研究生课程答题本

考试科目：机械工程专业前沿讲座

授课老师：      肖汉斌等      

年级专业：    2013级机械工程    

考生姓名：       沈   威        

学    号：     1049721302798   

机械工程学科前沿调研报告

——微纳机械的综述

沈威

（物流工程学院机械工程1308班 学号：1049721302798）

摘要：微纳机械是在微电子技术的基础上兴起的一个多学科交叉的前沿领域，集约了当今科学技术发展的许多尖端成果，在汽车电子、航空航天、信息通讯、生物医学、自动控制、国防军工等领域应用前景广阔。综述了微纳结构特征的制造工艺进展及趋势。介绍了微纳机械的基础理论研究现状和发展趋势。

关键词：微纳机械;基础理论;微纳结构;制造工艺

1前言

目前，MEMS技术相关的基础理论，设计方法和制作方法的研究相对滞后，长期以来，MEMS设计者大多是通过直接制造原型的方法来验证设汁正确与否，浪费了大量时间和经费，也束缚了MEMS技术的发展规模与速度，因此，加速微型机械设计方法的研究和建立微机械学领域中新的设计理论体系势在必行。

2微纳机械学基础理论

目前，MESM的研究主要还是依赖经验和反复试探，微纳机械学研究正处在起步阶段，远未形成系统的理论体系，这已经严重地阻碍了MEMS技术的进一步发展。因此，微观尺度下的基础性理论研究显得尤为重要。一方面微纳机电系统涉及广泛的学科融合，从任何单一的学科出发，难于推演出有效的分析方法和实用的设计准则。另一方面，当系统的尺度趋于微米、纳米级时，主导的物理、机械量发生变化，甚至必须考虑新的物理效应，例如，热涨落效应，表面效应、量子效应等^[1-2]。同时，由于微纳系统的空间密集性，各种物理现象的耦合作用增强。总体上讲，主要聚焦于考虑尺度效应的力、运动、热传、流体学等问题。

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学  校  代  码：

学           号：

    

机械工程技术

发展前沿报告

报  告  作  者：

学          科：机械工程

报告提交日期: 20##年1月20日

目录

1并联机构机器人... 1

2 汽车缓速器... 3

3 机械工程中的工程力学... 5

4 工程中的动力学及控制问题... 7

结束语... 9

1并联机构机器人

并联机构（Parallel Mechanism，简称PM），可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。并联机器人和传统工业用串联机器人在哲学上呈对立统一的关系，和串联机器人相比较，并联机器人具有以下特点：

（1）无累积误差，精度较高；

（2）驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；

（3）结构紧凑，刚度高，承载能力大；

（4）完全对称的并联机构具有较好的各向同性；

（5）工作空间较小；

根据这些特点，并联机器人在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到了广泛应用。军事领域中的潜艇、坦克驾驶运动模拟器，下一代战斗机的矢量喷管、潜艇及空间飞行器的对接装置、姿态控制器等；生物医学工程中的细胞操作机器人、可实现细胞的注射和分割；微外科手术机器人；大型射电天文望远镜的姿态调整装置；混联装备等，如SMT公司的Tricept混联机械手模块是基于并联机构单元的模块化设计的成功典范。

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中国环卫机械市场竞争调研及发展

战略研究报告2016-20xx年

编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司

【报告目录】

第一章20xx年世界环卫机械行业发展概况

第一节 20xx年世界环卫机械发展环境

第二节20xx年世界环卫机械发展现状

一、世界环卫机械发展特色

二、世界环卫机械主要品种

三、国外环卫机械发技术进展

第三节20xx年世界环卫机械先进国家运行分析

一、美国

二、德国

三、日本

第四节2016-20xx年世界环卫机械发展趋势分析

第二章 20xx年世界环卫机械行业知名企业市场运营浅析

第一节 美国擎通

一、公司概况

二、20xx年主要产品分析

三、20xx年在华市场销售情况

四、国际化发展战略分析

第二节 美国联邦信号集团

一、公司概况

二、20xx年主要产品分析

三、20xx年在华市场销售情况

四、国际化发展战略分析

第三节 日本的KATO

一、公司概况

二、20xx年主要产品分析

三、20xx年在华市场销售情况

四、国际化发展战略分析

第四节 德国施密特公司

一、公司概况

二、20xx年主要产品分析

三、20xx年在华市场销售情况

四、国际化发展战略分析

第三章20xx年中国环卫机械行业市场运行环境解析

第一节20xx年中国环卫机械行业经济环境分析

一、国民经济运行情况GDP(季度更新)

