工程學(xué)科架構(gòu)機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科二級(jí)學(xué)科機(jī)械設(shè)計(jì)及理論機(jī)械電子工程機(jī)械制造及其自動(dòng)化自主設(shè)立學(xué)科:物流技術(shù)與裝備車輛工程機(jī)械工程學(xué)科架構(gòu)機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科二級(jí)學(xué)科機(jī)機(jī)機(jī)自主設(shè)立學(xué)科:3一、機(jī)械工程學(xué)科的定義、范圍二、國(guó)內(nèi)外機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及進(jìn)展三、機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展展望一、機(jī)械工程學(xué)科的定義、范圍二、國(guó)內(nèi)外機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)4一、機(jī)械工程學(xué)科的定義及范圍機(jī)械工程學(xué)科是研究機(jī)械系統(tǒng)和產(chǎn)品的性能、設(shè)計(jì)及制造的理論、方法和技術(shù)的科學(xué)，包括機(jī)械學(xué)和制造科學(xué)兩大學(xué)術(shù)領(lǐng)域。機(jī)械學(xué)是研究機(jī)械結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)性能及其設(shè)計(jì)理論與方法的科學(xué)，包括制造過程及機(jī)械系統(tǒng)所涉及的機(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)、仿生機(jī)械學(xué)、微納機(jī)械學(xué)及界面機(jī)械學(xué)等。制造科學(xué)涵蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、成形制造(鑄造成形、塑性成形、連接成形、模具制造、表面工程等)、加工制造(超精密加工、高效加工、非傳統(tǒng)加工、復(fù)雜曲面加工、測(cè)量及儀器、裝備設(shè)計(jì)及制造、表面功能結(jié)構(gòu)制造、微納制造、仿生和生物制造)和制造系統(tǒng)運(yùn)作管理等科學(xué)。一、機(jī)械工程學(xué)科的定義及范圍機(jī)械工程學(xué)科是研究機(jī)械系統(tǒng)和產(chǎn)品5一級(jí)代碼二級(jí)代碼三級(jí)代碼機(jī)械學(xué)機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器組成原理機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)機(jī)器人機(jī)械學(xué)傳動(dòng)機(jī)械學(xué)機(jī)械傳動(dòng)流體傳動(dòng)復(fù)合傳動(dòng)機(jī)械動(dòng)力學(xué)振動(dòng)/噪聲測(cè)試、分析與控制機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、診斷與維護(hù)機(jī)械結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)表1：機(jī)械工程學(xué)科的學(xué)術(shù)范圍一級(jí)代碼二級(jí)代碼三級(jí)代碼機(jī)機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器組成原理6表2：機(jī)械工程學(xué)科的學(xué)術(shù)范圍（續(xù)1）一級(jí)代碼二級(jí)代碼三級(jí)代碼機(jī)械學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)損傷、疲勞與斷裂機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度理論與可靠性設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)安全評(píng)定機(jī)械摩擦學(xué)與表面技術(shù)機(jī)械摩擦、磨損與控制機(jī)械潤(rùn)滑、密封與控制機(jī)械表面效應(yīng)與表面技術(shù)工程摩擦學(xué)與摩擦學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)理論與方法概念設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)智能設(shè)計(jì)與數(shù)字化設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)機(jī)械仿生學(xué)機(jī)械仿生原理仿生機(jī)械設(shè)計(jì)與制造人－機(jī)－環(huán)境工程學(xué)表2：機(jī)械工程學(xué)科的學(xué)術(shù)范圍（續(xù)1）一級(jí)代碼二級(jí)代碼三級(jí)代7一級(jí)代碼二級(jí)代碼三級(jí)代碼制造科學(xué)零件成形制造鑄造工藝與裝備塑性加工工藝、模具與裝備焊接結(jié)構(gòu)、工藝與裝備近凈成形與快速制造零件加工制造切削、磨削加工工藝與裝備非傳統(tǒng)加工工藝與裝備超精密加工工藝與裝備高能束加工工藝與裝備制造系統(tǒng)與自動(dòng)化數(shù)控技術(shù)與裝備數(shù)字化制造與智能制造可重構(gòu)制造系統(tǒng)可持續(xù)設(shè)計(jì)與制造制造系統(tǒng)調(diào)度、規(guī)劃與管理表3：機(jī)械工程學(xué)科的學(xué)術(shù)范圍（續(xù)2）一級(jí)代碼二級(jí)代碼三級(jí)代碼制零件成形制造鑄造工藝與裝備塑性加工8一級(jí)代碼二級(jí)代碼三級(jí)代碼制造科學(xué)機(jī)械測(cè)試?yán)碚撆c技術(shù)機(jī)械計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、理論與方法機(jī)械測(cè)試?yán)碚摗⒎椒ㄅc技術(shù)機(jī)械傳感器技術(shù)與測(cè)試儀器機(jī)械制造過程監(jiān)測(cè)與控制微/納機(jī)械系統(tǒng)微/納機(jī)械驅(qū)動(dòng)器與執(zhí)行器件微/納機(jī)械傳感與控制微/納制造過程檢測(cè)與控制微/納機(jī)械系統(tǒng)組成原理與集成表4：機(jī)械工程學(xué)科的學(xué)術(shù)范圍（續(xù)3）一級(jí)代碼二級(jí)代碼三級(jí)代碼制機(jī)械測(cè)試?yán)碚撆c技術(shù)機(jī)械計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、理9二、機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及重要進(jìn)展二、機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀10學(xué)校名稱英文名稱國(guó)家或地區(qū)美國(guó)麻省理工學(xué)院MassachusettsInstituteofTechnology美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校UniversityofCalifornia–Berkeley美國(guó)劍橋大學(xué)UniversityofCAMBRIDGE英國(guó)美國(guó)斯坦福大學(xué)StanfordUniversity美國(guó)加州理工學(xué)院CaliforniaInstituteofTechnology美國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院UCL(UniversityCollegeLondon)英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院IMPERIALCollegeLondon英國(guó)普林斯頓大學(xué)PRINCETONUniversity美國(guó)約翰．霍普金斯大學(xué)JOHNSHOPKINSUniversity美國(guó)康乃爾大學(xué)CornellUniversity美國(guó)表5：世界前100名大學(xué)中開設(shè)機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)校

