机械电子工程综述

机械电子工程综述（精选12篇）

机械电子工程综述 篇1

1. 故障诊断的内容

工程机械的故障诊断就是当其某些功能失效后,通过知适宜的方法,找出功能失效的原因。其内容还包括对故障程度进行判断,将故障状态下的运行特征与机械正常功能进行比较,从而决定采取相应的修复措施。如果属于轻微的偶发性故障,且不会产生重大影响,则可继续运行,并实施监控;若故障比较严重,须实施停机修理。

例如某一工程机械液压系统温度有所增高,但尚未达到液压元件所允许的温度极限,经过诊断是系统过滤装置通透率下降,更换新过滤器后温度正常。此类故障即属轻微故障。

2. 常见故障诊断方法

一般的故障诊断使用听、看、摸、嗅这4种方式,利用了人的听觉、视觉和触觉对设备运行中的异常现象进行诊断,来确认故障的类型。

在这里,我们总结了人体感官对一些物理现象的正常反应,可以用人体能够感受的程度,对感官的感受进行量化。

(1)听力量化法

普通人都会听出音频的高低,而音频的高低恰恰就是判断故障的一个重要方面。工程机械运行都会有速度或频率,因此产生的噪声节律会帮助我们判断故障点。使用听力诊断可以由远到近,由外部到内部。

比如,对于液压泵产生的噪声,如果噪声是高频的、比较尖的声音,很可能是吸空引起的。如果噪声是低频的,即比较低沉的“嗡嗡”声,很可能是内泄而产生的声音。

再比如,一台工程机械有异常噪声,如果噪声的频率很高,节律很快,可以直接到高速运行的机构找故障;反之,如果噪声的频率很低,可到低速运行的机构找故障。

上面的例子即是我们所说的由远到近的听力判断方法。找到故障部位后,要继续缩小故障范围,可使用声音传导器,寻找噪声的声源。

(2)目测判断法

工程机械的运行往往是由执行机构来完成的,所以观察执行机构运转情况可以判断工作状态。观察的内容有2点,一是元件的颜色变化;二是元件的动作变化。

例如可观察机械运转的速度(或速度差)、元件运转速度的均匀性、同步状况;对于电器系统来讲,可观察元件是否存在高温变色、电火花以及查看仪表等;对于液压系统来讲,一是看仪表,即要看液压系统各测压点压力有无变化,流量是否满足要求;二是查看油液颜色和含杂质情况,即观察油液是否清洁、变质,黏度是否满足要求以及表面有无泡沫等;三是查看泄漏,即看各接头及密封处是否存在渗漏现象;四是查看振动,即看活塞杆等机构在运动时有无跳动、冲击等异常现象;五是看产品,即从加工出来的产品判断系统工作压力和流量的稳定性。

(3)触摸判断法

用手触摸机械零部件的判断法有2个内容。

一是用手触摸感觉温度高低。因为人体对温度会有下意识的反应,即当物体温度特别高或特别低的时候,普通人的皮肤接触时就会有神经反应。我们姑且量化这个神经反应时间和温度,用于判断元件的故障,具体如附表所示。

例如,如果柱塞泵出现故障,其内部的3个摩擦副都会发热。找到摩擦副的位置,用手感觉3个摩擦副的温差,就可以轻易地判断柱塞泵损坏的大致原因。

二摸振动,即用手摸机械零部件的振动强度。比如,诊断液压系统的故障时,可用手摸某个阀的振动情况,来判断这个阀的工作状况。对于规格相同的管路,用手去摸液压管路时,振动较大的其内部压力一定也较高。如果回油管路振动较大,证明系统的内泄量比较大。

(4)三关共用法

三“关”指的是微观、宏观和相关。具体说,微观法指的是通过细微观测,找到机械部件或元件在工作过程中产生的人们不易发现的故障点。例如,电器元件发热只是元件温度增加,其基理是电流通过了较小的导电面积,即电阻增大导致的发热。具体原因有导线虚接、导线拉伸和电流增大等。

宏观法指的是通过感官、仪器等检测手段判断机械是否存在故障。检测参数包括发动机的转速、机油压力、温度及排烟等参数;液压系统的压力、流量、方向、温度、泄漏和振动等参数;电气系统的电流、电压和温度等参数。

相关法指的是在诊断机械故障点时,一定要综合考虑各部件和各系统的相关因素,找出正确的故障点。例如,柴油机冒黑烟,就有2个方面原因:一是柴油机动力下降;二是设备的负荷意外增加。

3. 其他方法

科学诊断法有3种:一是根据系统图查找故障;二是利用故障树或分析图查找故障;三是动态监控法。

动态监控把测试到的数据输入计算机系统,计算机根据输入的数据汇总各种信息及技术参数,并发出报警或自动停机等信号。

动态监控法能够非常直接地反映机械的故障点,是效果最好的一种诊断方式,其缺点是故障诊断成本大大增加,一般只适用于下列机械设备:发生故障后影响较大的机械设备,例如军用机械设备;必须确保其安全性能的机械设备,例如机场设备;价格昂贵的精密、大型、稀有和关键的机械设备;故障停机修理费用过高或修理时间过长、损失过大的机械设备和控制系统。

机械电子工程综述 篇2

孙新学’苏曙’荣茜’朱靖，1)河北建筑工程学院机电工程系2)北京916”部队

摘要简要回顾3工程机械液压技术发展的几个时期.指出了障阻工程机械液压

技术发展的几个问题.概括了液压技术在工程机械上的地位及发展前景.关健词工程机械;液压技术;综述

中图号TH 137

由于液压传动具有功率密度高.易于实现直线运动、速度刚性大、便于冷却散热、动作实现

容易等突出优点.因而在工程机械中得到了广泛的应用.据统计.目前95%以上的工程机械都采

用了液压技术.工程机械液压产品在整个液压工业销售总额中占40%以上.现在采用液压技术的

程度已成为衡量一个国家工业水平的重要指标.1工程机械液压技术发展的几个时期

工程机械最初引用液压技术是为了解决车辆转向阻力问题.以减小司机的劳动强度.在转向

系引用了液力助力器.由于液力助力器在应用过程中显示出的突出优点以及人们对液压元件、液

压系统研究的深入.液压技术很快在工程机械其它动作部分得到了广泛应用.其发展大致经历了

以下几个时期.c1)初期发展时期.20世纪四五十年代是工程机械液压技术发展的初期阶段.在这一时期.人

们摸索着将简单的液压元件和液压系统应用到工程机械上来解决其它方式实现比较困难的问题

(如执行元件的直线运动等).这一时期.液压系统压力很低.一般在2MPa--7MPa.(2)高速发展时期.工程液压技术应用在20世纪60年代进入了高速发展时期.这一时期液压

系统的主要特点是高速、高压化.系统压力提高到了20MPa.系统压力的提高使得液压传动功率

密度大幅度增力。(如液压泵功率重量比由5。年的告KW/Kg提高到了2KW/Kg)、液压元件的重量明

显下降.液压技术的应用逐渐由工程机械工作装置扩展到转向系、行走系、传动系和制动系.在这

一时期.人们研制出了全液压挖掘机和全液压叉车等工程机械.液压技术趋于了成熟化.(3)重视环境时期.由于泵的工作容积与吸、压腔的转换会导致容腔压力急剧变化.而这个 变化传给泵体就形成噪声.因此.高速、高压的结果必然导致噪声.试验证明，液压泵压力或排量

每增加一倍.其噪声约增加3dB(A);泵转速每增加一倍.其噪声约增加6dB(A).因此液压系统噪 声限制了液压传动功率密度的进一步提高.在20世纪70年代初中期.工程机械液压技术研究主要

围绕降低液压系统及整机的工作噪声.(4)重视可靠性时期.由于工程机械大多数是野外作业的施工机械.其液压系统经常受到尘

埃、振动、高低温、风雨雪、臭氧的侵袭.造成液压油污染，引发故障.据统计.工程机械液压系统

发生的故障的最大原因来自于液压油的污染(约占液压系统故障的70%-85%).因此在20世纪70年

综述机械焊接质量的控制措施 篇3

摘要：机械制造行业中，机械焊接的质量是工作人员关注的重点内容，只有确保机械焊接的质量才能够延长产品的使用寿命，避免在加工过程中出现安全事故。本文主要从机械焊接的质量和焊接质量的控制措施方面做了简要分析。

关键字：机械焊接；质量；控制

一、前言

随着社会经济的发展以及科学技术水平的不断提高，机械焊接技术在建筑行业以及机械制造行业当中得到了广泛的应用。在实际工作中如果出现焊接质量问题，必然会引起不同程度的安全事故。因此我们需要严格把控机械焊接的质量，以避免出现各种质量问题。

二、机械焊接质量

机械焊接结构中，金属焊接的质量问题一直是摆在人们面前的主要难题，也是整个机械设备质量主要衡量基础。在机械制造的过程中，焊接质量效果与整个机械制造质量产生极大的影响，是机械使用安全性能的主要衡量依据。在现代管理工作中认为，为了使得产品能够达到设计要求的质量指标，应当在生产中对每一个工序和环节进行严格控制，调整影响工序质量影响因素，进而保证机械焊接质量。可以说工序质量是通过工作质量来衡量和显示的，在这个过程中就需要加强质量管理工作，要以工作管理为基础来提高焊接质量，增加机械的使用寿命。

1.工序质量

工序质量是指在焊接工作中对加工工序和产品质量的确保程度，是在生产加工过程中以管理工作为基础的衡量标准。可以这么说，产品质量是通过工序质量为基础加工和制造的，因此在焊接中做好优良的加工工序是生产高质产品的主要手段。焊接产品的质量不仅是在完成全部加工和装备工作之后实现和发现的，也是通过专业技术检验人员通过技术参数的检验和检查来衡量的。所以来说，工序是整个机械焊接质量的基本环节，也是机械焊接质量的基础。

2.人为因素

人是焊接施工工作中不可缺少的主体，也是决定焊接质量不容忽视的重要因素。在焊接工作中，各种焊接方法的不同对操作人员的依赖程度也不尽相同。对于埋弧自动焊机械焊接而言，焊接工艺参数的调整离不开施工人员，也离不开人的合理操作。而对于各种半自动焊，电弧沿着焊接的接头位置移动，这也是靠焊工操作来掌握和确保移动合理的要求。

3.裂缝

（一）刚性裂缝：这种裂缝是指通身的纵裂缝，产生的原因是焊接的应力作用，比如被焊的机械的结构部件的刚性太大，或者焊接时的电流过大等等，都会造成焊接的应力过大。

（二）硫元素引起的裂缝：母材中硫和碳的含量过高、偏析很大等的时候，容易产生裂缝。

（三）隙裂缝：是指金属内部产生的毛状微细的裂缝，是被焊的金属由于迅速降温而发生的脆化现象，要避免这种情况的发生，可以降低被焊金属的冷却速度，如果条件允许，可以对被焊的结构进行预热。

4.夹渣现象

当焊接完毕后，如果有熔渣留在焊缝中，即被称作夹渣。一般夹渣的形状比较复杂，如颗粒状、线状、长条状等多种形式，夹渣的出现会降低焊缝的致密度与强度。夹渣大多发生在每层焊道之间的过渡位置或者焊口边缘，如果焊道的形状发生了变化或者在深沟位置，也容易出现夹渣。同时采取仰焊、立焊或者横焊方式，则会比平时产生更多夹渣当细微的金属夹杂物混入其中，那么在焊缝金属的凝固过程中，可能出现孔洞或者微裂纹。同时，抛后工件的存放时间不宜过程，否则可能出现二次氧化，对喷涂效果造成影响。

三、机械焊接质量的具体控制因素

1.焊接资格的控制

焊接工人是产品焊接的主体，要想确保产品的焊接质量，那么我们需要对焊接工人入手，要求焊接工人具备较高的专业知识水平与技能，拥有丰富的工作经验，并且要求持有相关专业的资格证书与上岗证书，在实际焊接工作中，焊接工人还必须要严格按照规定要求进行操作，这样才能够使产品的焊接达到规定的要求，从而提高机械产品的焊接质量。

2.工艺过程的控制

焊接过程中的一整套技术规定。包括焊接方法、焊前准备、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、工艺参数以及焊后热处理等。只有工艺过程得到保证，才能获得优质的机械。焊接过程中，应控制好预热的温度（35和45钢的温度范围是：150℃～250℃；裂纹倾向特别大时，温度范围可控制为：250℃～400℃）；焊条应选择碱性焊条；控制好破口的形式；严格控制工艺参数等。通过实行焊接工艺的试验，来验证焊接工艺的焊接接头能否满足性能指标。

3.焊接材料控制

焊接过程中，要想焊出高质量的接头，必须严格控制焊接材料的选择，焊丝、焊剂以及焊接的辅助等，都要严格符合质量标准，同时，对于焊接材料的说明文件，要全面而且有效，材料的标识、标注等要清晰可辨。

4.焊接设备的控制

机械的焊接过程中，电焊机是主要设备，没有焊机，整个焊接施工将无法进行。电焊机能够准确显示焊接施工时的电流，电流强弱的控制是焊接质量好坏的关键因素。对于电焊机进行控制的关键所在，就是控制其对电流的显示，切忌偏差和超标，电焊机电流、电压的显示装置，务必经过检定后才可进入施工环节，在实际施工过程中，工作人员依然需要对焊接设备的运行情况进行全面监控，确保其正常运行，这样才能够有效地提高其焊接质量。

5.裂缝焊接控制

焊接中可能出现的裂缝，主要指在金属的焊接应力、致脆原因等多重作用下，焊接的接头局部金属原子遭到破坏，进而形成新界面，出现缝隙。这种裂缝长宽比大、缺口尖锐，也是机械焊接构件中最容易出现、最危险的缺陷，机械结构的破坏大多从裂缝开始，因此在焊接过程中需加强控制。如果在焊接后发现裂缝，应采取措施清除或修补。

6.表面缺陷控制

良好的焊接工艺，是机械焊接质量的根本保障。通过严格的焊接工艺测评，得出焊接数据参数，并加强对焊接工艺试验，确保每项工艺都与焊接接头的性能指標相符。因此，对于已经测评合格的焊接工艺参数，应在施焊过程中严格遵守，不能随意变更。（1）布置焊缝。在拼接钢板时，不能出现十字焊缝，且错开的距离在20cm以上；对于焊接梁的腹板及翼缘板的焊接，不能处于同一个截面位置，且间距控制在20cm以上；横向加劲肋应该与平行腹板相分离，且间距不小于腹板的4倍厚度。（2）焊缝对接。一方面，假设主要的受力构件对接焊缝错边为b，那么对接位置钢板的名义控制在≤12mm，此时b≤（1/4）；如果>12mm，则b≤3mm。另一方面，在主要的承载结构中，一般不相等的板厚或者板宽实现对接，则应在一侧位置或者两侧将过渡斜坡控制在1：4范围内。（3）焊缝处理。对于同一位置的焊缝，不能超过两次以上的返修次数，如果不得超过两次，那么在返修之前必须经过计数单位相关技术人员的指导与批准，并做好返修位置、返修情况、返修次数等记录。

另外，机械焊接的施工环境也会对焊接质量产生直接影响，需加强控制：首先，空气的温度会对焊接热循环产生直接影响，因此一般焊接施工的温度应控制在20℃以上，否则温度过低，就会造成金属的过快冷却，改变其表面组织，不利于焊接接头；其次，空气湿度与焊接质量密切相关，一般焊接施工的湿度应控制在90%以下，由于氢气主要来自水，水分如果进入熔池，就会出现氢气孔；再次，在雨雪季节不得实行野外作业或者露天作业，必须采取一定的防护措施，确保焊接质量。

四、结束语

机械焊接技术随着各行业的机械化发展，显得更加重要，又因为机械材质的不同和机器的精密程度的不同，导致机械焊接的技术要求变得复杂和多变，要想提高机械的质量，必须加强焊接工艺的控制。

参考文献：

[1]廖鸿钧，胡立华.钢结构焊接变形的讨论[J].网络财富.2010（15）

[2]吴龙海，盛建群.12Cr1MoV钢管安装焊接裂纹的产生及其防治[J].中国高新技术企业.2010（04

机械电子工程综述 篇4

1.1申请与受理

2014年，工程科学二处(简称科学处)共接收各类项目申请4603项。其中，面上项目2052项、青年科学基金项目1845项、地区科学基金项目281项(简称三类项目)。

受NSFC限项政策影响[1],2014年三类项目申请总数量继续呈下降趋势。其中，面上项目申请量同比减少19.34%;青年科学基金申请量同比增长1.6%;地区科学基金申请量同比减少3.8%。

经初审，三类项目中共有169项因各种原因不予受理，主要原因有:1申请书缺页或缺项、缺少项目组成员简历(14.2%);2基本信息表中研究日期填写有误(17.75%);3申请人或项目组成员申请超项(15.38%);4报告正文年度研究计划有误(18.34%)等。

1.2评审与资助

科学处对受理的4009项三类项目按不同领域分成396个组进行“打包”评议。面上项目和地区科学基金项目各指派5位同行评议专家，青年科学基金项目指派3位同行评议专家。共指派评议16 459份，评议意见回收率100%。经过NS-FC规定的评审程序，2014年度科学处共资助各类项目1155项，资助经费70 115万元，三类项目的资助经费占总经费的80.13%。各类项目资助数量和所占比例如图1所示。其中，资助面上项目485项，资助率23.64%，平均资助强度为83.01万元/项;青年科学基金项目524项，资助率28.40%，平均资助强度为24.99万元/项;地区科学基金项目59项，资助率21.00%，平均资助强度为47.97万元/项。青年科学基金项目的资助数首次超过面上项目。三类项目平均资助强度为52.61万/项，平均资助率25.56%。三类项目的申请、受理、评审和资助情况如表1所示。

另外，科学处在某些有望取得创新性突破的前沿领域，如面向生命体夹持/操作/定位机构的创新设计、高效(节能)驱动/能源转换装置设计/制造、材料-结构一体化精确制造等，以面上项目群的方式给予了较高强度的资助[1]。

