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前言
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21 世纪人类社会主要面临四大问题:气候变 暖,资源枯竭,人口增加,环境恶化.随着时间的 推移,这些问题将变得越来越严峻而不可逾越.人 们将会发现:生态(地球的保护和人类生存环境)可
20090306 收到初稿,20090323 收到修改稿
能比经济更为重要.中国将成为世界最大能源消耗 国.20 年后,由于石油,煤的枯竭,核能,太阳能, 地热能,风力能,水力能的利用占整体能源的比重 将会大增[1-3]. 未来制造仍然是创造人类文明财富,促进人类 进步的主要手段之一.制造业是国民经济的支柱产 业,它与其他产业相互支撑而推动生态建设和经济 增长.面对上述重大问题,制造业及其科学技术面
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机
械
工
程
学
报
第 45 卷第 5 期期
临着严峻挑战. 由于中国将实现从"制造大国"向"制造强国" 的战略转变,要实现此战略转移,关键在于制造技 术及其产品的创新.制造业之间的竞争,说到底是 科技的竞争.产品的创新和自主品牌的打造是中国 制造业面临的重要挑战. 如果我们能正确认识,预测和面临这些挑战, 及时采取应对战略和策略,大力加强制造科技及其 产品的原始创新和自主创新,中国就可成为制造强 国,中国高端品牌产品将可与美日欧并驾齐驱,中 国制造业将立于世界之林. 本文是中国科协组织编著的 "2008～2009 机械 工程学科(机械制造)发展报告"中综合报告的核心 内容.本文力图站在学科前沿和国家战略需求的高 度,对机械工程学科近年来产生的主要新观点,新 理论,新方法和新技术进展及成果进行评述. 本文采用德尔菲调查和研究分析,对学科发展 未来进行了科学预测,展望了今后 5～10 年,甚至 更长时期机械工程学科的发展趋势,提出我国机械 工程学科未来发展的优先领域,重要科技问题.由 于时间,信息和知识的局限,文中存在的遗漏和错 误之处,欢迎指正.
化,工程机械等制造业,自主创新的技术和自主品 牌也越来越多. 在国家自然科学基金等的资助下,机械工程研 究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. 2.1 摩擦学领域 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. 温诗铸,雒建斌等发现在动力润滑和边界润滑 之间存在一个过渡区,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 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粘着摩擦与 生物运动的关系中,建立了壁虎爬行中快速粘附和 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,发现了磁头运动方程中范德华力对磁头 飞行特性的影响规律,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[4]. 周仲荣研究群体针对工程中出现的大量微动 失效问题,发现了切向微动混合区域,建立了运行 工况和材料的微动图理论,提出了复合微动损伤机 制, 发展和完善了微动摩擦学理论; 在生物摩擦学, 特别在自然牙的摩擦学研究中,揭示了自然牙的微 观织构及其摩擦磨损机制;结合高速铁路中的轮轨 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 析了轮轨波磨的形成机制,取得了重要突破[5]. 刘维民等将研制成功的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的学术进展和成就,摩擦 学成为我国机械工程学科在国际学术界最具影响的 学科之一. 2.2 机器人机构学领域 并联机器人机构学是近 20 年来国际机构学的 研究热点和学科前沿,也是我国学者在国际上具有 重要学术影响的研究领域之一. 黄真,高峰等[6]以螺旋理论,李群,集合论等 为数学工具,提出少自由度并联机结构综合的普适
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机械工程学科的定义和范围
机械工程学科是研究机械系统和产品的性能, 设计及制造的理论,方法和技术的科学,包括机械 学和制造科学两大领域. 机械学是研究机械结构和系统性能及其设计 理论与方法的科学,包括制造过程及机械系统所涉 及的机构学,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. 制造科学是研究制造过程及其系统的科学.它 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 [3] 科学 .

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