（1-10）學(xué)校名稱英文名稱國(guó)家美國(guó)麻省理工學(xué)院Massachusett11表6：世界前100名大學(xué)中開設(shè)機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)校(11-20）麥吉爾大學(xué)McgillUniversity加拿大密西根大學(xué)-安娜堡分校UniversityofMichigan-AnnArbor美國(guó)愛丁堡大學(xué)UniversityofEDINBURGH英國(guó)蘇黎世理工學(xué)院ETHZurich瑞士東京大學(xué)UniversityofTOKYO日本國(guó)王學(xué)院KING'SCollegeLondon英國(guó)京都大學(xué)KYOTOUniversity日本曼徹斯特大學(xué)UniversityofMANCHESTER英國(guó)美國(guó)卡內(nèi)基米隆大學(xué)CarnegieMellonUniversity(PA)美國(guó)多倫多大學(xué)UniversityofTORONTO加拿大表6：世界前100名大學(xué)中開設(shè)機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)校(11-212表7：世界前100名大學(xué)中開設(shè)機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)校

（21-30）香港大學(xué)UniversityofHONGKONG香港西北大學(xué)NORTHWESTERNUniversity美國(guó)布里斯托爾大學(xué)UniversityofBRISTOL英國(guó)香港科技大學(xué)HONGKONGUniversityofScienceAndTech香港不列顛哥倫比亞大學(xué)UniversityofBRITISHCOLUMBIA加拿大昆士蘭科技大學(xué)UniversityofQUEENSLAND澳大利亞莫納什大學(xué)MONASHUniversity澳大利亞清華大學(xué)TSINGHUAUniversity中國(guó)東京工業(yè)大學(xué)TOKYOInstituteofTechnology日本表7：世界前100名大學(xué)中開設(shè)機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)校（21-313表8：國(guó)內(nèi)機(jī)械工程具有一級(jí)學(xué)科博士授予權(quán)的大學(xué)（43所）1-10：

一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)授權(quán)單位一級(jí)學(xué)科國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科二級(jí)學(xué)科國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科機(jī)械制造及其自動(dòng)化機(jī)械電子工程機(jī)械設(shè)計(jì)及理論清華大學(xué)△浙江大學(xué)△上海交通大學(xué)△華中科技大學(xué)△吉林大學(xué)△西安交通大學(xué)△四川大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)△山東大學(xué)△天津大學(xué)△表8：國(guó)內(nèi)機(jī)械工程具有一級(jí)學(xué)科博士授予權(quán)的大學(xué)（43所）1-14表9：國(guó)內(nèi)機(jī)械工程具有一級(jí)學(xué)科博士授予權(quán)的大學(xué)（順序按2009年綜合排名）11-20：

中南大學(xué)△東南大學(xué)北京航空航天大學(xué)△大連理工大學(xué)△同濟(jì)大學(xué)△華南理工大學(xué)△重慶大學(xué)△西北工業(yè)大學(xué)△北京理工大學(xué)△中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)表9：國(guó)內(nèi)機(jī)械工程具有一級(jí)學(xué)科博士授予權(quán)的大學(xué)（順序按20015表10：國(guó)內(nèi)機(jī)械工程具有一級(jí)學(xué)科博士授予權(quán)的大學(xué)（順序按2009年綜合排名）21-30：湖南大學(xué)△東北大學(xué)△南京航空航天大學(xué)△武漢理工大學(xué)△上海大學(xué)△北京科技大學(xué)△西安電子科技大學(xué)南京理工大學(xué)西南交通大學(xué)△中國(guó)礦業(yè)大學(xué)△表10：國(guó)內(nèi)機(jī)械工程具有一級(jí)學(xué)科博士授予權(quán)的大學(xué)（順序按2016表10：國(guó)內(nèi)機(jī)械工程具有一級(jí)學(xué)科博士授予權(quán)的大學(xué)（順序按2009年綜合排名）31-43：北京交通大學(xué)北京工業(yè)大學(xué)燕山大學(xué)△哈爾濱工程大學(xué)江蘇大學(xué)合肥工業(yè)大學(xué)△太原理工大學(xué)國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)△長(zhǎng)安大學(xué)長(zhǎng)春理工大學(xué)廣東工業(yè)大學(xué)解放軍理工大學(xué)西安理工大學(xué)表10：國(guó)內(nèi)機(jī)械工程具有一級(jí)學(xué)科博士授予權(quán)的大學(xué)（順序按2017研究前沿2、傳動(dòng)機(jī)械學(xué)領(lǐng)域1、機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域

3、機(jī)械動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域4.機(jī)械摩擦學(xué)與表面技術(shù)5、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域6、機(jī)械仿生學(xué)領(lǐng)域7、數(shù)字制造領(lǐng)域

8、機(jī)械測(cè)量學(xué)科領(lǐng)域研究前沿2、傳動(dòng)機(jī)械學(xué)領(lǐng)域1、機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域3181.機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域

并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)是近20年來國(guó)際機(jī)構(gòu)學(xué)的研究熱點(diǎn)和學(xué)科前沿，也是我國(guó)學(xué)者在國(guó)際上具有重要學(xué)術(shù)影響的研究領(lǐng)域之一。1.機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)是近19機(jī)械學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域燕山大學(xué)黃真、上海交通大學(xué)高峰、香港科技大學(xué)李澤湘、金陵石化楊廷力等以螺旋理論、李群和李代數(shù)、集合論等為數(shù)學(xué)工具，提出少自由度并聯(lián)機(jī)結(jié)構(gòu)綜合的普適性方法和通用的自由度計(jì)算公式、主螺旋解析識(shí)別模型、一階和二階運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)模型以及性能與構(gòu)件尺度空間模型。利用上述理論綜合出數(shù)十種新機(jī)構(gòu)，開發(fā)出力傳感器、微操作機(jī)器人、地震模擬器，并為鍛造操作機(jī)、伺服壓機(jī)、電鏟等裝備的自主設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)。機(jī)械學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域燕山大學(xué)黃真、上海交通大學(xué)20天津大學(xué)黃田、清華大學(xué)汪勁松等提出基于線性空間理論的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)雅可比矩陣普適性建模方法及包括運(yùn)動(dòng)／力傳遞特性和優(yōu)質(zhì)尺度域在內(nèi)的多種性能評(píng)價(jià)與參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，攻克了運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定、軌跡規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)／力控制、動(dòng)態(tài)性能檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)。利用上述理論和關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出5軸聯(lián)動(dòng)大型龍門混聯(lián)機(jī)床、飛行模擬器、柔性支撐裝備、高速包裝機(jī)器人、5自由度混聯(lián)機(jī)器人作業(yè)單元等多種工程化裝備，并在大型水電葉輪加工、射電望遠(yuǎn)鏡重大科學(xué)工程、大型鋼管相貫線火焰切割、新型網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)數(shù)字化制造以及醫(yī)藥軟袋和鋰離子電池自動(dòng)化生產(chǎn)線中得到成功應(yīng)用。機(jī)械學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域天津大學(xué)黃田、清華大學(xué)汪勁松等提出基于線性空間理論的少自由度21北京航空航天大學(xué)宗光華等建立了一套以柔度矩陣為核心的全柔性并聯(lián)精微機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，開發(fā)出若干微納操作／裝配并聯(lián)柔性微動(dòng)平臺(tái)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)孫立寧等提出基于大行程柔性鉸鏈的宏微一體化柔性并聯(lián)微動(dòng)平臺(tái)的理論和技術(shù)。華南理工大學(xué)張憲民等以平面三自由度并聯(lián)柔順精密定位機(jī)構(gòu)為平臺(tái)，提出綜合考慮固有頻率、最大應(yīng)力、最大驅(qū)動(dòng)力等在內(nèi)的低耦合精密定位機(jī)構(gòu)，并在電子制造裝備中得到應(yīng)用。機(jī)械學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域北京航空航天大學(xué)宗光華等建立了一套以柔度矩陣為核心的全柔性并22機(jī)械學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域基于并聯(lián)機(jī)器人的多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床研究已成為機(jī)器人研究領(lǐng)域以及機(jī)床制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