1.3典型领域申请与资助分析

下面分别以机械学领域的二级代码E0501(机构学与机器人)和制造科学领域的二级代码E0512(微/纳机械系统)为例，对2014年度申请与资助情况进行分析。

1.3.1机构学与机器人领域的申请与资助情况

机构学在广义上又称机构与机器科学，是机械设计及理论二级学科的重要研究分支，在机械工程一级学科中占有重要的基础研究地位[2];机器人学则是研究自动执行工作的机器装置的学科。E0501下设3个三级代码:E050101(机构学与机器组成原理)、E050102(机构运动学与动力学)、E050103(机器人机械学)。2014年度本代码共受理三类项目226项，涉及141个申请单位。

2014年，机构学与机器人领域面上项目和青年科学基金申请量均呈现下降趋势，面上项目降幅为18.4%;青年科学基金项目降幅为19.8%;地区科学基金项目的申请数量变化不大。从三级代码分布看，E050102受理项目数量最多，为112项，E050103受理项目数76项，E050101受理项目38项。

从资助情况看，2014年机构学与机器人领域共资助三类项目61项(资助率25.52%)。其中，面上项目30项(资助率23.80%)、青年科学基金项目27项(资助率29.67%)、地区科学基金项目4项(资助率18.18%)。同时，机构学与机器人领域还资助杰出青年科学基金1项(清华大学刘辛军)、优秀青年科学基金2项(天津大学陈焱、燕山大学丁华锋)和重点项目1项(上海交通大学朱向阳)。

并联机构与医疗/康复机器人是E0501代码的申请热点，这两个领域的申请约有70项。在并联机构领域，研究内容主要涉及工作空间分析、尺度综合、动力学建模、奇异位姿分析、少自由度并联机构设计、刚柔耦合问题等;研究对象主要包括坦克、油船、直升机等的模拟器、振动筛、天线等。而在医疗/康复机器人领域，研究内容主要涉及触觉感知、运动规划、可穿戴设备、生-机-电系统、关节与驱动、助力外骨骼等;应用领域主要包括外科手术、行走助力、偏瘫康复、跌倒监测等。工业机器人方面的研究也占相当数量，主要涉及奇异位姿、机器视觉、振动抑制、仿人运动、刚度与精度、铰链间隙等;工程应用方面则包括抛光控制、喷涂成膜、精密装配、纺织与印刷、轮胎模具等。在移动机器人/行走机构方面则侧重于地形适应、混合驱动、多足协调、爬壁吸附等研究，并应用于管道清淤、灭火救灾、工程机械等。农机类项目也相对较多，约为20项，主要涉及收获原理、土-机耦合、采摘机构、播种机构等。传统机构学领域，如构型与可动性、球面机构、凸轮机构、连杆机构等研究相对较少。值得注意的是，部分研究对象为车辆的项目，涉及动力学、线控制动等，与机构学与机器人关系不大，不宜在本代码申请。

该领域的申请书大都具有鲜明的工程背景，如工业机器人、航天器机构、地面行走机构、采摘机构、纺织与印刷机构等。但部分申请书更多强调了研究与应用背景，而凝炼的科学问题不够深入，更多是针对特定的工程对象开展的具体问题研究，而缺乏普适性和规律性的机理研究。

1.3.2微/纳机械系统领域的申请与资助情况

微/纳机械系统(E0512)是先进制造的前沿领域，其内容涵盖微/纳机械驱动器与执行器件(E051201)、微/纳机械传感与控制(E051202)、微/纳制造过程检测与控制(E051203)和微/纳机械系统组成原理与集成(E051204)4个三级代码。2014年，E0512代码共接收三类项目申请169项，涉及104个依托单位。申请数量前3名的单位分别为清华大学、西安交通大学和中北大学，共申请24项，占申报总数的14.20%。

受限项政策的影响，面上项目的申请数量连续两年呈下降态势;青年科学基金的申报数量略有下降;由于微/纳机械系统领域的相关研究对实验条件和设备要求相对苛刻，故地区科学基金的申请数量处于较低水平，仅有2项。其中，E051201和E051203的申请数量较多;E051204申报数量最少。在受理的160项三类项目中，有63项通过函评进入会议评审阶段，上会率39.38%。其中，面上项目32项(上会率36.78%)，青年科学基金项目31项(上会率39.74%)。经会议评审，面上项目和青年科学基金项目各有23项获得资助，平均资助率27.22%。同时，微/纳机械系统领域还资助杰出青年科学基金1项(浙江大学居冰峰)和优秀青年科学基金1项(中北大学丑修建)。

E0512代码申报内容和研究对象主要包括微纳制造技术、微流控生物芯片、惯性MEMS系统、微纳系统与功能器件、宏微驱动器与纳米定位平台、纳米换能器和微纳测试等7个方向。青年科学基金中，以微纳制造技术、微流控生物芯片和惯性MEMS系统等三个方向的申请量最多，分别占申请总数的19.23%、19.23%和15.38%;微纳米测试技术申请数量最少，占申请总数的8.97%。而面上项目的研究内容相对集中，微纳制造技术、微纳系统与功能器件、惯性MEMS系统列前3位，而纳米换能器和微流控生物芯片方面的项目较少。可见，微纳制造技术、微纳系统与功能器件、惯性MEMS系统、纳米定位平台和微纳米测试等领域具有相对稳定的研究队伍;而在青年科学基金中占有较高比例的微流控生物芯片和纳米换能器，在面上项目中较少涉及。从评审情况来看，青年科学基金中，纳米定位平台相关的项目专家认可度最高，超过一半的项目通过了专家的通讯评审;而微流控生物芯片相关的项目评审结果较差，主要是由于部分申请书的研究主题或关键科学问题偏离了机械制造领域。在面上项目中，以微纳制造技术和微纳系统与功能器件为研究内容的项目质量较高，而传统微机电系统领域的惯性MEMS系统和微纳测试技术稍逊一筹，创新性较差。

2 2013年度结题与在研项目管理

2.1结题与年度进展总体情况

2014年，科学处共接收2009～2013年度批准的各类项目《国家自然科学基金资助项目结题报告》(简称结题报告)817份。其中，面上项目421项、青年科学基金项目264项、地区科学基金项目26项、其他类型项目106项。

在科学基金的资助下，绝大多数项目在理论、方法和技术研究、发表论文、知识产权、获奖、人才培养等方面取得了较好的成绩。据不完全统计，依托三类项目，共进行国际特邀报告65次;获国家级奖励13项;SCI检索论文2052篇，占发表论文总数的33.5%(2012年度为21.8%);出版专著201部;获批发明专利683件;711个项目中有493个项目发表了SCI检索的论文。科学处根据结题报告与相关成果情况，对每个结题项目进行了综合评价，推荐2013年度结题评价为“A”和2012年度结题评价为“A”的三类项目49项，在ICFDM 2014会议上进行基金成果口头报告并参与项目评优[3]。

2014年，科学处共接收2010～2012年度批准的各类项目《国家自然科学基金资助项目进展报告》(简称进展报告)2136份。其中，面上项目1095项、青年科学基金项目833项、地区科学基金项目97项。综合来看，大部分项目基本按研究计划要求进行，进展报告撰写较规范、提供的数据资料详实、进展情况良好、附件材料齐备。

2.2结题报告与进展报告的共性问题

在结题报告审核过程中，部分结题报告仍然存在如下共性问题[3,4]。

(1)结题报告撰写方面:1不符合撰写提纲的要求，未按提纲撰写结题报告;2对开展的具体工作描述不清，缺少必要的图表和数据;3报告撰写不认真，多处出现图表排版错误，缺少图表编号，或正文图表号与图题、表头不符，或页码混乱等;4拷贝已发表期刊或学位论文内容拼凑项目结题报告，报告多处出现“本章”、“本文”等字样;或正文有参考文献引用，而文末没有参考文献列表;5报告研究内容与项目计划书不符，没有按计划进行，也没有对相关情况做出说明。

(2)材料提交方面:1未按要求提供附件，如论文首页和标注页、专利授权或受理、公开说明书、论著首页及标注页、获奖证书、论文录用证明、特邀报告邀请函、学位论文封面页等(具体要求请参考当年结题报告撰写说明);2未使用成果在线提交研究成果，且未将成果列入基金项目研究成果一栏;3依托单位未盖章，或使用非依托单位公章;4项目负责人或相关部门负责人未签字;5经费使用说明表缺科研管理部门、财务或审计部门公章。

在年度进展报告审核中也发现一些与结题报告类似的问题，此外，还应注意进展报告的字数限制，避免造成进展报告内容不完整。

针对以上问题，根据《国家自然科学基金条例》及科学基金管理办法的相关规定，科学处采取了以下几种处理措施:1对结题报告存在较严重问题的项目给予“暂不予结题”的处理决定;2对不符合报告撰写要求的项目，给予“退回并要求重新提交”的处理决定，对报告手续不完备的项目，要求“补办相关手续”;3对在执行过程中存在问题的项目给予“提醒注意”，提醒项目负责人在今后的科学研究工作和项目执行中加以注意。

3学科管理工作

3.1做好顶层设计，启动“十三五”规划

为进一步加强资助工作的战略性和前瞻性，把握创新驱动战略需求和科学前沿发展趋势，推动学科发展，按照国家自然科学基金委员会统一部署，2014年启动“十三五”规划战略研究。为广泛凝聚战略共识，提升战略研究的科学性和权威性，突出顶层设计思想，科学处多次组织相关领域专家进行规划研讨，全面布局，并认真制定“十三五”规划和发展战略。从机械工程学科的研究特点和基本状况出发，对其战略地位与发展趋势、我国机械学科的研究现状、国际影响力与优势弱势方向等进行分析，提出了机械学科的发展目标及发展方向，初步勾勒出学科发展的“地貌图”;以先进制造科学与技术为主题，进行了跨学科/跨学部优先发展领域的遴选。

3.2聚焦关键科学问题，完成重大项目立项

随着电子装备向高精度、高密度、高频段、恶劣服役环境方向发展，这类装备中普遍存在的功能形面问题日益突出，制约了装备性能的提高。因功能形面的形状、结构、制造精度、服役环境等与装备性能之间的多重非线性耦合关系不清、高维多因素影响机理不明，致使功能形面的精确设计与性能保障问题成为制约该类装备研制的瓶颈。根据《学科“十二五”发展战略报告》中布置的优先发展领域，在深入调研、论证和广泛征求科学家意见的基础上，经通讯评议、会议评审及委务会审批，西安电子科学大学段宝岩、浙江大学谭建荣、湖南大学韩旭等教授共同申请的“功能形面精确设计与性能保障的科学基础”重大项目获得资助，资助经费为1500万元。该项目将以超大型相控阵雷达为载体，深入研究功能形面的多场多因素非线性耦合问题，探明功能形面的结构因素、制造工艺及环境因素与装备电/磁/光/热性能间的作用机理，解决机/电/光/磁/热多场耦合理论模型的建立、时变不确定性度量、控形控性的定量分析与设计、误差控制与补偿等关键科学问题，实现装备综合性能的最优配置及服役周期内装备的保质设计，建立功能形面精确设计、精细制造与性能保障的理论与方法，为下一代高性能电子装备设计与制造奠定科学基础。

3.3进行专题研讨，促进交流合作

3.3.1立足国家战略，举办双清论坛

机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，是一个多学科、多领域联合攻关的科学与工程问题，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志[5]。“机器人革命”将影响全球制造业格局，而我国将成为全球最大的机器人市场。2014年10月8～10日，工材学部联合信息科学部、数理科学部与政策局在大连召开了第121期双清论坛，论坛的主题为“机器人理论与关键技术”，60余位机器人领域的知名专家学者参加了论坛。论坛共安排大会报告11场，集中研讨了工业机器人、特种机器人、医疗与康复机器人等基础理论、关键科学问题、共性技术和未来发展方向。议题包括材料与机构、传动与驱动、感知与控制、仿生与智能及单元与集成5个方面。与会专家通过大会报告、分组讨论相结合的形式开展了广泛的交流和研讨，凝炼了机器人理论与关键技术领域的基础科学问题[6]。

3.3.2围绕学科前沿，研讨基础、热点

2014年度，围绕学科发展的前沿领域，科学处组织相关知名专家、学者和中青年科学基金项目承担者召开了若干研讨会，对机械工程领域基础研究中亟待解决的问题进行深入的交流和研讨。

1月10～12日，在重庆召开了“高端装备传动系统共性基础问题研讨会”。会议汇聚机械传动系统领域资深专家，进行了深入广泛的交流，从国家重大工程需求和行业发展出发，分析了我国的差距与特色优势，探讨了高端装备传动系统的共性基础问题，并就面向高端装备的传统系统发展方向及应重点解决的问题达成共识。

3月13～15日，在武汉召开了“中美可持续制造研讨会(China NSFC-US NSF workshop on sustainable manufacturing)”。两国学者围绕可持续制造领域基础理论、技术创新的方面的研究与合作进行了深入研讨，为2014年度中美可持续制造领域的国际合作研究项目指南提供了指导意见。本次研讨会是中美两国基金会首次就可持续制造主题展开的学术研讨与合作。双方学者讨论热烈，加深了在该领域的相互了解，增进了友谊，在多方面达成了学术共识，为未来进一步加强学术交流与合作奠定了良好的基础，对提升我国可持续制造领域的基础研究学术水平、促进中美两国学术融合具有重要意义。

为进一步提升中国高速铁路的基础研究水平，4月10～11日，在青岛召开了“高速列车设计-制造-服役中的共性基础问题”研讨会。与会专家围绕高速列车车体设计与制造、列车关键材料/结构可靠性与安全性、系统动力学和减阻降噪等方面的前沿科学问题与挑战、未来发展方向进行了充分而深入的交流。

6月19～21日，在北京召开了“旋转机械动力学中青年学者论坛”。12位国内知名专家学者针对旋转机械动力学领域的研究现状、存在问题以及未来发展前景等问题进行了主题报告，围绕旋转机械的工作精度、运行可靠性、服役寿命和动力学设计等方面进行了热烈的交流和讨论，为学科该领域的“十三五”规划提出了资助建议。

8月20～22日，在西安召开了“增材制造科学与技术”中青年学者论坛。会议围绕增材制造技术的科学意义及国家战略需求，探讨了增材制造技术的国际发展态势与我国发展优势、发展目标及该领域的关键科学问题与主要研究方向等，为机械工程学科“十三五”发展战略提供了参考。

9月24～28日，在宁夏银川召开了“第十一届两岸三地先进制造技术研讨会”。会议主题为“高品质制造”，两岸三地专家、学者充分展示了先进制造科学与技术领域的研究成果，进一步扩大了三方互访机会，架设了合作的桥梁与纽带，为进一步加强交流、精诚合作，共同推进两岸三地先进制造技术的发展起到良好的推动作用。

10月24～26日，在天津召开了“第三届现代机械测试理论与技术基础”中青年学者高层论坛。会议围绕机械测试理论与方法、精密测试与计量、先进传感技术与系统、微纳测试技术及仪器、光学测试技术及仪器等领域的国家战略需求和学术前沿，对该领域面临的挑战、存在的问题和瓶颈、未来发展方向和关键科学问题等进行了系统论述和精彩报告。通过广泛交流和研讨，与会专家、学者开阔了思路，对如何促进机械测试领域理论与技术的发展达成了共识，并对机械工程学科机械测试领域的“十三五”发展战略和规划提出了资助建议。

10月31日～11月3日，在盐城召开了“典型材料切削加工基础数据库”中青年学者研讨会。会议针对我国制造业和数字化制造技术的现状和发展趋势，研讨了以高速切削为主要工艺方法的数字化加工、数控加工设备、数字化制造车间必需的工艺共性基础数据知识体系，凝炼了典型新难加工材料切削物理学、加工表面完整性基础数据模型及切削刀具和切削工艺技术知识要素的基础科学问题。

3.4服务重大需求，促进产学研合作

为发挥国家自然科学基金的导向和协调作用，服务国家重大需求，促进产学研结合，吸引和调动社会科技资源开展以航天制造技术发展为背景的相关领域基础研究工作，推动中国航天制造业自主创新能力提升，科学处协助工程与材料科学学部(简称工材学部)和计划局多次与中国航天科技集团公司进行沟通、协商，于2014年11月27日完成国家自然科学基金委员会与中国航天科技集团公司“航天先进制造技术研究联合基金(简称航天先进制造联合基金)”的协议签订，并组织相关专家进行了项目指南的研讨和论证。该联合基金将于2015年正式设立，年资助经费5000万元，第一个周期为3年，分为重点项目和培育项目两种资助类型。

3.5展示基金成果，落实绩效挂钩

为了进一步促进机械工程领域海内外学者的学术交流与合作，由科学处组织，东南大学、南京航空航天大学和南京理工大学承办的第十一届设计与制造前沿国际会议(ICFDM2014)于2014年5月23～25日在南京召开，会议的主题为“交叉、创新、引领”。该会议已成为设计与制造领域公认的高水平国际学术会议之一，是展示NSFC机械工程学科基础研究最新进展和项目研究成果的重要平台[7]。

为促进基金成果的宣传与推广，会议设置了项目成果展板展示、实物样机展示和VCR视频展示。同时，首次举办了科学家-企业家对接沙龙，搭建了国家自然科学基金研究成果与机电装备行业领军企业的对接平台，部分结题项目负责人与企业间签订了合作开发和技术转让协议，促进了优秀国家自然科学基金项目研究成果的转化和走向企业应用，为企业创新发展和经济结构转型升级提供了技术保障。2012与2013两年度结题的6项面上项目、4项青年科学基金项目获“优秀结题项目”。通过项目评优，激励原始创新，达到绩效挂钩的目的。

4人才培养与团队建设

4.1营造创新环境，扶持青年人才

2014年11月14～16日，在成都召开了“NS-FC机械工程学科2014年度青年/地区科学基金项目启动会”，获得2014年度机械工程学科资助的青年/地区科学基金项目负责人及代表参会。会议旨在鼓励青年/地区科技工作者自主创新与潜心探索，扶持青年人才独立开展科研工作，引导青年/地区科学基金项目负责人高质量完成科学基金项目。同时，为青年/地区科学基金项目承担者提供一个合作、交流和学习的平台。

在总结前几届启动会经验的基础上，本届会议继续邀请了机械与制造科学领域的院士、国家杰出青年科学基金项目获得者、优秀青年科学基金项目获得者、优秀结题基金项目负责人以及基金委管理人员，围绕科学基金相关主题开展讲座并答疑解惑。

