浅析机械工程中新技术的研发应用

浅析机械工程中新技术的研发应用

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摘要:在二十一世纪中,我国社会经济的发展越来越快,因此我国科技的发展也是一种必然的趋势,从而使机械工程研究方面有很大的突破,为全国经济建设发展提供了重要的新技术和新方法。自制造业日益发展的趋势来看,满足机械设备工程的智能化、数字网络化以及高效的精确性都是很有必要的,在未来制造业发展较快的几个重要方面就是电子和通信制造以及微纳米制造、新能源的制造等等,对未来经济发展由一定的推动作用。

关键词:机械工程;新技术;研发应用;发展策略

一、前言

在时代的进步中,能源的消耗和社会经济的发展成正比,也就是说经济社会发展越快,那么他的能源消耗就会越大,然而能源消耗越小,那么他的经济社会发展就会越慢。就如今的发展状况来看,我国社会面临着最严峻的四个问题,分别是环境恶化、气候变暖、人口增多以及资源的枯竭。因此我国要朝制造强国的方向发展转变,实现从本质上战略的转移,在制造业技术不断发展来看,在一定程度上加强制造科技创新能力,为了采取对应未来机械工程的发展,需要正确认识和预测工程所面临的各种挑战,并且制定相应的发展策略,便于我国机械工程发展的不断提升。

二、机械工程学科的概意与其进展的阐述

1、机械工程学科的概意

在机械工程学科中主要包含有两大类别,一种是机械学,另一种是制造科学,分别研究了机械系统的设计性能及制造的理论和技术的科学。其中机械学是研究机械结构和系统性能的学科,其制造过程中很利用大很多学科,例如:微纳机械学、传动学、摩擦学、仿生机械学、机构学、设计学、动力学等等。然而制造科学是研究制造过程及其系统的科学,制造科学包括产品设计、成形制造、加工制造、测量及仪器、表面功能结构制造、微纳制造以及制造系统运作管理等科学。

2、详细阐述了我国机械工程研究的进展

在世界制造技术发展中主要推动力就是机械工程研究的进展,对于像我国起步较晚的机械工程技术的国家,不过在航空、家电、微电子、石化、工程机械等行业,机械工程自主创新以及取得了长足的发展,为我国机械工程发展提供了大批新理论、新技术和新方法,全面为促进我国经济发展提供了先进的技术支撑工作,下面就是详细介绍了我国机械工程重点领域的发展状况。

2.1机械测量学科领域虚拟技术的发展情况

在近年的机械工程研究应用中,机械测量产生原创性成果最多的领域,关于极端环境条件、智能数字化以及尺寸的测量是测量领域的主要发展方向。虚拟样机技术是在计算机技术和软件领域的蓬勃发展的基础上提出并发展的。其基本思想是通过在计算机虚拟世界中对工程机械产品整车或者机构进行设计分析、运动分析、受力分析以及制造分析等。这种技术引入到工程机械中,立刻获得了广泛的关注和认可,不但减轻了繁重的现场试验工作和样品制造工作,大大提高了效率,同时大大降低了工程机械的研发成本。设计师或者技术人员能够通过计算机建模、运动、分析及优化过程,得到理想中的参数数据,有时甚至可代替人脑,对其进行改良,在未来机械工程发展中是一项非常重要的技术。

2.2微纳制造与纳米加工领域的发展情况

目前微型机械系统发展的主要趋势是工程性能优化、智能系统集成、批量低成本;而纳米加工主要研究是材料加工方法、尺度效应、纳米结构及系统的制造。纳米加工领域主要研究是纳米纳米梁、桥、探针、纳机电谐振器结构。中科院物理所成功研制出具有对称式机械结构的双探针扫描隧道显微镜探头,提高了STM系统的信噪比,在实际中的应用要得以广泛推广。

2.3机械动力学与传动学科的发展情况

非线性动力学、复杂机电系统智能维护是当前机械动力学的前沿领域。闻邦椿率先提出振动利用工程的概念,采用动态设计方法,创建了振动利用工程学科。近年来,机械传动和控制的研究主要是高效、低能耗以及微型化。在相关的研究中,超声电机是较为典型的传动机械,它突破了传统电磁效应电机原理,具有结构简单、噪声低等优点。王家序等针对船舶推进系统的污染问题,提出了新型复合材料水润滑动密封轴承,节省了大量贵金属、减少了对河海水的污染,得到了广泛应用。