目前，國(guó)內(nèi)外所推出的各種并聯(lián)機(jī)床大多數(shù)都是單純利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)(尤其是其中的Stewart平臺(tái)機(jī)構(gòu))來構(gòu)造機(jī)床(也有一些在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)上再串接一、兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)以增加工具的姿態(tài)空間)。根據(jù)其相應(yīng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)所具有的自由度主要有6自由度(6

條腿)以及3

自由度(3

條腿)兩類；按照各分支鏈的驅(qū)動(dòng)方式可分為兩種形式：一種形式為各分支鏈（定長(zhǎng)桿）的一端通過滑塊（或絲杠螺母副）沿固定平臺(tái)導(dǎo)軌移動(dòng)（簡(jiǎn)稱“腿滑動(dòng)”）來改變動(dòng)平臺(tái)的位置及姿態(tài)；另一種形式為通過各分支鏈桿長(zhǎng)的伸縮（簡(jiǎn)稱“腿伸縮”）來改變動(dòng)平臺(tái)的位置及姿態(tài)。機(jī)械學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域基于并聯(lián)機(jī)器人的多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)23

并聯(lián)機(jī)器人

并聯(lián)機(jī)器人24自1993年起，在國(guó)家基金資助下，北京航空航天大學(xué)開始從事微操作機(jī)器人的研究，研究主要集中于各單元技術(shù)。經(jīng)過幾年的技術(shù)儲(chǔ)備，研究重點(diǎn)開始由各單元技術(shù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集成，如微操作系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、微動(dòng)仿生機(jī)構(gòu)綜合、基于圖像的視覺伺服理論、精細(xì)微操作系統(tǒng)的光-機(jī)-電集成設(shè)計(jì)等，并把生物工程作為微操作機(jī)器人系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。機(jī)械學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域自1993年起，在國(guó)家基金資助下，北京航空航天大學(xué)開始從事25機(jī)械學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域機(jī)械學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域26機(jī)械學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域納米微操作機(jī)器人在10×10微米的基片上刻出的字樣機(jī)械學(xué)與機(jī)器人領(lǐng)域納米微操作機(jī)器人在10×10微米的27高速、高效、低能耗、低污染、高智能、微型化是近年來機(jī)械傳動(dòng)和控制研究前沿的基本特征。超聲電機(jī)是基于壓電效應(yīng)和超聲振動(dòng)的一種新型微電機(jī)，它突破了傳統(tǒng)電磁效應(yīng)電機(jī)原理，具有力矩重量比大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)快、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。其研究涉及振動(dòng)學(xué)、摩擦學(xué)、材料學(xué)、電子學(xué)、控制和超精密加工等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。2.傳動(dòng)機(jī)械學(xué)領(lǐng)域