4.2培养杰出人才，推动学科发展

2014年度，天津大学陈焱、燕山大学丁华锋、清华大学李亮和马天宝、武汉理工大学袁成清、西安交通大学贺健康、大连理工大学张振宇、北京理工大学邱丽荣、吉林大学赵宏伟和中北大学丑修建10位青年科技人员获得2014年度机械工程学科优秀青年科学基金项目的资助，资助强度为100万元/项。

机械工程领域5位青年学者刘辛军、田煜、刘战强、熊继军和居冰峰分别获得“机构学与机器人”、“机械摩擦学与表面技术”、“切削、磨削加工工艺与装备”、“特殊环境下的测试技术及仪器”及“微/纳制造过程检测与控制”领域国家杰出青年科学基金项目的资助，资助强度为400万元/项。自1994年NSFC设立国家杰出青年科学基金项目以来，科学处共资助国家杰出青年科学基金项目73项。这些基金获得者大多是国家重大科技研究专项的研究骨干和中坚力量，已成为机械工程领域的领军人才，为推动我国机械学科的发展做出了重要贡献。

4.3打造优秀团队，增强协作创新

创新研究群体科学基金用于稳定地支持基础科学的前沿研究，促进学科交叉和团队协作，培养和造就具有创新能力的人才和群体。

2014年度，西安交通大学林京教授团队申报的“机械装备诊断基础研究”获机械工程学科创新研究群体项目资助。华中科技大学邵新宇教授团队申报的“高性能数字制造装备的基础研究”获得第二个3年的延续资助。上海交通大学林忠钦院士团队申报的“复杂装备的数字化设计”创新群体研究项目获得了第三个3年的延续资助，这是机械工程学科继清华大学雒建斌院士团队之后第2个获9年连续资助的创新研究群体项目。该创新研究群体实施6年来，围绕数字化设计与制造的几何理论、复杂装备动力学与机构设计、制造工艺仿真与优化三大方向开展基础理论和应用技术研究，在成形制造工艺、质量控制、机械动力学、机器人学、运动控制、数字化设计与仿真等方面取得了重要突破。研究成果成功用于汽车、电子制造装备、重型制造装备、港口机械、工业机器人作业系统等的设计与制造。截至2014年，科学处共资助了8个创新研究群体。

5学术影响与主要进展

5.1创新研究，提升国际学术影响

近年来，中国机械工程学科的学术地位不断提升，国际影响力日益增强。如在机构学领域，上海交通大学高峰教授获2014年度ASME(美国机械工程协会)达芬奇奖，成为第一位获得此项殊荣的亚洲人，也是第一位来自美国和加拿大以外的获奖者。高峰教授在设计400 t·m有效载荷的六自由度并联机构方面取得了杰出成就，这种并联机构用于制造超大型锻件的锻造操作机，被公认为是机械设计在锻造装备应用领域的突破。

在超精密加工领域，天津大学房丰洲教授于2014年当选CIRP常务理事。此外，南京航空航天大学裘进浩教授于2014年当选ASME Fellow;武汉大学刘胜教授继2009年当选ASME Fellow后，2014年又当选IEEE Fellow。房丰洲教授和武汉理工大学周祖德教授还同时当选SME Fellow。

5.2持续支持，取得重要突破

围绕学科生长点，在优势领域布局创新性研究项目，推动若干重要领域或科学前沿取得突破。2014年度机械工程领域共获得国家技术发明奖励4项、科技进步奖励6项，多数项目都获得过学科的长期持续和重点资助。3名重点项目负责人哈尔滨工业大学邓宗全教授、大连理工大学贾振元教授和西安交通大学李涤尘教授分别在空间折展与锁解机构设计、大型复杂曲面加工、生物制造等领域获国家技术发明二等奖。重点项目负责人机械科学研究总院单忠德研究员申报的“筒子纱数字化自动染色成套技术与装备”和华东理工大学涂善东教授参加的“极端条件下重要压力容器的设计、制造与维护”分别获国家科技进步一等奖。

6 2015年工作展望

2015年是科学基金“十二五”规划的收官之年，更是奠定“十三五”发展的基础之年，科学处将继续落实创新驱动发展战略，在基金委和工材学部的统一领导和部署下开展各项工作。立足于机械工程学科基本任务，深入推进科学基金卓越管理。科学处将一如既往地支持本领域面向“基础、前沿、探索、创新”的研究;支持前期已取得创新性成果并进一步深化相关工作的基础研究，鼓励在某一领域开展持续性的深度研究;支持与自然科学和其他工程科学深度交叉融合、开辟学科新方向的基础研究。拟通过面上项目群的方式，在某些有望取得创新性突破的前沿领域，如复合材料结构设计与制造一体化、典型材料切削数据库基础等，给予高强度(不超过200万元/项)面上项目的资助。

总之，科学处将继续秉承严谨求实的工作作风，遵循基础研究发展规律、培养创新人才，坚持卓越管理，做好顶层设计，充分发挥科学基金的导向作用，不断提升评审和资助工作的战略性、系统性和前瞻性，配合学部完成“十三五”优先领域布局与规划的编制，提高管理效率，努力引导和推动机械工程领域基础研究的原始创新。

摘要：介绍了2014年度国家自然科学基金委员会(NSFC)机械工程学科科学基金项目的申请、评审及资助情况;以机构学与机器人和微/纳机械系统两个领域的申报项目为例,对申请、评审和资助情况进行了分析。概述了2013年度科学基金项目的结题/进展情况,总结了项目执行过程中存在的问题。回顾了学科在“十三五”战略规划制定、重大项目立项、学术交流与合作、人才培养与团队建设和鼓励创新等方面的管理举措。综述了2014年度我国机械工程领域的国际学术影响和取得的最新进展;对2015年度学科工作进行了展望。

关键词：机械工程学科,科学基金评审,学科进展,学科管理

参考文献

[1]国家自然科学基金委员会.2014年度国家自然科学基金项目指南[M].北京:科学出版社,2014.

[2]王国彪,刘辛军.初论现代数学在机构学研究中的作用与影响[J].机械工程学报,2013,49(3):1-9.Wang Guobiao,Liu Xinjun.Role and Influence of Modern Mathematics in Mechanisms[J].Journal of Mechanical Engineering,2013,49(3):1-9.

[3]王国彪,赖一楠,黄海鸿,等.机械工程学科2012年度科学基金管理工作综述[J].中国机械工程,2013,24(1):66-72.Wang Guobiao,Lai Yinan,Huang Haihong,et al.Review on Fund Management of Mechanical Engineering Discipline of NSFC in 2012[J].China Mechanical Engineering,2013,24(1):66-72.

[4]王国彪,赖一楠,宋建丽.NSFC机械工程学科2013年度基金管理工作综述[J].中国机械工程,2014,25(2):202-210.Wang Guobiao,Lai Yinan,Song Jianli.Reviewon Fund Managementof Mechanical Engineering Disciplineof NSFC in 2013[J].China Mechanical Engineering,2014,25(2):202-210.

[5]习近平.在中国科学院第十七次院士大会、中国工程院第十二次院士大会上的讲话[EB/OL].[2014-06-09].http://www.gov.cn/xinwen/2014-06/09/content_2697437.htm.

[6]王国彪,孟庆峰,何柏岩,等.第121期双清论坛“机器人理论与关键技术”在大连召开[EB/OL].[2014-10-21].http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab90/info45853.htm.

机械手文献综述 篇5

本科毕业设计（论文）文献综述

课题名称： 顺序动作机械手 学院（系）： 机械工程学院 年级专业： 机电控制 学生姓名： 杨忠合 指导教师： 郑晓军 完成日期： 2014.03.25

一、课题国内外现状

目前国内机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。

国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到3M/S，量新产品达到6轴，负载2KG的产品系统总重已突破100KG。更重要的是将机械 手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。

二、研究主要成果

机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。

搬运机械手仿真设计和制作，机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的气缸来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实现小车的进退运动，并利用ADAMS 软件对搬运机械手进行建模，对其进行运动学及动力学仿真，检查机械手在运动工作过程中的正确性和准确性，同时获得各部件机械手结构设计及其受力情况是否合理，为机械手设计提供参考。并在此基础上成功研制出物理样机，通过仿真设计提高了设计质量并缩短了设计周期。

采摘机械手虚拟设计与仿真系统的研究，在产品虚拟设计与仿真系统的开发中，为了实现智能设计，虚拟设计与企业产品设计的协同性、同一性和可重用性，实体建模属性的统一规范和标准定义十分必要。第一，首次提出和制定了可以用于虚拟产品建模与仿真的命名规则标准，为虚拟机械产品的设计提供参考。第二，构建水果采摘机械手虚拟设计与仿真系统的体系结构，建立了机械手机构设计模块，它包括机构的参数化设计和知识重用；第三，构建了机械手设计知识库和三维仿真模块；第四，已知机械手视觉获取目标的三维坐标，用软件实现反求机械手运动及其算法，并实现虚拟环境下的机械手对目标定位和采摘的三维仿真；第五，开发了水果采摘机械手虚拟设计与仿真系统。最后，通过三维仿真和实验样机对关键技术进行了验证。

工业机器人机械手设计，在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。工业机器人多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置。机器人是一种具有人体上肢的部分功能工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。

假肢用机械手的机构设计与运动学分析，一般而言,人们所称的“手”有两种意义,一是指整个的上肢,二是腕部到指尖的部分,也就是所谓的手部。人类的单只手臂以机械学的形式分析,可以用大约27 个自由度的连杆机构来表示。但其中大约20 个自由度集中在手部[1 ]。文中着重于假肢的手部设计。在假肢的手部应用方面,目前主流的应用是一种具有手形状的假手,市场上销售的假手大都已经具有一个自由度,可以利用拇指、食指、中指进行三指的抓取动作,自由度位于手指的根部,手指本身并没有关节。文中所设计的假手也有三个手指,除指根部的关节外,拇指另有一个关节,其余二指有两个关节,而且假手的腕部有2 个自由度,可以完成腕部的屈伸和回转。

水下机器人-机械手系统构建与研究，近年来, 随着海洋资源开发和海洋科学研究需求的不断提高, 人们对水下机器人的作业能力提出了挑战, 如进行定点取样、水下结构的建造与维护、管线铺设、援潜救生以及军事应用等。水下机器人2机械手系统(U nderw aterV eh i2cle2M anipulato r System , UVM S)是配备机械手的水下机器人系统, 是水下作业系统的一个重要分支, 对其的科学和军事、民用应用研究逐渐受到重视。受水下机器人发展的影响, 早期的UVM S 研究主要集中于遥控水下机器人(ROV)与搭载的液压机械手系统之间的研究, 随着自主水下机器人技术的成熟, 研究热点转移至自治水下机器人2机械手系统的研究上。如斯坦福大学开展的自治水下机器人(A utonomous U nderw ater V eh icles, AUV)与单关节机械 手的协调控制研究[1 ] , 日本开展的水下电动机械手与Tw in2Burger AUV 之间的控制技术研究[2 ] , 另有部分单位对半自主作业型AUV 展开研究, 如夏威夷大学启动的SAUV IM [3 ](Sem i2A utonomousU nderw aterV eh icle fo r In2tervent ionM issions)项目, 韩国海洋系统发展中心开展的半自主作业型水下机器人计划, 法国Cyber2net ix 公司进行的轻作业型AUV 开发, 美国Woods Ho le 海洋学研究所着手研制的半自主作业型11 000 m 混合型遥控水下机器人[4 ] , 均对半自主水下机器人系统进行载体和机械手的开发设计。

三、发展趋势：

目前工业机械手的应用逐步扩大，技术性能在不断提高。由于发展时间较短，人们对它有一个逐步认识的过程，机械手在技术上还有一个逐步完善的过程，其目前的发展趋势是：

(一)扩大机械手在热加工行业上的应用，国内机械手应用在机械工业冷加工作业中的较多，而在铸、锻、焊、热处理等 热加工以及装配作业等方面的应用较少。因热加工作业的物件重、形状复杂、环境温度高等，给机械手的设计、制造带来不少困难，这就需要解决技术上的难点，使机械手更 好地为热加工作业服务。同时，在其它行业和工业部门，也将随着工业技术水平的不断提高，而逐步扩大机械手的使用。

(二)提高工业机械手的工作性能

机械手工作性能的优劣，决定着它能否正常地应用于生产中。机械手工作性能中的重复定位精度和工作速度两个指标，是决定机械手能否保质保量地完成操作任务的关键因素。因此要解决好机械手的工作平稳性和快速性的要求，除了从解决缓冲定位措施入手外，还应发展满足机械手性能要求价廉的电液伺服阀，将伺服控制系统应用于机械手上。(三)发展组合式机械手

从机械手本身的特点来说，可变程序的机械手更适应产品改型、设备更新，多品种 小批量的要求，但是它的成本高，专用机械手价廉，但适用范围又受到限制。因此，对一些特殊用途的场合，就需要专门设计、专门加工，这样就提高了产品成本。为了适应 应用领域分门别类的要求，可将机械手的结构设计成可以组合的型式。组合式机械手是将一些通用部件(如手臂伸缩部件，升降部件、回转部件和腕部回转、俯仰部份等>根据作 业的要求S选择必要的能完成预定机能的单元部件，以机座为基础进行组合，配上与其业的要求S选择必要的能完成预定机能的单元部件，以机座为基础进行组合，配上与其相适应的控制部分，即成为能完成特殊要求的机械手。它可以简化结构，兼顾了使用上的专用性和设计上的通用性，便于标准化、系列化设计和组织专业化生产，有利于提高机械手的质量和降低造价，是一种有发展前途的机械手。

(四)研制具有“视觉’’和“触觉”的所谓“智能机器人”

对于需用人工进行灵巧操作及需要进行判断的工作场合，工业机械手很难代替人的劳动。如在工作过程中出现事故、障碍和情况变化等，机械手不能自动分辨纠正，而只能停机，待人们排除意外事故后才能继续工作。因此，人们对机械手提出了更高的要求，希望使其具有“视觉”、“触觉”等功能，使之对物件进行判断、选择，能连续调节以适应变化的条件，并能进行协调动作。这就需要一个能处理大量信息的计算机，要求人与机器“对话”进行信息交流。这种带“视觉"、“触觉”反馈的，由计算机控制的，具有人的部分“智能”的机械装置称为“智能机器人”。所谓“智能”，是包括。识别、学习、记忆、分析判断的功能。

四、存在问题

(一)应具有足够的握力(HP夹紧力)在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。(二)手指间应具有一定的开闭角

两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开。若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。(三)应保证工件准确定位

为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。(四)应具有足够的强度和刚度

手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，但应尽量使结构简单紧凑，但出尽重傥玷嗣间早紫暌，目重轻，并使手部的重心在手腕的回转轴线上，使手指开闭角示意图手腕的扭转力矩最小为佳。

(五)应考虑被抓取对象的要求

1．抓取形状手指形状应根据工件形状而设计。如工件为圆柱形，则采用“V”形手指，圆球状工件用圆弧形三指手指方料用平面形手指；细丝工件用尖指勾形或细齿钳爪手指。总之应根据工件形状来选定手指形状。2．抓取部位抓取部位的尺寸尽可能是不变的，若加工后尺寸有变化，手指应能适应尺寸变化的要求，否则不允许定为抓取部位。对于工件表面质量要求高的，抓取时尽 量避开高质量表面或在手指上加软质垫片(如橡皮、泡沫塑料、石棉衬垫等)以防夹持时损坏工件。

3．抓取数量若用一对手指抓取多个工件，为了不发生个别工件的松动或脱落现 象，在手指上可增加弹性衬垫，如橡皮、泡沫塑料等。

(六)应考虑手指的多用性

手指是专用性较强的部件，为适应小批量多品种工件的不同形状和尺寸的要求，可制成组合式的手指。对于这种手指要求结构简单，安装维修方便，更换简便。

五、主要参考文献

［1］王建军.搬运机械手仿真设计和制作，2012-9.［2］李明.单臂回转式机械手设计，2004-9.［3］程明.弹簧式机械手设计原理，2005-12.［4］张军.多工步搬运机械手设计，2000-4.［5］黄贤新.工业机器人机械手设计，2013-3.［6］吴志敏，熊锐.工业机械手运动学仿真，2009-1.［7］蔡卫国.关节型搬运机械手设计，2008-11.［8］张海英，陈子珍，翟志永.基于PLC的物料搬运机械手设计，2010-5.［9］李明，栗全庆.基于PLC的液压搬运机械手设计，2009-8.［10］张慧鹏，刘小琴，贾毅朝.基于PLC控制的工业机械手设计，2009-8.[11] 李湘伟，卿艳梅，梁荣.基于PLC控制的教学型五自由度气动机械手的设计，2008-1.[12] 王宏，姬彦巧，赵长宽.基于肌肉电信号控制的假肢用机械手的设计，2006-9.[13] 姬彦巧，王宏，赵长宽.假肢用机械手的机构设计与运动学分析，2006-6.[14] 张奇峰，唐元贵，张爱群.水下机器人_机械手系统构建与研究，2007-3.[15] 杨永清，郭虹，纪玉杰.液压摆动机机械手设计，2008-1.[16] De Xu,Carlos A.Acosta Calderon,John Q.Gan.An Analysis of the Inverse Kinematics for a 5-DOF Manipulator.[17] FENG Fei,LIU Hong,CAI Hegao.Design Schemes and Comparison Research of the End-effector of Large Space Manipulator,2012.[18] GUAN Liwen,WANG Jinsong,WANG Liping.Dynamic Feedforward Control of a Novel 3-DOF Parallel Manipulator,2011.[19] ZHU Xiaorong,SHEN Huiping.Optimal design lf the link lengths for a planar parallel manipulator,2012-12.[20] GE Hao,GAO Feng.Type Design for Heavy-payload Forging Manipulators,2012.指导教师审阅签字：

年 月 日

说明：

1.文献综述版面设置为：B5纸，上下页边距分别为2.5cm和2cm，左右页边距分别为2.4cm和2cm。

2.文献综述正文标题及内容，宋体，小四号，行间距为固定值20磅。3.本科毕业设计（论文）文献综述一般不少于1000字。

4.查阅文献资料篇数，按《燕山大学关于本科生毕业设计（论文）工作的规定》执行。

机械电子工程综述 篇6

【关键词】电子学习；企业教育

2000年6月美国教育技术首席执行总裁论坛第三次年度报告中首次提出“电子学习”这一术语。美国ASTD对电子学习下的定义是“一组广泛的应用和方法，比如网络化学习、计算机化学习、虚拟教室和数字化协作等。它包括通过因特网、内联网/外联网、视音录像带、卫星广播、交互电视和光盘等来传递学习内容”。简言之，电子学习即电子化学习，是信息和交流技术支持下的一种教与学的过程。但也有人将电子学习理解位强化学习。