2.4仿生机械和生物制造领域的发展情况

机械工程学科与纳米科学、生物科学的交叉近年来的研究热点,其中仿生机械学已经成为一门新学科。任露泉通过研究动物表面脱附减阻,采用仿真模拟和理论分析,开辟了我国机械仿生学领域,近年来根据该理论研制的机械已经应用于农业机械和国防工程。

2.5加工制造与设计学科领域的发展情况

加工制造学科的发展重点在于高效、高精度以及柔性数字智能自动化制造技术的研究。康仁科等针对天线罩电性能的特殊要求,构建相关的理论模型,实现了测量加工一体化的精密修磨技术。谭建荣提出并实现了产品配置等4项设计技术,从而实现了机电产品的功能定制设计。黄庆学等自主设计制造中厚板剪切装备,打破了国外产品的垄断局面。韩旭提出高精度数字化模型的建模方法,提出了应用于汽车零部件的结构优化设计技术。

三、机械工程新技术的应用

在未来机械工程学科将主要受到制造业的创新发展和学科的演变进步的推动与制约,因此我国机械工程新技术的发展,需要适应全球化、信息化、绿色化、知识化和极端化的总趋势发展,为制造业提供先进的制造技术。

3.1电子智能化技术

电子化和智能化控制技术主要在驾驶室中对工程机械工作装置进行控制应用。在如今国外的多家工程机械企业的多种机型都进行微机控制技术,使机械的灵活程度大大增加,而且更具可靠性和稳定性优势。其中的全电子智能化控制,是将工程机械中的各项控制系统通过电子系统进行连接和操作,包括对行走装置、转向装置和工作装置等的耦合过程,能够大大简化现有的机械电路系统,而提高机械设备的性能和工作效用。

3.2混合动力技术

因为工程机械进行的工作大多繁重,因此也大多使用动力较大的燃油燃料,同时还具有较大的排油量和动力输出,尽管满足了生产所需,然而也大大增加了成本消耗;因此专家提出将混合动力技术引入到工程机械当中。其基本理论是在发动机输出动力的时候,会有混合动力系统将多余的动力进行能量转换,并保存下来。在工程机械抵挡行走或者待工前进的时候,便可消耗这部分能量,从而摆脱对发动机的依赖。主要包括串联和并联系统。这种技术大大减少了能量的消耗,同时还能够提高燃油资源的利用率,在未来的发展道路上,已经成为专家和学者们所研究的热点和难点领域。

3.3节能环保技术

随着我国意识到气候变暖的情况下,节能环保的思想在国民经济的各方面都会有所体现,工程机械领域方面也是其中之一。节能减排技术在工程机械中得到了广泛的推广和应用,因此对于环境的保护有很大作用。另外,还包含环保材料应用、清洁能源使用等方面的技术,对工程机械的节能减排都起到了很大的积极作用。

四、结束语

对于全世界而言,我国的机械工程的研究水平好处于落后阶段,不过具有很大的发展空间,我们需要制定长远的学科规划,有利于我国机械工程新技术的发展和应用,同时还要加强原创性理论的研究和相关新技术方法的支持力度,争取我国机械工程化水平得到一个质的飞跃。由此可见工程机械对人民的生产和生活都有着重要的意义,并且通过应用一系列先进的新技术可以看出,机械工程在社会建设中有很大的发展前景。

参考文献:

[1]中国科学技术协会.2008―2009机械工程(机械制造)学科发展报告[M].北京:中国科技出版社,2009.

[2]赵弘,张仕民,曾鸣.机械工程研究生国际化培养课程设置探讨[J].中国校外教育,2012(7).

[3]刘义,薛玉君.机械工程研究生“有限单元法”课程教学探讨[J].中国电力教育,2012(6).

[4]张金兴.对工程机械发展的思考[J].工程机械.2001(12)

[5]李瑞涛.方湄.张文明.彭龙洲.虚拟样机技术的概念及应用[J].金属矿山.2000(7)

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