高速、高效、低能耗、低污染、高智能、微型化是28傳動(dòng)機(jī)械學(xué)領(lǐng)域直線型超聲電機(jī)2002年世界上最小的超聲電機(jī)在清華大學(xué)研制傳動(dòng)機(jī)械學(xué)領(lǐng)域直線型超聲電機(jī)2002年世界上最小的超聲29傳動(dòng)機(jī)械學(xué)領(lǐng)域南京航空航天大學(xué)趙淳生率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在新型超聲電機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)理、機(jī)電耦合模型、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)等方面提出了系統(tǒng)的理論和設(shè)計(jì)方法，并撰寫了專著《超聲電機(jī)技術(shù)與應(yīng)用》，該書榮獲2008年第二屆中華優(yōu)秀圖書獎(jiǎng)。他們還發(fā)明和研制了30多種獨(dú)具特色的新型行波、駐波超聲電機(jī)以及驅(qū)動(dòng)器，其中已經(jīng)有不少產(chǎn)品應(yīng)用于重要工程中。鑒于他們?cè)诶碚摵图夹g(shù)上的突出進(jìn)展和成就，他們多次受邀在國(guó)際重要的學(xué)術(shù)會(huì)議上做大會(huì)特邀報(bào)告，在國(guó)際上產(chǎn)生了重要影響。德國(guó)著名專家Wallaschek教授評(píng)價(jià)說：“超聲電機(jī)研究中心是中國(guó)乃至世界最具實(shí)力的研究機(jī)構(gòu)之一?！眰鲃?dòng)機(jī)械學(xué)領(lǐng)域南京航空航天大學(xué)趙淳生率領(lǐng)的研究30可廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防、醫(yī)療、精密微動(dòng)機(jī)構(gòu)、工業(yè)控制、對(duì)磁干擾敏感的設(shè)備、機(jī)器人工業(yè)、高檔汽車等不連續(xù)工作領(lǐng)域。傳動(dòng)機(jī)械學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用：傳動(dòng)機(jī)械學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用：31非線性動(dòng)力學(xué)、復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的故障預(yù)示分析和智能維護(hù)是機(jī)械動(dòng)力學(xué)的前沿研究領(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)示分析和智能維護(hù)是機(jī)械動(dòng)力32天津大學(xué)陳予恕等在高維非線性系統(tǒng)的分叉研究中，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(guó)內(nèi)十幾個(gè)發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)疑難問題。東北大學(xué)聞邦椿等在國(guó)際上率先提出振動(dòng)利用工程的概念，提出了概率——等厚篩分理論、振動(dòng)同步和控制同步理論，并采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)研制了數(shù)十種工程振動(dòng)機(jī)械，構(gòu)建了振動(dòng)利用工程學(xué)科。機(jī)械動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域天津大學(xué)陳予恕等在高維非線性系統(tǒng)的分叉研究中，提出了約束分叉33西安交通大學(xué)屈梁生等針對(duì)大型機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)難題，提出了全息譜的概念，發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子平衡過程在全息譜上的表現(xiàn)，提出了用全息譜技術(shù)識(shí)別和診斷機(jī)組故障、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子全息動(dòng)平衡的方法和技術(shù)，在機(jī)組故障分析診斷中發(fā)揮了重要作用并在國(guó)際上產(chǎn)生了重要影響。南京航空航天大學(xué)胡海巖研究了三類典型的非線性振動(dòng)控制系統(tǒng)，提出了含時(shí)滯控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、含彈性約束的振動(dòng)控制系統(tǒng)分叉機(jī)理和控制方法、含遲滯阻尼振動(dòng)控制系統(tǒng)的建模和控制方法，被國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界多次評(píng)價(jià)和引用，美國(guó)控制專家Schaechter在AppliedMechanicsReview上評(píng)價(jià)該研究成果為“耳目一新的系統(tǒng)方法”。機(jī)械動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域西安交通大學(xué)屈梁生等針對(duì)大型機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)難題，提出了全息譜的34西南交通大學(xué)翟婉明提出了被國(guó)際學(xué)術(shù)界稱為“翟·孫模型”的“機(jī)車車輛——軌道系統(tǒng)精合動(dòng)力學(xué)模型”，研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)車車輛——軌道耦合動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)和安全性現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試評(píng)估體系，并將其應(yīng)用于我國(guó)鐵路機(jī)車的開發(fā)設(shè)計(jì)和鐵路提速改造工程中，取得了重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。機(jī)械動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域西南交通大學(xué)翟婉明提出了被國(guó)際學(xué)術(shù)界稱為“翟·孫模型”的“機(jī)354、機(jī)械摩擦學(xué)與表面技術(shù)

納米摩擦學(xué)、生物摩擦學(xué)、極端環(huán)境下的摩擦學(xué)和界面摩擦學(xué)是近年來摩擦學(xué)的主要發(fā)展趨勢(shì)和前沿。4、機(jī)械摩擦學(xué)與表面技術(shù)36

清華大學(xué)溫詩(shī)鑄、雒建斌群體研究中發(fā)現(xiàn)在動(dòng)力潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑之間存在一個(gè)過渡區(qū)，進(jìn)而提出了薄膜潤(rùn)滑的概念，發(fā)明了納米薄膜測(cè)量技術(shù)，建立了薄膜潤(rùn)滑的物理和理論模型。薄膜潤(rùn)滑研究架起了動(dòng)力潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑之間的橋梁，被國(guó)際上著名專家Granick、Hartl、Spikes等評(píng)價(jià)為“是對(duì)潤(rùn)滑研究的一個(gè)重要貢獻(xiàn)”。摩擦學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近來又在納米尺度界面微觀黏著摩擦與生物運(yùn)動(dòng)的關(guān)系中，建立了壁虎爬行中快速黏附和脫附理論模型；將分子膜氣體潤(rùn)滑理論與表面力作用相耦合，計(jì)算了磁頭運(yùn)動(dòng)方程中范德華力對(duì)磁頭飛行特性的影響，使磁頭滑塊的承載能力和俯仰轉(zhuǎn)矩明顯減小，改善了磁頭飛行運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性；在界面減阻研究中，提出了微旋渦、微凸體、微空泡減阻新理論及新技術(shù)，大幅度降低了表面摩擦阻力，該技術(shù)已經(jīng)成功用于國(guó)家重要工程中。機(jī)械動(dòng)摩擦學(xué)與表面技術(shù)領(lǐng)域清華大學(xué)溫詩(shī)鑄、雒建斌群體研究中發(fā)現(xiàn)在動(dòng)37西南交通大學(xué)周仲榮研究群體針對(duì)工程中出現(xiàn)的大量微動(dòng)失效問題，發(fā)現(xiàn)了切向微動(dòng)混合區(qū)域、建立了新的運(yùn)行工況和材料的微動(dòng)圖理論；提出了復(fù)合微動(dòng)損傷機(jī)制，創(chuàng)造性地發(fā)展和完善了微動(dòng)摩擦學(xué)理論；在生物摩擦學(xué)，特別在自然牙的摩擦學(xué)研究中，揭示了自然牙的微觀組織結(jié)構(gòu)及其摩擦磨損機(jī)制；結(jié)合高速鐵路中的輪軌關(guān)系問題，系統(tǒng)開展了輪軌摩擦學(xué)研究，首次在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了輪軌波磨現(xiàn)象，從理論和試驗(yàn)上深入分析了輪軌波磨的形成機(jī)制，取得了重要突破。中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所劉維民等將自主發(fā)明的納米固體潤(rùn)滑技術(shù)用于我國(guó)航空航天工程，發(fā)揮了重要作用。由于上述一系列突出的學(xué)術(shù)進(jìn)展和成就，摩擦學(xué)成為我國(guó)機(jī)械工程學(xué)科在國(guó)際學(xué)術(shù)界最具影響的學(xué)科之一。機(jī)械動(dòng)摩擦學(xué)與表面技術(shù)領(lǐng)域西南交通大學(xué)周仲榮研究群體針對(duì)工程中出現(xiàn)的大量微動(dòng)失效問題，38機(jī)械表面功能結(jié)構(gòu)是機(jī)械工程學(xué)科的新生長(zhǎng)點(diǎn)。表面功能結(jié)構(gòu)按功能?？煞譃椋吼じ奖砻娼Y(jié)構(gòu)、控制生命物質(zhì)活動(dòng)的表面結(jié)構(gòu)、超疏水自潔表面結(jié)構(gòu)、脫附降阻表面結(jié)構(gòu)、疏水減阻表面結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)油潤(rùn)滑表面結(jié)構(gòu)、仿生降噪表面結(jié)構(gòu)、光信息傳輸表面結(jié)構(gòu)、光電轉(zhuǎn)換表面結(jié)構(gòu)、人工結(jié)構(gòu)色表面結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化傳熱表面結(jié)構(gòu)、催化反應(yīng)表面結(jié)構(gòu)等江蘇大學(xué)光子制造中心周明等利用飛秒激光加工技術(shù)在K9玻璃表面制備光柵結(jié)構(gòu)，并用流變儀證實(shí)了微結(jié)構(gòu)表面滑移的存在。與光滑表面相比，超疏水表面具有明顯的減阻效果，且減阻效果與流體黏度有關(guān)；采用飛秒激光的方法，在液態(tài)光敏樹脂中成功制得二維正方品格光子晶體及波導(dǎo)，同時(shí)制備了品質(zhì)較高的三維木堆型光子晶體。機(jī)械動(dòng)摩擦學(xué)與表面技術(shù)領(lǐng)域機(jī)械表面功能結(jié)構(gòu)是機(jī)械工程學(xué)科的新生長(zhǎng)點(diǎn)。39華南理工大學(xué)湯勇等采用大刃傾角多齒狀新型刀具同時(shí)切出多條金屬長(zhǎng)纖維，并以此纖維為原料，利用燒結(jié)工藝制成一種新型高孔隙率大孔徑的金屬纖維燒結(jié)板。與傳統(tǒng)金屬纖維燒結(jié)板相比，該燒結(jié)板內(nèi)部表面具有多茸狀粗糙形貌特征，具有高比表面積，可增強(qiáng)催化劑黏結(jié)力和單位反應(yīng)體積內(nèi)催化劑的附著量，這種金屬纖維燒結(jié)板在甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)器中得到成功的應(yīng)用。機(jī)械動(dòng)摩擦學(xué)與表面技術(shù)領(lǐng)域華南理工大學(xué)湯勇等采用大刃傾角多齒狀新型刀具同時(shí)切出多條金屬405．機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域