一、关于电子学习在企业教育中优势方面的研究

从获取的文献来看，过去几年大部分的研究都将重点放在电子学习的优势上，主要围绕着两个方面展开——成本优势和灵活性。

成本优势主要包括减少培训和离岗的时间、降低培训和交通费用、面向大规模的成员，同时相关的额外费用较少等。另外，知识管理系统（LMS）、学习内容管理系统(LCMS)等软件平台的应用也使组织在创造、存储、管理和使用学习内容方面具有一定的成本竞争优势。同时，越来越多的研究也开始关注e-Learni ng的回报率以及产生回报的周期。Swanson在调查中发现使用电子学习的调查对象中46%已经获得了回报，同时94%有希望在两年内获得回报。

灵活性主要集中于传递和学习调节两个方面。电子学习支持同步学习和异步学习。同步学习即实时地进行学习，它支持异地学习，而异步学习则可同时支持异时异地的学习。电子学习使得学习者不必受限于时间和空间，相对自由地进行学习，特别对那些在地理上散布的公司以及没有固定的工作时间，或在家办公的人来说具有极大的吸引力。学习调节的灵活性是指学习者能够根据他们自身的能力和实际情况来调节学习的进度和内容。学习者不仅可以自定步调，同时还能够控制许多的教学因素，比如说教学材料的呈现顺序、教学内容的选择等，具有更大的自主性，地位也变得更加主动。

提高知识转化率。David E.Hansen通过比较，发现相比于在传统课程中学习的学生，网上学习的学生更能将理论知识运用到现实世界中。他认为网上学习使学生对课程材料具有更大的自主权，交流更多，团队意识更强，并且具有更强烈的意愿将课程学习的内容应用到现实世界中。

扩大学习者的参与性。电子学习的灵活性使得学习者能够选择适合他们的时间和地点进行学习，大大提高了学习者的主动性和积极性。那些受限于时间和地点，或者是身体有缺陷而无法参加正式学习的人都可以参与到电子学习中来。在广度上和深度上都大大扩大了学习者的参与度。

二、关于企业教育中电子学习存在问题的研究

在电子学习的繁荣现象背后，一些学者也提出了其在应用过程中存在的问题。

质量和成本投入。网络提供了大量的信息和学习资源，但很大一部分资源可能是过时的、不完整的、不相关的，甚至可能具有误导性，或者是完全错误的。虽然可以通过量身定制材料或提供在线帮助来提高材料的有效性和利用率，但随之而生的却是高成本的投入。因此，电子学习项目的质量和成本投入之间的权衡还有待斟酌。

学习者的参与度。影响学习者参与学习的因素很多，虽然电子学习在一定程度上扩大了学习者的参与度，但同时也存在一些问题。Bonk在2002的调查结果显示，时间缺乏（46%）、动力不足（29%）、对技术的抵触（33%）和缺乏技术的培训（25%）是学习者退出学习的主要原因。Huddlestone总结了七个影响选择电子学习的决定性因素，认为硬件条件的缺失也会影响学习者的参与。同时，他还描述了成功的电子学习学习者应该是具有高度动机的、自我导向的、在智力上更成熟、自我约束的、认真的、年长的、对那些能让自己受益的课程感兴趣的，表明了并非所有的学生都能从电子学习中获益。

角色冲突。电子学习的灵活性同时也引发了学习者的角色冲突。当学习者在工作场所中进行电子学习时，他同时还是一个员工，需要对他的上级负责。一些组织为了减少学习对工作的干预而采取了相关措施，对员工电子学习的时间及场合做出了规定。这些措施在一定程度上缓解了员工的角色冲突，但却使得电子学习的灵活性受到了影响。

技术障碍。随着网络的普及，有限带宽限制电子学习传递的问题取代了上网条件缺乏问题，成为阻碍电子学习开展的一大原因。同时，电子学习对学习者及培训师都提出了巨大的挑战，如许多培训师虽然具有一定的技术，但却缺少相关的经验和专门的技能。

学习评估。Greg分析了组织未能系统实施培训评估的原因，包括不相信评估或认为根本没有必要评估、对培训结果缺乏自信、缺乏评估的资源或专家，以及缺少鼓励评估的组织文化等。Lisa A.认为网上学习的评估内容应该包括学习者满意度、技术满意度、学习结果以及成本效益，但是目前的评估多侧重于学习者满意度的评估，对其它几个方面的评估较少。根据Motorola企业大学的研究显示，每一小时的正式培训都会引发四小时的非正式学习，因此对电子学习中的非正式学习进行评估是非常重要的。但是由于非正式学习可能发生于学习的各个阶段，而且通常是不显著的，因此要对其结果进行评估是非常难的，目前还没有一个统一、可行的方法。除了以上的问题外，一些学者认为电子学习的知识产权问题、学习者和培训师的抗拒心理等问题也应该引起关注。其实，技术就像一把双刃剑，带给我们便利的同时也衍生出许多的问题。通过对电子学习的利弊进行梳理，有利于后续的研究和实践对此进行权衡，发挥其优势，弥补其不足。

三、关于企业教育中电子学习研究的发展思考

1.更多的理论支持

电子学习的出现使得学习理念发生了巨大的变化，开始从教育学转向成人教育学、从目标主义转向建构主义，教学双方的角色也发生了转换。一些学者尝试将传统的学习理论与教学技术结合起来，从而提出适合电子学习的学习理论。Trudy K.在对教学设计中理论所扮演的角色进行研究时指出，许多学习理论已经被提出好多年了，也在一定程度上对实践产生了指导作用，但是却还没有统一的学习教学理论用于指导该领域的研究和实践。因此，他在综合了其它学者对学习理论和实践的分类后，将与教学设计有关的不同学习理论观点分为四大类：行为主义、信息处理、社会认知和建构主义。同时，一些学习模型也广泛地被用于指导电子学习项目的开发，如协作学习模型、自我导向学习模型等。但是在电子学习的文献中，我们发现研究者在设计、传递和实施电子学习系统时很少会站在理论的基础上。没有理论，实践者们就只能从研究者处得到零碎的建议，而无法在理论的系统指导下选择合适的元素去创造一个有效的电子学习。因此，电子学习的理论发展须是今后研究的重点。

2.关注学习者而非技术

技术的发展将永远先于电子学习的发展，期望将每一个新技术都整合到电子学习中是极不现实的。有研究在利用柯氏模型对电子学习进行一级评估时发现，由于对技术的过分关注，忽视了学习者的特点与需求，导致学习者的满意度下降。另外，在一些技术复杂的电子学习课程中，学习者的学习并没有达到预期的效果，甚至比传统的教学效果更差。Rita L.也认为技术作为一种学习工具，它只是实现学习目标的一个通道。如果开发者沉迷于技术，而没有关注如何有效地使用基于技术的培训项目，那么可能导致无效的结果。Brown用w-Learning的拼写方式表达了他对技术和学习者的关系的理解，他认为e是小写，L是大写，也就意味着技术是用来支持学习的，而不能为了技术而使用技术。因此，今后的研究需要考虑各种不同的技术应该如何运用以激发学习，并将学习者作为设计、开发和实施电子学习的中心。

参考文献：

[1]Trudy K. Christensen. The role of theory in instrucyional design:some views of an id practitioner[J].Performance Improvement, 2008,47(4): 25-32

[2]Andrea D. Ellinger. The Concept of Self-Directed Learning and Its Implications for Human Resource Development[J].Advances in Developing Human Resources,2004,6(2): 158-177

机械电子工程综述 篇7

1.1 申请与受理

截至2012年11月30日,国家自然科学基金委员会科学处(以下简称科学处)接收2012年度各类项目申请共计5551项。其中,面上项目(不包括青年-面上连续资助项目)、青年科学基金项目和地区科学基金项目三类项目(以下简称三类项目)申请5142项,申请量比2011年增长14.39%。三类项目申报数量最多的领域及数目分别是机械动力学(E0503)820项,机械设计学(E0506)619项,零件成形制造(E0508)700项和零件加工制造(E0509)546项。经审查,三类项目中共有443项因各种原因不予受理,实际受理面上项目2860项,青年科学基金项目1633项,地区科学基金项目206项。

1.2 评审与资助

科学处对受理的4699项三类项目按不同领域分成438个组进行打包评议。面上项目指派5位同行评议专家,青年科学基金项目和地区科学基金项目各指派3位同行评议专家,共指派评议19817份,并全部收回评议意见。

科学处始终坚持公平、公正的原则,并采取如下举措,使创新项目能够获得资助:①充分尊重同行专家群体的意见,如推荐上会的面上项目反对意见不准超过2个,有3个及3个以上不予资助意见的项目不予上会,推荐上会的青年科学基金项目与地区科学基金项目的反对意见不准超过1个;②注重保护非共识创新或学科交叉项目,如有1个反对意见上会的项目共计596项(42.82%),2个反对意见的148项(10.63%);③贯彻绩效挂钩原则,对以前承担的基金项目完成优秀,此次申请项目评议又较好者,优先上会;④优先资助青年人;⑤同等情况下,适当倾斜一般申请者和一般学校;⑥保证各研究领域的均衡发展。三类项目的函评、上会和资助情况如图1所示,从图1中可以看出,函评好(平均分较高)的项目优先推荐上会、优先获得资助。

经会评专家投票,2012年度共资助三类项目1046项,资助经费58 255万元。其中,面上项目560项(包括青年-面上连续资助项目9项),资助经费44 830万元,资助率17.39%,平均资助强度80.05万元/项;青年科学基金项目435项,资助经费10 870万元,资助率25.04%,平均资助强度24.99万元/项;地区科学基金项目51项,资助经费2555万元,资助率21.52%,平均资助强度50.10万元/项。截至2012年11月30日,科学处共资助基金项目1124项,资助经费68 872万元。

1.3 典型领域申请特点分析

1.3.1 机械摩擦学与表面技术

机械摩擦学与表面技术(E0505)领域2012年度共申报三类项目360项。其中,面上项目230项、青年科学基金项目118项、地区科学基金项目12项。申请的热点领域有:涂层、薄膜研究(46项),轴承服役中的科学问题(36项),环境(介质)摩擦学机理(17项),交通运输服役安全中的摩擦学问题研究(13项),润滑机理(11项)和纳米材料制备(10项)。

涉及材料表面界面涂层、薄膜及织构研究的申请中,主要研究对象有跨尺度下仿生增摩非光滑表面、搅拌摩擦加工制备阻燃改性层、原位转化碳纤维增韧氧化铝、牙釉质-牙本质天然界面的涂层设计、热机电耦合作用下石墨烯表面褶皱、多场辅助制备金属陶瓷涂层和基于微纳织构的自修复超光滑涂层等。主要科学问题有:结构演变、超润滑失效机制与延寿、可控设计与可靠润滑构效规律、磨损状态评估预测模型、非线性摩擦的自适应补偿控制、生物摩擦腐蚀耦合行为、跨尺度摩擦学设计及亲水性纳米薄膜流动滑移特性等。申请内容有以下几个特点:

(1)碳基薄膜的摩擦学研究。类金刚石碳膜(DLC)是含一定量sp3和sp2碳杂化键的非晶碳膜材料统称,具有高硬度、低摩擦因数、宽透光范围、优异耐磨耐蚀性和生物相容性、光滑表面等特性。因其可由多种PVD、CVD法在低温下合成,通过工艺与技术路线的调控,可在大范围内获得薄膜所需的合理机械、光学、电学等特性,是目前最有魅力的碳基功能薄膜材料之一,在现代制造业和高技术领域应用前景广阔。2012年申报项目中包含DLC、石墨烯、DLC复合薄膜制备、超滑机理等众多领域。

(2)表面织构(纹理)研究。在摩擦副表面上加工出具有一定尺寸和规则排列的几何形貌阵列(如微小凹坑或是沟槽等),具有优异的降低摩擦、减小磨损和提高承载能力等特性,是改善摩擦副表面摩擦学特性的有效手段。申请书针对织构界面的固体润滑行为、人工植入件的固定、传动轴承界面、密封界面、跨尺度仿生界面、织构化基底硬质涂层的力学性能等开展探索,涉及面较广。

(3)传统的表面技术。由热喷涂、离子注入、镀层、热处理、固体润滑涂层等传统表面技术引申而来的科学技术问题在申请项目中仍然占了相当大的比例。

(4)涂层在苛刻环境下的服役行为。如涂层、薄膜及织构在空间环境、海水环境、电磁环境、医学临床、含沙水流、硬盘加载—卸载过程下的服役损伤行为等。这类项目的主要研究内容与拟解决的关键科学问题如偏涂层、薄膜及织构的制备,原则上不属于本学科资助的主体领域。

申报项目中创新性突出的项目较少。绝大多数基金项目的选题局限于特定的研究对象或工况条件下,偏重基础性、理论性研究的项目寥寥无几。与石墨烯和生物摩擦相关的项目批准率较高,相关领域的研究较活跃,但某些项目的研究重点已超越了传统的机械摩擦学范畴。

随着摩擦学研究从宏观领域向微观领域的不断深入,表面效应和界面效应越来越突出,从而催生出更为宽广的一个新的研究领域——机械表面界面科学,要大胆变革,从“环境友好”、“超低摩擦”、“生物”等角度研究表面/界面科学,深入探讨表面效应和界面效应在机械中跨尺度相互作用规律及调控原理等科学问题。

1.3.2 高能束制造

高能束制造是在撰写机械学科“十二五”发展战略报告时规划的前沿领域[1],近年来受到了广泛的关注,该领域的基金申请量也逐年增加。但是,从申报项目看,申请人多以复合的加工方法作为创新点,申请项目偏向于工程化,未能深入挖掘项目的关键科学问题,特别是能量与物质在不同条件下相互作用的机理和新型加工方法;激光冲击和诱导类部分项目偏向于材料涂层和薄膜的制备,偏离机械工程学科资助范围。

2012年,科学处共接收高能束制造方面的申请项目217项。其中,面上项目147项,青年科学基金项目62项,地区科学基金项目8项,占三类项目申请总量的4.22%,主要集中在E0508(68项)和E0509(103项)两个二级代码,并以E050904(65项)代码、E050803(42项)和E050902(25项)3个三级代码的申请量最大。从技术领域分布来看,激光加工153项,电子束加工11项,离子束加工18项,射流加工35项,涉及零件制造、再制造、焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细加工等领域。该类申请项目存在以下特点:

(1)学科交叉特征尚不明显。高能束制造是典型的多学科交叉领域。但在217项申请项目中,有103项申请选择了本学科内部三级代码作为第二申请代码(交叉学科申请代码),原则上不属于学科交叉。选择其他学科代码作为第二申请代码的项目45项,占申请总量的20.74%。交叉学科主要涉及数学(A02)、金属材料(E01)、无机非金属材料(E02)、冶金与矿业(E04)、工程热物理与能源利用(E06)、自动化(F03)和光学和光电子学(F05)等,其中与冶金与矿业(E04)交叉最多。

(2)激光加工类项目占主导。2012年度高能束制造申请项目中,激光加工相关项目占70.51%。主要研究内容包括激光表面处理及改性(激光淬火、激光冲击强化、激光合金化、激光喷丸强化),涂层材料及薄膜的激光诱导、原位制备,激光焊接(激光钎焊、激光超声复合焊、激光电弧复合焊、激光辅助摩擦焊等),激光打孔、切割及材料蚀除,激光成形(三维金属零件及免组装机构的激光熔覆成形、激光烧结成形、复杂零件及砂轮的激光成形修复),激光辅助加工(辊弯、弯曲、渐进成形、拉深成形等)。研究材料主要有:铝合金、镁合金、钛合金、陶瓷等硬脆材料、异种金属、金属间化合物、非晶合金、超高强钢、塑料等聚合物等。研究对象涉及齿轮、螺纹、生物医用镁合金器械、航空发动机及涡轮叶片、薄膜材料等。其中,三维金属零件的激光直接制造(增材制造)及再制造(25项)及激光复合加工(24项)是激光加工方向的研究热点,占激光加工申报项目总数的32.03%。

(3)微纳尺度加工是热点。高能束是微纳加工的主要手段之一。2012年度,本领域申请项目的热点主要集中在微机电系统、微流体器件、微流控芯片、微细(纳)结构和纳米涂层等的微/纳制造、微成形、微焊接(微电子封装、纳连接)、微射流、微切削、微尺度冲击强化等方面;采用材料主要有微磨料、微纳颗粒(粉末)、纳米晶、纳米流体、纳米陶瓷、纳米薄膜等;主要研究微纳加工工艺、机理与质量控制等。

1.4 存在的主要问题

(1)部分申请书未能通过初审,不予受理。

2012年度申请的三类项目中共有443份未能通过初审,占申请总数的8.62%。各类项目不予受理的主要原因如图2所示。其中占比最大的为“面上项目缺项目组主要参与者的学历和研究工作简历”,占26.16%;“研究期限或年度研究计划有错误”,占20.62%;“申请手续不完备”,占15.08%。因此,申请人今后在申报基金项目时,应仔细阅读基金申请指南和通告,严格按照撰写提纲认真、规范地撰写申请书,并完整提供相关附件,避免因非学术性问题和低级错误导致申请失败。

(2)部分项目不属于本学科的资助范围。

随着本科学处申报项目数量的持续增长,学科误报成为较为突出的问题。科学处资助机械学和制造科学领域的基础研究,鼓励申请人提出有创新思想和鲜明特色的研究项目,开展实质性学科交叉和合作研究,但所申请项目的主体必须属于机械工程学科。因此,项目申请人应认真了解本学科资助范围,正确理解申请代码,避免误报研究内容不属于本学科范畴的项目,影响项目的受理、评审及获批。