二、消费价格指数CPI、PPI（按月度更新）

三、全国居民收入情况（季度更新）

四、恩格尔系数（年度更新）

五、工业发展形势（季度更新）

六、固定资产投资情况（季度更新）

七、中国汇率调整（人民币升值）

八、对外贸易&进出口

第二节20xx年中国环卫机械行业政策环境分析

一、《环卫设施建设管理暂行规定》

二、国家卫生城市环境标准

第三节20xx年中国环卫机械行业技术环境分析

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力学——自然科学学科发展战略调研报告

前 言

力学具有很强的基础性，又有广泛的应用性。力学的基础研究，不断深化和丰富人类对基本自然规律的认识，不断为其他学科的发展提供认识工具。目前，力学正在突破经典的力学概念和范畴，进入一个新的发展阶段。力学的物理内容在深化，力学在与其他学科交缘处迅速发展。力学从认识论的前沿，跨越自身的一些重大问题和学科的新生长点，直到构筑新技术、高技术的根基。形成一个相当宽阔的研究带。

国内外对力学都很重视，学术活动频繁，学术组织林立。美国、日本把力学和材料视为交叉研究领域，俄罗斯把力学当作带头学科，我国则把力学作为七大基础学科之一。

随着冷战的结束，随着我国从社会主义计划经济向社会主义市场经济的重大体制转变，力学又面临着新的挑战和新的机遇，力学需要重新规划自已、发展自己。

力学发展战略研讨工作，侧重于基础学科方面。在国家自然科学基金委员会的统一部署下，于19xx年7月在山东威海召开的学科评审组会议上正式开始。会上，确立了战略研究的总体构思，本着学科发展战略调研报告应具有权威性、预见性和可操作性的精神，成立了以中国科学院郑哲敏院士为组长、黄克智院士、周恒院士和中国工程院黄文虎院士为副组长的研究组。国家自然科学基金委员会副主任、中国力学学会理事长、中国科学院王仁院士光临会议，共同商讨。

研究分两个阶段四个方面进行：

第一阶段从19xx年开始，由黄克智院士率领，对固体力学进行发展战略研究；由周恒院士率领，对流体力学进行发展战略研究；由黄文虎院士率领，对一般力学进行发展战略研究；由郑哲敏院士率领，对力学的交叉学科进行发展战略研究。

1

第二阶段从19xx年开始，在上述四个方面的研究基础上，由郑哲敏院士主持形成整个力学学科的发展战略报告的总体构想。

第一阶段的工作，是国家自然科学基金委员会的力学发展战略研究组、中国力学学会和中国科学院非线性连续介质力学开放实验室等单位联合组织实施的。 在周恒院士的主持下，于19xx年10月和19xx年2月召开了两次“非线性流体力学研讨会”，先后有35位专家(人次)参加会议。会上的24个邀请报告，收集在《现代流体力学进展》和《现代流体力学进展》(II)(科学出版社出版)里。

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机械工程科技发展综述报告

摘要：近年来，我国科技人员在机械工程领域内取得了一系列突破性进展和原创性成果，为我国的经济建设提供了大量的理论方法和实践经验，在国内外产生了重要的影响。本文针对当前机械工程领域的国内外发展现状，综述了近年来我国机械工程领域的重要进展和成果，找出了国内与国际先进水平的差距，并对其发展趋势进行了展望。

关键词：机械工程，重大成果，发展趋势

1 引言

机械工程是以相关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在机械开发、设计、制造、安装、运行和修理过程中的全部理论和实际问题的应用学科。机械工程学包括两大领域：机械学和制造学。 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科学。

2 我国机械工程科技发展综述

近年来，科技人员在机械工程研究领域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丰富的新理论、新技术和新方法，在国内外产生了重要影响，某些领域已在国际学术界占有一席之地。

2.1 机械传动学科领域

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的前沿。

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、控制和超精密加工多个学科领域。南京航空航天大学超声电机研究中心的赵淳生教授在新型超声电机运动机理、机电耦