支持復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)與大型重要裝備自主研發(fā)與創(chuàng)新的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法與技術(shù)，是近年來設(shè)計(jì)學(xué)的研究熱點(diǎn)和學(xué)科前沿。5．機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域支持復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)與大型重要裝備自主研發(fā)與41機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域浙江大學(xué)譚建榮提出了大批量定制的設(shè)計(jì)體系和復(fù)雜裝備數(shù)字樣機(jī)共性關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)在以批量生產(chǎn)的成本、效率來生產(chǎn)多樣性、個(gè)性化的定制產(chǎn)品中如何實(shí)現(xiàn)干變?nèi)f化的定制設(shè)計(jì)這個(gè)技術(shù)難題，提出并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品配置、產(chǎn)品變型、產(chǎn)品進(jìn)化和產(chǎn)品遞歸這4項(xiàng)大批量定制關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了將復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品模糊定制需求轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品信息模型的功能定制設(shè)計(jì)；提出并實(shí)現(xiàn)了相似定制、派生定制、替換定制與關(guān)聯(lián)定制4種廣義定制的模塊化技術(shù)，從而將現(xiàn)有變參數(shù)的變型設(shè)計(jì)拓展到變結(jié)構(gòu)、變部件、變參數(shù)的變型定制設(shè)計(jì)；將4種廣義定制應(yīng)用于裝備產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、形狀、性能4個(gè)方面，形成了獨(dú)特的、有規(guī)律可循的(4×4)16種定制設(shè)計(jì)工具，從而實(shí)現(xiàn)了不同產(chǎn)品、不同類型、不同工況千變?nèi)f化的復(fù)雜定制設(shè)計(jì)。提出了工程過渡狀態(tài)、模糊狀態(tài)、隨機(jī)狀態(tài)建模與數(shù)字樣機(jī)集成的仿真設(shè)計(jì)技術(shù)，獨(dú)創(chuàng)性地提出了分?jǐn)?shù)維、整數(shù)維、高維相結(jié)合的混合維設(shè)計(jì)建模方法，有效提高了基于數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)的可信度和可用度。機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域浙江大學(xué)譚建榮提出了大批量定42機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與圖形學(xué)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的重要研究?jī)?nèi)容。潘云鶴等研制開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)與系統(tǒng)，并與國(guó)外著名CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口對(duì)接。在協(xié)同設(shè)計(jì)方面，馮培恩等提出了以全系統(tǒng)、全性能和全壽命周期優(yōu)化為目標(biāo)的廣義優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，研究了方案智能生成和柔性優(yōu)化方法、基于多Agent的分布式協(xié)同優(yōu)化技術(shù)、基于區(qū)間分析的系列化設(shè)計(jì)方法等，建立了原理解特征模型和智能概念設(shè)計(jì)目錄，提出了基于基因工程的概念設(shè)計(jì)策略。他們研制的采掘機(jī)器人和多功能組合式工程機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置在國(guó)際上首先實(shí)現(xiàn)了作業(yè)過程的局部自主控制，還在國(guó)內(nèi)外首先研制成功集工況監(jiān)測(cè)與故障查找、節(jié)能控制、遠(yuǎn)程無線遙控和局部自主智能操縱于一體的液壓挖掘機(jī)器人。機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與圖形學(xué)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的重要研究43上海交通大學(xué)謝友柏將現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論歸納為設(shè)計(jì)過程理論、性能需求驅(qū)動(dòng)理論、知識(shí)流理論和多利益方協(xié)調(diào)理論4個(gè)方面，科學(xué)地論證了創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程的核心實(shí)際上是一個(gè)知識(shí)獲取的過程?；I建了教育部現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造網(wǎng)上合作研究中心，支持企業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)上組織合作設(shè)計(jì)。圓弧剪刃滾動(dòng)式剪切機(jī)是中厚板剪切重要裝備，以前一直是國(guó)外裝備壟斷市場(chǎng)。黃慶學(xué)提出了新型滾切剪非對(duì)稱曲柄機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)發(fā)明了性能優(yōu)越的中厚板剪切裝備，自主設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品頗具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，打破了國(guó)外產(chǎn)品的壟斷局面。在密封技術(shù)領(lǐng)域，王玉明等設(shè)計(jì)發(fā)明了雙環(huán)帶螺旋槽端面密封、雙列雙葉螺旋槽端面密封以及浮環(huán)－螺旋槽組合端面密封，使防顆粒性能、停車密封性能、密封平衡比等性能得到明顯改善。大型港口機(jī)械、礦山機(jī)械、工程機(jī)械的自主研發(fā)等.機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域上海交通大學(xué)謝友柏將現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論歸納為設(shè)計(jì)過程理論、性能需求44全場(chǎng)自動(dòng)化調(diào)度1、生產(chǎn)過程自動(dòng)化德國(guó)漢堡哈拉港實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝卸船、自動(dòng)化運(yùn)輸、自動(dòng)化堆放的聯(lián)調(diào)與控制；系統(tǒng)特點(diǎn):