(3)提醒同行评议专家注意的问题。

国家自然科学基金项目采用同行评议制度进行通信评审,同行专家的函评意见对申请项目的上会和获批起到非常关键的作用。因此,同行评议专家应本着对项目申请人负责的态度,根据同行评议要点,对项目的研究内容、研究价值、研究方案和创新性等进行客观评价,提出有针对性的评审意见和建议,而不是只写一些空话和套话;在撰写评议意见时,应避免张冠李戴,将意见贴错;或出现评议意见过于简单、资助意见和评语不一致等错误,确保评议意见的完整性和有效性,并对申请人有所帮助。为保证评审的公平性,科学处建立了评议专家绩效评价和信誉评价制度,对不合格的评议意见将退回并要求重新提交,评议人的评审情况将与其申请项目直接进行绩效挂钩。

(4)计划书填写问题。

科学处每年在审核《资助项目计划书》时,都会发现若干计划书不符合国家自然科学基金项目计划书的填写要求,而导致被退回重新填写。因此,获批科学基金项目的负责人应要仔细阅读《资助项目计划书》中第二页“计划书填报说明”。如在《批准通知》和同行评议意见中明确提出研究内容或“研究方案的修改意见”,请参照要求在《资助项目计划书》报告正文中对修改内容作出详细说明;未要求调整的部分请勿复制到《资助项目计划书》中。经费预算要严格按照《国家自然科学基金财务管理办法》,仪器设备单件在5万元以上时请在报告正文中说明用途和购置的必要性。

其余未述问题及注意事项参见文献[2]。

2 科学基金管理工作回顾

2.1 促进学术交流与合作,推进机械工程基础科学领域创新发展

为了进一步促进机械工程学科领域海内外学者的学术交流与合作,加快中国机械工程基础研究立足前沿、走向国际化的步伐,由科学处具体组织,重庆大学和重庆理工大学承办的第十届设计与制造前沿国际会议(ICFDM2012)于2012年6月10～12日在重庆成功举行,参会代表近700名。本次会议的主题是“高品质设计与制造”。来自德国、美国、澳大利亚、美国、新加坡和中国的知名教授作了5个主题报告和5个特邀报告,介绍了国际上设计与制造领域的最新研究进展,引起与会学者的极大兴趣与关注。

公开报告和展示科学基金结题成果和评选基金优秀结题项目是ICFDM系列会议的主要内容之一。本届会议从2010与2011两个年度819项结题项目中遴选了200项进行展板展示,安排了66项不同类别的基金项目进行分会场报告,并组织与会专家对进行分会场报告的三类项目进行了投票评选,最终10项面上项目和6项青年科学基金项目获得大会颁发的“优秀结题项目”奖。

2.2 贯彻国家自然科学基金委员会党组战略部署,启动重大项目立项

随着以“大创伤”为特征的开放手术向以“微小创伤”为特征的微创手术方向发展,探索面向自然腔道的新一代微创手术器械已成必然趋势。工欲善其事,必先利其器。面对生命/医学发展的需求,探索先进手术器械创新设计与仿生制造的科学原理是机械工程学科重要任务之一。根据国家自然科学基金优先发展领域,科学处在深入研讨和广泛征求科学家意见的基础上,于2012年初提出了“精准微创手术器械创成与制造基础”重大项目立项领域。该项目已经通过通信评议及会议评审,并经委务会审批,正式立项。该重大项目设置5个课题,经费为1500万元,从2013年1月开始执行。

项目以微创手术器械为载体,将精与准融入手术器械设计与制造之中。期望通过5年的持续研究,完善生/机界面的安全接触与自适应理论,发展微创器械多功能化表面设计与制造新原理,探索软体安全操作原理及精准器械创成方法,形成微创器械低成本精确制造新原理,建立器械安全服役性能试验与评价方法。最终通过创新设计与仿生制造,为实现器械创新、引导微创手术新理念、提升手术质量、满足未来精准微创手术临床需求奠定良好的科学基础。

2.3 认真准备重大研究计划中期评估,做好集成项目的顶层设计

“纳米制造的基础研究”重大研究计划于2009年1月正式发布指南,接收申请。截至2012年9月,正式发布指南和受理申请4次(2009～2012每年度一次)。收到申请书共计558份(其中培育项目433份,重点支持项目125份)。经专家通信评审和会议评审,正式资助项目133项(其中培育项目109项,重点支持项目24项),已资助总经费为12331万。本年度共资助重点支持项目4项。

为了迎接本年度的重大研究计划中期评估,做好下一步的项目集成工作,科学处对所有在研项目发出了调查问卷,统计项目的最新进展与成果,并围绕纳米精度制造、纳米尺度制造、跨尺度制造等研究领域,专门成立了重大研究计划中期评估指导小组、中期评估报告起草小组和中期评估工作秘书小组,认真梳理在过去4年里,“纳米制造的基础研究”重大研究计划所取得的研究进展与研究成果,顺利通过了国家自然科学基金委员会组织的中期评估。

中期评估表明,该重大研究计划在过去4年里,围绕纳米精度制造、纳米尺度制造、跨尺度制造等研究领域,取得了若干原创性的理论和技术成果,培养了一批优秀学术带头人和中青年学术骨干,有力提升了我国在纳米制造领域的国际影响力。截止2012年7月底,重大研究计划在本领域发表SCI论文800余篇,其中影响因子大于10的论文46篇,封面论文13篇,长篇纳米制造领域综述4篇;出版专著(章节)25部,其中英文专著17部;国际学术会议邀请报告共61人次,其中keynote与plenary共14人次;申请专利278项,其中授权89项。

在前4年研究的基础上,后续计划在亚纳米级精度表面制造原理与方法、大面积微纳米结构精确复形制造、“Top-Down”与“Bottom-Up”结合的纳米制造方法学研究、基于电子状态调控的超快激光微纳制造新方法探索等4个领域进行项目集成。

2.4 继续召开青年/地区科学基金项目启动会,加快青年创新人才队伍培养

随着资助强度和资助数量的大幅增长,科学基金进入了“百亿元”时代。为了更好地引导项目负责人高质量地完成科学基金,科学处从量大面广的人才类项目入手,先后召开了2010年度和2011年度青年/地区科学基金启动会。在总结上两届启动会经验基础上,于2012年11月17日在南昌组召开了2012年度获批青年/地区科学基金项目启动会。中国科学院院士、清华大学教授温诗铸,上海交通大学教授赵万生、国家杰出青年科学基金获得者、西北工业大学教授杨合和科学处处长王国彪,分别作了《开拓进取,求实创新》、《探索:过程比结果更重要》、《勤于思考,追求卓越》、《科学基金与创新思考》等4个主题报告(详见http://www.icfdm.com)。主题报告结束后,青年/地区科学基金项目代表按照研究方向分5个会场进行了讨论和交流。专家及基金管理人员对如何开展创新研究、明确未来的研究方向、总结研究成果、培养研究生、申请国际合作与交流项目以及科学基金工作中的同行评议、进展与结题成果管理等问题进行了详细解答。与会代表纷纷表示,启动会为第一次获得基金资助的青年学者提供了一个良好的学习机会,通过专家报告和面对面交流,对如何做好科学基金有了更深刻的认识,将以会议为契机,不断提高创新能力,利用好科学基金平台,夯实科研基础,将科研工作可持续的开展下去。

2.5 研讨若干学科前沿、热点

科学处通过等多种形式,深入研讨了若干前沿、热点问题,为学科可持续发展奠定基础。如为抓住当前国家大力发展科学仪器设备这一机遇,提高我国机械测试领域仪器研发能力和水平,围绕机械制造及重大装备中的测试理论与方法、精密测试与计量、先进传感技术与系统、微纳测试技术及仪器、光学测试技术及仪器等领域,资助召开了第二届现代机械测试理论与技术基础高层论坛(2012年10月,北京)。大会共安排了8个邀请报告和18个交流报告,讨论了现阶段机械测试领域的研究热点和难点问题,主要包括微/纳测试理论与技术、传感器原理与技术、测量新原理和技术和面向关键应用的测量问题等几个方面,研讨了国内机械行业发展趋势以及与国外发展的差距,并讨论了目前国内机械测试领域面临的挑战及解决思路。

新能源高效利用与装备制造基础一直是关系到国家利益与安全的基础性和战略性产业,围绕学部2013年新能源装备重点项目群布局,科学处资助召开了第二届新能源装备设计与制造基础高层论坛(2012年11月,广州),重点关注“半导体照明”和“太阳能光伏发电”两大新兴产业。为了深入了解半导体照明和太阳能光伏发电的装备现状,论坛首日组织与会专家现场考察了广州周边相关4家企业。针对考察中发现的问题,在第2天展开了大会主题报告和专场讨论,以提高光资源利用效率和降低制造成本为目标,探讨其中涉及的新思想、新方法、先进装备和制造理论,本次论坛达成的共识,将为“半导体照明”和“太阳能光伏发电”两大新兴产业的装备设计与制造发展趋势提供战略研究报告,对丰富“光制造”学术方向的内涵和理论体系具有积极意义。

3 科学基金成果情况

3.1 结题成果

2011年度基金结题项目共499项。科学处根据2011年度《资助项目结题报告》的填报要求,制定了结题报告的审核原则,组织专家对结题项目进行了综合评价,并对结题成果进行了统计。绝大部分项目较好地完成了计划任务书中规定的研究内容,研究成果具有重要的学术价值和良好的应用前景,得到了国内外同行的关注,对推动学科发展和行业进步作出了重要贡献。

据统计,2011年434项三类结题项目取得了显著的成果。参加国际学术会议1398人次,其中国际特邀报告42人次;参加国内学术会议315人次,其中全国特邀报告19人次;在国内期刊上发表论文2542篇,在国际期刊上发表论文1444篇;SCI检索论文1063篇,平均每个项目发表SCI检索论文2.4篇;EI检索论文2677篇,平均每个项目发表EI检索论文6.2篇;出版专著58部;获批发明专利397件、实用新型专利153件。

3.2 进展成果

2011年度提交的2008年度、2009年度和2010年度批准的各类《资助项目进展报告》共1370项。科学处组织专家对进展报告进行了认真审核,按照审核原则划分为4个档次,分别为优、良、中和差。进展报告的基本审核原则如下:①是否基本按研究计划要求进行,如进展报告的撰写是否规范、提供的数据资料是否详实、进展情况是否良好、附件材料是否齐备;②是否在理论、方法和技术研究以及培养高素质科技人才等方面取得了一定的成绩。综合来看,大部分项目按研究计划要求进行,进展报告撰写规范、提供的数据资料详实、进展情况良好。

据统计,执行两年期的项目在2011年度共发表SCI检索论文471篇、EI检索论文1062篇,平均每个项目发表SCI检索论文0.9篇、EI检索论文2.1篇;获批发明专利132件、实用新型专利69件、计算机软件著作权登记22件,申请发明专利306件、实用新型专利35件。

3.3 人才培养与团队建设

人才成长是一个连续的过程,不同层次人才的结构呈现金字塔形状,科学基金始终高度关注人才培养,更加侧重打造一个相互衔接的科学基金人才资助和培养链条。通过青年科学基金项目、面上项目(青年—面上连续资助项目)、优秀青年科学基金项目、杰出青年科学基金项目、创新群体科学基金项目、其他国家重大项目的连续资助,使刚刚迈入科研大门的青年人才通过一系列基金项目的连续资助,夯实基础,稳步发展,在特定的研究方向上取得创新的成果。

科学处非常注重对青年人才的培养和扶持,持续加大对青年科技人才的支持力度。累计资助青年科学基金项目2027项,资助经费42 634.9万元。1998～2012年,青年科学基金项目的资助情况如图3所示。近5年共资助青年科学基金项目1441项,占资助总数的71.09%;资助经费33 070万元,占总经费的77.57%。

2012年,科学处共接收青年—面上连续资助项目申请53项,占本年度结题的青年科学基金项目的27.3%,受理52项。根据年度进展报告审核原则,对受理项目按照进展成绩进行初步分档,全部上会,并组织专门的专家评审组进行评审。经会评专家投票,9位在研青年科学基金项目负责人提交的申请,通过相对简化的程序,得到了连续、稳定的科学基金支持。

2012年,科学处共接受优秀青年科学基金项目申请95项,在同行评议基础上,充分考虑创新学术思想、学术价值与影响和创新潜力,遴选上会答辩项目17项。经会评专家投票,浙江大学邹俊、西安交通大学雷亚国、清华大学张晨辉、解放军装甲兵工程学院魏世丞、湖南大学姜潮、西南交通大学郑靖、上海交通大学李淑慧、西北工业大学詹梅、哈尔滨工业大学闫永达、中南大学帅词俊和华中科技大学廖广兰共11人获得资助。其中女性3人,全国百篇优秀博士论文获得者3人,覆盖了传动机械学、机械动力学、机械摩擦学与表面技术、机械设计学、机械仿生学、零件成形制造、零件加工制造、微/纳机械系统等8个领域,资助总经费1100万元。

2012年,5位中青年学者(西安交通大学陈雪峰、南京航空航天大学袁慎芳、清华大学王立平、天津大学邾继贵、中北大学刘俊)获得国家杰出青年科学基金项目资助,研究领域分别为机械系统动态监测与诊断(E0503)、航空智能结构与健康监测(E0504)、先进制造装备及其控制(E0509)、机械测试理论与技术(E0511)、微/纳机械系统(E0512)。

2012年,浙江大学谭建荣院士牵头的“机电液系统基础研究”研究群体获得创新研究群体科学基金资助,以支持该群体长期围绕机电液系统基本科学问题和核心技术开展基础研究,进一步提高与确立该群体在国际上的学术地位。截止到目前为止,科学处共资助了6个创新研究群体。

4 结束语

按照“战略引导,统筹发展,完善机制,激励创新”的总体规划思路,科学处圆满完成了2012年度的各项工作。科学基金在发展过程中,同时面临着诸多挑战:如经费投入超常规增长、申请量大幅增长、国家和社会对科学基金的期望值不断提高、科研不端行为引发的道德风险不断提高等。面对这些挑战,科学处将不断总结管理经验,稳步推进科学基金的各项工作,促进我国基础研究的蓬勃发展。

摘要：综述了2012年度国家自然科学基金委员会机械工程学科科学基金项目的评审及资助情况;以机械摩擦学与表面技术和高能束制造两个典型领域申报项目为例,对申请热点进行了分析。回顾了国家自然科学基金委员会科学处在促进学术交流与合作、重大项目立项、重大研究计划项目中期评估和青年人才队伍培养等方面的管理举措;总结了科学基金项目研究进展与人才培养成果情况。

关键词：机械工程学科,科学基金评审,学科进展,学科管理

参考文献

[1]国家自然科学基金委员会工程与材料科学部.机械工程学科发展战略报告(2011～2020)[M].北京:科学出版社,2010.

机械电子工程综述 篇8

1.1申请与受理

2013年，国家自然科学基金委员会(以下简称NSFC)机械与制造科学处(以下简称科学处)共接收申请代码为E05的各类项目5054项。其中，面上项目2544项(含青年-面上连续资助项目33项)、青年科学基金项目1816项、地区科学基金项目292项，以下简称三类项目。受限项政策的影响[1]，面上项目申请量比2012年度减少21.02%，而青年科学基金和地区科学基金项目则保持增长态势，同比分别增长4.55%和23.21%。

经初审，三类项目中共有304项因各种原因不予受理。不予受理的主要原因有：申请书缺页或缺项、缺少项目组成员简历(18.48%)，基本信息表中研究期限填写有误(16.97%)，申请人或项目组成员申请超项(13.03%)，以及报告正文年度研究计划有误(9.39%)等。

1.2同行评议分析

科学处对受理的4348项三类项目按不同领域分成421个组进行“打包”，送同行专家进行评议。面上项目和地区科学基金项目各指派5位同行评议专家进行评议，青年科学基金项目指派3位同行评议专家进行评议，共指派评议18 139份，评议意见全部收回。下面以零件加工制造领域(E0509)三类项目为例，对函评情况进行分析。

E0509代码共接收面上项目302项、青年科学基金项目184项和地区科学基金项目18项。实际受理项数依次为284、179、15，分别指派评议1420份、537份和75份。

平均分为3分以上的面上项目、青年科学基金和地区科学基金项目分别为81项、67项和3项，占同类项目的28.52%、37.43%和20.00%。可见，青年科学基金项目获得相对高分的比例较大，地区科学基金项目总体质量稍差(评议表中综合评价“A、B、C、D”分别代表4分、3分、2分和1分，平均分为算术平均值)。

资助意见(分为优先资助、可资助和不予资助3种)方面，获得3个以上“资助”(“资助”包括“优先资助”和“可资助”)的面上项目和地区科学基金项目分别为124项和6项，占同类项目的43.66%和40.00%;获得2个以上“资助”的青年科学基金项目为99项，占同类项目的55.31%，获评“资助”比例较大。三类项目平均获“资助”比例为47.91%，未超过科学处“函评通知”中要求的50%上限。有96项三类项目(占20.08%)获得零“资助”，说明约五分之一的受理项目缺少创新性，同行专家一致认为申请书质量差。

评议人对指派项目的熟悉程度分为熟悉、较熟悉和不熟悉。以青年科学基金项目为例，约48.00%的评议人对指派项目完全熟悉，选择熟悉和较熟悉的评议人约占92.00%。绝大多数评议人对指派项目熟悉程度良好，并且能够较好掌握评议尺度。

在同行评议结果中，平均分反映评议人对申请书质量的评价，而资助意见更多反映评议人对项目的支持态度。三类项目获评“资助”比例普遍高于得分(3分以上)比例，说明评议人对申请书质量把关严格，但对项目表现出更多鼓励态度。部分专家评分很高，但资助比例偏低;或全部同意“资助”，但评分较低，函评分数和是否资助的对应关系不合理。这不仅与评议人的专业程度和评价尺度把握有关，也与分组指派的合理性及项目的质量有关。

拥有高级职称的面上项目申请人在函评中具有一定优势，某种程度上反映了工作基础和研究水平对函评结果的影响;具有中级职称的青年科学基金项目申请者及博士后函评结果较好，表明评议人对处于科研起步阶段的青年学者给予了较大支持力度，这与青年科学基金项目的定位是一致的。获得高分的申请者中，拥有博士学位的面上项目和青年科学基金项目申请者所占比例分别为91.89%和91.67%，显示出博士学位拥有者在基金申请中的优势。