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机械工程概论学科报告

机械工程概论课是一门专题介绍机械工程学科领域科学、技术、工程等问题的科目，旨在展示机械工程学科所涵盖的主要内容及其对人类社会发展与进步所起的重要推动作用，并介绍了机械工程的最新发展，让我们了解到机械工程科技人员所需的专业知识和技能及其择业范围。在所有的课程中让我记忆最深刻的是偶国富老师讲的关于过程装备和控制工程方面的内容。根据老师提供的资料，和课后自己的咨询我了解到了该专业的相关知识如下：

(一) 、专业培养目标

本专业培养具备过程工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面的知识和技能，能在化工、石油、能源、机械、轻工、环保、制药、食品及劳动安全等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理及工程科学研究等方面工作。有较扎实的理论基础，较强的计算机应用、专业设计与创新能力，注重德智体美全面发展，培养强基础、宽专业、高素质的高级工程技术人才。

(二) 、专业培养要求

本专业学生主要学习数学、物理、机械制图、工程热力学、过程工程原理、流体力学、固体力学、机械设计及计算机控制技术方面的基本理论和基本知识。以过程装备与机械为研究对象，着重设备与机器的理论、设计、制造、控制与管理等方面的基本知识学习，接受工程设计、机械训练、综合实验、生产实训、测控技术、工程科学研究及素质拓展等方面的基本训练，掌握对过程单元设备及成套装备的优化设计、创新改造、技术开发研究和计算机与自动控制技术的基本能力。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力：

1. 具有较扎实的自然科学基础、较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；

2.掌握数学力学、机械工程、控制工程及过程工程学科的基础理论和基本知识；

3.掌握过程装备与机器、单元系统的设计方法与控制技术，综合管理及测试技术；掌握计算机与自动控制应用技术的基本理论和基本技能。

4.了解本专业的理论前沿，新装置、新技术、新工艺的发展动态，培养对新装备、新技术进行开发研究、创新设计的基本技能。熟悉国家关于过程装备方针、政策和法规。

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控制科学与工程学科发展现状及趋势

一、国内外现状概述：

经典控制理论的研究对象一般为单输入、单输出的自动控制系统，特别是线性定常系统。经典控制理论的特点是以输入输出特性（主要是传递函数）为系统的数学模型，采用频率响应法和根轨迹法这些图解分析方法，分析系统性能和设计控制装置。经典控制理论的数学基础是拉普拉斯变换，占主导地位的分析和综合方法是频域方法。经典控制理论主要研究系统运动的稳定性、时域和频域中系统的运动特性、控制系统的设计原理和校正方法。其局限性主要表现在一般仅适用于单变量和定常系统。

现代控制理论以线性代数和微分方程为主要的数学工具，以状态空间法为基础，分析与设计控制系统。状态空间法本质上是一种时域的方法，它不仅描述了系统的外部特性，而且描述和揭示了系统内部状态和性能。较之经典控制理论，现代控制理论的研究对象要广泛得多，原则上将，它既可以是单变量、线性、定常、连续的，也可以是多变量、非线性、时变、离散的。

智能控制可以概括为自动控制和运筹学、计算智能、人工智能等学科的结合，其结构是：识别、推理、决策、执行。在低层次的控制中用常规控制器，而在高层次的控制中则应用具有在线学习、修正、组织、决策和规划能力的控制器，模拟人的某些智能和经验来引导求解过程。智能控制理论是以专家系统、模糊控制、神经网络等智能计算方法为基础的智能控制。智能控制的发展还不完善，甚至可以说才刚刚开始，但是可以预见智能控制的发展与完善将引起控制科学与工程学科的全面革命。

集散控制系统（DCS）就是在生产过程自动化的巨大需求的背景下发展起来的一种自动化技术。它把控制技术、计算机技术、图像显示技术以及通信技术结合起来，实现对生产过程的监视、控制和管理。它既打破了常规控制仪表功能的局限，又较好地解决了早期计算机系统对于信息、管理和控制作用过于集中带来的危险。当前DCS发展的一个新趋势是基于无线工业网络的集散控制系统，采用DCS不是简单地取代传统的控制设备，而是一种高新技术的发展。

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