机械工程科学前沿和优先领域的初步构想

吴永久

（西钢集团 灯塔矿业有限公司，辽宁 灯塔111300）

随着纳米技术、微细工程（如微型机械）、智能技术及重大机械工程技术的发展, 机械工程科学体系和内容将得到进一步扩大、充实和完善。随着我国工业的发展和市场经济的完善,应用基础研究与工业应用开发之间、科学技术与工程之间相互依存、互相促进的关系将日趋明显。我们正迈向新世纪的大门。未来机械工程科学发展的总趋势将是交叉、综合化；柔性、集成化；智能、数字化；精密、微型化；高效、清洁化。

1 机械工程科学的进展

1.1 机械工程科学在学术研究方面的进展

半个多世纪以来，我国的机械工程科学已经取得了飞跃式的发展。在学术研究方面，机床颤振非线性理论、电接触可靠性理论、超塑挤压变形规律、7R 空间机构位移分析、圆弧齿轮强度分析理论不但获得了国家的自然科学奖，而且已经跻身于国际先进行列。与此同时，空间并联机构理论、农机仿生减阻脱附机理、弹性流体润滑理论、计量型原子力显微镜等方面的研究也具有国际先进水平。

1.2 机械工程科学在技术创新方面的进展

由于学科交叉，特别是信息科学、生命科学和管理科学与机械工程科学的交叉结合，使原有的机械工程科学体系得到很大扩展，型MIG 焊接电弧控制法、稀土化合物摩擦学特性、微机化现场动平衡仪、磁盘精密沙袋研抛机理、等角速万向联轴器、SiC 陶瓷刀具、超精密加工表面微观形貌在位检测仪、高温密栅云纹法、高温下材料力学性能测量装置、这些技术创新都已经在国际上得到了发明的奖项。

此外，智能结构和智能机械系统、快速成形制造、制造系统和制造模式、微型机电系统、仿生机械和仿生制造等方面已形成了新的学科研究方向。

1.3 机械工程科学在工程医用方面的进展

飞机安全可靠性研究、阿依24 发动机振动故障研究、大型汽轮机组轴承系统的摩擦学设计、 精辊精锻复合工艺、精加工刀具后角的研究、光纤干涉绝对测量、锻压设备数控技术、机器人离线编程系统HOLPS 及其应用，这些都是获得国家科技进步奖的系列，这些已经转化为生产力，为国家和企业创造了巨大的经济效益和社会效益，这些技术发明使我国的科学家在诺贝尔奖方面不再是空缺，更是为我国的创造业创造了更多更厚的社会财富和科学财富，人民的生活也得到了质的提高与飞跃。

2 现代工程科学前言的初步探讨

2.1 机械工程科学的特征

工程科学前沿区别于一般基础科学前沿的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题，工程科学的又一特征是具有明确的应用前景，其技术成果应具有潜在的市场竞争力。特别是我国加入WTO 以后,我国汽车、机械装备和仪器仪表等制造业将面临更严峻的挑战。因此产品的创新性、质量、成本、交货期、售后服务以及环境适应性等问题更应引起足够的重视。再比如，高速铁路轮轨的波浪形磨损是国内外均未解决的工程技术难题，对此问题的解决不但会产生巨大的社会效益和经济效益，而且其理论方法一定可以丰富学科的内涵，推动学科的发展。

2.2 机械工程科学的重要前沿

21 世纪的主流科学是信息科学、材料科学、生命科学、纳米科学、管理科学和制造科学，他们将会改变世界、改变高新技术的发展，而与以上领域交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等是21 世纪机械工程科学的重要前沿。科学前沿的研究要求本着“有所为、有所不为”的方针,有优势和特色的前沿领域为之；不具备条件的领域暂不为之。机械仿生、纳米摩擦学、并联机构、虚拟仪器等领域我们已有一定优势和特色,如坚持下去,可能会有大的突破。

2.3 机械科学某些领域的前沿动态

几年来申报的基金项目来看,机构学、动力学和传动领域几乎未见带突破性的理论和创新成果； 并联轴机床国内外研究不少，但多数为重复性研究，而其刚度、精度等关键技术已成为国际性难题；虚拟制造刚刚开始,现在国内做的所谓“虚拟制造”实际上多半是“仿真模拟”，而“仿真模拟”仅是虚拟制造的初级阶段工作；设计和制造过程的三维数值模拟已有不少成果，但物理模拟却未得到应有的重视和发展。这些领域的研究动态都受到了不同程度的阻碍，有的领域甚至与国际科学相比有拉大的趋势，所以在这些领域中，研究人员更要投入更大的精力、物力、财力，以此缩短逐渐拉大的趋势。

3 机械工程科学优先领域的初步构想

3.1 机械工程科学优先资助领域的设想

优先资助领域的遴选出学科的前沿，期也是未来科学技术的发展方向，对我国经济、技术的发展有重要影响，并且我国已有一定科学研究成果积累和优势，经努力可望达到国际先进水平的领域。我国尚不能稳定地在批量生产中实现亚微米制造，而纳米技术尚处于极小规模的试探阶段。此外，在超高速切削、磨削以及难加工材料（如工程陶瓷）的加工技术和理论方面，国外正在大力研究并有长足的发展。所以这些领域包括：（1）跨世纪制造系统与制造单元；（2）机械系统、产品性能及其设计理论与方法。只有对这些设想的优先资助领域足够的重视，才能真正意义上取得学术上的创新和应用技术的成果。

3.2 “十五”优先领域的初步构想

在国家规定的20 个重点项目中，要这些项目中多数是通过优先领域的遴选,公布指南、自由申请、专家评议、平等竞争立项的，基本上代表了机械工程科学的资助方向，具有前瞻性、交叉性、先导性、基础性、应用性五大特点。“十五”优先领域应当选择有优势和特色的学科前沿； 选择国民经济和机械工程中的重要关键科学问题；对“九五”已经立过重点项目并可能取得新突破的少数前沿领域, 应当选择新的内容和关键科学问题继续支持；现代的项目研究已经看出发展苗头或者已经聚集了力量和基础的前沿新领域，也可作为优先领域立项。此外，机械学科今年还先后在测试、计量科学及仪器、超声电机、仿生机械和制造、零件精确轧制、并联轴机床、摩擦学领域召开了研讨会。这些研讨会提出的重要课题和研究方向将为学科“十五”优先领域的遴选工作起到重要的作用。

4 结语

在未来的机械工程科学的发展中，仪器设备、微型机电系统、高效柔性、智能自动化制造技术将日趋成熟越来越受到重视，并逐渐被市场所接受。重构制造系统的理论与技术和适合我国的制造模式得到了完善和发展；在机构学、摩擦学、 仿生机械和仿生制造等领域我国将进入世界先进行列；制造业在制造科学技术的武装下将全面现代化，所以，机械工程科学的发将会极大的改变类的生产方式和生活方式。

［1］雷源忠,黎明,王雪.机械工程科学前沿和优先领域的初步构想[J].中国机械工程,2007,11(2)：18-20.