同行评议是自然科学基金工作最核心的环节，也是保证基金项目公平、公正最为关键的步骤。基金项目评审工作的顺利进行离不开同行专家的无私奉献和严谨、认真的科学态度。大多数评议人能够以公正、客观、认真的态度对指派项目给出较为专业、合理的意见，但也有极少数评议人评审态度不够端正。针对存在问题，科学处根据具体情况及时提醒评议人，对不合格的评议退回并要求重新提交，情节严重者将重新评估评议人的评审资格，并将评议情况与其申请项目进行绩效挂钩[2,3]。

1.3资助

2013年，科学处共资助各类项目1139项，资助经费79 706.5万元。其中，面上项目521项(含青年-面上连续资助项目12项)，资助率20.48%，平均资助强度80.00万元/项;青年科学基金项目478项，资助率26.32%，平均资助强度25.00万元;地区科学基金项目54项，资助率18.49%，平均资助强度49.70万元/项。各主要类别项目申请及资助情况如表1所示。

1.4典型领域申请/资助分析

以机械工程学科二级代码机械仿生学(E0507)和制造科学领域二级代码零件加工制造(E0509)为例，对2013年度申请/资助情况进行分析。

1.4.1机械仿生学

机械仿生学涵盖材料仿生、结构仿生、功能表面仿生、机构与系统仿生、生物组织与器官制造，以及生物加工成形制造等方面，是机械工程与生命科学的前沿交叉领域。共有107个单位申请了E0507代码的项目，申请数量最多的前10所学校的申请项目共51项，占申请项目总数的28.18%，与2012年的34.38%相比有一定幅度降低。

2013年，机械仿生学领域青年科学基金项目申请数量持续增长，由2012年的70项增加到96项，增幅高达37.14%;面上项目受限项政策影响，申请数同比减少37项(减幅30.33%)，因此，机械仿生学领域申请项目总数略有减少。地区科学基金项目的申请数量仍处于较低水平，只有4项。从三级代码分布看，仿生机械设计与制造(E050702)的申请数量远高于机械仿生原理(E050701)和人-机-环境工程学(E050703)的申请数量。功能仿生的申请数量持续增长，由2012年的30项增加至35项;但运动仿生的申请数量由2012年的29项减少到22项，这是由于运动仿生多与机构学相关，有很多仿生机构相关的研究在机械学与机器人(E0501)代码下申请。

从资助情况看，2013年E0507代码下共资助三类项目43项(资助率23.20%)。其中，面上项目17项(资助率20.00%)、青年科学基金项目23项(资助率23.96%)、地区科学基金项目3项(资助率75.00%)。同时，机械仿生学领域还资助杰出青年科学基金1项(吉林大学韩志武)、优秀青年科学基金1项(北京航空航天大学蔡军)和重点项目1项(华中科技大学熊蔡华)。经过20多年的不断支持，机械仿生学已经在机械工程这个大领域中获得普遍认同。

从机械仿生学的运动机构仿生、功能仿生、智能仿生、人-机-环境工程等方向来看，运动机构仿生领域按仿生对象仍然包含陆上运动机构、仿生飞行机构和仿生游动机构等多个方面。2013年运动机构仿生中仿生飞行器相关的申请项目锐减到2项，仿生水下航行器方面的研究虽然保持了较高的申请数量(9项)，但是传统的仿生推进模式研究，专家认可度不高，因而资助率极低。而柔性运动机构仿生、新型运动机理仿生(如仿水黾运动)方面的项目获得了较好的评价。在陆上运动机构仿生方面，基于机器人-地形介质相互作用机理(减振机理、高附着机理)的运动稳定性研究获得较高的认可度。在功能仿生方面，仿生耐磨领域已经从对生物体表的耐磨机理、耐磨表面的制造方法，发展到基于柱塞、活塞等产品的耐磨技术研究，从单一的仿生耐磨研究发展到耐磨减阻、耐磨密封等复合功能表面研究。仿生减阻领域新获批的项目已经瞄准防污船体、非光滑车身、插秧船船底、海洋航行体等目标产品。可见将比较明确的应用对象与科学合理的仿生对象相结合，已成为功能仿生领域获得专家好评的必要条件之一。值得一提的是作为机械仿生的新领域，仿生感知方面的项目(如仿生听觉、仿生视觉、仿生导航)资助率较高。人-机-环境工程学(E050703)代码下仅有5个项目获得资助，资助率仅为8.47%。

从以往申请与资助的项目看，国内机械仿生学研究存在如下现象：一是过多关注被仿对象的生物特性研究，而轻视其对机械或机构的借鉴作用，需知机械仿生的目的是借助自然界生物固有的机构或特性，为机械系统服务;二是我国学者研究的仿生对象几乎涉及“海-陆-空”每个领域，但研究工作深度不够，亮点不突出，似蜻蜓点水。

1.4.2零件加工制造

零件加工制造(E0509)包括切削、磨削加工工艺与装备(E050901)、非传统加工工艺与装备(E050902)、超精密加工工艺与装备(E050903)和高能束加工工艺与装备(E050904)等方面，属制造科学领域申请项目数量较多的代码。共有184个单位申请了E0509的三类项目(含青年-面上连续资助项目1项)，申请数量最多的前10个单位共申请项目115项，占申请项目总数的22.77%。

2013年，E0509代码三类项目共申请505项，比去年减少7.51%。其中，面上项目受限项政策影响，申请数量同比减少64项(减幅17.44%);青年科学基金项目申请数量继续保持小幅增长，由2012年的173项增加到184项，增幅6.36%;地区科学基金项目申请18项，较2012年增长80.00%。E050901申请数量最多，其次为E050902和E050903。E050904申请量由69项减少到56项(减幅18.84%)，这是由于高能束加工的部分项目可在非传统加工工艺与装备(E050902)代码下申请。

2013年，E0509代码共资助三类项目124项(资助率24.55%)，其中，面上项目68项(资助率22.44%)，青年科学基金项目54项(资助率29.35%)，地区科学基金项目2项(资助率11.11%)。此外，零件加工制造领域还资助创新研究群体项目1项(大连理工大学郭东明)、优秀青年科学基金项目1项(北京理工大学胡洁)和重点项目3项(中国人民解放军国防科学技术大学吴学忠，西安交通大学陈烽，常州大学丁建宁)。作为制造科学的主要资助领域之一，零件加工制造已经在机械工程领域确立了其资助主体地位。

零件加工制造领域的申请项目主要集中在切削、磨削、特种加工、精密/超精密加工、高能束加工等方面，复合切削及加工工艺占有一定的比重(25项);研究对象主要有表面/曲面、性能、结构、工艺、机理、质量和误差等。在非传统加工工艺方面，以电火花、电解、电化学、超声和射流加工等方面的研究为主;超精密加工领域涵盖范围较广，更多体现出极端化、复杂化和超精密化的理念，如微细/纳米加工、大型曲面/薄壁零件的精密加工与装配等。围绕微纳制造、光学元件/晶体加工制造、复杂曲面制造等方面的申请项目呈上升趋势;高能束加工领域主要集中于激光熔覆、烧结、切割、焊接和强化等方面的研究。从加工材料和应用对象来看，多学科交叉的特征越来越明显，如刀具的设计/涂层/性能/寿命/检测/评价等方面的项目，涉及到材料科学、电化学、超声、磨料流、激光加工技术、检测等方面的内容，同时覆盖了机械、化学、物理、力学、控制等多个学科;所研究材料的种类也趋于多样化，从传统金属加工工艺向多元、复合、新型材料(如陶瓷材料、复合材料、钛合金、镍基合金、铝合金、碳/硅、纤维、晶体等)加工工艺发展;航空航天、生物医学、电子制造、节能与新能源等新兴领域中特殊功能材料和结构材料的加工理论与技术倍受关注。

该领域项目申请书中存在的主要问题包括：题目过大、缺少对国内外发展现状分析;科学问题凝练不够，偏技术、工艺层面或工程化;研究内容空洞无物、缺少明确研究对象，或研究内容过多、难以深入，或内容单薄、不完整、不系统;无创新性或夸大创新，或有创新的思路但没有创新的方法;研究目标宽泛，主题不突出;实验方案不明确，技术路线不清晰，与研究内容不对应;可行性论证不足等。这类项目均难以获得资助。另外，申请者应认真分析申请书所属学科领域，并尽量将申请代码写到三级(6位数字);主体研究内容属于零件成形制造及其他领域的申请，不应在E0509代码申报。立项依据、研究目标或研究内容与往年获批项目基本一致的申请书，将不会重复资助。

2 2013年度项目进展

2.1结题项目情况

2013年初，科学处接收2012年度各类项目《国家自然科学基金资助项目结题报告》(以下简称结题报告)608份。其中，面上项目309项、青年科学基金项目196项、地区科学基金项目18项、重点项目9项、国家杰出青年科学基金项目5项、重大研究计划“纳米制造的基础研究”项目36项，以及其他类型项目35项。

绝大多数结题项目在理论、方法和技术研究、发表论文、知识产权、获奖、人才培养等方面均取得较好的成绩。据不完全统计，三类项目在国际会议作特邀报告40人次，获国家级奖励11项，SCI检索论文1375篇(占发表论文总数的21.8%,2011年度该比例为18.41%)，出版专著78部，获批发明专利575件。三类项目结题成果统计如表2所示。

注：表中f代表发明专利，s代表实用新型专利，r代表软件著作权登记，g代表国防专利。

2.2年度进展情况

2013年初，科学处共接收2012年度各类项目《国家自然科学基金资助项目进展报告》(以下简称进展报告)1830份。其中，面上项目955项、青年科学基金项目661项、地区科学基金项目72项。大部分在研项目基本按研究计划要求进行，进展报告撰写较规范，提供的数据资料详实，进展情况良好，附件材料齐备;在国内外重要刊物上发表了论文，在理论、方法和技术研究方面有明显创新，申请或获得了发明专利，培养了高素质科技人才。

但在审核中也发现与往年相似的一些问题，在此详述，希望进一步引起在研项目负责人的注意：(1)少数青年科学基金项目负责人在项目执行两年期间没有以第一作者或通信作者发表成果;(2)仅发表会议论文，高水平研究论文少;(3)成果未按要求进行规范化标注，发表论文标注的资助项目号过多，或标注的论文和成果与资助项目无关，或未标注项目批准号;(4)进展报告不完整，没有注意2000字的字数限制，只录入了部分报告内容;没有按要求填写成果列表，成果未列入进展报告中“基金项目研究成果目录”一栏;(5)进展报告过于简单，“研究工作进展和阶段性成果”空洞无实质内容，撰写不认真，对开展的具体工作描述不清，报告中出现多处图表排版错误。

科学处将73份不符合进展报告撰写要求的项目给予退回，要求修改后重新提交。

2.3典型成果介绍

2.3.1创新研究，提升国际影响

近年来，中国机械工程学科的学术地位不断提升，国际影响力日益增强。具体可从SCI论文发表及引用、国际期刊与学术组织任职、国际学术奖等方面得以体现。如机构学领域，多名学者在多个核心国际期刊任AE(Associate Editor);在摩擦学领域，继薛群基院士获得2012年度国际摩擦学“金奖”之后，雒建斌院士获2013年度STLE International Award。

在超精密纳米制造领域，房丰洲教授领导的研究小组在纳米切削基础理论及相关关键技术上取得重要成果。该研究小组参加了国际生产工程院(CIRP)于2012年8月开展的历时一年的制造技术比对，CIRP的微工程工作委员会(Micro Engineering Working Group)对通过初选的11个研究小组提出了具体的比对样件及指标，各研究小组完成指定的样件制备后，隐去样件来源信息，由德国物理技术研究院及爱尔兰根大学进行测量和评估。最终，仅有两个研究小组的加工试件满足全部5项评价指标，房丰洲教授研究小组位列其中。基于微/纳制造领域的深入研究与贡献，2013年在哥本哈根举行的第63届CIRP大会上，房丰洲受邀作了题为《光学自由曲面制造与检测》的会议主题报告(Keynote Paper)。这是自CIRP成立以来，国内学者第一次以第一作者身份发表主题报告。相关研究得到NSFC重大研究计划“纳米制造的基础研究”重点支持项目等资助[4]。

2.3.2持续支持，打造优秀团队

2013年，以郭东明院士为学术带头人申报的“精密制造理论与技术基础研究”创新研究群体项目获得资助。该群体长期围绕高性能零件精密制造的基础科学问题和关键工艺技术开展研究，在高性能复杂曲面制造、功能晶体超精密加工、高精度标准齿轮及刀具制造、功能性表面层制造的理论与方法，以及典型高性能零件制造装备研制等方面取得一系列重大创新成果。至此，科学处共资助7个创新研究群体。

创新研究群体项目旨在聚集以国内优秀科学家为学术带头人、中青年科学家为骨干的优秀研究群体，围绕某些重要研究方向在国内进行基础研究和应用基础研究，以期实现某些领域的重大突破。目前资助的模式为“3+3+3”，即第一个3年资助期限结束后，采取适当的方式对资助对象进行业绩考核，对研究工作成绩显著的创新研究群体给予第二个3年的支持;6年后，通过严格把关，对优秀的创新群体给予第三个3年的支持。

2013年，雒建斌院士作为负责人申报的“微/纳制造中的表面/界面行为及控制技术研究”创新研究群体项目获得了第三个3年的延续资助，这也是机械工程学科第一个获9年连续支持的创新研究群体项目。该创新研究群体实施6年来，按照项目资助计划，在论著发表、科技奖励和队伍建设等方面都超额完成了各项考核任务。该团队从机理上揭示了纳米颗粒与表面的作用机制，提出了柔性纳米刷的抛光原理和颗粒黏着取代切削实现材料去除的思想，开发了超低下压力CMP系统，突破了近极限光滑表面CMP技术，实现了基础研究-技术突破-产业示范的飞跃。

2.3.3绩效挂钩，鼓励前沿探索

第十五届国际制造技术会议(IMCC2013)于2013年10月16-18日在中国南京召开。本次会议汇聚了国内外知名学者，共同探讨、交流制造科学和工程领域的最新研究成果及其未来发展趋势。此外，从IMCC2011开始，会议也成为展示科学处制造领域优秀结题项目的一个平台。

本次会议推荐了制造科学领域(学科代码为E0508～E0512)2012年度结题评价为“优秀”的三类项目50项(面上项目29项、青年科学基金项目20项和地区科学基金项目1项)到会作报告。最终评选出2个面上项目和3个青年科学基金项目为优秀结题项目，如表3所示。为落实“绩效挂钩”的原则，同等情况下，科学处将优先推荐这5位优秀结题项目负责人后续申报的基金项目。

基金成果的展示与汇报，既是对基金项目完成情况的检查与同行评议，又是促进学术交流与合作、总结凝练与展示基金项目研究成果的重要举措。在营造自由探索、自主创新的宽松环境的同时，通过项目评优，激励原始创新，达到绩效挂钩的目的，督促项目负责人认真、负责、高质量地完成基金项目。

2.3.4长期资助，结出丰硕成果

继2011年度机械工程相关领域获国家技术发明二等奖5项、国家科技进步一等奖1项、国家科技进步二等奖6项后，2012年度和2013年度机械工程学科在自然科学领域又取得重大突破。

科学处长期支持的3名国家杰出青年科学基金项目(以下简称杰青项目)获得者南京航空航天大学郭万林教授(1996)、华中科技大学丁汉教授(1997)、西北工业大学杨合教授(2002)分别在数字化制造、纳米功能材料与器件及精确塑性成形领域获2012年度国家自然科学二等奖。

中国人民解放军装甲兵工程学院徐滨士教授申报的“面向再制造的表面工程技术基础”、上海交通大学高峰教授(杰青项目获得者/2001年)申报的“并联机器人机构拓扑与尺度设计理论”、西安交通大学林京教授(杰青项目获得者/2011年)申报的“机械早期故障瞬态信息的小波熵检测与自适应提取理论”获2013年度国家自然科学二等奖。

另外，长期从事电液驱动和控制系统研究的浙江大学杨华勇教授(杰青项目获得者/2004年)，立足我国装备制造的重大需求，针对盾构掘进过程中易产生界面失稳、装备失效和方向失准等行业三大国际工程技术难题，实现了“盾构中国设计制造”的跨越发展，使我国进入了盾构装备设计制造先进国家行列。研究成果“盾构装备自主设计制造关键技术及产业化”获2012年度国家科技进步一等奖。

2.3.5基金先行，服务国家重大需求

国家重点基础研究发展计划(973计划)是具有明确国家目标、对国家的发展和科学技术的进步具有全局性和带动性的基础研究发展计划，自1997年设立起，机械相关领域累计获“973计划”资助项目42项，资助经费近13亿元，研究载体涉及诸多机械装备与系统，旨在解决国家战略需求中的重大科学问题。而国家自然科学基金前期的支持，为后续973项目的资助提供了重要科学基础。

2013年度制造领域共获批5项“973计划”项目。其中“大型航空复合材料承力构件制造基础”的首席科学家大连理工大学贾振元教授，2013年初完成了重点项目“多源约束面形再设计类复杂曲面零件的加工理论与技术(50835001)”的结题验收。其余4位首席科学家分别是：中国矿业大学葛世荣教授(杰青项目获得者/2002)，北京航空航天大学焦宗夏教授(杰青项目获得者/2008)、上海交通大学来新民教授、华中科技大学邵新宇教授(杰青项目获得者/2008，创新研究群体学术带头人/2011)。他们都得到了国家自然科学基金的长期资助。

2.3.6潜心研究，杰出人才辈出

2013年，科学处共受理杰青项目申请51项，经同行专家评议和答辩投票，资助4项。项目负责人为华东理工大学轩福贞、吉林大学韩志武、上海交通大学朱利民和西安交通大学赵玉龙，申报领域分别是机械结构完整性、机械仿生学、数字化制造与数控加工技术、微/纳机械传感与控制。至此，科学处共资助杰青项目68项。

2013年是“两院”(中国科学院和中国工程院)院士增选年。机械工程领域新增7位院士。其中，中国科学院院士2人(华中科技大学丁汉、中国科学院兰州化学物理研究所刘维民)，中国工程院院士5人(西安交通大学蒋庄德、吉林大学李元元、清华大学尤政、浙江大学杨华勇、北京航空航天大学张广军)。在新增的这7位院士中，丁汉(1997)、刘维民(1998)、张广军(2001)、李元元(2003)和杨华勇(2004)在本科学处获得杰青项目资助。