高、低軌道龍門吊（RMG）＋自動(dòng)導(dǎo)向小車（AGV）國(guó)際前沿趨勢(shì)高低RMG全場(chǎng)自動(dòng)化調(diào)度1、生產(chǎn)過程自動(dòng)化國(guó)際前沿趨勢(shì)高45ECT碼頭（荷蘭）ECT碼頭（荷蘭）46上海港的自動(dòng)化堆場(chǎng)實(shí)景上海港的自動(dòng)化堆場(chǎng)實(shí)景47創(chuàng)新研制雙小車系統(tǒng)；可伸縮吊具，能實(shí)現(xiàn)20英尺、40英尺、45英尺等多型號(hào)集裝箱裝卸。實(shí)現(xiàn)4個(gè)20英尺集裝箱的一次聯(lián)吊；堆高能力從目前的堆4過5提高到堆8過9；無人化自動(dòng)裝卸。

大跨度、高效率軌道龍門吊（RMG）自動(dòng)化裝卸技術(shù)創(chuàng)新研制雙小車系統(tǒng)；大跨度、高效率軌道龍門吊486．機(jī)械仿生學(xué)領(lǐng)域機(jī)械工程學(xué)科與納米科學(xué)、信息科學(xué)和生物科學(xué)的交叉是20年來學(xué)科發(fā)展的最大特點(diǎn)。其中傷生機(jī)械科學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一門相對(duì)獨(dú)立的交叉學(xué)科體系。6．機(jī)械仿生學(xué)領(lǐng)域機(jī)械工程學(xué)科與納米49吉林大學(xué)任露泉領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在脫附降阻表面結(jié)構(gòu)研究方面取得了重要進(jìn)展：在國(guó)際上首先發(fā)現(xiàn)了土壤動(dòng)物的表面脫附減阻現(xiàn)象。生物體作為有機(jī)整體,其自身具有高度自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制能力,土壤動(dòng)物優(yōu)異的脫附減阻功能就是上述各種因素高度調(diào)控的結(jié)果.不同的生物在不同的生存環(huán)境中,不僅其脫附減阻方式的調(diào)控程度會(huì)不同,而且側(cè)重點(diǎn)也會(huì)不同,這些都是仿生研究的天然藍(lán)本.對(duì)于脫附減阻仿生而言,人們既可以獨(dú)立對(duì)其某一方面或某一個(gè)因素進(jìn)行單元仿生,也可以同時(shí)模擬生物脫附的多個(gè)方面或多個(gè)因素進(jìn)行多元耦合(協(xié)同)仿生.進(jìn)行單元仿生時(shí),特別要注重模擬那些對(duì)生物脫附減阻起主要作用的因素.機(jī)械仿生學(xué)領(lǐng)域吉林大學(xué)任露泉領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在脫附降阻表面結(jié)構(gòu)研究方面取得了50西安交通大學(xué)盧秉恒、李滌塵等在人工骨仿生制造研究中發(fā)現(xiàn)了入骨組織中“Y”和“H”形結(jié)構(gòu)，建立了骨組織的模型，優(yōu)化分析了骨組織結(jié)構(gòu)，闡明了骨微組織的構(gòu)建對(duì)于骨轉(zhuǎn)化的作用規(guī)律；建立了骨缺損的復(fù)合結(jié)構(gòu)修復(fù)方法，采用快速成型法制造了人工骨的結(jié)構(gòu)框架，并在動(dòng)物骨缺損修補(bǔ)中獲得成功。清華大學(xué)顏永年等在人工細(xì)胞培育和制備方面進(jìn)行了初步探索。機(jī)械仿生學(xué)領(lǐng)域西安交通大學(xué)盧秉恒、李滌塵等在人工骨仿生制造研究中發(fā)現(xiàn)了入骨517．?dāng)?shù)字制造領(lǐng)域

