机械工程学科前沿.ppt

机械工程学科前沿 Frontiers of mechanical engineering 主要内容 机械工程学科前沿 港口机械方面的研究前沿 天津大学黄田、清华大学汪劲松等提出基于线性空间理论的少自由度并联机构雅可比矩阵普适性建模方法及包括运动／力传递特性和优质尺度域在内的多种性能评价与参数优化设计方法，攻克了运动学标定、轨迹规划、运动／力控制、动态性能检测等关键技术。利用上述理论和关键技术，开发出5轴联动大型龙门混联机床、飞行模拟器、柔性支撑装备、高速包装机器人、5自由度混联机器人作业单元等多种工程化装备，并在大型水电叶轮加工、射电望远镜重大科学工程、大型钢管相贯线火焰切割、新型网架节点数字化制造以及医药软袋和锂离子电池自动化生产线中得到成功应用。 北京航空航天大学宗光华等建立了一套以柔度矩阵为核心的全柔性并联精微机构设计理论，开发出若干微纳操作／装配并联柔性微动平台。哈尔滨工业大学孙立宁等提出基于大行程柔性铰链的宏微一体化柔性并联微动平台的理论和技术。华南理工大学张宪民等以平面三自由度并联柔顺精密定位机构为平台，提出综合考虑固有频率、最大应力、最大驱动力等在内的低耦合精密定位机构，并在电子制造装备中得到应用。 自1993 年起，在国家基金资助下，北京航空航天大学开始从事微操作机器人的研究，研究主要集中于各单元技术。经过几年的技术储备，研究重点开始由各单元技术转向系统集成，如微操作系统的数学模型、微动仿生机构综合、基于图像的视觉伺服理论、精细微操作系统的光-机-电集成设计等，并把生物工程作为微操作机器人系统的主要应用领域。 高速、高效、低能耗、低污染、高智能、微型化是近年来机械传动和控制研究前沿的基本特征。 超声电机是基于压电效应和超声振动的一种新型微电机，它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。 可广泛应用于航空航天、国防、医疗、精密微动机构、工业控制、对磁干扰敏感的设备、机器人工业、高档汽车等不连续工作领域。 非线性动力学、复杂机电系统的故障预示分析和智能维护是机械动力学的前沿研究领域。 天津大学陈予恕等在高维非线性系统的分叉研究中，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。 东北大学闻邦椿等在国际上率先提出振动利用工程的概念，提出了概率——等厚筛分理论、振动同步和控制同步理论，并采用动态设计方法，设计研制了数十种工程振动机械，构建了振动利用工程学科。 西安交通大学屈梁生等针对大型机组转子振动难题，提出了全息谱的概念，发现了转子平衡过程在全息谱上的表现，提出了用全息谱技术识别和诊断机组故障、实现转子全息动平衡的方法和技术，在机组故障分析诊断中发挥了重要作用并在国际上产生了重要影响。 南京航空航天大学胡海岩研究了三类典型的非线性振动控制系统，提出了含时滞控制系统动力学、含弹性约束的振动控制系统分叉机理和控制方法、含迟滞阻尼振动控制系统的建模和控制方法，被国内外学术界多次评价和引用，美国控制专家Schaechter在Applied Mechanics Review上评价该研究成果为“耳目一新的系统方法”。 西南交通大学翟婉明提出了被国际学术界称为“翟·孙模型”的“机车车辆——轨道系统精合动力学模型”，研制了具有自主知识产权的机车车辆——轨道耦合动力学仿真系统和安全性现场测试评估体系，并将其应用于我国铁路机车的开发设计和铁路提速改造工程中，取得了重大的经济和社会效益。 4、机械摩擦学与表面技术 纳米摩擦学、生物摩擦学、极端环境下的摩擦学和界面摩擦学是近年来摩擦学的主要发展趋势和前沿。 清华大学温诗铸、雒建斌群体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的概念，发明了纳米薄膜测量技术，建立了薄膜润滑的物理和理论模型。薄膜润滑研究架起了动力润滑和边界润滑之间的桥梁，被国际上著名专家Granick、Hartl、Spikes等评价为“是对润滑研究的一个重要贡献”。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的关系中，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的影响，使磁头滑块的承载能力和俯仰转矩明显减小，改善了磁头飞行运动的稳定性；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。 西南交通大学周仲荣研究群体针对工