3管理工作回顾

3.1学术交流与合作

3.1.1举办双清论坛，促进学科交叉

高精度电子装备机电耦合不仅涉及数学、物理、力学等基础学科，更涉及电磁、机械结构、传热、材料、制造工艺、测试等工程领域，是一个多学科、多领域联合攻关的科学与工程问题。立足于国家对高精度电子装备的重大需求和国际学术前沿，科学处于2013年5月24日～26日在西安组织召开了第94期双清论坛。论坛主题为“高精度电子装备机电耦合前沿研究”。来自国内27个高等院校和科研院所的40余位相关领域专家学者参加了会议，其中包括12位院士。与会专家围绕“电子装备机电耦合研究的极端重要性与迫切性”、“电子装备机电耦合中的基础科学问题”和“电子装备机电耦合研究现状与展望”三个中心议题，以及“电子装备电磁场、结构位移场、温度场的多场耦合”、“机械结构(设计与制造)因素对电子装备电性能的影响机理”、“电子装备机电耦合与材料”、“电子装备机电耦合的多尺度效应”、“电子装备路耦合”和“电子装备机电耦合问题的内涵和外延”六方面内容开展了深入的交流和研讨，凝练了电子装备机电耦合领域的关键基础科学问题，明确了未来3～5年的重点研究和资助方向[5]。

3.1.2围绕学科前沿，研讨基础、热点问题

4月，在北京召开了“汽车先进技术基础研究中青年学者论坛”。论坛主要议题为：(1)汽车性能匹配与动力学;(2)汽车安全与智能车辆;(3)汽车NVH分析、设计与控制;(4)汽车新概念、新方法、新理论;(5)汽车传动学;(6)汽车关键零部件设计与制造;(7)新能源汽车设计与制造等。大会安排了6个主题报告，并按“汽车性能匹配&动力学”、“汽车安全与智能车辆&汽车CAE技术”、“汽车关键零部件制造&汽车NVH技术”和“新能源汽车&汽车传动学”等四个专题进行了分会场讨论。对汽车领域的重要基础理论、汽车工业前沿及关键共性技术、存在的问题与未来发展等进行了深入研讨。论坛对增强我国汽车领域基础研究原始创新能力，为我国汽车行业产品开发技术自主创新体系的建立起到了重要的推动作用[6]。

7月，在北京召开了“第三届全球华人教授制造科学中青年论坛”。论坛的主题为“产业转型中的制造科学创新与基础研究”。主要议题有：(1)中国制造业转型时期，如何创新性地提升制造产品的功能、质量、可靠性，并在吸收消化国外先进技术的同时进行科技创新;(2)随着中国科研投入持续增加，如何切实有效地加强制造科学基本规律及基础问题的研究，以产生更多原创性的科技成果并应用于工业实践，解决重大关键科学问题，切实提高中国的制造科学水平;(3)中国制造科学的进展和与西方的差距;(4)在世界经济衰退的大背景下，中国企业和学术界面临的挑战与应对策略等。与会专家学者围绕“制造科学中基础理论问题的提炼与描述、制造科学中的科技创新(新原理、新方法、新技术)和精细制造———制造过程的精确控制”等主题，深入探讨了制造科学前沿领域的发展现状和趋势，以及中国在制造科学领域的基础研究、技术创新、产业应用推广、制造科学教育等方面的规划与战略。

10月，在威海召开了“第二届轻质材料焊接与连接基础研究中青年学者论坛”。焊接与连接是一项多学科交叉的科学技术，涉及机械、冶金、材料、电子、力学等多门学科，具有大量的技术创新和科学前沿问题，是现代制造尤其是重大装备制造和精细结构制造不可或缺的关键技术。论坛结合国家重大需求与发展现状，针对当前国内外轻质材料焊接与连接领域基础研究的热点问题，分轻质材料焊接/连接新原理、新方法及前沿发展动态，轻质材料焊接/连接新技术、新工艺及新装备，轻质材料绿色、高效、低耗焊接/连接，多场作用下轻质材料焊接/连接等四个专题对轻质材料焊接与连接领域的基础理论与技术、前沿科学问题和未来发展方向进行了深入研讨。

11月，在常州召开了“中国机构学发展中青年学者论坛”。论坛安排了12个主题报告以及“机构学研究中的数学方法(李群李代数、旋量理论、几何化、集合论等)”、“机构学研究中的其他学科新思想、新方法(非线性、仿生学、定性化等)”2个专题。与会专家围绕专题就机构学如何与其他学科合理实现交叉以促进机构学的发展、机构学有待解决的重要与关键问题，以及未来5～10年的发展方向与建议等进行了深入的讨论。通过交流与研讨，明确了我国机构学面临的机遇与挑战、现代机构学的未来发展方向，从而为本领域确立未来5～10年优先资助方向提供了战略参考。

为进一步提升高端橡塑装备基础研究水平，迎接产业结构转型升级及战略性新兴产业对相关技术发展的挑战，科学处联合材料科学二处于12月在广州召开了“高端橡塑装备重大基础问题研讨会”。会议汇聚机械工程、材料科学与工程、化学工程、力学、控制科学与技术、仪器科学与技术和信息技术等学科的专家，共同探讨高端橡塑装备设计与制造过程中重大基础科学问题，总结我国橡塑装备基础研究的现状和发展趋势，为该领域基础研究发展方向提供战略参考。

以上不同形式的论坛或研讨会围绕学科发展的前沿领域，针对性较强，通过专家学者的充分研讨和思想碰撞，凝练相关领域共同基础和关键科学问题，为促进学科交叉与融合，推动源头创新，明确学科优先资助领域指明了方向，受到广大基金项目负责人及相关领域的科学技术人员的欢迎和好评。

3.2举办第4届青年/地区科学基金项目启动会

“NSFC机械工程学科青年/地区科学基金项目启动会”(以下简称启动会)是由NSFC工程与材料科学部发起的系列会议(会议网址为http：//www.icfdm.com)，从2010年起，每年召开一次，目前已成功举办4届，受到广大青年/地区科学基金项目负责人的热烈欢迎。

2013年度启动会于2013年11月在上海召开。科学处王国彪教授、清华大学温诗铸院士和“千人学者”孙伟教授、杰青项目获得者西北工业大学杨合教授与上海交通大学朱向阳教授、优秀青年科学基金项目负责人华中科技大学黄永安副教授分别作了题为《基础研究与创新思考》、《开拓进取，求实创新》、《生物制造的前沿展望———关注交叉，开阔科研之路》、《科学研究———问题引领，目标驱动》、《少一些功利，多一点好奇心》和《从力学到机械———浅谈理论研究与工程实践相倚为强》6个主题报告，从不同角度引导青年/地区科学基金项目负责人如何做好基金项目、如何利用基金平台开展创新研究、如何潜心研究夯实科研基础，引起了与会代表极大的兴趣和深度思考。

主题报告结束后，青年/地区科学基金项目负责人按照研究方向分5个分会场与本领域专家及科学处基金管理人员进行了面对面交流，就如何开展基金项目创新研究、明确未来的研究方向、总结凝练研究成果、培养研究生、处理工程技术和基础研究的关系、学科交叉以及科学基金项目进展与结题成果管理等普遍关心的热点问题进行了深入交流和探讨。

会后，科学处管理人员和历届启动会承办单位代表及部分青年科学基金项目承担者进行了座谈，总结各届会议的经验和不足，为以后更好地举办青年/地区科学基金项目启动会奠定了基础。

同时，科学处通过邮件向参加前3届启动会的项目负责人征集建议和体会，得到各基金项目负责人的大力支持和积极响应。大家充分肯定了召开启动会的必要性，认为会议在启迪科研思路、开阔视野，鼓励自主创新与潜心探索，帮助了解基金项目执行和管理流程等方面为青年科技工作者提供了一个良好的平台;在引领学科前沿、增进项目负责人之间相互了解、促进交流合作等方面作用显著。部分项目承担者以启动会为契机，加强与相关领域学者的联系和沟通，开展信息和实验仪器设备等共享，探讨科研过程中存在的困惑;或从启动会专家报告和分组交流中获得灵感与激励，攻克项目执行过程中遇到的难题，坚定了持续开展研究工作的信心。各项目负责人还就基金项目交流平台建设和信息发布、主题报告选题、会议举办方式、议程安排等方面提供了很好的建议，为科学处更科学、合理地筹备并办好以后会议、满足广大青年/地区科技人员的需求出谋划策。

4结语

2013年是科学基金全面贯彻落实党的十八大精神的开局之年，在NSFC党组和学部的领导下，科学处认真全面落实科学基金“十二五”规划，有序推进并圆满完成了各项工作。

2014年度，在做好科学基金评审工作的同时，科学处将认真办好2014年5月23～25日在南京召开的“第十一届设计与制造前沿国际会议(ICFDM2014)”。会议期间，将继续组织结题项目的成果汇报、展示与评优等活动。

科学处将立足于机械工程学科基本任务，一如既往地支持本领域面向“基础、前沿、探索、创新”的研究;支持前期已取得创新性成果并进一步深化相关工作的基础研究，鼓励在某一领域开展持续性的深度研究;支持与自然科学和其他工程科学深度交叉融合、开辟学科新方向的基础研究。拟通过面上项目群的方式，在某些有望取得创新性突破的前沿领域，如面向生命体夹持/操作/定位机构的创新设计，高效(节能)驱动/能源转换装置设计/制造，材料-结构一体化精确制造等，给予高强度(不超过200万元/项)面上项目的资助。

科学处将继续秉承严谨求实的工作作风，遵循基础研究发展规律，发现和培养创新人才，坚持卓越管理，做好顶层设计，充分发挥科学基金的导向作用，不断提升评审和资助工作的战略性、系统性和前瞻性，努力推动机械工程领域基础研究的原始创新。

参考文献

[1]国家自然科学基金委员会.2013年度国家自然科学基金项目指南[M].北京:科学出版社,2012.

[2]王国彪,赖一楠,黄海鸿,等.2011年度NSFC机械工程学科工作回顾与思考[J].中国机械工程,2012,23(5):570-577.

[3]王国彪,赖一楠,黄海鸿,等.机械工程学科2012年度科学基金管理工作综述[J].中国机械工程,2013,24(1):66-72.

[4]王国彪,赖一楠,宋建丽.天津大学微纳制造实验室在纳米加工领域取得新进展[EB/OL].[2013-10-15].http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab88/info25381.htm.

[5]王国彪,宋建丽,赖一楠,等.第94期双清论坛在西安召开[EB/OL].[2013-06-06].http://www.nsfc.gov.cn/Portal0/InfoModule_525/51851.htm.

磁力机械研究综述 篇9

1 磁学的现代应用

上世纪中期以来,随着科学技术的飞速发展,磁性应用技术也得到了迅速发展,取得了一系列突出成就。磁的应用范围不断拓展,从原来的电力应用领域逐渐向计算机、自动化、机械力学等方面发展,相关零配件种类也日益多样化。经过多年的发展,磁原理的实用技术在生活中随处可见,成为社会生产生活不可缺少的重要技术之一。

2 磁力机械种类与典型磁力机械介绍

根据磁场源划分,可以将磁力机械分为永磁型、电磁型和永磁电磁混合型三种类型。以下是几种比较常见的磁力机械设备。

2.1 磁力齿轮

磁力齿轮的主要制作材料是稀土永磁材料,其运动主要由磁场力驱动。外啮合磁力齿轮传动是由一对圆柱磁体或圆环柱体构成,其中每个柱体均被径向多极充磁。内啮合磁力齿轮传动的大齿轮是圆环体,齿轮齿条磁力传动中的齿条则是一磁极沿长度方向分布的带状磁体。目前磁力齿轮在应用中需解决的主要问题是实现大扭矩和传动系统整体结构优化等问题。

2.2 磁力轴承

磁力轴承的主要工作原理是利用磁场力为转轴提供悬浮力,实现转子与定子之间零接触,目前比较常用的磁力轴承主要有永磁轴承、电磁轴承、混合磁轴承等。其中,永磁轴承具有比较广泛的应用,它主要由转动磁环和静止磁环组成,借助磁场力实现磁环悬浮,以此降低转子与定子之间的摩擦力,提高机械运行效率。它有一个比较致命的缺陷,就是具有不稳定力学状态。电磁轴承工作原理是利用定子对转子的磁吸引力保持转子处于悬浮状态,其采用的电磁铁结构经过特殊设计,通过控制流经电磁铁线圈电流大小来实现传感器信号切换和转变。只要保证设计参数科学合理,就可以实现电磁轴承最大化的承载力和运行效率。

2.3 磁力弹簧

磁力弹簧采用永磁材料制作,其工作原理同永磁磁力轴承相同,它通过采用不同规则的磁环排列方式,通过不同磁环、不同方向的电磁力相互作用产生弹性力。磁力弹簧采用稀土永磁材料制作而成,其内部结构相对简单,具有良好的工作稳定性。

3 磁力机械设计与分析中的常用方法

3.1 磁力机械设计的基本问题

磁力机械设计的主要工作内容是确定科学合理的结构参数和运行规范,最大程度地提高磁能转化和利用效率,为机械运动提供充足的动力。一般而言,磁力机械设计主要由两部分内容组成:即机械结构部分设计和磁场部分设计,二者相互影响,相互促进。磁场部分设计是磁力机械设计的重要工作内容,它主要解要问题就是磁场设计问题,也称为反向问题,至今还没有系统成熟的解决办法,相比较而言,磁场分析问题即正向问题得到多种可行的解决办法。因此在磁场设计中可以转化为磁路设计,即化“场”为“路”,并可以参照磁场分析问题的求解方式进行校验修正,是一种行之有效的方法。

3.2 磁力机械设计中电磁计算与分析方法

3.2.1 图解法

图解法的应用比较广泛,是一种实用性很强的计算方法。在现实工作中,经常会遇到磁场分布过于复杂难以提取全部计算参数的情况,这时可以利用图解法来计算,在保证计算精度不超过设计要求的前提下,实现对二维场或轴对称场的分解计算。对电动机或一些电器的气隙磁导的确定常用图解法,在电磁场场图的分析研究中也常使用图解法。

3.2.2 试验法

电磁场试验法应用十分广泛,具有很强的实用性。试验法主要有两种:即实测法和电模拟法。前者主要测试电磁设备运行参数和磁场性能系数,并以此为基础计算设备的总体运行参数和负荷。电模拟主要采用模型来模拟分析真实电磁装备运行情况和内部规律,模拟量与原电磁模型之间具有一一映射的关系,以保证电模拟结果贴近真实情况。

4 磁力机械未来发展趋势展望

综合上述分析结果,今后磁力机械技术发展趋势主要表现在以下几方面:

A.磁力机械应用范围不断拓宽。当前,磁力机械已开始向一些新的领域渗透和发展,具有比较明显的应用扩展趋势。随着磁力机械技术的不断进步,一些过去磁力机械无法涉足的地方将会被开发和利用,为磁力机械的应用提供广阔的发展空间。

B.为了在设计和分析过程中使模型更加合理,可以使用祸合和非线性的磁力机械系统建模方法。在磁力机械中使用数学模型时,可以考虑位移场、温度场和电磁场等多场祸合效应的影响,在考虑多种影响下可以使模型更加真实,反应工作过程更加生动。

C.随着科技发展水平的不断提高,磁力机械系统理论也将获得快速发展机会。而磁力机械理论的成熟和完善,将会促进磁力机械学磁场设计理论的发展。未来磁力机械系统设计将会朝着更加精细化、系统化的方向发展。

磁力机械经历了漫长的发展历史,随着科技技术的不断进步和发展,磁力机械技术将会获得更广阔的应用空间。我国拥有丰富的磁力机械开发和利用资源,以及广阔的市场需求,未来磁力机械将成为我国社会经济发展的重要助推器,因此,当前要把握磁力机械未来发展趋势未雨绸缪抢占技术最高点获得先发优势。

参考文献

[1]赵文君,王萍.磁力机械学[M].北京:机械教育出版社,2003.