數(shù)字制造是機(jī)械制造學(xué)科與信息學(xué)科交叉的產(chǎn)物，是機(jī)械制造現(xiàn)代化最重要的體現(xiàn)?，F(xiàn)在數(shù)字制造已成為信息化制造的代名詞，已經(jīng)廣泛深入到機(jī)械系統(tǒng)和制造過程中。7．?dāng)?shù)字制造領(lǐng)域數(shù)字制造是機(jī)械制造學(xué)科與信522002年10月24日國(guó)內(nèi)第一臺(tái)七軸五聯(lián)動(dòng)的數(shù)控螺旋錐齒輪磨齒機(jī)在中南大學(xué)研制成功并通過省級(jí)鑒定。數(shù)字制造領(lǐng)域2002年10月24日國(guó)內(nèi)第一臺(tái)七軸五聯(lián)動(dòng)的數(shù)控螺旋錐齒輪磨53中國(guó)第一臺(tái)全數(shù)控錐齒輪磨齒機(jī)，2007年湖南中大創(chuàng)遠(yuǎn)數(shù)控裝備有限公司依靠自主創(chuàng)新，整合全球資源，制造了中國(guó)第一臺(tái)全數(shù)控銑齒機(jī)、中國(guó)第一臺(tái)全數(shù)控錐齒輪磨齒機(jī)、中國(guó)第一條錐齒輪數(shù)字制造化生產(chǎn)線等眾多“第一”，在數(shù)控錐齒輪裝備領(lǐng)域步入世界領(lǐng)先水平。中國(guó)第一臺(tái)全數(shù)控錐齒輪磨齒機(jī)，2007年湖南54這種車床彌補(bǔ)了傳統(tǒng)車床主軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜、換擋停車、費(fèi)工耗時(shí)的缺點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了車床主軸的全自動(dòng)控制，填補(bǔ)了一項(xiàng)國(guó)內(nèi)外空白。車床產(chǎn)業(yè)是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)，但目前，中國(guó)車床大部分依賴進(jìn)口。我國(guó)第一臺(tái)主軸全自動(dòng)控制數(shù)控車床的研制成功，將提升我國(guó)裝備制造業(yè)的自主創(chuàng)新能力。2008年10月9日我國(guó)第一臺(tái)低頻大扭矩?zé)o級(jí)變速數(shù)控車床近日在山東萊蕪研制成功。這種車床彌補(bǔ)了傳統(tǒng)車床主軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜、換擋停車、費(fèi)工耗時(shí)的缺點(diǎn)55數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床56由機(jī)械科學(xué)研究院、北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院完成的“數(shù)控機(jī)床數(shù)字制造技術(shù)的研究”專題,開發(fā)網(wǎng)絡(luò)化集成應(yīng)用環(huán)境之上的數(shù)控機(jī)床虛擬產(chǎn)品(數(shù)字樣機(jī))技術(shù)和工具。進(jìn)行數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真和數(shù)字樣機(jī)的切削過程模擬及動(dòng)力學(xué)分析,并開發(fā)1-2個(gè)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)。由機(jī)械科學(xué)研究院、北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院完成的“數(shù)控機(jī)床數(shù)字制造技57華中科技大學(xué)熊有倫、尹周平科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)類零件設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量中存在的普遍難點(diǎn)問題，以復(fù)雜曲面零件快速開發(fā)中的共性理論和關(guān)鍵技術(shù)為突破口，提出了基于可視錐的幾何推理新方法、復(fù)雜曲面輪廓誤差的統(tǒng)一判別理論，基于線幾何理論的直紋面類型判別與參數(shù)重構(gòu)、復(fù)合形夾持理論及定性定量分析等數(shù)字制造基礎(chǔ)理論；開發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)雜產(chǎn)品數(shù)字建模和可制造性分析軟件系統(tǒng)；建立了集成快速測(cè)量、數(shù)字建模及面向制造設(shè)計(jì)于一體的系統(tǒng)平臺(tái)，應(yīng)用于缸蓋類、進(jìn)排氣管道類、葉片類等復(fù)雜曲面零件快速產(chǎn)品開發(fā)，在汽車、國(guó)防等行業(yè)得到成功推廣，取得了重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)字制造領(lǐng)域華中科技大學(xué)熊有倫、尹周平科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)類零件設(shè)計(jì)、制造58武漢理工大學(xué)周祖德科研團(tuán)隊(duì)提出了數(shù)字制造的概念和內(nèi)涵、建模理論、基于制造網(wǎng)格的數(shù)字制造資源共享、數(shù)字制造環(huán)境下敏捷供應(yīng)鏈理論模型、數(shù)字制造車間智能調(diào)度的理論和算法、數(shù)字制造設(shè)備遠(yuǎn)程虛擬場(chǎng)景重構(gòu)理論與模型、數(shù)字制造中信息安全理論；發(fā)明了基于布拉格光纖光柵傳感的大型機(jī)械裝備數(shù)字監(jiān)測(cè)的新原理、新方法；建立了基于制造網(wǎng)格的制造資源共享平臺(tái)、數(shù)字制造環(huán)境下虛擬數(shù)控加工系統(tǒng)以及數(shù)字制造設(shè)備遠(yuǎn)程操作、監(jiān)控與診斷平臺(tái)、嵌入式數(shù)字控制系統(tǒng)及數(shù)字產(chǎn)品協(xié)同交互設(shè)計(jì)平臺(tái)和協(xié)同交互設(shè)計(jì)工具集等；創(chuàng)辦了頗具特色的數(shù)字制造學(xué)術(shù)刊物；發(fā)明了光纖光柵高速解調(diào)器系統(tǒng)、基于光纖光柵的旋轉(zhuǎn)體機(jī)械監(jiān)測(cè)無線光傳輸?shù)幕驹砗头椒ǎ鉀Q了重大機(jī)械裝備中用傳統(tǒng)方法無法解決的監(jiān)測(cè)和診斷的難題。數(shù)字制造領(lǐng)域武漢理工大學(xué)周祖德科研團(tuán)隊(duì)提出了數(shù)字制造的概念和內(nèi)涵、建模理59上海交通大學(xué)丁漢、朱向陽(yáng)等將距離函數(shù)和偽距離函數(shù)理論應(yīng)用于力旋量和運(yùn)動(dòng)旋量空間的定性與定量幾何推理，建立了夾具和夾持機(jī)構(gòu)的封閉性、穩(wěn)定性的定性與定量分析和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可以統(tǒng)一處理包括摩擦約束、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)約束在內(nèi)的各種非線性約束。應(yīng)用偽距離函數(shù)的微分性質(zhì)，提出了一個(gè)最優(yōu)接觸點(diǎn)構(gòu)形規(guī)劃的增量算法，這是國(guó)際上迄今為止唯一的通用算法，可以應(yīng)用于任意三維物體、任意接觸點(diǎn)數(shù)的夾持規(guī)劃。以約束條件下夾持點(diǎn)最優(yōu)靜力分配為目標(biāo)，提出了滿足定量指標(biāo)約束的全部夾持構(gòu)型計(jì)算方法，為操作規(guī)劃及夾具設(shè)計(jì)的多性能指標(biāo)優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。在上述研究工作的基礎(chǔ)上，開發(fā)了38套工業(yè)機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于焊接、裝配、碼垛和機(jī)械加工等行業(yè)。數(shù)字制造領(lǐng)域上海交通大學(xué)丁漢、朱向陽(yáng)等將距離函數(shù)和608．機(jī)械測(cè)量學(xué)科領(lǐng)域