电子口碑的研究综述 篇10

关键词：口碑,电子口碑,电子商务

一、前言

电子口碑作为集评价与参考于一体的信息, 不仅对消费者决策产生重大影响, 而且对商品的销量具有杠杆作用。通过对现有电子口碑的研究进行整理, 有利于明晰电子口碑的发展脉络和优化我国的电子商务发展环境。

二、电子口碑的概念

Arndt最早从消费者的角度对口碑定义, 他提出口碑是非商业目的的信息传播者与接受者之间关于产品和服务相关信息的口头形式的交流。Harrison认为口碑是基于个人感知的非商业传播与接受相关品牌、组织、产品或服务的信息之间的非正式的人际间沟通。而电子口碑常被称为在线评论、在线推荐、在线意见, 并随着新技术的出现而得到重视。最早关于它的研究是由Stauss在2000年所提出的, 并将其定义为消费者在网上谈论、交流与消费相关的信息。传统口碑环境具有不可预测性, 导致这种自发式口碑行为无法被企业或者其他消费者所引导。但若以消费者的具体网上行为作为节点, 其口碑环境将变得极为清晰, 企业完全可对消费者的口碑行为进行引导、预测和量化计算。

三、电子口碑的产生动因

社会交换理论是电子口碑动因研究的理论基础, 其内容为用户在进行评论前将对社交活动的报酬和代价进行分析, 以期通过此行为让自己获得最大的报酬。但现代消费者认为发表电子口碑将耗费较大精力与成本, 这便导致导致大部分人只看评论而不愿发表评论 (Bronner等人) 。Nathalia等人认为服务质量与满意度和顾客满意度是消费者进行评论的主要动机, 并发现评价极性与顾客对于产品或服务的满意程度都有直接联系。Sánchez-García等人认为与经历不好的服务的顾客相比, 经历满意的服务的顾客更想推荐服务供应商或是说服他人使用服务商提供的产品, 从而产生电子口碑。同时, 电子口碑的产生还会受到第三方平台的影响。Bronner等人认为最常被大多学者提及的动机是帮助其他消费者做出最佳的决策。Casaló等通过研究消费者参与在线旅游社区的意图, 发现参与意愿取决于社区的特点, 这有助于形成更积极的消费观念。

四、电子口碑的影响作用

1. 电子口碑对消费者的影响

针对电子口碑对消费者的影响作用, 学者们大多关注的结果变量是对产品和电子口碑的态度。在对产品的态度上, 主要研究消费者的购买意愿和感知产品质量等因素。Vermeulen等人认为积极和消极评论均会提高旅客对酒店的消费意向。同时, 正面评价将改善消费者对于酒店的态度, 尤其对于不太出名酒店的作用会更强。Xie等人指出电子口碑是消费者购买决策时最重要的信息来源, 特别对于酒店及旅游业, 因为其无形产品在消费前很难评估, 从而电子口碑的作用很大。Wen-Chin等人发现正面的评论在提高预订意图和增加评论数量两方面比负面评论更有效, 这可放大评价对消费者预订意图的影响。在对电子口碑的态度上, 主要研究消费者感知电子口碑的可靠性和有用性等。Nathalia等人发现负面的评论集对顾客感知评论的有用性影响最强;而积极的评论会加强顾客对产品态度的影响。

2. 电子口碑对企业的影响

针对电子口碑对企业的影响, 主要内容为其对公司业绩、产品质量、企业声誉、与客户互动的可能性以及产生溢价的可能性等方面的影响。Casaló等人研究表明积极的在线评论能显著提高在酒店预订的数量, 10%的评价等级的改进可提高4.4%的销售额。Yacouel等人认为积极的评价可提高公司的市场声誉以及获得溢价的可能性, 从而改善公司业绩和定位。Loureiro等人认为电子口碑可帮助企业解决消费者面临的问题以及熟悉客户的需求, 企业不但可据电子口碑的信息来评估产品, 制订合适的营销方案, 而且有助于挖掘忠诚客户和维护现有客户。

五、未来研究展望

针对研究分析, 当前对电子口碑的研究大多从电子口碑的概念、产生动因、作用等三个方面开展, 但随着电子商务的快速发展, 电子口碑也经历着日新异的变化。虽然学者们已进行大量研究, 但仍存在以下不足:第一, 提高客户参与度的方法研究。一方面, 如何刺激客户产生新的评论以及促使消费者提供有用信息并加以传播, 这是学者需要加以关注的问题。另一方面, 学者应进一步探讨如何确定用户评论的准确性和可信性, 虽然一些评论平台已据消费者所提交评论数量的多少进行排名, 同时一些公司也实施了自己的系统来检查谁才是真正的客户, 但是什么系统已经被使用或能够防止欺诈呢?哪种机制更为有效?第二, 电子口碑内容的研究。如何对大量的口碑信息进行筛选以及权衡其在消费者决策中的重要性, 从而建立一个电子口碑重要程度的排序系统, 这对消费者便捷地获取产品或服务的信息意义重大。所以学者应多关注消费者是利用什么标准筛选评论信息, 从而对产品的知名度、服务或品牌做出判断。同时还应考虑这些影响因素在对消费者进行购买决策时所占的权重, 以便企业对其产品或服务进行改进。第三, 加强电子口碑对消费者影响作用的研究。首先对消费者的各种行为倾向进行细分, 如采纳行为、购买行为以及传播行为等, 探讨不同消费决策阶段下, 电子口碑引起的行为倾向与实际行为的差异。还可探讨在不同情境下的电子口碑能否调节相关因素 (如忠诚度、购买意愿等) 对消费者实际行为的影响, 以及这种调节作用是否会受到情境因素的影响。

参考文献

[1]Arndt Johan.R ole of Product-related Conversations in the Diffusion of a N ew Product[J].Journal of Marketing R esearching, 1967, 4 (3) :291-295.

[2]Bronner, F, Hoog, R.Vacationers and e-WO M:who posts, and why, where, and what?[J].Travel R es, 2011 (1) :15-26.

[3]Casaló, L, Flavián, C, Guinalíu, M, Determinants of the intention to participate in firm-hosted online travel communities and effects on consumer behavioral intentions[J].Tourism Manage, 2010 (31) :898-911.

[4]Loureiro, S.C, Kastenholz, E.Corporate reputation, satisfaction, delight, and loyalty towards rural lodging units in Portugal[J].International Journal of Hospitality Management, 2011 (30) :575-583.

[6]Sánchez-García, I, Currás-Pérez, R.Effects of dissatisfaction in tourist services:the role of anger and regret[J].Tourism Management, 2011 (32) :1397-1406.

[7]Vermeulen, I.E, Seegers, D.Tried and tested:the impact of online hotel reviews on consumer consideration[J].Tourism Management, 2009 (30) :123-127.

[8]Wen-Chin Tsaoa, Ming-Tsang Hsiehb, Li-Wen Shihc, Tom M.Y.Lin.Compliance with e WO M:The influence of hotel reviews on bookingintention from the perspective of consumer conformity[J].International Journal of Hospitality Management, 2015 (46) :99-111.

[9]Xie, H.J, Miao, L, Kuo, P, Lee, B.Consumers’responses to ambivalent online hotel reviews:the role of perceived source credibility and pre-decisional disposition[J].International Journal of Hospitality Management, 2011 (30) :178-183.

机械电子工程综述 篇11

关键词：机械优化；设计理论；方法研究

引言

机械优化设计在一定程度上是机械领域移植中最优设计，优化设计对机械应该过程有着重要的推动作用。机械设计不仅利于方案的优化设计，能够把繁琐的设计问题进一步的简单化，同时也是机械设计过程中比较重要方案之一。

1.机械优化设计过程中的理论特点

1.1具有一定的针对性

针对机械优化设计而言，其特点在一定程度上具有针对性，相应优化方式能够对应优化问题，每个不同的优化设计形式不仅具有一定的范畴，同时也具有相应的领域要求。在对机械优化进行设计的过程中，要对情况进行具体的分析，对数据进行参考，对其蕴含变量形式进行有效的考虑，在一定程度上对效果的最佳状态进行优化。

1.2具有客观性

客观性体现主要是在数学模型基础上进行建立的，在对机械进行优化的过程中，应该注意把一些具体的设计问题进一步的转换为具体的数学问题。按照可观性进行分析，对其相应的函数变量进行有效的分析，结合具体形式制定出具体的设计优化形式，对数学模型进行建立，分析机械优化数据，对优化的形式进行不断的完善。

1.3具有一定的创新性

针对创新而言，它是新时代的新思想，只要拥有创新，社会经济才能够在一定程度上不断的发展。机械在进行优化设计时，也不能够离开创新思想，优化设计属于传统优化设计所优化的结果，针对传统的优化型设计而言，其设计相对来说比较老旧，不适合现代生活成产中的优化，现代生产过程中的机械优化设计能够对产品的性能进行主动分析。由于科学时代的发展，人们对计算机应用方式进行不断的借助，对函数进行大规模运算，通过运算能够在一定程度上得出机械优化设计中的最优方案。

2.机械优化设计过程中的方法

2.1对准则进行优化

针对准则化而言，它在一定程度上是优化设计过程中一种传统的表现形式，原理的形成不是根据数学进行计算，而是结合物理学角度以及力学角度等进行有效的分析，具有一定的主观性。其优点就是对概念进行更加直观的优化，计算所根据的物理原理相对来说比较简单，在单一目标函数形势下有着更加好的优化效果，在一定程度上适合传统工程的应用。但是有力也有弊，弊端就是在对多目标函数进行优化的过程中，比较容易出现问题，优化效率相对来说也是比较低的。

2.2对于线性规划

针对线性规划而言，在一定程度上对数学极值原理的方式进行有效的运用以及优化，是机械优化设计过程中比较重要的方法。线性规划方法不仅可以分为单纯形法，同时还可以分为序列线性规划法。单纯形法一开始是由美国学者进行提出的，是对优化设计方式进行解答的一个简单和直接的方法，单纯形法对单一目标进行相应的分析，并且具有优化的作用，但是在对多函数进行运算的过程中，显得不是特别有效。序列线性规划法能够在一定程度上拆解机械设计问题，对部分优化模式也能够进行有效的求解，对其进行分步骤的进行求解，在对每部进行解答后在对其进行有效的整合，进行重新求解，最终对准确的数值进行有效的求解。这样能够让机械优化设计过程在一定程度上更具有准确性，但是针对计算形式来说，比较繁琐，具有较大的计算工作量，因此。效率性的缺少，不利于机械优化设计。

2.3对于非线性规划

针对非线性规划而言，在实际生产以及生活的过程中，非线性规划应用相对来说是比较广泛的。对机械优化设计过程中起到推动性作用，对线性规划进行完全运用的解读的结果是比较片面的，因此非线性规划运用在一定程度上是一项比较重要的革新方式。非线性规划在数学模式进行计算的过程中，不仅可以分为无约束直接法，还可以分为无约束间接法。针对无约束直接法在一定程度上主要是对机械优化设计方式中的已有数据进行分析，同时也对再生信息进行试探分析，对最优值形式进行求出。然而无约束间接法在一定程度上是对数学原理进行利用，对函数进行计算求优方式。是机械优化设计过程中比较重要的组成部分。

3.机械在进行优化设计过程中的主要展望

在目前生产生活当中，机械优化设计的应用还不是很广泛，其原因就是具有较大的建模难度，现今技术模式在进行计算的过程中，显得比较低，具有较低的准确性，对复杂的优化产品难以进行处理，对全局进行解答都是比较吃力的，所以在进行研究优化的过程中，可以先从简单的部件进行有效地优化，对优化效率进行不断的提升。在原有基础上加入先进的生产技术，对生产优化的方式和方法进行有效的探究，促进系统优化的全面性。

4.总结

随着经济时代的不断发展，计算机应用技术在一定程度上在机械优化设计中得到了比较广泛的应用，这让优化设计产业得到了一定的发展。所以，在进行优化设计时，应该注意理论和实践这两者的结合，这样才能够让机械化设计得到广阔的发展空间。

参考文献：

[1]董立立，赵益萍，梁林泉，朱煜，段广洪.机械优化设计理论方法研究综述[J].机床与液压，2010，15：114-119.

[2]陈波.机械优化设计理论方法研究综述[J].科技风，2014，09：159.

《电子黑板》学习工具制作综述 篇12

学习工具《电子黑板》模拟传统黑板,界面制作简洁,教师使用方便,通过主界面的光标样式就能识别当前使用的工具。虽然软件初始时只提供了15种工具,但其拓展性很好,通过自定义工具,一共可自定义21种工具,能适用于物理、化学等多个学科。本学习工具既可在计算机中运行,又可用于电子白板中,在电子白板中更能体现出它的便捷性。传统黑板是有大小的,一块黑板只能板书一定量的内容,但“电子黑板”可随时增加“黑板”的高度,从而提高黑板容量,并能让学生反复观看整堂课的板书内容。我还设计了截屏功能,能把其他课件的内容快速截取到当前黑板中显示,提高了交互性,方便与其他课件配合。

●开发背景

《电子黑板》是由易语言开发的一款教学工具软件。通过计算机屏幕或电子白板模拟黑板显示教学中绘制的图形、文字等内容。在初中几何和函数部分的教学中,经常要绘制大量的图形,教师在课堂上用传统的方式在黑板上绘制要花费大量的时间,传统黑板的容量又比较小,擦除后就消失了,不利于资源的再次呈现和二次利用。解决这些问题就成为《电子黑板》设计的初衷,但在制作中后期,我又增强了工具的拓展性,从而使该软件能走出数学学科,成为多个学科都能使用的辅助工具。

●设计思路及内容结构

1.软件的启动与退出

软件的启动采用目前较流行的悬浮窗加托盘方式,并且悬浮窗可自由移动,也可以隐藏(与迅雷等类似),通过单击(或右击菜单)悬浮窗或托盘图标,即可进入“电子黑板”主程序。这两种人性化的设计,方便了教师使用。

2.软件基本功能

(1)简洁的操作界面

软件的主界面如图1所示,主界面左边是工具栏,右边为显示区域。单击右键,可隐藏或显示工具栏,方便教师全屏使用“黑板”。9种基本工具都有自己独有的光标,使用者通过黑板中的光标就能判断当前使用的工具,图1黑板中的光标说明正在使用的是“曲线”工具,可自由绘制曲线。

(2)丰富的工具

学习工具初始化时提供了5个绘图类工具按钮,包括自由曲线、直线(或多边形)、矩形、圆、坐标系,这5个绘图类工具能轻松地制作常用的图形或函数图像;1个文本输入工具按钮,能方便地输入文字;9个功能性工具按钮,包括擦子、撤销、粘贴、删除、打开、保存、黑白屏、清屏、增加。其中“打开”和“保存”工具结合使用,能让教师利用“电子黑板”进行课前准备,教师课前在“黑板”中输入整堂课需要的内容,并保存为图片,上课时只需用“打开”工具即可呈现课前准备的内容。

同时,学习工具还可以对绘图工具进行线型、粗细、颜色的设置,让教师在教学时通过线条类型、粗细、颜色的不同变化,方便而准确地进行标注,有利于学生对所学图形进行直观的观察、辨析,有利于培养学生的图感。

(3)强大的拓展功能

通过“右键菜单”中的“设置”即可进行页面设置,其中“启动选项”提供了两个系统启动时的默认设置,“自定义工具”提供了强大的拓展功能(如图2),通过“自定义工具”教师能方便地对学习工具进行功能拓展,总共可自定义21个工具,这样就能使该软件的功能更强大,适用范围更广泛,可以为数学、物理、化学、美术等各学科提供不同需要的图形绘制。在“自定义工具”栏下方有详尽的自定义说明,自定义后重启软件即可在主界面看到自定义的工具,该工具与原工具无缝衔接。

(4)完整的软件结构

“电子黑板”虽然体积很小,初始程序就是一个不足1M的一个EXE文件,但学习本身沿用了标准的程序结构,通过悬浮窗或托盘的右键菜单,可以获取制作信息、系统设置等快捷操作,更提供了一个标准的CHM帮助文件,帮助文件翔实地介绍了软件的使用方法和技巧,通过阅读帮助文件,不论是具有一定计算机应用基础的教师还是“菜鸟”都能轻松快速地掌握和使用该软件。

●关键技术处理

软件由易语言开发,易语言是全中文编程语言,类似VB,起点低、掌握快,是新手或业余编程的理想工具。

1.悬浮窗的自动伸缩功能

当悬浮窗被拖至屏幕上边缘后,悬浮窗会自动缩入屏幕上部,当鼠标移入悬浮窗边缘时,悬浮窗又重新伸出,这一功能的实现,主要是运用API函数,设计鼠标的移入、移出功能。

2.绘图工具的设计

学习工具主要利用易语言中的“画板”组件作为黑板来显示内容,利用画板中的“画直线、画椭圆、画矩形”以及“画图片”等方法实现绘图功能,其中通过更改“画出方式”可以获得“擦除”等特殊效果。

3.自定义设置选项

为了扩大学习工具的使用范围和功能,提高其人性化操作,我通过自定义设置选项,软件根据使用者的爱好选择了两项默认设置,通过配置文件和易语言自带数据库保存设置选项和自定义工具,这样只需把同目录下的两个文件一并复制到其他计算机,即可实现设置内容的迁移和自定义工具的反复利用。

●评价与反思

本学习工具开放性和可拓展性强,方便教师在课堂教学中使用,操作简单方便,为教师提供了一个利用信息技术辅助教学的平台,强调了实用性。

反思整个教学工具的设计,界面在艺术性上有待提高,各工具的图标和对应的光标图案不够精细;功能上初始工具较少,功能不够强大,技术上“线条类型”设置为虚线时不能画出粗线条,利用鼠标操作软件绘图时略显笨拙。

●幕前幕后

我参加NOC活动已经3次了,记得2010年一次偶然的机会了解到NOC活动,怀着忐忑的心情参加了当时的“优秀课件评选”,出人意料地进入了全国决赛。但当时的我对于课件制作还是门外汉,受地区条件限制,平时上课几乎没有用过课件,只会用Power Point制作一些简单的PPT,对Flash也只是处于“了解”的水平。接到参加NOC活动的通知,我诚惶诚恐,以前没有参加过类似的比赛,也没有做过高水平的课件,对Power Point和Flash都掌握不多,为了把握那次参赛的机会,于是一头扎进对Power Point和Flash的学习中,一边从网络中下载各种视频教程自学,一边向有经验的教师请教,经过两三个月的边学边做,最终用Flash完成了一个只带常规动画(未使用任何脚本语言)的Flash课件。课件制作虽然简洁,但却是我自学成果的体现,当得知入围NOC活动决赛时,心里有种莫名的成就感,这也成为我继续学习课件制作的强大动力来源。

我在参加第八届NOC“优秀课件评选”的活动中,观摩了大量的来自全国各地的优秀作品后,开阔了自己的视野,对课件制作也有了全新的认识。于是,我开始不断深入地学习课件制作软件,并结合自己的教学实践,在日常教学中制作和使用课件。随着时间的推移,我开始接触Flash的脚本语言、几何画板、易语言等,看着自己亲手制作的课件在教学中使用,或受到学生和教师的肯定,或被其他教师用来赛课,心中有一种说不出的喜悦。

2012年NOC的“优秀课件评选”已经发展为内容更丰富的“数字化学习工具评优”,我抱着学习的态度,把日常做的课件进行了整理和优化,制作了名为《初中数学函数图像与性质的探究》的学习工具,再次参加NOC活动的“数字化学习工具评优”,并获得了重庆市级一等奖和全国二等奖。看着自己的进步,心里有说不出的高兴。2014年,我利用易语言制作了“电子黑板”教学工具软件,第三次参加“数字化学习工具评优”,又上了一个新的台阶。

跟随NOC活动一路走来,我的教学理念在不断更新,教育技术水平有了大幅的提高,从单纯的呈现性课件制作到具有交互性、开放性和探究性的学习工具制作,让我在课件制作、学习工具设计方面从一个“菜鸟”逐步向高手阶段迈进,与NOC活动一起成长,才让我们这些非信息技术专业出身的教师能走在现代教育技术的前列。

作者在比赛现场

评委印象

宋世涛老师的作品《电子黑板》学习工具制作在大赛展示中给人留下了深刻印象。

印象一:宋老师对学习工具在教学中的应用具有浓厚的兴趣,认真钻研的精神体现在对软件开发的执著中。

印象二:宋老师在开发和设计《电子黑板》时,能够把解决教学实践中的突出问题作为重点,具有很实际的应用价值,为解决学科教学中图形的及时绘制演示提供了有效的帮助。

印象三:宋老师对NOC活动关注、参与并能从大赛中不断激励自己、完善自己,教学实践中认真探索钻研的精神更是令人记忆犹新。