大尺寸和微納尺寸測(cè)量、極端環(huán)境條件下的測(cè)量、納米計(jì)量、無線網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和智能數(shù)字化測(cè)量是近年來測(cè)量領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。機(jī)械測(cè)量是近年來機(jī)械工程研究中原創(chuàng)性技術(shù)成果產(chǎn)生最多的領(lǐng)域。8．機(jī)械測(cè)量學(xué)科領(lǐng)域大尺寸和微納尺寸測(cè)61儀器校準(zhǔn)和量值傳遞是保證精度的最重要基礎(chǔ)，天津大學(xué)葉聲華等在先進(jìn)制造測(cè)量領(lǐng)域發(fā)明的空間尺寸測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法和裝置，解決了現(xiàn)代制造中急需解決的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)及其裝置問題。該成果的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于：利用多種靶標(biāo)特殊幾何結(jié)構(gòu)和自身基準(zhǔn)尺寸以及在測(cè)量空間內(nèi)不同位置的量值傳遞關(guān)系作為約束條件，建立了全新的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法和裝置，能夠在大范圍空間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)；提出了小分束角渥拉斯頓棱鏡和直角棱鏡作為反射鏡的共光路自適應(yīng)系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性好；提出了互易回歸非線性現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行回歸，發(fā)現(xiàn)各自測(cè)量的非線性誤差，實(shí)現(xiàn)高分辨率測(cè)微儀現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。在上述基礎(chǔ)上，提出了基于機(jī)器人的柔性視覺現(xiàn)場(chǎng)誤差測(cè)量技術(shù)，已經(jīng)用于飛機(jī)和汽車車身的高精度制造誤差測(cè)量。機(jī)械測(cè)量學(xué)科領(lǐng)域儀器校準(zhǔn)和量值傳遞是保證精度的最重要基礎(chǔ)，天津大學(xué)葉聲華等在62清華大學(xué)張書練等以其發(fā)明的正交偏振激光器為核心技術(shù)，研發(fā)了多種精密測(cè)量?jī)x器。在激光器內(nèi)置入雙折射光學(xué)元件，使一個(gè)激光縱模分裂成兩個(gè)偏振正交，間隔可調(diào)的頻率，頻差可從40MHz到kMz，發(fā)明了頻差大于40MHz雙折射雙頻激光器；研究發(fā)現(xiàn)了雙折射雙頻激光器腔調(diào)諧的三偏振特性，以此為原理發(fā)明了測(cè)量位移的“激光器納米測(cè)尺”。機(jī)械測(cè)量學(xué)科領(lǐng)域清華大學(xué)張書練等以其發(fā)明的正交偏振激光器為核心技術(shù)，研發(fā)了多63哈爾濱工業(yè)大學(xué)譚久彬、趙維謙等在大型超精密儀器研究方面取得了重要突破。提出了超精密主軸回轉(zhuǎn)潤(rùn)滑面和直線導(dǎo)向復(fù)合節(jié)流與勻壓等方法，發(fā)明了高性能系列直線及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)裝置。提出基于自身參照原理的儀器運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)間誤差分離等方法，發(fā)明了一種新誤差分離裝置，使儀器基準(zhǔn)間的位置精度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。提出了差動(dòng)、超分辨、復(fù)色和二次共焦掃描測(cè)量方法，發(fā)明了基于上述方法的多種共焦掃描測(cè)量裝置和顯微鏡，使水平、垂宜分辨力達(dá)到了亞納米量級(jí)?；谏鲜龀芎诵膯卧募夹g(shù)已經(jīng)成功地用在我國(guó)航天、國(guó)防工業(yè)和精密裝備制造領(lǐng)域，為我國(guó)研制出第一臺(tái)圓柱度和微小深孔測(cè)量?jī)x標(biāo)準(zhǔn)裝置，使我國(guó)具備了在該領(lǐng)域進(jìn)行量值傳遞和溯源的能力。機(jī)械測(cè)量學(xué)科領(lǐng)域哈爾濱工業(yè)大學(xué)譚久彬、趙維謙等在大型超精密儀器研究方面取得了64重慶大學(xué)秦樹人等在虛擬儀器研究中，提出了“智能虛擬控件”概念和原理，建立了信號(hào)變換的統(tǒng)一模型，奠定了這一新型儀器模式的理論基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上研制成功了上千種獨(dú)具特色的虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)(VMIDS)和可直接用于組建儀器產(chǎn)品的“智能虛擬控件”產(chǎn)品，已經(jīng)廣泛用于教學(xué)和科研測(cè)量分析中，產(chǎn)生了重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。重慶工學(xué)院彭東林發(fā)明的“時(shí)柵位移傳感器及其測(cè)試系統(tǒng)”，是近幾年來精密測(cè)量領(lǐng)域少見的原始創(chuàng)新成果，是對(duì)傳統(tǒng)柵式位移傳感器的重大突破。其主要?jiǎng)?chuàng)新包括：提出了精密位移測(cè)量“時(shí)空轉(zhuǎn)換”思想，把基于空間刻畫的精密位移測(cè)量轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)易精確的時(shí)間差測(cè)量問題；根據(jù)上述思想發(fā)明了全新原理的時(shí)柵位移傳感器，用圓周單刻線實(shí)現(xiàn)了任意圓周分度精密測(cè)量。時(shí)柵角位移精密測(cè)量?jī)x器的測(cè)量精度達(dá)0.8角秒，由于精度高、成本低、穩(wěn)定性好，已廣泛用于各種數(shù)字精密角位移測(cè)量。機(jī)械測(cè)量學(xué)科領(lǐng)域重慶大學(xué)秦樹人等在虛擬儀器研究中，提出了“智能虛擬控件”概念65大連理工大學(xué)孫寶元研究組提出了新型壓電石英傳感器及測(cè)量技術(shù)，成功解決了機(jī)械制造中復(fù)雜力學(xué)量的測(cè)量問題。發(fā)現(xiàn)了石英晶體切向靈敏度分布規(guī)律、石英晶體扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、多次壓電感生效應(yīng)，發(fā)明了系列化壓電傳感器與測(cè)量?jī)x并進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)；研制成功毫秒級(jí)瞬態(tài)切削力和瞬態(tài)切削溫度測(cè)控系統(tǒng)，解決了高能化爆材料切削加工難題，為生產(chǎn)安全和產(chǎn)品質(zhì)量保障作出了重要貢獻(xiàn)。機(jī)械測(cè)量學(xué)科領(lǐng)域大連理工大學(xué)孫寶元研究組提出了新型壓電石英傳感器及測(cè)量技術(shù)，66三、機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展展望機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展總趨勢(shì)機(jī)械學(xué)發(fā)展展望三、機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展展望機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展總趨勢(shì)機(jī)械學(xué)發(fā)展展望67機(jī)械工程學(xué)科發(fā)展總趨勢(shì)未來機(jī)械工程學(xué)科的發(fā)展將主要受到兩個(gè)“輪子”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(shì)是全球化、信息化、綠色化、知識(shí)化和極端化(“五化”)。機(jī)械工程學(xué)科的基本任務(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